CN202330224U - 一种在线浮子土粒度分析仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于土颗粒分析仪器，具体涉及一种在线浮子土粒度分析仪。本实用新型包括一个盛放待测土粒悬浮液的专用量桶和一个浸在土粒悬浮液中的铝制浮子，铝制浮子通过一根无弹性细丝连接在一个高精拉力传感器上，该拉力传感器安装于专用量桶的正上方，同时拉力传感器的输出端通过信号线和电磁隔离器连接到微型计算机系统上；微型计算机系统通过拉力传感器检测到铝制浮子所受浮力随时间的变化关系，通过数据处理和分析而得出土颗粒的粒径及其级配情况，并显示和打印出来。本实用新型试验操作简单，测量精度与灵敏度高，测量的土粒粒径范围可小于0.075mm。
Description
技术领域
本实用新型属于土颗粒分析仪器，具体涉及一种在线浮子土粒度分析仪。
背景技术
土的成分包括粒度成分、矿物成分和化学成分三个方面。自然界的土，作为组成土体骨架的土粒，大小悬殊，性质各异。工程上常把组成土的各种大小颗粒的相互比例关系，称为土的粒度成分。土的粒度成分如何，对土的一系列工程性质有着决定性的影响，因而，它是工程性质研究的重要内容之一。为了便于研究土粒的大小，通常按土粒的直径(简称粒径，以mm为单位)来划分粒径区段。将每一区段中所包括大小比例相似、且工程性质基本相同的颗粒合并为组，称为粒组。一般天然土由若干个粒组组成，它所包含的各个粒组在土全部质量中各自占有的比例称为粒度成分，又称颗粒级配。用指定方法测定土中各个粒组占总质量百分数的试验，称为土的颗粒分析。
目前，国内外常用的土颗粒粒度分析方法主要有筛分法、沉降法、超声波测量法、激光法等。其中，筛分法对小于0.075mm的颗粒很难测定，沉降法有移液管法、沉降天平法和比重天平法等，其使用虽较广泛，但不仅测量时间长，且测量结果常取决于操作人员的技术水平，还不能实现对测量的在线实时控制。而超声波测量法和激光衍射法也存在着对工作环境和传感器要求很高，探头装置需要经常标定，给维护带来困难等问题。为了克服以上问题，可采用浮子土粒度分析仪，目前还没有对土颗粒粒度采用浮子分析的仪器。
发明内容
本实用新型的目的在于针对现有技术中存在的上述缺陷，提供一种操作简单、测量精度与灵敏度高的在线浮子土粒度分析仪。
本实用新型是通过如下的技术方案来实现上述目的的：该在线浮子土粒度分析仪，它包括一个盛放待测土粒悬浮液的专用量桶和一个浸在土粒悬浮液中的铝制浮子，铝制浮子通过一根无弹性细丝连接在一个高精拉力传感器上，该拉力传感器安装于专用量桶的正上方，同时拉力传感器的输出端通过信号线和电磁隔离器连接到微型计算机系统上；微型计算机系统通过拉力传感器检测到铝制浮子所受浮力随时间的变化关系，通过数据处理和分析而得出土颗粒的粒径及其级配情况，并显示和打印出来。
更具体地说，所述专用量桶高为600mm，内直径为150mm；专用铝制浮子为圆柱体，长为700mm，直径为60mm，沿长度方向刻有刻度，其长度为500mm的下部浸入土颗粒悬浮液中；拉力传感器安装于量桶正上方的400mm处。
本实用新型的工作过程及原理是：将一定质量风干的被测土颗粒放入专用量桶中，注入蒸馏水搅拌充分，制成均匀浓度的悬浮液，并加入分散剂，同时将专用铝制浮子长度500mm的下部浸入悬浮液中，然后利用安装在专用量桶正上方的拉力传感器检测铝制浮子受到的浮力随时间变化关系，浮力变化差值的大小与铝制浮子底部以上悬浮液的加权密度值呈正比，故可得到该处以上悬浮液的加权密度值随时间变化的关系，浮力信号经过电磁隔离器送到微型计算机系统进行数据处理与分析，得出土颗粒粒径及其级配的数据，并在屏幕上显示和打印。
本实用新型技术成熟，原理可靠；试验操作简单，采用在线检测方式，使试验过程无人为因素，测量精度与灵敏度高。本实用新型测量的土粒粒径范围可小于0.075mm，每个土样测试的时间为10小时，仪器标定与检测皆可在室温下进行，因此具有很好的推广使用价值。
附图说明
图1 是本实用新型实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细的描述。
参见图1，本实施例中，盛放待测土粒悬浮液的专用量桶1的高为600mm，内直径为150mm；高精度拉力传感器4通过支架3安装在专用量桶1的正上方，拉力传感器4通过无弹性细丝5与铝制浮子2相连，铝制浮子2为圆柱体，长为700mm，直径为60mm，沿长度方向有刻度，试验时将其长度为500mm的下部浸入土颗粒悬浮液中；同时拉力传感器4通过信号线8与电磁隔离器6连接，电磁隔离器6连接到微型计算机系统7上。
本发明分析仪使用前，先标定好本浮子式土粒度分析仪。然后将过筛的风干被测土样盛入专用量桶1中，注入蒸馏水和适量的分散剂搅拌制成均匀浓度的悬浮液，分散剂采用六偏磷酸溶液，同时将专用铝制浮子长度为500mm的下部浸入悬浮液中，准备完毕，即时打开分析仪的开关，拉力传感器4开始检测铝制浮子受到的浮力随时间变化关系，根据Stokes原理，不同粒径的土颗粒下沉的速度不同，致使悬浮液的密度沿深度有规律的变小，拉力传感器4将拉力值转化为4~20mA的电流信号，并经信号线8与电磁隔离器6送入微型计算机系统7进行分析与处理转化为悬浮液加权密度值，这样分析仪可记录该处以上悬浮液加权密度ρ随时间t的变化，将测量结果绘成 ρ-t 图。根据Stokes原理和土工试验方法标准（GBT50123-1999），微型计算机系统7分析与处理数据，即可得到土颗粒的粒径及其级配情况，并在屏幕上显示和打印。
本实用新型测量的土粒粒径范围是小于0.075mm，每个土样测试的时间为10小时，仪器标定与检测皆在室温下进行。
Claims (2)
1.一种在线浮子土粒度分析仪，其特征在于：它包括一个盛放待测土粒悬浮液的专用量桶和一个浸在土粒悬浮液中的铝制浮子，铝制浮子通过一根无弹性细丝连接在一个高精拉力传感器上，该拉力传感器安装于专用量桶的正上方，同时拉力传感器的输出端通过信号线和电磁隔离器连接到微型计算机系统上；微型计算机系统通过拉力传感器检测到铝制浮子所受浮力随时间的变化关系，通过数据处理和分析而得出土颗粒的粒径及其级配情况，并显示和打印出来。
2.根据权利要求1所述的在线浮子土粒度分析仪，其特征在于：所述专用量桶高为600mm，内直径为150mm；专用铝制浮子为圆柱体，长为700mm，直径为60mm，沿长度方向刻有刻度，其长度为500mm的下部浸入土颗粒悬浮液中；拉力传感器安装于量桶正上方的400mm处。
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Publications (1)
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109682718A (zh) * | 2019-02-15 | 2019-04-26 | 山东农业大学 | 一种土壤比重测定装置及测定方法 |
| CN114608989A (zh) * | 2022-05-16 | 2022-06-10 | 华南农业大学 | 基于重力检测的土壤机械组成在线测定装置及方法 |
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2011
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109682718A (zh) * | 2019-02-15 | 2019-04-26 | 山东农业大学 | 一种土壤比重测定装置及测定方法 |
| CN109682718B (zh) * | 2019-02-15 | 2023-09-08 | 山东农业大学 | 一种土壤比重测定装置及测定方法 |
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