【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及地质勘察设备的校准，具体涉及一种多参数静力触探仪自动校准装置及校准方法。
技术介绍
1、静力触探仪是工程地质勘察中的一种原位测试设备，能够在不改变土层结构和含水率等性质的情况下对土壤进行检测，常用静力触探仪按照测量参数分为单桥和双桥，分别参见图3所示，单桥静力触探仪只能测量锥尖阻力参数，而双桥静力触探仪可以测量包括：锥尖阻力和侧壁摩擦力在内的两项参数，因此用途更广泛。
2、静力触探仪因其长期在复杂的地质环境中使用，其特殊的锥尖和套筒结构使其在运输或使用过程中也容易产生偏差，因此需要定期对静力触探仪进行校准，而目前主流的静力触探仪校准装置有两种，分别为：简易框架+标准测力仪；试验机+工装(测试压头)，分别参见图1和图2所示。
3、上述两种装置存在如下缺点：
4、1)静力触探仪的计量校准中涉及到多次加载，以及回程示值，简易加载装置依靠手摇加载，无法稳定的停留在设定加载数值，从而影响试验数据准确性；
5、2)某些大量程的静力触探仪，其额定负荷可达8t，简易加载装置的刚性显然无法满足校准要求，且在试验过程中会存在安全隐患；
6、3)依据计量校准工作的溯源性要求，用来校准静力触探仪的上一级标准器准确度等级不能低于被校设备的1/3，然而日常常用试验机准确度最高为0.5级，其次为1级，故试验机的准确度等级无法满足静力触探仪的计量校准要求；
7、4)主流的两种装置都存在工装(测试压头)切换复杂(需要上下螺丝来固定工装(测试压头)，效率极低)，不能适配所有型号或
8、综上，静力触探仪在日常的校准工作中存在着诸多不足，因此，有必要研发一种能够校准多参数，且兼具安全和效率的静力触探仪自动校准装置，对于提高静力触探仪的校准效率和准确性以及保证试验过程的安全性，具有重要的实际意义。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是提供一种多参数静力触探仪自动校准装置及方法，以克服上述现有技术中的不足。
2、本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种多参数静力触探仪自动校准装置，包括：底座，底座上固定压力加载机构，底座上于压力加载机构的升降梁下方固定标准压力传感器，标准压力传感器上固定用以对静力触探仪尾端进行装夹的尾部夹具，升降梁下方固定用以切换测试压头位置的双滑轨切换机构，双滑轨切换机构上具有多个适配不同型号静力触探仪的测试压头，双滑轨切换机构上所具有的多个测试压头中部分测试压头用以与静力触探仪的锥尖相匹配，以及部分测试压头用以与静力触探仪的摩擦套筒相匹配，压力加载机构和标准压力传感器分别与控制端电连接。
3、在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。
4、进一步，双滑轨切换机构包括：两根布置在升降梁下方且其两端分别与升降梁相固定的导轨，两根导轨之间以滑动连接方式设有多个活动的工装，每个工装内均布置一个可向上活动的测试压头。
5、进一步，测试压头与升降梁之间具有让测试压头与尾部夹具内所装夹的静力触探仪同轴的对中稳定结构。
6、进一步，对中稳定结构包括：固定在升降梁底部的球头以及固定在测试压头顶部的球窝，球头与球窝相适配，球头与尾部夹具内所装夹的静力触探仪同轴。
7、进一步，工装包括：两个滑块，两个滑块分别与两根导轨滑动配合，两个滑块之间设有装配架，装配架内布置一个活动的测试压头。
8、进一步，滑块与导轨之间具有定位结构，滑块沿导轨滑动至尾部夹具内所装夹的静力触探仪正上方时由定位结构对滑块与导轨进行定位。
9、进一步，尾部夹具为管壁开有开槽的套管。
10、进一步，压力加载机构包括：刚性框架和升降机构，刚性框架固定在底座上，升降机构与刚性框架固定，升降梁布置与升降机构相固定，升降机构采用电/液驱动。
11、进一步，控制端包括：控制器以及显示终端，压力加载机构、标准压力传感器和显示终端分别与控制器电连接。
12、基于上述技术方案，本专利技术还提供一种多参数静力触探仪自动校准方法，采用所述多参数静力触探仪自动校准装置，包括如下步骤：
13、step1、根据待校准静力触探仪的型号选择对应的尾部夹具，并将静力触探仪安装在尾部夹具内；
14、step2、根据对应型号的静力触探仪以及测量参数在双滑轨切换机构上选择可适配该静力触探仪的测试压头，并完成切换，以使对应测试压头处在静力触探仪正上方；
15、step3、在控制端输入本次力值加载程序，开始实验，压力加载机构中的升降梁下移；
16、step4、升降梁在下移的过程中将带动双滑轨切换机构同步下移，并让静力触探仪的头部进入测试压头内；
17、step5、升降梁继续下移，以让静力触探仪将测试压头从双滑轨切换机构上顶起，并抵在升降梁底部，形成实验条件；
18、step6、升降梁继续下移，让力值按照程序逐级加载，并由控制端接收标准压力传感器所获取的力值数据；
19、step7、判断是否切换测量参数，若为是，则进入step8，若为否，则进入step9；
20、step8、控制升降梁上移复位，根据测量参数在双滑轨切换机构上切换对应测试压头，并让该测试压头处在静力触探仪正上方，再重复step3～step7，其中，所执行的加载程序根据当前测量参数进行调整；
21、step9、校准实验结束，升降梁将上移，测试压头依靠重力落回双滑轨切换机构内，取下静力触探仪，实验数据记录在控制端中。
22、本专利技术的有益效果是：
23、1)在压力加载机构的升降梁下方固定一个双滑轨切换机构，并于双滑轨切换机构上布置多个适配不同型号静力触探仪的测试压头，当对不同型号的静力触探仪进行校准时，只用在双滑轨切换机构上选择并切换对应测试压头即可匹配该型号的静力触探仪，不用上、下螺丝重新拆装，切换过程简单，从而有效提升工作效率；
24、2)双滑轨切换机构上既具有与静力触探仪的锥尖相匹配的测试压头，又具有与静力触探仪的摩擦套筒相匹配的测试压头，因此，可以校准包括锥尖阻力和侧壁摩擦力在内的两种参数，且测量每个参数的测试压头之间可实现快速切换；
25、3)通过压力加载机构实现力值的稳定控制，不论进程回程，都能够使力值稳定地停留在加载点位，以便读数力值，准确性好；
26、4)针对最大加载量程(8t)的静力触探仪，设计并选用强度足够的刚性框架，保证校准实验的安全性；
27、5)整套装置力值输出准确度等级不低于0.3级(优于0.3％)，且从标准器准确度等级上满足计量校准1/3原则的需求。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种多参数静力触探仪自动校准装置，其特征在于，包括：底座(1)，所述底座(1)上固定压力加载机构(2)，所述底座(1)上于压力加载机构(2)的升降梁(210)下方固定标准压力传感器(3)，所述标准压力传感器(3)上固定用以对静力触探仪尾端进行装夹的尾部夹具(4)，所述升降梁(210)下方固定用以切换测试压头(5)位置的双滑轨切换机构(6)，所述双滑轨切换机构(6)上具有多个适配不同型号静力触探仪(7)的测试压头(5)，所述双滑轨切换机构(6)上所具有的多个测试压头(5)中部分测试压头(5)用以与静力触探仪(7)的锥尖相匹配，以及部分测试压头(5)用以与静力触探仪(7)的摩擦套筒相匹配，所述压力加载机构(2)和标准压力传感器(3)分别与控制端电连接。
2.根据权利要求1所述一种多参数静力触探仪自动校准装置，其特征在于，所述双滑轨切换机构(6)包括：两根布置在升降梁(210)下方且其两端分别与升降梁(210)相固定的导轨(610)，两根导轨(610)之间以滑动连接方式设有多个活动的工装(620)，每个工装(620)内均布置一个可向上活动的测试压头(5)。
4.根据权利要求1或2或3所述一种多参数静力触探仪自动校准装置，其特征在于，所述对中稳定结构(630)包括：固定在升降梁(210)底部的球头(631)以及固定在测试压头(5)顶部的球窝(632)，所述球头(631)与所述球窝(632)相适配，所述球头(631)与尾部夹具(4)内所装夹的静力触探仪(7)同轴。
5.根据权利要求4所述一种多参数静力触探仪自动校准装置，其特征在于，所述工装(620)包括：两个滑块(621)，两个滑块(621)分别与两根导轨(610)滑动配合，两个滑块(621)之间设有装配架(622)，所述装配架(622)内布置一个活动的测试压头(5)。
6.根据权利要求5所述一种多参数静力触探仪自动校准装置，其特征在于，所述滑块(621)与所述导轨(610)之间具有定位结构(623)，所述滑块(621)沿导轨(610)滑动至尾部夹具(4)内所装夹的静力触探仪(7)正上方时由定位结构(623)对滑块(621)与导轨(610)进行定位。
7.根据权利要求1所述一种多参数静力触探仪自动校准装置，其特征在于，所述尾部夹具(4)为管壁开有开槽的套管。
8.根据权利要求1所述一种多参数静力触探仪自动校准装置，其特征在于，所述压力加载机构(2)包括：刚性框架和升降机构，所述刚性框架固定在底座(1)上，所述升降机构与所述刚性框架固定；所述升降梁(210)与升降机构相固定，所述升降机构采用电/液驱动。
9.根据权利要求1所述一种多参数静力触探仪自动校准装置，其特征在于，所述控制端包括：控制器以及显示终端，所述压力加载机构(2)、标准压力传感器(3)和显示终端分别与控制器电连接。
10.一种多参数静力触探仪自动校准方法，其特征在于，采用如权利要求1～9任一项所述多参数静力触探仪自动校准装置，包括如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种多参数静力触探仪自动校准装置，其特征在于，包括：底座(1)，所述底座(1)上固定压力加载机构(2)，所述底座(1)上于压力加载机构(2)的升降梁(210)下方固定标准压力传感器(3)，所述标准压力传感器(3)上固定用以对静力触探仪尾端进行装夹的尾部夹具(4)，所述升降梁(210)下方固定用以切换测试压头(5)位置的双滑轨切换机构(6)，所述双滑轨切换机构(6)上具有多个适配不同型号静力触探仪(7)的测试压头(5)，所述双滑轨切换机构(6)上所具有的多个测试压头(5)中部分测试压头(5)用以与静力触探仪(7)的锥尖相匹配，以及部分测试压头(5)用以与静力触探仪(7)的摩擦套筒相匹配，所述压力加载机构(2)和标准压力传感器(3)分别与控制端电连接。
2.根据权利要求1所述一种多参数静力触探仪自动校准装置，其特征在于，所述双滑轨切换机构(6)包括：两根布置在升降梁(210)下方且其两端分别与升降梁(210)相固定的导轨(610)，两根导轨(610)之间以滑动连接方式设有多个活动的工装(620)，每个工装(620)内均布置一个可向上活动的测试压头(5)。
3.根据权利要求1或2所述一种多参数静力触探仪自动校准装置，其特征在于，所述测试压头(5)与升降梁(210)之间具有让测试压头(5)与尾部夹具(4)内所装夹的静力触探仪同轴的对中稳定结构(630)。
4.根据权利要求1或2或3所述一种多参数静力触探仪自动校准装置，其特征在于，所述对中稳定结构(630)包括：固定在升降梁(210)底部的球头(631)以及固定在测试压头(5)顶部的球窝(632)...
【专利技术属性】
技术研发人员：聂祯一，彭煜，李海蓉，
申请(专利权)人：湖北省计量测试技术研究院，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。