本发明属于海冰力学性质实验技术领域，涉及到冰区现场低温环境下的海冰实验与数据采集工作，尤其涉及一种耐低温便携式海冰拉压试验机系统。
背景技术
近年来，随着对寒区油气资源与海洋运输的开发，海冰的力学性质越发引起人们的关注。准确分析海冰与结构间的相互作用对冰区结构的设计和安全运行具有重要意义。而海冰的基本力学性质是研究冰与结构之间相互作用的重要基础。由于自然界中的海冰温度与其结冰点较为接近，因此海冰的强度对温度变化十分敏感。为得到准确的海冰强度，通常在取样现场开展实验更为可靠。冰区现场通常伴随着强风、低温、高湿等恶劣条件，体积庞大的设备不利于运输，且低温环境对电器元件的影响较大。因此发明一种便携式且能够抵抗冰区现场强风、低温、高湿等恶劣条件海冰实验系统有广泛的应用前景。
技术实现要素：
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种耐低温便携式海冰拉压试验机系统，能够在冰区现场低温、高湿等条件下正常运行，且方便在冰雪环境下运输。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种耐低温便携式海冰拉压试验机系统，主要由实验台和控制台组成，二者通过数据线连接。
所述的实验台包括压力传感器1、位移传感器、压头2、伺服电机3、海冰试样5，用于加载海冰试样，具体为通过伺服电机控制压头的升降从而对海冰试样形成轴向拉压载荷，试验台的加载空间根据海冰试样进行设计，使设备总机重量与体积大幅降低，便于冰区现场的运输与移动。
所述的实验台采用伺服电机3作为传动系统，作为载荷输入，严格控制加载速率，使得海冰试样的测试数据更加准确，伺服电机3上设有电源线、数据线接口6，分别与外部电源和电源线、数据线接口12中的数据线接口连接，电源线、数据线接口12中的电源线接口与外部电源连接；所述的伺服电机能够提供高分辨率的加载速率，便于测量在不同加载速率下的海冰力学性质。伺服电机3上方设置两个压头2，压头2之间用于安装海冰试样5；固定压头2端设有压力传感器1、位移传感器，其上设有数据线接口4，用于测试海冰试样5在拉压过程中应力与应变的变化情况，通过数据线传输到控制台中的数据采集系统。
由于设备需在冰区现场低温条件下实验，避免受温度影响，所述的传动系统包括减速机与涡轮蜗杆，均采用机械传动，受温度的影响较小，能够确保传动设备在低温下正常有效运行；传动系统中的变速箱及传动装置均采用航空润滑油，防止普通润滑油低温冷凝而影响系统的传动、制动功能，避免低温环境下润滑油的凝固情况。
所述的控制台为核心电器元件，主要包括数据采集系统、饲服电机控制系统与温度控制系统，用于控制系统工作和数据采集。
所述的饲服电机控制系统包括显示器8、数据采集及系统控制机箱9，用于控制伺服电机3的升降和加载速率，进而通过伺服电机3实现对加载横梁的控制，带动控制压头2的升降，即控制加载情况。
由于冰区现场温度通常较低，为避免伺服电机控制系统与数据采集系统中的计算机电子元件在低温环境下无法运行，在实验箱中加入温度控制系统。所述的温度控制系统包括温控加热设备10、温度探头11，温度探头11用于探测控制台内部的温度情况，当控制台内部温度低于预设置时温控加热设备10自动开启向系统供热，防止设备在低温下失效，能够保证其内部电器元件在所需的温度范围内工作而不受现场低温环境影响；当控制台内部温度高于预设置时，温控加热设备10不工作。
所述的数据采集系统主要负责接受位移传感器与力传感器所产生的信号以及存储数据。
在实验台加载过程中，海冰试样5的实验数据由压力传感器1通过数据线接口4连接电源线、数据线接口12输送到数据采集及系统控制机箱9中数据采集仪，通过显示器8显示实验过程中数据变化情况。
此外，由于海冰所存在的区域通常伴随着表面覆雪等环境，为方便设备，所述的实验台和控制台的底部分别安装雪橇7结构，方便设备在冰雪环境下运输与移动。所述的实验台和控制台的外部均安装防护罩，能够降低风和潮湿环境对实验电器元件以及试样的影响。
根据iso标准，海冰压缩强度所需试样长度通常为15cm左右，根据相应需求调整压缩量程能够得到最经济的实验设备重量和体积，方便设备冰上运输与操作。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1)本发明在核心电器元件部位添置温控系统，温控系统中的温度传感器能够获取控制台内部的温度情况，在控制台内部温度低于预设置时自动开启向系统供热，能够保证其内部电器元件在所需的温度范围内工作而不受现场低温环境影响。
2)本发明在实验台和控制台外部均安装防护罩，能够降低风和潮湿环境对实验电器元件以及试样的影响。
3)本发明在实验台和控制台底部安装雪橇结构，方便设备在冰雪环境下运输与移动。
4)本发明实验台采用伺服电机作为载荷输入，能够严格控制加载速率，使得海冰试样的测试数据更加准确。
5)本发明设备需在冰区现场低温条件下实验，避免受温度影响，实验台的加载传动系统包括减速机与涡轮蜗杆均采用机械传动，能够确保传动设备在低温下正常有效运行。
6)本发明实验台的传动系统中采用航空润滑油，避免低温环境下润滑油的凝固情况。
7)本发明操作系统中采用无线鼠标键盘，避免潮湿环境接触电器元件，损坏元器件。
8)本发明操作台尺寸根据海冰试样进行设计，使得设备总机重量与体积大幅降低，便于冰区现场的运输与移动。
附图说明
图(1)和(2)为本发明耐低温便携式海冰拉压试验机系统的结构示意图。
图(1)是实验台，其中：1压力传感器；2压头；3伺服电机；4数据线接口；5海冰试样；6电源线、数据线接口；7雪橇。
图(2)是实验箱，其中：8显示器；9数据采集及系统控制机箱；10温控加热设备；11温度探头；12电源线、数据线接口。
具体实施方式
下面结合附图(1)、(2)对发明的结构、制作过程、操作实施过程作进一步说明。
本耐低温便携式海冰拉压试验机系统主要由实验台、实验箱两大部分组成。实验台、实验箱的具体设计由如图(1)、(2)所示。
图(1)中压头2设计的间距能够压缩高度为15cm的海冰试样5即可，尺寸尽量减小。其他相关实验中海冰实验试样高度是30cm，此处设计将试样高度尺寸减半，通过等比例缩减试样大小，仍可满足相关实验要求，可使实验台体积缩减，便于运输。在实验台加载过程中，海冰试样实验数据由压力传感器1通过数据线接口4连接到图(2)中接口12输送到9中数据采集仪，通过显示器8显示实验过程中数据变化情况。
电源线、数据线接口6分别与外部电源和12中数据线接口连接，12中电源线接口与外部电源连接。
图(2)中由8、9组成的控制系统通过伺服电机3控制压头的升降，即控制加载情况。实验时，由温度探头11监测实验箱内部温度。温控加热设备10在系统温度较低时，能够自动开启，向实验箱内部设备供热，防止设备在低温下失效，使得实验正常有效进行。
在实验台底部和实验箱底部安装雪橇7，方便设备在冰雪环境下运输。
以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，但并不能因此而理解为对本发明专利的范围的限制，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些均属于本发明的保护范围。