一種全自動(dòng)水泥基材料收縮膨脹性能試驗(yàn)機(jī)及其控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種全自動(dòng)水泥基材料收縮膨脹性能試驗(yàn)機(jī)及其控制方法。它的試驗(yàn)機(jī)由單片機(jī)、溫濕度控制系統(tǒng)、參數(shù)設(shè)定系統(tǒng)、自動(dòng)定位緊鎖系統(tǒng)、測量系統(tǒng)和顯示系統(tǒng)組成，主要包括絕熱剛性箱體、電磁緊鎖器、加熱器、半導(dǎo)體制冷片、超聲波加濕器、溫濕度傳感器、定位緊鎖裝置和三維立體測量裝置，單片機(jī)控制各系統(tǒng)協(xié)調(diào)工作實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)條件的自動(dòng)精準(zhǔn)控制和試件長度的多點(diǎn)分層自動(dòng)循環(huán)測量以及溫濕度和相關(guān)曲線圖的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示；本發(fā)明解決了以往水泥基材料抗硫酸鹽膨脹性能試驗(yàn)時(shí)試驗(yàn)條件難以保證、頂頭對(duì)準(zhǔn)困難、工作量大、人為誤差來源多且只能單點(diǎn)測量的技術(shù)問題；本發(fā)明還可用于水泥膠砂干縮試驗(yàn)、混凝土收縮膨脹試驗(yàn)以及混凝土濕脹性能試驗(yàn)等試驗(yàn)。
【專利說明】一種全自動(dòng)水泥基材料收縮膨脹性能試驗(yàn)機(jī)及其控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及測量【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種全自動(dòng)水泥基材料收縮膨脹性能試驗(yàn)機(jī) 及其控制方法。

【背景技術(shù)】
[0002]硫酸鹽侵蝕是影響混凝土耐久性的重要因素，同時(shí)也是破壞因素中復(fù)雜性和危害 性最大的一種環(huán)境水侵蝕。青海湖地區(qū)周圍環(huán)境中的混凝土結(jié)構(gòu)，由于硫酸鹽的侵蝕，基本 上是"一年粉化，三年坍塌；天津、河北、山東等省市存在大片的鹽堿地，這些地方的混凝土 結(jié)構(gòu)物也常常由于硫酸鹽的侵蝕而產(chǎn)生"烘根";在廣大西部地區(qū)，由于硫酸鹽侵蝕和其他 作用埋在鹽漬土地帶的水泥電桿一年后即發(fā)現(xiàn)縱向裂縫，兩年后即出現(xiàn)了縱筋和螺旋筋外 露；特別是海洋工程中的混凝土由于長期浸泡在海水中受硫酸鹽的侵蝕作用更大，因此加 強(qiáng)對(duì)混凝土抗硫酸鹽侵蝕試驗(yàn)的研究重要而緊迫。
[0003]目前國內(nèi)外學(xué)者在研究混凝土抗硫酸鹽侵蝕試驗(yàn)時(shí)評(píng)價(jià)指標(biāo)大都采用試件的膨 脹率、質(zhì)量耐蝕系數(shù)和強(qiáng)度耐蝕系數(shù)等指標(biāo)。然而對(duì)試件膨脹率的測定以往研究者主要采 用臥式收縮膨脹儀和立式比長儀，使用這些儀器測量不僅操作復(fù)雜、工作量大，頂頭對(duì)準(zhǔn)困 難，而且人為因素對(duì)結(jié)果的影響很大，常常出現(xiàn)不同操作人員或同一操作人員在不同狀態(tài) 下的測量結(jié)果相差很大的現(xiàn)象。雖然近年來混凝土膨脹率的測量技術(shù)有了很大發(fā)展但仍有 一些不足和問題：中國發(fā)明專利（專利號(hào)：ZL 201020532900.8)公開了一種用于非接觸法 測量混凝土膨脹和收縮變形的定位裝置，包括左基座和右基座，左基座和右基座均呈凹型 且開口相對(duì)布置，左基座和右基座之間設(shè)有距離調(diào)節(jié)緊鎖裝置，雖然該測量裝置在測量混 凝土膨脹變形時(shí)能避免了試件變形受模具端板限制造成的試驗(yàn)誤差也能較為準(zhǔn)確地測量 混凝土試件早期的收縮或膨脹變形但其在測試過程中要求整個(gè)試驗(yàn)裝置放置的位置和方 向要始終保持固定不變而這在具體操作過程中是很難保證的并且操作復(fù)雜；中國發(fā)明專利 (專利號(hào)：ZL 201220557247. X)公開了一種多通道全自動(dòng)混凝土收縮膨脹儀，包括主機(jī)、位 移傳感器、溫濕度傳感器和測量裝置，雖然該裝置能實(shí)時(shí)顯示和記錄測量數(shù)據(jù)但該測量裝 置扔需要人工調(diào)節(jié)位移傳感器2與混凝土試件5的相對(duì)位置，還需要操作員反復(fù)固定緊鎖 裝置4. 1和反復(fù)擰松緊鎖裝置4. 1拔出位移傳感器，這樣不僅操作麻煩而且大大增加了人 為誤差。
[0004] 以上測量混凝土收縮或膨脹率的共性還在于：測量時(shí)僅選取一個(gè)測量點(diǎn)測量這樣 不僅導(dǎo)致每次測量存在著對(duì)準(zhǔn)誤差而且不能真實(shí)反映試件收縮或膨脹的內(nèi)在實(shí)際發(fā)展規(guī) 律；另外，這些測量都無法滿足相關(guān)試驗(yàn)規(guī)范要求的試驗(yàn)溫度或濕度等條件。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明提供一種全自動(dòng)水泥基材料收縮膨脹性能試 驗(yàn)機(jī)及其控制方法，解決了目前混凝土（水泥基）抗硫酸鹽試驗(yàn)中試件膨脹率測量時(shí)遇到 的困難和問題，能夠在精確滿足試驗(yàn)規(guī)范要求的溫度和濕度條件下多點(diǎn)分層自動(dòng)立體測量 試驗(yàn)試件的變形情況并實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示出來。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種全自動(dòng)水泥基材料收縮膨脹性能試驗(yàn)機(jī)，包 括單片機(jī)、溫濕度控制系統(tǒng)、參數(shù)設(shè)定系統(tǒng)、自動(dòng)定位緊鎖系統(tǒng)、測量系統(tǒng)和顯示系統(tǒng)，單片 機(jī)與溫濕度控制系統(tǒng)、參數(shù)設(shè)定系統(tǒng)、自動(dòng)定位緊鎖系統(tǒng)、測量系統(tǒng)和顯示系統(tǒng)連接，單片 機(jī)內(nèi)設(shè)RAM存儲(chǔ)器、ROM存儲(chǔ)器、中央處理器和不間斷電源，單片機(jī)外設(shè)電源開關(guān)按鈕、系統(tǒng) 初始化按鈕、測量開始按鈕、溫度設(shè)定按鈕、濕度設(shè)定按鈕、溫濕度傳感器接口、試驗(yàn)循環(huán)測 量時(shí)間間隔、試件初始長度設(shè)定按鈕、試件初始寬度設(shè)定按鈕、試件初始高度設(shè)定按鈕、數(shù) 據(jù)導(dǎo)出USB接口和電源接口。
[0007] 所述的溫濕度控制系統(tǒng)由溫濕度傳感器、半導(dǎo)體制冷片組、加熱器、超聲波加濕 器、電動(dòng)攪拌器和溫濕度控制模塊組成，單片機(jī)根據(jù)設(shè)定試驗(yàn)參數(shù)控制各元器件工作使其 滿足設(shè)定溫濕度條件。
[0008] 所述的參數(shù)設(shè)定系統(tǒng)包括試驗(yàn)溫度、濕度和試件初始長度、寬度和高度的設(shè)定以 及循環(huán)測量時(shí)間間隔設(shè)定。
[0009] 所述的自動(dòng)定位緊鎖系統(tǒng)由定位緊鎖裝置和自動(dòng)定位緊鎖控制系統(tǒng)組成，定位緊 鎖裝置包括電磁緊鎖器、支撐立柱、上下移動(dòng)定位橫桿、水平移動(dòng)定位豎桿。
[0010] 減阻平臺(tái)由平行軌道和減阻支撐桿組成，平行軌道設(shè)計(jì)在距絕熱箱體底板5cm高 度處，減阻支撐桿由支撐橫梁和滾動(dòng)鋼珠組成，滾動(dòng)鋼珠設(shè)置在支撐橫梁上。
[0011] 上下移動(dòng)定位橫桿包括電磁緊鎖器、第一自動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)裝置、彈性滾珠和壓敏彈 性滾珠。
[0012] 其中第一自動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)裝置由定位電機(jī)、主動(dòng)齒輪、從動(dòng)螺母、主動(dòng)螺桿和從動(dòng)桿 組成。其中定位電機(jī)帶有自動(dòng)記圈功能，定位電機(jī)和主動(dòng)齒輪連接，主動(dòng)齒輪和從動(dòng)螺母連 接，從動(dòng)螺母與主動(dòng)螺桿連接，主動(dòng)螺桿和從動(dòng)桿連接；第一自動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)裝置安裝在支撐 立柱中，從動(dòng)螺母通過從動(dòng)螺母固定桿固定在支撐立柱上，且與從動(dòng)螺母左右側(cè)面接觸的 從動(dòng)螺母固定桿端部設(shè)有滾珠以保證從動(dòng)螺母的自由轉(zhuǎn)動(dòng)，主動(dòng)齒輪每圈1〇〇齒，從動(dòng)螺 母每圈 5〇0齒，主動(dòng)螺桿螺距為0. 5mm，固定定位精度為0. 1mm。
[0013] 彈性滾珠由滾動(dòng)鋼珠和彈簧組成，布置在上下移動(dòng)定位橫桿下側(cè)非中間位置處。 [0014] 壓敏彈性滾珠由彈性滾珠和壓力傳感器組成，壓力傳感器置于彈簧底部與單片機(jī) 連接，控制上下移動(dòng)定位橫桿的自動(dòng)移動(dòng)和電磁緊鎖器的自動(dòng)緊鎖和解鎖，壓敏彈性滾珠 布置在上下移動(dòng)定位橫桿下側(cè)中間位置。
[0015]所述的水平移動(dòng)定位豎桿包括電磁緊鎖器、第二自動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)裝置和壓敏彈性滾 珠。
[0016] 其中第二自動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)裝置由定位電機(jī)、主動(dòng)齒輪、從動(dòng)螺母、主動(dòng)螺桿和從動(dòng)桿 組成，其中定位電機(jī)帶有自動(dòng)記圈功能，定位電機(jī)和主動(dòng)齒輪連接，主動(dòng)齒輪和從動(dòng)螺母連 接，從動(dòng)螺母與主動(dòng)螺桿連接，主動(dòng)螺桿和從動(dòng)桿連接；第二自動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)裝置安裝在上下 移動(dòng)定位橫桿中，從動(dòng)螺母通過從動(dòng)螺母固定桿固定在上下移動(dòng)定位橫桿上，且與從動(dòng)螺 母左右側(cè)面接觸的從動(dòng)螺母固定桿端部設(shè)有滾珠以保證從動(dòng)螺母的自由轉(zhuǎn)動(dòng)，主動(dòng)齒輪每 圈100齒，從動(dòng)螺母每圈 5〇〇齒，主動(dòng)螺桿螺距為〇· 5mm，固定定位精度為〇. lmm。
[0017]壓敏彈性滾珠由彈性滾珠和壓力傳感器組成，壓力傳感器置于彈簧底部與單片機(jī) 連接，控制自動(dòng)水平移動(dòng)豎桿的自動(dòng)移動(dòng)和電磁緊鎖器的自動(dòng)解鎖和緊鎖，壓敏彈性滾珠 布置在自動(dòng)水平移動(dòng)豎桿內(nèi)側(cè)。
[0018]測量系統(tǒng)由三維立體測量裝置和自動(dòng)測量控制系統(tǒng)組成，三維立體測量裝置包括 測量支撐、豎直定位測量桿、水平定位測量桿、直接測量桿。
[0019]其中豎直定位測量桿主要由第三自動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)裝置組成，第三自動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)裝置 由測里電機(jī)、主動(dòng)1Λ1輪、從動(dòng)螺母、主動(dòng)螺桿和從動(dòng)桿組成，測量電機(jī)帶有自動(dòng)記圈功能，測 量電機(jī)和主動(dòng)齒輪連接，主動(dòng)齒輪和從動(dòng)螺母連接，從動(dòng)螺母與主動(dòng)螺桿連接，主動(dòng)螺桿和 從動(dòng)桿連接;第三自動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)裝置安裝在測量支撐中，從動(dòng)螺母通過從動(dòng)螺母固定桿固 定在測量支撐上，且與從動(dòng)螺母左右側(cè)面接觸的從動(dòng)螺母固定桿端部設(shè)有滾珠以保證從動(dòng) 螺母的自由轉(zhuǎn)動(dòng)，主動(dòng)齒輪每圈100齒，從動(dòng)螺母每圈 5〇〇齒，主動(dòng)螺桿螺距為〇· 5mm，移動(dòng) 精度為0. lram。
[0020]水平定位測量桿主要由第四自動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)裝置組成，第四自動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)裝置由測 量電機(jī)、主動(dòng)齒輪、從動(dòng)螺母、主動(dòng)螺桿和從動(dòng)桿組成，測量電機(jī)帶有自動(dòng)記圈功能，測量電 機(jī)和主動(dòng)齒輪連接，主動(dòng)齒輪和從動(dòng)螺母連接，從動(dòng)螺母與主動(dòng)螺桿連接，主動(dòng)螺桿和從動(dòng) 桿連接；第四自動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)裝置安裝在豎直定位測量桿中，從動(dòng)螺母通過從動(dòng)螺母固定桿 固定在豎直定位測量桿上，且與從動(dòng)螺母左右側(cè)面接觸的從動(dòng)螺母固定桿端部設(shè)有滾珠以 保證從動(dòng)螺母的自由轉(zhuǎn)動(dòng)，主動(dòng)齒輪每圈100齒，從動(dòng)螺母每圈 500齒，主動(dòng)螺桿螺距為 0· 5mm，移動(dòng)精度為0· 1mm。
[0021]所述的直接測量桿呈L型，包括壓力傳感器和第五自動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)裝置，[型設(shè)計(jì)可 以使測量裝置始終處于液面以上保證測量儀器的安全性和可靠性，壓力傳感器置于L型直 接測量桿的頂端和單片機(jī)連接控制第一組測量電機(jī)和第二組測量電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，第五自動(dòng)機(jī) 械傳動(dòng)裝置由第一組測量電機(jī)、第二組測量電機(jī)、第一主動(dòng)齒輪、第二主動(dòng)齒輪、從動(dòng)螺母、 主動(dòng)螺桿和從動(dòng)桿組成，第一組測量電機(jī)和第二組測量電機(jī)均帶有自動(dòng)記圈功能，第一組 測量電機(jī)與第一齒輪連接，第二組測量電機(jī)與第二主動(dòng)齒輪連接，第一主動(dòng)齒輪和第二自 動(dòng)齒輪都與從動(dòng)螺母連接，從動(dòng)螺母與主動(dòng)螺桿連接，主動(dòng)螺桿和從動(dòng)桿連接；第五自動(dòng)機(jī) 械傳動(dòng)裝置安裝在水平定位測量桿中，從動(dòng)螺母通過從動(dòng)螺母固定桿固定在水平定位測量 桿上，且與從動(dòng)螺母左右側(cè)面接觸的從動(dòng)螺母固定桿端部設(shè)有滾珠以保證從動(dòng)螺母的自由 轉(zhuǎn)動(dòng)，第一主動(dòng)齒輪每圈100齒、第二主動(dòng)齒輪每圈1齒，從動(dòng)螺母每圈 500齒，主動(dòng)螺桿螺 距為0· 5_,測量精度為0· 001_。
[0022]所述的一種全自動(dòng)水泥基材料收縮膨脹性能試驗(yàn)機(jī)的控制方法，其包括如下步 驟：
[0023] (A)、試驗(yàn)試件在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下養(yǎng)護(hù)24h后脫模放在減阻平臺(tái)大致居中位置處。
[0024] (B)、注入試驗(yàn)規(guī)范要求濃度的硫酸鈉溶液至試驗(yàn)水位線，打開試驗(yàn)機(jī)電源按鈕， 設(shè)定試驗(yàn)要求的溫度、濕度參數(shù)和循環(huán)測量時(shí)間間隔，設(shè)值為〇的系統(tǒng)不控制其對(duì)應(yīng)模塊 進(jìn)入工作狀態(tài)；設(shè)定試件初始長度、寬度和高度參數(shù)。
[0025] (〇、啟動(dòng)系統(tǒng)初始化按鈕，第一上下移動(dòng)定位橫桿移至最高位置處，水平移動(dòng)定 位豎桿移至最大寬度處；測量裝置的左右豎直定位測量桿移至最高位置處，左右水平定位 測量桿分別移至左右豎直定位測量桿中點(diǎn)位置，直接測量桿移至初始零點(diǎn)位置。
[0026] (D)、啟動(dòng)測量開始按鈕，溫濕度控制系統(tǒng)根據(jù)相關(guān)設(shè)定參數(shù)開始工作，設(shè)值為零 的系統(tǒng)不控制其對(duì)應(yīng)模塊進(jìn)入工作狀態(tài)。
[0027] (E)、自動(dòng)定位緊鎖控制系統(tǒng)根據(jù)試件初始寬度智能控制第一上下移動(dòng)定位橫桿、 水平移動(dòng)定位豎桿和電磁緊鎖器扶正試驗(yàn)試件并根據(jù)試件收縮或膨脹的實(shí)際情況反復(fù)移 動(dòng)第一上下移動(dòng)定位橫桿、水平移動(dòng)定位豎桿和電磁緊鎖器的緊鎖和解鎖使其在不影響試 件自由收縮或膨脹的基礎(chǔ)上扶正并固定試驗(yàn)試件，且在單次循環(huán)測量過程中自動(dòng)定位緊鎖 系統(tǒng)暫停檢查第一上下移動(dòng)定位橫桿和水平移動(dòng)定位豎桿中的壓力傳感器的壓力值。
[0028] 所述的步驟（E)采用的方法為自動(dòng)定位緊鎖控制系統(tǒng)控制第一上下移動(dòng)定位橫 桿向下移動(dòng)，當(dāng)?shù)谝簧舷乱苿?dòng)定位橫桿中部的壓敏彈性滾珠與試驗(yàn)試件上部接觸時(shí)壓敏彈 性滾珠底部的壓力傳感器輸出壓力信號(hào)至單片機(jī)，當(dāng)壓力值達(dá)到設(shè)定的第一壓力閥值時(shí)定 位電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，第一上下移動(dòng)定位橫桿兩端的電磁緊鎖器工作鎖緊第一上下移動(dòng)定位橫 桿，系統(tǒng)每分鐘檢查一次壓力傳感器輸出的壓力值，當(dāng)壓力值小于等于設(shè)定的第二壓力閥 值或大于等于第三壓力閥值時(shí)第一上下移動(dòng)定位橫桿兩端的電磁緊鎖器停止工作解除第 一上下移動(dòng)定位橫桿的鎖定，此時(shí)系統(tǒng)控制第一上下移動(dòng)定位橫桿向下或向上移動(dòng)，當(dāng)壓 力值再一次達(dá)到第一壓力閥值時(shí)定位電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)第一上下移動(dòng)定位橫桿兩端的電磁緊 鎖器再次工作鎖緊第一上下移動(dòng)定位橫桿；與此同時(shí)自動(dòng)定位緊鎖控制系統(tǒng)根據(jù)試件初始 寬度計(jì)算內(nèi)側(cè)水平移動(dòng)定位堅(jiān)桿的移動(dòng)距離并控制內(nèi)側(cè)水平移動(dòng)定位豎桿同步移動(dòng)到計(jì) 算位置，然后系統(tǒng)控制外側(cè)水平移動(dòng)定位堅(jiān)桿同步移動(dòng)，當(dāng)外側(cè)堅(jiān)桿中的壓敏彈性滾珠與 試驗(yàn)試件側(cè)面接觸時(shí)壓敏彈性滾珠底部的壓力傳感器輸出壓力信號(hào)至單片機(jī)，當(dāng)壓力值達(dá) 到系統(tǒng)設(shè)定的第一壓力閥值時(shí)定位電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，內(nèi)外側(cè)定位豎桿上部的電磁緊鎖器工作 鎖緊內(nèi)外側(cè)水平移動(dòng)定位豎桿，系統(tǒng)每分鐘檢查一次外側(cè)水平移動(dòng)定位豎桿中壓力傳感器 輸出的壓力值，當(dāng)壓力值小于等于設(shè)定的第二壓力閥值或大于等于設(shè)定的第三壓力閥值時(shí) 水平移動(dòng)定位豎桿上部的電磁緊鎖器停止工作解除豎桿鎖定，系統(tǒng)控制內(nèi)外側(cè)水平移動(dòng)定 位豎桿同步向內(nèi)或向外移動(dòng)，當(dāng)壓力值再一次達(dá)到第一壓力閥值時(shí)定位電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，水 平移動(dòng)定位豎桿頂部的電磁緊鎖器再次工作緊鎖水平移動(dòng)定位豎桿，如此反復(fù)鎖緊和解鎖 移動(dòng)第一上下移動(dòng)定位橫桿和水平移動(dòng)定位豎桿使其在不影響試件自由收縮或膨脹的基 礎(chǔ)上扶正并固定試驗(yàn)試件。
[0029]內(nèi)側(cè)水平移動(dòng)定位豎桿移動(dòng)距離的計(jì)算公式為：
[0030]

【權(quán)利要求】
1. 一種全自動(dòng)水泥基材料收縮膨脹性能試驗(yàn)機(jī)，其特征在于，主要由絕熱剛性箱體、減 阻平臺(tái)、定位緊鎖裝置和三維立體測量裝置組成，減阻平臺(tái)設(shè)置在絕熱剛性箱體內(nèi)，減阻平 臺(tái)上設(shè)置有定位鎖緊水泥基材料定位鎖緊裝置和三維立體測量裝置；其還包括單片機(jī)、溫 濕度控制系統(tǒng)、參數(shù)設(shè)定系統(tǒng)、自動(dòng)定位緊鎖系統(tǒng)、測量系統(tǒng)和顯示系統(tǒng)；單片機(jī)與溫濕度 控制系統(tǒng)、參數(shù)設(shè)定系統(tǒng)、自動(dòng)定位緊鎖系統(tǒng)、測量系統(tǒng)和顯示系統(tǒng)連接并控制各系統(tǒng)協(xié)調(diào) 工作的單片機(jī)； 所述的絕熱剛性箱體由絕熱頂蓋、空氣隔熱層、箱體側(cè)面鋼板和加厚剛性地板組成， 絕熱頂蓋和加厚剛性地板之間四周兩側(cè)設(shè)置箱體側(cè)面鋼板，箱體側(cè)面鋼板內(nèi)部設(shè)置有空氣 隔熱層；所述的減阻平臺(tái)由平臺(tái)支撐柱、平行軌道、可滑移減阻支撐橫桿組成，其中平行軌 道設(shè)置在絕熱剛性箱體的底板上方，平行軌道設(shè)置在平臺(tái)支撐柱上，平行軌道上設(shè)置有可 滑移減阻支撐橫桿；所述的可滑移減阻支撐橫桿由可滑移支撐橫桿和滾動(dòng)鋼珠組成，滾動(dòng) 鋼珠設(shè)置在支撐橫梁上；所述的溫濕度控制系統(tǒng)包括半導(dǎo)體制冷片組、溫濕度傳感器、力口 熱器、電動(dòng)攪拌器、超聲波加濕器和溫濕度控制模塊，半導(dǎo)體制冷片組、溫濕度傳感器、加熱 器、電動(dòng)攪拌器、超聲波加濕器、溫濕度控制模塊均與單片機(jī)連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種全自動(dòng)水泥基材料收縮膨脹性能試驗(yàn)機(jī)，其特征在于， 所述的自動(dòng)定位緊鎖系統(tǒng)包括定位緊鎖裝置和用于控制定位緊鎖裝置的自動(dòng)定位緊鎖控 制系統(tǒng)；所述定位緊鎖裝置包括電磁緊鎖器、支撐立柱、上下移動(dòng)定位橫桿、水平移動(dòng)定位 堅(jiān)桿；所述的上下移動(dòng)定位橫桿和水平移動(dòng)定位堅(jiān)桿上均設(shè)置有電磁緊鎖器、自動(dòng)機(jī)械傳 動(dòng)裝置和壓敏彈性滾珠，電磁緊鎖器、自動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)裝置均與自動(dòng)定位緊鎖控制系統(tǒng)相連 接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種全自動(dòng)水泥基材料收縮膨脹性能試驗(yàn)機(jī)，其特征在于， 所述的上下移動(dòng)定位橫桿上還設(shè)置有彈性滾珠，所述彈性滾珠包括彈簧和設(shè)置在彈簧上的 滾動(dòng)鋼珠，所述壓敏彈性滾珠由彈性滾珠和壓力傳感器組成，所述壓力傳感器置于彈簧底 部與單片機(jī)連接，所述彈性滾珠布置在上下移動(dòng)定位橫桿非中間位置上，所述壓敏彈性滾 珠布置在上下移動(dòng)定位橫桿的中間位置上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的一種全自動(dòng)水泥基材料收縮膨脹性能試驗(yàn)機(jī)，其特征 在于，所述測量系統(tǒng)包括三維立體測量裝置和用于控制三維立體測量裝置的自動(dòng)測量控制 系統(tǒng)，三維立體測量裝置包括測量支撐、堅(jiān)直定位測量桿、水平定位測量桿、直接測量桿；其 中，堅(jiān)直定位測量桿上設(shè)有第三自動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)裝置，水平定位測量桿上設(shè)置有第四自動(dòng)機(jī) 械傳動(dòng)裝置，所述的直接測量桿上設(shè)置有壓力傳感器和第五自動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)裝置。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種全自動(dòng)水泥基材料收縮膨脹性能試驗(yàn)機(jī)，其特征在于， 所述自動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)裝置、第三自動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)裝置、第四自動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)裝置和第五自動(dòng)機(jī)械 傳動(dòng)裝置均包括電機(jī)、主動(dòng)齒輪、從動(dòng)螺母、主動(dòng)螺桿和從動(dòng)桿，測量電機(jī)和主動(dòng)齒輪連接， 主動(dòng)齒輪和從動(dòng)螺母連接，從動(dòng)螺母與主動(dòng)螺桿連接，主動(dòng)螺桿和從動(dòng)桿連接；各從動(dòng)桿分 別通過固定連接架與上下移動(dòng)定位橫桿和水平移動(dòng)定位堅(jiān)桿連接并驅(qū)動(dòng)其移動(dòng)，從動(dòng)螺母 通過從動(dòng)螺母固定桿固定，且與從動(dòng)螺母左右側(cè)面接觸的從動(dòng)螺母固定桿端部設(shè)有滾珠， 以保證從動(dòng)螺母的自由轉(zhuǎn)動(dòng)； 所述第三自動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)裝置安裝在測量支撐中，所述第四自動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)裝置安裝在堅(jiān) 直定位測量桿中。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種全自動(dòng)水泥基材料收縮膨脹性能試驗(yàn)機(jī)，其特征在于， 所述第五自動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)裝置的電機(jī)包括由第一組測量電機(jī)、第二組測量電機(jī)，所述第五自 動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)裝置的主動(dòng)齒輪包括第一主動(dòng)齒輪和第二主動(dòng)齒輪，第一組測量電機(jī)與第一齒 輪連接，第二組測量電機(jī)與第二主動(dòng)齒輪連接，第一主動(dòng)齒輪和第二自動(dòng)齒輪均與從動(dòng)螺 母連接，從動(dòng)桿與直接測量桿連接；第五自動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)裝置安裝在水平定位測量桿中，從動(dòng) 螺母通過從動(dòng)螺母固定桿固定在水平定位測量桿上。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種全自動(dòng)水泥基材料收縮膨脹性能試驗(yàn)機(jī)，其特征在于， 所述的直接測量桿呈L型，所述壓力傳感器置于直接測量桿的頂端；所述單片機(jī)連接控制 第一組測量電機(jī)和第二組測量電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)。
8. -種全自動(dòng)水泥基材料收縮膨脹性能試驗(yàn)機(jī)的控制方法，其特征在于，其包括以下 步驟： (A) 、試驗(yàn)試件在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下養(yǎng)護(hù)24h后脫模放在減阻平臺(tái)大致居中位置處； (B) 、注入試驗(yàn)規(guī)范要求濃度的硫酸鈉溶液至試驗(yàn)水位線，打開試驗(yàn)機(jī)電源按鈕，設(shè)定 試驗(yàn)要求的溫度、濕度參數(shù)和循環(huán)測量時(shí)間間隔，設(shè)值為零的系統(tǒng)不控制其對(duì)應(yīng)模塊進(jìn)入 工作狀態(tài)；設(shè)定試件初始長度、寬度和高度參數(shù)； (C) 、啟動(dòng)系統(tǒng)初始化按鈕，上下移動(dòng)定位橫桿移至最高位置處，水平移動(dòng)定位堅(jiān)桿移 至最大寬度處；測量裝置的左右堅(jiān)直定位測量桿移至最高位置處，左右水平定位測量桿分 別移至左右堅(jiān)直定位測量桿中點(diǎn)位置，直接測量桿移至初始零點(diǎn)位置； (D) 、啟動(dòng)測量開始按鈕，溫濕度控制系統(tǒng)根據(jù)相關(guān)設(shè)定參數(shù)開始工作，設(shè)值為零的系 統(tǒng)不控制其對(duì)應(yīng)模塊進(jìn)入工作狀態(tài)； (E) 、自動(dòng)定位緊鎖控制系統(tǒng)根據(jù)試件初始寬度智能控制上下移動(dòng)定位橫桿、水平移動(dòng) 定位堅(jiān)桿和電磁緊鎖器扶正試驗(yàn)試件并根據(jù)試件收縮或膨脹的實(shí)際情況反復(fù)移動(dòng)上下移 動(dòng)定位橫桿、水平移動(dòng)定位堅(jiān)桿和電磁緊鎖器的緊鎖和解鎖使其在不影響試件自由收縮或 膨脹的基礎(chǔ)上扶正并固定試驗(yàn)試件，且在單次循環(huán)測量過程中自動(dòng)定位緊鎖系統(tǒng)暫停檢查 第一上下移動(dòng)定位橫桿和水平移動(dòng)定位堅(jiān)桿中的壓力傳感器的壓力值； (F) 、自動(dòng)測量控制系統(tǒng)根據(jù)試件寬度和高度計(jì)算每次循環(huán)測量所需測點(diǎn)坐標(biāo)； (G) 、自動(dòng)測量控制系統(tǒng)通過控制第三自動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)裝置控制左右堅(jiān)直定位測量桿移 動(dòng)到第一測點(diǎn)相應(yīng)縱坐標(biāo)位置，左右水平定位測量桿移動(dòng)到第一測點(diǎn)相應(yīng)橫坐標(biāo)位置，最 終使左右直接測量桿移動(dòng)到單次循環(huán)測量的第一個(gè)測點(diǎn)； (H) 、自動(dòng)測量控制系統(tǒng)控制第一組測量電機(jī)通過第五自動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)裝置帶動(dòng)左右直 接測量桿的移動(dòng)，當(dāng)左右直接測量桿端部的壓力傳感器分別與試件表面接觸產(chǎn)生壓力信號(hào) 并達(dá)到第一壓力閥值時(shí)第一組測量電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，與此同時(shí)單片機(jī)記錄第一組測量電機(jī)的 轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)，左右直接測量桿到達(dá)相應(yīng)預(yù)備測量點(diǎn)位置； (I) 、自動(dòng)測量控制系統(tǒng)控制第二組測量電機(jī)通過第五自動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)裝置帶動(dòng)左右直 接測量桿移動(dòng)，當(dāng)左右直接測量桿端部的壓力傳感器達(dá)到第二壓力閥值時(shí)第二組測量電機(jī) 停止轉(zhuǎn)動(dòng)，與此同時(shí)單片機(jī)記錄第二組左右測量電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)，隨后左右直接測量桿分 別移至初始〇點(diǎn)位置，此時(shí)完成單次循環(huán)測量的第一個(gè)測點(diǎn)的試件長度測量； (J) 、重復(fù)步驟（G)-步驟（I)，直至單次循環(huán)測量所需測點(diǎn)全部測量完畢結(jié)束本次循 環(huán)測量，單次循環(huán)測量結(jié)束時(shí)左右堅(jiān)直定位測量桿移至最高位置處，左右水平定位測量桿 分別移至左右堅(jiān)直定位測量桿中點(diǎn)位置，以保證左右直接測量桿?？坑谠囼?yàn)液面以上位置 以待下次循環(huán)測量； (K) 、自動(dòng)測量控制系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定循環(huán)測量時(shí)間間隔重復(fù)步驟G-步驟J直至試驗(yàn)結(jié) 束； (L) 、測量數(shù)據(jù)傳入單片機(jī)，單片機(jī)處理分析后控制顯示系統(tǒng)顯示外圈測點(diǎn)試件平均長 度隨時(shí)間變化曲線、中圈測點(diǎn)試件平均長度隨時(shí)間變化曲線、內(nèi)圈測點(diǎn)試件平均長度隨時(shí) 間變化曲線、中心測點(diǎn)試件長度隨時(shí)間變化曲線和外中內(nèi)圈、中心測點(diǎn)試件平均長度隨時(shí) 間變化曲線以及試件三維變化動(dòng)態(tài)效果圖。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種全自動(dòng)水泥基材料收縮膨脹性能試驗(yàn)機(jī)的控制方法，其 特征在于，所述的步驟（E)采用的方法為： 自動(dòng)定位緊鎖控制系統(tǒng)控制第一上下移動(dòng)定位橫桿向下移動(dòng)，當(dāng)?shù)谝簧舷乱苿?dòng)定位橫 桿中部的壓敏彈性滾珠與試驗(yàn)試件上部接觸時(shí)壓敏彈性滾珠底部的壓力傳感器輸出壓力 信號(hào)至單片機(jī)，當(dāng)壓力值達(dá)到設(shè)定的第一壓力閥值時(shí)定位電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，第一上下移動(dòng)定 位橫桿兩端的電磁緊鎖器工作鎖緊第一上下移動(dòng)定位橫桿，系統(tǒng)每分鐘檢查一次壓力傳感 器輸出的壓力值， 當(dāng)壓力值小于等于設(shè)定的第二壓力閥值或大于等于第三壓力閥值時(shí)第一上下移動(dòng)定 位橫桿兩端的電磁緊鎖器停止工作解除第一上下移動(dòng)定位橫桿的鎖定，此時(shí)系統(tǒng)控制第一 上下移動(dòng)定位橫桿向下或向上移動(dòng)，當(dāng)壓力值再一次達(dá)到第一壓力閥值時(shí)定位電機(jī)停止轉(zhuǎn) 動(dòng)第一上下移動(dòng)定位橫桿兩端的電磁緊鎖器再次工作鎖緊第一上下移動(dòng)定位橫桿； 與此同時(shí)自動(dòng)定位緊鎖控制系統(tǒng)根據(jù)試件初始寬度計(jì)算內(nèi)側(cè)水平移動(dòng)定位堅(jiān)桿的移 動(dòng)距離并控制內(nèi)側(cè)水平移動(dòng)定位堅(jiān)桿同步移動(dòng)到計(jì)算位置，然后系統(tǒng)控制外側(cè)水平移動(dòng)定 位堅(jiān)桿同步移動(dòng)，當(dāng)外側(cè)堅(jiān)桿中的壓敏彈性滾珠與試驗(yàn)試件側(cè)面接觸時(shí)壓敏彈性滾珠底部 的壓力傳感器輸出壓力信號(hào)至單片機(jī)， 當(dāng)壓力值達(dá)到系統(tǒng)設(shè)定的第一壓力閥值時(shí)定位電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，內(nèi)外側(cè)定位堅(jiān)桿上部的 電磁緊鎖器工作鎖緊內(nèi)外側(cè)水平移動(dòng)定位堅(jiān)桿，系統(tǒng)每分鐘檢查一次外側(cè)水平移動(dòng)定位堅(jiān) 桿中壓力傳感器輸出的壓力值， 當(dāng)壓力值小于等于設(shè)定的第二壓力閥值或大于等于設(shè)定的第三壓力閥值時(shí)水平移動(dòng) 定位堅(jiān)桿上部的電磁緊鎖器停止工作解除堅(jiān)桿鎖定，系統(tǒng)控制內(nèi)外側(cè)水平移動(dòng)定位堅(jiān)桿同 步向內(nèi)或向外移動(dòng)，當(dāng)壓力值再一次達(dá)到第一壓力閥值時(shí)定位電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，水平移動(dòng)定 位堅(jiān)桿頂部的電磁緊鎖器再次工作緊鎖水平移動(dòng)定位堅(jiān)桿，如此反復(fù)鎖緊和解鎖移動(dòng)第一 上下移動(dòng)定位橫桿和水平移動(dòng)定位堅(jiān)桿使其在不影響試件自由收縮或膨脹的基礎(chǔ)上扶正 并固定試驗(yàn)試件； 內(nèi)側(cè)水平移動(dòng)定位堅(jiān)桿移動(dòng)距離的計(jì)算公式為： 愁動(dòng)把離-A夕卜使接 ^2 〇
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種全自動(dòng)水泥基材料收縮膨脹性能試驗(yàn)機(jī)的控制方法， 其特征在于，所述的步驟（F)的自動(dòng)測量系統(tǒng)根據(jù)試件寬度和高度計(jì)算單次循環(huán)測量所需 測點(diǎn)坐標(biāo)的方法為以試件中心為坐標(biāo)原點(diǎn)，分別以試件寬、高最小值的
和內(nèi)三圈測量點(diǎn)所在圓的半徑，測點(diǎn)坐標(biāo)為坐標(biāo)原點(diǎn)和外中內(nèi)三圓與坐標(biāo)軸相交點(diǎn)組成的 13個(gè)測點(diǎn)； 所述的單點(diǎn)測量試件長度計(jì)算公式為： Ln =左右0點(diǎn)刻度線距離一0. 1 X第一組測量電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)之和一0. 001 X第二組測 量電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)之和 所述的單次循環(huán)測量試件平均長度計(jì)算公式為：
所述的試驗(yàn)試件膨脹率計(jì)算公式為：
所述的試驗(yàn)試件每個(gè)循環(huán)測量時(shí)間間隔相對(duì)膨脹率計(jì)算公式為：
【文檔編號(hào)】G01N17/00GK104297137SQ201410529174
【公開日】2015年1月21日 申請(qǐng)日期:2014年10月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月9日
【發(fā)明者】劉子涵, 俞小彤, 廖迎娣, 陳達(dá), 丁堅(jiān) 申請(qǐng)人:河海大學(xué)