专利名称：烟火冲击穿透计的制作方法
技术领域：
本发明是关于一种检验土壤并测试土壤特性的装置。土壤检验装置的两种基本方法是压力测试和穿透性测试，特别是利用冲击穿透测试法。冲击穿透测试法的原理是测定将探头推入土壤一定深度所需要的动能，这一动能通常是藉助于某一已校准的已知物体的降落来确定的。
利用上述装置进行探测需要花费很多时间，并且在目前高劳力成本的情况下，这种探测方法也是很昂贵的。
再有，大多数这类设备都不具有自动写出的有关土壤特性的报告，而这种报告对于土壤检验来说具有更大的可靠性。
本发明的目的是使烟火冲击穿透测试装置可以满足下述主要的要求操作速度、降低成本以及测试的可靠性。
本发明的目的是一种这样的装置，它通过连续检测和测量标准探测杆在土壤中的推进状况而测定土壤的特性，探测杆在土壤中的推进是利用烟火气体产生器所产生的压力来实现的。
对于本专利装置的独特方案，将通过它的说明书、它所采用的技术证据以及它的操作图解来加以说明。
本发明装置最重要的特点如下利用烟火气体发生器在喷射管中产生的压力来推动标准探测杆进入土壤。
探测杆在喷射管中的位移是连续进行检测的，特别是通过检测一与探测杆相连的磁铁在沿喷射管设置的螺线管中的移动行程来进行的。
这个位移是气体压力在探测杆上产生的加速和土壤阻力在此探测杆上产生的加速作用的合成结果，它由预先编程的电子线路进行连续计算。
当装置较轻并且可以携带的情况下，利用垂直向后运动的物体使运动量得到平衡，该向后运动的物体的一部分最好作为气体的膨胀室和标准探测杆的导向部件。
下面的介绍纯粹是为了说明本发明，而并非对本发明的限制，同时还必须参照附图来理解本发明。附图如下
图1示出了作为本发明装置的最简单的实施例。
图2示出了专门适用于较浅深度探测的装置。
图3和图4示出专门适用于较深深度探测的装置。
本发明的基本装置图示如附图1。
标准探测杆(1)安装在活塞(2)上，在活塞中放有磁铁(3)。
向后运动物体(4)与传递到标准探测杆(1)和它的活塞(2)上的运动量相平衡。
本发明装置还装设有气体发生器(5)。通过重力来确保对反冲能量的吸收。
不超出本发明的范围，还可以采用其他平衡反冲力的装置，如能量吸收器，以及其他平衡承载部件或装置的质量的设备。
探测杆、活塞、向后运动物体和气体发生器的组装件都放置在由非磁性材料制成的反冲管(7)中。反冲管(7)带有螺线管(6)，该螺线管最好与发射管同心。
上述螺线管(6)与数据处理和电子设备单元(9)相连。
在点火之后，气体发生器将气体送入位于活塞(2)和向后运动物体(4)之间的膨胀室(8)，于是所产生的压力推动标准探测杆快速运动。当探测杆喷推出去的时候，磁铁(3)通过各螺线圈(6)所经过的行程引起了电子信号，同时也计算出产生电子信号的时间间隔。
由此就可计算标准探测杆的运动速度并进而计算其加速度。
由给定的气体发生器传递至膨胀室的压力的规律P(t)是已知的，这或者由于测量而精确地已知，或者由于所用气体发生器的操作重现性而很好的近似已知(2～3%)。
从而可知因土壤对探测杆的推入的阻力所形成的减速力为R(t)＝S.P.(t)-mG(t)。
这一计算的执行或是通过适用的逻辑电路，或是用预先编程的计算机。
不超出本发明的范围，还可以采用其他装置来检测这种类型的移动行程，如机电接触器或光电池。
同样，不超出本发明的范围，还可以用加速度计取代行程检测器和部分数据处理电路。
标准探测杆可以装有端头(10)，它的最大直径大于探测杆的直径，也可以不装这种端头，这取决于所进行的测量方法的类型。
作为本发明目的的装置，其可携带以及用于浅深度探测的型式，图示于附图2。
标准探测杆(1)安装于活塞(2)上，活塞中装有磁铁。
向后运动物体(4)与传递到标准探测杆及其活塞的运动量相平衡，它最好由非磁性材料的管子构成，例如上端封闭的筒管，这样，此向后运动的物体就成为一喷射管。
在将探测棒向土壤推入之前，该装有活塞的标准杆最好由一可拆卸固定夹(15)固定在向后运动物体上，但是，不超出本发明的范围，也可以采用其他固定装置，如阀球弹簧、板簧等。
向后运动物体(4)在反冲管(7)内滑动，该反冲管由非磁性材料制成，而最好是由玻璃纤维与热固或热塑基体材料构成。
在装置与土壤接触的地方，导向管最好装有一支承脚(17)，该支承脚带有冲击吸收器(16)以对付向后运动物体的回落。
用于检测磁铁行程的螺线管(6)最好位于导向管的周围，并且和电子处理单元(9)相连。
这一装置可以是独立的，并且可简单地装备一折叠可调三脚架(22)。
三脚架最好由三支腿(19)的组装环(18)构成，该三支腿通过可锁定的滑动部件(20)之类的构件调节其长度，并且通过脚(21)支撑于土壤上，如果合适的话，脚(21)上还可以开孔，以便将装置固定在土壤上。
向后运动物体最好具有气体发生器的后膛(14)支架，以及安装于其顶部的起燃安全装置(13)。
气体发生器的起燃最好利用撞击方法进行，但是，不超出本发明的范围，也可以用电起燃或激光束起燃。
气体发生器的主体最好由热塑材料、热固材料、合成橡胶、卡纸板或合成材料制成，其结构最好设计得当其工作箱外为低压时将其打开，并且这样设计也是为了在可能发生点火或着火事故时保证安全起见。
为了便于装载和保证安全，气体发生器(5)最好装设在可动后膛(11)内的箱壳(12)之中。
将可动后膛(11)插入支架(14)可使气体发生器进入工作位置，即面向膨胀室(8)的入口通道和起燃安全装置(13)的支臂的位置。
不超出本发明的范围，也可以采用其他具有“活塞-喷推”功能的结构。
图3给出本发明的另一种类型，它专门适用于深度探测，可利用单一标准探测杆，也可利用按探测程序组装成的多个探测杆进行探测。
对标准探测杆的喷推作用和导向作用不仅是由活塞产生的，另一方面，也是由载带着尖端(10)的空腔标准探测杆(1)的封闭端产生的，所带尖端(10)的最大直径或大于或小于探测杆的直径，另外，也由标准探测杆沿之滑动的轴向管所产生。
标准探测杆(1)还装备有一套环(25)，当有过大的能量超过推入土壤所吸收的能量时，该套环可对其向土壤的推进做限制。
磁铁(3)放置于套环(25)中。在这种情况下，螺线管不与管件同心，但沿管件放置，而磁铁位于与探测杆的运动方向垂直的平面内。
标准探测杆滑过导管(27)，该导管(27)最好由卡盘(26)连接到向后运动物体(4)上，该向后运动物体(4)也形成了一个反冲导向管，并且还设置有膨胀室(8)和气体发生器(5)的后膛。不超出本发明的范围，探测杆(1)也可设在导管(27)之内。
反冲管(7)在其上部有一腔膛(29)。
膨胀室有一个或多个孔(28)，它可以备有阀门或剪切膜片，也可以不备。
实践上，当标准探测杆在土壤中阻塞时，需要将气体从膨胀室抽出，以限制向后运动物体的上升。
这一抽吸操作最好经由腔膛(29)和其孔(28)来进行，它们是以这样的方式配置的，即只是稍稍降低了气体发生器的功能。
反冲管(7)和向后运动物体的管状部分上有一个开口(30)(图4所示)，以便安装装备有导管(27)的标准探测杆(1)。这个开口在操作过程中是由门(30)或由向后运动物体相对于导管的转动而关闭的。
在装有门的情况下，通过打开向后运动物体的门(30)来安装标准探测杆。该门具有锁定装置(31)，为了安全起见，该锁定装置最好联接有防火安全设备(15)。
当标准探测杆部分推入土壤，或推入很困难时，本装置能够容易地撤出该标准探测杆，或者利用第二个气体发生器来完成向土壤的推入。
为撤出标准探测杆(1)，打开卡盘(26)就可以了;于是导向管(27)落到标准探测杆的底部从而卸脱了本探测装置，然后再提取出该导向管，此时最好藉助于装在套环(25)上的提取器来提出该导向管。
本装置还可以再加一个第二延伸探测杆以加深探测深度，该第二探测杆可在拆卸下导管之后安装在套环的位置上。
权利要求
1.一种检验和测试土壤特性的装置，它由下述部件构成探测杆(1)，它被烟火气体发生器(5)所产生的压力所推动而进入土壤，并在推入土壤的过程中检测它的运动，从而得出土壤对推入的阻力；这一检测由一安装在反冲导向架上的装置来完成，该装置因探测杆通过其整个位置的行程而被驱动。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于该探测杆(1)的运动是藉助于与该探测杆相连的磁铁(3)通过一沿外管(7)设置的螺线管(6)的移动行程而进行检测的。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于该探测杆(1)的运动是藉助于探测杆在光电池前或在机电接触器前的移动行程来进行检测的。
4.如上述一项或多项权利要求所述的装置，其特征在于该探测杆的各运动位置的坐标都送入计算机(9)，计算机是专用或非专用的，并经预编程序和预置装置的参数数据，以直接得到土壤特性信息，并使其能显示或打印。
5.如上述一项或多项权利要求所述的装置，其特征在于传递到探测杆上的运动量的平衡是由设置在反冲管(7)中的向后运动物体(4)来保证的，而它的动能因重力而被吸收。
6.如上述一项或多项权利要求所述的装置，其特征在于该向后运动物体也作为探测杆的导向管，并作为气体的膨胀室。
7.如上述一项或多项权利要求所述的装置，其特征在于该向后运动物体包括烟火气体发生器(5)的箱体。
8.如上述一项或多项权利要求所述的装置，其特征在于向后运动物体在与膨胀室(8)同一高度处具有一个或多个排出孔(28)，并且反冲管有一孔(29)，以便当探测杆在推入土壤过程中阻塞在土壤中的情况下便于抽出气体。
9.如上述一项或多项权利要求所述的装置，其特征在于采用一沿可拆卸的导管(27)滑动的空腔探测杆，该导管由卡盘(26)或由一紧固的固定装置锁定在向后运动物体(4)上。
10.如上述一项或多项权利要求所述的装置，其特征在于探测杆可按探测操作程序由数个分段利用锁定接头组装而成。
11.如上述一项或多项权利要求所述的装置，其特征在于发生器主体是由热塑或合成材料制成，当其工作箱外为低压状况时它被打开。
全文摘要
烟火冲击穿透计借助于烟火气体发生器所产生的压力，通过连续检测和测量探测杆在土壤中的推入情况，可测定土壤的特性。在装备有螺线管的非磁性管中，同时还装设有一固定于活塞上的标准探测杆，活塞中有一磁铁；另外，非磁性管中还装设有一向后运动物体，它平衡着因设于其内的烟火气体发生器的气体而引起的探测杆的运动量。一个探测和处理标准杆的运动的单元，它可以计算土壤对探测杆的推入的阻力。
文档编号G01N3/40GK1063158SQ9111276
公开日1992年7月29日 申请日期1991年12月11日 优先权日1990年12月12日
发明者卡斯塔涅·贝尔纳 申请人:卡斯塔涅·贝尔纳