CN104297137A - 一种全自动水泥基材料收缩膨胀性能试验机及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全自动水泥基材料收缩膨胀性能试验机及其控制方法。它的试验机由单片机、温湿度控制系统、参数设定系统、自动定位紧锁系统、测量系统和显示系统组成，主要包括绝热刚性箱体、电磁紧锁器、加热器、半导体制冷片、超声波加湿器、温湿度传感器、定位紧锁装置和三维立体测量装置，单片机控制各系统协调工作实现试验条件的自动精准控制和试件长度的多点分层自动循环测量以及温湿度和相关曲线图的实时动态显示；本发明解决了以往水泥基材料抗硫酸盐膨胀性能试验时试验条件难以保证、顶头对准困难、工作量大、人为误差来源多且只能单点测量的技术问题；本发明还可用于水泥胶砂干缩试验、混凝土收缩膨胀试验以及混凝土湿胀性能试验等试验。

Description

一种全自动水泥基材料收缩膨胀性能试验机及其控制方法

技术领域

本发明涉及测量技术领域，具体涉及一种全自动水泥基材料收缩膨胀性能试验机及其控制方法。

背景技术

硫酸盐侵蚀是影响混凝土耐久性的重要因素，同时也是破坏因素中复杂性和危害性最大的一种环境水侵蚀。青海湖地区周围环境中的混凝土结构，由于硫酸盐的侵蚀，基本上是“一年粉化，三年坍塌；天津、河北、山东等省市存在大片的盐碱地，这些地方的混凝土结构物也常常由于硫酸盐的侵蚀而产生“烘根”；在广大西部地区，由于硫酸盐侵蚀和其他作用埋在盐渍土地带的水泥电杆一年后即发现纵向裂缝，两年后即出现了纵筋和螺旋筋外露；特别是海洋工程中的混凝土由于长期浸泡在海水中受硫酸盐的侵蚀作用更大，因此加强对混凝土抗硫酸盐侵蚀试验的研究重要而紧迫。

目前国内外学者在研究混凝土抗硫酸盐侵蚀试验时评价指标大都采用试件的膨胀率、质量耐蚀系数和强度耐蚀系数等指标。然而对试件膨胀率的测定以往研究者主要采用卧式收缩膨胀仪和立式比长仪，使用这些仪器测量不仅操作复杂、工作量大，顶头对准困难，而且人为因素对结果的影响很大，常常出现不同操作人员或同一操作人员在不同状态下的测量结果相差很大的现象。虽然近年来混凝土膨胀率的测量技术有了很大发展但仍有一些不足和问题：中国发明专利(专利号：ZL 201020532900.8)公开了一种用于非接触法测量混凝土膨胀和收缩变形的定位装置，包括左基座和右基座，左基座和右基座均呈凹型且开口相对布置，左基座和右基座之间设有距离调节紧锁装置，虽然该测量装置在测量混凝土膨胀变形时能避免了试件变形受模具端板限制造成的试验误差也能较为准确地测量混凝土试件早期的收缩或膨胀变形但其在测试过程中要求整个试验装置放置的位置和方向要始终保持固定不变而这在具体操作过程中是很难保证的并且操作复杂；中国发明专利(专利号：ZL 201220557247.X)公开了一种多通道全自动混凝土收缩膨胀仪，包括主机、位移传感器、温湿度传感器和测量装置，虽然该装置能实时显示和记录测量数据但该测量装置扔需要人工调节位移传感器2与混凝土试件5的相对位置，还需要操作员反复固定紧锁装置4.1和反复拧松紧锁装置4.1拔出位移传感器，这样不仅操作麻烦而且大大增加了人为误差。

以上测量混凝土收缩或膨胀率的共性还在于：测量时仅选取一个测量点测量这样不仅导致每次测量存在着对准误差而且不能真实反映试件收缩或膨胀的内在实际发展规律；另外，这些测量都无法满足相关试验规范要求的试验温度或湿度等条件。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明提供一种全自动水泥基材料收缩膨胀性能试验机及其控制方法，解决了目前混凝土(水泥基)抗硫酸盐试验中试件膨胀率测量时遇到的困难和问题，能够在精确满足试验规范要求的温度和湿度条件下多点分层自动立体测量试验试件的变形情况并实时动态显示出来。

为实现上述目的，本发明提供了一种全自动水泥基材料收缩膨胀性能试验机，包括单片机、温湿度控制系统、参数设定系统、自动定位紧锁系统、测量系统和显示系统，单片机与温湿度控制系统、参数设定系统、自动定位紧锁系统、测量系统和显示系统连接，单片机内设RAM存储器、ROM存储器、中央处理器和不间断电源，单片机外设电源开关按钮、系统初始化按钮、测量开始按钮、温度设定按钮、湿度设定按钮、温湿度传感器接口、试验循环测量时间间隔、试件初始长度设定按钮、试件初始宽度设定按钮、试件初始高度设定按钮、数据导出USB接口和电源接口。

所述的温湿度控制系统由温湿度传感器、半导体制冷片组、加热器、超声波加湿器、电动搅拌器和温湿度控制模块组成，单片机根据设定试验参数控制各元器件工作使其满足设定温湿度条件。

所述的参数设定系统包括试验温度、湿度和试件初始长度、宽度和高度的设定以及循环测量时间间隔设定。

所述的自动定位紧锁系统由定位紧锁装置和自动定位紧锁控制系统组成，定位紧锁装置包括电磁紧锁器、支撑立柱、上下移动定位横杆、水平移动定位竖杆。

减阻平台由平行轨道和减阻支撑杆组成，平行轨道设计在距绝热箱体底板5cm高度处，减阻支撑杆由支撑横梁和滚动钢珠组成，滚动钢珠设置在支撑横梁上。

上下移动定位横杆包括电磁紧锁器、第一自动机械传动装置、弹性滚珠和压敏弹性滚珠。

其中第一自动机械传动装置由定位电机、主动齿轮、从动螺母、主动螺杆和从动杆组成。其中定位电机带有自动记圈功能，定位电机和主动齿轮连接，主动齿轮和从动螺母连接，从动螺母与主动螺杆连接，主动螺杆和从动杆连接；第一自动机械传动装置安装在支撑立柱中，从动螺母通过从动螺母固定杆固定在支撑立柱上，且与从动螺母左右侧面接触的从动螺母固定杆端部设有滚珠以保证从动螺母的自由转动，主动齿轮每圈100齿，从动螺母每圈500齿，主动螺杆螺距为0.5mm，固定定位精度为0.1mm。

弹性滚珠由滚动钢珠和弹簧组成，布置在上下移动定位横杆下侧非中间位置处。

压敏弹性滚珠由弹性滚珠和压力传感器组成，压力传感器置于弹簧底部与单片机连接，控制上下移动定位横杆的自动移动和电磁紧锁器的自动紧锁和解锁，压敏弹性滚珠布置在上下移动定位横杆下侧中间位置。

所述的水平移动定位竖杆包括电磁紧锁器、第二自动机械传动装置和压敏弹性滚珠。

其中第二自动机械传动装置由定位电机、主动齿轮、从动螺母、主动螺杆和从动杆组成，其中定位电机带有自动记圈功能，定位电机和主动齿轮连接，主动齿轮和从动螺母连接，从动螺母与主动螺杆连接，主动螺杆和从动杆连接；第二自动机械传动装置安装在上下移动定位横杆中，从动螺母通过从动螺母固定杆固定在上下移动定位横杆上，且与从动螺母左右侧面接触的从动螺母固定杆端部设有滚珠以保证从动螺母的自由转动，主动齿轮每圈100齿，从动螺母每圈500齿，主动螺杆螺距为0.5mm，固定定位精度为0.1mm。

压敏弹性滚珠由弹性滚珠和压力传感器组成，压力传感器置于弹簧底部与单片机连接，控制自动水平移动竖杆的自动移动和电磁紧锁器的自动解锁和紧锁，压敏弹性滚珠布置在自动水平移动竖杆内侧。

测量系统由三维立体测量装置和自动测量控制系统组成，三维立体测量装置包括测量支撑、竖直定位测量杆、水平定位测量杆、直接测量杆。

其中竖直定位测量杆主要由第三自动机械传动装置组成，第三自动机械传动装置由测量电机、主动齿轮、从动螺母、主动螺杆和从动杆组成，测量电机带有自动记圈功能，测量电机和主动齿轮连接，主动齿轮和从动螺母连接，从动螺母与主动螺杆连接，主动螺杆和从动杆连接；第三自动机械传动装置安装在测量支撑中，从动螺母通过从动螺母固定杆固定在测量支撑上，且与从动螺母左右侧面接触的从动螺母固定杆端部设有滚珠以保证从动螺母的自由转动，主动齿轮每圈100齿，从动螺母每圈500齿，主动螺杆螺距为0.5mm，移动精度为0.1mm。

水平定位测量杆主要由第四自动机械传动装置组成，第四自动机械传动装置由测量电机、主动齿轮、从动螺母、主动螺杆和从动杆组成，测量电机带有自动记圈功能，测量电机和主动齿轮连接，主动齿轮和从动螺母连接，从动螺母与主动螺杆连接，主动螺杆和从动杆连接；第四自动机械传动装置安装在竖直定位测量杆中，从动螺母通过从动螺母固定杆固定在竖直定位测量杆上，且与从动螺母左右侧面接触的从动螺母固定杆端部设有滚珠以保证从动螺母的自由转动，主动齿轮每圈100齿，从动螺母每圈500齿，主动螺杆螺距为0.5mm，移动精度为0.1mm。

所述的直接测量杆呈L型，包括压力传感器和第五自动机械传动装置，L型设计可以使测量装置始终处于液面以上保证测量仪器的安全性和可靠性，压力传感器置于L型直接测量杆的顶端和单片机连接控制第一组测量电机和第二组测量电机的转动，第五自动机械传动装置由第一组测量电机、第二组测量电机、第一主动齿轮、第二主动齿轮、从动螺母、主动螺杆和从动杆组成，第一组测量电机和第二组测量电机均带有自动记圈功能，第一组测量电机与第一齿轮连接，第二组测量电机与第二主动齿轮连接，第一主动齿轮和第二自动齿轮都与从动螺母连接，从动螺母与主动螺杆连接，主动螺杆和从动杆连接；第五自动机械传动装置安装在水平定位测量杆中，从动螺母通过从动螺母固定杆固定在水平定位测量杆上，且与从动螺母左右侧面接触的从动螺母固定杆端部设有滚珠以保证从动螺母的自由转动，第一主动齿轮每圈100齿、第二主动齿轮每圈1齿，从动螺母每圈500齿，主动螺杆螺距为0.5mm，测量精度为0.001mm。

所述的一种全自动水泥基材料收缩膨胀性能试验机的控制方法，其包括如下步骤：

(A)、试验试件在标准养护条件下养护24h后脱模放在减阻平台大致居中位置处。

(B)、注入试验规范要求浓度的硫酸钠溶液至试验水位线，打开试验机电源按钮，设定试验要求的温度、湿度参数和循环测量时间间隔，设值为0的系统不控制其对应模块进入工作状态；设定试件初始长度、宽度和高度参数。

(C)、启动系统初始化按钮，第一上下移动定位横杆移至最高位置处，水平移动定位竖杆移至最大宽度处；测量装置的左右竖直定位测量杆移至最高位置处，左右水平定位测量杆分别移至左右竖直定位测量杆中点位置，直接测量杆移至初始零点位置。

(D)、启动测量开始按钮，温湿度控制系统根据相关设定参数开始工作，设值为零的系统不控制其对应模块进入工作状态。

(E)、自动定位紧锁控制系统根据试件初始宽度智能控制第一上下移动定位横杆、水平移动定位竖杆和电磁紧锁器扶正试验试件并根据试件收缩或膨胀的实际情况反复移动第一上下移动定位横杆、水平移动定位竖杆和电磁紧锁器的紧锁和解锁使其在不影响试件自由收缩或膨胀的基础上扶正并固定试验试件，且在单次循环测量过程中自动定位紧锁系统暂停检查第一上下移动定位横杆和水平移动定位竖杆中的压力传感器的压力值。

所述的步骤(E)采用的方法为自动定位紧锁控制系统控制第一上下移动定位横杆向下移动，当第一上下移动定位横杆中部的压敏弹性滚珠与试验试件上部接触时压敏弹性滚珠底部的压力传感器输出压力信号至单片机，当压力值达到设定的第一压力阀值时定位电机停止转动，第一上下移动定位横杆两端的电磁紧锁器工作锁紧第一上下移动定位横杆，系统每分钟检查一次压力传感器输出的压力值，当压力值小于等于设定的第二压力阀值或大于等于第三压力阀值时第一上下移动定位横杆两端的电磁紧锁器停止工作解除第一上下移动定位横杆的锁定，此时系统控制第一上下移动定位横杆向下或向上移动，当压力值再一次达到第一压力阀值时定位电机停止转动第一上下移动定位横杆两端的电磁紧锁器再次工作锁紧第一上下移动定位横杆；与此同时自动定位紧锁控制系统根据试件初始宽度计算内侧水平移动定位竖杆的移动距离并控制内侧水平移动定位竖杆同步移动到计算位置，然后系统控制外侧水平移动定位竖杆同步移动，当外侧竖杆中的压敏弹性滚珠与试验试件侧面接触时压敏弹性滚珠底部的压力传感器输出压力信号至单片机，当压力值达到系统设定的第一压力阀值时定位电机停止转动，内外侧定位竖杆上部的电磁紧锁器工作锁紧内外侧水平移动定位竖杆，系统每分钟检查一次外侧水平移动定位竖杆中压力传感器输出的压力值，当压力值小于等于设定的第二压力阀值或大于等于设定的第三压力阀值时水平移动定位竖杆上部的电磁紧锁器停止工作解除竖杆锁定，系统控制内外侧水平移动定位竖杆同步向内或向外移动，当压力值再一次达到第一压力阀值时定位电机停止转动，水平移动定位竖杆顶部的电磁紧锁器再次工作紧锁水平移动定位竖杆，如此反复锁紧和解锁移动第一上下移动定位横杆和水平移动定位竖杆使其在不影响试件自由收缩或膨胀的基础上扶正并固定试验试件。

内侧水平移动定位竖杆移动距离的计算公式为：

(F)、自动测量控制系统根据试件宽度和高度计算每次循环测量所需测点坐标。

所述的步骤(F)的自动测量系统根据试件宽度和高度计算单次循环测量所需测点坐标的方法为以试件中心为坐标原点，分别以试件宽、高最小值的和为外、中和内三圈测量点所在圆的半径，测点坐标为坐标原点和外中内三圆与坐标轴相交点组成的13个测点。

(G)、自动测量控制系统通过控制第三自动机械传动装置控制左右竖直定位测量杆移动到第一测点相应纵坐标位置，左右水平定位测量杆移动到第一测点相应横坐标位置，最终使左右直接测量杆移动到单次循环测量的第一个测点。

(H)、自动测量控制系统控制第一组测量电机通过第五自动机械传动装置带动左右直接测量杆的移动，当左右直接测量杆端部的压力传感器分别与试件表面接触产生压力信号并达到第一压力阀值时第一组测量电机停止转动，与此同时单片机记录第一组测量电机的转动圈数，左右直接测量杆到达相应预备测量点位置。

(I)、自动测量控制系统控制第二组测量电机通过第五自动机械传动装置带动左右直接测量杆移动，当左右直接测量杆端部的压力传感器达到第二压力阀值时第二组测量电机停止转动，与此同时单片机记录第二组左右测量电机的转动圈数，随后左右直接测量杆分别移至初始0点位置，此时完成单次循环测量的第一个测点的试件长度测量。

(J)、重复步骤(G)—步骤(I)，直至单次循环测量所需测点全部测量完毕结束本次循环测量，单次循环测量结束时左右竖直定位测量杆移至最高位置处，左右水平定位测量杆分别移至左右竖直定位测量杆中点位置，以保证左右直接测量杆停靠于试验液面以上位置以待下次循环测量。

(K)、自动测量控制系统根据设定循环测量时间间隔重复步骤G—步骤J直至试验结束。

(L)、测量数据传入单片机，单片机处理分析后控制显示系统显示外圈测点试件平均长度随时间变化曲线、中圈测点试件平均长度随时间变化曲线、内圈测点试件平均长度随时间变化曲线、中心测点试件长度随时间变化曲线和外中内圈、中心测点试件平均长度随时间变化曲线以及试件三维变化动态效果图。

(1)单点测量试件长度计算公式为：

Ln＝左右0点刻度线距离—0.1×第一组测量电机转动圈数之和—0.001×第二组测量电机转动圈数之和

(2)单次循环测量试件平均长度计算公式为：

${\stackrel{\‾}{L}}_m=\frac{L_1+L_2+L_3+L_4+L_5+L_6+L_7+L_8+L_9+L_{10}+L_{11}+L_{12}+L_{13}}{13}$

(3)试验试件膨胀率计算公式为：

$P_m=\frac{{\stackrel{\‾}{L}}_0}{{\stackrel{\‾}{L}}_m}\×100\%$

(4)试验试件每个循环测量时间间隔相对膨胀率计算公式为：

${\hat{P}}_m=\frac{{\stackrel{\‾}{L}}_m}{{\stackrel{\‾}{L}}_{m-1}}\×100\%$

所述的显示系统由显示屏和信号输出控制系统组成，能够实时动态显示试验温湿度、外圈测点试件平均长度随时间变化曲线图、中圈测点试件平均长度随时间变化曲线图、内圈测点试件平均长度随时间变化曲线图、中心测点试件长度随时间变化曲线图、外中内三圈和中心测点试件算术平均长度随时间变化曲线图以及试件三维变化动态效果图。

试验结束，导出试验数据，关闭试验机电源，拔掉电源开关，打开放水开关，待试验机自然晾干后盖紧试验机绝热顶盖避免灰尘进入以便下次试验。

进一步地，作为本发明的一种优选技术方案：同一绝热刚性箱体内可以同时设置多套减阻平台、定位紧锁装置和三维立体测量装置实现同一试验条件下的多组对照试验。

进一步地，作为本发明的一种优选技术方案：单片机可以与多个绝热刚性箱体连接控制各箱体独立进行试验实现不同试验条件下的多组对照试验。

本发明具有以下有益效果：

(1)本发明只需将试验试件脱模后放在减阻平台的大致居中位置，设定好相关试验参数并加入试验溶液后再无需任何人工操作，这样不仅能大大减小试验人员的劳动强度还能最大程度地减少人为误差。

(2)能准确控制相关试验规范要求的温湿度等试验条件，保证试验试件在设定条件下自由收缩或膨胀。

(3)分外中内和中心点四层多点反复循环测量试件的实时长度能准确反映试件受硫酸盐等侵蚀后试件由外层到内层的膨胀发展规律。

(4)能适应变化范围较广的试验试件尺寸，对试件模具的要求较低。

(5)能实时动态显示温湿度和相关曲线图及试件三维变化动态图。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本发明的控制系统示意图；

图2是本发明的试验机的整体结构示意图；

图3是本发明的试验机的减阻平台结构示意图；

图4是本发明的试验机的定位紧锁装置结构示意图；

图5是本发明的试验机的自动机械传动装置结构示意图；

图6是本发明的试验机的弹性压敏滚珠；

图7是本发明的试验机的三维立体测量装置结构示意图；

图8是本发明的单片机的控制面板示意图；

图9是本发明的控制方法流程图。

具体实施方式

参照图1，图2和图3，本具体实施方式采用以下技术方案：一种全自动水泥基材料收缩膨胀性能试验机，包括单片机、温湿度控制系统、参数设定系统、自动定位紧锁系统、测量系统和显示系统；主要由绝热刚性箱体、减阻平台、定位紧锁装置和三维立体测量装置组成；单片机与温湿度控制系统、参数设定系统、自动定位紧锁系统、测量系统和显示系统连接并控制各系统协调工作；所述的绝热刚性箱体由绝热顶盖2-2、空气隔热层2-3、箱体侧面钢板2-4和加厚刚性地板2-5组成；所述的减阻平台由第一平台支撑柱3-1a、第二平台支撑柱3-1a’、第三平台支撑柱3-1b、第四平台支撑柱3-1b’、第一平行轨道3-2和第二平行轨道3-2’、可滑移减阻支撑横杆3-3组成，其中平行轨道3-2设置在距绝热箱体底板5cm高度处，可滑移减阻支撑横杆3-3由可滑移支撑横杆3-4和滚动钢珠3-5组成，滚动钢珠3-5设置在支撑横梁3-4上；温湿度控制系统由第一半导体制冷片组2-6和第二半导体制冷片组2-6’、温湿度传感器2-7、第一加热器2-8和第二加热器2-8’、第一电动搅拌器2-9和第二电动搅拌器2-9’、第一超声波加湿器2-11和第二超声波加湿器2-11’和温湿度控制模块组成，单片机可以根据设定的试验参数控制各元器件协调工作使其满足设定温湿度条件。

如图4、图5和图6所示，定位紧锁装置包括第一支撑立柱4-1a、第二支撑立柱4-1a’、第三支撑立柱4-1b和第四支撑立柱4-1b’、第一上下移动定位横杆4-2和第二上下移动定位横杆4-2’、第一水平移动定位竖杆4-3a、第二水平移动定位竖杆4-3a’、第三水平移动定位竖杆4-3b和第四水平移动定位竖杆4-3b’、第一电磁紧锁器4-4和第二电磁紧锁器4-4’。第一上下移动定位横杆4-2和第二上下移动定位横杆4-2’由第一电磁紧锁器电磁紧锁器4-4、第一自动机械传动装置、弹性滚珠4-5和压敏弹性滚珠4-6组成，弹性滚珠4-5布置在第一上下移动定位横杆4-2和第二上下移动定位横杆4-2’下侧非中间位置，压敏弹性滚珠4-6布置在第一上下移动定位横杆4-2和第二上下移动定位横杆4-2’下侧中间位置，压敏弹性滚珠4-6由滚动钢珠6-1、滚动钢珠卡槽6-2、弹簧6-3和压力传感器6-4组成，压力传感器6-4置于弹簧6-3底部与单片机连接，控制第一电磁紧锁器4-4和第二电磁紧锁器4-4’的自动紧锁和解锁以及第一上下移动定位横杆4-2和第二上下移动定位横杆4-2’的自动移动；第一水平移动定位竖杆4-3a、第二水平移动定位竖杆4-3a’、第三水平移动定位竖杆4-3b和第四水平移动定位竖杆4-3b’均由第一电磁紧锁器4-4和第二电磁紧锁器4-4’、第二自动机械传动装置和压敏弹性滚珠4-6组成；第一上下移动定位横杆4-2、第二上下移动定位横杆4-2’和第一水平移动定位竖杆4-3a、第二水平移动定位竖杆4-3a’、第三水平移动定位竖杆4-3b和第四水平移动定位竖杆4-3b’由第二自动机械传动装置驱动；第二自动机械传动装置由第一电机5-1、第一主动齿轮5-3、从动螺母5-5、主动螺杆5-6和从动杆5-7组成，第一电机5-1带有自动记圈功能，第一电机5-1和主动齿轮5-3连接，主动齿轮5-3和从动螺母5-5连接，从动螺母5-5与主动螺杆5-6连接，主动螺杆5-6和从动杆5-7连接，各从动杆5-7分别通过固定连接架5-8与第一上下移动定位横杆4-2、第二上下移动定位横杆4-2’和第一水平移动定位竖杆4-3a、第二水平移动定位竖杆4-3a’、第三水平移动定位竖杆4-3b和第四水平移动定位竖杆4-3b’连接并驱动其移动；第二自动机械传动装置分别安装在第一支撑立柱4-1a、第二支撑立柱4-1a’、第三支撑立柱4-1b和第四支撑立柱4-1b’以及第一上下移动定位横杆4-2和第二上下移动定位横杆4-2’中，从动螺母5-5分别通过从动螺母固定杆5-9固定在第一支撑立柱4-1a、第二支撑立柱4-1a’、第三支撑立柱4-1b和第四支撑立柱4-1b’以及第一上下移动定位横杆4-2和第二上下移动定位横杆4-2’上，与从动螺母5-5左右侧面接触的从动螺母固定杆5-9的端部设有滚珠以保证从动螺母5-5的自由转动，第一主动齿轮5-1每圈100齿，从动螺母5-5每圈500齿，主动螺杆5-6螺距为0.5mm，固定定位精度为0.1mm。

如图7所示，三维立体测量装置包括第一测量支撑7-1和第二测量支撑7-1’、第一竖直定位测量杆7-2和第二竖直定位测量杆7-2’、第一水平定位测量杆7-3和第二水平定位测量杆7-3’以及第一直接测量杆7-4和第二直接测量杆7-4’；第一竖直定位测量杆7-2、第二竖直定位测量杆7-2’、第一水平定位测量杆7-3和第二水平定位测量杆7-3’由第四自动机械传动装置驱动，第四自动机械传动装置由第一电机5-1、主动齿轮5-3、从动螺母5-5、主动螺杆5-6和从动杆5-7组成；第一电机5-1带有自动记圈功能，第一电机5-1和主动齿轮5-3连接，主动齿轮5-3与从动螺母5-5连接，从动螺母5-5与主动螺杆5-6连接，主动螺杆5-6和从动杆5-7连接，各从动杆5-7分别通过固定连接架5-8与第一竖直定位测量杆7-2和第二竖直定位测量杆7-2’以及第一水平定位测量杆7-3和第二水平定位测量杆7-3’连接并驱动其移动；第四自动机械传动装置分别安装在第一测量支撑7-1和第二测量支撑7-1’以及第一竖直定位测量杆7-2和第二竖直定位测量杆7-2’中，从动螺母5-5分别通过从动螺母固定杆5-9固定在第一测量支撑7-1和第二测量支撑7-1’以及第一竖直定位测量杆7-2和第二竖直定位测量杆7-2’上，与从动螺母5-5左右侧面接触的从动螺母固定杆5-9的端部设有滚珠以保证从动螺母5-5的自由转动，主动齿轮5-3每圈100齿，从动螺母5-5每圈500齿，主动螺杆5-6螺距为0.5mm，移动精度为0.1mm。

所述的第一直接测量杆7-4和第二直接测量杆7-4’呈L型，包括压力传感器7-5和第五自动机械传动装置。L型设计可以使测量装置始终处于液面以上保证测量仪器的安全性和可靠性，压力传感器7-5置于第一直接测量杆7-4和第二直接测量杆7-4’的顶端和单片机连接控制第一电机5-1和第二电机5-2的转动，第五自动机械传动装置由第一电机5-1、第二电机5-2、第一主动齿轮5-3、第二主动齿轮5-4、从动螺母5-5、主动螺杆5-6和从动杆5-7组成；第一电机5-1和第二电机5-2均带有自动记圈功能，第一电机5-1和第一主动齿轮5-3连接，第二电机5-2和第二主动齿轮5-4连接，第一主动齿轮5-3和第二主动齿轮5-4均与从动螺母5-5连接，从动螺母5-5与主动螺杆5-6连接，主动螺杆5-6和从动杆5-7连接，各从动杆5-7分别通过固定连接架5-8与第一直接测量杆7-4和第二直接测量杆7-4’连接并驱动其移动；第五自动机械传动装置安装在第一水平定位测量杆7-3和第二水平定位测量杆7-3’中，从动螺母5-5通过从动螺母固定杆5-9固定在第一水平定位测量杆7-3上，与从动螺母5-5左右侧面接触的从动螺母固定杆5-9的端部设有滚珠以保证从动螺母5-5的自由转动，第一主动齿轮5-3每圈100齿，第二主动齿轮5-4每圈1齿，从动螺母5-5每圈500齿，主动螺杆螺距5-6为0.5mm，测量精度为0.001mm。

如图8和图9所示，本具体实施方式还提出基于上述一种全自动水泥基材料收缩膨胀性能试验机的控制方法，其包括如下步骤：

步骤A:将试验试件2-12在标准养护条件下养护24h后脱模放在减阻平台大致居中位置处。

步骤B：注入试验规范要求浓度的硫酸钠溶液至试验水位线2-13处，打开试验机电源按钮8-4，利用温度设定按钮8-8、湿度设定按钮8-9和试验循环测量时间间隔设定按钮8-10设定试验要求的温度、湿度参数和循环测量时间间隔，其中设值为零的系统不控制其对应模块进入工作状态；利用试件初始长度设定按钮8-11、试件初始宽度设定按钮8-12和试件初始高度设定按钮8-13设定试件初始长度、宽度和高度参数。

步骤C：启动系统初始化按钮8-5，第一上下移动定位横杆4-2和第二上下移动定位横杆4-2’移至最高位置处，第一水平移动定位竖杆4-3a、第二水平移动定位竖杆4-3a’、第三水平移动定位竖杆4-3b和第四水平移动定位竖杆4-3b’移至最大宽度处；测量装置左右的第一竖直定位测量杆7-2和第二竖直定位测量杆7-2’移至最高位置处，左右的第一水平定位测量杆7-3和第二水平定位测量杆7-3’移至左右的第一竖直定位测量杆7-2和第二竖直定位测量杆7-2’的中点位置处，第一直接测量杆7-4和第二直接测量杆7-4’移至初始零点位置。

步骤D：启动测量开始按钮8-6，温湿度控制系统根据相关设定参数开始工作，设值为零的系统不控制其对应模块进入工作状态。

步骤E：自动定位紧锁控制系统根据试件初始宽度智能控制第一上下移动定位横杆4-2和第二上下移动定位横杆4-2’、第一水平移动定位竖杆4-3a、第二水平移动定位竖杆4-3a’、第三水平移动定位竖杆4-3b和第四水平移动定位竖杆4-3b’以及第一电磁紧锁器4-4和第二电磁紧锁器4-4’扶正试验试件并根据试件收缩或膨胀的实际情况反复移动第一上下移动定位横杆4-2和第二上下移动定位横杆4-2’、第一水平移动定位竖杆4-3a、第二水平移动定位竖杆4-3a’、第三水平移动定位竖杆4-3b和第四水平移动定位竖杆4-3b’以及第一电磁紧锁器4-4和第二电磁紧锁器4-4’的紧锁和解锁使其在不影响试件自由收缩或膨胀的基础上扶正并固定试验试件，且在单次循环测量过程中自动定位紧锁系统暂停检查第一上下移动定位横杆和水平移动定位竖杆中的压力传感器的压力值。

步骤E采用的方法为自动定位紧锁控制系统控制第一上下移动定位横杆4-2和第二上下移动定位横杆4-2’向下移动，当第一上下移动定位横杆4-2和第二上下移动定位横杆4-2’中部的压敏弹性滚珠4-6与试验试件上部接触时压敏弹性滚珠底部的压力传感器6-4输出压力信号至单片机，当压力值达到设定的第一压力阀值时第一电机5-1停止转动，横杆两端的第一电磁紧锁器4-4和第二电磁紧锁器4-4’工作锁紧第一上下移动定位横杆4-2，系统每分钟检查一次压力传感器6-4输出的压力值，当压力值小于等于第二压力阀值或大于等于设定的第三压力阀值时横杆两端的第一电磁紧锁器4-4停止工作解除第一上下移动定位横杆4-2和第二上下移动定位横杆4-2’的锁定，此时系统控制第一上下移动定位横杆4-2和第二上下移动定位横杆4-2’向下或向上移动，当压力值再一次达到第一压力阀值时第一电机5-1停止转动第一上下移动定位横杆4-2和第二上下移动定位横杆4-2’两端的第一电磁紧锁器4-4和第二电磁紧锁器4-4’再次进入工作状态锁紧第一上下移动定位横杆4-2和第二上下移动定位横杆4-2’；与此同时自动定位紧锁控制系统根据试件初始宽度计算内侧第一水平移动定位竖杆4-3a、第二水平移动定位竖杆4-3a’的移动距离并控制第一水平移动定位竖杆4-3a、第二水平移动定位竖杆4-3a’同步移动到计算位置，然后系统控制外侧的第三水平移动定位竖杆4-3b和第四水平移动定位竖杆4-3b’同步移动，当外侧的第三水平移动定位竖杆4-3b和第四水平移动定位竖杆4-3b’中的压敏弹性滚珠4-6与试验试件侧面接触压敏弹性滚珠4-6底部的压力传感器6-4输出压力信号至单片机，当压力值达到系统设定的第一压力阀值时第一电机5-1停止转动，第一水平移动定位竖杆4-3a、第二水平移动定位竖杆4-3a’、第三水平移动定位竖杆4-3b和第四水平移动定位竖杆4-3b’上部的第一电磁紧锁器4-4和第二电磁紧锁器4-4’工作锁紧水平移动定位竖杆，系统每分钟检查一次外侧的第三水平移动定位竖杆4-3b和第四水平移动定位竖杆4-3b’中压力传感器6-4输出的压力值，当压力值小于等于设定的第二压力阀值或大于等于设定的第三压力阀值时水平移动定位竖杆上部的第一电磁紧锁器4-4和第二电磁紧锁器4-4’停止工作解除水平移动定位竖杆的锁定，此时系统分别控制第一水平移动定位竖杆4-3a、第二水平移动定位竖杆4-3a’、第三水平移动定位竖杆4-3b和第四水平移动定位竖杆4-3b’同步向内或向外移动，当压力值再一次达到第一压力阀值时第一电机5-1停止转动水平移动定位竖杆顶部的第一电磁紧锁器4-4和第二电磁紧锁器4-4’再次进入工作状态紧锁第一水平移动定位竖杆4-3a、第二水平移动定位竖杆4-3a’、第三水平移动定位竖杆4-3b和第四水平移动定位竖杆4-3b’，如此反复锁紧和解锁移动第一上下移动定位横杆4-2、第二上下移动定位横杆4-2’和第一水平移动定位竖杆4-3a、第二水平移动定位竖杆4-3a’、第三水平移动定位竖杆4-3b和第四水平移动定位竖杆4-3b’使其在不影响试件自由收缩或膨胀的基础上扶正并固定试验试件。

内侧水平移动定位竖杆4-3a和4-3a’移动距离的计算公式为：

步骤F：自动测量控制系统根据试件宽度和高度计算每次循环测量所需测点坐标。

所述的步骤F中的自动测量系统根据试件宽度和高度计算单次循环测量所需测点坐标的方法为以试件中心为坐标原点，分别以试件宽、高最小值的和为外、中和内三圈测量点所在圆的半径，测点坐标为坐标原点和外中内三圆与坐标轴相交点组成的13个测点。

步骤G：自动测量控制系统通过控制第三自动机械传动装置控制左右的第一竖直定位测量杆7-2和第二竖直定位测量杆7-2’移动到第一测点相应纵坐标位置，左右的第一水平定位测量杆7-3和第二水平定位测量杆7-3’移动到第一测点相应横坐标位置，最终使左右的第一直接测量杆7-4和第二直接测量杆7-4’移动到单次循环测量的第一个测点。

步骤H：自动测量控制系统控制第一电机5-1通过第五自动机械传动装置带动第一直接测量杆7-4和第二直接测量杆7-4’移动，当第一直接测量杆7-4和第二直接测量杆7-4’端部的第一压力传感器7-5和第二压力传感器7-5’分别与试件表面接触产生压力信号并达到第一压力阀值时第一电机5-1停止转动，与此同时单片机记录第一电机5-1的转动圈数，第一直接测量杆7-4和第二直接测量杆7-4’到达相应预备测量点位置。

步骤I：自动测量控制系统控制第二电机5-2通过第五自动机械传动装置带动第一直接测量杆7-4和第二直接测量杆7-4’的进一步移动，当第一直接测量杆7-4和第二直接测量杆7-4’端部的压力达到第二压力阀值时第二电机5-2停止转动，与此同时单片机记录第二电机5-2的转动圈数，随后第一直接测量杆7-4和第二直接测量杆7-4’分别移至零点位置，此时完成单次循环测量的第一个测点的试件长度测量。

步骤J:重复步骤G—步骤I，直至单次循环测量所需测点的试件长度全部测量完毕结束本次循环，单次循环测量结束时左右的第一竖直定位测量杆7-2和第二竖直定位测量杆7-2’移至最高位置处，左右的第一水平定位测量杆7-3和第二水平定位测量杆7-3’移至左右的第一竖直定位测量杆7-2和第二竖直定位测量杆7-2’中点位置处以保证第一直接测量杆7-4和第二直接测量杆7-4’停靠于试验液面以上位置以待下次循环测量。

步骤K：自动测量控制系统根据设定循环测量时间间隔重复步骤G—步骤J直至试验结束。

步骤L：测量数据传入单片机，单片机处理分析后控制显示系统显示外圈测点试件平均长度随时间变化曲线、中圈测点试件平均长度随时间变化曲线、内圈测点试件平均长度随时间变化曲线、中心测点试件长度随时间变化曲线和外中内圈、中心测点试件平均长度随时间变化曲线以及试件三维变化动态效果图。

(1)单点测量试件长度计算公式为：

Ln＝左右0点刻度线距离—0.1×第一电机转动圈数之和—0.001×第二电机转动圈数之和

(2)单次循环测量试件平均长度计算公式为：

${\stackrel{\‾}{L}}_m=\frac{L_1+L_2+L_3+L_4+L_5+L_6+L_7+L_8+L_9+L_{10}+L_{11}+L_{12}+L_{13}}{13}$

(3)试验试件膨胀率计算公式为：

$P_m=\frac{{\stackrel{\‾}{L}}_0}{{\stackrel{\‾}{L}}_m}\×100\%$

(4)试验试件每个循环测量时间间隔相对膨胀率计算公式为：

${\hat{P}}_m=\frac{{\stackrel{\‾}{L}}_m}{{\stackrel{\‾}{L}}_{m-1}}\×100\%$

为了验证本发明具备精准控制试验条件和自动多点分层测量试件唱的效果，下列列举一实施例进行验证：

在水泥基材料硫酸盐腐蚀试验中，以试验试件规定龄期的膨胀率来衡量水泥基材料受硫酸盐侵蚀的程度。本试验参照《水泥抗硫酸盐侵蚀试验方法》(GBT 748-2008)、《水泥胶砂干缩试验方法》(JC T 603-2004)和《水工混凝土试验规程》(SL352-2006)，试验用硫酸盐腐蚀性溶液采用化学纯无水硫酸钠试剂配制而成，浓度分别为5％、10％和15％；试验用砂浆由P.042.5水泥、标准砂和自来水拌和而成，配合比为m(水泥):m(砂):m(水)＝1:3:0.5，试验试件尺寸为25mm×25mm×280mm，试件成形后标准条件下养护24h后拆模。

试验机绝热刚性箱体的尺寸为600mm×250mm×350mm，其绝热顶盖2-2的厚度为20mm、箱体侧面钢板2-4的厚度为20mm、加厚刚性地板2-5的厚度为40mm，空气隔热层2-3的厚度为5mm；支撑腿2-14为可调自由调节高度的支撑腿；减阻平台的平台支撑柱的高度为50mm、平行轨道3-2之间的距离为220mm、可滑移减阻支撑横杆3-3的长度为220mm、滚动钢珠3-5的直径为10mm；第一半导体制冷片组2-6和第二半导体制冷片组2-6’采用TEC1-12706型半导体制冷片、温湿度传感器2-7使用DHT11温湿度传感器、加热器2-8为电磁加热器、第一电动搅拌器2-9和第二电动搅拌器2-9’为电动机驱动的螺旋桨。

本实施例中定位紧锁装置的支撑立柱的高度为250mm、第一上下移动定位横杆4-2的长度为220mm、水平移动定位竖杆的总高度为50mm、电磁紧锁器采用电磁铁，压敏弹性滚珠4-6由直径为10mm的滚动钢珠6-1、直径为5mm弹性系数为10N/mm的弹簧6-3和YYJ/GY1-1201型压力传感器6-4组成；安装在支撑立柱中的自动机械传动装置长100mm，安装在第一上下移动定位横杆4-2中的自动机械传动装置长50mm，定位紧锁固定时自动机械传动装置只使用第一电机5-1和每圈100齿的第一主动齿轮5-3，从动螺母5-5每圈500齿，主动螺杆5-6螺距为0.5mm，固定定位精度为0.1mm。

压敏弹性滚珠4-6中的压力传感器6-4的第一压力阀值为1kpa，第二压力阀值为0.5kpa，第三压力阀值为1.5kpa。

本实施例中三维立体测量装置的第一测量支撑7-1和第二测量支撑7-1’的高为350mm，可供移动的高度为上半部分的200mm、第一竖直定位测量杆7-2和第二竖直定位测量杆7-2’的长度为220mm、第一水平定位测量杆7-3和第二水平定位测量杆7-3’的长度为220mm、第一直接测量杆7-4和第二直接测量杆7-4’的竖直段和水平段的长度均为100mm。第一竖直定位测量杆7-2和第二竖直定位测量杆7-2’和第一水平定位测量杆7-3和第二水平定位测量杆7-3’均由自动机械传动装置驱动，安装在第一测量支撑7-1和第二测量支撑7-1’以及第一竖直定位测量杆7-2和第二竖直定位测量杆7-2’中的自动机械传动装置长度均为100mm且仅使用第一电机5-1；安装在第一水平定位测量杆7-3和第二水平定位测量杆7-3’中的自动机械传动装置长度为100mm先后使用第一电机5-1和第二电机5-2；与第一电机5-1相连接的第一主动齿轮5-3每圈为100齿，与第二电机5-2相连接的第二主动齿轮5-4每圈为1齿，从动螺母5-5每圈为500齿，主动螺杆5-6螺距为0.5mm，测量精度为0.001mm。

布置在直接测量杆7-4和7-4’端部的压力传感器7-5同样采用YYJ/GY1-1201型压力传感器。试验机设定的压力传感器7-5的第一压力阀值为0.5kpa，第二压力阀值为1.5kpa。

本实施例的具体操作步骤如下：

步骤1：将试验试件2-12在标准养护条件下养护24h后脱模放在减阻平台大致居中位置处。

步骤2：分别向三台试验机注入5％、10％、15％浓度的硫酸钠溶液至试验水位线2-13处，打开试验机电源按钮8-4，利用温度设定按钮8-8和试验循环测量时间间隔设定按钮8-10设定试验要求的温度为20℃和循环测量时间间隔为1d，湿度参数设定为0；再利用试件初始长度设定按钮8-11、试件初始宽度设定按钮8-12和试件初始高度设定按钮8-13设定试件初始长度、宽度和高度分别为280mm、25mm和25mm。

步骤3：启动系统初始化按钮8-5，第一上下移动定位横杆4-2和第二上下移动定位横杆4-2’移至最高位置处，第一水平移动定位竖杆4-3a、第二水平移动定位竖杆4-3a’、第三水平移动定位竖杆4-3b和第四水平移动定位竖杆4-3b’移至最大宽度处，左右的第一水平定位测量杆7-3和第二水平定位测量杆7-3’移至左右的竖直定位测量杆中点位置，第一直接测量杆7-4和第二直接测量杆7-4’移至初始零点位置。

步骤4：启动测量开始按钮8-6，试验机开始按照设定程序自行工作。

步骤5：利用图像切换按钮8-7自由切换显示图像，显示屏按操作员指令显示外圈测点试件平均长度随时间变化曲线、中圈测点试件平均长度随时间变化曲线、内圈测点试件平均长度随时间变化曲线、中心测点试件长度随时间变化曲线和外中内圈、中心测点试件平均长度随时间变化曲线或试件三维变化动态效果图。

步骤6：待试验结束，将U盘插入USB数据导出接口8-15，打开USB数据导出开关8-14导出试验数据，利用试验机电源开关8-4关闭试验机电源，拔掉电源开关，打开放水开关2-10，待试验机自然晾干后盖紧试验机绝热顶盖避免灰尘进入以便下次试验。

由本实施例可知，本发明不仅自动化程度高，大大节省劳动力，大大减小人为因素带来的诸多试验误差，而且测量精度高，还能精准控制试验条件实现自动分层多点循环测量，实时动态显示试验温湿度和变化曲线图以及试件三维变化动态效果图。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种全自动水泥基材料收缩膨胀性能试验机，其特征在于，主要由绝热刚性箱体、减阻平台、定位紧锁装置和三维立体测量装置组成，减阻平台设置在绝热刚性箱体内，减阻平台上设置有定位锁紧水泥基材料定位锁紧装置和三维立体测量装置；其还包括单片机、温湿度控制系统、参数设定系统、自动定位紧锁系统、测量系统和显示系统；单片机与温湿度控制系统、参数设定系统、自动定位紧锁系统、测量系统和显示系统连接并控制各系统协调工作的单片机；

所述的绝热刚性箱体由绝热顶盖、空气隔热层、箱体侧面钢板和加厚刚性地板组成，绝热顶盖和加厚刚性地板之间四周两侧设置箱体侧面钢板，箱体侧面钢板内部设置有空气隔热层；所述的减阻平台由平台支撑柱、平行轨道、可滑移减阻支撑横杆组成，其中平行轨道设置在绝热刚性箱体的底板上方，平行轨道设置在平台支撑柱上，平行轨道上设置有可滑移减阻支撑横杆；所述的可滑移减阻支撑横杆由可滑移支撑横杆和滚动钢珠组成，滚动钢珠设置在支撑横梁上；所述的温湿度控制系统包括半导体制冷片组、温湿度传感器、加热器、电动搅拌器、超声波加湿器和温湿度控制模块，半导体制冷片组、温湿度传感器、加热器、电动搅拌器、超声波加湿器、温湿度控制模块均与单片机连接。

2.根据权利要求1所述的一种全自动水泥基材料收缩膨胀性能试验机，其特征在于，所述的自动定位紧锁系统包括定位紧锁装置和用于控制定位紧锁装置的自动定位紧锁控制系统；所述定位紧锁装置包括电磁紧锁器、支撑立柱、上下移动定位横杆、水平移动定位竖杆；所述的上下移动定位横杆和水平移动定位竖杆上均设置有电磁紧锁器、自动机械传动装置和压敏弹性滚珠，电磁紧锁器、自动机械传动装置均与自动定位紧锁控制系统相连接。

3.根据权利要求2所述的一种全自动水泥基材料收缩膨胀性能试验机，其特征在于，所述的上下移动定位横杆上还设置有弹性滚珠，所述弹性滚珠包括弹簧和设置在弹簧上的滚动钢珠，所述压敏弹性滚珠由弹性滚珠和压力传感器组成，所述压力传感器置于弹簧底部与单片机连接，所述弹性滚珠布置在上下移动定位横杆非中间位置上，所述压敏弹性滚珠布置在上下移动定位横杆的中间位置上。

4.根据权利要求2或3所述的一种全自动水泥基材料收缩膨胀性能试验机，其特征在于，所述测量系统包括三维立体测量装置和用于控制三维立体测量装置的自动测量控制系统，三维立体测量装置包括测量支撑、竖直定位测量杆、水平定位测量杆、直接测量杆；其中，竖直定位测量杆上设有第三自动机械传动装置，水平定位测量杆上设置有第四自动机械传动装置，所述的直接测量杆上设置有压力传感器和第五自动机械传动装置。

5.根据权利要求4所述的一种全自动水泥基材料收缩膨胀性能试验机，其特征在于，所述自动机械传动装置、第三自动机械传动装置、第四自动机械传动装置和第五自动机械传动装置均包括电机、主动齿轮、从动螺母、主动螺杆和从动杆，测量电机和主动齿轮连接，主动齿轮和从动螺母连接，从动螺母与主动螺杆连接，主动螺杆和从动杆连接；各从动杆分别通过固定连接架与上下移动定位横杆和水平移动定位竖杆连接并驱动其移动，从动螺母通过从动螺母固定杆固定，且与从动螺母左右侧面接触的从动螺母固定杆端部设有滚珠，以保证从动螺母的自由转动；

所述第三自动机械传动装置安装在测量支撑中，所述第四自动机械传动装置安装在竖直定位测量杆中。

6.根据权利要求5所述的一种全自动水泥基材料收缩膨胀性能试验机，其特征在于，所述第五自动机械传动装置的电机包括由第一组测量电机、第二组测量电机，所述第五自动机械传动装置的主动齿轮包括第一主动齿轮和第二主动齿轮，第一组测量电机与第一齿轮连接，第二组测量电机与第二主动齿轮连接，第一主动齿轮和第二自动齿轮均与从动螺母连接，从动杆与直接测量杆连接；第五自动机械传动装置安装在水平定位测量杆中，从动螺母通过从动螺母固定杆固定在水平定位测量杆上。

7.根据权利要求6所述的一种全自动水泥基材料收缩膨胀性能试验机，其特征在于，所述的直接测量杆呈L型，所述压力传感器置于直接测量杆的顶端；所述单片机连接控制第一组测量电机和第二组测量电机的转动。

8.一种全自动水泥基材料收缩膨胀性能试验机的控制方法，其特征在于，其包括以下步骤：

(A)、试验试件在标准养护条件下养护24h后脱模放在减阻平台大致居中位置处；

(B)、注入试验规范要求浓度的硫酸钠溶液至试验水位线，打开试验机电源按钮，设定试验要求的温度、湿度参数和循环测量时间间隔，设值为零的系统不控制其对应模块进入工作状态；设定试件初始长度、宽度和高度参数；

(C)、启动系统初始化按钮，上下移动定位横杆移至最高位置处，水平移动定位竖杆移至最大宽度处；测量装置的左右竖直定位测量杆移至最高位置处，左右水平定位测量杆分别移至左右竖直定位测量杆中点位置，直接测量杆移至初始零点位置；

(D)、启动测量开始按钮，温湿度控制系统根据相关设定参数开始工作，设值为零的系统不控制其对应模块进入工作状态；

(E)、自动定位紧锁控制系统根据试件初始宽度智能控制上下移动定位横杆、水平移动定位竖杆和电磁紧锁器扶正试验试件并根据试件收缩或膨胀的实际情况反复移动上下移动定位横杆、水平移动定位竖杆和电磁紧锁器的紧锁和解锁使其在不影响试件自由收缩或膨胀的基础上扶正并固定试验试件，且在单次循环测量过程中自动定位紧锁系统暂停检查第一上下移动定位横杆和水平移动定位竖杆中的压力传感器的压力值；

(F)、自动测量控制系统根据试件宽度和高度计算每次循环测量所需测点坐标；

(G)、自动测量控制系统通过控制第三自动机械传动装置控制左右竖直定位测量杆移动到第一测点相应纵坐标位置，左右水平定位测量杆移动到第一测点相应横坐标位置，最终使左右直接测量杆移动到单次循环测量的第一个测点；

(H)、自动测量控制系统控制第一组测量电机通过第五自动机械传动装置带动左右直接测量杆的移动，当左右直接测量杆端部的压力传感器分别与试件表面接触产生压力信号并达到第一压力阀值时第一组测量电机停止转动，与此同时单片机记录第一组测量电机的转动圈数，左右直接测量杆到达相应预备测量点位置；

(I)、自动测量控制系统控制第二组测量电机通过第五自动机械传动装置带动左右直接测量杆移动，当左右直接测量杆端部的压力传感器达到第二压力阀值时第二组测量电机停止转动，与此同时单片机记录第二组左右测量电机的转动圈数，随后左右直接测量杆分别移至初始0点位置，此时完成单次循环测量的第一个测点的试件长度测量；

(J)、重复步骤(G)—步骤(I)，直至单次循环测量所需测点全部测量完毕结束本次循环测量，单次循环测量结束时左右竖直定位测量杆移至最高位置处，左右水平定位测量杆分别移至左右竖直定位测量杆中点位置，以保证左右直接测量杆停靠于试验液面以上位置以待下次循环测量；

(K)、自动测量控制系统根据设定循环测量时间间隔重复步骤G—步骤J直至试验结束；

(L)、测量数据传入单片机，单片机处理分析后控制显示系统显示外圈测点试件平均长度随时间变化曲线、中圈测点试件平均长度随时间变化曲线、内圈测点试件平均长度随时间变化曲线、中心测点试件长度随时间变化曲线和外中内圈、中心测点试件平均长度随时间变化曲线以及试件三维变化动态效果图。

9.根据权利要求8所述的一种全自动水泥基材料收缩膨胀性能试验机的控制方法，其特征在于，所述的步骤(E)采用的方法为：

自动定位紧锁控制系统控制第一上下移动定位横杆向下移动，当第一上下移动定位横杆中部的压敏弹性滚珠与试验试件上部接触时压敏弹性滚珠底部的压力传感器输出压力信号至单片机，当压力值达到设定的第一压力阀值时定位电机停止转动，第一上下移动定位横杆两端的电磁紧锁器工作锁紧第一上下移动定位横杆，系统每分钟检查一次压力传感器输出的压力值，

当压力值小于等于设定的第二压力阀值或大于等于第三压力阀值时第一上下移动定位横杆两端的电磁紧锁器停止工作解除第一上下移动定位横杆的锁定，此时系统控制第一上下移动定位横杆向下或向上移动，当压力值再一次达到第一压力阀值时定位电机停止转动第一上下移动定位横杆两端的电磁紧锁器再次工作锁紧第一上下移动定位横杆；

与此同时自动定位紧锁控制系统根据试件初始宽度计算内侧水平移动定位竖杆的移动距离并控制内侧水平移动定位竖杆同步移动到计算位置，然后系统控制外侧水平移动定位竖杆同步移动，当外侧竖杆中的压敏弹性滚珠与试验试件侧面接触时压敏弹性滚珠底部的压力传感器输出压力信号至单片机，

当压力值达到系统设定的第一压力阀值时定位电机停止转动，内外侧定位竖杆上部的电磁紧锁器工作锁紧内外侧水平移动定位竖杆，系统每分钟检查一次外侧水平移动定位竖杆中压力传感器输出的压力值，

当压力值小于等于设定的第二压力阀值或大于等于设定的第三压力阀值时水平移动定位竖杆上部的电磁紧锁器停止工作解除竖杆锁定，系统控制内外侧水平移动定位竖杆同步向内或向外移动，当压力值再一次达到第一压力阀值时定位电机停止转动，水平移动定位竖杆顶部的电磁紧锁器再次工作紧锁水平移动定位竖杆，如此反复锁紧和解锁移动第一上下移动定位横杆和水平移动定位竖杆使其在不影响试件自由收缩或膨胀的基础上扶正并固定试验试件；

内侧水平移动定位竖杆移动距离的计算公式为：

10.根据权利要求8所述的一种全自动水泥基材料收缩膨胀性能试验机的控制方法，其特征在于，所述的步骤(F)的自动测量系统根据试件宽度和高度计算单次循环测量所需测点坐标的方法为以试件中心为坐标原点，分别以试件宽、高最小值的和为外、中和内三圈测量点所在圆的半径，测点坐标为坐标原点和外中内三圆与坐标轴相交点组成的13个测点；

所述的单点测量试件长度计算公式为：

Ln＝左右0点刻度线距离—0.1×第一组测量电机转动圈数之和—0.001×第二组测量电机转动圈数之和

所述的单次循环测量试件平均长度计算公式为：

${\stackrel{\‾}{L}}_m=\frac{L_1+L_2+L_3+L_4+L_5+L_6+L_7+L_8+L_9+L_{10}+L_{11}+L_{12}+L_{13}}{13}$

所述的试验试件膨胀率计算公式为：

$P_m=\frac{{\stackrel{\‾}{L}}_0}{{\stackrel{\‾}{L}}_m}\×100\%$

所述的试验试件每个循环测量时间间隔相对膨胀率计算公式为：

${\hat{P}}_m=\frac{{\stackrel{\‾}{L}}_m}{{\stackrel{\‾}{L}}_{m-1}}\×100\%.$