一种基于光纤传感的探头固定式联合测定黏土界限含水率的方法与装置

发布时间: 2023-10-09

基本信息

合作方式：技术转让

成果类型：发明专利

行业领域：

电子信息技术

成果介绍

本发明涉及联合测定黏土界限含水率的方法与装置，所述的黏土界限含水率测量装置包括传动系统和量测系统。所述的量测系统包括光纤应变传感模块、光纤温度补偿模块和光纤光栅数据解调模块。所述的传动装置包括步进电机、载物台。步进电机推动置于载物台上的试样以一定的速度向上移动并被圆锥探头贯入，光纤应变传感模块和光纤温度补偿模块实时记录贯入过程中传感模块自身的应变和环境温度信息，可视化地显示于光纤光栅数据解调模块上并籍此得到土样的液、塑、缩限等界限含水率指标。有别于常规测量的液塑限测量手段，本发明所采用的探头固定式测量手段可以测量多种界限含水率，包括液限、塑限、缩限等，同时可以提高测试效率并解决常规探头释放式的测量手段引起的操作难度高、人为因素扰动大等问题。本发明中基于光纤传感技术的数据采集模块具有超高动态性和实时性，有助于校验试样内部强度指标的差异，消除不规范制样引起的测量误差，提高测试结果准确性。

成果亮点

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种基于光纤传感的探头固定式联合测定黏土界限含水率的方法与装置。利用本发明能快速并精确地测量黏土的液塑限指标，解决现有测量技术操作难度高、人为因素扰动大以及测试结果不准确等问题。同时，本发明的动态性和实时性有助于校验试样内部的差异性，消除不规范制样引起的测量误差。本发明采用了如下技术方案：一种基于光纤传感的探头固定式联合测定黏土界限含水率的方法与装置，包括机箱外壳、传动系统和量测系统。所述的量测系统包括光纤应变传感模块、光纤温度补偿模块和光纤光栅数据解调模块以及圆锥探头。圆锥探头固定连接在光纤温度补偿模块上，光纤温度补偿模块固定连接在焊接于机箱顶部的光纤应变传感模块上，光纤应变传感模块通过光纤连接至光纤光栅数据解调模块。传动装置包括步进电机、载物台和试样盒。步进电机固定连接在机箱底座上，通过推动轴与载物台连接，试样盒自由放置于载物台上。进一步地，光纤温度补偿模块内部含有第一光纤光栅，第一光纤光栅封装于应变隔离环中。进一步地，光纤应变传感模块内部含有第二光纤光栅，第二光纤光栅通过环氧

团队介绍

发明人：李豪杰（身份证：411329199507102514），朱鸿鹄，张诚成，程刚，张春新，裴华富，施斌南京大学，简称“南大”，位于江苏省南京市，系中华人民共和国教育部直属、中央直管副部级建制的全国重点大学，位列国家“双一流”、“985工程”、“211工程”重点建设高校，入选“珠峰计划”、“强基计划”、“111计划”、“2011计划”，为九校联盟（C9）、中国大学校长联谊会、环太平洋大学联盟、21世纪学术联盟、全球大学高研院联盟、国际应用科技开发协作网、东亚研究型大学协会、亚洲校园、金砖国家大学联盟、新工科教育国际联盟、中国高校行星科学联盟、长三角研究型大学联盟、学位授权自主审核单位、长三角可持续发展大学联盟、中俄综合性大学联盟、长三角高校智库联盟成员，首批国家级双创示范基地、国家大学生创新性实验计划、大学通识教育联盟

成果资料

产业化落地方案

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成果综合评价报告

评价单位：“科创中国”大地感知与智慧控灾技术产业科技服务团 (中国岩石力学与工程学会) 评价时间：2023-11-30

唐朝生

南京大学

教授

综合评价

首先，采用光纤传感技术可以实时记录传感模块的应变和环境温度信息，从而实现对土样的界限含水率的精确测量。光纤传感技术具有超高动态性和实时性，能够捕捉土样内部微小变化，从而提高测试结果的准确性。其次，该发明的固定式探头设计能够测量多种界限含水率，包括液限、塑限、缩限等。这为土壤工程领域提供了更全面的测试手段，有助于深入了解土壤的物理特性，为工程设计和施工提供更可靠的数据支持。此外，该发明还解决了常规测量技术操作难度高、人为因素扰动大等问题。通过自动化的传动装置和可视化的数据解调模块，大大简化了测量过程，减少了操作人员的技术要求。