專利名稱：智能型土壤液塑限聯合測定儀的制作方法
技術領域：
一種涉及智能型土壤液塑限聯合測定儀，用于土建工程土壤的物理、水理性質試驗，屬物理檢測儀器。
在土建工程中，為滿足工程設計、施工，質量控制和檢測的需要，必須對設計、施工現場的土壤進行物理、水理和化學性能試驗分析，以便決定對土壤的取舍，以及施工工藝處理和質量控制。土壤液塑限是土工試驗必做的一項質量指標，它為劃分土類、計算天然稠度、塑性指數等提供數據，是關系到工程質量的關鍵因素。
土體由于含水量不同，分別處于不同的物理狀態(tài)，即流動狀態(tài)、可塑狀態(tài)、半固體狀態(tài)，流動狀態(tài)與可塑性狀態(tài)的分界含水量為土的液限，用W1表示?？伤軤顟B(tài)與半固體狀態(tài)的分界含水量為土的塑限，用Wp表示。通常對土壤液塑限的測量，是用一定質量的金屬錐體，在一定高度條件下，金屬錐體以自由落體狀態(tài)錐入土體，錐入深度用h值來表示，并通過繪圖，查表，反復計算得出土壤的液塑限值，塑性指數等。
在現有技術中，一般采用碟式儀，放錐，和搓條法來確定土壤的液塑限。目前國外如美、日、原蘇聯等國，對土壤液塑限的測量作了不少研究，如原蘇聯用平衡錐測定土壤塑限，日本在九十年代開發(fā)了一種壓電陶瓷振子傳感器，這種傳感器應用在土壤液塑限的測定中。在國內使用的液塑限聯合測定儀主要有數碼式和光電式等幾種。這類儀器只能進行單項測量(即只能測得錐入深度值)，而土壤的液塑限值則需通過人工繪圖、查表計算等繁瑣的勞動后才能得出結果。不僅費工費力，且人為因素影響大，已不能滿足工程建設高速發(fā)展的需要。
鑒上，本實用新型的目的就在于提供一種快速、準確、精度高、測量結果顯示直觀清晰、操作攜帶方便、功能全、應用范圍廣的土壤液塑限聯合測量儀。
本實用新型采取如下技術方案，大量的土工試驗和經驗總結證明，土體試件的錐入深度h與含水量w存在函數關系，即h＝awb式中h為錐入深度；w為百分含水量；a、b為系數。
將公式兩邊取對數得lnh＝lna+blnw這樣就變成一元一次線性方程，因而土壤液塑限的測定就簡化為測量儀器的錐入深度和含水量在雙對數座標上的直線關系。
基于上述原理，本實用新型就在于設計一個響應特性好，能精確地將錐入深度h的幾何位移量變成電量，而含水量對本儀器而言，是一個給定值，由其他試驗完成。因此本儀器只需測定錐入深度，輸入含水量，其余工作則完全由儀器內的電路和單片機完成。因此設計一個靈敏度和線性度好的傳感變換器是本實用新型的關鍵，本儀器采用差動變換器，其原理參見圖3，它由一個初級線圈和兩個次級線圈之間可以自由上下移動的鐵芯所構成。當鐵芯在不同位置時，能自動給出相應的電信號，儀器電路和微機對此信息進行采集轉換處理，得出液塑限值。因此本儀器由機架、底座、測量裝置、樣盒升降調平裝置、液晶顯示、功能鍵盤六部分組成，通過上述來實現本實用新型的目的，
以下結合附圖和實施例，詳述本實用新型的工作原理和結構特征。


圖1為本實用新型的側剖視圖圖2為本實用新型的主視圖圖3為差動變換器原理圖圖4為圖1在未剖狀態(tài)的B向視圖圖5為圖1在未剖狀態(tài)的A向視圖參見圖1～圖5，本實用新型由方型空腔底座(1)和倒置“L”型空腔機架(4)相連構成儀器的主體，在機架(4)的豎向內腔裝有電源、控制板(6)、微機板(7)并用支承螺栓(8)將兩板固定在機架(4)上。機架(4)的橫腔內裝設有控制尖錐(23)降落的電磁鐵機構，電磁鐵(11)支承在電磁鐵支架(10)上，而支架(10)固接在支承板(9)上，支承板(9)的一端固接在導套(21)的上端。電磁鐵(11)的右端套裝有回位彈簧(12)，通過插銷與拉桿(13)相連，拉桿(13)的另一端卡合在位移器芯(14)的橫槽內。
導套(21)是本儀器一個重要部件，其內裝有線圈支架(15)，線圈支架(15)為絕緣材料制作的管件。內為通孔，外緣有兩道凸緣，將線圈支架(15)分成三段，供繞原線圈(19)、付線圈(18)和(20)。位移器鐵芯(14)裝設在線圈支架(15)內，并可活動自如的上下移動。當電磁鐵(11)吸合時，拉桿(13)退出位移器芯(14)的橫槽。尖錐(23)和位移器芯(14)以自由落體落下，尖錐(23)即錐入樣品杯(24)的試件中。其錐入深度與土類含水量有關，亦與尖錐(23)的質量有關，根據行業(yè)規(guī)范標準來選擇尖錐的質量，本儀器配有76克和100克兩種錐重，以適應不同行業(yè)的試驗需要。導套(21)為絕緣材料加工成的管件，外形有錐度，上大下小，導套(21)上部外緣有兩道凸緣。頂部凸緣供安裝支承板(9)及其他小件，另一道凸緣位于導套(21)的上部，凸緣周上加工有螺孔，以便將導套(21)固接在機架(4)的橫腔內，導套(21)的上部在橫腔內，其余部分伸出橫腔。機架(4)橫腔的前端，為位移液晶顯示器(28)，顯示器電路板(16)用螺釘固接在機架(4)橫腔的前端，外面以透明材料制作的顯示器蓋(17)封住，防止灰砂進入橫腔內。
底座(1)為方形空腔，它與機架(4)相連，底座(1)的后腔內裝有電源變壓器(2)，前腔裝有升降盤(27)及其升降機構的傳動大齒輪(25)、小齒輪(29)中心和調節(jié)旋鈕(26)的軸相連，樣品杯(24)放置在升降盤(27)上，旋動調節(jié)旋鈕(26)可使樣品杯(24)升降，當樣品杯(24)中試樣與錐尖(23)接觸時，電路接通，指示燈亮。
底座(1)的底部裝有三個支承調節(jié)螺栓(3)，用來調節(jié)整機是否水平，儀器上裝有水平泡。在底座(1)的正斜面A向設有功能鍵盤(32)、鍵盤(32)的左側設有電源開關(31)，底座(1)后端B向設置有電源插座(29)、打印機插座(30)，儀器測量的數據可直接打印出來，也可存貯以便調用。
本儀器可直接測量錐入深度值，輸入含水量后，自動一次顯示出液限值、塑限值、塑性指數等參數。最大量程為22mm，分辯率為0.01mm，尖錐重100g、76g，測量時間5s，整個重量為6kg。
權利要求1.一種涉及智能塑土壤液塑限聯合測定儀，用于土建工程土壤的物理、水理性質試驗，其特征是，它主要由機架、底座，測量裝置，樣盒升降裝置，顯示器，鍵盤電路系統(tǒng)六部分組成，倒″L″型空腔機架(4)與方型空腔底座(1)相連，在機架(4)豎向內腔裝有電源控制板(6)，微機板(7)并用支承螺栓(8)固定在機架(4)內，機架(4)橫向內腔裝有支承板(9)，電磁鐵支架(10)，電磁鐵(11)，彈簧(12)、拉桿(13)、導套(21)穿越機架(4)橫腔前部并用螺釘與機架(4)相連，在導套(21)內裝線圈支架(15)，支架(15)為絕緣材料制作的空心管件，其內裝設有位移器芯(14)，配重塊(22)，尖錐(23)，機架(4)橫腔前端面正中裝有液晶顯示器(28)，顯示器線路板(16)和顯示器蓋板(17)，底座(1)內腔的后部裝有電源變壓器(2)，前部裝有樣品杯(24)的升降機構傳動大齒輪(25)，小齒輪(25A)，升降機構與升降盤(27)相連，樣品杯(24)放置在升降盤(27)上，底座(1)正視斜面A向設置有功能鍵盤(32)。
2.根據權利要求書1所述的智能型土壤液塑限聯合測定儀，其特征是，導套(21)內腔套裝有線圈支架(15)，支架(15)為絕緣材料制作的空心管件，內壁下端套裝配重塊(22)，配重塊(22)中心有與尖錐(23)相配合的中心孔，內壁中、上部裝設位移器芯(14)、線圈支架(15)的外緣有兩道凸緣，將支架(15)分隔成三段，分別供安裝原線圈(19)、副線圈(18)和(20)，位移器芯(14)可在線圈支架(15)內腔中上下移動。
3.根據權利要求1所述的智能型土壤液塑限聯合測定儀，其特征是，位移器芯(14)為特殊金屬桿件，其上端部設置一道槽口，與電磁鐵拉桿(13)的前端相卡合，拉桿(13)的后端與電磁鐵(11)相連。
4.根據權利要求1所述的智能型土壤液塑限聯合測定儀，其特征是，底座(1)的底部裝有支承調節(jié)螺栓(3)。
專利摘要一種涉及智能型土壤液塑限聯合測定儀,用于土建工程土壤的物理、水理性質試驗。它利用差動變換原理,輸入土壤含水量,即可快速精確的得出土壤的液、塑限、塑指等參數,一次直觀清晰地顯示出來,并可打印。省去人工繪圖,查表計算等繁瑣勞動,且不受人為影響,快速準確。主要由底座(1)、機架(4)、測量裝置、樣盒升降調平裝置,液晶顯示電路、功能鍵盤電路系統(tǒng)組成。導套(21)內裝有原線圈(19)、副線圈(18)、(20),線圈的中心裝有可上下移動的位移器芯(14)。
文檔編號G01N33/00GK2290055SQ9624473
公開日1998年9月2日 申請日期1996年12月3日 優(yōu)先權日1996年12月3日
發(fā)明者于培英, 梅朝陽, 李建文, 王黎 申請人:湖南省交通科學研究所