CN104880153A - 一种激光传感器测量冻土冻胀位移的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种激光传感器测量冻土冻胀位移的装置,其结构特征是激光传感器对应试样罐内盛有土样,激光传感器通过传感器支架、传感器固定抽杆及传感器固定架固定于刻度尺上。零位标记抽杆、零位标记固定架固定于刻度尺上,最大量程标记架固定于刻度尺上激光传感器最大量程处,传感器固定架位于零位标记固定架和最大量程标记架之间。刻度尺可在支架上上下活动;直流电源通过导线为激光传感器供电,数据采集仪通过导线与笔记本电脑连接,数据采集仪和激光传感器与直流电源之间的导线连接。本发明可在传感器不接触土样的情况下精确测量冻土的冻胀位移,操作简单,可靠,大大的提高了实验的测试效率和精度。
Description
技术领域
本发明涉及一种激光传感器测量冻土冻胀位移的装置。
背景技术
冻土是一种由矿物颗粒、存在于其间孔隙的液体与气体并且含有冰等多矿物组成的非均质、多相、多孔的具有负温的不连续介质,它不同于一般的土类。我国多年冻土主要分布于青藏高原地区与东北高纬度地区;由于冻土的不稳定性,高寒、高海拔地区道路的交通运营安全问题长期以来备受关注。冻土与未冻土的本质区别,在于冻土中冰的存在,土冻结后强度将提高很多倍,其中主要依赖于冻土粘聚力的大幅度提高,而冻土的粘聚力则主要受冰的控制。土样在冻结后,由于受冻结作用的影响,土样内部孔隙水发生原位冻胀,未冻结区域水分向冻结区迁移,并且土颗粒也会随水进行迁移,从而使得土样各部分含水量及干密度重新分布,造成试土样的均匀性发生变化。由于冻结时土中水分向冻结锋面迁移和积聚,因此研究冻胀变形对冻土工程的研究有着重要意义。由于目前实验室测量冻胀位移的手段多采用千分表、弹簧抽杆位移传感器、应变规等,这些手段受到测装条件及灵敏度、精确度等的制约,试验的结果常常不能令人满意。由于这些手段必须与试样接触,无意中给了试样一个约束力,从而降低了测量准确度。
发明内容
鉴于上述,本发明的目的旨在提供一种激光传感器测量冻土冻胀位移的装置,该装置测量的土样在非接触状况下,并且能够在低温下使用、适合测试多种尺寸的冻土试样。
本发明的目的是这样实现的:
一种激光传感器测量冻土冻胀位移的装置,是由试样罐、土样、激光传感器、传感器支架、传感器固定抽杆、零位标记抽杆、零位标记固定架、传感器固定架、最大量程标记架、刻度尺、支架、导线、直流电源、数据采集仪、数据采集软件组成。激光传感器对应试样罐内盛有土样,激光传感器通过传感器支架、传感器固定抽杆及传感器固定架固定于刻度尺上,传感器固定架位于零位标记固定架和最大量程标记架之间,在刻度尺上上下移动,零位标记抽杆与零位标记固定架相连,固定于刻度尺上,可在刻度尺上下调节高度,零位标记抽杆为多节可抽拉结构,最大量程标记架固定于刻度尺上激光传感器最大量程处,刻度尺为在支架上上下活动的结构;并由螺钉固定在支架上;直流电源通过导线为激光传感器供电,数据采集仪通过导线与笔记本电脑连接,数据采集仪和激光传感器与直流电源之间的导线连接。
本发明的优点和有益效果是:
1、本发明能够在低温下使用,装置简单、使用灵活方便;
2、利用激光传感器发出冻土冻胀位移信号输送数据采集仪,本发明能够在不接触土样情况下,由数据采集仪和笔记本电脑采集处理冻土冻胀位移的数据。避免因接触土样而造成的测量误差。以便更精确的测量冻胀位移,
3、本发明利用传感器固定架可在刻度尺上下移动;零位固定架固定于刻度尺上激光位移传感器量程开始的位置,并调节高度,使其与土样保持同高度;零位标记抽杆为多节可抽拉结构,可随意调节长度;刻度尺为在支架上上下活动的结构;其功能是能适用于多种尺寸的冻土试样,提高土样的测试精度。
附图说明
图1是本发明示意图。
图2是图1刻度尺及其附件示意图。
图3 是图1激光传感器固定示意图。
具体实施方式
本发明选用德国森萨帕特SENSOPART生产的激光传感器来测量冻土的冻胀位移,该传感器线性度好,测量精度可达0.007mm,可以很大的提高冻土冻胀位移的测量。
下面结合附图对本发明的技术方案再作进一步说明:
如图1-3所示,一种激光传感器测量冻土冻胀位移的实验装置,是由试样罐1、土样2、激光传感器3、传感器支架4、传感器固定抽杆5、零位标记抽杆6、零位标记固定架7、传感器固定架8、最大量程标记架9、刻度尺10、支架11、导线12、直流电源13、数据采集仪14、数据采集软件15组成。激光传感器3通过传感器支架4、传感器固定抽杆5及传感器固定架8固定于刻度尺9上。传感器固定抽杆5为多节可抽拉结构,可随意调节长度,以便于将激光传感器3固定于需要的位置;其次传感器固定架8还可在刻度尺9上上下移动,以方便调节激光传感器3的高度,以此适应试样罐1中土样2的测量;另外传感器固定架8上可安装多个传感器固定抽杆5,以方便安装一排多个激光位移传感器3进行实验。零位标记抽杆6、零位标记固定架7用于标记土样2零位,由于激光位移传感器3的量程不是从零开始的,为了方便实验,将零位固定架7固定于刻度尺10上激光位移传感器3量程开始的位置,并调节高度,使其与土样2保持同高度。零位标记抽杆6为多节可抽拉结构,可随意调节长度,标记完零位后,将零位标记固定架7固定死,卸下零位标记抽杆6,以免开始实验后妨碍试样冻胀;将最大量程标记架9固定于刻度尺10上激光传感器3最大量程处,传感器固定架8位于零位标记固定架7和最大量程标记架9之间,这样就可以很方便的调节激光传感器3位置,而不至于使其超出量程范围。为了适应不同尺寸的土样2,刻度尺10为在支架11上上下活动的结构;直流电源13为激光传感器3供电。当试样罐1内的土样2冻结后,由于受冻结作用的影响,土样2内部孔隙水发生原位冻胀,未冻结区域水分向冻结区迁移,激光位移传感器3将水分向迁移的信号传输给数据采集仪14,由数据采集仪14和笔记本电脑15采集处理冻土冻胀位移的数据。
Claims (1)
1.一种激光传感器测量冻土冻胀位移的装置,是由试样罐(1)、土样(2)、激光传感器(3)、传感器支架(4)、传感器固定抽杆(5)、零位标记抽杆(6)、零位标记固定架(7)、传感器固定架(8)、最大量程标记架(9)、刻度尺(10)、支架(11)、导线(12)、直流电源(13)、数据采集仪(14)、数据采集软件(15)组成,其特征是:激光传感器(3)对应试样罐(1)内盛有土样(2),激光传感器(3)通过传感器支架(4)、传感器固定抽杆(5)及传感器固定架(8)固定于刻度尺(10)上,传感器固定架(8)位于零位标记固定架(7)和最大量程标记架(9)之间,在刻度尺(10)上上下移动,零位标记抽杆(6)与零位标记固定架(7)相连,固定于刻度尺(10)上,可在刻度尺(10)上下调节高度,零位标记抽杆(6)为多节可抽拉结构,最大量程标记架(9)固定于刻度尺(10)上激光传感器(3)最大量程处,刻度尺(10)为在支架(11)上上下活动的结构;并由螺钉固定在支架(11)上;直流电源(13)通过导线(12)为激光传感器(3)供电,数据采集仪(14)通过导线(12)与笔记本电脑(15)连接,数据采集仪(14)和激光传感器(3)与直流电源(13)之间的导线(12)连接。
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