建築材料收縮係數測試裝置的製作方法
2023-06-16 05:04:16
專利名稱：建築材料收縮係數測試裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及材料係數測試裝置，具體地說，涉及一種建築材料收縮係數測試裝置。
目前，建築材料的收縮係數通常採用機械測試法和電測法。其中，機械測試法是採用諸如千分表、槓桿引伸儀和表式引伸儀等機械測定裝置來完成測試，不但費時費力，而且測試結果的精度差，不能滿足用戶在實際應用中的需求；而電測法測試裝置一般是通過應變儀和應變傳感器相結合的方法實現的，相對而言，測試更為方便且精度要高。應變儀部分一般分為兩種一種是無專門數據處理設備的應變測試裝置；另一種是可以與計算機通信的應變測試裝置。所述的無專門數據處理設備的建築材料收縮係數裝置，一般是由應變儀、環境箱、輸出設備三大部分組成。其中，應變儀用於放大並檢測微弱的物理量；環境箱為試件的測試提供所需的溫度、溼度環境；輸出設備用於將應變儀放大的信號進行顯示或記錄。如
圖1所示，通過粘貼在置於環境箱中的建築材料測試試件的應變片，向應變儀輸出應變片測試信號，應變儀將檢測到的微弱電信號放大後通過輸出設備進行顯示或記錄。上述的三大部分不是從系統觀點組合在一起的，僅僅是由於使用的需要簡單地連接在一起。這種測試裝置有以下缺點(1)由於未考慮環境箱和輸出設備的影響，測試裝置不具備系統性。即使應變儀本身的性能很好，在實際測試中由於環境箱帶來的幹擾卻無法克服，其穩定性較差，測試精度也大打折扣。
(2)在建築材料性能測試中，數據量較大，由於上述測試裝置未藉助專門的數據處理設備，比如計算機，導致數據處理的工作量大，數據處理的精確度也較低。
圖2為可以與計算機通信的建築材料收縮係數測試裝置的連接示意圖，參見圖2所示，計算機將應變儀輸出的數據進行採集和存儲，這種可以與計算機通信的建築材料收縮係數測試裝置同樣未解決系統性的問題，計算機僅僅負責了數據的存儲和進行數據採集的功能，計算機不能對環境箱中的試件測試環境進行控制，也不能對試件進行自動的檢測，所以測試過程仍很繁瑣，浪費時間、人力和物力。如果要獲得材料的收縮係數需另外計算，與計算機通信並未帶來太大的方便和有益的效果。
可見，上述裝置均無法滿足材料收縮性能測試的實際需求，其系統性、穩定性及自動化程度均不能滿足用戶的需要。
本實用新型通過以下技術方案實現一種建築材料收縮係數測試裝置，至少包括環境箱、轉換箱、由信號放大電路、濾波調零補償電路、模數(A/D)轉換組成的數據採集單元、計算機，其中，環境箱中試件的應變輸出信號經轉換箱輸出到數據採集單元，數據採集單元的數據處理結果輸出到計算機，其特徵在於所述計算機的一串口端與環境箱的串行通訊接口相連接；所述的數據採集單元至少還包括控制單元，該控制單元的控制選擇端與各路轉換箱分別相連，控制單元的串行接口端與計算機另一串口端相連接。
其中，所述計算機的一串口端與環境箱的串行通訊接口通過一轉換接頭相連接。
所述的轉換接頭為JR485。
所述環境箱的串行通訊接口為RS485。
所述的數據採集單元為應變儀，該應變儀的串行接口與計算機的另一串口相連；所述的控制單元為應變儀中的可編程並行輸入/輸出接口，該接口分別與各路轉換箱並行連接。
所述應變儀的串行接口為RS232。
所述可編程並行輸入/輸出接口晶片型號為8255。
另，所述的數據採集單元還可以為數據採集卡。
所述的數據採集卡為PCI總線的模數轉換(A/D)採集卡。
所述的數據採集卡插接於計算機PCI總線插槽內，所述的控制單元為插接於計算機插槽內的輸入/輸出(I/O)板，該I/O板輸入端通過專用信號線與轉換箱的輸出端相連。
因此，本實用新型所提供的建築材料收縮係數測試裝置，具有以下的優點和特點(1)通過計算機對環境箱的控制，把環境箱工作室的溫度均勻度、波動度和溫度偏差限制在最合適的範圍，克服了環境箱帶來的幹擾，提高了測試的精度和穩定性，從系統的觀點，結合控制系統的特點進行系統誤差分配，實現了材料收縮係數測試的自動化，保證了系統精度。
(2)通過計算機對轉換箱的控制，可根據需要選擇通道數，提高系統的靈活性和實用性，為材料配合比設計和性能評價提供參考和依據；為材料性能改善和新材料的發明提供基礎，有益於控制工程的質量、評定工程標準、工程驗收以及質量事故的檢查與評定，有助於指導現場施工。
(3)通過計算機對數據採集單元的控制，使之根據設定的參數自動進行數據採集；同時，計算機可進行軟體濾波，提高了系統的精度；可用於與建築材料有關的高校實驗室、科研單位和施工單位，由於該裝置代表了目前建築材料收縮係數測試的需求，所以對測試裝置開發的廠家也很有幫助。
參見圖3所示，圖3為本實用新型的建築材料收縮係數測試裝置的連接示意圖。置於環境箱中各試件的應變輸出信號分別輸出到各路轉換箱中，經過各轉換箱中的橋式轉換電路轉換後輸入到數據採集單元，由數據採集單元中的濾波補償調零電路、信號放大電路、模數(A/D)轉換電路將信號進行濾波、補償、調零、放大、A/D轉換後，再將數位訊號輸出到計算機；該數據採集單元還包括一控制單元，用於控制進行多點測試和與計算機及外設的接口連接，控制單元的控制端分別與各路轉換箱相連接，其串行接口端與計算機一串口端如COM1端相連接，計算機的另一串口端如COM2端與環境箱的串行通訊接口相連接。
參見圖4所示，圖4為本實用新型實施例1中數據採集單元採用應變儀實現的建築材料收縮係數測試裝置連接示意圖。該裝置由硬體部分和軟體部分組成，硬體部分分為環境箱、轉換箱、靜態電阻應變儀和計算機組成，轉換箱採用級連方式進行連接，應變儀的信號輸入端403與轉換箱的橋壓信號輸入端402通過專用信號線相連，應變儀的控制輸出405與轉換箱的控制信號連接端401相連接，應變儀的RS232接口404與計算機的串口COM1相連，環境箱中的通訊口RS485通過JR485轉換接頭與計算機的串口COM2相連接。本實施例中，轉換箱的型號為YZ-22，應變儀的型號為YJ-33，環境箱的型號為SDJ4025。
如圖5所示，圖5為本實用新型實施例1中數據採集單元採用應變儀實現的電原理圖，其中虛框內表示應變儀的電原理圖。應變測試電橋的輸出電信號經過轉換箱輸出到應變儀，經過應變儀中的放大器、A/D轉換處理後輸入到應變儀中的中央處理晶片(CPU)，通過CPU存儲和處理數據後，將數據通過液晶顯示器(LCD)顯示，通過可編程並行輸入/輸出接口晶片8255完成應變的採集和對轉換通道的控制。
圖6為本實用新型實施例1的計算機控制進行數據採集的軟體流程圖。首先設定轉換箱的箱號和橋路形式，並正確連接應變傳感器後，設置計算機與環境箱的通訊參數，計算機檢測與環境箱和應變儀的通訊是否正常，若正常，在計算機中設置環境箱的工作程序、溫度、溼度目標值等參數後，向環境箱發送開始工作的命令，達到設定溫、溼度後，環境箱發出信號給計算機，計算機向應變儀發出命令，啟動應變儀進行數據採集。數據採集完之後發出結束信號，計算機再通知環境箱到下一個設定值。數據採集完畢後，通過對輸入計算機的數據進行處理後，測試結果分別以數據表和圖形的方式在線或離線顯示，並可存儲、報表列印、歷史數據統計及查詢。
參見圖7所示，圖7為本實用新型實施例2中，數據採集單元採用PCI總線的數據採集卡實現的連接示意圖。整個數據採集單元用的是一塊PCI總線的A/D採集卡，該卡直接插到計算機的PCI插槽中，採集到的數據直接放入建好的計算機文件或資料庫中。轉換箱的數目可根據實際需要進行選擇，轉換箱通過專用信號線連接到一塊直接插到計算機插槽的I/O板，計算機通過控制I/O板對幾個轉換箱巡迴檢測。其工作過程是這樣的首先計算機和環境箱通過RS-232通訊，計算機根據設定的環境箱的溫度、溼度參數對環境箱進行控制，達到設定溫、溼度後，自動啟動數據採集單元，數據在採集之前先進行溫度補償、調零和濾波，經放大電路放大到A/D採集卡的量程範圍後，再進行數據採集。本實施例中數據採集卡型號為IPC5487，I/O板的型號為STG5313。
綜上所述，通過環境箱與計算機通過串行通訊方式連接，實現了計算機對環境箱的控制及在線監測；通過計算機控制數據採集，如，由計算機控制靜態電阻應變儀，使數據採集根據設定的參數自動進行，實現了測試過程的自動化。
權利要求1.一種建築材料收縮係數測試裝置，至少包括環境箱、轉換箱、由信號放大電路、濾波調零補償電路、模數(A/D)轉換組成的數據採集單元、計算機，其中，環境箱中試件的應變輸出信號經轉換箱輸出到數據採集單元，數據採集單元的數據處理結果輸出到計算機，其特徵在於所述計算機的一串口端與環境箱的串行通訊接口相連接；所述的數據採集單元至少還包括控制單元，該控制單元的控制選擇端與各路轉換箱分別相連，控制單元的串行接口端與計算機另一串口端相連接。
2.根據權利要求1所述的建築材料收縮係數測試裝置，其特徵在於，所述計算機的一串口端與環境箱的串行通訊接口通過一轉換接頭相連接。
3.根據權利要求2所述的建築材料收縮係數測試裝置，其特徵在於，所述的轉換接頭為JR485。
4.根據權利要求1或2所述的建築材料收縮係數測試裝置，其特徵在於，所述環境箱的串行通訊接口為RS485。
5.根據權利要求1所述的建築材料收縮係數測試裝置，其特徵在於，所述的數據採集單元為應變儀，該應變儀的串行接口與計算機的另一串口相連；所述的控制單元為應變儀中的可編程並行輸入/輸出接口，該接口分別與各路轉換箱並行連接。
6.根據權利要求5所述的建築材料收縮係數測試裝置，其特徵在於，所述應變儀的串行接口為RS232。
7.根據權利要求5所述的建築材料收縮係數測試裝置，其特徵在於，所述可編程並行輸入/輸出接口晶片型號為8255。
8.根據權利要求1所述的建築材料收縮係數測試裝置，其特徵在於，所述的數據採集單元為數據採集卡。
9.根據權利要求8所述的建築材料收縮係數測試裝置，其特徵在於，所述的數據採集卡為PCI總線的模數轉換(A/D)採集卡。
10.根據權利要求1、8或9所述的建築材料收縮係數測試裝置，其特徵在於，所述的數據採集卡插接於計算機PCI總線插槽內，所述的控制單元為插接於計算機插槽內的輸入/輸出(I/O)板，該I/O板輸入端通過專用信號線與轉換箱的輸出端相連。
專利摘要一種建築材料收縮係數測試裝置，包括環境箱、轉換箱、由信號放大電路、濾波調零補償電路、模數(A/D)轉換組成的數據採集單元、計算機，其特徵在於，計算機的一串口端與環境箱的串行通訊接口相連接；所述的數據採集單元至少還包括控制單元，該控制單元的控制選擇端與各路轉換箱分別相連，控制單元的串行接口端與計算機另一串口端相連接。所述的數據採集單元可採用應變儀，控制單元採用應變儀中的可編程並行輸入/輸出(I/O)接口，該I/O接口分別與各路轉換箱相連接；該數據採集單元還可採用數據採集卡，控制單元採用I/O板。本實用新型滿足了建築材料收縮係數測試的系統性、穩定性及自動化，提高了測試的精度。
文檔編號G01N27/04GK2522858SQ0220084
公開日2002年11月27日 申請日期2002年1月16日 優先權日2002年1月16日
發明者沙愛民, 孫朝雲, 張娟 申請人:沙愛民