全自动采集液塑限联合测定系统技术方案

本实用新型专利技术公开一种全自动采集液塑限联合测定系统，包括：液塑限联合测定仪和计算机；所述液塑限联合测定仪包括安装机架、圆锥头、电磁铁、位移传感器、位移显示屏、CPU、通讯模块、控制开关和试样杯，所述试样杯放置在安装机架上，所述电磁铁、位移传感器、位移显示屏、CPU、通讯模块和控制开关设置在所述安装机架上，所述圆锥头设置在上述试样杯开口上方，且所述圆锥头吸附在所述电磁铁上，所述位移传感器通过所述CPU和所述通讯模块与所述计算机信号连接，所述计算机内储存有双对数坐标图。本实用新型专利技术能实现全自动采集测定读取数据并绘制曲线结果，提高试验数据的准确性和减轻实验人员的工程量，降低人力资源成本，提高试验效率。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及土建工程中进行土壤液塑限测定的
，尤其涉及一种全自动采集液塑限联合测定系统。
技术介绍
液限、塑限是粘性土的重要物理特性指标，反映了土中水对土体性质的影响，是估计地基土承载力等的一个重要依据。界限含水量中的液限可以采用圆锥仪法，塑限可以采用滚搓法。液塑限联合测定法是为改进碟式仪液限和滚搓法塑限而提出的一种试验方法，该方法的主要试验仪器为液限联合测定仪，其包括带标尺的圆锥仪、电磁铁、显示屏、控制开关和试样杯。试验时，根据土样在可塑状态范围内，用圆锥仪以瞬时落锥方法，测得圆锥入土深度h与含水量w两个参数，然后绘制在双对数坐标纸上，得到深度h与含水量w之间的关系曲线，在该曲线图上读取液限、塑限，继而计算塑性指数及液性指数。然而，液塑限联合测定法在试验过程中，人工绘制深度与含水量曲线，易出现人为误差，然后再曲线上再次人工读取数据不可避免的会出现二次误差，影响了数据的准确性；且该方法作图步骤较多，速度慢，功效低，以至于实验人员工作量较大，人力资源成本较高。因此，本领域的技术人员一直致力于开发一种全自动采集液塑限联合测定系统，能克服上述不足，实现全自动采集测定读取数据并绘制曲线结果，提高试验数据的准确性和减轻实验人员的工程量，降低人力资源成本，提高试验效率。
技术实现思路
有鉴于上述现有技术的不足，本技术提出一种能实现全自动采集测定读取数据并绘制曲线结果，提高试验数据的准确性和减轻实验人员的工程量，降低人力资源成本，提高试验效率的全自动采集液塑限联合测定系统。为实现上述目的，本技术提供了一种全自动采集液塑限联合测定系统，包括:液塑限联合测定仪和计算机；所述液塑限联合测定仪包括安装机架、用作自由落体插入土样内的圆锥头、用于吸附和释放所述圆锥头的电磁铁、用于检测所述圆锥头入土深度的位移传感器、显示所述位移传感器检测到的数据的位移显示屏、CPU、通讯模块、控制开关和用于盛装测试土样的试样杯，所述试样杯放置在安装机架上，所述电磁铁、位移传感器、位移显示屏、CPU、通讯模块和控制开关设置在所述安装机架上，所述圆锥头设置在上述试样杯开口上方，且所述圆锥头吸附在所述电磁铁上，所述位移传感器通过所述CPU和所述通讯模块与所述计算机信号连接，所述计算机内储存有双对数坐标图。作为本技术的进一步改进，所述位移传感器为LVDT位移传感器，所述LVDT位移传感器同时连接所述位移显示屏和所述计算机。LVDT(即Linear.Variable.Differential.Transformer)是线性可变差动变压器缩写,简单地说是铁芯可动变压器。所以，LVDT位移传感器也可称之为LVDT差动变压器式位移传感器，它由一个初级线圈、两个次级线圈、铁芯、线圈骨架、外壳等部件组成。当铁芯由中间向两边移动时，次级两个线圈输出电压之差与铁芯移动成线性关系。本测定仪与其它使用光栅，磁栅传感器的同类型设备相比，一个最大的特点就是使用了 LVDT位移传感器，从而提高了测定精度和可靠性。作为本技术的进一步改进，还包括一信号处理模块，所述信号处理模块包括用作前级信号放大处理的LM324芯片和用作A/D转换器的LM331芯片，所述LVDT位移传感器通过所述信号处理模块同时连接所述位移显示屏和所述计算机。有利于进一步提高本系统的测试精度和稳定性。作为本技术的进一步改进，所述位移显示器为三位数带小数点的LCD液晶显示屏。本技术的全自动采集液塑限联合测定系统的有益效果如下:1.本技术采用所述液塑限联合测定仪通过控制电磁铁的电源即可实现吸附和释放所述圆锥头的，使得圆锥头落入下方试样杯中的土样内，同时由位移传感器检测出入土深度，最后传输到位移显示器上进行入土深度的显示和传输到所述计算机的双对数坐标图上进行数据的记录与最后的曲线绘制，实现了全自动采集测定读取数据并绘制曲线结果，提高了试验数据的准确性和减轻实验人员的工程量，降低人力资源成本，提高试验效率。2.位移传感器采用LVDT位移传感器，所述LVDT位移传感器的构成原理如下:LVDT的结构由铁心、衔铁、初级线圈、次级线圈组成，当初级线圈Pl，P2之间供给一定频率的交变电压时，铁芯在线圈内移动改变了空间的磁场分布，从而改变了初、次级线圈之间的互感量，次级线圈Sll，S22之间就产生感应电动势，随着铁心的位置不同，互感量也不同，次级产生的感应电动势也不同，这样就将铁芯的位移量变成了电压信号输出，由于两个次级线圈电压极性相反，输出电压为差动电压。当铁芯往右移动时，次级线圈2感应的电压大于次级线圈I ;当铁芯往左移动时，次级线圈I感应的电压大于次级线圈2，两线圈输出的电压差值大小随铁芯位移而成线性变化。初级线圈、次级线圈分布在线圈骨架上，线圈内部有一个可自由移动的杆状衔铁。当衔铁处于中间位置时，两个次级线圈产生的感应电动势相等，这样输出电压为0 ;当衔铁在线圈内部移动并偏离中心位置时，两个线圈产生的感应电动势不等，有电压输出，其电压大小取决于位移量的大小。为了提高传感器的灵敏度，改善传感器的线性度、增大传感器的线性范围，设计时将两个线圈反串相接、两个次级线圈的电压极性相反，LVDT输出的电压是两个次级线圈的电压之差，这个输出的电压值与铁心的位移量成线性关系。LVDT工作过程中，铁心的运动不能超出线圈的线性范围，否则将产生非线性值，因此所有的LVDT均有一个线性范围。本技术采用LVDT位移传感器包括但不限于如下技术效果:A、无摩擦测量LVDT的可动铁芯和线圈之间通常没有实体接触，也就是说LVDT是没有摩擦的部件。它被用于可以承受轻质铁芯负荷，但无法承受摩擦负荷的重要测量。例如，精密材料的冲击挠度或振动测试，纤维或其它高弹材料的拉伸或蠕变测试。B、无限的机械寿命由于LVDT的线圈及其铁芯之间没有摩擦和接触，因此不会产生任何磨损。这样LVDT的机械寿命，理论上是无限长的。在对材料和结构进行疲劳测试等应用中，这是极为重要的技术要求。此外，无限的机械寿命对于飞机、导弹、宇宙飞船以及重要工业设备中的高可靠性机械装置也同样是重要的。C、无限的分辨率LVDT的无摩擦运作及其感应原理使它具备两个显著的特性。第一个特性是具有真正的无限分辨率。这意味着LVDT可以对铁芯最微小的运动作出响应并生成输出。外部电子设备的可读性是对分辨率的唯一限制。D、零位可重复性LVDT构造对称，零位可回复。LVDT的电气零位可重复性高，且极其稳定。用在闭环控制系统中，LVDT是非常出色的电气零位指示器。E、径向不敏感LVDT对于铁芯的轴向运动非常敏感，径向运动相对迟钝。这样，LVDT可以用于测量不是按照精准直线运动的物体，例如，可把LVDT耦合至波登管的末端测量压力。F、输入/输出隔离LVDT被认为是变压器的一种，因为它的励磁输入(初级)和输出(次级)是完全隔离的。LVDT无需缓冲放大器，可以认为它是一种有效的模拟信号元件。在要求信号线与电源地线隔离的测量和控制回路中，它的使用非常方便。G、坚固耐用制造LVDT所用的材料以及接合这些材料所用的工艺使它成为坚固耐用的变送器。即使受到工业环境中常有的强大冲击、巨幅振动，LVDT也能继续发挥作用。铁芯与线圈分离LVDT铁芯与线圈彼此分离，在铁芯和线圈内壁间插入非磁性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种全自动采集液塑限联合测定系统，其特征在于，包括：液塑限联合测定仪和计算机；所述液塑限联合测定仪包括安装机架、用作自由落体插入土样内的圆锥头、用于吸附和释放所述圆锥头的电磁铁、用于检测所述圆锥头入土深度的位移传感器、显示所述位移传感器检测到的数据的位移显示屏、CPU、通讯模块、控制开关和用于盛装测试土样的试样杯，所述试样杯放置在安装机架上，所述电磁铁、位移传感器、位移显示屏、CPU、通讯模块和控制开关设置在所述安装机架上，所述圆锥头设置在上述试样杯开口上方，且所述圆锥头吸附在所述电磁铁上，所述位移传感器通过所述CPU和所述通讯模块与所述计算机信号连接，所述计算机内储存有双对数坐标图。

【技术特征摘要】
1.一种全自动采集液塑限联合测定系统，其特征在于，包括:液塑限联合测定仪和计算机；所述液塑限联合测定仪包括安装机架、用作自由落体插入土样内的圆锥头、用于吸附和释放所述圆锥头的电磁铁、用于检测所述圆锥头入土深度的位移传感器、显示所述位移传感器检测到的数据的位移显示屏、CPU、通讯模块、控制开关和用于盛装测试土样的试样杯，所述试样杯放置在安装机架上，所述电磁铁、位移传感器、位移显示屏、CPU、通讯模块和控制开关设置在所述安装机架上，所述圆锥头设置在上述试样杯开口上方，且所述圆锥头吸附在所述电磁铁上，所述位移传感器通过所述CPU和所述通讯模块与所述计算机信号连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘银宝，王静，陈颖，刘燕萍，郎权德，
申请(专利权)人：上海市城市建设设计研究总院，
类型：实用新型
国别省市：