專利名稱：真三軸測試儀控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種儀器測控技術(shù)領(lǐng)域的控制裝置，具體是一種真三軸測試儀控制裝置。
背景技術(shù)：
目前，在研究土的本構(gòu)特性的過程中，最科學(xué)的土力學(xué)測試設(shè)備就是真三軸測試儀， 因?yàn)樗梢詫?shí)現(xiàn)在三個(gè)主方向施加不同的應(yīng)力值，可以模擬土體中最一般的應(yīng)力條件，這 是其他土工測試儀器諸如直剪儀、常規(guī)三軸儀甚至平面應(yīng)變?nèi)S儀都無法實(shí)現(xiàn)的。
然而，目前現(xiàn)有的真三軸儀，在壓力傳輸和控制方面都是采用手動(dòng)控制或半自動(dòng)控制 。由于真三軸測試本身的特點(diǎn)，當(dāng)進(jìn)行排水測試時(shí)，所需時(shí)間比較長，從而給測試人員帶 來很多不便，急需將自動(dòng)控制技術(shù)引入到真三軸測試儀。
對現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)檢索，尚未發(fā)現(xiàn)相關(guān)的技術(shù)主題公開報(bào)道的內(nèi)容。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種真三軸測試儀控制裝置，在真三軸測 試的全過程中三個(gè)主應(yīng)力方向壓力能夠自動(dòng)獨(dú)立控制，目的在于改變現(xiàn)有真三軸儀手動(dòng)控 制或者半自動(dòng)控制的狀態(tài)，改以計(jì)算機(jī)全自動(dòng)控制。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明包括數(shù)據(jù)采集儀、空氣壓縮機(jī)以及三組 壓力測控裝置，其中壓力測控裝置的信號(hào)輸出端分別與數(shù)據(jù)采集儀相連接以傳輸壓力模 擬信號(hào)數(shù)據(jù)，壓力測控裝置的進(jìn)氣端分別與空氣壓縮機(jī)相連接，壓力測控裝置分別連接至 真三軸測試儀的液壓控制端、軸壓控制端和中壓控制端。
所述的數(shù)據(jù)采集儀包括集線盒和多通道應(yīng)變讀數(shù)儀，其中集線盒的輸入端分別與 三個(gè)壓力測控裝置的輸出端相連接以接收三組壓力模擬信號(hào)數(shù)據(jù)并組合為壓力信號(hào)數(shù)組， 多通道應(yīng)變讀數(shù)儀的輸入端與集線盒相連接以接收壓力信號(hào)數(shù)組，多通道應(yīng)變讀數(shù)儀的輸 出端與計(jì)算機(jī)或打印機(jī)相連接。
所述的壓力測控裝置包括氣壓測試雙向閥、氣壓傳輸雙向閥、電空自動(dòng)轉(zhuǎn)換器、氣 壓手動(dòng)控制器和壓力傳感器，其中氣壓測試雙向閥分別與電空自動(dòng)轉(zhuǎn)換器、氣壓手動(dòng)控 制器和壓力傳感器相連接，氣壓傳輸雙向閥分別與電空自動(dòng)轉(zhuǎn)換器、氣壓手動(dòng)控制器和真三軸測試儀的液壓控制端、軸壓控制端或中壓控制端相連接，氣壓手動(dòng)控制器與計(jì)算機(jī)相 連接以輸出手動(dòng)控制信號(hào)，空氣壓縮機(jī)分別連接至三組電空自動(dòng)轉(zhuǎn)換控制器和三組氣壓手 動(dòng)控制器，壓力傳感器與數(shù)據(jù)采集儀相連接以傳輸壓力模擬信號(hào)數(shù)據(jù)。
本發(fā)明在真三軸測試的全過程中三個(gè)主應(yīng)力方向壓力能夠自動(dòng)獨(dú)立控制，改進(jìn)了現(xiàn)有 技術(shù)中人工操作控制壓力，得到的加壓曲線不光滑，而且數(shù)據(jù)記錄間隔較長的缺點(diǎn)。


圖l為實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為實(shí)施例應(yīng)力圖。
圖3為實(shí)施例應(yīng)變圖。
圖4為現(xiàn)有技術(shù)應(yīng)力圖。
圖5為現(xiàn)有技術(shù)應(yīng)變圖。
具體實(shí)施例方式
下面對本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施 ，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。
如圖1所示，本實(shí)施例一臺(tái)數(shù)據(jù)采集儀l、 一個(gè)空氣壓縮機(jī)2以及三組壓力測控裝置3， 其中壓力測控裝置3的信號(hào)輸出端分別與數(shù)據(jù)采集儀1相連接以傳輸壓力模擬信號(hào)數(shù)據(jù)， 壓力測控裝置3的進(jìn)氣端分別與空氣壓縮機(jī)2相連接，壓力測控裝置3分別連接至真三軸測 試儀的液壓控制端、軸壓控制端和中壓控制端。
所述的數(shù)據(jù)采集儀l包括集線盒和多通道應(yīng)變讀數(shù)儀，其中集線盒的輸入端分別
與三個(gè)壓力測控裝置的輸出端相連接以接收三組壓力模擬信號(hào)數(shù)據(jù)并組合為壓力信號(hào)數(shù)組 ，多通道應(yīng)變讀數(shù)儀的輸入端與集線盒相連接以接收壓力信號(hào)數(shù)組，多通道應(yīng)變讀數(shù)儀的
輸出端與計(jì)算機(jī)9相連接。
所述的壓力測控裝置3包括氣壓測試雙向閥4、氣壓傳輸雙向閥5、電空自動(dòng)轉(zhuǎn)換器6 、氣壓手動(dòng)控制器7和壓力傳感器8，其中氣壓測試雙向閥4分別與電空自動(dòng)轉(zhuǎn)換器6、氣 壓手動(dòng)控制器7和壓力傳感器8相連接，氣壓傳輸雙向閥5分別與電空自動(dòng)轉(zhuǎn)換器6、氣壓手 動(dòng)控制器7和真三軸測試儀的液壓控制端、軸壓控制端和中壓控制端相連接，氣壓手動(dòng)控 制器7與計(jì)算機(jī)9相連接，空氣壓縮機(jī)2分別連接至三組電空自動(dòng)轉(zhuǎn)換器6和三組氣壓手動(dòng)控 制器7，壓力傳感器8與數(shù)據(jù)采集儀1相連接以傳輸壓力模擬信號(hào)數(shù)據(jù)。
所述的氣壓測試雙向閥4為金屬制T型三通雙向閥門，耐壓范圍為-10 +10MPa。 所述的氣壓傳輸雙向閥5為金屬制三通雙向閥門，耐壓范圍-10 +10MPa。說明書第3/3頁
所述的電空自動(dòng)轉(zhuǎn)換器6在收到電壓信號(hào)時(shí)負(fù)責(zé)氣流控制的擋板和噴嘴間的間距變窄 ，控制壓力上升；反之則壓力下降。壓力輸入范圍0.8 1.2MPa，壓力輸出范圍 0. 02 0. 84MPa，電壓范圍(TlOV。
所述的氣壓手動(dòng)控制器7包括旋動(dòng)手柄、彈簧和橡膠膜，其中彈簧的兩端分別與
旋動(dòng)手柄和橡膠膜固定連接，旋動(dòng)手柄分別與氣壓測試雙向閥、氣壓傳輸雙向閥和計(jì)算機(jī)
9相連接以輸出手動(dòng)控制信號(hào)，當(dāng)人工旋入手柄時(shí)，橡膠膜受壓縮，將負(fù)責(zé)氣流控制的擋 板和噴嘴間的間距變窄，控制壓力上升；反之則壓力下降。該氣壓手動(dòng)控制器的壓力輸入 范圍0.8 1.2MPa，壓力輸出范圍(Tl.0MPa。
所述的壓力傳感器8的為應(yīng)變式壓力傳感器，工作范圍為(Tl. 0MPa。
本實(shí)施例通過以下方式進(jìn)行工作
1、 打開數(shù)據(jù)采集儀l并調(diào)整氣壓手動(dòng)控制器，確認(rèn)手動(dòng)控制部分的壓力為O (kPa)。
2、 首先進(jìn)行壓力調(diào)整，將壓力測試閥和壓力傳輸閥全部切換到手動(dòng)方向，控制程序 讀取壓力為0 (kPa)狀態(tài)的讀數(shù)。
3、 將壓力測試閥切換到自動(dòng)檔。電空自動(dòng)轉(zhuǎn)換器6逐漸提高輸出電壓(從0到9v)， 將壓力由O提升至某任意值，并測得各電壓值對應(yīng)的輸出空氣壓力值，得到電壓與輸出空 氣壓力的相關(guān)曲線與比例系數(shù)。后續(xù)工作中將按照該比例系數(shù)在用電壓來控制輸出空氣壓 力。
4、 將自動(dòng)控制部分的壓力歸零。
5、 將壓力測試閥和壓力傳輸閥均切換至自動(dòng)檔。
6、 在程序中輸入試樣尺寸，固結(jié)及剪切時(shí)間，測試應(yīng)力路徑等信息。
7、 啟動(dòng)自動(dòng)控制程序，測試由電腦全自動(dòng)控制固結(jié)和剪切過程，并將試驗(yàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ) 在計(jì)算機(jī)9的記憶裝置(一般為硬盤)內(nèi)，直至剪切結(jié)束。
8、 對計(jì)算機(jī)9內(nèi)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)處理，得到所需結(jié)果。
圖2和圖3為整理計(jì)算機(jī)9內(nèi)儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)所得圖形當(dāng)應(yīng)力路徑設(shè)置為三向主應(yīng)力空間
面上Lode角"力，J ，經(jīng)計(jì)算三向主應(yīng)力1 、 2 、 3目標(biāo)應(yīng)力值為4. 77、 3. 65 、0.58。得到了固結(jié)和剪切過程應(yīng)力與應(yīng)變隨時(shí)間變化關(guān)系。圖3和圖4為采用原有技術(shù)， 既手動(dòng)記錄采集數(shù)據(jù)階段的測試結(jié)果，由圖5可見，改進(jìn)前人工操作控制壓力，得到的加 壓曲線不光滑，而且數(shù)據(jù)記錄間隔較長。通過自動(dòng)化控制，可以克服這些缺點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.一種真三軸測試儀控制裝置，包括數(shù)據(jù)采集儀、空氣壓縮機(jī)以及三組壓力測控裝置，其特征在于壓力測控裝置的信號(hào)輸出端分別與數(shù)據(jù)采集儀相連接以傳輸壓力模擬信號(hào)數(shù)據(jù)，壓力測控裝置的進(jìn)氣端分別與空氣壓縮機(jī)相連接，壓力測控裝置分別連接至真三軸測試儀的液壓控制端、軸壓控制端和中壓控制端。
2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的真三軸測試儀控制裝置，其特征是，所述 的數(shù)據(jù)采集儀包括集線盒和多通道應(yīng)變讀數(shù)儀，其中集線盒的輸入端分別與三個(gè)壓力 測控裝置的輸出端相連接以接收三組壓力模擬信號(hào)數(shù)據(jù)并組合為壓力信號(hào)數(shù)組，多通道應(yīng) 變讀數(shù)儀的輸入端與集線盒相連接以接收壓力信號(hào)數(shù)組，多通道應(yīng)變讀數(shù)儀的輸出端與計(jì) 算機(jī)或打印機(jī)相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求l所述的真三軸測試儀控制裝置，其特征是，所述 的壓力測控裝置包括氣壓測試雙向閥、氣壓傳輸雙向閥、電空自動(dòng)轉(zhuǎn)換器、氣壓手動(dòng)控 制器和壓力傳感器，其中氣壓測試雙向閥分別與電空自動(dòng)轉(zhuǎn)換器、氣壓手動(dòng)控制器和壓 力傳感器相連接，氣壓傳輸雙向閥分別與電空自動(dòng)轉(zhuǎn)換器、氣壓手動(dòng)控制器和真三軸測試 儀的液壓控制端、軸壓控制端或中壓控制端相連接，氣壓手動(dòng)控制器與計(jì)算機(jī)相連接以輸 出手動(dòng)控制信號(hào)，空氣壓縮機(jī)分別連接至三組電空自動(dòng)轉(zhuǎn)換控制器和三組氣壓手動(dòng)控制器 ，壓力傳感器與數(shù)據(jù)采集儀相連接以傳輸壓力模擬信號(hào)數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的真三軸測試儀控制裝置，其特征是，所述 的氣壓測試雙向閥為金屬制T型三通雙向閥門，耐壓范圍為-10 +10MPa。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的真三軸測試儀控制裝置，其特征是，所述 的氣壓傳輸雙向閥為金屬制三通雙向閥門，耐壓范圍-10 +10MPa。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的真三軸測試儀控制裝置，其特征是，所述 的電空自動(dòng)轉(zhuǎn)換器在收到電壓信號(hào)時(shí)負(fù)責(zé)氣流控制的擋板和噴嘴間的間距變窄，控制壓力 上升；反之則壓力下降。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的真三軸測試儀控制裝置，其特征是，所述的氣壓手動(dòng)控制器包括旋動(dòng)手柄、彈簧和橡膠膜，其中彈簧的兩端分別與旋動(dòng)手柄和 橡膠膜固定連接，旋動(dòng)手柄分別與氣壓測試雙向閥、氣壓傳輸雙向閥和計(jì)算機(jī)相連接以輸 出手動(dòng)控制信號(hào)，當(dāng)人工旋入手柄時(shí)，橡膠膜受壓縮，將負(fù)責(zé)氣流控制的擋板和噴嘴間的 間距變窄，控制壓力上升；反之則壓力下降。
全文摘要
一種儀器測控技術(shù)領(lǐng)域的真三軸測試儀控制裝置，包括數(shù)據(jù)采集儀、空氣壓縮機(jī)以及三組壓力測控裝置，其中壓力測控裝置的信號(hào)輸出端分別與數(shù)據(jù)采集儀相連接以傳輸壓力模擬信號(hào)數(shù)據(jù)，壓力測控裝置的進(jìn)氣端分別與空氣壓縮機(jī)相連接，壓力測控裝置分別連接至真三軸測試儀的液壓控制端、軸壓控制端和中壓控制端。本發(fā)明在真三軸測試的全過程中三個(gè)主應(yīng)力方向壓力能夠自動(dòng)獨(dú)立控制，改進(jìn)了現(xiàn)有技術(shù)中人工操作控制壓力，得到的加壓曲線不光滑，而且數(shù)據(jù)記錄間隔較長的缺點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01N3/08GK101660986SQ20091030750
公開日2010年3月3日 申請日期2009年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月23日
發(fā)明者葉冠林, 武朝軍, 王建華, 盛佳韌, 楠 陳 申請人:上海交通大學(xué)