專利名稱：一種顆粒污泥強度測定儀及測定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于顆粒強度分析測試技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及廢水生物處理過程中形成的顆粒 污泥壓碎強度的測定儀及測定方法。
背景技術(shù)：
在廢水處理領(lǐng)域，微生物聚集形成的顆粒(常稱作顆粒污泥)的強度通常比較低， 并且含有大量的水分。中國專利授權(quán)公告號CN2133839Y和CN2272579Y所公布的"顆粒強 度測定儀"和"智能顆粒強度試驗機"由于將待測顆粒直接置于壓力傳感器上方進行測 定，因此無法測定特定環(huán)境(如水溶液)中的顆粒的強度；由于待測顆粒在破碎過程中 缺乏防護，在測定固體顆粒時往往會碎片四濺，對周圍環(huán)境造成污染并存在潛在的安全 問題。中國專利授權(quán)公告號CN2682407Y所公布的"一種顆粒強度試驗裝置"采用單獨 的加壓系統(tǒng)對顆粒進行加壓，且需要位移傳感器，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。目前還未見到能比較適 合測定顆粒污泥這類含水顆粒強度的儀器的報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種顆粒污泥強度測定儀及測定方法，以改進現(xiàn)有顆粒強度測定設(shè)備的 不足之處，實現(xiàn)自動測定顆粒的強度，并可對多個顆粒同時測定。
本發(fā)明的顆粒污泥強度測定儀，其特征在于將背板2垂直固定在水平底座1上，步
進電機3軸心向下地固定于背板2的上部；將步進電機3的軸與導(dǎo)向臺5的絲杠7用聯(lián)軸器4 連接固定在同一軸線上；該導(dǎo)向臺5由絲杠7和與其平行的導(dǎo)軌6、以及沿導(dǎo)軌6運動的平 移塊8構(gòu)成，平移塊8的兩側(cè)滑動式地鑲嵌在與絲杠7平行的導(dǎo)軌6內(nèi)，絲杠7穿過中軸孔 內(nèi)有匹配內(nèi)螺紋的平移塊8;將傳動桿9保持豎直向下，其上端固定在導(dǎo)向臺5的平移塊8 上，其下端與壓力傳感器10的上端相固定；壓力傳感器10的下端與活塞連接桿11上端連 接，壓力傳感器10的信號輸出端與數(shù)據(jù)采集控制器15的模擬信號輸入接線端19相連接； 樣品桶13為內(nèi)徑大于活塞12直徑的上端開口、下端封底的桶；樣品桶13的上部外側(cè)設(shè)有 螺紋以旋入或旋出樣品桶支架24;活塞12與樣品桶13同軸；樣品桶支架24在到底座1的 距離高于樣品桶13高度的位置垂直固定于背板2上，樣品桶支架24具有內(nèi)螺紋，其軸心 與活塞12的軸心在一條直線上，并與樣品桶13上端部的外側(cè)螺紋相匹配；數(shù)據(jù)采集控制 器15包括單片機17、模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片18、步進電機驅(qū)動器20和計算機通信芯片22組成模 數(shù)轉(zhuǎn)換芯片18的輸入和輸出分別與壓力傳感器10的模擬信號輸入接線端19和單片機17
相連，步進電機驅(qū)動器20的輸入與輸出分別與單片機17和步進電機3相連，數(shù)據(jù)采集控 制器15由其單片機17通過計算機通信芯片22與計算機16通過串口 、并口或USB接口的接 線端(23)相連接。
本發(fā)明的顆粒污泥強度的測定方法，其特征在于首先將待測污泥顆粒14置于樣品 桶13內(nèi)，數(shù)據(jù)采集控制器15通過單片機17控制步進電機驅(qū)動器20驅(qū)動步進電機3轉(zhuǎn)動； 步進電機3軸的轉(zhuǎn)動經(jīng)導(dǎo)向臺5轉(zhuǎn)化為由傳動桿9、壓力傳感器IO、活塞傳動桿ll和活塞 12的向下運動，從而使活塞12擠壓樣品桶13中的污泥顆粒14;污泥顆粒14受擠壓后發(fā)生 形變，對活塞12產(chǎn)生壓力，此壓力經(jīng)活塞12和活塞傳動桿11傳遞給壓力傳感器10，壓力 傳感器10將壓力轉(zhuǎn)變?yōu)槟M信號傳送到數(shù)據(jù)釆集控制器15，數(shù)據(jù)采集控制器15將所接收 到的模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號、并連同根據(jù)步進電機3的轉(zhuǎn)數(shù)確定的行程數(shù)據(jù)一起通過 單片機17傳送到計算機16;活塞12繼續(xù)向下推進導(dǎo)致污泥顆粒14形變越來越大，壓力傳 感器10感應(yīng)的壓力也越來越大，直至污泥顆粒破裂；污泥顆粒破碎后，活塞12繼續(xù)前進 抵觸樣品桶13的底部，單片機17根據(jù)此時壓力突然升高控制活塞12的返回；由計算機16 將活塞所受到的壓力對活塞推進距離作圖，得到壓力曲線；根據(jù)顆粒破碎時壓力曲線的 拐點，此時污泥顆粒承受的壓強即為顆粒的強度，由公式P:F/S確定污泥顆粒強度的大 小，式中S為顆粒的橫截面積，P為污泥顆粒強度。
由于本發(fā)明的顆粒污泥強度測定儀采用樣品桶，污泥顆粒破碎過程在樣品桶中進
行，因此可以將待測顆粒連同溶液一起放入樣品桶中進行測定，并且可以在樣品桶中同 時放入多個顆粒來測定，求其平均值，從而可測得更準(zhǔn)確；克服了現(xiàn)有技術(shù)因傳感器置 于底部而帶來的不能測定含水顆粒并且只能測單個顆粒的缺點；并且本發(fā)明測定過程中 由于污泥顆粒破碎碎片和溶液均保留在樣品桶中，不會四濺，具有安全，方便，快速測 定含水污泥顆粒強度的優(yōu)點。
由于本發(fā)明由導(dǎo)向臺將步進電機3的轉(zhuǎn)動角度精確轉(zhuǎn)化為活塞的移動距離，克服了 現(xiàn)有實用新型CN2682407Y需要額外的位移傳感器的缺點，具有成本較低，加壓速度可調(diào)， 并可實現(xiàn)加壓活塞觸底自動返回的優(yōu)點。
由于本發(fā)明可通過計算機程序控制測定過程，克服了傳統(tǒng)的測試裝置(如實用新型 CN 2133839Y和CN2272579Y)其測試過程需要人工干預(yù)，操作麻煩的缺點，具有自動化 程度高、數(shù)據(jù)存儲量大、數(shù)據(jù)處理快速、結(jié)果重現(xiàn)性好的優(yōu)點。
本發(fā)明的顆粒污泥強度測定儀構(gòu)造簡單，節(jié)約空間，成本較低，除可用來測定顆粒
污泥強度外，也可用于測定其他顆粒的強度，便于在更多的領(lǐng)域推廣應(yīng)用。


圖l是本發(fā)明顆粒污泥強度測定儀的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
圖2是本發(fā)明顆粒污泥強度測定儀中的數(shù)據(jù)采集控制器15中各部件的配置關(guān)系示意圖。
圖3是本發(fā)明顆粒污泥強度測定儀的計算機顆粒強度測定程序框圖。 圖4是顆粒污泥強度測定過程中得到的顆粒污泥受力曲線圖。 圖5是本發(fā)明顆粒污泥強度測定儀中數(shù)據(jù)采集控制器15的電路圖。
具體實施例方式
以下結(jié)合實施例對本發(fā)明所述的測定方法作進一步的描述。 實施例l:
本實施例中的步進電機采用常州雙杰75BC340A型步進電機和SJ-3F075型步進電機 驅(qū)動器；導(dǎo)向臺采用的是北京卓立漢光ASM-125型導(dǎo)向臺；壓力傳感器采用的是蚌埠大 江傳感器廠DDB4型力傳感器；先按照圖l所示的本發(fā)明的顆粒強度測定儀的結(jié)構(gòu)原理示 意圖組裝本實施例的顆粒強度測定儀如下將背板2垂直固定在水平底座1上，自上而下 將步進電機3與導(dǎo)向臺5用螺釘固定于背板2上，使步進電機3的軸與導(dǎo)向臺5的絲杠的軸 心處于同一條直線上用聯(lián)軸器4連接，步進電機3的電源線與數(shù)據(jù)采集控制器15中的步進 電機接線端子21連接；傳動桿9的上端部采用外螺紋與導(dǎo)向臺5的平移塊8—端的內(nèi)螺紋 相互固定，將壓力傳感器10的上端用螺絲與傳動桿9的下端固定，壓力傳感器10的下端 固定在連接桿ll的上端；將樣品桶支架24保持水平并使其距水平底座1的高度高于樣品 桶13高度，用螺釘垂直固定在背板2上；樣品桶支架24設(shè)有內(nèi)螺紋，該內(nèi)螺紋軸心與活 塞和連接桿ll的軸心保持在同一直線上；使樣品桶支架24的內(nèi)螺紋與樣品桶13上端的外 螺紋相匹配，將樣品桶13旋入樣品桶支架24。
本發(fā)明顆粒污泥強度測定儀中的數(shù)據(jù)釆集控制器15中各部件的配置關(guān)系如圖2所 示，本實施例中的數(shù)據(jù)采集控制器15由單片機17 (Atmel89C51)，數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片18 (如 AD1674)，串口通信芯片22 (如MAX232)和步進電機控制器20組成，數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片18、 串口通信芯片22和步進電機控制器20均與單片機17連接；數(shù)據(jù)采集控制器15的模擬信號 輸入端接線端子19與壓力傳感器10的信號輸出端相連接；數(shù)據(jù)采集控制器15的步進電機 接線端子21與步進電機3連接，數(shù)據(jù)采集控制器15的計算機串口接線端子23通過串口線
與計算機10的串口連接。
數(shù)據(jù)采集控制器15的電路圖見附圖5:壓力信號經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片AD574轉(zhuǎn)換，并由單 片機89C51釆集；單片機89C51的I/0端口與SJ-3F075型步進電機控制器連接，SJ-3F075 型步進電機控制器輸出端與步進電機連接；單片機89C51與串口芯片MAX232連接以實現(xiàn) 與計算機的串口通信。
采用本發(fā)明的上述顆粒污泥強度測定儀對顆粒污泥強度進行測定時，首先將待測污 泥顆粒14置于樣品桶13內(nèi)，數(shù)據(jù)采集控制器15通過單片機17控制步進電機驅(qū)動器20驅(qū)動 步進電機3轉(zhuǎn)動；導(dǎo)向臺5將步進電機3軸的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)化為由傳動桿9帶動壓力傳感器10和活 塞12的向下運動，從而使活塞12擠壓樣品桶13中的污泥顆粒14;污泥顆粒14受擠壓后發(fā) 生形變，對活塞12產(chǎn)生壓力；活塞12繼續(xù)向下推進導(dǎo)致污泥顆粒14形變越來越大，壓力 傳感器10感應(yīng)的壓力也越來越大，直至污泥顆粒破裂，破裂的污泥顆粒碎片保留在樣品 桶13內(nèi)部；數(shù)據(jù)采集控制器15將所接收到的力的大小的模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號并連同 步進電機3行程數(shù)據(jù)傳送到計算機16;將活塞12所受的壓力的大小由連接在活塞12上方 的壓力傳感器10轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘杺魉偷綌?shù)據(jù)采集控制器15;行程數(shù)據(jù)根據(jù)步進電機3的轉(zhuǎn) 數(shù)獲得；污泥顆粒破碎后，活塞12繼續(xù)前進抵觸樣品桶13的底部，根據(jù)此時壓力突然升 高控制活塞12的返回；由計算機將活塞所受到的壓力對活塞推進距離作圖，得到壓力曲 線；根據(jù)顆粒破碎時壓力曲線的拐點，確定污泥顆粒強度的大小，此時污泥顆粒承受的 壓強即為顆粒的強度。
對于水溶液中顆粒的測定，需要考慮水的浮力，可以先只在樣品桶中放入溶液作為 空白樣，按上述測定步驟測定空白樣的壓力數(shù)據(jù)，然后放入顆粒和溶液測定，將測定的 數(shù)據(jù)減去空白樣數(shù)據(jù)，即為顆粒壓力數(shù)據(jù)，最后按上述方法計算顆粒強度。同時測定多 個顆粒的強度的測定步驟和測定單個顆粒強度一樣，只是在計算顆粒強度P:F/S時，S應(yīng) 為多個顆粒的橫截面積之和。
附圖3給出了采用本發(fā)明的顆粒強度測定儀進行顆粒強度測定的計算機程序流程步 驟框圖
步驟A，啟動計算機顆粒強度測定程序； 步驟B，檢查與單片機17的通信狀況；
步驟D:如果通信不正常則提示連接出錯；
步驟E為若通信正常則進入下一步接收由數(shù)據(jù)采集控制器15通過串口傳回來的壓
力數(shù)據(jù)和轉(zhuǎn)數(shù)；
步驟G為判斷壓力數(shù)據(jù)是否超過壓力傳感器的壓力限定值；
步驟H為若壓力數(shù)據(jù)小于限定值，說明活塞12未觸到樣品桶13底部，則記錄數(shù)據(jù)； 步驟I為顯示數(shù)據(jù)，并繼續(xù)返回步驟H接收數(shù)據(jù)；
步驟J，如果壓力數(shù)據(jù)大于限定值，則說明活塞12已觸到樣品桶13底部，停止采集， 程序?qū)⒖刂撇竭M電機3反轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)數(shù)與正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)數(shù)相同，從而使活塞12返回到滴定開
始時所處的位置。
步驟K將得到的壓力數(shù)據(jù)對行程數(shù)據(jù)作圖，根據(jù)顆粒破碎時壓力曲線的拐點對應(yīng)的 壓力F，釆用公式P-F/S計算顆粒強度P的大小，式中S為顆粒的橫截面積。
若將上述的測定流程步驟采用C， Visual Basic, Visual 0++語言或1^1^16諷語言等 編寫成測定程序軟件，即可利用該軟件通過計算機實現(xiàn)自動化測定。
實施例2:大豆顆粒強度的測定
本實施例采用本發(fā)明的強度測定儀對干燥的大豆顆粒強度進行測定，測定步驟如
下
1) 將顆粒污泥強度測定儀與計算機相連，接上電源，打開計算機，打開顆粒污泥 強度測定儀的控制軟件。
2) 將一粒大豆放入樣品桶，并將樣品桶固定在樣品桶支架上。
3) 通過控制軟件設(shè)定活塞向下勻速推進，直至活塞到達樣品桶底部，記錄活塞整 個向下移動過程所受到的壓力，保存記錄的數(shù)據(jù)文件為bean。在活塞推至底部后樣品桶 底部后，控制軟件設(shè)定步進電機反轉(zhuǎn)，使活塞3向上退回起始位置。
4) 利用數(shù)據(jù)處理軟件找出bean文件中首次出現(xiàn)的峰值壓力F-8.2 kg力。
5) 將F除以大豆的橫截面積38.5 mn^得到大豆顆粒所能承受的最大壓強21.3 N/cm2。 實施例3:綠豆顆粒強度的測定
本實施例采用本發(fā)明的強度測定儀對干燥的綠豆顆粒強度進行測定，操作步驟如
下
1) 將顆粒污泥強度測定儀與計算機相連，接上電源，打開計算機，打開顆粒污泥 強度測定儀的控制軟件。
2) 將一粒綠豆放入樣品桶，并將樣品桶固定在樣品桶支架上。
3) 通過控制軟件設(shè)定活塞向下勻速推進，直至活塞到達樣品桶底部，記錄活塞整
個向下移動過程所受到的壓力，保存記錄的數(shù)據(jù)文件為mbean。在活塞推至底部后樣品 桶底部后，控制軟件設(shè)定步進電機反轉(zhuǎn)，使活塞3向上退回起始位置。
4) 利用數(shù)據(jù)處理軟件找出mbean文件中首次出現(xiàn)的峰值壓力F:6.0kg力。
5) 將F除以綠豆的橫截面積1L3皿2得到干燥的綠豆顆粒所能承受的最大壓強53.1 N/cm2。
以上實例說明本強度測定儀對單個的顆粒的測定具有較好的結(jié)果。 實施例4:好氧顆粒污泥強度的測定
下面以好氧顆粒污泥為例，使用本實施例中組裝的顆粒污泥強度測定儀測定其污泥 強度，操作步驟如下
1) 污泥樣品的準(zhǔn)備本實施例中所用的好氧顆粒污泥取自實驗室中一個序批式反 應(yīng)器，污泥濃度MLVSS二8 g，進水COD二IOOO mg/L， D0=3.5mg/L，運行周期二4h，進 水二10min，曝氣=215 min;沉降二5min;出水=10 min，取80 ml顆粒污泥于100ml燒杯 中，靜置10min后，緩慢地傾倒棄掉上清液，備用。
2) 將顆粒污泥強度測定儀的串行接口與計算機的串行接口相連，接上電源，打開 計算機，打開顆粒污泥顆粒強度測定程序。
3) 樣品桶13中先不裝入顆粒污泥樣品，通過顆粒強度測定程序設(shè)定活塞12向下推 進速度為10mm/min，使活塞向下勻速推進，當(dāng)活塞到達樣品桶13底部時，壓力會驟然 升高，當(dāng)壓力高于設(shè)定值時，程序控制步進電機3反轉(zhuǎn)將活塞拉回至起點。程序記錄活 塞整個向下移動過程所受到的壓力數(shù)據(jù)，保存至文件blank。
4) 取下顆粒污泥強度測定儀上的樣品桶13，往樣品桶13里加入20ml (10個/ml)在 上面步驟l)中準(zhǔn)備好的顆粒污泥，將裝有顆粒污泥的樣品桶13固定在污泥強度測定儀 的樣品桶支架24上；并可對多個顆粒同時測定。
5) 通過顆粒強度測定程序設(shè)定活塞12向下的推進速度與步驟3)相同，使活塞向下 勻速推進，直至活塞到達樣品桶13底部，程序控制步進電機3反轉(zhuǎn)將活塞拉回至起點。 同樣記錄活塞整個向下移動過程所受到的壓力數(shù)據(jù)，保存為文件sample。
6) 數(shù)據(jù)處理程序?qū)⑽募ample中的數(shù)據(jù)與文件blank中的數(shù)據(jù)對應(yīng)相減得到數(shù)據(jù)文 件result，然后根據(jù)文件result中數(shù)據(jù)按活塞所受壓力對活塞移動距離作圖，得到的壓力 曲線如圖4所示該壓力曲線顯示了壓力首先升高，然后出現(xiàn)平臺。
7) 對根據(jù)數(shù)據(jù)文件result所作得到的圖進行分析，得到顆粒污泥所能承受的最大壓力為圖3所標(biāo)出的拐點所對應(yīng)的6.5kg力。
8)將該力除以顆粒橫截面積之和3. 14 cm2，得到顆粒污泥所能承受的最大壓強為 20. 3 N/cm2。
實施例5:厭氧產(chǎn)氫顆粒污泥強度的測定。
1) 污泥樣品的準(zhǔn)備選取30ml厭氧產(chǎn)氫污泥(取自一個產(chǎn)氫UASB反應(yīng)器，污泥濃 度MLSS二6. 3 g，進水C0D二5000 mg/L， HRT=18h)于50ml燒杯中，靜置10min后，緩慢 地傾倒棄掉上清液，備用。
2) 將顆粒污泥強度測定儀與計算機相連，接上電源，打開計算機，打開顆粒污泥 強度測定儀的控制軟件。
3) 樣品桶2中先不裝入顆粒污泥樣品，通過控制軟件設(shè)定活塞3向下推進速度為5 mm/min，使活塞向下勻速推進，直至活塞到達樣品桶底部，記錄活塞整個向下移動過 程所受到的壓力，保存記錄的數(shù)據(jù)文件為bg。
4) 通過控制軟件設(shè)定使活塞3向上反向退到起始位置。
5) 取下顆粒污泥強度測定儀上的樣品桶，往樣品桶里加入8ml (20個/ml)的步驟 1)準(zhǔn)備好的顆粒污泥，將裝有顆粒污泥的樣品桶裝到顆粒污泥強度測定儀上。
6) 通過控制軟件設(shè)定活塞3向下的推進速度與步驟3)相同，使活塞向下勻速推進， 直至活塞到達樣品桶底部，同樣記錄活塞整個向下移動過程所受到的壓力，保存記錄的 數(shù)據(jù)文件為sam。
7) 通過控制軟件設(shè)定使活塞3向上反向退到起始位置。
8) 利用數(shù)據(jù)處理軟件將文件sam中的數(shù)據(jù)與文件bk中的數(shù)據(jù)相減得到數(shù)據(jù)文件 test，然后做圖。
9) 對根據(jù)數(shù)據(jù)文件test所作得到的圖進行分析，得到顆粒污泥所能承受的最大壓力 為圖4圓圈所標(biāo)出的點的縱坐標(biāo)的數(shù)值F為7.6 kg力。
10) 將F除以顆粒橫截面積之和3.14cm2，得到顆粒污泥所能承受的最大壓強23.7牛
頓/平方厘米。
以上測定步驟可以編寫成計算機程序，從而可方便地利用計算機自動進行測定、數(shù) 據(jù)的記錄和處理?？朔藛为毷褂脝纹瑱C運算效率低和記錄數(shù)據(jù)量有限的缺點。
權(quán)利要求
1、一種顆粒污泥強度測定儀，其特征在于將背板(2)垂直固定在水平底座(1)上，步進電機(3)軸心向下地固定于背板(2)的上部；將步進電機(3)的軸與導(dǎo)向臺(5)的絲杠(7)用聯(lián)軸器(4)連接固定在同一軸線上；該導(dǎo)向臺(5)由絲杠(7)和與其平行的導(dǎo)軌(6)、以及沿導(dǎo)軌(6)運動的平移塊(8)構(gòu)成，平移塊(8)的兩側(cè)滑動式地鑲嵌在與絲杠(7)平行的導(dǎo)軌(6)內(nèi)，絲杠(7)穿過中軸孔內(nèi)有匹配內(nèi)螺紋的平移塊(8)；將傳動桿(9)保持豎直向下，其上端固定在導(dǎo)向臺(5)的平移塊(8)上，其下端與壓力傳感器(10)的上端相固定；壓力傳感器(10)的下端與活塞連接桿(11)上端連接，壓力傳感器(10)的信號輸出端與數(shù)據(jù)采集控制器(15)的模擬信號輸入接線端(19)相連接；樣品桶(13)為內(nèi)徑大于活塞(12)直徑的上端開口、下端封底的桶；樣品桶(13)的上部外側(cè)設(shè)有螺紋以旋入或旋出樣品桶支架(24)；活塞(12)與樣品桶(13)同軸；樣品桶支架(24)在到底座(1)的距離高于樣品桶(13)高度的位置垂直固定于背板(2)上，樣品桶支架(24)具有內(nèi)螺紋，其軸心與活塞(12)的軸心在一條直線上，并與樣品桶(13)上端部的外側(cè)螺紋相匹配；數(shù)據(jù)采集控制器(15)包括單片機(17)、模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片(18)、步進電機驅(qū)動器(20)和計算機通信芯片(22)組成模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片(18)的輸入和輸出分別與壓力傳感器模擬信號輸入接線端(19)和單片機(17)相連，步進電機驅(qū)動器(20)的輸入與輸出分別與單片機(17)和步進電機(3)相連，數(shù)據(jù)采集控制器(15)由其單片機(17)通過計算機通信芯片(22)與計算機接線端(23)相連接。
2、 一種顆粒污泥強度的測定方法其特征在于首先將待測污泥顆粒(14)置于樣 品桶(13)內(nèi)，數(shù)據(jù)采集控制器(15)通過單片機(17)控制步進電機驅(qū)動器(20)驅(qū)動步進電 機(3)轉(zhuǎn)動；步進電機(3)軸的轉(zhuǎn)動經(jīng)導(dǎo)向臺(5)轉(zhuǎn)化為由傳動桿(9)、壓力傳感器(IO)、 活塞傳動桿(11)和活塞(12)的向下運動，從而使活塞(12)擠壓樣品桶(13)中的污泥顆粒 (14);污泥顆粒(14)受擠壓后發(fā)生形變，對活塞(12)產(chǎn)生壓力，此壓力經(jīng)活塞(12)和活 塞傳動桿(11)傳遞給壓力傳感器(10)，壓力傳感器(10)將壓力轉(zhuǎn)變?yōu)槟M信號傳送到數(shù) 據(jù)采集控制器(15)，數(shù)據(jù)采集控制器(15)將所接收到的模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號、并連 同根據(jù)步進電機(3)的轉(zhuǎn)數(shù)確定的行程數(shù)據(jù)一起通過單片機(17)傳送到計算機(16);活 塞(12)繼續(xù)向下推進導(dǎo)致污泥顆粒(14)形變越來越大，壓力傳感器(10)感應(yīng)的壓力也越 來越大，直至污泥顆粒破裂；污泥顆粒破碎后，活塞(12)繼續(xù)前進抵觸樣品桶(13)的底 部，單片機(17)根據(jù)此時壓力突然升高控制活塞(12)的返回；由計算機(16)將活塞所受到的壓力對活塞推進距離作圖，得到壓力曲線；根據(jù)顆粒破碎時壓力曲線的拐點，此時 污泥顆粒承受的壓強即為顆粒的強度，由公式P-F/S確定污泥顆粒強度的大小，式中S為 顆粒的橫截面積，P為污泥顆粒強度。
全文摘要
本發(fā)明顆粒污泥強度測定儀及測定方法，特征是步進電機軸的轉(zhuǎn)動經(jīng)導(dǎo)向臺轉(zhuǎn)化為由傳動桿、壓力傳感器、活塞傳動桿和活塞的向下運動，活塞擠壓樣品桶中的污泥顆粒；污泥顆粒發(fā)生形變對活塞產(chǎn)生壓力，經(jīng)活塞傳動桿傳給壓力傳感器轉(zhuǎn)變?yōu)槟M信號，送到數(shù)據(jù)采集控制器轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號、并連同根據(jù)步進電機的轉(zhuǎn)數(shù)確定的行程數(shù)據(jù)一起，由單片機傳送到計算機對數(shù)據(jù)進行記錄和處理；計算機將活塞所受到的壓力對活塞推進距離作圖得到壓力曲線；顆粒破碎時壓力曲線的拐點上污泥顆粒承受的壓強即為顆粒的強度。本發(fā)明測定儀結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、測量精度高，可測定單個或多個顆粒的強度，并可用于含水顆粒或其他顆粒的強度測定。
文檔編號G01N3/00GK101344469SQ20081009658
公開日2009年1月14日 申請日期2008年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月14日
發(fā)明者俞漢青, 趙全保, 鄭煜銘 申請人:中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)