一种土石混合料频率响应特征快速检测设备以及方法与流程

本发明涉及水利工程技术领域，具体涉及一种土石混合料频率响应特征快速检测设备。

背景技术：

在土石坝施工过程中，筑坝材料的密度参数检测对土石坝的施工质量极为重要。随着目前土石坝工程的发展，越来越多的土石坝工程中开始使用土石混合料作为筑坝材料，不同于级配良好的堆石料，土石混合料的不均匀性强，需要大量的密度测点来检验土石混合料的施工质量。近年来，许多针对土石混合料的无损检测方法不断出现，材料的频率响应特征是多数无损检测方法的基础。

目前，在瑞雷波法、面波法和附加质量法的实施过程中，多采用人工搬运砝码来施加荷载，检测所需耗费的人力较高，不同测点之间转移较慢，大大影响了土石混合料的检测效率。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种土石混合料频率响应特征快速检测设备以及方法，以在现场提供较为高效的土石混合料响应频率参数。

本发明的技术方案是：

本发明提供一种土石混合料频率响应特征快速检测设备，所述装置包括可移动的拖车部分、砝码、砝码吊装部分、激振重锤以及数据采集系统，其中；

所述的可移动的拖车部分包括底盘和砝码支架，底盘的上设有尺寸略大于砝码的圆孔，该圆孔供砝码上下通过进行荷载施加，圆孔上安装可拆卸的砝码支架，该砝码支架介于底盘和砝码之间；

所述的砝码为多个，依次堆叠，各砝码的侧面均设有固定孔；

所述的砝码吊装部分包括吊装梁和电动葫芦，所述底盘的一侧装有立柱，吊装梁的一端与立柱的顶部连接，另一端安装电动葫芦，该电动葫芦的中心与砝码中心处于同一铅垂线位置，前述电动葫芦连接有与砝码侧面固定孔数量一致的吊装钢索，前述吊装钢索的端部设有与前述固定孔尺寸相匹配的插销；

所述的激振重锤放置于底盘上；

所述的数据采集系统包括加速度传感器、压电信号采集仪和便携电脑，所述的压电信号采集仪和便携电脑设置于立柱上，前述加速度传感器用于检测砝码的振动信号，其检测信号输出端与压电信号采集仪的检测信号输入端相连，压电信号采集仪的电信号输出端与便携电脑的信号输入端相连。

进一步地，在底盘上圆孔的外周设置若干个砝码限位栏杆。

进一步地，所述的砝码为圆盘状，砝码限位栏杆对称地设置在砝码的外侧。

进一步地，所述的激振重锤为固定质量20kg的金属重锤，其形状为圆柱体，顶部附带有t形把手供拾取和放置。

进一步地，所述的砝码的中心位置上表面设有台阶状凸起，下表面设有与相邻砝码的台阶状凸起配合的台阶状凹陷。

进一步地，砝码的侧边均匀分布三个吊装固定孔，对应的吊装钢索为三根。

一种土石混合料频率响应特征快速检测方法，该方法包括以下步骤：

s1、选定若干个测点；

s2、将土石混合料频率响应特征快速检测设备拖动至任一测点上方；

s3、将吊装钢索端部的插销插入最下层砝码的固定孔中，控制电动葫芦将所有砝码全部提起；

s4、移除砝码支架，控制电动葫芦将全部砝码穿过圆孔放下至测点表面，拔出插销，对测点施加全部砝码的竖向荷载；

s5、将加速度传感器放置在位于顶部的砝码的中心位置，提起激振重锤并自由释放，使得激振重锤冲击测点旁边的地面，加速度传感器通过压电信号采集仪将所采集的数据转换为频率响应数据，传输至便携电脑进行频率响应数据的读取和记录；

s6、移除加速度传感器，将吊装钢索的插销插入最顶部的一块砝码中并提起，对测点施加少一块砝码的竖向荷载；

s7、依次重复步骤s5-6，直至完成三块砝码的竖向荷载下的频率响应检测；

s8、将吊装钢索的插销插入最底端砝码的固定孔中，控制电动葫芦将所有砝码提起至高于底盘的平面，将砝码支架安装在圆孔上，控制电动葫芦将所有砝码放置在砝码支架上，收回激振重锤并放置在底盘上；

s9、移动设备至下一检测点。

进一步地，s1中，选定若干个测点后，对各测点表面进行整平处理。

本发明的有益效果：

本发明的检测设备结构简单、使用方便；对土石混合料响应频率参数检测的效率提升明显，采用一体化的可移动拖车大大减轻了试验过程中所需的人力成本和时间成本。

本发明带有圆孔的底盘使砝码在竖直方向上移动进行装卸和固定，提高了砝码上下位置的一致性，保证竖向荷载的垂直均匀施加，提高了检测精度。

本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1为本发明设备的结构示意图；

图2为砝码截面构造示意图。

图中：1-可移动拖车部分；2-砝码；3-砝码吊装部分；4-激振重锤；5-数据采集系统；6-底盘；7-砝码限位栏杆；8-砝码支架；9-固定孔；10-吊装梁；11-电动葫芦；12-吊装钢索；13-加速度传感器；14-压电信号采集仪；15-便携电脑；16-圆孔；17-台阶状突起；18-台阶状凹陷；19-插销。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然附图中显示了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。

如图1所示，一种土石混合料频率响应特征快速检测设备，所述装置包括可移动的拖车部分1、砝码2、砝码吊装部分3、激振重锤4以及数据采集系统5，其中；

所述的可移动的拖车部分1包括底盘6和砝码支架8，底盘6的上设有尺寸略大于砝码2的圆孔16，该圆孔16供砝码2上下通过进行荷载施加，圆孔16上安装可拆卸的砝码支架8，该砝码支架8介于底盘6和砝码2之间；

所述的砝码2为多个，依次堆叠，各砝码2的侧面均设有固定孔9；

所述的砝码吊装部分3包括吊装梁10和电动葫芦11，所述底盘6的一侧装有立柱，吊装梁10的一端与立柱的顶部连接，另一端安装电动葫芦11，该电动葫芦11的中心与砝码2中心处于同一铅垂线位置，前述电动葫芦11连接有与砝码2侧面固定孔9数量一致的吊装钢索12，前述吊装钢索12的端部设有与前述固定孔9尺寸相匹配的插销19；

所述的激振重锤4放置于底盘6上；

所述的数据采集系统5包括加速度传感器13、压电信号采集仪14和便携电脑15，所述的压电信号采集仪14和便携电脑15设置于立柱上，前述加速度传感器13用于检测砝码2的振动信号，其检测信号输出端与压电信号采集仪14的检测信号输入端相连，压电信号采集仪14的电信号输出端与便携电脑15的信号输入端相连。

进一步地，在底盘6上圆孔16的外周设置若干个砝码限位栏杆7。

进一步地，所述的砝码2为圆盘状，砝码限位栏杆7对称地设置在砝码2的外侧。

进一步地，所述的激振重锤4为固定质量20kg的金属重锤，其形状为圆柱体，顶部附带有t形把手供拾取和放置。

如图2所示，砝码2的中心位置上表面设有台阶状凸起17，下表面设有与相邻砝码2的台阶状凸起17配合的台阶状凹陷18；砝码2的侧边均匀分布三个吊装固定孔9，对应的吊装钢索12为三根。

一种土石混合料频率响应特征快速检测方法，该方法包括以下步骤：

s1、选定若干个测点，对各测点表面进行整平处理；

s2、将土石混合料频率响应特征快速检测设备拖动至任一测点上方；

s3、将吊装钢索端部的插销插入最下层砝码的固定孔中，控制电动葫芦将所有砝码全部提起；

s4、移除砝码支架，控制电动葫芦将全部砝码穿过圆孔放下至测点表面，拔出插销，对测点施加全部砝码的竖向荷载；

s5、将加速度传感器放置在位于顶部的砝码的中心位置，提起激振重锤并自由释放，使得激振重锤冲击测点旁边的地面，加速度传感器通过压电信号采集仪将所采集的数据转换为频率响应数据，传输至便携电脑进行频率响应数据的读取和记录；

s6、移除加速度传感器，将吊装钢索的插销插入最顶部的一块砝码中并提起，对测点施加少一块砝码的竖向荷载；

s7、依次重复步骤s5-6，直至完成三块砝码的竖向荷载下的频率响应检测；

s8、将吊装钢索的插销插入最底端砝码的固定孔中，控制电动葫芦将所有砝码提起至高于底盘的平面，将砝码支架安装在圆孔上，控制电动葫芦将所有砝码放置在砝码支架上，收回激振重锤并放置在底盘上；

s9、移动设备至下一检测点。

根据检测结果，获得一个土石混合料测点不同竖向荷载下土石混合料的频率响应特征如下。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。