CN113445553B - 一种回填土压实度现场检测仪 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种回填土压实度现场检测仪，包括托盘、外壳体、压力传感器、控制显示面板、土壤水分传感器、数据采集处理器和电源；土壤水分传感器包括主机、探针和环刀取土器，环刀取土器的内壁上开设有安装槽，探针固定安装于安装槽内且探针能够与回填土接触，探针与环刀取土器之间固定设置有将探针与环刀取土器隔开的绝缘件。本申请的回填土压实度现场检测仪在使用时，环刀取土器取土完成后探针也就与待检测回填土接触，从而省略掉现有技术中将探针插入到回填土中的步骤，使用起来更加方便，而且探针在环刀取土器刃角的保护下更容易插入回填土中。回填土压实度现场检测仪，直接测量环刀取土器内土样的含水率，检测周期短、检测精度高。

Description

一种回填土压实度现场检测仪

技术领域

本申请涉及回填土压实度检测设备领域，尤其涉及一种回填土压实度现场检测仪。

背景技术

在人工回填地基施工过程中需要对回填土的压实度进行检测，从而判断回填地基是否达到施工要求，从而确保建筑工程的质量。现有技术中回填土压实度检测设备有：A、授权公告号为CN101476314B的中国专利公开了“一种地基承载力填土密实度现场检测仪”，其缺陷是，标定复杂，受土壤类别、颗粒大小等因素影响较大，对操作人员素质要求高，检测数值不准确。B、“核子密度仪”参见《土工试验规程》一书，SL237-1999第四节南京水利科学研究院的盛树馨、陶秀珍、徐伯梦等著，其原理：应用y射线与物质原子外围的电子进行弹性碰撞，发生康普顿散射，土体的密度越大，y射线衰减也愈大。因此测量y射线进入土体前后强度的变化，就能计算出土体的密度的原理。其缺陷是：由于y射线源有钴60（C060）和铯137（CS137）组成，对人体有辐射对环境有污染，安全性低。C、“环刀法”参见《土工试验规程》一书，SL237-1999第二节南京水利科学研究院的盛树馨、陶秀珍、徐伯梦等著。其不足之处：测量含水率劳动强度大，检测周期长、耗资、费力。D、“灌砂法”参见《土工试验规程》一书，SL237-1999第二节南京水利科学研究院的盛树馨、陶秀珍、徐伯梦等著。其原理：挖坑灌砂法是采用等同体积、容积的标准砂与碾压实土的称重量法，以此计算土方的密度。其不足之处：劳动强度大，检测周期长、耗资、费力。

为克服现有回填土压实度检测仪器的不足，需要设计一种检测周期短、检测精度高的回填土压实度检测设备。

发明内容

为了改善上述现有技术中的回填土压实度检测设备存在的检测周期长、检测精度低的技术问题，本申请提供一种回填土压实度现场检测仪。

本申请提供的回填土压实度现场检测仪采用如下的技术方案：

一种回填土压实度现场检测仪，包括托盘、外壳体、固定安装于外壳体上且用于支撑托盘的压力传感器、固定安装于外壳体上的控制显示面板、安装于外壳体内部的土壤水分传感器、安装于外壳体内部的数据采集处理器和安装于外壳体内部的电源；所述数据采集处理器具有计算压实度的运算程序；所述压力传感器与数据采集处理器电连接，压力传感器用于检测置于托盘上的物体的重量；所述土壤水分传感器包括主机、探针和环刀取土器，探针与主机电连接，主机与数据采集处理器电连接，土壤水分传感器用于检测环刀取土器取出的回填土的含水率，环刀取土器的内壁上开设有安装槽，所述探针固定安装于安装槽内且探针能够与环刀取土器取出的回填土接触，探针与环刀取土器之间固定设置有将探针与环刀取土器隔开的绝缘件；所述控制显示面板与数据采集处理器电连接，能够通过控制显示面板向数据采集处理器输入用于计算压实度的各参数。

通过采用上述技术方案，本申请的回填土压实度现场检测仪在使用时，先通过控制显示面板向数据采集处理器输入用于计算压实度的各参数，然后通过环刀取土器挖取回填土，然后将装有回填土的环刀取土器放置到托盘上，通过压力传感器测得回填土的重量并将该重量参数传输至数据采集处理器，通过土壤水分传感器测得回填土中的含水率并将该含水率参数传输至数据采集处理器，再通过数据采集处理器运行程序计算出回填土的压实度并显示在控制显示面板上。本申请的回填土压实度现场检测仪在使用时，环刀取土器取土完成后探针也就与待检测回填土接触，从而省略掉现有技术中将探针插入到回填土中的步骤，使用起来更加方便，而且探针在环刀取土器的保护下更容易插入回填土中直接测量环刀取土器内土样的含水率，检测周期短、检测精度高。

优选的，所述环刀取土器的一端设置有刃角，环刀取土器的另一端设置有环刀电连接触头，环刀电连接触头的一端与所述探针电连接，且环刀电连接触头与环刀取土器绝缘设置；所述托盘上设置有与环刀电连接触头的另一端配合电连接的托盘电连接触头，托盘上开设有贯穿托盘上下表面的托盘触头安装孔，托盘电连接触头固定安装于托盘触头安装孔内，且托盘电连接触头与托盘绝缘设置；所述压力传感器的用于支撑托盘的支撑面上还设置有检测仪触头，检测仪触头的一端与托盘电连接触头配合电连接，检测仪触头的另一端与所述主机电连接。

通过采用上述技术方案，探针通过环刀电连接触头、托盘电连接触头和检测仪触头即可实现与土壤水分传感器的主机电连接，无需设置更多的数据传输线，简化了检测仪的结构，避免了数据传输线对压力传感器测得回填土的重量的影响，提高了检测精度。

优选的，所述安装槽为沿环刀取土器的轴线方向延伸的条形槽，且安装槽位于环刀取土器的两端之间的位置。

通过采用上述技术方案，对挖取的回填土的中间部分进行监测，检测精度更高。

优选的，所述环刀取土器的设置有环刀电连接触头的一端开设有环刀触头安装孔，环刀触头安装孔与所述安装槽连通，环刀电连接触头固定安装于环刀触头安装孔中，且环刀电连接触头与环刀触头安装孔配合形成凹槽结构，所述托盘电连接触头的用于与环刀电连接触头电连接的一端从托盘触头安装孔内向外伸出且与凹槽结构的位置对应，托盘电连接触头的外伸部与凹槽结构适配插装。

通过采用上述技术方案，在实现托盘电连接触头与环刀电连接触头的电连接时，同时还能够实现对环刀取土器的限位，防止环刀取土器在检测时活动，从而提高检测精度。

优选的，所述数据采集处理器中包括无线数据传输模块，无线数据传输模块用于将数据采集处理器中的数据传输出去。

通过采用上述技术方案，可以通过手机接收数据，方便对检测结果进行监测。

优选的，所述压力传感器为压阻式压力传感器。

优选的，所述安装槽设置有至少三个，且各安装槽沿环刀取土器的内壁的周向均匀间隔设置，各安装槽内均安装有所述探针。

通过采用上述技术方案，可以对多个探针的检测结果求出平均值，从而得到平均压实度，提高检测精度。

优选的，所述绝缘件为固定安装在所述安装槽的槽壁上的陶瓷件，所述陶瓷件上形成有卡槽，所述探针嵌设在卡槽内。

通过采用上述技术方案，陶瓷件的绝缘性能好，探针嵌设在卡槽内方便拆装。

附图说明

图1是本申请实施例的回填土压实度现场检测仪的立体结构示意图；

图2是本申请实施例的回填土压实度现场检测仪的俯视图；

图3是图2中A-A向剖视图；

图4是图1中B处结构的放大图；

图5是本申请实施例的回填土压实度现场检测仪省略掉外壳体后的结构示意图。

附图标记说明：1、托盘；2、外壳体；21、控制显示面板；3、压力传感器；4、土壤水分传感器；41、主机；42、探针；43、环刀取土器；431、安装槽；432、刃角；44、绝缘件；45、环刀电连接触头；46、托盘电连接触头；47、检测仪触头；48、导线；5、数据采集处理器。

具体实施方式

以下结合附图对本申请作进一步详细说明。

参照图1，本申请实施例公开了一种回填土压实度现场检测仪，包括托盘1、外壳体2、固定安装于外壳体2上且用于支撑托盘1的压力传感器3、固定安装于外壳体2上的控制显示面板21、安装于外壳体2内部的土壤水分传感器4、安装于外壳体2内部的数据采集处理器5和安装于外壳体2内部的电源（图中未示出）。其中，压力传感器3为压阻式压力传感器，压力传感器3与数据采集处理器5通过导线48电连接。压力传感器3用于检测置于托盘1上的物体的重量G1，并将该重量参数传输至数据采集处理器5中。

土壤水分传感器这一模块是用于检测土壤的含水率的设备，其工作原理为：水分是决定土壤介电常数的主要因素，测量土壤的介电常数，能直接稳定地反应各种土壤的真实水分含量。采用国际上最流行的现场测试土壤水分原理---频域反射原理（FDR）：仪器发射一定频率的电磁波，电磁波沿探针传输，到达底部后返回，检测探头输出的电压，由于土壤介电常数的变化取决于土壤的含水率，由输出电压和水分的关系则可计算出土壤的含水率。输出电压和水分的关系也即是土壤水分传感器的标定方程，土壤水分传感器的标定一般包括田间标定和室内标定两类。标定过程主要根据传感器测得的电压信号值与烘干法测得的土壤体积含水率之间的相关关系，建立二者的拟合曲线，得出标定方程，从而准确测出实际土壤含水率。土壤水分传感器在出厂前广泛收集土壤样本进行各种土壤类别的标定，在施工现场使用土壤水分传感器时输入待检测土壤类别，土壤水分传感器根据输入类别自动修正标定方程。土壤水分传感器能够适用于各种土壤类别的检测，其检测精度不受土壤类别的影响。

参照图2和图3，在本实施例中，土壤水分传感器4包括主机41、探针42和环刀取土器43。土壤水分传感器4用于检测环刀取土器43取出的回填土的含水率。再参照图4，环刀取土器43的内壁上开设有安装槽431，安装槽431为沿环刀取土器43的轴线方向延伸的条形槽，且安装槽431位于环刀取土器43的两端之间的位置。安装槽431设置有三个，且各安装槽431沿环刀取土器43的内壁的周向均匀间隔设置。各安装槽431内均固定安装有一个探针42，且探针42能够与环刀取土器43取出的回填土接触。探针42与环刀取土器43之间固定设置有将探针42与环刀取土器43隔开的绝缘件44。在本实施例中，绝缘件44为固定安装在安装槽431的槽壁上的陶瓷件，陶瓷件上形成有卡槽，探针42嵌设在卡槽内。

参照图1和图3，环刀取土器43的一端设置有刃角432，环刀取土器43的另一端设置有三个与各安装槽431一一对应的环刀触头安装孔，各环刀触头安装孔与对应的安装槽431连通。各环刀触头安装孔内均固定设置有环刀电连接触头45，环刀电连接触头45的一端与探针42电连接，且环刀电连接触头45与环刀取土器43绝缘设置，环刀电连接触头45的端部与环刀触头安装孔的孔壁配合形成凹槽结构。

继续参照图3，托盘1上开设有贯穿托盘1上下表面的三个托盘触头安装孔，各托盘触头安装孔内均固定设置有托盘电连接触头46，各托盘电连接触头46用于与各环刀电连接触头45的另一端一一对应电连接，且各托盘电连接触头46与托盘1绝缘设置。托盘电连接触头46的用于与环刀电连接触头45电连接的一端从托盘触头安装孔内向外伸出且与凹槽结构的位置对应，托盘电连接触头46的外伸部与凹槽结构适配插装。

参照图3和图5，压力传感器3的用于支撑托盘1的支撑面上还设置有检测仪触头47，检测仪触头47的一端与托盘电连接触头46配合电连接，检测仪触头47的另一端通过导线48与主机41电连接。主机41与数据采集处理器5电连接，将土壤水分传感器4测得的回填土的含水率W参数传输至数据采集处理器5。控制显示面板21与数据采集处理器5电连接，能够通过控制显示面板21向数据采集处理器5输入用于计算压实度的各参数，输入参数包括重力常数g、环刀取土器容积V、环刀取土器自重G2、最大干密度和最佳含水率。数据采集处理器5具有计算压实度的运算程序：实测压实度=（G1-G2）/{最大干密度*V*（1+W）*g}。其中，G1由压力传感器3测得，W由土壤水分传感器4测得。土壤水分传感器4具有三个探针42，所以土壤水分传感器4能够同时检测出三个W参数，也即W1、W2和W3，分别将W1、W2和W3代入实测压实度的计算公式得出实测压实度1、实测压实度2和实测压实度3，然后对三个实测压实度求平均值得到平均压实度。控制显示面板21还能够将各实测压实度、平均压实度、测得的含水率W和最佳含水率显示出来。

数据采集处理器5中还包括无线数据传输模块（图中未示出），无线数据传输模块用于将数据采集处理器5中的数据传输出去。工作人员可以通过手机接收数据，方便对检测结果进行监测。

本申请实施例的实施原理为：本申请的回填土压实度现场检测仪在使用时，先通过控制显示面板21向数据采集处理器5输入用于计算压实度的各参数，土壤类别代号，重力常数g、环刀取土器容积V、环刀取土器自重G2、最大干密度和最佳含水率，然后通过环刀取土器43挖取回填土，将环刀取土器43两端的土刮平，然后将装有回填土的环刀取土器43的刃角432朝上放置到托盘1上，将环刀电连接触头45与托盘电连接触头46对准连接，通过压力传感器3测得回填土的重量并将该重量参数传输至数据采集处理器5，通过土壤水分传感器4测得回填土中的含水率并将该含水率参数传输至数据采集处理器5，再通过数据采集处理器5运行程序计算出回填土的实测压实度和平均压实度，并将实测压实度、平均压实度、测得的含水率W和最佳含水率显示在控制显示面板21上。

本申请的回填土压实度现场检测仪在使用时，环刀取土器43取土完成后探针42也就与待检测回填土接触，从而省略掉现有技术中将探针42插入到回填土中的步骤，使用起来更加方便。而且探针42在环刀取土器43的刃角432的保护下插入回填土中时受到的阻力小，更容易插入回填土中直接测量环刀取土器43内回填土的含水率，具有检测周期短、检测精度高的优点。而且探针42通过环刀电连接触头45、托盘电连接触头46和检测仪触头47即可实现与土壤水分传感器4的主机41电连接，无需设置更多的数据传输线，简化了检测仪的结构，避免了数据传输线对压力传感器3测得回填土的重量的影响，提高了检测精度。本申请的回填土压实度现场检测仪采利用了土壤水分传感器4检测回填土的含水率，提高了现有技术中环刀法检测的检测效率，缩短了检测周期；而且可通过无线数据传输模块连接手机APP，实现了智能化施工质量管理。

在其他实施例中，绝缘件44还可以由塑料等其他常用的绝缘材料制成。

在其他实施例中，安装槽431及探针42的设置个数可以根据需要进行选择。

本具体实施方式的实施例均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种回填土压实度现场检测仪，其特征在于：包括托盘(1)、外壳体(2)、固定安装于外壳体(2)上且用于支撑托盘(1)的压力传感器(3)、固定安装于外壳体(2)上的控制显示面板(21)、安装于外壳体(2)内部的土壤水分传感器(4)、安装于外壳体(2)内部的数据采集处理器(5)和安装于外壳体(2)内部的电源；所述数据采集处理器(5)具有计算压实度的运算程序；所述压力传感器(3)与数据采集处理器(5)电连接，压力传感器(3)用于检测置于托盘(1)上的物体的重量；所述土壤水分传感器(4)包括主机(41)、探针(42)和环刀取土器(43)，探针(42)与主机(41)电连接，主机(41)与数据采集处理器(5)电连接，土壤水分传感器(4)用于检测环刀取土器(43)取出的回填土的含水率，环刀取土器(43)的内壁上开设有安装槽(431)，所述探针(42)固定安装于安装槽(431)内且探针(42)能够与环刀取土器(43)取出的回填土接触，探针(42)与环刀取土器(43)之间固定设置有将探针(42)与环刀取土器(43)隔开的绝缘件(44)；所述控制显示面板(21)与数据采集处理器(5)电连接，能够通过控制显示面板(21)向数据采集处理器(5)输入用于计算压实度的各参数；所述环刀取土器(43)的一端设置有刃角(432)，环刀取土器(43)的另一端设置有环刀电连接触头(45)，环刀电连接触头(45)的一端与所述探针(42)电连接，且环刀电连接触头(45)与环刀取土器(43)绝缘设置；所述托盘(1)上设置有与环刀电连接触头(45)的另一端配合电连接的托盘电连接触头(46)，托盘(1)上开设有贯穿托盘(1)上下表面的托盘触头安装孔，托盘电连接触头(46)固定安装于托盘触头安装孔内，且托盘电连接触头(46)与托盘(1)绝缘设置；所述压力传感器(3)的用于支撑托盘(1)的支撑面上还设置有检测仪触头(47)，检测仪触头(47)的一端与托盘电连接触头(46)配合电连接，检测仪触头(47)的另一端与所述主机(41)电连接；所述安装槽(431)为沿环刀取土器(43)的轴线方向延伸的条形槽，且安装槽(431)位于环刀取土器(43)的两端之间的位置；所述环刀取土器(43)的设置有环刀电连接触头(45)的一端开设有环刀触头安装孔，环刀触头安装孔与所述安装槽(431)连通，环刀电连接触头(45)固定安装于环刀触头安装孔中，且环刀电连接触头(45)与环刀触头安装孔配合形成凹槽结构，所述托盘电连接触头(46)的用于与环刀电连接触头(45)电连接的一端从托盘触头安装孔内向外伸出且与凹槽结构的位置对应，托盘电连接触头(46)的外伸部与凹槽结构适配插装。

2.根据权利要求1所述的回填土压实度现场检测仪，其特征在于：所述数据采集处理器(5)中包括无线数据传输模块，无线数据传输模块用于将数据采集处理器(5)中的数据传输出去。

3.根据权利要求1所述的回填土压实度现场检测仪，其特征在于：所述压力传感器(3)为压阻式压力传感器。

4.根据权利要求1所述的回填土压实度现场检测仪，其特征在于：所述安装槽(431)设置有至少三个，且各安装槽(431)沿环刀取土器(43)的内壁的周向均匀间隔设置，各安装槽(431)内均安装有所述探针(42)。

5.根据权利要求1所述的回填土压实度现场检测仪，其特征在于：所述绝缘件(44)为固定安装在所述安装槽(431)的槽壁上的陶瓷件，所述陶瓷件上形成有卡槽，所述探针(42)嵌设在卡槽内。

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