專利名稱：一種在線浮子土粒度分析儀的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于土顆粒分析儀器，具體涉及一種在線浮子土粒度分析儀。
背景技術：
土的成分包括粒度成分、礦物成分和化學成分三個方面。自然界的土，作為組成土體骨架的土粒，大小懸殊，性質各異。工程上常把組成土的各種大小顆粒的相互比例關系，稱為土的粒度成分。土的粒度成分如何，對土的一系列工程性質有著決定性的影響，因而，它是工程性質研究的重要內(nèi)容之一。為了便于研究土粒的大小，通常按土粒的直徑(簡稱粒徑，以mm為單位)來劃分粒徑區(qū)段。將每一區(qū)段中所包括大小比例相似、且工程性質基本相同的顆粒合并為組，稱為粒組。一般天然土由若干個粒組組成，它所包含的各個粒組在土全部質量中各自占有的比例稱為粒度成分，又稱顆粒級配。用指定方法測定土中各個粒組占總質量百分數(shù)的試驗，稱為土的顆粒分析。目前，國內(nèi)外常用的土顆粒粒度分析方法主要有篩分法、沉降法、超聲波測量法、激光法等。其中，篩分法對小于0. 075mm的顆粒很難測定，沉降法有移液管法、沉降天平法和比重天平法等，其使用雖較廣泛，但不僅測量時間長，且測量結果常取決于操作人員的技術水平，還不能實現(xiàn)對測量的在線實時控制。而超聲波測量法和激光衍射法也存在著對工作環(huán)境和傳感器要求很高，探頭裝置需要經(jīng)常標定，給維護帶來困難等問題。為了克服以上問題，可采用浮子土粒度分析儀，目前還沒有對土顆粒粒度采用浮子分析的儀器。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于針對現(xiàn)有技術中存在的上述缺陷，提供一種操作簡單、測量精度與靈敏度高的在線浮子土粒度分析儀。本實用新型是通過如下的技術方案來實現(xiàn)上述目的的該在線浮子土粒度分析儀，它包括一個盛放待測土粒懸浮液的專用量桶和一個浸在土粒懸浮液中的鋁制浮子，鋁制浮子通過一根無彈性細絲連接在一個高精拉力傳感器上，該拉力傳感器安裝于專用量桶的正上方，同時拉力傳感器的輸出端通過信號線和電磁隔離器連接到微型計算機系統(tǒng)上；微型計算機系統(tǒng)通過拉力傳感器檢測到鋁制浮子所受浮力隨時間的變化關系，通過數(shù)據(jù)處理和分析而得出土顆粒的粒徑及其級配情況，并顯示和打印出來。更具體地說，所述專用量桶高為600mm，內(nèi)直徑為150mm ；專用鋁制浮子為圓柱體，長為700mm，直徑為60mm，沿長度方向刻有刻度，其長度為500mm的下部浸入土顆粒懸浮液中；拉力傳感器安裝于量桶正上方的400mm處。本實用新型的工作過程及原理是將一定質量風干的被測土顆粒放入專用量桶中，注入蒸餾水攪拌充分，制成均勻濃度的懸浮液，并加入分散劑，同時將專用鋁制浮子長度500mm的下部浸入懸浮液中，然后利用安裝在專用量桶正上方的拉力傳感器檢測鋁制浮子受到的浮力隨時間變化關系，浮力變化差值的大小與鋁制浮子底部以上懸浮液的加權密度值呈正比，故可得到該處以上懸浮液的加權密度值隨時間變化的關系，浮力信號經(jīng)過電磁隔離器送到微型計算機系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)處理與分析，得出土顆粒粒徑及其級配的數(shù)據(jù)，并在屏幕上顯示和打印。本實用新型技術成熟，原理可靠；試驗操作簡單，采用在線檢測方式，使試驗過程無人為因素，測量精度與靈敏度高。本實用新型測量的土粒粒徑范圍可小于0.075mm，每個土樣測試的時間為10小時，儀器標定與檢測皆可在室溫下進行，因此具有很好的推廣使用價值。

圖1是本實用新型實施例的結構示意圖。
具體實施方式

以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步詳細的描述。參見圖1，本實施例中，盛放待測土粒懸浮液的專用量桶1的高為600mm，內(nèi)直徑為150mm ；高精度拉力傳感器4通過支架3安裝在專用量桶1的正上方，拉力傳感器4通過無彈性細絲5與鋁制浮子2相連，鋁制浮子2為圓柱體，長為700mm，直徑為60mm，沿長度方向有刻度，試驗時將其長度為500mm的下部浸入土顆粒懸浮液中；同時拉力傳感器4通過信號線8與電磁隔離器6連接，電磁隔離器6連接到微型計算機系統(tǒng)7上。本發(fā)明分析儀使用前，先標定好本浮子式土粒度分析儀。然后將過篩的風干被測土樣盛入專用量桶1中，注入蒸餾水和適量的分散劑攪拌制成均勻濃度的懸浮液，分散劑采用六偏磷酸溶液，同時將專用鋁制浮子長度為500mm的下部浸入懸浮液中，準備完畢，即時打開分析儀的開關，拉力傳感器4開始檢測鋁制浮子受到的浮力隨時間變化關系，根據(jù)Mokes原理，不同粒徑的土顆粒下沉的速度不同，致使懸浮液的密度沿深度有規(guī)律的變小，拉力傳感器4將拉力值轉化為Γ20πιΑ的電流信號，并經(jīng)信號線8與電磁隔離器6送入微型計算機系統(tǒng)7進行分析與處理轉化為懸浮液加權密度值，這樣分析儀可記錄該處以上懸浮液加權密度P隨時間t的變化，將測量結果繪成ρ-t圖。根據(jù)Mokes原理和土工試驗方法標準(GBT50123-1999)，微型計算機系統(tǒng)7分析與處理數(shù)據(jù)，即可得到土顆粒的粒徑及其級配情況，并在屏幕上顯示和打印。本實用新型測量的土粒粒徑范圍是小于0.075mm，每個土樣測試的時間為10小時，儀器標定與檢測皆在室溫下進行。
權利要求1.一種在線浮子土粒度分析儀，其特征在于它包括一個盛放待測土粒懸浮液的專用量桶和一個浸在土粒懸浮液中的鋁制浮子，鋁制浮子通過一根無彈性細絲連接在一個高精拉力傳感器上，該拉力傳感器安裝于專用量桶的正上方，同時拉力傳感器的輸出端通過信號線和電磁隔離器連接到微型計算機系統(tǒng)上；微型計算機系統(tǒng)通過拉力傳感器檢測到鋁制浮子所受浮力隨時間的變化關系，通過數(shù)據(jù)處理和分析而得出土顆粒的粒徑及其級配情況，并顯示和打印出來。
2.根據(jù)權利要求1所述的在線浮子土粒度分析儀，其特征在于所述專用量桶高為 600mm，內(nèi)直徑為150mm ；專用鋁制浮子為圓柱體，長為700mm，直徑為60mm，沿長度方向刻有刻度，其長度為500mm的下部浸入土顆粒懸浮液中；拉力傳感器安裝于量桶正上方的400mm 處。
專利摘要本實用新型屬于土顆粒分析儀器，具體涉及一種在線浮子土粒度分析儀。本實用新型包括一個盛放待測土粒懸浮液的專用量桶和一個浸在土粒懸浮液中的鋁制浮子，鋁制浮子通過一根無彈性細絲連接在一個高精拉力傳感器上，該拉力傳感器安裝于專用量桶的正上方，同時拉力傳感器的輸出端通過信號線和電磁隔離器連接到微型計算機系統(tǒng)上；微型計算機系統(tǒng)通過拉力傳感器檢測到鋁制浮子所受浮力隨時間的變化關系，通過數(shù)據(jù)處理和分析而得出土顆粒的粒徑及其級配情況，并顯示和打印出來。本實用新型試驗操作簡單，測量精度與靈敏度高，測量的土粒粒徑范圍可小于0.075mm。
文檔編號G01N15/02GK202330224SQ201120500758
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月5日 優(yōu)先權日2011年12月5日
發(fā)明者崔大田, 張聯(lián)志, 石勇, 胡子健, 陳偉 申請人:湖南科技大學