CN114018794A - 一种输水渠道人工加速老化试验测试装置及试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种输水渠道人工加速老化试验测试装置及试验方法，该装置包括：试验箱，所述试验箱设置有第一箱室及第二箱室，所述第二箱室内部设置有检测放置模块，用于放置渠道混凝件，所述第二箱室发热内顶部设置有紫外线照明模块及喷水模块，所述第二箱室的内底部设置有排水模块，所述第二箱室的顶部设置有储水模块，所述第一箱室的内部设置有冻融模块及控制器，冻融模块连通第二箱室，所述冻融模块、紫外线照明模块、喷水模块、储水模块、吹风模块、检测放置模块及排水模块外均电性连接所述控制器。本发明提供的输水渠道人工加速老化试验测试装置及试验方法，密封性能好，使用寿命长，检测精度高，能够全面仿真模拟老化过程。

Description

一种输水渠道人工加速老化试验测试装置及试验方法

技术领域

本发明涉及老化检测设备技术领域，特别是涉及一种输水渠道人工加速老化试验测试装置及试验方法。

背景技术

输水渠道主要由混凝土构筑而成，混凝土的性能直接影响输水渠道的使用寿命。混凝土老化问题是输水渠道维护中急需解决的问题，尤其在高寒高辐射地区，混凝土试件劣化加速，解决混凝土老化问题需要进行大量的老化试验。

现有技术中采用加速老化装置进行老化试验，现有的加速老化装置大多是使用紫外线固定照射在待测物上，不能正确模拟自然太阳光的方位和角度，同时，能够模拟的自然环境也不够全面，不能完整模拟出日照、风吹、淋雨、冻结和融化情况下老化程度，不能模拟了处于不同工况下的试件状况以及不能模拟在底面固定、限制侧向位移等不同约束条件情况，并且不能对温度、应变、声速、频率、幅值和波形等进行实时监测，从而导致检测精度过低等问题。因此，设计一种混凝土材质的输水渠道人工加速老化试验测试装置及试验方法是十分有必要的。

发明内容

本发明的目的是提供一种输水渠道人工加速老化试验测试装置及试验方法，密封性能好，使用寿命长，检测精度高，能够全面仿真模拟老化过程。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种输水渠道人工加速老化试验测试装置，包括：试验箱、冻融模块、紫外线照明模块、喷水模块、储水模块、吹风模块、检测放置模块、排水模块、控制器、人机交互模块及渠道检测系统，所述试验箱设置有第一箱室及第二箱室，所述第一箱室及第二箱室分别设置有第一密封防护门及第二密封防护门，所述第二箱室内部的中部设置有检测放置模块，用于放置渠道混凝件，所述第二箱室内部的顶部固定设置所述紫外线照明模块及喷水模块，所述第二箱室内部的底部固定设置在所述排水模块，所述第二箱室的顶部固定设置所述储水模块，所述排水模块通过外置水泵连接所述储水模块，用于实现水循环，所述第一箱室的内部设置所述冻融模块及控制器，所述冻融模块连通所述第二箱室，所述第二密封防护门上固定设置所述人机交互模块，所述冻融模块、紫外线照明模块、喷水模块、储水模块、吹风模块、检测放置模块、排水模块、外置水泵、人机交互模块及渠道检测系统均电性连接所述控制器；

所述渠道检测系统用于对老化过程中的渠道混凝件进行实时检测，包括贴片式热电偶、温度巡检仪、应变片、应变采集仪、压电陶瓷传感器、信号放大器、函数发生器、数据采集仪及终端计算机，所述贴片式热电偶、应变片及压电陶瓷传感器设置在渠道混凝件上，用于对渠道混凝件进行检测，所述终端计算机连接所述控制器、温度巡检仪、应变采集仪、数据采集仪及函数发生器，所述温度巡检仪连接所述贴片式热电偶，所述应变采集仪连接所述应变片，所述函数发生器连接所述信号放大器，所述信号放大器及数据采集仪连接所述压电陶瓷传感器。

可选的，所述紫外线照明模块包括照明伸缩杆、步进电机、行星减速机、弧形杆、玻璃罩及紫外线灯，所述第二箱室内部的顶部中心固定设置所述照明伸缩杆，所述照明伸缩杆固定连接所述步进电机，所述步进电机的输出端连接所述行星减速机，所述行星减速机的输出端固定连接所述弧形杆的顶部，用于带动所述弧形杆旋转，所述紫外线灯及玻璃罩均设置有多组，所述弧形杆的内部均匀设置所述紫外线灯，所述紫外线灯的外部设置所述玻璃罩，所述照明伸缩杆、步进电机及紫外线灯电性连接所述控制器。

可选的，所述储水模块包括水槽、水槽刻度尺、加热棒、水位传感器及三相注水阀，所述水槽刻度尺设置在所述水槽外部，用于查看水槽内水的液位，所述加热棒及水位传感器设置在所述水槽的内部，所述三相注水阀设置在所述水槽的进水口上，并连接所述外置水泵的出水口，所述加热棒及水位传感器电性连接所述控制器。

可选的，所述喷水模块设置有两组，分别对称设置在所述紫外线照明模块的两侧，并连接所述水槽，所述喷水模块包括喷水伸缩杆、喷水电机及旋转喷头，所述第二箱室内部的顶部固定设置所述喷水伸缩杆，所述喷水伸缩杆固定连接所述喷水电机，所述喷水电机的输出端连接所述旋转喷头，所述旋转喷头连接所述水槽，用于喷水，所述喷水伸缩杆及喷水电机电性连接所述控制器。

可选的，所述检测放置模块包括导轨、检测板、橡胶支座及可拆卸金属板，所述导轨固定设置所述第二箱室的内部，所述导轨上固定设置所述检测板，所述检测板上固定设置所述橡胶支座，用于对渠道混凝件进行固定，所述检测板上可拆卸设置两组所述可拆卸金属板，用于对渠道混凝件进行侧向位移限制，所述可拆卸金属板上设置有输水孔，所述输水孔通过软管连接输水管，所述输水管固定设置在所述第二箱室内部的一侧，并连接所述水槽，用于向渠道混凝件进行排水，模拟有水工况。

可选的，所述排水模块包括排水板及排水管，所述排水板设置在所述导轨的下侧，所述排水板上均匀设置有排水孔，用于排水，所述第二箱室内侧的底部设置有排水口，所述排水口连接所述排水管，所述排水管连接所述外置水泵的进水口，所述排水管上设置有电控水阀，所述电控水阀电性连接所述控制器。

可选的，所述吹风模块设置有多组，分别对称设置在所述第二箱室内部的两侧，所述吹风模块包括吹风电机、百叶窗防水罩及风扇，所述第二箱室内部的侧面固定设置所述吹风电机，所述吹风电机驱动连接所述风扇，所述风扇及所述吹风电机的外侧罩设所述百叶窗防水罩，用于防止吹风电机进水短路，所述吹风电机电性连接所述控制器。

可选的，所述冻融模块包括压缩机、吹风管、吹风腔、回风管、回风腔及温度传感器，所述压缩机设置在所述第一箱室的内部，所述吹风腔及所述回风腔设置在所述第二箱室内部的顶部，所述吹风腔及所述回风腔上均设置有通风孔，所述压缩机通过吹风管连接所述吹风腔，通过回风管连接所述回风腔，用于给第二箱室的内部进行降温，所述温度传感器设置在所述第二箱室的内部，用于采集第二箱室内部的温度，所述压缩机及温度传感器电性连接所述控制器。

可选的，所述试验箱的底部设置有可折叠脚轮，用于移动所述试验箱，所述第一箱室的侧部设置有电源接口，所述电源接口连接室内电源，用于给各模块供电，所述第一箱室与所述第二箱室之间设置有耐热隔板，所述人机交互模块包括显示屏、控制窗口、观察窗及导线窗，所述导线窗用于传输贴片式热电偶、应变片及压电陶瓷传感器的导线，且所述导线窗的接缝处涂有密封胶，所述观察窗用于观察所述第二箱室内部情况，所述观察窗为玻璃材质，所述显示屏及控制窗口电性连接所述控制器，所述控制窗口用于向所述控制器输入控制指令，所述试验箱、耐热隔板、检测板及排水板均为聚氨酯材料。

本发明还提供了一种输水渠道人工加速老化试验方法，应用于上述的输水渠道人工加速老化试验测试装置，包括如下步骤：

步骤1：利用矩形渡槽模具进行混凝土浇块，完成后进行脱模，并将脱模完成的混凝土放入养护室养护至指定龄期，得到渠道混凝件；

步骤2：擦干渠道混凝件表面的水分，在渠道混凝件的断面内侧的左右两边墙各自对称设置2个测点，在渠道混凝件的断面外侧的左右两边墙各自对称设置2个测点，其中，断面内外侧共设置8个测点，在橡胶支座和可拆卸金属板与渠道混凝件的固定接触处设置测点，其中，橡胶支座设置有4个支座测点，可拆卸金属板的左右两侧各上下分布设置有2个测点，即每组可拆卸金属板设置有4个测点，两组可拆卸金属板设置有8个测点，共设置有20个测点，在测点处涂抹环氧树脂胶，粘贴应变片及贴片式热电偶，粘贴完毕后加覆703硅胶，在渠道混凝件的渠道两个侧墙及腹板外侧各取2个测点，在测点上涂抹环氧树脂胶，粘贴压电陶瓷传感器，并加覆703硅胶，将渠道混凝件放置在检测板上，将应变片、贴片式热电偶及压电陶瓷传感器的导线通过导线窗导出试验箱外部进行连接；

步骤3：通过控制器控制冻融模块、紫外线照明模块、喷水模块及吹风模块按照循环周期进行老化加速试验，实时采集应变片、贴片式热电偶及压电陶瓷传感器的数据，并将采集得到的数据传送至终端计算机；

步骤4：终端计算机对采集得到的数据进行数据处理及综合判断，绘制拟合曲线，通过拟合曲线得到混凝土的温度裂变与裂缝关系，利用小波分析原理将接收到的原始信号数据在频域内分解，结合均方根指数计算损伤指数，进行汇总分析。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明提供的输水渠道人工加速老化试验测试装置及试验方法，该装置设置有吹风模块、紫外线照明模块、喷水模块及冻融模块，能够模拟出被检测的渠道混凝件在室外的日照、冷凝、风吹、雨淋、冻结和融化的环境，较为准确的检测到被测的渠道混凝件在正常环境下的老化性能；其中，紫外线照明模块包括照明伸缩杆、步进电机、行星减速机、弧形杆、玻璃罩及紫外线灯，紫外线灯设置在弧形杆内，弧形杆通过行星减速机及步进电机带动旋转，进而改变紫外线灯的照射角度，通过控制器控制照明伸缩杆做伸缩运动，通过控制器控制紫外线等的启闭及亮度调节，进而模拟太阳光一整天的照射方位、角度及辐射强度的变化，玻璃罩能够防止紫外线灯进水，增加了紫外线灯的使用寿命；吹风模块设置有百叶窗防水罩，能够防止吹风模块进水，提高了使用寿命，喷水模块采用旋转喷头，使喷出的水比较全面均匀洒落，充分模拟雨淋，该装置设置有外置水泵，能够实现内部水循环，该装置设置有可折叠脚轮，便于设备的搬运和逸动，第一箱室及第二箱室均设置有密封防护门，能够起到密封防护的作用，其中，第二密封防护门上还设置有导线窗，能使第二箱室内部的传感器通过导线窗与外部连接，试验箱、耐热隔板、检测板及排水板均为聚氨酯材料，均有保温、防水及耐候性，能够保证老化试验稳定有效的进行；该方法通过该装置及渠道检测系统对需要检测的渠道混凝件的老化过程进行实时的监测和记录，并通过终端计算机对监测数据进行处理和分析。

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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例输水渠道人工加速老化试验测试装置结构示意图；

图2为第二箱室内部结构示意图；

图3为本发明实施例输水渠道人工加速老化试验测试装置俯视图；

图4为紫外线照明模块结构示意图；

图5为吹风模块结构示意图；

图6为喷水模块结构示意图；

图7为外置水泵安装示意图；

图8为渠道检测系统连接示意图。

附图标记：1、试验箱；2、第二密封防护门；3、观察窗；4、显示屏；5、控制窗口；6、导线窗；7、储水模块；701、水位传感器；702、加热棒；703、水槽刻度尺；704、三相注水阀；705、水槽；8、第一密封防护门；9、可折叠脚轮；10、排水管；11、电控水阀；12、输水管；13、喷水模块；1301、喷水伸缩杆；1302、喷水电机；1303、旋转喷头；14、检测板；15、导轨；16、橡胶支座；17、可拆卸金属板；18、输水孔；19、吹风模块；1901、吹风电机；1902、百叶窗防水罩；1903、风扇；20、紫外线照明模块；2001、照明伸缩杆；2002、步进电机；2003、行星减速机；2004、弧形杆；2005、玻璃罩；2006、紫外线灯；21、排水板；22、排水孔；23、吹风腔；24、通风孔；25、温度传感器；26、压缩机；27、电源接口；28、控制器；29、吹风管；30、耐热隔板；31、回风管；32、回风腔；33、外置水泵；34、出水口；35、输水软管；36、进水口；37、贴片式热电偶；38、温度巡检仪；39、应变片；40、应变采集仪；41、压电陶瓷传感器；42、信号放大器；43、函数发生器；44、数据采集仪；45、终端计算机。

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。

本发明的目的是提供一种输水渠道人工加速老化试验测试装置及试验方法，密封性能好，使用寿命长，检测精度高，能够全面仿真模拟老化过程。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示，本发明实施例提供的输水渠道人工加速老化试验测试装置，包括：试验箱1、冻融模块、紫外线照明模块20、喷水模块13、储水模块7、吹风模块19、检测放置模块、排水模块、控制器28、人机交互模块及渠道检测系统，所述试验箱1设置有第一箱室及第二箱室，所述第一箱室及第二箱室分别设置有第一密封防护门8及第二密封防护门2，所述第二箱室内部的中部设置有检测放置模块，用于放置渠道混凝件，所述第二箱室内部的顶部固定设置所述紫外线照明模块20及喷水模块13，所述第二箱室内部的底部固定设置在所述排水模块，所述第二箱室的顶部固定设置所述储水模块7，所述排水模块通过外置水泵33连接所述储水模块7，用于实现水循环，所述第一箱室的内部设置所述冻融模块及控制器28，所述冻融模块连通所述第二箱室，所述第二密封防护门2上固定设置所述人机交互模块，所述冻融模块、紫外线照明模块20、喷水模块13、储水模块7、吹风模块19、检测放置模块、排水模块、外置水泵、人机交互模块及渠道检测系统均电性连接所述控制器28；

如图8所示，所述渠道检测系统用于对老化过程中的渠道混凝件进行实时检测，包括贴片式热电偶37、温度巡检仪38、应变片39、应变采集仪40、压电陶瓷传感器41、信号放大器42、函数发生器43、数据采集仪44及终端计算机45，所述贴片式热电偶37、应变片39及压电陶瓷传感器41设置在渠道混凝件上，用于对渠道混凝件进行检测，所述终端计算机45连接所述控制器28、温度巡检仪38、应变采集仪40、数据采集仪44及函数发生器43，所述温度巡检仪38连接所述贴片式热电偶37，所述应变采集仪40连接所述应变片39，所述函数发生器43连接所述信号放大器42，所述信号放大器42及数据采集仪44连接所述压电陶瓷传感器41。

如图4所示，所述紫外线照明模块20包括照明伸缩杆2001、步进电机2002、行星减速机2003、弧形杆2004、玻璃罩2005及紫外线灯2006，所述第二箱室内部的顶部中心固定设置所述照明伸缩杆2001，所述照明伸缩杆2001固定连接所述步进电机2002，所述步进电机2002的输出端连接所述行星减速机2003，所述行星减速机2003的输出端固定连接所述弧形杆2004的顶部，用于带动所述弧形杆2004旋转，所述紫外线灯2006及玻璃罩2005均设置有多组，所述弧形杆2004的内部均匀设置所述紫外线灯2006，所述紫外线灯2006的外部设置所述玻璃罩2005，所述照明伸缩杆2001、步进电机2002及紫外线灯2006电性连接所述控制器28，通过照明伸缩杆2001及步进电机2002及行星减速机2003可以改变紫外线照射的高度、方位及角度，通过控制器28可以控制紫外线的亮度，能够模拟日常太阳光的照射变化，其中，各个连接处采用密封胶封住，防止进水。

如图2所示，所述储水模块7包括水槽705、水槽刻度尺703、加热棒702、水位传感器701及三相注水阀704，所述水槽刻度尺703设置在所述水槽705外部，用于查看水槽705内水的液位，所述加热棒702及水位传感器701设置在所述水槽705的内部，所述三相注水阀704设置在所述水槽705的进水口上，并通过连接所述外置水泵33的出水口34，所述加热棒702及水位传感器701电性连接所述控制器28。

如图6所示，所述喷水模块13设置有两组，分别对称设置在所述紫外线照明模块20的两侧，并连接所述水槽705，所述喷水模块13包括喷水伸缩杆1301、喷水电机1302及旋转喷头1303，所述第二箱室内部的顶部固定设置所述喷水伸缩杆1301，所述喷水伸缩杆1301固定连接所述喷水电机1302，所述喷水电机1302的输出端连接所述旋转喷头1303，所述旋转喷头1303连接所述水槽705，用于喷水，旋转喷头1303既可以通过喷水伸缩杆1301进行伸缩运动，又可以通过喷水电机1302带动进行旋转运动，保证了模拟的淋雨环境的全面覆盖，所述喷水伸缩杆1301及喷水电机1302电性连接所述控制器28，其中，各个连接处采用密封胶封住，防止进水。

如图2所示，所述检测放置模块包括导轨15、检测板14、橡胶支座16及可拆卸金属板17，所述导轨15固定设置所述第二箱室的内部，所述导轨15上固定设置所述检测板14，所述检测板14上固定设置所述橡胶支座16，用于对渠道混凝件进行固定，所述检测板14上可拆卸设置两组所述可拆卸金属板17，用于对渠道混凝件进行侧向位移限制，所述可拆卸金属板17上设置有输水孔18，所述输水孔18通过软管连接输水管12，所述输水管12固定设置在所述第二箱室内部的一侧，并连接所述水槽705，用于向渠道混凝件进行排水，模拟有水工况，所述输水管12上可设置电控水阀11，电控水阀11连接控制器28，通过控制器28控制电控水阀11开启，使水槽内705的水流向渠道混凝件，进而模拟有水工况。

如图2所示，所述排水模块包括排水板21及排水管10，所述排水板21设置在所述导轨15的下侧，所述排水板21上均匀设置有排水孔22，用于排水，所述第二箱室内侧的底部设置有排水口，所述排水口连接所述排水管10，所述排水管10连接所述外置水泵33的进水口36，所述排水管10上设置有电控水阀11，所述电控水阀11电性连接所述控制器28。

如图5所示，所述吹风模块19设置有多组，分别对称设置在所述第二箱室内部的两侧，所述吹风模块19包括吹风电机1901、百叶窗防水罩1902及风扇1903，所述第二箱室内部的侧面固定设置所述吹风电机1901，所述吹风电机1901驱动连接所述风扇1903，所述风扇1903及所述吹风电机1901的外侧罩设所述百叶窗防水罩1902，用于防止吹风电机1901进水短路，所述吹风电机1901电性连接所述控制器28，其中，各个连接处采用密封胶封住，防止进水。

如图3所示，所述冻融模块包括压缩机26、吹风管29、吹风腔23、回风管31、回风腔32及温度传感器25，所述压缩机26设置在所述第一箱室的内部，所述吹风腔23及所述回风腔32设置在所述第二箱室内部的顶部，所述吹风腔23及所述回风腔32上均设置有通风孔24，所述压缩机26通过吹风管29连接所述吹风腔23，通过回风管31连接所述回风腔32，用于给第二箱室的内部进行降温，所述温度传感器25设置在所述第二箱室的内部，用于采集第二箱室内部的温度，所述压缩机26及温度传感器25电性连接所述控制器28，其中，各个连接处采用密封胶封住，防止进水。

所述冻融模块与所述加热棒702交替使用来达到冻融循环效果，所述冻融模块使得第二箱室温度降低，所述加热棒702使得第二箱室温度升高。

所述试验箱1的底部设置有可折叠脚轮9，用于移动所述试验箱1，所述第一箱室的侧部设置有电源接口27，所述电源接口27连接室内电源，用于给各模块供电，所述第一箱室与所述第二箱室之间设置有耐热隔板30，所述人机交互模块包括显示屏4、控制窗口5、观察窗3及导线窗6，所述导线窗6用于传输贴片式热电偶37、应变片39及压电陶瓷传感器41的导线，且所述导线窗6的接缝处涂有密封胶，所述观察窗3用于观察所述第二箱室内部情况，所述观察窗3为玻璃材质，所述显示屏4及控制窗口5电性连接所述控制器28，所述控制窗口5用于向所述控制器28输入控制指令，所述试验箱1、耐热隔板30、检测板14及排水板21均为聚氨酯材料。

如图7所示，所述外置水泵33设置有出水口34及进水口36，所述外置水泵33的出水口34通过输水软管35连接三相注水阀704，所述外置水泵33的进水口36通过输水软管35连接排水管10，通过把排水管10的水重新输送回水槽705中，实现水循环。

本发明还提供了一种输水渠道人工加速老化试验方法，应用于上述的输水渠道人工加速老化试验测试装置，包括如下步骤：

步骤1：准备矩形渡槽模具、导线、贴片式热电偶、温度巡检仪、应变片、应变采集仪、压电陶瓷传感器、信号放大器、函数发生器、数据采集仪、环氧树脂胶、703硅胶及终端计算机，利用矩形渡槽模具进行混凝土浇块，完成后进行脱模，并将脱模完成的混凝土放入养护室养护至指定龄期，得到渠道混凝件；

步骤2：擦干渠道混凝件表面的水分，在渠道混凝件的断面内侧的左右两边墙各自对称设置2个测点，在渠道混凝件的断面外侧的左右两边墙各自对称设置2个测点，其中，断面内外侧共设置8个测点，在橡胶支座和可拆卸金属板与渠道混凝件的固定接触处设置测点，其中，橡胶支座设置有4个支座测点，可拆卸金属板的左右两侧各上下分布设置有2个测点，即每组可拆卸金属板设置有4个测点，两组可拆卸金属板设置有8个测点，共设置有20个测点，在测点处涂抹环氧树脂胶，粘贴应变片及贴片式热电偶，粘贴完毕后加覆703硅胶，在渠道混凝件的渠道两个侧墙及腹板外侧各取2个测点，在测点上涂抹环氧树脂胶，粘贴压电陶瓷传感器，并加覆703硅胶，将渠道混凝件放置在检测板上，将应变片、贴片式热电偶及压电陶瓷传感器的导线通过导线窗导出试验箱外部进行连接；

另一种测点方式时，在渠道混凝件的断面内侧的左右两边墙各自对称设置2个测点，共设置4个测点，根据渠道混凝件的槽身长度分为4个槽段，总计16个测点，在测点处先图环氧树脂胶，粘贴应变片及贴片式热电偶，再加覆703硅胶，在断面左上、左中、左下、右上、右中和右下6个地方各取一个测点，在对侧也取6个测点，总计12个，在测点上涂环氧树脂胶，粘贴压电陶瓷传感器，将渠道混凝件放置在检测板上，将应变片、贴片式热电偶及压电陶瓷传感器的导线通过导线窗导出试验箱外部进行连接；

步骤3：通过控制器控制冻融模块、紫外线照明模块、喷水模块及吹风模块按照循环周期进行老化加速试验，通过终端计算机让函数发生器发出正弦波经过信号放大器放大后被压电陶瓷传感器所接收，根据压电效应产生应力波被另一端压电陶瓷传感器所接收，经过数据采集仪对数据采集并上传到终端计算机，并且实时采集应变片及贴片式热电偶的数据，并将采集得到的数据传送至终端计算机；

步骤4：终端计算机对采集得到的数据进行数据处理及综合判断，绘制拟合曲线，通过拟合曲线得到混凝土的温度裂变与裂缝关系，利用小波分析原理将接收到的原始信号数据在频域内分解，结合均方根指数计算损伤指数，进行汇总分析。

本发明提供的输水渠道人工加速老化试验测试装置及试验方法，设置有吹风模块、紫外线照明模块、喷水模块及冻融模块，能够模拟出被检测的渠道混凝件在室外的日照、冷凝、风吹、雨淋、冻结和融化的环境，较为准确的检测到被测的渠道混凝件在正常环境下的老化性能；其中，紫外线照明模块包括照明伸缩杆、步进电机、行星减速机、弧形杆、玻璃罩及紫外线灯，紫外线灯设置在弧形杆内，弧形杆通过行星减速机及步进电机带动旋转，进而改变紫外线灯的照射角度，通过控制器控制照明伸缩杆做伸缩运动，通过控制器控制紫外线等的启闭及亮度调节，进而模拟太阳光一整天的照射方位、角度及辐射强度的变化，玻璃罩能够防止紫外线灯进水，增加了紫外线灯的使用寿命；吹风模块设置有百叶窗防水罩，能够防止吹风模块进水，提高了使用寿命，喷水模块采用旋转喷头，使喷出的水比较全面均匀洒落，充分模拟雨淋，该装置设置有外置水泵，能够实现内部水循环，该装置设置有可折叠脚轮，便于设备的搬运和逸动，第一箱室及第二箱室均设置有密封防护门，能够起到密封防护的作用，其中，第二密封防护门上还设置有导线窗，能使第二箱室内部的传感器通过导线窗与外部连接，试验箱、耐热隔板、检测板及排水板均为聚氨酯材料，均有保温、防水及耐候性，能够保证老化试验稳定有效的进行；该方法通过该装置及渠道检测系统对需要检测的渠道混凝件的老化过程进行实时的监测和记录，并通过终端计算机对监测数据进行处理和分析。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种输水渠道人工加速老化试验测试装置，其特征在于，包括：试验箱、冻融模块、紫外线照明模块、喷水模块、储水模块、吹风模块、检测放置模块、排水模块、控制器、人机交互模块及渠道检测系统，所述试验箱设置有第一箱室及第二箱室，所述第一箱室及第二箱室分别设置有第一密封防护门及第二密封防护门，所述第二箱室内部的中部设置所述检测放置模块，用于放置渠道混凝件，所述第二箱室内部的顶部固定设置所述紫外线照明模块及喷水模块，所述第二箱室内部的底部固定设置在所述排水模块，所述第二箱室的顶部固定设置所述储水模块，所述排水模块通过外置水泵连接所述储水模块，用于实现水循环，所述第一箱室的内部设置所述冻融模块及控制器，所述冻融模块连通所述第二箱室，所述第二密封防护门上固定设置所述人机交互模块，所述冻融模块、紫外线照明模块、喷水模块、储水模块、吹风模块、检测放置模块、排水模块、外置水泵、人机交互模块及渠道检测系统均电性连接所述控制器；

所述渠道检测系统用于对老化过程中的渠道混凝件进行实时检测，包括贴片式热电偶、温度巡检仪、应变片、应变采集仪、压电陶瓷传感器、信号放大器、函数发生器、数据采集仪及终端计算机，所述贴片式热电偶、应变片及压电陶瓷传感器设置在渠道混凝件上，用于对渠道混凝件进行检测，所述终端计算机连接所述控制器、温度巡检仪、应变采集仪、数据采集仪及函数发生器，所述温度巡检仪连接所述贴片式热电偶，所述应变采集仪连接所述应变片，所述函数发生器连接所述信号放大器，所述信号放大器及数据采集仪连接所述压电陶瓷传感器。

2.根据权利要求1所述的输水渠道人工加速老化试验测试装置，其特征在于，所述紫外线照明模块包括照明伸缩杆、步进电机、行星减速机、弧形杆、玻璃罩及紫外线灯，所述第二箱室内部的顶部中心固定设置所述照明伸缩杆，所述照明伸缩杆固定连接所述步进电机，所述步进电机的输出端连接所述行星减速机，所述行星减速机的输出端固定连接所述弧形杆的顶部，用于带动所述弧形杆旋转，所述紫外线灯及玻璃罩均设置有多组，所述弧形杆的内部均匀设置所述紫外线灯，所述紫外线灯的外部设置所述玻璃罩，所述照明伸缩杆、步进电机及紫外线灯电性连接所述控制器。

3.根据权利要求1所述的输水渠道人工加速老化试验测试装置，其特征在于，所述储水模块包括水槽、水槽刻度尺、加热棒、水位传感器及三相注水阀，所述水槽刻度尺设置在所述水槽外部，用于查看水槽内水的液位，所述加热棒及水位传感器设置在所述水槽的内部，所述三相注水阀设置在所述水槽的进水口上，并连接所述外置水泵的出水口，所述加热棒及水位传感器电性连接所述控制器。

4.根据权利要求3所述的输水渠道人工加速老化试验测试装置，其特征在于，所述喷水模块设置有两组，分别对称设置在所述紫外线照明模块的两侧，并连接所述水槽，所述喷水模块包括喷水伸缩杆、喷水电机及旋转喷头，所述第二箱室内部的顶部固定设置所述喷水伸缩杆，所述喷水伸缩杆固定连接所述喷水电机，所述喷水电机的输出端连接所述旋转喷头，所述旋转喷头连接所述水槽，用于喷水，所述喷水伸缩杆及喷水电机电性连接所述控制器。

5.根据权利要求4所述的输水渠道人工加速老化试验测试装置，其特征在于，所述检测放置模块包括导轨、检测板、橡胶支座及可拆卸金属板，所述导轨固定设置所述第二箱室的内部，所述导轨上固定设置所述检测板，所述检测板上固定设置所述橡胶支座，用于对渠道混凝件进行固定，所述检测板上可拆卸设置两组所述可拆卸金属板，用于对渠道混凝件进行侧向位移限制，所述可拆卸金属板上设置有输水孔，所述输水孔通过软管连接输水管，所述输水管固定设置在所述第二箱室内部的一侧，并连接所述水槽，用于向渠道混凝件进行排水，模拟有水工况。

6.根据权利要求5所述的输水渠道人工加速老化试验测试装置，其特征在于，所述排水模块包括排水板及排水管，所述排水板设置在所述导轨的下侧，所述排水板上均匀设置有排水孔，用于排水，所述第二箱室内侧的底部设置有排水口，所述排水口连接所述排水管，所述排水管连接所述外置水泵的进水口，所述排水管上设置有电控水阀，所述电控水阀电性连接所述控制器。

7.根据权利要求6所述的输水渠道人工加速老化试验测试装置，其特征在于，所述吹风模块设置有多组，分别对称设置在所述第二箱室内部的两侧，所述吹风模块包括吹风电机、百叶窗防水罩及风扇，所述第二箱室内部的侧面固定设置所述吹风电机，所述吹风电机驱动连接所述风扇，所述风扇及所述吹风电机的外侧罩设所述百叶窗防水罩，用于防止吹风电机进水短路，所述吹风电机电性连接所述控制器。

8.根据权利要求7所述的输水渠道人工加速老化试验测试装置，其特征在于，所述冻融模块包括压缩机、吹风管、吹风腔、回风管、回风腔及温度传感器，所述压缩机设置在所述第一箱室的内部，所述吹风腔及所述回风腔设置在所述第二箱室内部的顶部，所述吹风腔及所述回风腔上均设置有通风孔，所述压缩机通过吹风管连接所述吹风腔，通过回风管连接所述回风腔，用于给第二箱室的内部进行降温，所述温度传感器设置在所述第二箱室的内部，用于采集第二箱室内部的温度，所述压缩机及温度传感器电性连接所述控制器。

9.根据权利要求8所述的输水渠道人工加速老化试验测试装置，其特征在于，所述试验箱的底部设置有可折叠脚轮，用于移动所述试验箱，所述第一箱室的侧部设置有电源接口，所述电源接口连接室内电源，用于给各模块供电，所述第一箱室与所述第二箱室之间设置有耐热隔板，所述人机交互模块包括显示屏、控制窗口、观察窗及导线窗，所述导线窗用于传输贴片式热电偶、应变片及压电陶瓷传感器的导线，且所述导线窗的接缝处涂有密封胶，所述观察窗用于观察所述第二箱室内部情况，所述观察窗为玻璃材质，所述显示屏及控制窗口电性连接所述控制器，所述控制窗口用于向所述控制器输入控制指令，所述试验箱、耐热隔板、检测板及排水板均为聚氨酯材料。

10.一种输水渠道人工加速老化试验方法，应用于权利要求1-9任一所述的输水渠道人工加速老化试验测试装置，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：利用矩形渡槽模具进行混凝土浇块，完成后进行脱模，并将脱模完成的混凝土放入养护室养护至指定龄期，得到渠道混凝件；

步骤2：擦干渠道混凝件表面的水分，在渠道混凝件的断面内侧的左右两边墙各自对称设置2个测点，在渠道混凝件的断面外侧的左右两边墙各自对称设置2个测点，其中，断面内外侧共设置8个测点，在橡胶支座和可拆卸金属板与渠道混凝件的固定接触处设置测点，其中，橡胶支座设置有4个支座测点，可拆卸金属板的左右两侧各上下分布设置有2个测点，即每组可拆卸金属板设置有4个测点，两组可拆卸金属板设置有8个测点，共设置有20个测点，在测点处涂抹环氧树脂胶，粘贴应变片及贴片式热电偶，粘贴完毕后加覆703硅胶，在渠道混凝件的渠道两个侧墙及腹板外侧各取2个测点，在测点上涂抹环氧树脂胶，粘贴压电陶瓷传感器，并加覆703硅胶，将渠道混凝件放置在检测板上，将应变片、贴片式热电偶及压电陶瓷传感器的导线通过导线窗导出试验箱外部进行连接；

步骤3：通过控制器控制冻融模块、紫外线照明模块、喷水模块及吹风模块按照循环周期进行老化加速试验，实时采集应变片、贴片式热电偶及压电陶瓷传感器的数据，并将采集得到的数据传送至终端计算机；

步骤4：终端计算机对采集得到的数据进行数据处理及综合判断，绘制拟合曲线，通过拟合曲线得到混凝土的温度裂变与裂缝关系，利用小波分析原理将接收到的原始信号数据在频域内分解，结合均方根指数计算损伤指数，进行汇总分析。

Images