本發(fā)明涉及孔隙水壓力技術(shù)領(lǐng)域，更具體的說，涉及一種動態(tài)孔壓信號發(fā)生方法與裝置。

背景技術(shù)：

孔隙水壓計(簡稱孔壓計)是巖土物理模型試驗中觀測超靜孔隙水壓力增長與消散的關(guān)鍵量測傳感器，用于監(jiān)測、判別場地和巖土構(gòu)筑物等力學(xué)性態(tài)與穩(wěn)定性。所謂孔隙水壓力，又稱孔隙壓力或孔壓，一般是指飽和土體孔隙介質(zhì)中充滿水時所具有的水壓力，是大氣壓力之上的一種正壓力，其能夠判別巖土物理模型試驗中場地和巖土構(gòu)筑物等的力學(xué)性態(tài)與穩(wěn)定性。

為保證孔隙水壓計的穩(wěn)定性和可靠性，通常需要對孔隙水壓計的傳感器性能進(jìn)行測試與檢定。目前主要采用靜態(tài)孔壓信號對孔隙水壓計的傳感器靜態(tài)響應(yīng)性能進(jìn)行測試與檢定。本申請的發(fā)明人經(jīng)過研究后發(fā)現(xiàn)，在實際科研與工程應(yīng)用中，學(xué)者與工程師們往往只關(guān)注于孔隙水壓計的靜態(tài)性能，而忽略動態(tài)性能響應(yīng)，然而，不同品牌、不同型號傳感器通常其靜態(tài)性能響應(yīng)差異較小，而國內(nèi)外不同品牌孔隙水壓計動態(tài)性能卻存在顯著差異，這意味著現(xiàn)場地震實測和巖土物理模型試驗中液化孔壓記錄可能與真實存在偏差，基于這些數(shù)據(jù)建立的現(xiàn)有孔壓本構(gòu)理論與增長形式認(rèn)識甚至存在根本性的錯誤。該研究發(fā)現(xiàn)為土體液化失效機制的孔壓增長模型至今難以得到統(tǒng)一認(rèn)識，找到了真正原因。大量工程災(zāi)害實例與物理試驗證明，地基、邊坡、堤壩、擋土墻等巖土結(jié)構(gòu)物的破壞過程與孔隙水壓動態(tài)增長規(guī)律及形式關(guān)系緊密，然而，不同孔隙水壓計動態(tài)測試結(jié)果差異阻礙了這些巖土結(jié)構(gòu)物失效機理研究的發(fā)展，導(dǎo)致認(rèn)識無法統(tǒng)一。

但是，現(xiàn)有技術(shù)中只有靜態(tài)孔壓信號加載裝置，并沒有動態(tài)孔壓信號發(fā)生裝置。因此，如何提供一種動態(tài)孔壓信號發(fā)生方法與裝置成為了本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明公開一種動態(tài)孔壓信號發(fā)生方法與裝置，以實現(xiàn)動態(tài)孔壓信號的生成，實現(xiàn)對孔隙水壓計傳感器動態(tài)響應(yīng)性能的測試與檢定，并為深入認(rèn)識孔壓本構(gòu)模型與液化機制提供可能。

一種動態(tài)孔壓信號發(fā)生裝置，包括：

供氣模塊，所述供氣模塊用于產(chǎn)生恒定壓力的第一氣壓源和第二氣壓源，并通過第一輸出端輸出所述第一氣壓源，通過第二輸出端輸出所述第二氣壓源，其中，所述第一氣壓源和所述第二氣壓源的壓力值不同；

上位機，具有第一信號控制端和第二信號控制端，所述第一信號控制端用于輸出第一開啟信號，所述第一開啟信號包括：閥門開啟總時間、控制閥單位時間內(nèi)的開口大小、閥門靈敏度和電機變速時間，所述第二信號控制端用于輸出第二開啟信號，所述第二開啟信號包括：控制閥的換向頻率、控制閥單位時間內(nèi)的開口大小和電磁靈敏度；

第一控制閥，所述第一控制閥的輸入端分別與所述第一輸出端和所述第一信號控制端連接，用于根據(jù)所述第一輸出端輸出的所述第一氣壓源和所述第一信號控制端輸出的所述第一開啟信號，生成雙曲線型增長可調(diào)頻氣壓信號；

第二控制閥，所述第二控制閥的輸入端分別與所述第二輸出端和所述第二信號控制端連接，用于根據(jù)所述第二輸出端輸出的所述第二氣壓源和所述第二信號控制端輸出的所述第二開啟信號，生成正弦式可調(diào)頻氣壓信號；

快插式三通管接頭，所述快插式三通管接頭的第一輸入端連接所述第一控制閥的輸出端，所述快插式三通管接頭的第二輸入端連接所述第二控制閥的輸出端，所述快插式三通管接頭用于對所述第一控制閥輸出的所述雙曲線型增長可調(diào)頻氣壓信號和所述第二控制閥輸出的所述正弦式可調(diào)頻氣壓信號進(jìn)行疊加，得到動態(tài)孔壓信號，并輸出。

優(yōu)選的，還包括：

測壓裝置，所述測壓裝置的輸入端與所述快插式三通管接頭的輸出端連接，用于采集所述快插式三通管接頭輸出的所述動態(tài)孔壓信號；

數(shù)據(jù)采集設(shè)備，所述數(shù)據(jù)采集設(shè)備分別與所述測壓裝置和所述上位機連接，所述數(shù)據(jù)采集設(shè)備用于對所述測壓裝置輸出的所述動態(tài)孔壓信號進(jìn)行濾波和放大，得到所述動態(tài)孔壓信號的放大信號，并將所述放大信號輸出至所述上位機進(jìn)行顯示。

優(yōu)選的，所述上位機還用于將所述動態(tài)孔壓信號的放大信號和預(yù)存儲的標(biāo)準(zhǔn)動態(tài)孔壓放大信號進(jìn)行比對，并根據(jù)比對結(jié)果，相應(yīng)調(diào)整所述第一開啟信號和/或所述第二開啟信號，以使所述快插式三通管接頭再次疊加得到的動態(tài)孔壓信號，經(jīng)所述數(shù)據(jù)采集設(shè)備濾波和放大處理后，與所述標(biāo)準(zhǔn)動態(tài)孔壓放大信號的比對結(jié)果在誤差允許范圍內(nèi)。

優(yōu)選的，所述供氣模塊包括：

高壓氣源；

第一調(diào)壓閥，所述第一調(diào)壓閥分別與所述高壓氣源和所述第一控制閥連接，所述第一調(diào)壓閥用于在所述高壓氣源的開關(guān)閥門開啟后，根據(jù)所述高壓氣源輸出的氣壓生成所述第一氣壓源，并將所述第一氣壓源輸出至所述第一控制閥；

第二調(diào)壓閥，所述第二調(diào)壓閥分別與所述高壓氣源和所述第二控制閥連接，所述第二調(diào)壓閥用于在所述高壓氣源的開關(guān)閥門開啟后，根據(jù)所述高壓氣源輸出的氣壓生成所述第二氣壓源，并將所述第二氣壓源輸出至所述第二控制閥。

優(yōu)選的，所述上位機的所述第一信號控制端和所述第一控制閥通過第一a/d轉(zhuǎn)換器連接，所述上位機的所述第二信號控制端和所述第二控制閥通過第二a/d轉(zhuǎn)換器連接。

優(yōu)選的，所述第一氣壓源為300kpa～700kpa范圍內(nèi)的氣壓源。

優(yōu)選的，所述第二氣壓源為50kpa～150kpa范圍內(nèi)的氣壓源。

一種動態(tài)孔壓信號發(fā)生方法，應(yīng)用于上述所述的動態(tài)孔壓信號發(fā)生裝置，所述方法包括：

第一控制閥接收供氣模塊產(chǎn)生并通過第一輸出端輸出的恒定壓力的第一氣壓源，以及上位機通過第一信號控制端輸出的第一開啟信號，所述第一開啟信號包括：閥門開啟總時間、控制閥單位時間內(nèi)的開口大小、閥門靈敏度和電機變速時間；

所述第一控制閥根據(jù)所述第一氣壓源和所述第一開啟信號，生成雙曲線型增長可調(diào)頻氣壓信號；

第二控制閥接收所述供氣模塊產(chǎn)生并通過第二輸出端輸出的恒定壓力的第二氣壓源，以及所述上位機通過第二信號控制端輸出的第二開啟信號，所述第二開啟信號包括：控制閥的換向頻率、控制閥單位時間內(nèi)的開口大小和電磁靈敏度，其中，所述第一氣壓源和所述第二氣壓源的壓力值不同；

所述第二控制閥根據(jù)所述第二氣壓源和所述第二開啟信號，生成正弦式可調(diào)頻氣壓信號；

所述快插式三通管接頭對所述第一控制閥輸出的所述雙曲線型增長可調(diào)頻氣壓信號和所述第二控制閥輸出的所述正弦式可調(diào)頻氣壓信號進(jìn)行疊加，得到動態(tài)孔壓信號。

優(yōu)選的，當(dāng)所述動態(tài)孔壓信號發(fā)生裝置還包括：測壓裝置和數(shù)據(jù)采集設(shè)備時，所述方法還包括：

所述測壓裝置采集所述快插式三通管接頭輸出的所述動態(tài)孔壓信號；

所述數(shù)據(jù)采集設(shè)備對所述測壓裝置輸出的所述動態(tài)孔壓信號進(jìn)行濾波和放大，得到所述動態(tài)孔壓信號的放大信號，并將所述放大信號輸出至所述上位機進(jìn)行顯示。

優(yōu)選的，所述方法還包括：

所述上位機將所述動態(tài)孔壓信號的放大信號和預(yù)存儲的標(biāo)準(zhǔn)動態(tài)孔壓放大信號進(jìn)行比對，并根據(jù)比對結(jié)果，相應(yīng)調(diào)整所述第一開啟信號和/或所述第二開啟信號，以使所述快插式三通管接頭再次疊加得到的動態(tài)孔壓信號，經(jīng)所述數(shù)據(jù)采集設(shè)備濾波和放大處理后，與所述標(biāo)準(zhǔn)動態(tài)孔壓放大信號的比對結(jié)果在誤差允許范圍內(nèi)。

從上述的技術(shù)方案可知，本發(fā)明公開了一種動態(tài)孔壓信號發(fā)生裝置，包括：供氣模塊、上位機、第一控制閥、第二控制閥和快插式三通管接頭，第一控制閥根據(jù)供氣模塊產(chǎn)生的第一氣壓源和上位機輸出的第一開啟信號生成雙曲線型增長可調(diào)頻氣壓信號，第二控制閥根據(jù)供氣模塊產(chǎn)生的第二氣壓源和上位機輸出的第二開啟信號生成正弦式可調(diào)頻氣壓信號，快插式三通管接頭通過將雙曲線型增長可調(diào)頻氣壓信號和正弦式可調(diào)頻氣壓信號進(jìn)行疊加，得到動態(tài)孔壓信號。因此，本發(fā)明公開的動態(tài)孔壓信號發(fā)生裝置實現(xiàn)了動態(tài)孔壓信號的生成，填補了現(xiàn)有方案中無法生成動態(tài)孔壓信號的空白，從而實現(xiàn)了對孔隙水壓計傳感器動態(tài)響應(yīng)性能的測試與檢定，并為深入認(rèn)識孔壓本構(gòu)模型與液化機制提供可能。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)公開的附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實施例公開的一種動態(tài)孔壓信號發(fā)生裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例公開的一種動態(tài)孔壓信號的曲線圖；

圖3為本發(fā)明實施例公開的另一種動態(tài)孔壓信號發(fā)生裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明實施例公開的一種動態(tài)孔壓信號發(fā)生裝置的實物連接圖；

圖5為本發(fā)明實施例公開的一種動態(tài)孔壓信號發(fā)生方法的流程圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本發(fā)明實施例公開了一種動態(tài)孔壓信號發(fā)生方法與裝置，以實現(xiàn)動態(tài)孔壓信號的生成，實現(xiàn)對孔隙水壓計傳感器動態(tài)響應(yīng)性能的測試與檢定，并為深入認(rèn)識孔壓本構(gòu)模型與液化機制提供可能。

參見圖1，本發(fā)明一實施例公開的一種動態(tài)孔壓信號發(fā)生裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，該裝置包括：供氣模塊11、上位機12、第一控制閥13、第二控制閥14和快插式三通管接頭15；

其中：

供氣模塊11用于產(chǎn)生恒定壓力的第一氣壓源和第二氣壓源，并通過第一輸出端輸出第一氣壓源，通過第二輸出端輸出第二氣壓源，其中，第一氣壓源和第二氣壓源的壓力值不同。

在實際應(yīng)用中，供氣模塊11可選用氣體，如氮氣或其他不溶于水的氣體作為壓力介質(zhì)，實現(xiàn)動態(tài)壓力負(fù)載控制與傳遞，替代以往采用水作為壓力介質(zhì)且僅能實現(xiàn)靜態(tài)壓力控制與標(biāo)定。

壓力源可采用氣壓瓶、壓力罐、高壓氣泵等裝置，為動態(tài)孔壓信號的發(fā)生提供能源。

具體的，在實際應(yīng)用中，參見圖1，供氣模塊11具體可以包括：高壓氣源111、第一調(diào)壓閥112和第二調(diào)壓閥113；

第一調(diào)壓閥112分別與高壓氣源111和第一控制閥13連接，第一調(diào)壓閥112用于在高壓氣源111的開關(guān)閥門開啟后，根據(jù)高壓氣源111輸出的氣壓生成第一氣壓源，并將第一氣壓源輸出至第一控制閥13。

在實際應(yīng)用中，可以通過設(shè)置第一調(diào)壓閥112的調(diào)壓參數(shù)，控制第一調(diào)壓閥112輸出的第一氣壓源的壓力值。

具體的，將高壓氣源111的開關(guān)閥門開啟后，高壓氣源111內(nèi)的氣體流入第一調(diào)壓閥112，通過將第一調(diào)壓閥112的調(diào)壓參數(shù)設(shè)置為某一恒定壓力，如500kpa，第一調(diào)壓閥112即可根據(jù)高壓氣源111輸出的氣壓生成壓力值為恒定值500kpa的第一氣壓源，并將該壓力值為500kpa的第一氣壓源輸出至第一控制閥13，為第一控制閥13提供一個恒定壓力為500kpa的氣壓源。

第二調(diào)壓閥113分別與高壓氣源111和第二控制閥14連接，第二調(diào)壓閥113用于在高壓氣源111的開關(guān)閥門開啟后，根據(jù)高壓氣源111輸出的氣壓生成第二氣壓源，并將第二氣壓源輸出至第二控制閥14。

在實際應(yīng)用中，同樣可以通過設(shè)置第二調(diào)壓閥113的調(diào)壓參數(shù)，控制第二調(diào)壓閥113輸出的第二氣壓源的壓力值。

具體的，將高壓氣源111的開關(guān)閥門開啟后，高壓氣源111內(nèi)的氣體流入第二調(diào)壓閥113，通過將第二調(diào)壓閥113的調(diào)壓參數(shù)設(shè)置為某一恒定壓力，如100kpa，第二調(diào)壓閥113即可根據(jù)高壓氣源111輸出的氣壓生成壓力值為恒定值100kpa的第二氣壓源，并將該壓力值為100kpa的第二氣壓源輸出至第二控制閥14，為第二控制閥14提供一個恒定壓力為100kpa的氣壓源。

基于上述論述可知，本實施例中，第一調(diào)壓閥112的輸出端作為供氣模塊11的第一輸出端，用于輸出第一氣壓源，第二調(diào)壓閥113的輸出端作為供氣模塊11的第二輸出端，用于輸出第二氣壓源。

需要說明的是，第一調(diào)壓閥112和第二調(diào)壓閥113的調(diào)壓參數(shù)的設(shè)定具體依據(jù)實際所需的氣壓源的壓力值而定，本發(fā)明在此不做限定。

其中，供氣模塊11包括但不限于圖1中所示出的組成。

上位機12，具有第一信號控制端和第二信號控制端，所述第一信號控制端用于輸出第一開啟信號，所述第一開啟信號包括：閥門開啟總時間、控制閥單位時間內(nèi)的開口大小、閥門靈敏度和電機變速時間，所述第二信號控制端用于輸出第二開啟信號，所述第二開啟信號包括：控制閥的換向頻率、控制閥單位時間內(nèi)的開口大小和電磁靈敏度；

第一控制閥13的輸入端分別與供氣模塊11的第一輸出端，也即第一調(diào)壓閥112的輸出端，以及上位機12的第一信號控制端連接，第一控制閥13用于根據(jù)供氣模塊11通過第一輸出端輸出的第一氣壓源和上位機12通過第一信號控制端輸出的第一開啟信號，生成雙曲線型增長可調(diào)頻氣壓信號。

需要說明的是，在第一控制閥13接收到上位機12輸出的第一開啟信號之前，第一控制閥13一直處于全關(guān)狀態(tài)，第一調(diào)壓閥112輸出至第一控制閥13的第一氣壓源并未通過第一控制閥13。

當(dāng)?shù)谝豢刂崎y13接收到上位機12輸出的第一開啟信號之后，第一控制閥13根據(jù)第一開啟信號中攜帶的閥門開啟總時間、控制閥單位時間內(nèi)的開口大小、閥門靈敏度和電機變速時間，逐漸打開開口，這時，通過第一控制閥13的第一氣壓源的壓力值隨著開口的增大而逐漸增大，當(dāng)?shù)谝豢刂崎y13完全開啟時，通過第一控制閥13的第一氣壓源的壓力為第一調(diào)壓閥112預(yù)先設(shè)定的恒定壓力值，如500kpa，在第一控制閥13的開口逐漸開啟的期間，通過第一控制閥13的第一氣壓源會形成雙曲線型增長可調(diào)頻氣壓信號。

其中，第一氣壓源優(yōu)選壓力值為300kpa～700kpa范圍內(nèi)的氣壓源，優(yōu)選500kpa的氣壓源。

第二控制閥14的輸入端分別與供氣模塊11的第二輸出端，也即第二調(diào)壓閥113的輸出端，以及上位機12的第二信號控制端連接，第二控制閥14用于根據(jù)供氣模塊11通過第二輸出端輸出的第二氣壓源和上位機12通過第二信號控制端輸出的第二開啟信號，生成正弦式可調(diào)頻氣壓信號。

需要說明的是，在第二控制閥14接收到上位機12輸出的第二開啟信號之前，第二控制閥14一直處于全關(guān)狀態(tài)，第二調(diào)壓閥113輸出至第二控制閥14的第二氣壓源并未通過第二控制閥14。

當(dāng)?shù)诙刂崎y14接收到上位機12輸出的第二開啟信號之后，第二控制閥14根據(jù)第二開啟信號中攜帶的控制閥的換向頻率、控制閥單位時間內(nèi)的開口大小和電磁靈敏度，快速打開開口，這時，通過第二控制閥14的第二氣壓源的壓力隨著開口的增大而快速增大，當(dāng)?shù)诙刂崎y14完全開啟時，通過第二控制閥14的第二氣壓源的壓力為第二調(diào)壓閥113預(yù)先設(shè)定的恒定壓力值，如100kpa；然后，第二控制閥14以相同的電磁靈敏度和開口大小，快速關(guān)閉開口，這時，通過第二控制閥14的第二氣壓源的壓力隨著開口的減小而快速減小，當(dāng)?shù)诙刂崎y14完全關(guān)閉時，通過第二控制閥14的第二氣壓源的壓力值為0。第二控制閥14的開口如此周期性的打開和關(guān)閉，從而通過第二控制閥14的第二氣壓源形成正弦式可調(diào)頻氣壓信號。

較優(yōu)的，第二氣壓源為50kpa～150kpa范圍內(nèi)的氣壓源，優(yōu)選壓力值為100kpa的氣壓源。

快插式三通管接頭15的第一輸入端連接所述第一控制閥13的輸出端，所述快插式三通管接頭15的第二輸入端連接所述第二控制閥14的輸出端，快插式三通管接頭15用于對第一控制閥13輸出的所述雙曲線型增長可調(diào)頻氣壓信號和第二控制閥14輸出的所述正弦式可調(diào)頻氣壓信號進(jìn)行疊加，得到動態(tài)孔壓信號，并輸出。

為方便理解，參見圖2，本發(fā)明一實施例公開的一種動態(tài)孔壓信號的曲線圖，圖2所示曲線中，縱坐標(biāo)為壓力值，單位kpa，橫坐標(biāo)為時間，單位s，其中，第一控制閥13的閥門開啟時間為5s；

從0時刻開始，第一控制閥13開始輸出雙曲線型增長可調(diào)頻氣壓信號，同時第二控制閥14開始輸出正弦式可調(diào)頻氣壓信號，在0～5s期間，第一控制閥13的開口逐漸增大，其輸出的第一氣壓源的壓力值也逐漸增大，在此期間，第二控制閥14不斷輸出正弦式可調(diào)頻氣壓信號，因此，在0～5s期間，由第一控制閥13輸出的雙曲線型增長可調(diào)頻氣壓信號和第二控制閥14輸出的正弦式可調(diào)頻氣壓信號疊加得到的動態(tài)孔壓信號成增長趨勢。

當(dāng)?shù)谝豢刂崎y13在5s時刻完全開啟后，第一控制閥13輸出的第一氣壓源的壓力值保持500kpa不變，第二控制閥14輸出的正弦式可調(diào)頻氣壓信號一直保持不變，因此，在5s之后，由第一控制閥13輸出的雙曲線型增長可調(diào)頻氣壓信號和第二控制閥14輸出的正弦式可調(diào)頻氣壓信號疊加得到的信號為正弦波信號。

基于上述論述可知，本發(fā)明中壓力信號荷載以氣體介質(zhì)為載體，替代現(xiàn)有技術(shù)以水作為載體。

壓力信號生成方式采用以靜態(tài)氣壓與動態(tài)氣壓相疊加的方法，靜態(tài)氣壓的產(chǎn)生時間、氣壓值等和動態(tài)氣壓頻率、氣壓值均可調(diào)。

其中，本發(fā)明合成的動態(tài)壓力荷載增長形式與實際地震液化孔壓增長形式相近，從而為孔隙水壓計的動態(tài)檢定和孔壓液化增長機制研究提供荷載基礎(chǔ)條件，同時還為液化孔壓增長本構(gòu)模型及觸發(fā)條件的研究提供依據(jù)。

綜上可知，本發(fā)明公開的動態(tài)孔壓信號發(fā)生裝置包括：供氣模塊11、上位機12、第一控制閥13、第二控制閥14和快插式三通管接頭15，第一控制閥13根據(jù)供氣模塊11產(chǎn)生的第一氣壓源和上位機12輸出的第一開啟信號生成雙曲線型增長可調(diào)頻氣壓信號，第二控制閥14根據(jù)供氣模塊11產(chǎn)生的第二氣壓源和上位機12輸出的第二開啟信號生成正弦式可調(diào)頻氣壓信號，快插式三通管接頭15通過將雙曲線型增長可調(diào)頻氣壓信號和正弦式可調(diào)頻氣壓信號進(jìn)行疊加，得到動態(tài)孔壓信號。因此，本發(fā)明公開的動態(tài)孔壓信號發(fā)生裝置不僅實現(xiàn)了動態(tài)孔壓信號的生成，填補了我國國內(nèi)現(xiàn)有方案無法生成動態(tài)孔壓信號的空白，從而實現(xiàn)了對孔隙水壓計的傳感器動態(tài)響應(yīng)性能的測試，為孔隙水壓計的動態(tài)檢定和孔壓液化增長機制研究提供荷載基礎(chǔ)條件，并為深入認(rèn)識孔壓本構(gòu)模型與液化機制提供可能。

可以理解的是，上述實施例中生成的動態(tài)孔壓信號，避免不了會出現(xiàn)一些失真波或是不太符合在對孔隙水壓計進(jìn)行傳感器動態(tài)響應(yīng)性能測試時，對動態(tài)孔壓信號的需求，因此，在實際應(yīng)用中，可能還需要對上述實施例中生成的動態(tài)孔壓信號進(jìn)行一些調(diào)整。

為進(jìn)一步優(yōu)化上述實施例，參見圖3，本發(fā)明一實施例公開的一種動態(tài)孔壓信號發(fā)生裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，在圖1所示實施例的基礎(chǔ)上，該裝置還包括：

測壓裝置16，測壓裝置16的輸入端與快插式三通管接頭15的輸出端連接，用于采集快插式三通管接頭15輸出的動態(tài)孔壓信號；

其中，測壓裝置16可選用氣壓傳感器。

數(shù)據(jù)采集設(shè)備17，數(shù)據(jù)采集設(shè)備17分別與測壓裝置16和上位機12連接，數(shù)據(jù)采集設(shè)備17用于對測壓裝置16輸出的動態(tài)孔壓信號進(jìn)行濾波和放大，得到動態(tài)孔壓信號的放大信號，并將動態(tài)孔壓信號的放大信號輸出至上位機12進(jìn)行顯示。

在實際應(yīng)用中，當(dāng)上位機對生成的動態(tài)孔壓信號進(jìn)行顯示后，相關(guān)人員就可以根據(jù)動態(tài)孔壓信號的相關(guān)信息，通過labview軟件分析動態(tài)孔壓的信號成分，如幅頻成分，相頻成分，分析與標(biāo)準(zhǔn)動態(tài)孔壓放大信號之間的差異。

其中，為方便理解圖3所示動態(tài)孔壓信號發(fā)生裝置的連接結(jié)果，如圖4所示，本發(fā)明還提供了一種動態(tài)孔壓信號發(fā)生裝置的實物連接圖。

為進(jìn)一步保證得到的動態(tài)孔壓信號符合對孔隙水壓計進(jìn)行傳感器動態(tài)響應(yīng)性能的測試需求，本實施例中，上位機12還用于：

將動態(tài)孔壓信號的放大信號和預(yù)存儲的標(biāo)準(zhǔn)動態(tài)孔壓信號的放大信號進(jìn)行比對，并根據(jù)比對結(jié)果，相應(yīng)調(diào)整所述第一開啟信號和/或所述第二開啟信號，以使快插式三通管接頭15再次疊加得到的動態(tài)孔壓信號，經(jīng)數(shù)據(jù)采集設(shè)備17濾波和放大處理后，與標(biāo)準(zhǔn)動態(tài)孔壓信號的放大信號的比對結(jié)果在誤差允許范圍內(nèi)。

具體的，當(dāng)數(shù)據(jù)采集設(shè)備17對動態(tài)孔壓信號進(jìn)行濾波和放大后，數(shù)據(jù)采集設(shè)備17會將最終得到的動態(tài)孔壓信號的放大信號輸出至上位機12。上位機12內(nèi)預(yù)先存儲有l(wèi)abview控制與分析程序和標(biāo)準(zhǔn)動態(tài)孔壓信號，在實際應(yīng)用中，標(biāo)準(zhǔn)動態(tài)孔壓放大信號是在動態(tài)孔壓信號發(fā)生裝置處于工作性能最好的狀態(tài)下，也就是所產(chǎn)生的氣壓信號在沒有任何損失的情況下，通過計算而得來的一個標(biāo)準(zhǔn)的動態(tài)孔壓放大信號。上位機12通過將動態(tài)孔壓信號的放大信號和預(yù)存儲的標(biāo)準(zhǔn)動態(tài)孔壓放大信號進(jìn)行比對，確定兩個動態(tài)孔壓信號之間的偏差，并根據(jù)該偏差，利用labview控制與分析程序，調(diào)整第一開啟信號和/或第二開啟信號中攜帶的信息，從而調(diào)整第一控制閥13輸出的雙曲線型增長可調(diào)頻氣壓信號和/或第二控制閥14輸出的正弦式可調(diào)頻氣壓信號，進(jìn)而調(diào)整快插式三通管接頭15再次疊加得到的動態(tài)孔壓信號，使快插式三通管接頭15輸出的動態(tài)孔壓信號經(jīng)數(shù)據(jù)采集設(shè)備17濾波和放大處理后，與標(biāo)準(zhǔn)動態(tài)孔壓放大信號的比對結(jié)果在誤差允許范圍內(nèi)。

需要說明的一點是，上述實施例中，上位機12的第一信號控制端和第一控制閥通13過第一a/d轉(zhuǎn)換器連接，第一a/d轉(zhuǎn)換器(圖1和圖3中均未示出)用于將上位機12輸出的第一開啟信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后，輸出至第一控制閥通13；上位機12的所述第二信號控制端和第二控制閥14通過第二a/d轉(zhuǎn)換器(圖1和圖3中均未示出)連接，第二a/d轉(zhuǎn)換器用于將上位機12輸出的第二開啟信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后，輸出至第二控制閥14。

與上述裝置實施例相對應(yīng)，本發(fā)明還公開了一種動態(tài)孔壓信號發(fā)生方法。

參見圖5，本發(fā)明一實施例公開的一種動態(tài)孔壓信號發(fā)生方法的流程圖，該方法應(yīng)用于上述動態(tài)孔壓信號發(fā)生裝置，該方法包括：

步驟s501、第一控制閥13接收供氣模塊11產(chǎn)生并通過第一輸出端輸出的恒定壓力的第一氣壓源，以及上位機12通過第一信號控制端輸出的第一開啟信號；

其中，所述第一開啟信號包括：閥門開啟總時間、控制閥單位時間內(nèi)的開口大小、閥門靈敏度和電機變速時間。

在實際應(yīng)用中，供氣模塊11可選用氣體，如氮氣或其他不溶于水的氣體作為壓力介質(zhì)，實現(xiàn)動態(tài)壓力負(fù)載控制與傳遞，替代以往采用水作為壓力介質(zhì)且僅能實現(xiàn)靜態(tài)壓力控制與標(biāo)定。

壓力源可采用氣壓瓶、壓力罐、高壓氣泵等裝置，為動態(tài)孔壓信號的發(fā)生提供能源。

其中，供氣模塊11的具體組成以及各組成部分的工作原理，可參見裝置實施例對應(yīng)部分，此處不再贅述。

步驟s502、第一控制閥13根據(jù)第一氣壓源和第一開啟信號，生成雙曲線型增長可調(diào)頻氣壓信號；

其中，第一控制閥13根據(jù)第一氣壓源和第一開啟信號，生成雙曲線型增長可調(diào)頻氣壓信號的具體過程，可參見裝置實施例對應(yīng)部分，此處不再贅述。

步驟s503、第二控制閥14接收供氣模塊11產(chǎn)生并通過第二輸出端輸出的恒定壓力的第二氣壓源，以及上位機12通過第二信號控制端輸出的第二開啟信號；

其中，第二開啟信號包括：控制閥的換向頻率、控制閥單位時間內(nèi)的開口大小和電磁靈敏度，

第一氣壓源和第二氣壓源的壓力值不同，第一氣壓源優(yōu)選壓力值為300kpa～700kpa范圍內(nèi)的氣壓源，優(yōu)選500kpa的氣壓源，第二氣壓源優(yōu)選壓力值為50kpa～150kpa范圍內(nèi)的氣壓源，優(yōu)選100kpa的氣壓源。

步驟s504、第二控制閥14根據(jù)第二氣壓源和第二開啟信號，生成正弦式可調(diào)頻氣壓信號；

其中，第二控制閥14根據(jù)第二氣壓源和第二開啟信號，生成正弦式可調(diào)頻氣壓信號的具體過程請參見裝置實施例對應(yīng)部分此處不再贅述。

需要說明的是，步驟s501～s502，以及步驟s503～s504分別用于生成雙曲線型增長可調(diào)頻氣壓信號和正弦式可調(diào)頻氣壓信號，兩個信號生成過程互不影響，在實際執(zhí)行過程中，沒有先后順序，可以依據(jù)實際需要而定。

步驟s505、快插式三通管接頭15對第一控制閥輸出的雙曲線型增長可調(diào)頻氣壓信號和第二控制閥輸出的正弦式可調(diào)頻氣壓信號進(jìn)行疊加，得到動態(tài)孔壓信號。

其中，疊加得到的動態(tài)孔壓信號曲線表現(xiàn)形式，可參見圖2所示曲線圖。

基于上述論述可知，本發(fā)明中壓力信號荷載以氣體介質(zhì)為載體，替代現(xiàn)有技術(shù)以水作為載體。

壓力信號生成方式采用以靜態(tài)氣壓與動態(tài)氣壓相疊加的方法，靜態(tài)氣壓的產(chǎn)生時間、氣壓值等和動態(tài)氣壓頻率、氣壓值均可調(diào)。

其中，本發(fā)明合成的動態(tài)壓力荷載增長形式與實際地震液化孔壓增長形式相近，從而為孔隙水壓計的動態(tài)檢定和孔壓液化增長機制研究提供荷載基礎(chǔ)條件，同時還為液化孔壓增長本構(gòu)模型及觸發(fā)條件的研究提供依據(jù)。

綜上可知，本發(fā)明公開的動態(tài)孔壓信號發(fā)生裝置包括：供氣模塊11、上位機12、第一控制閥13、第二控制閥14和快插式三通管接頭15，第一控制閥13根據(jù)供氣模塊11產(chǎn)生的第一氣壓源和上位機12輸出的第一開啟信號生成雙曲線型增長可調(diào)頻氣壓信號，第二控制閥14根據(jù)供氣模塊11產(chǎn)生的第二氣壓源和上位機12輸出的第二開啟信號生成正弦式可調(diào)頻氣壓信號，快插式三通管接頭15通過將雙曲線型增長可調(diào)頻氣壓信號和正弦式可調(diào)頻氣壓信號進(jìn)行疊加，得到動態(tài)孔壓信號。因此，本發(fā)明公開的動態(tài)孔壓信號發(fā)生裝置不僅實現(xiàn)了動態(tài)孔壓信號的生成，填補了我國國內(nèi)現(xiàn)有方案無法生成動態(tài)孔壓信號的空白，從而實現(xiàn)了對孔隙水壓計的傳感器動態(tài)響應(yīng)性能的測試，為孔隙水壓計的動態(tài)檢定和孔壓液化增長機制研究提供荷載基礎(chǔ)條件，并為深入認(rèn)識孔壓本構(gòu)模型與液化機制提供可能。

可以理解的是，上述實施例中生成的動態(tài)孔壓信號，避免不了會出現(xiàn)一些失真波或是不太符合在對孔隙水壓計進(jìn)行傳感器動態(tài)響應(yīng)性能測試時，對動態(tài)孔壓信號的需求，因此，在實際應(yīng)用中，可能還需要對上述實施例中生成的動態(tài)孔壓信號進(jìn)行一些調(diào)整。

因此，為進(jìn)一步優(yōu)化上述實施例，如圖3和圖4所示，當(dāng)動態(tài)孔壓信號發(fā)生裝置還包括：測壓裝置16和數(shù)據(jù)采集設(shè)備17時，動態(tài)孔壓信號發(fā)生方法還包括：

測壓裝置16采集快插式三通管接頭15輸出的所述動態(tài)孔壓信號；

數(shù)據(jù)采集設(shè)備17對測壓裝置16輸出的動態(tài)孔壓信號進(jìn)行濾波和放大，得到動態(tài)孔壓信號的放大信號，并將所述放大信號輸出至所述上位機12進(jìn)行顯示。

在實際應(yīng)用中，當(dāng)上位機對生成的動態(tài)孔壓信號進(jìn)行顯示后，相關(guān)人員就可以根據(jù)動態(tài)孔壓信號的相關(guān)信息，通過labview軟件分析動態(tài)孔壓的信號成分，如幅頻成分，相頻成分，分析與標(biāo)準(zhǔn)動態(tài)孔壓放大信號之間的差異。

為進(jìn)一步保證得到的動態(tài)孔壓信號符合對孔隙水壓計進(jìn)行傳感器動態(tài)響應(yīng)性能的測試需求，動態(tài)孔壓信號發(fā)生方法還包括：

上位機12將所述動態(tài)孔壓信號的放大信號和預(yù)存儲的標(biāo)準(zhǔn)動態(tài)孔壓放大信號進(jìn)行比對，并根據(jù)比對結(jié)果，相應(yīng)調(diào)整所述第一開啟信號和/或所述第二開啟信號，以使快插式三通管接頭15再次疊加得到的動態(tài)孔壓信號，經(jīng)所述數(shù)據(jù)采集設(shè)備濾波和放大處理后，與所述標(biāo)準(zhǔn)動態(tài)孔壓放大信號的比對結(jié)果在誤差允許范圍內(nèi)。

具體的，當(dāng)數(shù)據(jù)采集設(shè)備17對動態(tài)孔壓信號進(jìn)行濾波和放大后，數(shù)據(jù)采集設(shè)備17會將最終得到的動態(tài)孔壓信號的放大信號輸出至上位機12。上位機12內(nèi)預(yù)先存儲有l(wèi)abview控制與分析程序和標(biāo)準(zhǔn)動態(tài)孔壓信號，在實際應(yīng)用中，標(biāo)準(zhǔn)動態(tài)孔壓放大信號是在動態(tài)孔壓信號發(fā)生裝置處于工作性能最好的狀態(tài)下，也就是所產(chǎn)生的氣壓信號在沒有任何損失的情況下，通過計算而得來的一個標(biāo)準(zhǔn)的動態(tài)孔壓放大信號。上位機12通過將動態(tài)孔壓信號的放大信號和預(yù)存儲的標(biāo)準(zhǔn)動態(tài)孔壓放大信號進(jìn)行比對，確定兩個動態(tài)孔壓信號之間的偏差，并根據(jù)該偏差，利用labview控制與分析程序，調(diào)整第一開啟信號和/或第二開啟信號中攜帶的信息，從而調(diào)整第一控制閥13輸出的雙曲線型增長可調(diào)頻氣壓信號和/或第二控制閥14輸出的正弦式可調(diào)頻氣壓信號，進(jìn)而調(diào)整快插式三通管接頭15再次疊加得到的動態(tài)孔壓信號，使快插式三通管接頭15輸出的動態(tài)孔壓信號經(jīng)數(shù)據(jù)采集設(shè)備17濾波和放大處理后，與標(biāo)準(zhǔn)動態(tài)孔壓放大信號的比對結(jié)果在誤差允許范圍內(nèi)。

最后，還需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。

本說明書中各個實施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。

對所公開的實施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。