CN217006892U - 一种利用激光采集渗透试验水头高度的读数装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种利用激光采集渗透试验水头高度的读数装置，涉及土工渗透试验技术领域。该利用激光采集渗透试验水头高度的读数装置包括安装座、变水头管、变水浮头和激光测量机构,所述激光测量机构固定在安装座的上端，变水头管竖直固定在安装座上，变水浮头设置在变水头管内，变水浮头位于激光测量机构的激光发射方向上，且变水浮头的上侧为反光面。本实用新型利用激光测读水头高度，不但可以实现自动采集，也免去了手动向渗透试验软件中输入试验数据的繁琐过程，使试验人员在计算机前即可快速直接获得每台渗透仪所测土样的渗透试验数据，试验成果准确度高、误差小，有效降低劳动强度，提高经济效益和社会效益。
Description
技术领域
本实用新型涉及土工渗透试验技术领域，具体涉及一种利用激光采集渗透试验水头高度的读数装置。
背景技术
室内渗透试验的目的是测定土的渗透系数。土的渗透系数的大小表示土中水流过的难易程度。
渗透系数的测定可以分现场试验和室内试验两大类。渗透系数不能由计算求出，只能通过试验直接测定。渗透系数室内试验方法有常水头法和变水浮头法。常水头法适用于透水性较大的无粘性土(渗透系数k大于10-4cm/s)；变水头法适用于透水性较小的粉土、粘性土(渗透系数k为10-4～10-7cm/s)。变水头法在整个试验过程中，水头是随着时间而变化的。
目前获取土工渗透试验水头管读数的方法均为传统的人工读数，人工读数时需要工作人员连续对每台渗透仪进行肉眼观测，由于渗透仪变水头管的内径一般不大于1cm，长度在2m左右，分度值为1.0mm，所以当渗透试验数量较多时，人工读数非常耗费试验人员的时间与精力，同时由于需要登高读数，在工作中还存在一定的安全隐患；另外，在试验精度方面，人工读数也存在一定偏差。
发明人也曾尝试过用水位传感器或超声波技术来解决此问题，但由于精度达不到，而且结构复杂，均未取得成功。
实用新型内容
为此，本实用新型提供一种利用激光采集渗透试验水头高度的读数装置，以解决目前情况下人工读数费时费力、精度差，并且存在安全隐患的问题。
为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
该利用激光采集渗透试验水头高度的读数装置包括安装座、变水头管、变水浮头和激光测量机构，所述激光测量机构固定在所述安装座的上端，所述变水头管竖直固定在所述安装座上，所述变水浮头设置在所述变水头管内，所述变水浮头位于所述激光测量机构的激光发射方向上，且所述变水浮头的上侧为反光面。
进一步地，为了减少和降低安装座的变形，在所述安装座的侧面上开设有若干防变形槽。防变形槽能够减少和降低安装座发生变形，而一旦安装座发生变形会带动变水头管产生变形，即使这个变形很微小，也会导致激光测量机构无法准确进行测距，导致读数失败。
进一步地，所述变水头管固定在所述筋防变形槽内。利用卡扣或者玻璃胶将变水头管固定在防变形槽内，固定牢固可靠，安全性好，而且能够进一步避免变水头管发生变形和移位。
进一步地，所述安装座的中部开设有形变通孔。
进一步地，所述变水头管为透明玻璃管，在所述安装座的侧面上还设有读数卡尺，所述读数卡尺设置在所述变水头管的一侧。
进一步地，所述变水浮头的上侧设有反光片，在所述变水浮头的上侧形成所述反光面。
进一步地，所述变水浮头的中部开设有减重孔，变水浮头的底部密封。
进一步地，所述变水浮头的上部直径大于下部直径，变水浮头的直径小于变水头管内径。
进一步地，所述激光测量机构与所述变水头管上端间隔20～40cm。
本实用新型具有如下优点：
本实用新型利用激光测读水头读数，不但可以实现自动采集水头高度，也免去了手动向渗透试验软件中输入试验数据的繁琐过程，使试验人员在计算机前即可快速直接获得每台渗透仪所测土样的渗透试验数据，试验成果准确度高、误差小，排除人工爬高上低的事故风险，有效降低劳动强度，提高经济效益和社会效益。
安装座上设置防变形槽，以避免安装座发生变形，因为安装座一旦发生变形就会造成变水头管产生移位，即使很小的变形也容易导致激光测距传感器测量失败，本实用新型通过在安装座上设置防变形槽有效保证了设备的可靠运行。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术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示例性的，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，还可以根据提供的附图引申获得其它的实施附图。
本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容能涵盖的范围内。
图1为本实用新型实施例1提供的一种利用激光采集渗透试验水头高度的读数装置的立体图；
图2为本实用新型实施例1提供的利用激光采集渗透试验水头高度的读数装置的主视图；
图3为图2中A处的局部放大图；
图4为本实用新型实施例1提供的利用激光采集渗透试验水头高度的读数装置的仰视图；
图5为本实用新型实施例1安装座的端面图；
图6为本实用新型实施例1变水浮头的示意图；
图7为本实用新型实施例2提供的一种利用激光采集渗透试验水头高度的读数装置的立体图；
图8为本实用新型实施例2提供的利用激光采集渗透试验水头高度的读数装置的主视图；
图中：1-安装座，2-变水头管，3-激光测量机构，4-变水浮头，5-反光片，6-读数卡尺，101-防变形槽，102-形变通孔，401-减重孔。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。
实施例1
参见图1～2，该利用激光采集渗透试验水头高度的读数装置包括安装座1、变水头管2、变水浮头和激光测量机构3，激光测量机构3固定在安装座1的上端，变水头管2竖直固定在安装座1上，变水浮头4设置在变水头管2内，变水浮头4位于激光测量机构3的激光发射方向上，且变水浮头4的上侧为反光面。
激光测量机构3可以选用激光测距传感器、激光测距仪、激光测量仪等来读取渗透试验水头读数，不同的激光仪有不同的使用方法，根据不同厂家生产的激光仪设备的使用说明书中操作要求来完成激光传感器的测试，需进行串口识别和上电测试。按照激光设备说明书中要求连接到电脑上，开发定制数据采集软件，通过MODBUS RTU通信协议进行数据传输。
变水头管2连接水管，水管中的水使得变水浮头4在变水头管2内浮动，激光测距传感器测量变水浮头4的位置，进而测得高度，并将数据利用数据线传输给电脑进行记录，试验人员在计算机前即可快速直接获得每台渗透仪所测土样的渗透试验数据。
参见图3，本实施例中的变水头管2为透明玻璃管，在安装座1的侧面上还设有读数卡尺6，读数卡尺6设置在变水头管2的一侧。当激光采集水头高度失败的时候，可以用传统的方法进行人工读数。
参见图4～5，本实施例中的安装座1的侧面上开设有若干防变形槽101。激光测量机构3需要安装在特制的、变形率低的合金、钢、钢木、锰钢、塑钢、玻璃、钢化玻璃等板条材料上，因为渗透试验要求在内径为1cm、长度为2m的玻璃管中进行，根据玻璃管中水位的变化情况来采集水位读数，最终计算渗透系数。由于激光传感器很敏感，在1cm内径中采集读数，一旦合金材料发生变形，极易造成数据采集失败。所以本实用新型在安装座1的型材侧面开设了防变形槽101，从而提高了型材的抗变形能力，确保激光测量机构3能正常工作。
另外，防变形槽101也可以使合金材料在发生变形时有胀缩的空间。为使板材发生变形的时候留有胀缩的空间，安装座1的中部为空心设计，设有形变通孔102。
本实施例将变水头管2固定在防变形槽101内，固定的方式可以用高粘性的胶，也可以用特定的玻璃卡子。激光测量机构3安装在变水头管2上方的安装座1上端，为防止激光传感器距离变水头管2的管口过近，造成采集读数失败，所以激光传感器距离变水头管2的管口留有一定高度，一般距离管口20-40cm左右。激光测量机构3发射出的光束对准变水头管2内水面的中部，利用变水头管2的水面上的变水浮头4反光实现数据采集，最后传输到电脑中。
参见图6，变水浮头4的上侧设有反光片5，在变水浮头4的上侧形成反光面。激光传感器利用反光片5成功采集读数。另外，变水浮头4的上部直径大于下部直径，变水浮头4的直径小于变水头管2的内径，在变水浮头4的中部开设有减重孔401，底部密封，变水浮头4表面刚好浮出水面，变水浮头4下部在水中。
整套渗透试验装置由渗透容器、变水头管、供水瓶、进水管等组成，在此不再进行赘述。变水头试验水头高度根据试样结构的疏松程度和土样的黏性来确定，高度不应大于2m。试验土样在一定水头作用下静置一段时间，待出水管口有水溢出时，再开始进行试验测定。将变水头管2充水至需要高度后，关止水夹，开始测记变水头管中起始水头高度和起始时间，按预定时间间隔测记水头和时间的变化。
本实用新型利用激光测读水头读数，不但可以实现自动采集水头高度，也免去了手动向渗透试验软件中输入试验数据的繁琐过程，使试验人员在计算机前即可快速直接获得每台渗透仪所测土样的渗透试验数据，试验成果准确度高、误差小，排除人工爬高上低的事故风险，有效降低劳动强度，提高经济效益和社会效益。
实施例2
参见图7～8，本实施例中的变水头管2固定在安装座1的外侧面上，变水头管2通过玻璃胶或玻璃卡子进行固定，激光测量机构3也固定在安装座1的侧面，激光测量机构3固定在变水头管2的正上方。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。
Claims (9)
1.一种利用激光采集渗透试验水头高度的读数装置，其特征在于，
包括安装座、变水头管、变水浮头和激光测量机构,所述激光测量机构固定在所述安装座的上端，所述变水头管竖直固定在所述安装座上，所述变水浮头设置在所述变水头管内，所述变水浮头位于所述激光测量机构的激光发射方向上，且所述变水浮头的上侧为反光面。
2.根据权利要求1所述的利用激光采集渗透试验水头高度的读数装置，其特征在于，
所述安装座的侧面上开设有若干防变形槽。
3.根据权利要求2所述的利用激光采集渗透试验水头高度的读数装置，其特征在于，
所述变水头管固定在所述防变形槽内。
4.根据权利要求1或2所述的利用激光采集渗透试验水头高度的读数装置，其特征在于，
所述安装座的中部开设有形变通孔。
5.根据权利要求1所述的利用激光采集渗透试验水头高度的读数装置，其特征在于，
所述变水头管为透明玻璃管，在所述安装座的侧面上还设有读数卡尺，所述读数卡尺设置在所述变水头管的一侧。
6.根据权利要求1所述的利用激光采集渗透试验水头高度的读数装置，其特征在于，
所述变水浮头的上侧设有反光片，在所述变水浮头的上侧形成所述反光面。
7.根据权利要求1或6所述的利用激光采集渗透试验水头高度的读数装置，其特征在于，
所述变水浮头的中部开设有减重孔，底部密封。
8.根据权利要求1所述的利用激光采集渗透试验水头高度的读数装置，其特征在于，
所述变水浮头的上部直径大于下部直径，底部密封。
9.根据权利要求1所述的利用激光采集渗透试验水头高度的读数装置，其特征在于，
所述激光测量机构与所述变水头管上端间隔20～40cm。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115290533A (zh) * | 2022-08-05 | 2022-11-04 | 水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院 | 一种模拟土体渗透的离心模型试验装置及试验方法 |
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- 2022-04-01 CN CN202220744640.3U patent/CN217006892U/zh active Active
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