CN101660986B - 真三轴测试仪控制装置 - Google Patents

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Abstract

一种仪器测控技术领域的真三轴测试仪控制装置，包括：数据采集仪、空气压缩机以及三组压力测控装置，其中：压力测控装置的信号输出端分别与数据采集仪相连接以传输压力模拟信号数据，压力测控装置的进气端分别与空气压缩机相连接，压力测控装置分别连接至真三轴测试仪的液压控制端、轴压控制端和中压控制端。本发明在真三轴测试的全过程中三个主应力方向压力能够自动独立控制，改进了现有技术中人工操作控制压力，得到的加压曲线不光滑，而且数据记录间隔较长的缺点。

Description

真三轴测试仪控制装置
技术领域
本发明涉及的是一种仪器测控技术领域的控制装置，具体是一种真三轴测试仪控制装置。
背景技术
目前，在研究土的本构特性的过程中，最科学的土力学测试设备就是真三轴测试仪，因为它可以实现在三个主方向施加不同的应力值，可以模拟土体中最一般的应力条件，这是其他土工测试仪器诸如直剪仪、常规三轴仪甚至平面应变三轴仪都无法实现的。
然而，目前现有的真三轴仪，在压力传输和控制方面都是采用手动控制或半自动控制。由于真三轴测试本身的特点，当进行排水测试时，所需时间比较长，从而给测试人员带来很多不便，急需将自动控制技术引入到真三轴测试仪。
对现有技术文献检索，尚未发现相关的技术主题公开报道的内容。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种真三轴测试仪控制装置，在真三轴测试的全过程中三个主应力方向压力能够自动独立控制，目的在于改变现有真三轴仪手动控制或者半自动控制的状态，改以计算机全自动控制。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：数据采集仪、空气压缩机以及三组压力测控装置，其中：压力测控装置的信号输出端分别与数据采集仪相连接以传输压力模拟信号数据，压力测控装置的进气端分别与空气压缩机相连接，压力测控装置分别连接至真三轴测试仪的液压控制端、轴压控制端和中压控制端。
所述的数据采集仪包括：集线盒和多通道应变读数仪，其中：集线盒的输入端分别与三个压力测控装置的输出端相连接以接收三组压力模拟信号数据并组合为压力信号数组，多通道应变读数仪的输入端与集线盒相连接以接收压力信号数组，多通道应变读数仪的输出端与计算机或打印机相连接。
所述的压力测控装置包括：气压测试双向阀、气压传输双向阀、电空自动转换器、气压手动控制器和压力传感器，其中：气压测试双向阀分别与电空自动转换器、气压手动控制器和压力传感器相连接，气压传输双向阀分别与电空自动转换器、气压手动控制器和真三轴测试仪的液压控制端、轴压控制端或中压控制端相连接，气压手动控制器与计算机相连接以输出手动控制信号，空气压缩机分别连接至三组电空自动转换控制器和三组气压手动控制器，压力传感器与数据采集仪相连接以传输压力模拟信号数据。
本发明在真三轴测试的全过程中三个主应力方向压力能够自动独立控制，改进了现有技术中人工操作控制压力，得到的加压曲线不光滑，而且数据记录间隔较长的缺点。
附图说明
图1为实施例结构示意图。
图2为实施例应力图。
图3为实施例应变图。
图4为现有技术应力图。
图5为现有技术应变图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
如图1所示，本实施例一台数据采集仪1、一个空气压缩机2以及三组压力测控装置3，其中：压力测控装置3的信号输出端分别与数据采集仪1相连接以传输压力模拟信号数据，压力测控装置3的进气端分别与空气压缩机2相连接，压力测控装置3分别连接至真三轴测试仪的液压控制端、轴压控制端和中压控制端。
所述的数据采集仪1包括：集线盒和多通道应变读数仪，其中：集线盒的输入端分别与三个压力测控装置的输出端相连接以接收三组压力模拟信号数据并组合为压力信号数组，多通道应变读数仪的输入端与集线盒相连接以接收压力信号数组，多通道应变读数仪的输出端与计算机9相连接。
所述的压力测控装置3包括：气压测试双向阀4、气压传输双向阀5、电空自动转换器6、气压手动控制器7和压力传感器8，其中：气压测试双向阀4分别与电空自动转换器6、气压手动控制器7和压力传感器8相连接，气压传输双向阀5分别与电空自动转换器6、气压手动控制器7和真三轴测试仪的液压控制端、轴压控制端和中压控制端相连接，气压手动控制器7与计算机9相连接，空气压缩机2分别连接至三组电空自动转换器6和三组气压手动控制器7，压力传感器8与数据采集仪1相连接以传输压力模拟信号数据。
所述的气压测试双向阀4为金属制T型三通双向阀门，耐压范围为-10～+10MPa。
所述的气压传输双向阀5为金属制三通双向阀门，耐压范围：-10～+10MPa。
所述的电空自动转换器6在收到电压信号时负责气流控制的挡板和喷嘴间的间距变窄，控制压力上升；反之则压力下降。压力输入范围：0.8~1.2MPa，压力输出范围：0.02~0.84MPa，电压范围：0~10V。
所述的气压手动控制器7包括：旋动手柄、弹簧和橡胶膜，其中：弹簧的两端分别与旋动手柄和橡胶膜固定连接，旋动手柄分别与气压测试双向阀、气压传输双向阀和计算机9相连接以输出手动控制信号，当人工旋入手柄时，橡胶膜受压缩，将负责气流控制的挡板和喷嘴间的间距变窄，控制压力上升；反之则压力下降。该气压手动控制器的压力输入范围：0.8~1.2MPa，压力输出范围：0~1.0MPa。
所述的压力传感器8的为应变式压力传感器，工作范围为0~1.0MPa。
本实施例通过以下方式进行工作：
1、打开数据采集仪1并调整气压手动控制器，确认手动控制部分的压力为0(kPa)。
2、首先进行压力调整，将压力测试阀和压力传输阀全部切换到手动方向，控制程序读取压力为0(kPa)状态的读数。
3、将压力测试阀切换到自动档。电空自动转换器6逐渐提高输出电压(从0到9v)，将压力由0提升至某任意值，并测得各电压值对应的输出空气压力值，得到电压与输出空气压力的相关曲线与比例系数。后续工作中将按照该比例系数在用电压来控制输出空气压力。
4、将自动控制部分的压力归零。
5、将压力测试阀和压力传输阀均切换至自动档。
6、在程序中输入试样尺寸，固结及剪切时间，测试应力路径等信息。
7、启动自动控制程序，测试由电脑全自动控制固结和剪切过程，并将试验数据存储在计算机9的记忆装置(一般为硬盘)内，直至剪切结束。
8、对计算机9内存储的数据进行相应处理，得到所需结果。
图2和图3为整理计算机9内储存的数据所得图形：当应力路径设置为三向主应力空间π面上Lode角θ为45°，经计算三向主应力σ1、σ2、σ3目标应力值为4.77、3.65、0.58。得到了固结和剪切过程应力与应变随时间变化关系。图3和图4为采用原有技术，既手动记录采集数据阶段的测试结果，由图5可见，改进前人工操作控制压力，得到的加压曲线不光滑，而且数据记录间隔较长。通过自动化控制，可以克服这些缺点。

Claims (6)

1.一种真三轴测试仪控制装置，包括：数据采集仪、空气压缩机以及三组压力测控装置，其特征在于：压力测控装置的信号输出端分别与数据采集仪相连接以传输压力模拟信号数据，压力测控装置的进气端分别与空气压缩机相连接，压力测控装置分别连接至真三轴测试仪的液压控制端、轴压控制端和中压控制端。
2.根据权利要求1所述的真三轴测试仪控制装置，其特征是，所述的数据采集仪包括：集线盒和多通道应变读数仪，其中：集线盒的输入端分别与三个压力测控装置的输出端相连接以接收三组压力模拟信号数据并组合为压力信号数组，多通道应变读数仪的输入端与集线盒相连接以接收压力信号数组，多通道应变读数仪的输出端与计算机或打印机相连接。
3.根据权利要求1所述的真三轴测试仪控制装置，其特征是，所述的压力测控装置包括：气压测试双向阀、气压传输双向阀、电空自动转换器、气压手动控制器和压力传感器，其中：气压测试双向阀分别与电空自动转换器、气压手动控制器和压力传感器相连接，气压传输双向阀分别与电空自动转换器、气压手动控制器和真三轴测试仪的液压控制端、轴压控制端或中压控制端相连接，气压手动控制器与计算机相连接以输出手动控制信号，空气压缩机分别连接至三组电空自动转换控制器和三组气压手动控制器，压力传感器与数据采集仪相连接以传输压力模拟信号数据；
所述的电空自动转换器在收到电压信号时负责气流控制的挡板和喷嘴间的间距变窄，控制压力上升；挡板和喷嘴间的间距变宽则压力下降。
4.根据权利要求3所述的真三轴测试仪控制装置，其特征是，所述的气压测试双向阀为金属制T型三通双向阀门，耐压范围为-10～+10MPa。
5.根据权利要求3所述的真三轴测试仪控制装置，其特征是，所述的气压传输双向阀为金属制三通双向阀门，耐压范围：-10～+10MPa。
6.根据权利要求3所述的真三轴测试仪控制装置，其特征是，所述的气压手动控制器包括：旋动手柄、弹簧和橡胶膜，其中：弹簧的两端分别与旋动手柄和橡胶膜固定连接，旋动手柄分别与气压测试双向阀、气压传输双向阀和计算机相连接以输出手动控制信号，当人工旋入手柄时，橡胶膜受压缩，将负责气流控制的挡板和喷嘴间的间距变窄，控制压力上升；当人工旋出手柄时则压力下降。
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