CN104880153A - 一种激光传感器测量冻土冻胀位移的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种激光传感器测量冻土冻胀位移的装置，其结构特征是激光传感器对应试样罐内盛有土样，激光传感器通过传感器支架、传感器固定抽杆及传感器固定架固定于刻度尺上。零位标记抽杆、零位标记固定架固定于刻度尺上，最大量程标记架固定于刻度尺上激光传感器最大量程处，传感器固定架位于零位标记固定架和最大量程标记架之间。刻度尺可在支架上上下活动；直流电源通过导线为激光传感器供电，数据采集仪通过导线与笔记本电脑连接，数据采集仪和激光传感器与直流电源之间的导线连接。本发明可在传感器不接触土样的情况下精确测量冻土的冻胀位移，操作简单，可靠，大大的提高了实验的测试效率和精度。

Description

一种激光传感器测量冻土冻胀位移的装置

技术领域

本发明涉及一种激光传感器测量冻土冻胀位移的装置。

背景技术

冻土是一种由矿物颗粒、存在于其间孔隙的液体与气体并且含有冰等多矿物组成的非均质、多相、多孔的具有负温的不连续介质，它不同于一般的土类。我国多年冻土主要分布于青藏高原地区与东北高纬度地区；由于冻土的不稳定性，高寒、高海拔地区道路的交通运营安全问题长期以来备受关注。冻土与未冻土的本质区别，在于冻土中冰的存在，土冻结后强度将提高很多倍，其中主要依赖于冻土粘聚力的大幅度提高，而冻土的粘聚力则主要受冰的控制。土样在冻结后，由于受冻结作用的影响，土样内部孔隙水发生原位冻胀，未冻结区域水分向冻结区迁移，并且土颗粒也会随水进行迁移,从而使得土样各部分含水量及干密度重新分布，造成试土样的均匀性发生变化。由于冻结时土中水分向冻结锋面迁移和积聚，因此研究冻胀变形对冻土工程的研究有着重要意义。由于目前实验室测量冻胀位移的手段多采用千分表、弹簧抽杆位移传感器、应变规等，这些手段受到测装条件及灵敏度、精确度等的制约，试验的结果常常不能令人满意。由于这些手段必须与试样接触，无意中给了试样一个约束力，从而降低了测量准确度。

发明内容

鉴于上述，本发明的目的旨在提供一种激光传感器测量冻土冻胀位移的装置，该装置测量的土样在非接触状况下，并且能够在低温下使用、适合测试多种尺寸的冻土试样。

本发明的目的是这样实现的：

一种激光传感器测量冻土冻胀位移的装置，是由试样罐、土样、激光传感器、传感器支架、传感器固定抽杆、零位标记抽杆、零位标记固定架、传感器固定架、最大量程标记架、刻度尺、支架、导线、直流电源、数据采集仪、数据采集软件组成。激光传感器对应试样罐内盛有土样，激光传感器通过传感器支架、传感器固定抽杆及传感器固定架固定于刻度尺上，传感器固定架位于零位标记固定架和最大量程标记架之间，在刻度尺上上下移动，零位标记抽杆与零位标记固定架相连，固定于刻度尺上，可在刻度尺上下调节高度，零位标记抽杆为多节可抽拉结构，最大量程标记架固定于刻度尺上激光传感器最大量程处，刻度尺为在支架上上下活动的结构；并由螺钉固定在支架上；直流电源通过导线为激光传感器供电，数据采集仪通过导线与笔记本电脑连接，数据采集仪和激光传感器与直流电源之间的导线连接。

本发明的优点和有益效果是：

1、本发明能够在低温下使用，装置简单、使用灵活方便；

2、利用激光传感器发出冻土冻胀位移信号输送数据采集仪，本发明能够在不接触土样情况下，由数据采集仪和笔记本电脑采集处理冻土冻胀位移的数据。避免因接触土样而造成的测量误差。以便更精确的测量冻胀位移，

3、本发明利用传感器固定架可在刻度尺上下移动；零位固定架固定于刻度尺上激光位移传感器量程开始的位置，并调节高度，使其与土样保持同高度；零位标记抽杆为多节可抽拉结构，可随意调节长度；刻度尺为在支架上上下活动的结构；其功能是能适用于多种尺寸的冻土试样，提高土样的测试精度。

附图说明

图1是本发明示意图。

图2是图1刻度尺及其附件示意图。

图3 是图1激光传感器固定示意图。

具体实施方式

本发明选用德国森萨帕特SENSOPART生产的激光传感器来测量冻土的冻胀位移，该传感器线性度好，测量精度可达0.007mm，可以很大的提高冻土冻胀位移的测量。

下面结合附图对本发明的技术方案再作进一步说明：

如图1-3所示，一种激光传感器测量冻土冻胀位移的实验装置，是由试样罐1、土样2、激光传感器3、传感器支架4、传感器固定抽杆5、零位标记抽杆6、零位标记固定架7、传感器固定架8、最大量程标记架9、刻度尺10、支架11、导线12、直流电源13、数据采集仪14、数据采集软件15组成。激光传感器3通过传感器支架4、传感器固定抽杆5及传感器固定架8固定于刻度尺9上。传感器固定抽杆5为多节可抽拉结构，可随意调节长度，以便于将激光传感器3固定于需要的位置；其次传感器固定架8还可在刻度尺9上上下移动，以方便调节激光传感器3的高度，以此适应试样罐1中土样2的测量；另外传感器固定架8上可安装多个传感器固定抽杆5，以方便安装一排多个激光位移传感器3进行实验。零位标记抽杆6、零位标记固定架7用于标记土样2零位，由于激光位移传感器3的量程不是从零开始的，为了方便实验，将零位固定架7固定于刻度尺10上激光位移传感器3量程开始的位置，并调节高度，使其与土样2保持同高度。零位标记抽杆6为多节可抽拉结构，可随意调节长度，标记完零位后，将零位标记固定架7固定死，卸下零位标记抽杆6，以免开始实验后妨碍试样冻胀；将最大量程标记架9固定于刻度尺10上激光传感器3最大量程处，传感器固定架8位于零位标记固定架7和最大量程标记架9之间，这样就可以很方便的调节激光传感器3位置，而不至于使其超出量程范围。为了适应不同尺寸的土样2，刻度尺10为在支架11上上下活动的结构；直流电源13为激光传感器3供电。当试样罐1内的土样2冻结后，由于受冻结作用的影响，土样2内部孔隙水发生原位冻胀，未冻结区域水分向冻结区迁移，激光位移传感器3将水分向迁移的信号传输给数据采集仪14，由数据采集仪14和笔记本电脑15采集处理冻土冻胀位移的数据。

Claims (1)

1.一种激光传感器测量冻土冻胀位移的装置，是由试样罐（1）、土样（2）、激光传感器（3）、传感器支架（4）、传感器固定抽杆（5）、零位标记抽杆（6）、零位标记固定架（7）、传感器固定架（8）、最大量程标记架（9）、刻度尺（10）、支架（11）、导线（12）、直流电源（13）、数据采集仪（14）、数据采集软件（15）组成，其特征是：激光传感器（3）对应试样罐（1）内盛有土样（2），激光传感器（3）通过传感器支架（4）、传感器固定抽杆（5）及传感器固定架（8）固定于刻度尺（10）上，传感器固定架（8）位于零位标记固定架（7）和最大量程标记架（9）之间，在刻度尺（10）上上下移动，零位标记抽杆（6）与零位标记固定架（7）相连，固定于刻度尺（10）上，可在刻度尺（10）上下调节高度，零位标记抽杆（6）为多节可抽拉结构，最大量程标记架（9）固定于刻度尺（10）上激光传感器（3）最大量程处，刻度尺（10）为在支架（11）上上下活动的结构；并由螺钉固定在支架（11）上；直流电源（13）通过导线（12）为激光传感器（3）供电，数据采集仪（14）通过导线（12）与笔记本电脑（15）连接，数据采集仪（14）和激光传感器（3）与直流电源（13）之间的导线（12）连接。