本發(fā)明專利涉及一種用于凍融循環(huán)過程中測量試樣質量及尺寸的試驗系統(tǒng)，屬于土工試驗領域。

背景技術：

凍融循環(huán)試驗過程中，試樣質量及尺寸變化是反映試樣內(nèi)部從不穩(wěn)定態(tài)向動態(tài)穩(wěn)定態(tài)發(fā)展過程的重要參數(shù)。通常，實驗室中獲取試樣質量及尺寸變化的方法是在每次凍融循環(huán)后分別用電子秤和游標卡尺測量試樣的質量和尺寸。一方面，試樣在凍融試驗箱中來回取、放的過程中不可避免地產(chǎn)生了人為誤差；另一方面，取出的試樣在稱重過程中會受到外部環(huán)境溫度的影響，而用游標卡尺測量試樣尺寸時，無法保證每次測量時為同一位置，也會造成較大的誤差；再者，人工測量的方法效率低下，費時費力。

技術實現(xiàn)要素：

為了克服傳統(tǒng)人工方法在測量凍融循環(huán)試驗中試樣質量及尺寸變化中的不足之處，本發(fā)明提供了一種用于凍融循環(huán)過程中測量試樣質量及尺寸的試驗系統(tǒng)。

本發(fā)明的技術解決方案是：一種用于凍融循環(huán)過程中測量試樣質量及尺寸的試驗系統(tǒng)，由試驗機、動態(tài)數(shù)據(jù)采集儀及計算機處理系統(tǒng)組成，所測試樣置于試驗機內(nèi)，動態(tài)數(shù)據(jù)采集儀將試驗機內(nèi)試樣的實時數(shù)據(jù)傳送至計算機處理系統(tǒng)進行處理，從而獲取試樣在凍融循環(huán)過程中質量及尺寸的實時變化數(shù)據(jù)。

所述試驗機主要由外箱、內(nèi)箱、溫控系統(tǒng)、柱形激光測距儀、稱重試驗臺和箱蓋等六部分組成，溫控系統(tǒng)設在外箱與內(nèi)箱之間的夾層內(nèi)，內(nèi)箱內(nèi)壁上設有柱形激光測距儀，內(nèi)箱底面上設稱重試驗臺，箱蓋設在外箱上表面。

所述柱形激光測距儀布置在內(nèi)箱內(nèi)壁四周的水平和豎直兩個方向上，豎直方向的柱形激光測距儀用來實時監(jiān)測試樣高度變化，水平方向的柱形激光測距儀用來實時監(jiān)測試樣的直徑變化，具體試驗原理如下：

測試試樣高度時，豎直方向上的柱形激光測距儀向試樣中間位置發(fā)射激光射線，會產(chǎn)生三種不同長度的激光射線，分別為距離稱重試驗臺s1的射線1，距離試樣s2的射線2和距離對面內(nèi)壁表面s3的射線3，如附圖2(高度測試原理1)所示，然后，動態(tài)數(shù)據(jù)采集儀會對柱形激光測距儀的數(shù)據(jù)進行實時采集，并傳送至計算機處理系統(tǒng)進行處理，如附圖3(高度測試原理2)所示，在高度為0＜h＜h1范圍(即稱重試驗臺高度)內(nèi)，射線距離始終為s1，在高度h1≤h≤h2范圍(試樣高度)內(nèi)，射線距離維持在s2，超過試樣高度(h2＜h≤h3)后，射線距離為s3，從中可以得出，射線距離為s2的那部分射線所處范圍即為試樣的高度，若射線距離為s2的那部分射線范圍增大，則試樣高度增加，相反，若射線距離為s2的那部分射線范圍變小，則試樣高度下降，據(jù)此，計算機處理系統(tǒng)就會自動處理并實時監(jiān)測試樣高度的變化；

測試試樣直徑時，水平方向上的柱形激光測距儀向試樣徑向發(fā)射激光射線，一部分透射在對面內(nèi)壁上，距離為s4，另一部分沿試樣半周長線產(chǎn)生不同長度的激光射線，距離范圍為s5-s4/2，如附圖4(直徑測試原理1)所示，然后，動態(tài)數(shù)據(jù)采集儀會對柱形激光測距儀的數(shù)據(jù)進行實時采集，并傳送至計算機處理系統(tǒng)進行處理，如附圖5(直徑測試原理2)所示，在寬度為0＜l＜l1范圍內(nèi)，射線距離始終為s4，在寬度l1≤l≤l2范圍(試樣直徑)內(nèi)，射線距離維持在s5-s4/2范圍內(nèi)，寬度在l2＜l＜l3范圍，射線距離為s4，從中可以得出，射線距離為s5-s4/2的那部分射線所處范圍即為試樣的直徑，若射線距離為s5-s4/2的那部分射線范圍增大，則試樣直徑增加，相反，若射線距離為s5-s4/2的那部分射線范圍變小，則試樣直徑減小，據(jù)此，計算機處理系統(tǒng)就會自動處理并實時監(jiān)測試樣直徑的變化。

所述稱重試驗臺既可用來放置試樣，又可稱重試樣，具有高精度、高靈敏性的特點；所述內(nèi)箱四周內(nèi)壁上設有許多透氣孔，溫控系統(tǒng)釋放的冷氣和熱氣從透氣孔進入內(nèi)箱內(nèi)部，避免氣流直接吹向試樣而產(chǎn)生擾動。

本發(fā)明的有益效果：有效解決了凍融循環(huán)試驗中傳統(tǒng)人工測量試樣質量及尺寸帶來的較大誤差等問題，具有自動化程度高，數(shù)據(jù)準確以及操作方便等優(yōu)點。

附圖說明

圖1為本發(fā)明專利試驗機的整體示意圖。

圖2為本發(fā)明專利高度測試原理1圖。

圖3為本發(fā)明專利高度測試原理2圖。

圖4為本發(fā)明專利直徑測試原理1圖。

圖5為本發(fā)明專利直徑測試原理2圖。

圖中標號說明：1-外箱，2-內(nèi)箱，3-柱形激光測距儀(水平)，4-柱形激光測距儀(豎直)，5-溫控系統(tǒng)，6-箱蓋，7-稱重試驗臺。

具體實施方式

以下將結合附圖和具體實施例對本發(fā)明專利作進一步的詳細說明。

實施例：

開啟計算機處理系統(tǒng)，將所有數(shù)據(jù)歸零。打開箱蓋6，將試樣置于稱重試驗臺7上中間位置，蓋上箱蓋6，啟動溫控系統(tǒng)5，待溫度達到設定溫度時，打開柱形激光測距儀3、4，同時動態(tài)數(shù)據(jù)采集儀會自動采集試樣質量和尺寸數(shù)據(jù)，并及時傳送至計算機處理系統(tǒng)進行處理，實現(xiàn)實時監(jiān)測的目的。

技術特征：

技術總結
本發(fā)明屬于土工試驗領域，具體涉及一種用于凍融循環(huán)過程中測量試樣質量及尺寸的試驗系統(tǒng)，由試驗機、動態(tài)數(shù)據(jù)采集儀及計算機處理系統(tǒng)組成，試驗機主要由外箱、內(nèi)箱、溫控系統(tǒng)、柱形激光測距儀、稱重試驗臺和箱蓋等六部分組成。豎直方向的柱形激光測距儀用來實時監(jiān)測試樣高度變化，水平方向的柱形激光測距儀用來實時監(jiān)測試樣的直徑變化，稱重試驗臺既可用來放置試樣，又可稱重試樣。本發(fā)明有效解決了凍融循環(huán)試驗中傳統(tǒng)人工測量試樣質量及尺寸帶來的較大誤差等問題，具有自動化程度高，數(shù)據(jù)準確以及操作方便等優(yōu)點。

技術研發(fā)人員：高常輝;郁陪陽;馬冬冬;白梅
受保護的技術使用者：安徽理工大學
技術研發(fā)日：2017.05.23
技術公布日：2017.09.29