专利名称：大型低温土工模拟试验系统的制作方法
技术领域：
本实用新型属于土工试验测试技术领域，尤其是涉及一种大型低温土工 模拟试验系统。
背景技术：
随着公路事业的迅速发展， 一些特殊土 (如冻土、盐渍土等)的基础 工程病害日益成为本行业发展的瓶颈。目前，所涉及的上述病害的试验研 究大都在低温实验室内进行，但是由于实验室面积相对较大，因而降温升 温耗费能源巨大，加之低温模拟实验周期长，造成很多大型低温试验因无 力支付巨大的能耗资金而被搁浅。另外，因环境温度的影响很难对实验室 内部的温度和水分等因素进行控制，导致试验效果较差，甚至失败。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提 供一种大型低温土工模拟试验系统，其结构简单、设计合理且能耗低、可 控性强、性价比高，能有效解决现有大型低温试验测试系统可搡作性差、 成本高且测试效果不理想等缺陷和不足。
为解决上述技术问题，本实用新型釆用的技术方案是 一种大型低温土 工模拟试验系统，其特征在于包括为测试体提供低温模拟试验环境的隔 热保温罩、从所述测试体底部由下至上自动对所述测试体进行补水的底部 水分动态补给系统、对隔热保温罩内部温度进行控制调整的温度检测及控 制系统和对所述测试体的相关参数进行检测、分析及处理的信号检测及数 据釆集处理系统；所述底部水分动态补给系统由蓄水装置、布设在所述测 试体底部的多个补水装置、接在蓄水装置和所述补水装置间的供水管道、
4安装在所述供水管道上的阀门、对所述测试体底部的水流流速进行实时检 测并同时显示检测结果的流速仪和根据流速仪所检测信号相应对阀门的 开关及开度大小进行控制调整的流速控制器，所述流速仪接流速控制器， 流速控制器接阀门；所述温度检测及控制系统包括对隔热保温罩内部气温 进行实时检测的温度传感器一、与温度传感器一相接且位于隔热保温罩外 部的温度控制箱和对隔热保温罩内部气温进行升降调整的温度调整系统， 所述温度传感器一和温度调整系统均布设在隔热保温罩内部，所述温度调
整系统由温度控制箱根据温度传感器一实时所检测信号相应进行控制；所
述信号检测及数据釆集处理系统包括对所述测试体的相关参数进行实时
检测的传感器组、与传感器组相接的A/D转换器和与A/D转换器相接且对
传感器组所检测信号进行分析处理、显示及存储的微处理器，所述传感器
组布设在所述测试体内部，A/D转换器和微处理器均布设在隔热保温罩外
部，半封闭制冷压缩机组和暖风空调均与温度控制箱相接。 所述隔热保温罩的内壁上铺设有一层由保温材料制成的保温层。 所述隔热保温罩的底部开口处铺有一层玻璃钢保温防水板。 还包括设置在隔热保温罩正上方且对隔热保温罩进行起吊的起吊装置。
所述补水装置为布设在所述测试体底部且表面开有多个流水孔的不 锈钢管。
所述温度调整系统包括暖风空调、位于隔热保温罩外部的半封闭制冷 压缩机组和与半封闭制冷压缩机组相接的制冷风扇，所述制冷风扇和暖风 空调均布设在隔热保温罩内部。
所述温度传感器一、制冷风扇和暖风空调均布设在隔热保温罩顶部的 内壁上。
所述供水管道为塑胶套管。
所述传感器组包括对所述测试体内部的温度、水分、盐分和应力分别 进行检测的温度传感器二、水分传感器、盐分传感器和压力盒。所述传感器组布设在所述测试体的内部中部。 本实用新型与现有技术相比具有以下优点
1、 结构简单、设计合理、制造及运行成本低且使用操作简便。
2、 试验效果好，特别是对涉及水热等多种因素影响的大型模拟试验， 本实用新型能取代现有的专用低温实验室，其能模拟大气温度随季节和昼 夜变化的整个试验环境，从而简单方便地实现在室内进行大型试槽的路基 冻胀或盐胀模拟试验的目的，且模拟试验效果非常好，测试参数更加准确。
3、 经济效益巨大，本实用新型可以对测试体内各参数进行动态测试， 为大型土工室内低温模拟试验提供一种理想的试验设备，在提高大型低温
试验测试精度的同时，也能大幅降低试验费用，利用该设备(约6万RMB) 仅需很小的试验费用(仅10匹压缩机所耗电能)完全可以达到专用低温 实验室的试验效果，因而实际操作过程中不必再修建专用的低温实验室 (约500万RMB),从而节省高昂的机电设备费、电能消耗费(90匹压缩 机所耗电能)和巨额的修建低温实验室费用。
综上所述，本实用新型结构简单、设计合理且能耗低、可控性强、性 价比高，能有效解决现有大型低温试验测试系统可操作性差、成本高且测 试效果不理想等缺陷和不足。
下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
图1为本实用新型的整体结构示意图。 图2为本实用新型温度检测及控制系统的电路框图。 图3为本实用新型信号检测及数据釆集处理系统的电路框图。 附图标记说明
l一半封闭制冷压缩机组；2-l —温度传感器一； 2-2 —温度控制箱；
3—制冷风扇； 4一暖风空调； 5—传感器组；
5-l —温度传感器二； 5-2—水分传感器； 5-3—盐分传感器；
65-4—压力盒；
8—流速仪； 11一A/D转换器 14一保温层； 17 —阀门；
6—不锈钢管； 9一塑胶套管; 12—数据线；
15—玻璃钢保温防水板 18—流速控制器。
7—蓄水装置； IO—微处理器; 13 —隔热保温; 16—起吊装置;
具体实施方式
如图l、图2及图3所示，本实用新型包括为测试体提供低温模拟试验 环境的隔热保温罩13、从所述测试体底部由下至上自动对所述测试体进行 补水的底部水分动态补给系统、对隔热保温罩13内部温度进行控制调整 的温度检测及控制系统和对所述测试体的相关参数进行检测、分析及处理 的信号检测及数据釆集处理系统。同时，本实用新型还包括设置在隔热保 温罩13正上方且对隔热保温罩13进行起吊的起吊装置16,所述起吊装置 16主要用在试验开始和结束时升降隔热保温罩13。本实施例中，所述隔 热保温罩13的内壁上铺设有一层由保温材料制成的保温层14,所述隔热 保温罩13的底部开口处铺有一层玻璃钢保温防水板15。所述玻 璃钢保温 防水板15的主要功能是隔绝隔热保温罩13底部的温度和水分，使待测测 试体免受底部环境的影响。
所述底部水分动态补给系统由蓄水装置7、布设在所述测试体底部的 多个补水装置、接在蓄水装置7和所述补水装置间的供水管道、安装在所 述供水管道上的阀门17、对所述测试体底部的水流流速进行实时检测并同 时显示检测结果的流速仪8和根据流速仪8所检测信号相应对阀门17的 开关及开度大小进行控制调整的流速控制器18,所述流速仪8接流速控制 器18,流速控制器18接阀门17。本实施例中，所述补水装置为布设在所 述测试体底部且表面开有多个流水孔的不锈钢管6，所述供水管道为塑胶 套管9,也就是说，所述蓄水装置7和表面开有多个流水孔的不锈钢管6 间通过塑胶套管9进行连接。所述表面开有多个流水孔的不锈钢管6具体安装在玻璃钢保温防水板15上方。
所述温度检测及控制系统包括对隔热保温罩13内部气温进行实时检
测的温度传感器一 2-1、与温度传感器一 2-1相接且位于隔热保温罩13 外部的温度控制箱2-2和对隔热保温罩13内部气温进行升降调整的温度 调整系统。所述温度传感器一 2-1和温度调整系统均布设在隔热保温罩13 内部，所述温度调整系统由温度控制箱2-2根据温度传感器一 2-1实时所 检测信号相应进行控制。本实施例中，所述温度调整系统包括暖风空调4、 位于隔热保温罩13外部的半封闭制冷压缩机组1和与半封闭制冷压缩机 组1相接的制冷风扇3,所述制冷风扇3和暖风空调4均布设在隔热保温 罩13内部，半封闭制冷压缩机组1和暖风空调4均与温度控制箱2-2相 接。并且所述温度传感器一 2-1、制冷风扇3和暖风空调4均布设在隔热 保温罩13顶部的内壁上。
所述信号检测及数据釆集处理系统包括对所述测试体的相关参数进 行实时检测的传感器组5、与传感器组5相接的A/D转换器11和与A/D 转换器11相接且对传感器组5所检测信号进行分析处理、显示及存储的 微处理器IO。所述传感器组5布设在所述测试体内部，A/D转换器ll和 微处理器10均布设在隔热保温罩13外部。本实施例中，所述传感器组5 布设在所述测试体的内部中部且其与A/D转换器11间通过数据线12进行 连接。所述传感器组5包括对所述测试体内部的温度、水分、盐分和应力 分别进行检测的温度传感器二 5_1、水分传感器5-2、盐分传感器5-3和 压力盒5-4。
本实用新型使用过程中，通过隔热保温罩13为测试体提供一个低温模 拟试验，使得置于隔热保温罩13内部温度在测试过程中不受外界环境温度 的影响，且通过所述温度检测及控制系统对隔热保温罩13内温度进行持续 动态控制，从而使隔热保温罩13保持在一定的可控范围内，为所述测试体的 测试过程提供一个理想的温度环境；同时，通过所述底部水分动态补给系统 对测试体底部含水量进行自动补给，使得所述测试体底部的含水量始终处于
8适宜状态；另外，通过所述信号检测及数据釆集处理系统实现动态观测测
试体内部不同点位的试验参数等目的；使用操作非常简便且效果非常好。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限 制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更 以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。
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权利要求1.一种大型低温土工模拟试验系统，其特征在于包括为测试体提供低温模拟试验环境的隔热保温罩(13)、从所述测试体底部由下至上自动对所述测试体进行补水的底部水分动态补给系统、对隔热保温罩(13)内部温度进行控制调整的温度检测及控制系统和对所述测试体的相关参数进行检测、分析及处理的信号检测及数据采集处理系统；所述底部水分动态补给系统由蓄水装置(7)、布设在所述测试体底部的多个补水装置、接在蓄水装置(7)和所述补水装置间的供水管道、安装在所述供水管道上的阀门(17)、对所述测试体底部的水流流速进行实时检测并同时显示检测结果的流速仪(8)和根据流速仪(8)所检测信号相应对阀门(17)的开关及开度大小进行控制调整的流速控制器(18)，所述流速仪(8)接流速控制器(18)，流速控制器(18)接阀门(17)；所述温度检测及控制系统包括对隔热保温罩(13)内部气温进行实时检测的温度传感器一(2-1)、与温度传感器一(2-1)相接且位于隔热保温罩(13)外部的温度控制箱(2-2)和对隔热保温罩(13)内部气温进行升降调整的温度调整系统，所述温度传感器一(2-1)和温度调整系统均布设在隔热保温罩(13)内部，所述温度调整系统由温度控制箱(2-2)根据温度传感器一(2-1)实时所检测信号相应进行控制；所述信号检测及数据采集处理系统包括对所述测试体的相关参数进行实时检测的传感器组(5)、与传感器组(5)相接的A/D转换器(11)和与A/D转换器(11)相接且对传感器组(5)所检测信号进行分析处理、显示及存储的微处理器(10)，所述传感器组(5)布设在所述测试体内部，A/D转换器(11)和微处理器(10)均布设在隔热保温罩(13)外部。
2. 按照权利要求l所述的大型低温土工模拟试验系统，其特征在于 所述隔热保温罩(13)的内壁上铺设有一层由保温材料制成的保温层(14)。
3. 按照权利要求l或2所述的大型低温土工模拟试验系统，其特征在 于所述隔热保温罩(13 )的底部开口处铺有一层玻璃钢保温防水板(15 )。
4. 按照权利要求1或2所述的大型低温土工模拟试验系统，其特征在于还包括设置在隔热保温罩(13)正上方且对隔热保温罩(13)进行起 吊的起吊装置(16)。
5. 按照权利要求1或2所述的大型低温土工模拟试验系统，其特征在于所述补水装置为布设在所述测试体底部且表面开有多个流水孔的不锈 钢管(6)。
6. 按照权利要求1或2所述的大型低温土工模拟试验系统，其特征在 于所述温度调整系统包括暖风空调(4)、位于隔热保温罩(13)外部 的半封闭制冷压缩机组(1)和与半封闭制冷压缩机组(1)相接的制冷风 扇(3),所述制冷风扇(3)和暖风空调(4)均布设在隔热保温罩(13) 内部，半封闭制冷压缩机组(1)和暖风空调(4)均与温度控制箱(2-2) 相接。
7. 按照权利要求6所述的大型低温土工模拟试验系统，其特征在于 所述温度传感器一 (2-1)、制冷风扇(3)和暖风空调(4)均布设在隔 热保温罩(13)顶部的内壁上。
8. 按照权利要求l或2所述的大型低温土工模拟试验系统，其特征在于所述供水管道为塑胶套管(9)。
9. 按照权利要求l或2所述的大型低温土工模拟试验系统，其特征在 于所述传感器组(5)包括对所述测试体内部的温度、水分、盐分和应 力分别进行检测的温度传感器二 (5-1)、水分传感器(5-2)、盐分传感 器(5-3)和压力盒(5-4)。
10. 按照权利要求1或2所述的大型低温土工模拟试验系统，其特征 在于所述传感器组(5)布设在所述测试体的内部中部。
专利摘要本实用新型公开了一种大型低温土工模拟试验系统，包括为测试体提供低温模拟试验环境的隔热保温罩、从所述测试体底部由下至上自动对所述测试体进行补水的底部水分动态补给系统、对隔热保温罩内部温度进行控制调整的温度检测及控制系统和对所述测试体的相关参数进行检测、分析及处理的信号检测及数据采集处理系统。本实用新型结构简单、设计合理且能耗低、可控性强、性价比高，能有效解决现有大型低温试验测试系统可操作性差、成本高且测试效果不理想等缺陷和不足。
文档编号G01N33/00GK201417269SQ20092003368
公开日2010年3月3日 申请日期2009年6月26日 优先权日2009年6月26日
发明者侯仲杰, 曹福贵, 高江平 申请人:长安大学