本发明涉及一种沉积物物理性质数据测试设备，具体涉及一种沉积物容重测量装置，用于样品量较小或呈流塑状态沉积物样品容重的测试。
背景技术：
沉积物容重是沉积学、沉积工程与环境领域的重要基础物理参数之一，可以间接反映沉积物的组成、孔隙比、含水率甚至沉积物的力学性质等特征，是在沉积物物理力学研究中不可或缺的测定指标。
目前，沉积物容重常用的测定方法主要有环刀法、水替代法、封蜡法、计算法等。水替代法、封蜡法等测定沉积物容重存在精度较低、误差大、操作繁琐等问题，不适用于在野外进行沉积物容重的快速测量。环刀法是目前沉积物容重测试的标准方法，利用体积一定的钢制环刀压入已获得的沉积物中，取出后将环刀两端修平、外侧擦净，通过测定环刀内沉积物的质量并除以环刀的体积来计算沉积物的容重，该方法适用于样品量大、含水量少、塑性指数较高的沉积物，样品量少、含水量大、流塑状态的沉积物则无法利用该方法进行测试。
CN201310554449公开了一种测定土壤容重的测定系统及方法，利用置换气体的方式获得沉积物的体积数据，气体的可压缩性太大，受温度影响较大，但该发明仅仅考虑了压力对气体体积的影响，没有考虑温度，因此，该方式也存在一定的误差。
上述测定沉积物容重的设备和方法均存在一定的问题，各种方法的测试精度受人为因素影响较大。因此，提出一种新型的沉积物容重测试装置，快速、精确的测定不同塑性状态沉积物的容重，而不受沉积物样品量少、含水量高以及塑性状态的影响，是亟待解决的技术问题。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种新型的沉积物容重测量装置及方法，以快速、精确的测定不同塑性状态沉积物的容重，而不受沉积物样品量少、含水量高以及塑性状态等因素的影响。
一种沉积物容重测量装置，其特征在于该装置包括设备支架，该设备支架由位于下方的底座、底座底部的水平调节旋钮、底座一侧的竖直支架以及位于竖直支架上方的顶座组成；底座上表面靠近竖直支架的位置设有水平监测气泡，正中装有电子天平，电子天平上设有未贯穿的插孔；竖向支架内侧中部装有转轴水平设置的慢速电机，慢速电机头部设有卡扣，该卡扣用于在测定沉积物体积时固定取样针；顶座底面正中装有微型近距离三维激光扫描仪；顶座内部设有数据采集装置、单片机、数据输出端口和电池仓，其中数据采集装置用于采集沉积物的三维激光扫描数据和质量数据，单片机用于将数据采集装置获得的数据进行处理，得到沉积物的质量、体积和容重数据，数据输出端口用于数据的输出，电池仓用于野外工作无电源时的设备使用；所述顶座外侧面设有显示屏。
所述装置还设有外部电源线，方便在室内使用时连接室内电源，减少电池的使用。所述取样针为实心结构。
所述的顶座外侧面还设有设备控制按钮，所述设备控制按钮包括电源开关、体积扫描控制键、电子天平控制键和信息输入键。
该设备提供两种测试模式，可以测定不同塑性状态沉积物的容重，其中，软塑、硬塑状态沉积物利用取样针取样测定，流塑状态沉积物直接将样品置于不透光玻璃片上后，置于电子天平上测定样品的体积和质量。
显然，本发明结构合理，操作方便，利用了现有的微型近距离三维激光扫描仪能够扫描物体形状的功能，创新性的将微型近距离三维激光扫描仪应用于沉积物体积的测定上，可以非常精确的测定样品量较小沉积物的体积，从而获得精确的沉积物容重数据，克服了样品量少、含水量高、流塑状态沉积物容重难以准确测试的问题，是对目前常用沉积物容重测试装置和方法的重要补充。
附图说明
图1是本发明的总体结构示意图。
图2是本发明的外部结构示意图。
图3是本发明的侧视图。
图4是本发明的正视图。
图5是设备支架（1）的结构示意图。
其中，1、设备支架，2、电子天平，3、插孔，4、慢速电机，5、卡扣，6、取样针，7、微型近距离三维激光扫描仪，8、数据采集装置，9、单片机，10、数据输出端口，11、电池仓，12、显示屏，13、电源开关，14、体积扫描控制键，15、电子天平控制键，16、信息输入键，17、水平监测气泡，101、底座，102、水平调节旋钮，103、竖直支架，104、顶座。
具体实施方式
一种沉积物容重测量装置，
如图1、5所示，其特征在于该装置包括设备支架1，该设备支架1由位于下方的底座101、底座101底部的水平调节旋钮102、底座101一侧的竖直支架103以及位于竖直支架103上方的顶座104组成；
如图1、2、3、4所示，底座101上表面靠近竖直支架103的位置设有水平监测气泡17，正中装有电子天平2，电子天平2上设有未贯穿的插孔3；竖向支架103内侧中部装有转轴水平设置的慢速电机4，慢速电机4头部设有卡扣5，该卡扣5用于在测定沉积物体积时固定取样针6；顶座104底面正中装有微型近距离三维激光扫描仪7；顶座104内部设有数据采集装置8、单片机9、数据输出端口10和电池仓11，其中数据采集装置8用于采集沉积物的三维激光扫描数据和质量数据，单片机9用于将数据采集装置8获得的数据进行处理，得到沉积物的质量、体积和容重数据，数据输出端口10用于数据的输出，电池仓11用于野外工作无电源时的设备使用；所述顶座104外侧面设有显示屏12；
如图1、2、4所示，顶座104外侧面还设有设备控制按钮，所述设备控制按钮包括电源开关13、体积扫描控制键14、电子天平控制键15和信息输入键16；
如图1、2、4所示，该设备提供两种测量模式，可以测定不同塑性状态沉积物的体积，其中，软塑、硬塑状态沉积物利用取样针6取样测定，流塑状态沉积物直接将样品置于不透光玻璃片上后，置于电子天平2上测定样品的体积和质量。
利用本发明所述的装置进行软塑、硬塑状态沉积物容重测定的方法，其特征在于包括以下步骤：
1）将装置置于坚固的平面上，利用水平调节旋钮102将装置调平后，开机，选择软塑、硬塑模式进行测定，并输入样品名称信息；
2）取适量沉积物样品，将取样针6的针尖插入待测样品，注意操作时不能使测试样品内部产生空隙；
3）将取样针6尾端插入慢速电机4头部，用卡扣5固定，利用慢速电机4的旋转和微型近距离三维激光扫描仪7对取样针6及其上的沉积物的体积进行扫描；由于取样针6插入慢速电机4头部的深度是固定的，因此出现在扫描区域中的取样针6的体积也是固定的，每次扫描时减去取样针6的上述固定体积，即得沉积物的体积；
4）扫描完成后，松开卡扣5，取下取样针6，将取样针6的尾部插入插孔3中，利用电子天平2完成沉积物和取样针6总质量的测定和采集；
5）数据采集装置8和单片机9同步完成沉积物体积、质量数据的采集和沉积物容重的计算工作；其中计算质量时扣除已知的取样针6的质量；
6）重复上述步骤，完成所有沉积物样品的容重测试工作后，通过数据输出端口10批量完成数据的导出。
利用本发明所述的装置进行流塑状态沉积物容重测定的方法，其特征在于包括以下步骤：
1）将装置置于坚固的平面上，利用水平调节旋钮102将装置调平后，开机，选择流塑模式进行测定，并输入样品名称信息；
2） 将一不透光的玻璃片放置在电子天平2的中间，利用电子天平控制键15将电子天平2归零，以扣除玻璃片的质量，用取样勺取适量沉积物样品，放置于玻璃片的中间位置；
3）待沉积物样品状态稳定、形状不变后，开始测试，分别通过电子天平2和微型近距离三维激光扫描仪7完成沉积物质量的测定和体积的扫描；
4）数据采集装置8和单片机9同步完成沉积物体积、质量数据的采集和沉积物容重的计算工作；
5）重复上述步骤，完成所有沉积物样品的容重测量工作后，通过数据输出端口10批量完成数据的导出。