[發明專利]一種微機電氣液伺服聯控野外巖土力學試驗裝置及方法

有效

• 申請號: 201711387916.7
• 申請日: 2017-12-20
• 公開（公告）號: CN107957376B
• 公開（公告）日: 2020-04-14
• 發明（設計）人: 李維樹;宋春恩;周火明;李強;袁亞東;吳相超;劉洋;鄭升寶;郭喜峰;喬云強;王中豪;譚新;劉學祥;張宜虎;謝春光
• 申請（專利權）人: 長江水利委員會長江科學院
• 主分類號: G01N3/12
• 分類號: G01N3/12;G01B11/16
• 代理公司: 北京國坤專利代理事務所(普通合伙) 11491
• 代理人: 趙紅霞

1.一種微機電氣液伺服聯控野外巖土力學試驗裝置，其特征在于，所述微機電氣液伺服聯控野外巖土力學試驗裝置設置有：

伺服控制儀；

3個電氣液伺服閥的一端通過數據線與伺服控制儀連接，另一端與氣壓傳感器及氣體穩壓罐連接；

伺服控制儀與雙向氣液增壓泵連；

數據采集儀一端與計算機相連，另一端與多個位移傳感器相連；

所述微機電氣液伺服聯控野外巖土力學試驗裝置包括氣控系統、液控系統、電控系統；

氣控系統主要包括氣體穩壓罐、電氣液伺服控制器、減壓閥；液控系統主要包括雙向氣液增壓泵、蓄能器、高壓穩壓器、減壓閥、卸壓閥；電控系統主要包括氣源過濾與控制閥、高壓電磁氣閥、電氣液伺服控制器、氣壓傳感器、液壓控制傳感器、壓力傳感器、伺服控制儀、計算機、數據采集儀、位移傳感器、UPS電源；

由微型空壓機提供的氣源分為兩路，通過氣源過濾與控制閥后，一路為氣控系統提供動力，另一路為液控系統提供動力；

氣控系統的核心部件是電氣液伺服控制器，在計算機及軟件控制下輸出精確的氣壓，控制減壓閥；

液控系統的核心部件是雙向氣液增壓泵，根據蓄能器和高壓穩壓器的額定壓力自動啟停而工作，通過減壓閥和卸壓閥輸出至千斤頂或其它出力設備；

電控系統核心是伺服控制儀及數據采集儀，在計算機和專用軟件控制下發出指令，指揮伺服控制儀及數據采集儀按設定程序工作，并將所有信息實時反饋給計算機，自動保存數據并在屏幕上顯示數值及曲線。

2.如權利要求1所述的微機電氣液伺服聯控野外巖土力學試驗裝置，其特征在于，所述電氣液伺服閥的輸出端控制減壓閥。

3.如權利要求1所述的微機電氣液伺服聯控野外巖土力學試驗裝置，其特征在于，雙向氣液增壓泵一端與驅動電磁氣壓閥和氣源過濾與控制閥連接，一端通過過濾器和油閥與油箱連接，另一端通過蓄能器及高壓電磁閥和高壓穩壓器與減壓閥相連。

4.如權利要求1所述的微機電氣液伺服聯控野外巖土力學試驗裝置，其特征在于，計算機一端與伺服控制儀及數據采集儀連接，另一端與UPS電源連接。

5.一種利用權利要求1～4任意一項所述微機電氣液伺服聯控野外巖土力學試驗裝置的微機電氣液伺服聯控野外巖土力學試驗方法，其特征在于，所述微機電氣液伺服聯控野外巖土力學試驗方法包括：

檢查所有電連接裝置的狀態是否正常，對控制目標值、加卸壓速率、持續時間、采樣間隔、顯示方式、文件名、試點編號、通道選擇、位移傳感器編號進行設置；

進入工作狀態，同時屏幕動態顯示壓力與時間關系曲線、位移與時間關系曲線及壓力與位移關系曲線；

對某通道的參數進行修改，相應通道的壓力保持當前狀態，修改完成后點擊發送則繼續加載或穩載或卸載；

保存至指定的文檔位置，通過U盤拷貝出數據；

實現伺服控制與自動采集的指令執行過程為：

液壓傳感器輸出0～5V直流電壓，對應液壓0-60MPa，氣壓傳感器輸出0-5V直流電壓，對應氣壓0～0.5MPa；程序內通過標定獲得氣壓、液壓與電壓的比例關系，計算機根據設置當前系統的液壓和加卸載速率，在任意時刻產生一個氣壓調節電信號和時長信號給伺服控制儀，伺服控制儀向電氣液伺服控制器發出調節指令，電氣液伺服控制器調節液壓后傳輸給減壓閥，減壓閥按一定的比例完成輸出端液壓的精確控制，如此循環往復實現液壓的伺服控制；位移傳感器輸出方波脈沖信號給數據采集儀，數據采集儀根據脈沖信號的相位識別位移傳感器的運動方向，并經AD轉換成數字信號；

壓力電信號及位移電信號由485總線傳輸至計算機，計算機根據設置的采樣間隔自動采集并儲存；

伺服控制儀不斷對系統中的所有氣壓傳感器、液壓傳感器進行循檢并迅速與目標值進行比較，及時發出指令調整系統壓力，使其在任何時候輸出的壓力接近目標值；

當氣壓或液壓不能按規定的速率加卸壓或長期達不到目標值時，程序以聲音的形式發出報警，提示操作者及時處理。