[發明專利]一種適用于固結設備的阻尼比測量裝置及信號處理方法

在審

• 申請號: 202110477763.5
• 申請日: 2021-04-29
• 公開（公告）號: CN113109153A
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 蘭恒星;都奎建;李朗平;劉鑫;張寧;伍宇明
• 申請（專利權）人: 長安大學
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08;G01N3/06;G01N3/02;G01N1/28
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 姚詠華

本發明公開了一種適用于固結設備的阻尼比測量裝置及信號處理方法，包括支架、固結加壓裝置和套筒；固結加壓裝置設置在支架頂部，固結加壓裝置輸出方向朝正下方，固結加壓裝置底部連接有加壓活塞，加壓活塞上設置有位移傳感器；套筒設置在固結加壓裝置的正下方，加壓活塞從套筒頂部伸入，加壓活塞的直徑與套筒的內徑相同，套筒底部密封連接有支撐板，支撐板頂部和加壓活塞底部分別設置有兩個彎曲元傳感器。改變信號發射、接受有限元傳感器的固有布置方式，減小阻尼比測量誤差，保證土體材料阻尼比測量的準確性、可靠性。

技術領域

本發明屬于巖土工程檢測領域，涉及一種適用于固結設備的阻尼比測量裝置及信號處理方法。

背景技術

阻尼比是巖土工程動力分析的基本參數，阻尼比是指：能量在土體內部傳遞時，信號能量的損耗或來自于土體本身發生本征衰減的能量耗散，例如土壤顆粒間的摩擦損耗等。在巖土工程研究中，這種能量損失通常用阻尼比D來量化，但在固結試驗阻尼比測量中經常存在測量結果的不確定性和不準確性，特別是在小應變情況下。例如，在小應變(＜10^-5)條件下，細砂土的實測阻尼比為0.20％～5.00％，出現較大偏差的原因是阻尼比實際上是一個非常小的量，任何試驗偏差都可以很容易地影響測量值。在這種情況下，保持土體固結過程中阻尼比測量的準確性是一個挑戰。

材料阻尼是阻尼的一種主要形式，同時也是材料的基本屬性之一，它的測量準確性有很重要的研究和應用價值。在土體阻尼測試中，由于試驗環境的改變、以及被測土體自身的阻尼特性等多種因素影響，造成了阻尼測試結果不穩定和準確性差等各種測量偏差。目前人們在阻尼測試中，使用最多的還是傳統的阻尼測試方法，這種方法通過測量被測對象的共振振動響應曲線來計算其阻尼特性。傳統測試方法具有試驗原理清晰直觀、操作步驟簡單明了等優點，但是傳統方法測量過程中存在兩處明顯缺陷，(1)彎曲元件被用作阻尼測量的傳感器，其中接收器元件只作為信號接收裝置，接收到的信號很容易受到噪聲信號的干擾，這些信號往往會跟隨主信號一起被接收信號源捕捉，從而影響阻尼比的測量。因此接收信號常常受到固有元件特性的影響，導致阻尼在測試過程中，測試環境微小的條件改變就會給測試結果帶來很大的誤差。(2)由于信號發射源與信號接收源距離較近，信號傳遞過程中會出現明顯的近場效應，影響接收信號的準確性，進而影響試驗結果的正確性。從中可以發現。阻尼比的測量過程中測量誤差是決定測量數據準確性的關鍵因素，但由于試驗設備、試驗場地等不可控因素，試驗誤差不可避免，因此在不影響試驗準確性的條件下，盡可能減小測量誤差成為了土體阻尼比測量的關鍵問題。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點，提供一種適用于固結設備的阻尼比測量裝置及信號處理方法，改變信號發射、接受有限元傳感器的固有布置方式，減小阻尼比測量誤差，保證土體材料阻尼比測量的準確性、可靠性。

為達到上述目的，本發明采用以下技術方案予以實現：

一種適用于固結設備的阻尼比測量裝置，包括支架、固結加壓裝置和套筒；

固結加壓裝置設置在支架頂部，固結加壓裝置輸出方向朝正下方，固結加壓裝置底部連接有加壓活塞，加壓活塞上設置有位移傳感器；套筒設置在固結加壓裝置的正下方，加壓活塞從套筒頂部伸入，加壓活塞的直徑與套筒的內徑相同，套筒底部密封連接有支撐板，支撐板頂部和加壓活塞底部分別設置有兩個彎曲元傳感器。

優選的，套筒兩側和支撐板底部均設置有一個壓力傳感器，支撐板底部的壓力傳感器位于支撐板中心位置。

優選的，彎曲元傳感器靠近套筒軸心設置。

優選的，套筒和支撐板之間采用O型圈連接。

優選的，支撐板底部設置有兩個支撐塊，支撐塊與支撐板偏心設置。

優選的，位移傳感器采用LVDT位移傳感器，固結加壓裝置底部連接LVDT位移傳感器頂端，LVDT位移傳感器底端與加壓活塞頂部連接。