CN109870386B - 岩土勘察试验样品密度测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及岩土勘察技术领域，公开了岩土勘察试验样品密度测试系统，包括样品引导系统，还包括称重系统、样品体积检测系统和计算机数据处理系统。本发明适用于岩土勘察试验样品密度测试中，通过称重系统和样品体积检测系统对于样品的重量和体积信息进行测量，并且将测量结果发送给计算机数据处理系统中进行计算，最终得出样品的密度，整个装置在运行过程中通过样品引导系统进行移动，无需人工移动样品，使用更加便捷，具备连续测量、自动识别、自动记录、自动计算和自动存储的功能，同时计算机数据处理系统通过内部设置的程序保护整个装置的正常运行。

Description

岩土勘察试验样品密度测试系统

技术领域

本发明涉及岩土勘察技术领域，具体是岩土勘察试验样品密度测试系统。

背景技术

岩土是从工程建筑观点对组成地壳的任何一种岩石和土的统称。岩土可细分为坚硬的(硬岩)、次坚硬的(软岩)、软弱联结的、松散无联结的和具有特殊成分、结构、状态和性质的五大类。中国习惯将前两类称岩石，后三类称土，统称之谓“岩土”。

岩土工程勘察是指根据建设工程的要求，查明、分析、评价建设场地的地质、环境特征和岩土工程条件，编制勘察文件的活动。

在岩土工程勘探、施工的过程中，经常需要测算岩土的松紧度，现有的测量方法操作复杂，不宜进行，测量精度较差，并且不能适用各种岩土密度的测量。因此需要解决岩土密度试验过程因样品制备过程造成的扰动影响，提高测试精度，提高测试工作效率，降低劳动强度。

发明内容

本发明提供岩土勘察试验样品密度测试系统，解决了上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

岩土勘察试验样品密度测试系统，包括样品引导系统，还包括称重系统、样品体积检测系统和计算机数据处理系统，其中：

所述样品引导系统，用于将样品带入到整个装置中，让样品以稳定、匀速的姿态进入称重系统和样品体积检测系统；

所述称重系统，用于对样品的重量进行检测，并且将检测后的重量结果和称重系统中样品的移动速度传输给计算机数据处理系统；

所述样品体积检测系统，用于对样品的体积进行检测，并且将检测到的体积大小传输给计算机数据处理系统；

所述计算机数据处理系统，用于将接收到的重量结果、移动速度和体积大小进行整合计算，从而得出样品的密度。

作为本发明的一种优选技术方案，所述样品引导系统包括样品传送带。

作为本发明的一种优选技术方案，所述称重系统包括称重架，称重架两端设有称重托辊，称重架中部设有压力传感器。

作为本发明的一种优选技术方案，所述称重托辊和压力传感器设于样品传送带的下方。

作为本发明的一种优选技术方案，所述样品体积检测系统包括门式激光测距装置。

作为本发明的一种优选技术方案，所述门式激光测距装置两侧设有激光测距器。

作为本发明的一种优选技术方案，所述门式激光测距装置内壁设有激光探头

本发明具有以下有益之处：

1)通过称重系统和样品体积检测系统实现对样品的重量、体积信息的测读；

2)通过样品引导系统使得测量过程中无需人工移动样品；

3)通过样品引导系统使得装置具备样品连续测量的功能；

4)通过计算机数据处理系统使得装置具备自动识别和自动记录功能；

5)通过计算机数据处理系统使得装置具各自动计算和存储功能；

6)通过计算机数据处理系统使得装置具备测量系统的保护功能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为岩土勘察试验样品密度测试系统的流程示意图。

图2为岩土勘察试验样品密度测试系统中样品引导系统和称重系统的结构示意图。

图3为岩土勘察试验样品密度测试系统中称重系统的结构示意图。

图4为岩土勘察试验样品密度测试系统中样品体积检测系统的结构示意图。

图5为岩土勘察试验样品密度测试系统中样品截面积测度示意图。

图中：1、样品传送带；2、门式激光测距装置；3、称重架；4、称重托辊；5、压力传感器；6、激光测距器；7、激光探头。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

请参阅图1-5，岩土勘察试验样品密度测试系统，包括样品引导系统，还包括称重系统、样品体积检测系统和计算机数据处理系统，其中：所述样品引导系统，用于将样品带入到整个装置中，让样品以稳定、匀速的姿态进入称重系统和样品体积检测系统，是样品进入测试系统的引导部分；所述样品引导系统包括样品传送带1。

采用20cm的输送带，直线传输方式，直线传送的优点：制造成本低廉，直线输送结构简单，使用灵活，机构的位置调整方便；利用可调速电机驱动，带动由直径2.5CM的轮毂驱动装置拉紧输送带，中部构架和托辊组成输送带作为牵引和承载构件，借以连续输送样品。

传送带技术参数：

皮带速度	1cm/s
		供电电源	---24V
激光延时	20秒1号激光开关

所述称重系统，用于对样品的重量进行检测，并且将检测后的重量结果和称重系统中样品的移动速度传输给计算机数据处理系统；所述称重系统包括称重架3，称重架3两端设有称重托辊4，称重架3中部设有压力传感器5，称重托辊4和压力传感器5设于样品传送带1的下方；样品在输送带上移动，它的重量会由称重托辊4和称重架3传给压力传感器5。压力传感器5就会产生一个信号传给计算机数据处理系统的计算机中。同时样品传送带1带有的测速传感器接收到输送带的运行速度，并传给计算机。计算机根据得到的称重和测速信号处理、计算得出样品的质量。

压力传感器5的技术参数：

分度值	1g
		最大测量单位	5000g
最小测量单位	＜1g
		数据输出率	2HZ
数据接口	RS485/RS232
		供电电源	---12V
激光延时	32秒2号激光开关

所述样品体积检测系统，用于对样品的体积进行检测，并且将检测到的体积大小传输给计算机数据处理系统。

实施例二

本实施例的其它内容与实施例一相同，不同之处在于：所述样品体积检测系统包括门式激光测距装置2，门式激光测距装置2两侧设有激光测距器6，门式激光测距装置2内壁设有激光探头7。

采用门式测量方式，在门架两侧对称等距设置9对18个激光测距器6，激光测距器6编号左侧由下向上编号为1、3、5、7、9、11、13、15、17，右侧由下向上编号为2、4、6、8、10、12、14、16、18，顶部4个激光测距器6由左向右编号依次为19、20、21、22，利用激光测距器6对通过的样品进行连续测量，测量得到样品的切面信息，利用专用软件计算相应切面的体积，各个测量切面的体积总和即样品的体积。

具体切面计算方法如下：

1)纵向切面算法：

如图5所示，截面测度装置参数说明：装置内径尺寸单位CM：长L＝20，高H＝50面积S＝1000cm²：Δh激光测点间距；Δl样品与激光点的距离

正常点的面积：Δs₁＝Δh×(L-Δl₁-Δl₂)

样品顶面积：

样品i截面积：

样品体积：

2)水平截面算法

采用水平截面激光连续测读：

水平截面面积：

Δv：测量间隔样品移动距离

水平截面面积：V_样i＝Δh·S_样i

样品体积：

激光测距器6技术参数：

测量距离	＞1m
		测量分辨单位	mm
最小测量单位	＜1mm
		数据输出率	2HZ
数据接口	RS485/RS232
		供电电源	---12V
激光延时	52秒3号激光开关

体积检测系统工作时，在开机状态下，为保证测读的精度和测读的连续性，利用延时开关进行设备控制，具体流程如下：

1)样品通过1号激光感应延开关时引导皮带工作，电脑对样品按要注进行自动编号；

2)当样品通过2号激光感应延时开关时称重皮带工作，电脑记录称重数据；

3)当样品通过3号激光感应延时开关时体积测读皮带工作，电脑记录激光测量数据；

4)当3号激光感应延时开启52秒钟后，电脑记录结束，并计算样品密度，并自动保存。

所述计算机数据处理系统，用于将接收到的重量结果、移动速度和体积大小进行整合计算，从而得出样品的密度。

为实现自动测量及数据记录，开发专用的配套软件，软件具备文件的操作，实验数据采集等功能，实现对质量、体积的自动计算，并完成密度的计算。软件包括：启动界面、数据记录界面、文件操作菜单、试验菜单位、仪器参数、数据采集-开始、数据采集-停止等对话提示窗口，各功能模块匀设置相关对话提示，满足试验过程中的工作状态监控。

系统精度分析：

规范《土工试验方法》GB50321中对密度误差的要求，两个样品的平行误差不大于0.03g/cm³，测试样品的体积采用为60cm³环刀，质量测度天平要求千分之一即分度0.001g。

采用本系统测量的标准样品体积：高20cm直径10cm，标准体积为：

V＝π·r²·h＝3.14×5²×20＝78.5×20＝1570cm³

按规范要求，质量误差要求：

m＝1570×0.03＝47.1g

本系统测量的样品的质量范围在3000～4500g，称重系统精度为1g，精度达到0.00064g/cm³。

规范中的标准方法精度与比按对应误差质量为

因此，本系统精度是标准中规定的环刀法的26.17倍。

本发明适用于岩土勘察试验样品密度测试中，通过称重系统和样品体积检测系统对于样品的重量和体积信息进行测量，并且将测量结果发送给计算机数据处理系统中进行计算，最终得出样品的密度，整个装置在运行过程中通过样品引导系统进行移动，无需人工移动样品，使用更加便捷，具备连续测量、自动识别、自动记录、自动计算和自动存储的功能，同时计算机数据处理系统通过内部设置的程序保护整个装置的正常运行。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (2)

1.岩土勘察试验样品密度测试系统，包括样品引导系统，其特征在于，还包括称重系统、样品体积检测系统和计算机数据处理系统，其中：

所述样品引导系统，用于将样品带入到整个装置中，让样品以稳定、匀速的姿态进入称重系统和样品体积检测系统，所述样品引导系统包括样品传送带(1)；所述样品传送带(1)的长度为20cm，采用直线传输的方式，所述样品传送带(1)的皮带速度为1cm/s；

所述称重系统，用于对样品的重量进行检测，并且将检测后的重量结果和称重系统中样品的移动速度传输给计算机数据处理系统；

所述样品体积检测系统，用于对样品的体积进行检测，并且将检测到的体积大小传输给计算机数据处理系统；所述样品体积检测系统包括门式激光测距装置(2)，所述门式激光测距装置(2)的门架两侧对称等距设置若干个激光测距器，门架顶部等距设置若干个激光测距器；所述门式激光测距装置(2)对通过的样品进行连续测量，得到样品的切面信息；所述切面信息包括纵向切面信息，所述纵向切面信息是由所述门式激光测距装置(2)上的所有激光测距器在同一时刻共同测量得到的包含样品纵向切面的宽度和高度的信息；所述样品体积检测系统对样品的体积进行检测包括：根据所述纵向切面信息计算得到纵向切面的面积，根据所述纵向切面的面积和测量间隔期间样品的移动距离计算得到以所述纵向切面为底面的小立方体的体积，将样品所有纵向切面对应的小立方体的体积累加得到样品的体积；

采用纵向切面算法计算所述样品的体积，具体如下：

正常点的面积：Δs_ji＝Δh×(L-Δl_ji1-Δl_ji2)；

样品顶面积：

样品截面积：

样品的体积：

其中，L为门架内侧长度，H为门架内侧高度，h为样品顶部与激光点的距离，Δh为激光测点间距，n为Δh的数量，Δl表示样品侧面与激光点的距离，Δv为测量间隔样品移动距离，m为Δv的数量；

所述计算机数据处理系统，用于将接收到的重量结果、移动速度和体积大小进行整合计算，从而得出样品的密度；

所述称重系统包括称重架(3)，称重架(3)两端设有称重托辊(4)，称重架(3)中部设有压力传感器(5)；

所述称重托辊(4)和压力传感器(5)设于样品传送带(1)的下方。

2.根据权利要求1所述的岩土勘察试验样品密度测试系统，其特征在于，所述门式激光测距装置(2)内壁设有激光探头(7)。