CN115046879A - 一种吸水率测量装置以及测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种吸水率测量装置以及测量方法，其中，所述装置包括：控制模块、测量模块、调压模块、预充模块以及测试仓；所述测试仓，配置为收容样品和测试介质，所述样品包括标准样品和测试样品；所述预充模块，配置为根据所述控制模块的输送指令将所述测试介质输送至调压模块，以及接收自所述测试仓输出的测试介质；调压模块，配置为获取测试仓的压强，并根据控制模块输出的调压指令改变输送至测试仓内的所述测试介质的体积以调节测试仓的压强；测量模块，配置为获取测试仓内所述测试样品在不同压强下的形变量；控制模块，配置为获取所述测试介质在不同压强下的体积参数以及所述形变量，以得到测试样品的吸水率。

Description

一种吸水率测量装置以及测量方法

技术领域

本发明涉及浮力材料参数测量技术领域，特别是涉及一种吸水率测量装置以及测量方法。

背景技术

固体浮力材料是海洋勘察及深海工程中极为关键的核心材料，其主要作用是既能承受深海环境下的静水压力，又能为水下装置提供浮力，以实现深海装备的悬浮定位，无动力上浮下潜，增大有效载荷，减少外型尺寸。

固体浮力材料应用在深海高水压环境下，高水压会将水压入固体浮力材料中，从而造成浮力材料吸水。一般将固体浮力材料在目标压强下吸水的重量与浮力材料自身的重量的比值定义为浮力材料在该压强下的吸水率。浮力材料的吸水率与其表面以及内部状态有关，是衡量固体浮力材料是否合格的重要指标。另外，浮力材料的吸水率与其破坏机理也有一定的关系，如浮力材料由于压强导致的微裂纹吸水等。因此，测量固体浮力材料在目标压强下的吸水率具有重要意义。此外，固体浮力材料在不同水深下的吸水率不同，研究固体浮力材料在不同压强下的吸水率对浮力材料的制备及性能评估有重要作用。

发明内容

为了解决上述问题至少之一，本发明第一个实施例提供一种吸水率测量装置，包括：控制模块、测量模块、调压模块、预充模块以及测试仓；

所述测试仓，配置为收容样品和测试介质，所述样品包括标准样品和测试样品；

所述预充模块，配置为根据所述控制模块的输送指令将所述测试介质输送至调压模块，以及接收自所述测试仓输出的测试介质；

调压模块，配置为获取测试仓的压强，并根据控制模块输出的调压指令改变输送至测试仓内的所述测试介质的体积以调节测试仓的压强；

测量模块，配置为获取测试仓内所述测试样品在不同压强下的形变量；

控制模块，配置为获取所述测试介质在不同压强下的体积参数以及所述形变量，以得到测试样品的吸水率。

进一步的，所述预充模块还配置为根据控制模块输出的控温指令调节测试介质的温度使得输送至所述调压模块的测试介质的温度满足预设温度阈值；

所述调压模块，进一步配置为改变输送至测试仓的满足所述预设温度阈值的测试介质的体积。

进一步的，所述调压模块包括：测压单元、增压单元以及驱动单元，其中，

所述测压单元，配置为获取所述测试仓的压强并输出至控制模块；

所述驱动单元，配置为响应于所述调压指令驱动所述增压单元；

所述增压单元，配置为在所述驱动单元的驱动下改变输送至测试仓的测试介质的体积以调节测试仓的压强。

进一步的，所述预充模块包括：恒温循环测试介质单元以及气驱增压单元；

所述恒温循环测试介质单元配置为根据所述控温指令使得在预充时间内输送至气驱增压单元和自测试仓送入的测试介质的温度满足预设温度阈值：

气驱增压单元配置为根据所述输送指令将所述恒温循环测试介质单元内存储的测试介质送入至所述增压单元；

所述增压单元进一步配置为在所述驱动单元的驱动下改变输送至测试仓的满足所述预设温度阈值的测试介质的体积，并将所述测试介质送入至测试仓。

进一步的，所述预充模块还包括：

气体介质入口端；

与所述气体介质入口端连接的过滤器；

与所述过滤器连接的气体介质截止阀；

与所述气体介质截止阀连接的气驱增压单元；

位于所述恒温循环测试介质单元和所述测试仓之间的预充介质排气阀；

位于所述气驱增压单元与所述增压单元之间，且靠近所述气驱增压单元的预充介质截止阀。

进一步的，所述调压模块还包括：位于所述增压单元和所述恒温循环测试介质单元之间的卸压阀；

和/或

所述测量模块包括：

底座；

位于底座上的第一遮挡件；

位于底座上的竖直设置的第二遮挡件；所述第一遮挡件和所述第二遮挡件覆盖待测样品不同侧的表面并形成收容所述待测样品的容腔；

位于所述第一遮挡件和第二遮挡件上的贴合于所述待测样品的测试件，所述测试件配置为获取待测样品置于测试环境中的每一表面的形变量；

和/或；

所述体积参数包括：

标准样品位于测试仓时，测试仓内的测试介质的初始体积参数；

标准样品位于测试仓时，测试仓内的测试介质在不同压强下的标准体积参数；

测试样品位于测试仓时，测试仓内的测试介质在不同压强下的测试体积参数；以及

测试介质的介质压缩比。

本发明第二个实施例提供一种利用上述装置进行吸水率测试的方法，包括：

基于输送指令将预设体积阈值的测试介质输送至测试仓；

获取标准样品位于测试仓时，测试仓内的测试介质满足时的初始体积参数；

获取标准样品位于测试仓时，测试仓内的测试介质在不同压强下的标准体积参数；

获取测试样品位于测试仓时，测试仓内的测试介质在不同压强下的测试体积参数；

获取测试样品在所述不同压强下的形变量；

基于所述标准体积参数、所述测试体积参数以及所述形变量确定测试样品的吸水率。

进一步的，所述基于输送指令将预设体积阈值的测试介质输送至测试仓，进一步包括：

基于控温指令在预设的预充介质时间内将测试介质的温度稳定至预设温度阈值；

基于输送指令将预设体积阈值的测试介质输送至测试仓。

进一步的，所述测试仓内的测试介质在不同压强下的标准体积参数进一步包括：

根据调压指令将测试介质送入测试仓内进行调压至预设压强；

获取测试介质在调压过程中的标准体积参数。

和/或

所述获取测试样品位于测试仓时，测试仓内的测试介质在不同压强下的测试体积参数进一步包括：

根据调压指令将测试介质送入测试仓内进行调压至预设压强；

获取测试介质在调压过程中的测试体积参数。

进一步的，所述基于所述标准体积参数、所述测试体积参数以及所述形变量确定测试样品的吸水率进一步包括：

基于所述标准体积参数、所述测试体积参数以及所述形变量确定测试样品的吸水率进一步包括：

基于所述标准体积参数以及所述初始体积参数得到介质压缩比；

基于所述标准体积参数以及测试体积参数确定测试介质体积参数变量；

基于所述形变量确定测试样品体积变量；

根据测试介质的密度、测试样品的质量、所述介质压缩比、所述测试介质体积参数变量、所述测试样品体积变量确定测试样品的吸水率。

本发明的有益效果如下：

本发明针对目前现有的问题，制定一种吸水率测量装置，通过预充模块存储和循环测试介质，调压模块根据测试目标压强改变测试仓的压强，通过测量模块能够实时测量测试样品在当前压强的形变量，由控制模块根据得到的测量数据实现吸水率的实时测量。本实施例的吸水率测量装置有效提高测量结果的精确度、测量效率，具有广泛的应用前景。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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示出本发明的一个实施例所述吸水率测量装置的结构示意图；

图2示出本发明实施例所述测试仓的结构示意图；

图3示出本发明的另一个实施例所述吸水率测量装置的结构示意图；

图4示出本发明的另一个实施例所述吸水率测量装置的结构示意图；

图5a示出本发明的一个实施例所述测量模块的结构示意图；

图5b示出本发明的一个实施例所述测量模块的测试件的结构示意图；

图6示出本发明的另一个实施例提供的进行吸水率测量的方法流程图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。

需要说明的是，本文中所述的“在……上”、“在……上形成”和“设置在……上”可以表示一层直接形成或设置在另一层上，也可以表示一层间接形成或设置在另一层上，即两层之间还存在其它的层。并且，本文诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

现有技术测量固体浮力材料的吸水率通常是测量固体浮力材料压前和压后的质量差(视为吸水质量)与浮力材料的压前质量的比值，得到吸水率。现有技术吸水率的测量存在以下缺点：

第一，现有技术的测量方法测量结果不准确。该方法是将浮力材料置于目标压强下的测试仓内后取出，擦干浮力材料的表面测试介质，测量压后重量。然而，随着浮力材料被取出后的所在环境压强的降低，浮力材料所吸的测试介质也会慢慢排出，此时称重计算得到的吸水率，不能代表浮力材料在目标压强下的吸水率，故该方法测量吸水率不准确。

第二，现有技术的测量方法通过一次测量只能测量特定目标压强下的浮力材料吸水率，测量效率低。一般来说，浮力材料在不同压强下的吸水率不同，测量特定目标压强下的吸水率，只能将浮力材料加压到目标压强，然后取出称重，故通过一次测量只能得到目标压强下的吸水率，测量效率低。

对于上述问题，发明人提出一种吸水率测量装置和测量方法以解决上述问题。

如图1所示，本发明的一个实施例提供了一种吸水率测量装置，控制模块、测量模块、调压模块、预充模块以及测试仓；

所述测试仓，配置为收容样品和测试介质，所述样品包括标准样品和测试样品；

所述预充模块，配置为根据所述控制模块的输送指令将所述测试介质输送至调压模块，以及接收自所述测试仓输出的测试介质；

调压模块，配置为获取测试仓的压强，并根据控制模块输出的调压指令改变输送至测试仓内的所述测试介质的体积参数以调节测试仓的压强；

测量模块，配置为获取测试仓内所述测试样品在不同压强下的形变量；

控制模块，配置为获取所述测试介质在不同压强下的体积参数以及所述形变量，以得到测试样品的吸水率。

本实施例中，通过预充模块存储和循环测试介质，调压模块根据测试目标压强改变测试仓的压强，通过测量模块能够实时测量测试样品在当前压强的形变量从而由控制模块根据得到的测量数据实现吸水率的实时测量，一方面，本实施例的测试样品一致置于测试仓中，测试环境保持稳定，因此得到的测量结果精确度较高，避免了因测试样品由于测试环境改变导致的吸水率误差；另一方面，本实施能够根据需要改变测试仓内的压强从而得到同一测试样品一系列压强下吸水率，测试效率高。

在本实施例中，测试仓用于模拟测试环境，其内部能够收容测试样品和测试介质。在一个具体示例中，测试仓可为高水压测试仓，也可以为高气压测试仓。

在一个具体示例中，如图2所示，所述测试仓1包括：测试缸11，测试缸12盖以及高压贯穿接头13。

所述测试缸的底部设置有测试介质入口14，通过所述测试介质入口14与所述调压模块连接，调压模块通过测试介质入口14将测试介质送入测试仓内。所述测试缸盖12上(例如，测试缸盖的中心处)设置测试介质排出口(图2中未示出)，测试介质排出口与预充模块连接，用于预充测试介质时排出测试仓内空气、以及将测试介质循环返回预充模块。

如图2所示，高压贯穿接头13位于测试缸11的侧壁，高压贯穿接头13一端与控制模块连接，另一端与测试仓内的测量模块连接。在一个具体示例中，所述高压贯穿接头可承受100-200MPa的静水压力。

在一个具体示例中，所述测试介质可以为水或盐水。当测试介质为水时，测试仓可承受100MPa-200 MPa的静水压力，本领域技术人员能够理解，测试仓的测试介质和可承受的静水压力能够根据测试需求选取，在此不再赘述。

在另一个具体示例中，所述测试缸的材质为不锈钢材质。所述测试缸的形状为具有容纳腔的柱体，例如，圆柱体，所述容纳腔内用于容纳固定样品的测量模块。进一步地，所述测试缸为圆筒形，其内径为50mm-400mm，外径为150mm-600mm。

本领域技术人员根据实际应用进行测试仓的设计，在此不再赘述。

在本实施例中，预充模块根据所述控制模块的输送指令将所述测试介质输送至调压模块，以及接收自所述测试仓输出的测试介质，从而实现预充模块、调压模块和测试仓内的测试介质的存储。具体的，当进行测试样品的吸水率测量时，响应于控制模块的输送指令，预充模块将其内部的测试介质输送至调压模块，经调压模块将精准体积的测试介质送入至测试介质内。当测试仓内进入测试介质时，测试仓内的气体将自测试介质排出口排出至预充模块内。

在一个可选的实施例中，预充模块还配置为根据控制模块输出的控温指令调节测试介质的温度使得输送至所述调压模块的测试介质的温度满足预设温度阈值，从而实现预充模块、调压模块和测试仓内的测试介质的温度稳定。预充模块输送至调压模块的测试介质温度、调压模块输送至测试仓的测试介质温度以及测试仓循环至预充模块的测试介质温度，在三者之间的循环下保持一致，降低测试环境的温度对测试介质的影响，从而提高吸水率的测量精度。

在一个可选的实施例中，如图3所示，所述预充模块包括：恒温循环测试介质单元以及气驱增压单元；

所述恒温循环测试介质单元配置为根据所述控温指令使得在预充时间内输送至气驱增压单元和自测试仓送入的测试介质的温度满足预设温度阈值：

气驱增压单元配置为根据所述输送指令将所述测试介质送入至所述增压单元。

在本实施例中，当进行吸水率测量之前，恒温循环测试介质单元响应于控制模块输出的控温指令对输送至调压模块的测试介质以及测试仓循环的测试介质进行控温，使进入调压模块和测试仓的测试介质处于恒温，进而使调压系统和测试仓处于恒温环境。由于测试介质的密度与其温度相关，故有效提高恒温测试介质环境下的吸水率测量结果精度。本领域技术人员能够理解，本发明实施例对所述恒温循环测试介质箱的容积、及其温度恒定范围不做特别限定。例如，所述恒温循环测试介质单元的容积为5L-20L。例如，所述恒温循环测试介质单元内测试介质的温度范围为10℃-60℃。所述恒温循环测试介质箱内测试介质的温度恒定且可根据设定调整。

恒温循环测试介质单元对测试介质的驱动力来自气驱增压单元，气驱增压单元可利用气体介质的压力，满足预设温度阈值的测试介质能够被送入至调压模块，再进入测试仓，为测试仓预充温度一致的测试介质。在一个具体示例中，所述气驱增压单元的压力为4-8个大气压力。

在一个具体示例中，恒温循环测试介质单元可为恒温循环水箱，气驱增压单元可为气驱增压泵。气驱增压泵的一端与所述恒温循环测试介质箱连接，另一端与调压单元连接。

本实施例的调压模块能够获取测试仓的压强，并根据控制模块输出的调压指令改变输送至测试仓内的所述测试介质的体积以调节测试仓的压强。

在一个可选的实施例中，如图3所示，所述调压模块包括：测压单元、增压单元以及驱动单元，其中，

所述测压单元，配置为获取所述测试仓的压强并输出至控制模块；

所述驱动单元，配置为响应于所述调压指令驱动所述增压单元；

所述增压单元，配置为在所述驱动单元的驱动下改变输送至测试仓的测试介质的体积以调节测试仓的压强。

在本实施例中，增压单元的第一端与恒温循环测试介质单元连接以循环测试介质，第二端与测试仓连接以将测试介质送入至测试仓内，其第三段与驱动单元连接以进行工作。测压单元与增压单元连接，从而实时获取所测试仓所受压强，测压单元为压力传感器，能够实时记录当前的压强并输出至控制模块。控制模块根据当前的压强输出调压指令以使得增压单元对测试仓的压强进行调节。

在一个具体示例中，驱动单元为伺服电缸，能够通过推力为增压单元和测试仓增压。控制模块根据测压单元测定的当前压强设置伺服电缸的推进速度和回程速度，伺服电缸通过推进速度控制测试仓加压，通过回程速度控制测试仓卸压。在一个具体示例中，所述伺服电缸推入测试仓的测试介质的体积＝伺服电缸的行程×π×高压增压缸的半径的平方。伺服电缸可记录行程，其定位精度为0.01mm。

在一个可选的实施例中，当预充模块将满足预设温度阈值的测试介质送入至调压模块后，所述调压模块，进一步配置为改变输送至测试仓的满足所述预设温度阈值的测试介质的体积。

在一个具体示例中，所述恒温循环测试介质单元内的测试介质在装置中的流经途径是：恒温循环测试介质单元→气驱增压单元→增压单元→测试仓→恒温循环测试介质单元。

在另一具体示例中，测试仓的外部、增压单元外部及与二者之间的管路包裹有保温件，例如保温棉等具体隔热保温功能的部件，从而使测量温度更加恒定，进一步提高测量结果准确性。本发明实施例的调压模块通过改变测试介质的体积从而改变测试仓内压强，使得在进行测试样品的吸水率测量时，能够实时且快速地改变测试样品的测试环境，并实现不同压强下的吸水率的实时测量，有效提高测试效率，测试样品一致置于测试仓中测试压强下，进一步提高测量结果精确度。

在一个可选的实施例中，如图4所示，所述预充模块还包括：

气体介质入口端；

与所述气体介质入口端连接的过滤器；

与所述过滤器连接的气体介质截止阀；

与所述气体介质截止阀连接的气驱增压单元；

位于所述恒温循环测试介质单元和所述测试仓之间的预充介质排气阀；

位于所述气驱增压单元与所述增压单元之间，且靠近所述气驱增压单元的预充介质截止阀。

如图4所示，气驱增压单元的第一端与气体介质入口端连通以通入气体，在气体介质入口端与气驱增压单元之间依次设置过滤器和气体介质截止阀。其中，所述气体介质可以为空气，气体介质入口可直接通入自然空气。过滤器可过滤通入的气体介质(例如空气)的杂质。气体介质截止阀设置在过滤器与气驱增压单元之间，用于控制气体介质的通入。

所述气驱增压单元的第二端与增压单元连接，在气驱增压单元与所述增压单元之间设置有预充测试介质截止阀。所述预充测试介质截止阀预充测试介质时开启，开始测试前关闭。

如图4所示，所述气体介质入口、过滤器、气体介质截止阀、气驱增压泵、预充测试介质截止阀、和增压系统依次设置，能够有效减小整个测量装置的占用空间。

在恒温循环测试介质箱与测试仓之间设置预充测试介质排气阀，预充测试介质排气阀的一端与测试仓的测试缸盖连接，另一端与恒温循环测试介质单元连接。预充测试介质排气阀用于预充测试介质时为测试仓排气，以及预充测试介质可以通过排气阀返回恒温循环测试介质箱，使测试装置内部温度与预充介质温度一致。

在一个可选的实施例中，所述调压模块还包括：位于所述增压单元和所述恒温循环测试介质单元之间的卸压阀；

在一个具体示例中，如图4所示，所述卸压阀的一端设置在预充测试介质截止阀和压力传感器之间，另一端与恒温循环测试介质箱相连。所述卸压阀能够在驱动单元出现问题无法卸压时，可控制卸压阀开启为测试仓卸压。当本发明实施例的测量装置正常工作时，卸压阀为常闭状态。

本发明实施例中，测量模块能够获取测试仓内所述测试样品在不同压强下的形变量。

在一个可选的实施例中，如图5a和图5b所示，所述测量模块2包括：

底座21；

位于底座上的第一遮挡件22；

位于底座上的竖直设置的第二遮挡件23；所述第一遮挡件22和所述第二遮挡件23覆盖待测样品不同侧的表面并形成收容所述待测样品的容腔；

位于所述第一遮挡件和第二遮挡件上的贴合于所述待测样品的引伸计24，所述测试件配置为获取待测样品置于测试环境中的每一表面的形变量。

在本实施例中，第一遮挡件和第二遮挡件用于固定测试样品和标准样品。如图5a所示，为提高测量精度，本实施例中的待测样品为倾斜放置，在第二遮挡件测量待测样品竖直侧的表面的基础上，进一步通过第一遮挡件实现待测样品倾斜放置时的倾斜表面的覆盖。

在一个具体示例中，测量模块还包括：自第一遮挡件或第二遮挡件外侧插入且抵接于所述待测样品的表面的支撑件。考虑到形成的容腔与待测样品之间存在缝隙，待测样品位于容腔时受到自身重力的影响会向下移动，使得测试件获取的形变量存在误差，本实施例通过支撑件进一步对待测样品进行支撑和固定，以使待测样品在容腔内的位置固定，从而获取更精准的形变量，有效提高测量精度。

在一个可选的实施例中，支撑件可为能够旋入至容腔中的调节螺栓，通过调节螺栓调整待测样品位于容腔中的位置。在另一个可选的实施例中，支撑件还可为插入容腔中的顶杆，以对待测样品实现良好的固定。

在一个可选的实施例中，如图5a所示，第一遮挡件22和第二遮挡件23上设置有用于安装支撑件和测试件的安装孔，如螺纹孔、通孔等能够使得支撑件和测试件自外侧进入容腔中。

如图5b所示，引伸计能够获取待测样品置于测试环境下的微小形变，利用第一遮挡件和第二遮挡件将待测样品的全部表面覆盖，并将待测样品固定于形成的容腔中后，将引伸计自第一遮挡件以及第二遮挡件的外侧插入至该容腔内部，并使得每一引伸计贴合容腔内的待测样品的每一表面，从而获取待测样品每一表面的形变量。本实施例的测量模块能够将测试样品和标准样品固定于测试仓内，从而实现测试样品在测试环境下的原位测量，引伸计能够测量测试样品在不同压强下的形变量，从而保证测量精确性。

在本发明实施例中，控制模块能够监控各个模块的工作状态。在进行样品的吸水率测试之前的预充时间内，控制模块能输出控温指令使得预充模块输送至调压模块和测试仓的测试介质能保证温度一致以提高测量结果的准确性。进一步的，控制装置发出输送指令和调压指令控制预充模块将内部的测试介质输送至调压模块，并实时获取测试仓的压强并与输出新的调压指令，并测试介质在不同压强下的体积参数以及所述形变量，根据这些参数从而得到测试样品的吸水率。

在一个可选的实施例中，控制模块获取的所述体积参数包括：

标准样品位于测试仓时，测试仓内的测试介质的初始体积参数V₀；

标准样品位于测试仓时，测试仓内的测试介质在不同压强下的标准体积参数ΔV₀；

测试样品位于测试仓时，测试仓内的测试介质在不同压强下的测试体积参数ΔV₁；以及

测试介质的介质压缩比α。

在一个所述控制模块在获取测试介质的体积参数的过程中，能够实时显示曲线图。例如，测试体积参数ΔV₁随测试仓内压强变化的曲线图，其中，横坐标为增压单元推入测试仓的测试介质的体积，纵坐标为测试仓内的压强。

现以图4所示的测量装置测量测试样品的吸水率的过程进行说明：

S1、基于输送指令将预设体积阈值的测试介质输送至测试仓。

在该步骤之前，先将固定有标准样品的测量模块固定于测试仓内完成标准样品的固定。

在一个具体示例中，待测样品的形状为正方体，测量模块为图5a所示，第一遮挡件22和第二遮挡件23形成容腔。第二遮挡件遮挡待测样品倾斜的四个表面，第一遮挡件遮挡待测样品的竖直表面。

为进一步保持待测样品在容腔中的位置固定，在一个具体示例中，将支撑件自第一遮挡件和第二遮挡件的安装孔插入至容腔中，通过支撑件调节待测样品在该容腔中的具体位置，并进行固定。

再将测试件自第一遮挡件和第二遮挡件外侧插入至容腔中，使测试件贴合于待测样品以获得待测样品每一表面的形变量。在一个具体示例中，相对的待测样品表面上的测试件分布一致，能够获得更为准确的待测样品形变量。

将固定有标准样品的测量模块固定于测试仓的测试缸中，盖上测试缸盖并密封测试仓。

控制模块输出输送指令将预设体积阈值的测试介质输送至测试仓内。

在一个可选的实施例中，该步骤S1进一步包括：

基于控温指令在预设的预充介质时间内将测试介质的温度稳定至预设温度阈值；

基于输送指令将满足预设温度阈值的测试介质输送至测试仓。

在一个具体示例中，预设的测试介质时间可为10-30min，例如15min、20min，又或者15-25min。在另一个具体示例中，测试介质的预设温度阈值可为15-40℃，又如25-30℃。

在控制模块输出的控温指令和输送指令下进行预充测试介质时，先开气体介质截止阀、预充测试介质截止阀、预充测试介质排气阀，再开启气驱增压单元，恒温循环测试介质单元中的测试介质在气驱增压单元的驱动下，流经增压单元后进入测试仓，再通过预充测试介质排气阀返回恒温循环水箱形成控温循环，持续10-30min，将标准样品、增压单元和测试仓的温度均调整至与测试介质相同的预设温度阈值，从而完成测试介质的控温预充。完成预充后，关闭气驱增压单元，关闭气体介质截止阀、预充测试介质截止阀和预充测试介质排气阀。通过该过程实现测试介质的循环控温，降低测试环境中温度对测量结果的影响。

值得说明的是，预设的测试介质时间和预设温度阈值由本领域技术人员根据实际需要进行设置，在此不再赘述。

S2、获取标准样品位于测试仓时，测试仓内的测试介质满足预设预充介质阈值时的初始体积参数V₀。

当预充测试介质完成后，测压单元获取的当前的压强作为初始压强，通过驱动单元自身的行程参数计算能够得到实际送入测试仓内测试介质的体积作为初始体积参数V₀。

S3、获取标准样品位于测试仓时，测试仓内的测试介质在不同压强下的标准体积参数。

在一个可选的实施例中，该步骤进一步包括：

S31、根据调压指令将测试介质送入测试仓内进行调压至预设压强。

S32、获取测试介质在调压过程中的标准体积参数。

具体的，驱动单元根据调压指令向增压单元和测试仓推入测试介质进行增压，达到预设压强后根据进行保压，而后卸压直至压力为0，测压单元实时获取整个过程中的压强变化，控制模块根据增压单元的自身行程参数计算并记录测试介质的在不同压强下的标准体积参数。在一个具体示例中，标准体积参数可通过曲线图的形式显示。

在一个具体示例中，所述保压的时间为5-30min，例如10-20min。

在一个具体示例中，压强不超过200MPa。更具体的，卸压过程可以为逐渐卸压。

在一个具体示例中，驱动单元为伺服电缸时，伺服电缸的最大推力范围为100KN-200KN，例如120KN-180KN。伺服电缸的行程范围可为100mm-500mm，例如200mm-400mm。伺服电缸的速度范围为0.1mm/min-10mm/min，例如1mm/min-5mm/min。例如，所述伺服电缸的推进速度与回程速度相同或不同，通过推进进行增压，通过回城进行卸压。推进速度与回程速度可均为2mm/min。

在另一个具体示例中，增压单元可为高压增压缸，高压增压缸的行程大于或等于所述伺服电缸的行程，所述高压增压缸的行程范围可为100mm-600mm，例如200mm-500mm。所述高压增压缸的缸径范围为10mm-100mm，例如为30mm-80mm；缸径越小，测试精度越高。高压增压缸的最大设计压力范围100MPa-300MPa，例如150MPa-250MPa，本领域技术人员根据测试需要选取。

S4、获取测试样品位于测试仓时，测试仓内的测试介质在不同压强下的测试体积参数。

当标准样品的标准体积参数获取完成后，将标准样品从测试仓内取出，将固定测试样品的测量模块固定于测试仓内。测试样品的安装与标准样品的安装方式一致，在此不再赘述。由于该更换测试样品的过程中，测试介质的温度会有所变化，预充模块根据控温指令进行循环控温，以使得进行测试体积参数测量时的温度与前述保持一致；预充模块和增压模块根据输送指令重复步骤S12，将测试介质送至测试仓。

值得说明的是，该过程中的各项环境参数，例如测试温度和测试压强以保持与前述步骤S1一致，以保证测量结果的精确性。

该步骤进一步包括：

根据调压指令将测试介质送入测试仓内进行调压至预设压强；

获取测试介质在调压过程中的测试体积参数。

具体的，驱动单元根据调压指令向增压单元和测试仓推入测试介质进行增压，达到预设压强后根据进行保压，而后卸压直至压力为0，测压单元实时获取整个过程中的压强变化，控制模块根据增压单元的自身行程参数计算并记录测试介质的在不同压强下的测试体积参数。在一个具体示例中，测试体积参数可通过曲线图的形式显示。

S5、获取测试样品在所述不同压强下的形变量。

在压强不断变化的过程中，测试样品具有不同的形变量，测量模块的引伸计测量测试样品的直角坐标系方向的形变量。

在一个具体示例中，测量模块能够测量测试样品在三个方向上的形变量的平均值x1、y1、z1。

S6、基于所述标准体积参数、所述测试体积参数以及所述形变量确定测试样品的吸水率η。

该步骤进一步包括：

基于所述标准体积参数、所述测试体积参数以及所述形变量确定测试样品的吸水率进一步包括：

基于所述标准体积参数ΔV₀以及所述初始体积参数V₀得到介质压缩比α。

在一个具体示例中，介质压缩比α的计算公式为：

基于所述标准体积参数ΔV₀以及测试体积参数ΔV₁确定测试介质体积参数变量ΔV₂；

在一个具体示例中，ΔV₂＝ΔV₁-ΔV₀，为测试样品比标准样品多压入测试仓的测试介质的体积。

基于所述形变量确定测试样品体积变量ΔV；

在一个具体示例中，ΔV＝X*Y*Z-(X-x1)*(Y-y1)*(Z-z1)。其中，x1、y1、z1为测量模块测量测试样品在三个方向上的形变量的平均值。

根据测试介质的密度ρ、测试样品的质量、所述介质压缩比α、所述测试介质体积参数变量ΔV₂、所述测试样品体积变量ΔV确定测试样品的吸水率η。

测试样品的自身参数例如密度ρ、m质量为已知参数，利用上述数据得到测试样品吸水率的过程如下：

利用介质压缩比α、测试介质体积参数变量ΔV₂以及测试体积参数ΔV₁确定测试样品的吸水体积ΔV_W：

ΔV_W＝α*(ΔV₂-ΔV)；

根据吸水体积ΔV_W、测试介质的密度ρ确定测试样品的吸水质量m水；

m_水＝ρ*ΔV_W；

进一步根据测试样品的吸水质量m水测试样品的质量m得到测试样品的吸水率η：

在另一个具体示例中，上述步骤可进行增减，

例如省去计算吸水体积ΔV_w以及计算测试样品的吸水质量m_水的过程，直接利用

即可确定测试样品的吸水率。

基于上述过程利用本发明实施例的测量装置得到的测量测试样品吸水率，测试样品一直置于测试仓中，测试环境保持稳定，因此得到的测量结果精确度较高，并且能够根据需要改变测试仓内的压强从而得到同一测试样品一系列压强下吸水率，具有实时性，且测试效率高。

本领域技术人员根据实际需要根据上述参数以确定测试环境对应的压强下的测试样品的吸水率，本发明实施例提供的吸水率测量的步骤的先后顺序可以进行适当调整，步骤也可以根据情况进行相应增减，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易程度变化的方法，都应涵盖在本发明的保护范围之内，因此不再赘述。

与上述测量装置对应的，如图6所示，本发明实施例还提出一种利用上述测量装置进行吸水率测试的方法：

基于控制模块输出的输送指令将预设体积阈值的测试介质输送至测试仓；

获取标准样品位于测试仓时，测试仓内的测试介质满足时的初始体积参数；

获取标准样品位于测试仓时，测试仓内的测试介质在不同压强下的标准体积参数；

获取测试样品位于测试仓时，测试仓内的测试介质在不同压强下的测试体积参数；

获取测试样品在所述不同压强下的形变量；

基于所述标准体积参数、所述测试体积参数以及所述形变量确定测试样品的吸水率。

利用本发明实施例的测量方法得到的测试样品的吸水率，测试样品一直置于测试仓中，测试环境保持稳定，得到的测量结果精确度较高。并且该方法能够通过改变测试仓内的压强从而得到同一测试样品一系列压强下吸水率，具有实时性，且测试效率高。

在一个可选的实施例中，所述基于输送指令将预设体积阈值的测试介质输送至测试仓，进一步包括：

基于控温指令在预设的预充介质时间内将测试介质的温度稳定至预设温度阈值；

基于输送指令将预设体积阈值的测试介质输送至测试仓。

该方法进一步确保测量装置处于温度稳定的测试状态，降低测试温度对于测量结果的影响，进一步提高了测量精度。

在一个可选的实施例中，所述测试仓内的测试介质在不同压强下的标准体积参数进一步包括：

根据调压指令将测试介质送入测试仓内进行调压至预设压强；

获取测试介质在调压过程中的标准体积参数。

在另一个可选的实施例中，所述获取测试样品位于测试仓时，测试仓内的测试介质在不同压强下的测试体积参数进一步包括：

根据调压指令将测试介质送入测试仓内进行调压至预设压强；

获取测试介质在调压过程中的测试体积参数。

该过程通过对压强进行调节，能够获取不同压强下的测试体积参数，从而得到不同压强下的吸水率测量结果，测试效率较高。

在另一个可选的实施例中，所述基于所述标准体积参数、所述测试体积参数以及所述形变量确定测试样品的吸水率进一步包括：

基于所述标准体积参数、所述测试体积参数以及所述形变量确定测试样品的吸水率进一步包括：

基于所述标准体积参数以及所述初始体积参数得到介质压缩比；

基于所述标准体积参数以及测试体积参数确定测试介质体积参数变量；

基于所述形变量确定测试样品体积变量；

根据测试介质的密度、测试样品的质量、所述介质压缩比、所述测试介质体积参数变量、所述测试样品体积变量确定测试样品的吸水率。

基于本发明实施例的方法得到的测试样品吸水率，通过预充模块存储和循环测试介质，调压模块根据测试目标压强改变测试仓的压强，通过测量模块能够实时测量测试样品在当前压强的形变量从而由控制模块根据得到的测量数据实现吸水率的实时测量，一方面，本实施例的测试样品一致置于测试仓中，测试环境保持稳定，因此得到的测量结果精确度较高，避免了因测试样品由于测试环境改变导致的吸水率误差；另一方面，本实施能够根据需要改变测试仓内的压强从而得到同一测试样品一系列压强下吸水率，测试效率高。

由于本发明实施例提供的吸水率测量方法与上述几种实施例提供的吸水率测量装置相对应，因此在前实施方式也适用于本实施例提供的吸水率测量方法，在本实施例中不再详细描述。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (10)

1.一种吸水率测量装置，其特征在于，包括：控制模块、测量模块、调压模块、预充模块以及测试仓；

所述测试仓，配置为收容样品和测试介质，所述样品包括标准样品和测试样品；

所述预充模块，配置为根据所述控制模块的输送指令将所述测试介质输送至调压模块，以及接收自所述测试仓输出的测试介质；

调压模块，配置为获取测试仓的压强，并根据控制模块输出的调压指令改变输送至测试仓内的所述测试介质的体积以调节测试仓的压强；

测量模块，配置为获取测试仓内所述测试样品在不同压强下的形变量；

控制模块，配置为获取所述测试介质在不同压强下的体积参数以及所述形变量，以得到测试样品的吸水率。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，

所述预充模块还配置为根据控制模块输出的控温指令调节测试介质的温度使得输送至所述调压模块的测试介质的温度满足预设温度阈值；

所述调压模块，进一步配置为改变输送至测试仓的满足所述预设温度阈值的测试介质的体积。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述调压模块包括：测压单元、增压单元以及驱动单元，其中，

所述测压单元，配置为获取所述测试仓的压强并输出至控制模块；

所述驱动单元，配置为响应于所述调压指令驱动所述增压单元；

所述增压单元，配置为在所述驱动单元的驱动下改变输送至测试仓的测试介质的体积以调节测试仓的压强。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述预充模块包括：恒温循环测试介质单元以及气驱增压单元；

所述恒温循环测试介质单元配置为根据所述控温指令使得在预充时间内输送至气驱增压单元和自测试仓送入的测试介质的温度满足预设温度阈值：

气驱增压单元配置为根据所述输送指令将所述恒温循环测试介质单元内存储的测试介质送入至所述增压单元；

所述增压单元进一步配置为在所述驱动单元的驱动下改变输送至测试仓的满足所述预设温度阈值的测试介质的体积，并将所述测试介质送入至测试仓。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述预充模块还包括：

气体介质入口端；

与所述气体介质入口端连接的过滤器；

与所述过滤器连接的气体介质截止阀；

与所述气体介质截止阀连接的气驱增压单元；

位于所述恒温循环测试介质单元和所述测试仓之间的预充介质排气阀；

位于所述气驱增压单元与所述增压单元之间，且靠近所述气驱增压单元的预充介质截止阀。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的装置，其特征在于，

所述调压模块还包括：位于所述增压单元和所述恒温循环测试介质单元之间的卸压阀；

和/或

所述测量模块包括：

底座；

位于底座上的第一遮挡件；

位于底座上的竖直设置的第二遮挡件；所述第一遮挡件和所述第二遮挡件覆盖待测样品不同侧的表面并形成收容所述待测样品的容腔；

位于所述第一遮挡件和第二遮挡件上的贴合于所述待测样品的测试件，所述测试件配置为获取待测样品置于测试环境中的每一表面的形变量；

和/或；

所述体积参数包括：

标准样品位于测试仓时，测试仓内的测试介质的初始体积参数；

标准样品位于测试仓时，测试仓内的测试介质在不同压强下的标准体积参数；

测试样品位于测试仓时，测试仓内的测试介质在不同压强下的测试体积参数；以及

测试介质的介质压缩比。

7.一种利用权利要求1～6中任一项所述装置进行吸水率测试的方法，其特征在于：

基于输送指令将预设体积阈值的测试介质输送至测试仓；

获取标准样品位于测试仓时，测试仓内的测试介质满足时的初始体积参数；

获取标准样品位于测试仓时，测试仓内的测试介质在不同压强下的标准体积参数；

获取测试样品位于测试仓时，测试仓内的测试介质在不同压强下的测试体积参数；

获取测试样品在所述不同压强下的形变量；

基于所述标准体积参数、所述测试体积参数以及所述形变量确定测试样品的吸水率。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述基于输送指令将预设体积阈值的测试介质输送至测试仓，进一步包括：

基于控温指令在预设的预充介质时间内将测试介质的温度稳定至预设温度阈值；

基于输送指令将预设体积阈值的测试介质输送至测试仓。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述测试仓内的测试介质在不同压强下的标准体积参数进一步包括：

根据调压指令将测试介质送入测试仓内进行调压至预设压强；

获取测试介质在调压过程中的标准体积参数。

和/或

所述获取测试样品位于测试仓时，测试仓内的测试介质在不同压强下的测试体积参数进一步包括：

根据调压指令将测试介质送入测试仓内进行调压至预设压强；

获取测试介质在调压过程中的测试体积参数。

10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述基于所述标准体积参数、所述测试体积参数以及所述形变量确定测试样品的吸水率进一步包括：

基于所述标准体积参数、所述测试体积参数以及所述形变量确定测试样品的吸水率进一步包括：

基于所述标准体积参数以及所述初始体积参数得到介质压缩比；

基于所述标准体积参数以及测试体积参数确定测试介质体积参数变量；

基于所述形变量确定测试样品体积变量；

根据测试介质的密度、测试样品的质量、所述介质压缩比、所述测试介质体积参数变量、所述测试样品体积变量确定测试样品的吸水率。

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