CN205103131U - 一种用于材料渗透试验的渗透参数自动测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于材料渗透试验的渗透参数自动测量装置，其特征在于：包括：用于测试被测材料（2）渗透参数的试验模型（23）；所述试验模型（23）的下游溢水口（7）与二位三通电磁阀（8）的进水口相连；所述二位三通电磁阀（8）包括直排水出水口（10）和称重水注水口（11）；所述二位二通电磁阀（15）进水口与接水容器排水口（14）相连；所述数据采集与控制计算机（22）通过数据采集仪（21）采集称重传感器（20）数据，控制两个电磁阀工作状态。本实用新型提供一种材料渗透试验的渗透参数自动测量装置，测量过程无人值守，易于业余校准，相对传统计量方式具有更高的测量精度，大大降低试验人员的劳动强度。

Description

一种用于材料渗透试验的渗透参数自动测量装置

技术领域

本实用新型涉及一种用于材料渗透试验的渗透参数自动测量装置，属于电子控制与测量技术领域。

背景技术

渗透试验装置是一种用于土工合成材料、膨润土、岩石及其它材料抗渗能力测量的非常常见的测试设备，分现场测试与室内测试两种，由于现场测试的被测模型渗透面大，渗流量也大，一般都是采用电子流量计来测量，虽然可连接计算机进行自动化测量，但测量的精度较低，业余条件下难以校准，环境因素影响无法克服。而对于小流量的渗透试验测量主要采用人工的方式，即用码表计时，量筒接水，该方式存在码表计时与量筒接水的过程无法完全同步的问题，期间必然会存在配合误差，同时人工操作也会存在泼撒滴漏的问题，在模型渗透量很少的情况下，这种误差无法忽略不计。而对于大流量的测量，受量筒体积的限制，就无法完成试验的测量任务。另一方面，对于数天才能完成的试验，测试人员需要24小时值班，定时测量，劳动强度大，容易出错，所测数据还需人工输入到计算机进行分析。为解决现有测试技术的不足，必须有一台全新的渗透参数自动测量装置，使得测量过程自动完成，并具有足够的测量精度。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种测量精度高、无需人工操作，自动化程度高，大大降低试验人员的劳动强度的用于材料渗透试验的渗透参数自动测量装置；进一步地，本实用新型提供一种称重传感器可校准的用于材料渗透试验的渗透参数自动测量装置。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：

一种用于材料渗透试验的渗透参数自动测量装置，其特征在于：包括：用于测试被测材料的试验模型，所述试验模型的底端连有用于进水的测压管，所述试验模型的侧壁顶端连有用于出水的下游溢水口，所述被测材料的上表面设置有被测材料下游保护层，所述被测材料的下表面设置有被测材料上游保护层；所述下游溢水口的出水口与二位三通电磁阀的进水口相连，所述二位三通电磁阀包括直排水出水口和称重水注水口，所述称重水注水口流出的水流入到接水容器中，所述接水容器的底端设置有接水容器排水口，所述接水容器排水口与二位二通电磁阀的进水口相连；所述接水容器设置在接水容器支架上，所述接水容器支架设置在称重台上，所述称重台的四角均设置有称重传感器，所述二位三通电磁阀和二位二通电磁阀分别与数据采集仪的I/O端口连接，所述称重传感器与所述数据采集仪的A/D端口相连，所述数据采集仪与数据采集与控制计算机通讯连接。

所述数据采集仪的输入端包括若干I/O端口和若干A/D端口，所述I/O端口分别与所述二位三通电磁阀和二位二通电磁阀相连，所述A/D端口分别与4个所述称重传感器相连。

所述数据采集与控制计算机内设置有称重传感器校准模块。

所述被测材料设置于所述试验模型的中部，所述试验模型下部填充有上游加载水，所述试验模型的上部有下游渗出水。

所述称重传感器包括全桥压阻式或应变式，所述称重传感器与标准砝码配合使用来校准精确度。

所述I/O端口的个数为2路，所述A/D端口的个数为4路。

本实用新型由数据采集与控制计算机控制二位三通电磁阀的工作状态，通过接水容器自动定时收集试验模型内溢出水并称重，记录测试数据，根据预设参数算出被测材料的渗透参数，自动绘出被测材料渗透参数的变化曲线。称重结束后，数据采集与控制计算机控制接水容器底部的二位二通电磁阀，排出接水容器中的水。本实用新型的所有测量工作一次完成，全程无人参与。由于本实用新型包括称重装置，业余条件下易于标定，测量精度能得到保障。另一方面根据预估被测材料的渗流量，选择合适体积的接水容器及称重台的量程，可获得较高的测量精度。

二位三通电磁阀具有一个水体流入口，两个水体流出口（即直排水出水口和称重水注水口），通过控制二位三通电磁阀的工作状态，自动定时收集试验模型溢流口的水；本实用新型通过计算机控制二位二通电磁阀的工作状态决定何时排除接水容器中的水或关闭阀门；接水容器，用来存放规定时间内试验模型内排放的水；称重台，四角处装4个称重传感器，对试验模型规定时间内排放的水进行称重；数据采集仪，带有两路I/O控制端，数据采集与控制计算机通过I/O控制端输出控制信号控制二位三通电磁阀和二位二通电磁阀的工作状态，4路A/D输入端将称重台的4个称重传感器的信号进行A/D转换后输出给数据采集与控制计算机；数据采集与控制计算机，采集称重台称重传感器的数据，控制二位三通电磁阀和二位二通电磁阀的工作状态，通过输入模型的相关参数，自动计算出被测材料的渗透参数。

数据采集与控制计算机通过I/O端口控制二位三通电磁阀的工作状态，决定试验模型的溢出水是通过直排水出水口直接排出还是何时及历时多长时间通过称重水注水口将水注入接水容器。

数据采集与控制计算机通过I/O端口控制二位二通电磁阀的工作状态，当开始测量时，二位二通电磁阀关闭，接水容器接水，试验模型放水及称重结束后，二位二通电磁阀打开放水。

称重台内装4个称重传感器，用于称重台上重量不均匀分布时也能准确称重，当接水容器接水结束时，数据采集与控制计算机采集称重台称重数据，扣除初始重量后得到接水容器内水的重量，因而也得到水的体积。

本实用新型工作原理：通过给数据采集与控制计算机进行定时，控制二位三通电磁阀转换工作模式，试验模型溢水口流出的水定时注入到接水容器中，达到预设接水时间后，切换二位三通电磁阀的工作状态，计算机对称重台上物品进行称重，扣除初始重量，得到接水容器内水的重量与体积，数据采集与控制计算机通过计算得到被测材料的渗透参数。称重结束后，二位二通电磁阀开始打开，放出接水容器中的水。至此，系统开始进入下一个循环周期。

本实用新型的操作步骤为：将接水容器支架放在称重台上，称重台上四个称重传感器的连接线分别与数据采集仪的四个A/D通道相连，二位二通电磁阀与二位三通电磁阀控制线与数据采集仪的I/O端口相连，将接水容器放置在接水容器支架上，接水容器的排水口与二位二通电磁阀的进水口连接，注意二位二通电磁阀的进水口应低于接水容器的排水口位置，保证排水干净彻底。将二位三通电磁阀的进水口与试验模型的溢水口连接，两个出水口之一用作渗透水直排出口，另一个则是用作接水容器注水口，同样直排水出水口位于二位三通电磁阀的进水口的下方，二位三通电磁阀的进水口位于下游溢水口的下方，避免管内有水排不出。数据采集仪通过数据线与数据采集与控制计算机连接。试验时，在数据采集与控制计算机内设置好试验模型及被测材料的各种初始参数，包括每次接水的时间间隔、接水的时间长短等。试验开始时，被测材料的上游端加入一定水头的水，二位三通电磁阀的直排水口接通，试验模型的溢出水直接排出。待试验模型稳定后开始启动数据采集与控制计算机进行测试，这时数据采集与控制计算机测试称重台上所有物品的初始重量作为初值，然后分别向二位二通电磁阀和二位三通电磁阀发送控制命令，即关闭二位二通电磁阀的排水口，将二位三通电磁阀的直排水改为向接水容器中注水，当接水时间结束后，切换二位三通电磁阀的工作状态为直排水。计算机读出称重台上所有物品的重量，去除初值，得到接水容器中水的净重，从而算出单位时间内溢出水的体积，根据试验模型及被测材料的有关参数得出材料相应的渗透特性参数。当称重结束后，数据采集与控制计算机控制二位二通电磁阀打开，排出接水容器中的水。如此反复，系统进入下一个测量周期。

本实用新型的有益效果是：本实用新型通过数据采集与控制计算机控制二位三通电磁阀及二位二通电磁阀的工作状态，定时自动完成试验模型溢出水的收集、称重、排放任务，进而得到溢出水的重量及体积，根据试验模型与被测材料的初始条件算出被测材料的渗透参数。所有工作一次完成，全程无人参与，适合长期连续不断测量，减少人工接水带来的泼洒滴漏的问题及计时误差，克服人工测量无法适应较大流量的缺陷。本实用新型通过选择合适体积的接水容器、称重台的量程即电磁阀的通径，可进行各种流量的测量，且业余条件下利用标准砝码对称重传感器进行标定，使得本实用新型具有较高的测量精度及精度保持能力。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作更进一步的说明。

如图1所示，一种用于材料渗透试验的渗透参数自动测量装置，其特征在于：包括：用于测试被测材料2的试验模型23，所述试验模型23的底端连有用于进水的测压管1，所述试验模型23的侧壁顶端连有用于出水的下游溢水口7，所述被测材料2的上表面设置有被测材料下游保护层5，所述被测材料2的下表面设置有被测材料上游保护层6；所述下游溢水口7的出水口与二位三通电磁阀8的进水口相连，所述二位三通电磁阀8包括直排水出水口10和称重水注水口11，所述称重水注水口11流出的水流入到接水容器12中，所述接水容器12的底端设置有接水容器排水口14，所述接水容器排水口14与二位二通电磁阀15的进水口相连；所述接水容器12设置在接水容器支架18上，所述接水容器支架18设置在称重台19上，所述称重台19的四角均设置有称重传感器20，所述二位三通电磁阀8和二位二通电磁阀15分别与数据采集仪21的I/O端口连接，所述称重传感器20与所述数据采集仪21的A/D端口相连，所述数据采集仪21与数据采集与控制计算机22通讯连接。

所述二位二通电磁阀15还包括二位二通电磁阀出水口17。

所述数据采集仪21的输入端包括若干I/O端口和若干A/D端口，所述I/O端口分别与所述二位三通电磁阀8和二位二通电磁阀15相连，所述A/D端口分别与4个所述称重传感器20相连。

所述数据采集与控制计算机22内设置有称重传感器校准模块。

所述被测材料2设置于所述试验模型23的中部，所述试验模型23内下部为上游加载水4，所述试验模型23内的上部为下游渗出水3。

所述称重传感器20包括全桥压阻式或应变式，所述称重传感器20与标准砝码配合使用来校准精确度。

所述I/O端口的个数为2路，所述A/D端口的个数为4路。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (4)

1.一种用于材料渗透试验的渗透参数自动测量装置，其特征在于：包括：用于测试被测材料（2）的试验模型（23），所述试验模型（23）的底端连有用于进水的测压管（1），所述试验模型（23）的侧壁顶端连有用于出水的下游溢水口（7），所述被测材料（2）的上表面设置有被测材料下游保护层（5），所述被测材料（2）的下表面设置有被测材料上游保护层（6）；所述下游溢水口（7）的出水口与二位三通电磁阀（8）的进水口相连，所述二位三通电磁阀（8）包括直排水出水口（10）和称重水注水口（11），所述称重水注水口（11）流出的水流入到接水容器（12）中，所述接水容器（12）的底端设置有接水容器排水口（14），所述接水容器排水口（14）与二位二通电磁阀（15）的进水口相连；所述接水容器（12）设置在接水容器支架（18）上，所述接水容器支架（18）设置在称重台（19）上，所述称重台（19）的四角均设置有称重传感器（20），所述二位三通电磁阀（8）和二位二通电磁阀（15）分别与数据采集仪（21）的I/O端口连接，所述称重传感器（20）与所述数据采集仪（21）的A/D端口相连，所述数据采集仪（21）与数据采集与控制计算机（22）通讯连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于材料渗透试验的渗透参数自动测量装置，其特征在于：所述数据采集仪（21）的输入端包括若干I/O端口和若干A/D端口，所述I/O端口分别与所述二位三通电磁阀（8）和二位二通电磁阀（15）相连，所述A/D端口分别与4个所述称重传感器（20）相连。

3.根据权利要求1所述的一种用于材料渗透试验的渗透参数自动测量装置，其特征在于：所述数据采集与控制计算机（22）内设置有称重传感器校准模块。

4.根据权利要求1所述的一种用于材料渗透试验的渗透参数自动测量装置，其特征在于：所述称重传感器（20）包括全桥压阻式或应变式，所述称重传感器（20）与标准砝码配合使用来校准精确度。