温控动三轴参数量测系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种温控动三轴参数量测系统，用于量测待测土样在不同温度下的动力参数，包括测试室、光纤光栅加速度传感器、光纤光栅速度传感器、光纤光栅位移传感器、光纤光栅温度传感器、传感光纤和处理单元。待测土样设置于测试室内。光纤光栅加速度传感器、光纤光栅速度传感器和光纤光栅位移传感器设置于待测土样的顶部。光纤光栅温度传感器设置于测试室内。处理单元包括解调仪，光纤光栅加速度传感器、光纤光栅速度传感器、光纤光栅位移传感器和光纤光栅温度传感器分别通过传感光纤电性连接解调仪。本量测系统具有较好的温度稳定性，避免了温度变化对传感器本身性能的影响，具有较高的精度和灵敏度。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
温控动三轴参数量测系统
本技术涉及一种量测系统，尤其涉及一种温控动三轴参数量测系统。
技术介绍
在铁路和公路路基建设过程中，由于在循环荷载下，对土体的动力参数进行测试是非常必要的。土的动态特性主要是指土的变形特性和强度特性。在室内进行土的动力特性试验，主要包括两方面的内容:(I)确定土的动强度，用以分析在大变形条件下地基和结构物的稳定性，特别是沙土的振动液化问题；(2)确定剪切模量和阻尼比，用以计算在小变形条件下土体在一定范围内所引起的位移、速度、加速度或应力随时间的变化。动三轴仪是测试土体动力参数的最为常用的试验设备。普通的动三轴仪仅能测试常温下土体的动力参数。大量试验研究表明，土体的动力参数是随温度变化而改变的。然而，随着国民经济的发展，高速铁路和高速公路的建设遍布于全国各地，包括存在多年冻土的青藏高原，以及广大范围的季节冰冻区。因此，常温下土体的动力参数是不能应用于多年冻土和冻融循环时的土体。若能通过量测系统获得任意温度尤其是正冻和正融时土体的动力参数，将能为多年冻土区和季节冰冻区铁路与公路的设计和施工提供参数资料。普通的动三轴试验仪的测试系统由于是在常温作用下，其测试传感器采用普通的温度、应力应变和加速度传感器就可以满足量测要求。这些传感器都是基于电阻或者电磁基本原理来达到测试的目的，显然传感器的灵敏度和精度受到温度的影响。尤其在低温和高温环境时，很多传感器将不能正常工作，无法测量冻结和融化状态时土体的动力参数。
技术实现思路
本技术为了克服现有技术的不足，提供一种温度稳定性好的温控动三轴参数量测系统。为了实现上述目的，本技术提供一种温控动三轴参数量测系统，用于量测待测土样在不同温度下的动力参数，包括测试室、光纤光栅加速度传感器、光纤光栅速度传感器、光纤光栅位移传感器、光纤光栅温度传感器、传感光纤和处理单元。待测土样设置于测试室内。光纤光栅加速度传感器设置于待测土样的顶部。光纤光栅速度传感器设置于待测土样的顶部。光纤光栅位移传感器设置于待测土样的顶部。光纤光栅温度传感器设置于测试室内。传感光纤连接光纤光栅加速度传感器、光纤光栅速度传感器、光纤光栅位移传感器和光纤光栅温度传感器。处理单元包括解调仪。光纤光栅加速度传感器、光纤光栅速度传感器、光纤光栅位移传感器和光纤光栅温度传感器分别通过传感光纤电性连接解调仪。于本技术的一实施例中，处理单元还包括微机控制终端，电性连接解调仪。综上所述，本技术提供的温控动三轴参数量测系统将测试室的温度和待测土样的位移、速度和加速度转化为光信号的波长变化，通过解调仪对波长的解析，从而获得待量测的各物理量。光纤光栅传感器是根据光纤光栅波长的变化来获得待测土样的物理量，不受温度的影响，避免了温度变化对传感器本身性能的影响，克服了现有传感器不能获得高温和低温状态下土样动力参数的缺陷。各传感器集成到传感光纤再连接到处理单元，由于其传输的是光信号，因此受温度和电磁干扰的影响比较小，传输损耗小，并且具有较好的绝缘性和耐腐蚀性，能有效的提高测试数据的精度和可靠性。本量测系统的工作温度范围为-40°C ?300°C，能够满足温控动三轴量测的要求，为精确测定土样的动力参数提供了强有力的技术保障。为让本技术的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。【附图说明】图1所示为本技术提供的温控动三轴参数量测系统的示意图。【具体实施方式】图1所示为本技术提供的温控动三轴参数量测系统的示意图。如图1所示，本技术提供的温控动三轴参数量测系统用于量测待测土样在不同温度下的动力参数，包括测试室8、光纤光栅加速度传感器2、光纤光栅速度传感器3、光纤光栅位移传感器5、光纤光栅温度传感器4、传感光纤I和处理单元6。待测土样7设置于测试室8内。光纤光栅加速度传感器2设置于待测土样7的顶部。光纤光栅速度传感器3设置于待测土样7的顶部。光纤光栅位移传感器5设置于待测土样7的顶部。光纤光栅温度传感器4设置于测试室8内。传感光纤I连接光纤光栅加速度传感器2、光纤光栅速度传感器3、光纤光栅位移传感器5和光纤光栅温度传感器4。处理单兀6包括解调仪和微机控制终端。光纤光栅加速度传感器2、光纤光栅速度传感器3、光纤光栅位移传感器5和光纤光栅温度传感器4分别通过传感光纤电性连接解调仪。本技术的光纤光栅加速度传感器2、光纤光栅速度传感器3、光纤光栅位移传感器5分别测量待测土样7的加速度、速度和位移这三项动力指标。光纤光栅温度传感器4测量测试室8内的温度，即试验时的温度。通过解调仪对光信号的波长进行解译，可获得不同温度下待测土样7在动荷载下的动力响应，通过一定的换算即能获得土样在不同温度下的动力参数，避免根据波长手动计算物理参数的缺陷。于本实施例中，处理单元6还包括微机控制终端，微机控制终端能够根据测试结果，绘出试验所需的各种数据图形并进行存储。光纤光栅传感器(Fiber Grating Sensor)的传感过程是通过外界物理参量对光纤布拉格(Bragg)波长的调制来获取传感信息，是一种波长调制型光纤传感器。本技术的光纤光栅加速度传感器2、光纤光栅速度传感器3、光纤光栅位移传感器5和光纤光栅温度传感器4均是现有技术，其感测原理在此不展开进行赘述。解调仪对光纤光栅Bragg波长进行高精度解调，其方法也是现有技术，在此亦不再赘述。本技术提供的温控动三轴参数量测系统是对动三轴测试仪中量测设备的改进。本量测系统中的测试室8可作为整个动三轴测试仪中的压力室。于实际应用中，动三轴测试仪还包括激振设备等，给待测土样提供固结压力、动应力等。由于激振设备为现有设备，在此也不展开赘述。综上所述，本技术提供的温控动三轴参数量测系统将测试室的温度和待测土样的位移、速度和加速度转化为光信号的波长变化，通过解调仪对波长的解析，从而获得待量测的各物理量。光纤光栅传感器是根据光纤光栅波长的变化来获得待测土样的物理量，不受温度的影响，避免了温度变化对传感器本身性能的影响，克服了现有传感器不能获得高温和低温状态下土样动力参数的缺陷。各传感器集成到传感光纤再连接到处理单元，由于其传输的是光信号，因此受温度和电磁干扰的影响比较小，传输损耗小，并且具有较好的绝缘性和耐腐蚀性，能有效的提高测试数据的精度和可靠性。本量测系统的工作温度范围为-40°C ?300°C，能够满足温控动三轴量测的要求，为精确测定土样的动力参数提供了强有力的技术保障。虽然本技术已由较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本技术，任何熟知此技艺者，在不脱离本技术的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，因此本技术的保护范围当视权利要求书所要求保护的范围为准。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种温控动三轴参数量测系统，用于量测待测土样在不同温度下的动力参数，其特征在于，所述温控动三轴参数量测系统包括：测试室，所述待测土样设置于所述测试室内；光纤光栅加速度传感器，设置于所述待测土样的顶部；光纤光栅速度传感器，设置于所述待测土样的顶部；光纤光栅位移传感器，设置于所述待测土样的顶部；光纤光栅温度传感器，设置于所述测试室内；传感光纤，连接所述光纤光栅加速度传感器、光纤光栅速度传感器、光纤光栅位移传感器和光纤光栅温度传感器；?处理单元，包括解调仪，所述光纤光栅加速度传感器、光纤光栅速度传感器、光纤光栅位移传感器和光纤光栅温度传感器分别通过传感光纤电性连接所述解调仪。

【技术特征摘要】
1.一种温控动三轴参数量测系统，用于量测待测土样在不同温度下的动力参数，其特征在于，所述温控动三轴参数量测系统包括: 测试室，所述待测土样设置于所述测试室内； 光纤光栅加速度传感器，设置于所述待测土样的顶部； 光纤光栅速度传感器，设置于所述待测土样的顶部； 光纤光栅位移传感器，设置于所述待测土样的顶部； 光纤光栅温度传感器，设置于所述测试室内； ...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜屏，
申请(专利权)人：绍兴文理学院，
类型：实用新型
国别省市：