一种多功能全自动孔隙率测量装置的制作方法

本发明涉及一种多功能全自动孔隙率测量装置，属于土木工程测量设备技术领域。

背景技术：

随着土木建设的大幅兴起以及试验研究的深入发展，材料性质成为各学者研究工作的基本内容。作为材料的基本物理指标，孔隙率反映着材料的密实程度和内部性质，进而关系到工程可靠度和安全性。而现有孔隙率测量方法操作繁琐，一般需要先对其进行真空干燥，测出其干燥质量，然后再进行真空抽气饱水，测出试件饱水质量，由前后的质量差可计算出试件的孔隙体积，最终求出试件孔隙率。该测量方法存在以下几个问题：

(1)现有测量方法比较繁琐，需要用到烘干箱、抽气机、电子天平多种试验仪器，步骤繁多，试件来回拿取非常麻烦，无法实现全自动测量计算；(2)该实验室方法一次只能对单个试件进行测量，对于大批量试件无法达到快速测量的要求；(3)对于温差较大地区，由于温度变化和人工测量对试件测量精度也有一定的影响；(4)现有测量方法周期较长，影响后期试验研究的连续性。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

为了解决现有技术的上述问题，本发明提供一种多功能全自动孔隙率测量装置，其能够自动完成试件孔隙率的测量计算，避免了现有测量技术误差大、测量周期长、操作繁琐、资源浪费等问题。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

一种多功能全自动测量孔隙率的装置，其包括箱盖、箱体、真空泵、水箱、水位控制器、云母加热器和中央处理器，所述箱盖连接所述箱体上端，所述箱体的正面设有显示屏和操作按钮，所述显示屏和操作按钮分别连接所述中央控制器，所述真空泵连接所述箱体内部的中空部分，所述箱体的四周设有云母加热器，所述箱体的中空部分通过进水管和放水管分别连接水箱，所述中央处理器控制进水管和放水管的进水与放水，并控制真空泵与云母加热器的启动与关闭，所述水位控制器设于所述箱体内部，所述水位控制器连接所述中央处理器。

如上所述的多功能全自动测量孔隙率的装置，优选地，所述中央处理器对所述水位传感器接收到的信号进行处理，通过抽气饱和前后箱体内的水位差和截面积，计算出试件的孔隙体积，再由已知的试件尺寸自动计算得出试件孔隙率。

如上所述的多功能全自动测量孔隙率的装置，优选地，所述水箱的中间设有过滤网，将所述进水管与放水管分隔开。

如上所述的多功能全自动测量孔隙率的装置，优选地，所述箱体内部设有多个槽位，多个槽位内分别设有水位控制器，所述中央处理器分别控制各个槽位的进出水与抽真空。

如上所述的多功能全自动测量孔隙率的装置，优选地，还包括智能温度调节仪，所述智能温度调节仪设于所述箱体内，所述智能温度调节仪连接并控制所述云母加热器，所述智能温度调节仪连接所述中央处理器。

进一步，智能温度调节仪自动调节工作室温度，保证试件真空饱水时工作室维持在恒温状态；并且具有超温保护功能，在设备工作过程中如果温度超过设定温度值时，超温保护电路动作，切断加热回路。

如上所述的多功能全自动测量孔隙率的装置，优选地，所述箱盖与箱体之间设有硅橡胶条，用于密封箱体盖子，防止气体进出。

如上所述的多功能全自动测量孔隙率的装置，优选地，所述操作按钮用于输入待测物件的尺寸输入及操作选择。

如上所述的多功能全自动测量孔隙率的装置，优选地，所述操作选择所述操作选择包括有温度的设定、抽真空气压的设定、槽内水位高度、进水、放水的控制。

如上所述的多功能全自动测量孔隙率的装置，优选地，所述显示屏显示当前箱体内工作室的温度、气压、及槽内水位和孔隙率计算结果。

如上所述的多功能全自动测量孔隙率的装置，优选地，所述箱体的中空部分与箱体外壳之间设有保温棉。

(三)有益效果

本发明的有益效果是：

本发明的多功能全自动孔隙率测量装置使用操作简单，可实现全自动测量，可有效提高试件孔隙率测量精度、缩短测量周期、提高测量效率，减少人力和资源的投入，保证后续工作的连续性，同时操作简单，符合绿色理念的要求。

本发明的多功能全自动孔隙率测量装置，应用于岩石、混凝土、沥青等孔隙材料孔隙率的测量，不仅用于一个试件孔隙率的测量，还可同时用于多个试件孔隙率的测量，对于在温差较大的地方，由于设有智能温度调节仪，温度对测量精度的不会造成影响，检测时间短。

附图说明

图1为多功能全自动孔隙率测量装置示意图三维视图；

图2为多功能全自动孔隙率测量装置的结构俯视图；

图3为多功能全自动孔隙率测量装置的示意图。

【附图标记说明】

1：箱盖；

20：箱体；

2：工作容器；

3：显示屏；

4：操作按钮；

5：云母加热器；

6：真空阀；

7：放气阀；

8：注水阀；

9：抽水阀；

10：保温棉；

11：水位传感器；

12：智能温度调节仪；

13：中央处理器；

14：真空泵；

15：待测试件；

16：水箱；

17：过滤网。

具体实施方式

本发明兼顾真空干燥、抽气饱和、水位监测等多项功能。通过对试件进行真空干燥，排除试件本身所含水分，提高测量精度；再利用真空抽气和水位监测对试件饱水量进行自动计算，结合已知试件尺寸即得出试件的孔隙率；同时，该装置可以满足多个试件同时测量的需求，提高测量效率，并在真空抽气过程中使工作环境保持在室温条件下，排除外界环境对测量的影响，确保测量结果准确性；通过水箱的过滤网，将使用后的水进行杂质过滤，以重复利用，满足绿色环保的需求。

为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。

实施例1

一种多功能全自动测量孔隙率的装置，包括箱盖、箱体、真空泵、水箱、中央控制器，箱体设为内部中空，中空部分用于作为测量的待测器件的工作容器，箱盖连接箱体上端，用于密封箱体，箱体的正面设有显示屏和操作按钮，显示屏和操作按钮分别连接中央控制器，真空泵通过管道连通箱体内部的中空部分，用于将中空部分的工作室抽真空，箱体的四周设有云母加热器，箱体的中空部分分别连接有进水管和放水管，进水管和放水管分别连接水箱，进水管和放水管设有控制阀门，控制阀门连接中央处理器，有中央处理器控制进水或放水的操作，所述中央处理器还控制控制真空泵与云母加热器的启动与关闭。

具体地，如图1所示，箱盖1连接在箱体20的上端，箱体20的内部中空部分作为工作容器2，在箱体20的正面设有显示屏3和操作按钮4。如图2所示，显示屏3和操作按钮4分别连接中央处理器13，在箱体20上设有真空阀6和放气阀7，真空阀6和放气阀7连通工作容器2，真空阀6的另一端连接真空泵，工作容器2内部连通注水阀8和抽水阀9，注水阀8连接进水管的一端，进水管的另一端连接水箱，抽水阀9连接放水管的一端，放水管的另一端连接水箱，工作容器2内设有水位控制器11。水位传感器11连接中央处理器13，水位传感器11用于测量容器水位变化，将水位信号传输至中央处理器13。工作容器2的外周，在箱体内壁设有云母加热器5，云母加热器5用于加热工作容器2内部，用于烘干待测试件。

进一步将工作容器内的温度保持在一个恒定的温度范围内，在箱体20的外壳与工作容器2之间，可填充有保温棉10。

进一步，为了能实现自动控制工作容器内温度，保证试件真空饱水时工作室维持在恒温状态，在箱体20内壁处设有智能温度调节仪12，智能温度调节仪12与中央处理器13和云母加热器5连接，智能温度调节仪12具有超温保护功能，在设备工作过程中如果温度超过设定温度值时，超温保护电路动作，切断云母加热器5的加热回路；当温度低于设定温度值时，智能温度调节仪12控制云母加热器的启动，使工作容器内保持恒温。在箱盖和箱体之间还设有硅橡胶条：用于密封箱体盖子，防止气体进出，增强工作室的密封性。硅橡胶条可固定设于箱盖上，也可固定设于箱体与箱盖扣合的箱体边沿上。

中央处理器13可通过控制真空阀6进行真空泵的抽真空动作，还可控制放气阀7进行放气动作，中央处理器13通过控制注水阀8和抽水阀9进行注水与放水，并对水位传感器11接收到的信号进行处理，通过抽气饱和前，箱体内工作容器2的水位差和截面积，计算出试件的孔隙体积，再由已知的试件尺寸自动计算得出试件孔隙率。

箱体20前面设置的操作按钮4是用于输入待测物件的尺寸输入及操作选择，操作选择，操作选择包括有温度的设定、抽真空气压的设定、槽内水位高度、进水、放水的控制等，操作按钮4是连接至中央处理器13，显示屏3也是连接中央处理器，用于显示当前箱体内工作的温度、气压、及槽内水位和孔隙率计算结果。在本发明的一优选实施例中，箱体内部可设为三个槽位，每个槽位为一个工作容器，工作容器内均设置有一个水位传感器11，如图2中所示，每个槽位都可用于中央处理器13分别控制各个槽位的进出水与抽真空，单独控制测量孔隙率。如图3所示，每个槽位内可放置有待测试件15进行测量，在水箱内设有过滤网17，水箱16内过滤网17的两侧设置进水管与出水管，过滤网17将进水管与出水管隔离开，也就是说，进水管连接水箱16内过滤网17一侧，出水管连接过滤网17的另一侧。工作容器2内的水排至水箱后，通过过滤网17将抽气饱和后的水中的杂质过滤净化，可重复利用进行下一次的抽气饱和，待使用一定次数后对过滤杂质进行清理。进水管连接注水阀用于水箱向工作容器内注水，出水管连接排水阀用于工作容器内向水箱排水。

本发明装置的使用方法：如图3所示，

首先将待测试件15的尺寸通过操作按钮4输入中央处理器器13，把待测试件15放入工作容器2中，关闭箱盖1，并将水箱16内注满水，水箱16内也可提前注水；

中央处理器器13控制真空阀6打开，真空泵14和云母加热器5开始工作，使工作室处于真空、高温的状态，即100kpa、105±2℃，烘干待测试件2～4h；

待测试件15烘干后，中央处理器13控制真空阀6关闭，放气阀7打开，使工作容器2内恢复正常气压，同时智能温度调节仪12对工作容器2的温度进行调节，使工作容器2的温度降低并维持在25±2℃；

工作容器2内温度恢复室温时，注水阀8自动打开，水位传感器11感应到水位高度高于待测试件15的高度约3～5cm(可根据实际情况进行调整)时停止注水，同时放气阀7关闭，真空阀6打开；

真空泵14开始工作，使工作室处于真空状态，对待测试件15进行抽气饱和6～8h，水位传感器11将饱和前后水位信息传输至中央处理器13，中央处理器器13对数据进行处理计算，自动得出试件孔隙率；

中央处理器器13输出数据后，真空阀6关闭，放气阀7打开，同时工作容器连接的排水阀9打开，水从工作容器2流入水箱16内，通过过滤网17净化水中杂质颗粒，净化后的水存储至下次测量使用；

水位传感器11检测到工作容器2内水排净后，真空阀6打开，放气阀7关闭，智能温度调节仪12调节温度至105±2℃，同时真空泵14工作，将待测试件15再次烘干后，调节温度至室温，同时放气阀7开启，使工作室处于正常状态，待测试件15处理完成。

本发明装置的测试原理是通过水位探测仪探测试件饱水前后容器水位的变化，得出试件吸水量，也就是试件的孔隙体积，然后除以试件体积就是试件的孔隙率。

本发明的多功能全自动测量孔隙率的装置兼顾真空干燥、抽气饱和、水位监测等多项功能。通过对待测试件进行真空干燥，排除试件本身所含水分，提高测量精度；再利用真空抽气和水位监测对试件饱水量进行自动计算，结合已知试件尺寸即得出试件的孔隙率；同时，该装置可以满足多个试件同时测量的需求，提高测量效率，并在真空抽气过程中使工作环境保持在室温条件下，排除外界环境对测量的影响，确保测量结果准确性；通过水箱的过滤网，将使用后的水进行杂质过滤，以重复利用，满足绿色环保的需求。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明做其它形式的限制，任何本领域技术人员可以利用上述公开的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。