一种用于冻融循环过程中测量试样质量及尺寸的试验系统的制作方法

本发明专利涉及一种用于冻融循环过程中测量试样质量及尺寸的试验系统，属于土工试验领域。

背景技术：

冻融循环试验过程中，试样质量及尺寸变化是反映试样内部从不稳定态向动态稳定态发展过程的重要参数。通常，实验室中获取试样质量及尺寸变化的方法是在每次冻融循环后分别用电子秤和游标卡尺测量试样的质量和尺寸。一方面，试样在冻融试验箱中来回取、放的过程中不可避免地产生了人为误差；另一方面，取出的试样在称重过程中会受到外部环境温度的影响，而用游标卡尺测量试样尺寸时，无法保证每次测量时为同一位置，也会造成较大的误差；再者，人工测量的方法效率低下，费时费力。

技术实现要素：

为了克服传统人工方法在测量冻融循环试验中试样质量及尺寸变化中的不足之处，本发明提供了一种用于冻融循环过程中测量试样质量及尺寸的试验系统。

本发明的技术解决方案是：一种用于冻融循环过程中测量试样质量及尺寸的试验系统，由试验机、动态数据采集仪及计算机处理系统组成，所测试样置于试验机内，动态数据采集仪将试验机内试样的实时数据传送至计算机处理系统进行处理，从而获取试样在冻融循环过程中质量及尺寸的实时变化数据。

所述试验机主要由外箱、内箱、温控系统、柱形激光测距仪、称重试验台和箱盖等六部分组成，温控系统设在外箱与内箱之间的夹层内，内箱内壁上设有柱形激光测距仪，内箱底面上设称重试验台，箱盖设在外箱上表面。

所述柱形激光测距仪布置在内箱内壁四周的水平和竖直两个方向上，竖直方向的柱形激光测距仪用来实时监测试样高度变化，水平方向的柱形激光测距仪用来实时监测试样的直径变化，具体试验原理如下：

测试试样高度时，竖直方向上的柱形激光测距仪向试样中间位置发射激光射线，会产生三种不同长度的激光射线，分别为距离称重试验台s1的射线1，距离试样s2的射线2和距离对面内壁表面s3的射线3，如附图2(高度测试原理1)所示，然后，动态数据采集仪会对柱形激光测距仪的数据进行实时采集，并传送至计算机处理系统进行处理，如附图3(高度测试原理2)所示，在高度为0＜h＜h1范围(即称重试验台高度)内，射线距离始终为s1，在高度h1≤h≤h2范围(试样高度)内，射线距离维持在s2，超过试样高度(h2＜h≤h3)后，射线距离为s3，从中可以得出，射线距离为s2的那部分射线所处范围即为试样的高度，若射线距离为s2的那部分射线范围增大，则试样高度增加，相反，若射线距离为s2的那部分射线范围变小，则试样高度下降，据此，计算机处理系统就会自动处理并实时监测试样高度的变化；

测试试样直径时，水平方向上的柱形激光测距仪向试样径向发射激光射线，一部分透射在对面内壁上，距离为s4，另一部分沿试样半周长线产生不同长度的激光射线，距离范围为s5-s4/2，如附图4(直径测试原理1)所示，然后，动态数据采集仪会对柱形激光测距仪的数据进行实时采集，并传送至计算机处理系统进行处理，如附图5(直径测试原理2)所示，在宽度为0＜l＜l1范围内，射线距离始终为s4，在宽度l1≤l≤l2范围(试样直径)内，射线距离维持在s5-s4/2范围内，宽度在l2＜l＜l3范围，射线距离为s4，从中可以得出，射线距离为s5-s4/2的那部分射线所处范围即为试样的直径，若射线距离为s5-s4/2的那部分射线范围增大，则试样直径增加，相反，若射线距离为s5-s4/2的那部分射线范围变小，则试样直径减小，据此，计算机处理系统就会自动处理并实时监测试样直径的变化。

所述称重试验台既可用来放置试样，又可称重试样，具有高精度、高灵敏性的特点；所述内箱四周内壁上设有许多透气孔，温控系统释放的冷气和热气从透气孔进入内箱内部，避免气流直接吹向试样而产生扰动。

本发明的有益效果：有效解决了冻融循环试验中传统人工测量试样质量及尺寸带来的较大误差等问题，具有自动化程度高，数据准确以及操作方便等优点。

附图说明

图1为本发明专利试验机的整体示意图。

图2为本发明专利高度测试原理1图。

图3为本发明专利高度测试原理2图。

图4为本发明专利直径测试原理1图。

图5为本发明专利直径测试原理2图。

图中标号说明：1-外箱，2-内箱，3-柱形激光测距仪(水平)，4-柱形激光测距仪(竖直)，5-温控系统，6-箱盖，7-称重试验台。

具体实施方式

以下将结合附图和具体实施例对本发明专利作进一步的详细说明。

实施例：

开启计算机处理系统，将所有数据归零。打开箱盖6，将试样置于称重试验台7上中间位置，盖上箱盖6，启动温控系统5，待温度达到设定温度时，打开柱形激光测距仪3、4，同时动态数据采集仪会自动采集试样质量和尺寸数据，并及时传送至计算机处理系统进行处理，实现实时监测的目的。

技术特征：

技术总结
本发明属于土工试验领域，具体涉及一种用于冻融循环过程中测量试样质量及尺寸的试验系统，由试验机、动态数据采集仪及计算机处理系统组成，试验机主要由外箱、内箱、温控系统、柱形激光测距仪、称重试验台和箱盖等六部分组成。竖直方向的柱形激光测距仪用来实时监测试样高度变化，水平方向的柱形激光测距仪用来实时监测试样的直径变化，称重试验台既可用来放置试样，又可称重试样。本发明有效解决了冻融循环试验中传统人工测量试样质量及尺寸带来的较大误差等问题，具有自动化程度高，数据准确以及操作方便等优点。

技术研发人员：高常辉;郁陪阳;马冬冬;白梅
受保护的技术使用者：安徽理工大学
技术研发日：2017.05.23
技术公布日：2017.09.29