CN112301994B - 一种多参量静力触探探头标定装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多参量静力触探探头标定装置和方法，所述装置包括内部设有标定机构、液压泵组、液压阀组和控制器，所述标定机构包括用于标定静力触探探头锥尖参量的锥尖测试组件和用于标定静力触探探头侧壁参量的侧壁测试组件，所述锥尖测试组件与侧壁测试组件连接，所述锥尖测试组件和侧壁测试组件均通过液压阀组与液压泵组连接，所述液压阀组和液压泵组均与控制器连接。在本发明中，通过锥尖测试组件和侧壁测试组件分别对静力触探探头的锥尖和侧壁对应的参量进行标定，以实现对多参量静力触探探头的标定。

Description

一种多参量静力触探探头标定装置和方法

技术领域

本发明涉及原位勘探领域，尤其涉及一种多参量静力触探探头标定装置和方法。

背景技术

静力触探是工程地质勘察中的一项原位测试方法，可用于划分土层，判定土层类别，查明软硬夹层及土层在水平和垂直方向的均匀性；评价地基土的工程特性。静力触探是用准静力将一个内部装有锥尖阻力传感器、侧壁摩擦力传感器、孔隙水力传感器的触探头以匀速压入土中，由于地层中各种土的软硬不同，探头所受的阻力自然也不一样，传感器将这种大小不同的贯入阻力通过电信号输入到记录仪表中记录下来，再通过贯入阻力、孔隙水压力与土的工程地质特征之间的定性关系和统计相关关系，来获取土层参数。

因此，静力触探探头的标定工作显得尤其重要，中国专利号： CN109881655A，公开了一种深海静力触探探头标定装置，包括探头架、抗压弹簧、升降机构和封装完全并且耐高压的测量机构，探头架上设有中心杆，抗压弹簧设于所述中心杆上，所述测量机构上设有可更换的探头固定件，抗压弹簧的底部设有固定杆，所述固定杆与所述测量机构之间设有探头，升降机构的顶部与所述测量机构固定连接，所述固定杆、中心杆、抗压弹簧、测量机构和升降机构的中心线相对齐并同轴，所述探头、升降机构和测量机构均与外接电源电连接，所述探头、升降机构和测量机构均与外界信号连接。但该专利所公开的技术方案仍存在以下缺陷：①该装置所能标定的参量非常局限，无法同时对静力触探探头的侧壁和锥尖进行标定；②无法静力触探领域中的减法探头进行有效的标定。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种多参量静力触探探头标定装置，其能解决现有技术中无法使用同一设备对静力触探探头的多个参量进行标定以及无法对减法探头进行有效标定的问题。

本发明的目的之二在于提供一种多参量静力触探探头标定方法，其能解决现有技术中无法多静力触探探头的多个参量进行标定以及无法对减法探头进行有效标定的问题。

为了达到上述目的之一，本发明所采用的技术方案如下：

一种多参量静力触探探头标定装置，包括若干内部设有用于放置静力触探探头的容纳腔的标定机构、若干用于向标定机构提供压力的液压泵组、用于测试标定机构内的压力的液压阀组和控制器，所述标定机构包括用于标定静力触探探头锥尖参量的锥尖测试组件和用于标定静力触探探头侧壁参量的侧壁测试组件，所述锥尖测试组件与侧壁测试组件连接，所述锥尖测试组件和侧壁测试组件均通过液压阀组与液压泵组连接，所述液压阀组和液压泵组均与控制器连接。

优选的，所述锥尖测试组件包括用于标定静力触探探头锥尖的锥尖液压油缸，所述锥尖液压油缸包括无杆腔、设置在无杆腔上端的有杆腔和设置在有杆腔中的液压杆，所述无杆腔通过液压阀组与液压泵组连接，所述有杆腔的上端与侧壁测试组件的下端连接，所述液压杆与静力触探探头锥尖相抵接。

优选的，所述锥尖测试组件还包括用于保持静力触探探头锥尖位置的保持组件，所述保持组件包括调心球、设置在内筒套中的锥尖保持座和弹性元件，所述锥尖保持座的一端通过调心球与液压杆的上端连接，所述锥尖保持座远离液压杆的一端的上端面向液压杆方向凹陷，形成用于放置静力触探探头锥尖部分的放置槽，所述放置槽与静力触探探头锥尖相抵接，所述锥尖保持座远离液压杆的一端通过弹性元件与液压杆的上端连接，所述有杆腔的上端与侧壁测试组件连接。

优选的，所述侧壁测试组件包括用于标定静力触探探头侧壁的侧壁液压油缸，所述侧壁液压油缸包括外筒套、内筒套和活塞筒，所述内筒套与锥尖测试组件的上端连接，所述外筒套的内壁与内筒套的外壁围成用于驱动活塞筒移动的驱动腔，所述活塞筒的一端活动套嵌在驱动腔中，所述活塞筒的另一端与静力触探探头侧壁相抵接，所述驱动腔通过液压阀组与液压泵组连接。

优选的，所述液压阀组包括用于检测锥尖液压油缸油压的锥尖传感器和用于检测驱动腔油压的侧壁传感器和电磁阀，所述液压泵组通过锥尖传感器与锥尖测试组件连接，所述液压泵组通过侧壁传感器与侧壁测试组件连接，所述锥尖测试组件和侧壁测试组件均与电磁阀连接，所述电磁阀、锥尖传感器和侧壁传感器均与控制器连接。

优选的，所述液压泵组包括至少一个用于向标定机构提供压力的第一液压泵和至少一个用于微调标定机构内部压力的第二液压泵，所述第一液压泵和第二液压泵均与液压阀组的输入端连接，所述第一液压泵和第二液压泵均与控制器连接。

为了达到上述目的之二，本发明所采用的技术方案如下：

一种多参量静力触探探头标定方法，其应用于上述的多参量静力触探探头标定装置的控制器，包括以下步骤：

S1：通过液压泵组向锥尖测试组件输入第二预定量的液体，以使得锥尖测试组件向静力触探探头锥尖施加压力；

S2：通过液压阀组获取当前锥尖测试组件的压力值，并判断当前锥尖测试组件内的压力值是否等于第二预设值，若是，则停止加压，执行S3，若否，则执行S1；

S3：通过液压泵组向侧壁测试组件输入第三预定量的液体，以使得侧壁测试组件向静力触探探头侧壁施加压力；

S4：通过液压阀组获取当前侧壁测试组件的压力值，判断当前侧壁测试组件的压力值是否等于第三预设值，若是，则停止加压，执行 S5，若否，则执行S3；

S5：完成静力触探探头的标定，打开液压阀组，释放标定机构内的液体。

优选的，所述S1具体由以下步骤实现：

S11：通过第一液压泵向锥尖液压油缸的无杆腔输入的液体；

S12：通过第二液压泵向锥尖液压油缸的无杆腔输入液体，使得锥尖液压油缸的无杆腔内的液体量等于第二预设量；

S13：驱使锥尖液压油缸的液压杆通过保持组件向静力触探探头锥尖施加压力。

优选的，所述S3具体由以下步骤实现：

S31：通过第一液压泵向侧壁液压油缸的驱动腔输入液体；

S32：通过第二液压泵向侧壁液压油缸的驱动腔输入液体，以使得侧壁液压油缸的驱动腔内的液体量等于第三预定量；

S33：侧壁液压油缸的活塞筒通过侧壁卡片向静力触探探头侧壁施加压力。

优选的，所述液压阀组包括用于检测锥尖液压油缸油压的锥尖传感器和用于检测驱动腔油压的侧壁传感器和电磁阀，所述液压泵组通过锥尖传感器与锥尖测试组件连接，所述液压泵组通过侧壁传感器与侧壁测试组件连接，所述锥尖测试组件和侧壁测试组件均与电磁阀连接相比现有技术，本发明的有益效果在于：通过锥尖测试组件和侧壁测试组件分别对静力触探探头的锥尖和侧壁对应参量进行标定，以实现对多参量静力触探探头的标定；同时，所述液压泵组包括第一液压泵和第二液压泵，具体的，通过第一液压泵向标定机构输入大部分液体，使得标定机构产生接近目标压力值的压力，再通过第二液压泵向标定机构输入小部分液体，使得标定机构产生等于目标压力值的压力，从而通过精准控制液压泵组对标定机构提升压力的数值，实现对静力触探探头的精准标定。

附图说明

图1为本发明中所述的多参量静力触探探头标定装置的结构示意图。

图2为本发明中所述的多参量静力触探探头标定装置的标定机构的结构示意图。

图3为本发明中所述的多参量静力触探探头标定方法的流程图。

图中：1-液压泵组；11-第一液压泵；12-第二液压泵；2-液压阀组；3-水压测试舱；31-筒体；32-标定筒盖；33-夹块；4-锥尖测试组件；41-锥尖液压油缸；411-无杆腔；412-有杆腔；413-液压杆；42- 保持组件；421-调心球；422-锥尖保持座；423-弹性元件；5-侧壁测试组件；51-侧壁液压油缸；511-外筒套；512-内筒套；513-活塞筒； 52-侧壁卡片。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述：

在本发明中，所述静力触探探头应用于海洋工程，当静力触探探头进入海洋中以后，静力触探探头将受到水压的影响，部分硬件将在水压的影响下发生形变，发生形变的硬件将会影响静力触探探头的参量，为了更好地对静力触探探头进行标定，所以需要预先模拟深海环境(水压)。其中，所述水压传感器、锥尖传感器和侧壁传感器均为压力变送器；在标定时，所述静力触探探头与外界数据处理终端通过有线或者无线的方式连接，所述多参量静力触探探头标定装置的控制器也通过有线或者无线的方式与外界数据处理终端连接；所述液压阀组2包括水压传感器、锥尖传感器和侧壁传感器以及用于控制各个输液管线的电磁阀，所述电磁阀可以与水压测试舱3、锥尖测试组件4 和侧壁测试组件5一一对应设置。

实施例一：

如图1-2所示，一种多参量静力触探探头标定装置，可以模拟静力触探探头在深海环境，受巨大水压影响的真实情况，再对静力触探探头的多个参量进行精准的标定，具体的，该装置包括用于模拟深海环境对静力触探探头进行标定的标定机构、用于向标定机构提供压力的液压泵组1、用于测试标定机构内的压力的液压阀组2和控制器，具体的，所述标定机构包括用于模拟深海环境的水压测试舱3、用于标定静力触探探头锥尖参量的锥尖测试组件4和用于标定静力触探探头侧壁参量的侧壁测试组件5，具体的，所述水压测试舱3包括内部设有用于模拟深海环境的水压腔的筒体31、用于盖合所述筒体31 的水压腔的标定筒盖32和用于密封筒体31的夹块33，所述筒体31 的下端与侧壁测试组件5连接，所述标定筒盖32通过夹块33与筒体 31的上端连接，所述水压腔通过液压阀组2与液压泵组1连接。进一步的，所述标定筒盖32上端面设置有连通水压腔的排气孔，所述夹块33的上端向排气孔方向延伸，形成封堵块，所述封堵块与排气孔密封连接。当静力触探探头被固定好在标定机构中后，将标定筒盖 32盖合在水压腔水端的开口，然后通过第一液压泵组进行加压，当排气孔开始出现液压油泡时，即表示水压腔中装满液压油，使用夹块 33将标定筒盖32和水压腔之间密封起来，并且封堵块与排气孔密封连接，使得水压腔成为一个密封的腔体，再使用第一液压泵组的第一液压泵11通向水压测试舱3输入第一预定量的液体，通过第二液压泵12向水压测试舱3输入第二预设量的液体，以使得水压测试舱3 内的液体向静力触探探头施加等效于深海水压的压力。进一步的，所述侧壁卡片52上设有与水压测试舱3连接的进水孔，所述静力触探探头的水压测试孔通过进水孔与水压测试舱3连通，即静力触探探头的水压测试孔周围的水压等于筒体31内的水压，所以在水压测试舱 3模拟深海环境的同时，同步进行静力触探探头的水压参数的标定。

优选的，所述锥尖测试组件4包括用于标定静力触探探头锥尖的锥尖液压油缸41，所述锥尖液压油缸41包括无杆腔411、设置在无杆腔411上端的有杆腔412和设置在有杆腔412中的液压杆413，所述无杆腔411通过液压阀组2与液压泵组1连接，所述有杆腔412的上端与侧壁测试组件5的下端连接，所述液压杆413与静力触探探头锥尖相抵接。在本实施例中，水压测试舱3模拟完成深海环境之后，通过液压泵组1将液压油输送至锥尖液压油缸41中，具体的，第一液压泵11将大量的液压油输送至锥尖液压油缸41的无杆腔411中，再通过第二液压泵12将少量的液压油输送锥尖液压油缸41的无杆腔 411中，当锥尖传感器感应到锥尖液压油缸41的无杆腔411的油压到达第一预设值后，则停止液压泵组1继续加压，使得无杆腔411的油压保持在第一预设值，即液压油缸的液压杆413对静力触探探头锥尖的压力值等于第一预设值。

进一步的，为了保证液压杆413能够有效地向静力触探探头锥尖施加压力，在静力触探探头锥尖与液压杆413之间还设有保持组件 42，所述保持组件42包括调心球421、设置在内筒套512中的锥尖保持座422和弹性元件423，所述锥尖保持座422的一端通过调心球421与液压杆413的上端连接，所述锥尖保持座422远离液压杆413 的一端的上端面向液压杆413方向凹陷，形成用于放置静力触探探头锥尖部分的放置槽，所述放置槽与静力触探探头锥尖相抵接，所述锥尖保持座422远离液压杆413的一端通过弹性元件423与液压杆413的上端连接，从而将静力触探探头锥尖可靠地固定起来，同时通过弹性元件423，例如弹簧之类的元件，使得锥尖保持座422与静力触探探头锥尖之间软接触，避免损害锥尖，并保证了液压杆413能够有效地向静力触探探头锥尖施加压力，同时按照静力触探探头的制作规范，所有型号的静力触探探头的轴线应一致，所以本装置能适用于各个型号的静力触探探头。

优选的，所述侧壁测试组件5包括用于标定静力触探探头侧壁的侧壁液压油缸51，所述侧壁液压油缸51包括外筒套511、内筒套512 和活塞筒513，所述内筒套512与锥尖测试组件4的上端连接，所述外筒套511的内壁与内筒套512的外壁围成用于驱动活塞筒513移动的驱动腔，所述活塞筒513的一端活动套嵌在驱动腔中，所述活塞筒 513的另一端与静力触探探头侧壁相抵接，所述驱动腔通过液压阀组 2与液压泵组1连接，所述外筒套511的上端与水压测试舱3的下端连接，优选的，所述侧壁测试组件5还包括活动套嵌在水压测试舱3中的侧壁卡片52，所述侧壁卡片52的一端与活塞筒513的另一端连接，所述侧壁卡片52的另一端与静力触探探头侧壁相抵接。在本实施例中，进行静力触探探头侧壁的参量标定时，通过液压泵组1将液压油输送至侧壁液压油缸51中，具体的，第一液压泵11将大量的液压油输送至侧壁液压油缸51的驱动腔内，再通过第二液压泵12将少量的液压油输送侧壁液压油缸51的驱动腔内，当侧壁传感器感应到侧壁液压油缸51的驱动腔的油压到达第二预设值后，则液压泵组1 停止对侧壁液压油缸51进行加压，以使得驱动腔内的油压保持在第二预设值，即活塞筒513通过侧壁卡片52对静力触探探头侧壁的压力值等于第二预设值，同时液压油缸的液压杆413对静力触探探头锥尖的压力值等于第二预设值，即此时静力触探探头锥尖和侧壁同时受到相应的压力，使得静力触探探头锥尖和侧壁获得的参量符合实际情况，以达到精准标定的目的。当静力触探探头锥尖和侧壁的标定均完成之后，可以通过打开液压阀组2的电磁阀将无杆腔411和驱动腔中的液压油释放出来。

同时为了保证静力触探探头的多个参量的准确性，所述液压阀组 2包括用于检测水压测试舱3水压的水压传感器、用于检测锥尖液压油缸41油压的锥尖传感器、用于检测驱动腔油压的侧壁传感器以及用于控制各个输液管线的电磁阀，在本实施例中，水压传感器与水压测试舱3连接，锥尖传感器与锥尖测试组件4连接，侧壁传感器与侧壁测试组件5连接，所述水压传感器、锥尖传感器和侧壁传感器均与控制器连接。在标定过程中，水压传感器、锥尖传感器和侧壁传感器分别获取水压测试舱3、锥尖测试组件4和侧壁测试组件5对应的压力值，再将各传感器获取的压力值与静力触探探头内设的传感器获得的压力值进行对比、标定。

优选的，在本实施例中，为了使标定结果更具有说服力，可通过设置若干个标定机构，进行对比实验。标定时，所述液压泵组1通过液压阀组2同时与所有标定机构连通，使得所有的标定机构能够同时获得等量的液压油，并标定机构对静力触探探头产生相同的压力，优选的，所述液压泵组1还可以向标定机构泵入其他液体(例如水)，使的标定机构对静力触探探头产生压力。进一步的，所述液压泵组1 的数量为3组，分别记为第一液压泵组、第二液压泵组和第三液压泵组，所述第一液压泵组用于对所有标定机构的水压测试舱3进行加压，所述第二液压泵组用于对所有标定机构的锥尖测试组件4进行加压，所述第三液压泵组用于对所有标定机构的侧壁测试组件5进行加压，当第一液压泵组作业时，同一多参量静力触探探头标定装置中的所有水压测试舱3均获得等量的加/减压后，当第二液压泵组、第三液压泵组作业时，同上理。优选的，所示每个液压泵组1包括用于向标定机构提供压力的第一液压泵11和用于微调标定机构内部压力的第二液压泵12，所述第一液压泵11和第二液压泵12均与液压阀组2 的输入端连接，所述第一液压泵11和第二液压泵12均与控制器连接，在本实施例中，先通过第一液压泵11向标定机构输入大部分液体，使得标定机构产生接近目标压力值的压力，再通过第二液压泵12向标定机构输入小部分液体，使得标定机构产生等于目标压力值的压力，所述第一预定量、第三预定量和第五预定量仅为一个接近于目标预定值(也可以理解成一个范围)，所述第二预定量、第四预定量和第六预定量为第一预定量、第三预定量和第五预定量分别与目标预定值的差值，具体的，当标定机构需要产生2.001兆帕压力进行标定，其中第一液压泵11单次作业可以向标定机构提供可以产生1兆帕的液体，第二液压泵12单次作业可以提升100帕，进行静力触探探头的标定时，先通过第一液压泵11向标定机构输入能够产生2兆帕的液体，再通过第二液压泵12向向标定机构输入能够产生0.001兆帕的液体，以使得标定机构最终获得能够产生2.001兆帕的液体，从而通过精准控制液压泵组1对标定机构提升压力的数值，实现对静力触探探头的精准标定。

实施例二：

如图3所示一种多参量静力触探探头标定方法，应用于实施例一所述的控制器，包括以下步骤：

在对静力触探探头进行标定前，先将侧壁卡片52套嵌在静力触探探头的侧壁上，再将静力触探探头固定到标定机构中，使得静力触探探头锥尖与锥尖保持座422的放置槽相抵接、所述侧壁卡片52的下端与活塞筒513相抵接以及所述静力触探探头的主体处于水压测试舱3中，再执行以下步骤，进行标定作业。

具体的，先通过水压测试舱3模拟深海环境，再进行标定作业，在本实施例中，通过通过第一液压泵11向水压腔内输入大量的液体，其中所述液体可以是水或者液压油之类液体，使得水压腔内的液体量接近于第一预定量，再通过第二液压泵12向水压腔内输入少量的液体，使得水压腔内的液体量等于第一预定量，所述第一预定量为在水压测试舱3内对静力触探探头能产生等效于深海水压的液体量。

随着液压泵组1输入到水压测试舱3中的液体越多，则水压测试舱3中的压力越大，通过液压阀组2中连接于与水压测试舱3的水压传感器获取当前水压测试舱3的压力值，当前水压测试舱3内的压力值等于第一预设值，则可以停止加压，若否，则继续加压，其中所述第一预设值等于第一预定量的液体在水压测试舱3内对静力触探探头的产生的压力值。

同时，所述静力触探探头内部还设置有水压传感器，当水压测试舱3内的压力值等于第一预设值时，还可以对静力触探探头内部的水压传感器进行标定，在本实施例中，所述静力触探探头内部的水压传感器通过设置在静力触探探头侧壁上的水压测试孔与外界连接，所述侧壁卡片52设置有连通水压测试孔和水压测试舱3的进水孔，当水压测试舱3中存在水压时，静力触探探头内部的水压传感器通过水压测试孔获得水压测试舱3内的水压值，从而对静力触探探头内部的水压传感器进行标定，并且当静力触探探头处于深海环境时，静力触探探头内部的水压传感器还会受到包裹在静力触探探头周边的海水的围压的影响，而本实施例中，静力触探探头的本体同样被水压测试舱 3内的液体包裹，可以充分模拟深海环境，使得静力触探探头的标定更合理，待静力触探探头的侧壁和锥尖等标定完成之后，再将水压测试舱3内的液体释放出来。

另外，当需要对静力触探探头内部的各个传感器进行单独标定或者进行常规性的标定(非深海环境)，则可以在完成静力触探探头内部的水压传感器的标定之后，打开水压测试舱3对应的电磁阀，将水压测试舱3内的液体释放出来，再进行静力触探探头内部的其他传感器的标定。

在本实施例中，所述多参量静力触探探头标定方法可应用于加法探头和减法探头等，其中，所述加法探头的锥尖压力传感器与侧壁压力传感器互相分离，所述减法探头内部的锥尖压力传感器与侧壁压力传感器连成一体或者所述静力触探探头的锥尖与侧壁共用同一个压力传感器。当静力触探探头贯入土层后，锥尖和侧壁同时受到压力，若静力触探探头为加法探头，则可以分开对锥尖和侧壁中任意一方进行标定，若静力触探探头为减法探头，对锥尖和侧壁分别进行标定，则会导致压力传感器获得的参量不准确，无法准确标定；为了模拟真实情况，所以在标定减法探头的锥尖和侧壁任意一方或者双方对应的参量时，同时对静力触探探头的锥尖和侧壁施加压力。

具体的，当静力触探探头为加法探头时，则执行以下步骤：

S1：通过液压泵组1向锥尖测试组件4输入第二预定量的液体，以使得锥尖测试组件4向静力触探探头锥尖施加压力；

具体的，当水压测试舱3模拟并保持深海环境状态后，则可以通过液压泵组1向锥尖测试组件4输入液体，以使得锥尖测试组件4向静力触探探头锥尖施加压力，在本实施例中，所述S3具体有以下步骤实现：

S11：通过第一液压泵11向锥尖液压油缸41的无杆腔411输入的液体；

具体的，通过第一液压泵11向锥尖液压油缸41的无杆腔411输入大量液体，使得锥尖液压油缸41的无杆腔411内的液体量接近于第二预定量。

S12：通过第二液压泵12向锥尖液压油缸41的无杆腔411输入液体，使得锥尖液压油缸41的无杆腔411内的液体量等于第二预设量；

当锥尖液压油缸41的无杆腔411内的液体量接近于第二预定量，则通过第二液压泵12向锥尖液压油缸的无杆腔411输入少量液体，使得锥尖液压油缸41的无杆腔411内的液体量等于第二预设量，所述第二预设量为足够锥尖液压油缸的无杆腔411内产生等效于正常静力触探作业中土层对锥尖的压力的液体量。

S13：驱使锥尖液压油缸41的液压杆413通过保持组件42向静力触探探头锥尖施加压力。

具体的，随着液压泵组1向锥尖液压油缸41的无杆腔411内输入的液体逐渐增多，则液压杆413通过保持组件42向静力触探探头锥尖施加压力逐渐增大，直至到液压杆413通过保持组件42向静力触探探头锥尖施加压力值等于第二预定值，其中所述第二预设值等于第二预定量的液体在锥尖液压油缸的无杆腔411内对静力触探探头的产生的压力值。

S2：通过液压阀组2获取当前锥尖测试组件4的压力值，并判断当前锥尖测试组件4内的压力值是否等于第二预设值，若是，则停止加压，执行S3，若否，则执行S1；

具体的，通过液压阀组2中与锥尖液压油缸41的无杆腔411连接的锥尖传感器获取锥尖液压油缸41的无杆腔411内的压力，进而判断液压杆413通过保持组件42向静力触探探头锥尖施加压力，根据牛顿第三定律，所述无杆腔411内的压力等于液压杆413通过保持组件42向静力触探探头锥尖施加压力，若当前锥尖测试组件4内的压力值等于第二预设值，则液压泵组1停止向锥尖液压油缸41的无杆腔411中输送液体，进而停止加压，若当前锥尖测试组件4内的压力值小于第二预设值，则继续加压。

进一步的，由于加法探头内部的锥尖传感器与侧壁传感器互相分离，可以各自独立标定，所以此时锥尖液压油缸的无杆腔411内的液体可排出，也可以继续保留。

S3：通过液压泵组1向侧壁测试组件5输入第三预定量的液体，以使得侧壁测试组件5向静力触探探头侧壁施加压力；

在本实施例中，所述S3具体由以下步骤实现：

S31：通过第一液压泵11向侧壁液压油缸51的驱动腔输入液体；

具体的，通过第一液压泵11向侧壁液压油缸51的驱动腔输入大量液体，使得侧壁液压油缸51的驱动腔内的液体量接近于第三预定量。

S32：通过第二液压泵12向侧壁液压油缸51的驱动腔输入液体，以使得侧壁液压油缸51的驱动腔内的液体量等于第三预定量；

当第二液压泵12向侧壁液压油缸51的驱动腔内的液体量接近于第三预定量，则通过第二液压泵12向侧壁液压油缸51的驱动腔内输入少量液体，使得侧壁液压油缸51的驱动腔内的液体量等于第三预设量，所述第三预设量为足够侧壁液压油缸51的驱动腔内产生等效于正常静力触探作业中土层对侧壁的压力的液体量。

S33：侧壁液压油缸51的活塞筒513通过侧壁卡片52向静力触探探头侧壁施加压力。

具体的，随着液压泵组1向侧壁液压油缸51的驱动腔内输入的液体逐渐增多，则活塞筒513通过侧壁卡片52向静力触探探头侧壁施加压力逐渐增大，直至到活塞筒513通过侧壁卡片52向静力触探探头侧壁施加压力值等于第三预设值，其中所述第三预设值等于第三预定量的液体在侧壁液压油缸51的驱动腔内对静力触探探头的产生的压力值。

S4：通过液压阀组2获取当前侧壁测试组件5的压力值，判断当前侧壁测试组件5的压力值是否等于第三预设值，若是，则停止加压，执行S5，若否，则执行S3；

具体的，通过液压阀组2中与侧壁液压油缸51的驱动腔连接的侧壁传感器获取侧壁液压油缸51的驱动腔内的压力值，再判断侧壁液压油缸51的驱动腔内的压力值是否等于第三预设值，若是，则液压泵组1停止向侧壁液压油缸51的驱动腔输入液体，进而停止增加侧壁液压油缸51的驱动腔内的压力，若否，则进行加压。

优选的，所述加法探头内部的锥尖传感器与侧壁传感器的标定作业无特定顺序，可分别前后实施，可以同时实施。

S5：完成静力触探探头的标定，打开液压阀组2，释放标定机构内的液体。

具体的，当静力触探探头的标定完成后，则打开液压阀组2，释放标定机构的锥尖测试组件4和/或侧壁测试组件5内的液体，再进行下一次的标定。

具体的，当静力触探探头为减法探头时，则执行以下步骤：

S1：通过液压泵组1向锥尖测试组件4输入第二预定量的液体，以使得锥尖测试组件4向静力触探探头锥尖施加压力；

具体的，当水压测试舱3模拟并保持深海环境状态后，则可以通过液压泵组1向锥尖测试组件4输入液体，以使得锥尖测试组件4向静力触探探头锥尖施加压力，在本实施例中，所述S3具体有以下步骤实现：

S11：通过第一液压泵11向锥尖液压油缸41的无杆腔411输入的液体；

具体的，通过第一液压泵11向锥尖液压油缸41的无杆腔411输入大量液体，使得锥尖液压油缸41的无杆腔411内的液体量接近于第二预定量。

S12：通过第二液压泵12向锥尖液压油缸41的无杆腔411输入液体，使得锥尖液压油缸41的无杆腔411内的液体量等于第二预设量；

当锥尖液压油缸41的无杆腔411内的液体量接近于第二预定量，则通过第二液压泵12向锥尖液压油缸的无杆腔411输入少量液体，使得锥尖液压油缸41的无杆腔411内的液体量等于第二预设量，所述第二预设量为足够锥尖液压油缸的无杆腔411内产生等效于正常静力触探作业中土层对锥尖的压力的液体量。

S13：驱使锥尖液压油缸41的液压杆413通过保持组件42向静力触探探头锥尖施加压力。

具体的，随着液压泵组1向锥尖液压油缸41的无杆腔411内输入的液体逐渐增多，则液压杆413通过保持组件42向静力触探探头锥尖施加压力逐渐增大，直至到液压杆413通过保持组件42向静力触探探头锥尖施加压力值等于第二预定值，其中所述第二预设值等于第二预定量的液体在锥尖液压油缸的无杆腔411内对静力触探探头的产生的压力值。

S2：通过液压阀组2获取当前锥尖测试组件4的压力值，并判断当前锥尖测试组件4内的压力值是否等于第二预设值，若是，则停止加压，执行S3，若否，则执行S1；

具体的，通过液压阀组2中与锥尖液压油缸41的无杆腔411连接的锥尖传感器获取锥尖液压油缸41的无杆腔411内的压力，进而判断液压杆413通过保持组件42向静力触探探头锥尖施加压力，根据牛顿第三定律，所述无杆腔411内的压力等于液压杆413通过保持组件42向静力触探探头锥尖施加压力，若当前锥尖测试组件4内的压力值等于第二预设值，则液压泵组1停止向锥尖液压油缸41的无杆腔411中输送液体，进而停止加压，若当前锥尖测试组件4内的压力值小于第二预设值，则继续加压。

进一步的，由于减法探头内部的锥尖传感器与侧壁传感器互相连接(或者锥尖与侧壁共用同一个传感器)，所以减法探头的锥尖和侧壁无法各自独立标定，所以锥尖液压油缸的无杆腔411内的液体必须继续保留，以使得液压杆413通过保持组件42向静力触探探头锥尖施加压力保持不变。

S3：通过液压泵组1向侧壁测试组件5输入第三预定量的液体，以使得侧壁测试组件5向静力触探探头侧壁施加压力；

在本实施例中，所述S3具体由以下步骤实现：

S31：通过第一液压泵11向侧壁液压油缸51的驱动腔输入液体；

具体的，通过第一液压泵11向侧壁液压油缸51的驱动腔输入大量液体，使得侧壁液压油缸51的驱动腔内的液体量接近于第三预定量。

S32：通过第二液压泵12向侧壁液压油缸51的驱动腔输入液体，以使得侧壁液压油缸51的驱动腔内的液体量等于第三预定量；

当第二液压泵12向侧壁液压油缸51的驱动腔内的液体量接近于第三预定量，则通过第二液压泵12向侧壁液压油缸51的驱动腔内输入少量液体，使得侧壁液压油缸51的驱动腔内的液体量等于第三预设量，所述第三预设量为足够侧壁液压油缸51的驱动腔内产生等效于正常静力触探作业中土层对侧壁的压力的液体量。

S33：侧壁液压油缸51的活塞筒513通过侧壁卡片52向静力触探探头侧壁施加压力。

具体的，随着液压泵组1向侧壁液压油缸51的驱动腔内输入的液体逐渐增多，则活塞筒513通过侧壁卡片52向静力触探探头侧壁施加压力逐渐增大，直至到活塞筒513通过侧壁卡片52向静力触探探头侧壁施加压力值等于第三预设值，其中所述第三预设值等于第三预定量的液体在侧壁液压油缸51的驱动腔内对静力触探探头的产生的压力值。

S4：通过液压阀组2获取当前侧壁测试组件5的压力值，判断当前侧壁测试组件5的压力值是否等于第三预设值，若是，则停止加压，执行S5，若否，则执行S3；

具体的，通过液压阀组2中与侧壁液压油缸51的驱动腔连接的侧壁传感器获取侧壁液压油缸51的驱动腔内的压力值，再判断侧壁液压油缸51的驱动腔内的压力值是否等于第三预设值，若是，则液压泵组1停止向侧壁液压油缸51的驱动腔输入液体，进而停止增加侧壁液压油缸51的驱动腔内的压力，若否，则进行加压。

优选的，由于静力触探探头为减法探头，此时标定机构中的锥尖测试组件4和侧壁测试组件5应当同时对静力触探探头施加压力，再进行标定，进一步的，所述锥尖测试组件4对静力触探探头锥尖施加压力和侧壁测试组件5对静力触探探头侧壁施加压力的顺序不限，可分别前后施压，也可以同时施压，但静力触探探头的锥尖和侧壁必须同时获得相应的压力才能进行标定。

S5：完成静力触探探头的标定，打开液压阀组2，释放标定机构内的液体。

具体的，当静力触探探头的标定完成后，则打开液压阀组2，释放标定机构的锥尖测试组件4和侧壁测试组件5内的液体，再进行下一次的标定。

对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种多参量静力触探探头标定装置，其特征在于：包括若干内部设有用于放置静力触探探头的容纳腔的标定机构、若干用于向标定机构提供压力的液压泵组、用于测试标定机构内的压力的液压阀组和控制器，所述标定机构包括用于标定静力触探探头锥尖参量的锥尖测试组件和用于标定静力触探探头侧壁参量的侧壁测试组件，所述锥尖测试组件与侧壁测试组件连接，所述锥尖测试组件和侧壁测试组件均通过液压阀组与液压泵组连接，所述液压阀组和液压泵组均与控制器连接；所述锥尖测试组件包括用于标定静力触探探头锥尖的锥尖液压油缸，所述锥尖液压油缸包括无杆腔、设置在无杆腔上端的有杆腔和设置在有杆腔中的液压杆，所述无杆腔通过液压阀组与液压泵组连接，所述有杆腔的上端与侧壁测试组件的下端连接，所述液压杆与静力触探探头锥尖相抵接；

所述侧壁测试组件包括用于标定静力触探探头侧壁的侧壁液压油缸，所述侧壁液压油缸包括外筒套、内筒套和活塞筒，所述内筒套与锥尖测试组件的上端连接，所述外筒套的内壁与内筒套的外壁围成用于驱动活塞筒移动的驱动腔，所述活塞筒的一端活动套嵌在驱动腔中，所述活塞筒的另一端与静力触探探头侧壁相抵接，所述驱动腔通过液压阀组与液压泵组连接；

所述液压阀组包括用于检测锥尖液压油缸油压的锥尖传感器和用于检测驱动腔油压的侧壁传感器和电磁阀，所述液压泵组通过锥尖传感器与锥尖测试组件连接，所述液压泵组通过侧壁传感器与侧壁测试组件连接，所述锥尖测试组件和侧壁测试组件均与电磁阀连接，所述电磁阀、锥尖传感器和侧壁传感器均与控制器连接。

2.如权利要求1所述的多参量静力触探探头标定装置，其特征在于：所述锥尖测试组件还包括用于保持静力触探探头锥尖位置的保持组件，所述保持组件包括调心球、设置在内筒套中的锥尖保持座和弹性元件，所述锥尖保持座的一端通过调心球与液压杆的上端连接，所述锥尖保持座远离液压杆的一端的上端面向液压杆方向凹陷，形成用于放置静力触探探头锥尖部分的放置槽，所述放置槽与静力触探探头锥尖相抵接，所述锥尖保持座远离液压杆的一端通过弹性元件与液压杆的上端连接，所述有杆腔的上端与侧壁测试组件连接。

3.如权利要求1所述的多参量静力触探探头标定装置，其特征在于：所述液压泵组包括至少一个用于向标定机构提供压力的第一液压泵和至少一个用于微调标定机构内部压力的第二液压泵，所述第一液压泵和第二液压泵均与液压阀组的输入端连接，所述第一液压泵和第二液压泵均与控制器连接。

4.一种多参量静力触探探头标定方法，其应用于如权利要求1-3任意一项所述的多参量静力触探探头标定装置，其特征在于，包括以下步骤：

S1：通过液压泵组向锥尖测试组件输入第二预定量的液体，以使得锥尖测试组件向静力触探探头锥尖施加压力；

S2：通过液压阀组获取当前锥尖测试组件的压力值，并判断当前锥尖测试组件内的压力值是否等于第二预设值，若是，则停止加压，执行S3，若否，则执行S1；

S3：通过液压泵组向侧壁测试组件输入第三预定量的液体，以使得侧壁测试组件向静力触探探头侧壁施加压力；

S4：通过液压阀组获取当前侧壁测试组件的压力值，判断当前侧壁测试组件的压力值是否等于第三预设值，若是，则停止加压，执行S5，若否，则执行S3；

S5：完成静力触探探头的标定，打开液压阀组，释放标定机构内的液体。

5.如权利要求4所述的多参量静力触探探头标定方法，其特征在于，所述S1具体由以下步骤实现：

S11：通过第一液压泵向锥尖液压油缸的无杆腔输入的液体；

S12：通过第二液压泵向锥尖液压油缸的无杆腔输入液体，使得锥尖液压油缸的无杆腔内的液体量等于第二预设量；

S13：驱使锥尖液压油缸的液压杆通过保持组件向静力触探探头锥尖施加压力。

6.如权利要求4所述的多参量静力触探探头标定方法，其特征在于，所述S3具体由以下步骤实现：

S31：通过第一液压泵向侧壁液压油缸的驱动腔输入液体；

S32：通过第二液压泵向侧壁液压油缸的驱动腔输入液体，以使得侧壁液压油缸的驱动腔内的液体量等于第三预定量；

S33：侧壁液压油缸的活塞筒通过侧壁卡片向静力触探探头侧壁施加压力。

7.如权利要求4所述的多参量静力触探探头标定方法，其特征在于：所述液压阀组包括用于检测锥尖液压油缸油压的锥尖传感器和用于检测驱动腔油压的侧壁传感器和电磁阀，所述液压泵组通过锥尖传感器与锥尖测试组件连接，所述液压泵组通过侧壁传感器与侧壁测试组件连接，所述锥尖测试组件和侧壁测试组件均与电磁阀连接。

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