[实用新型]岩石硬度测量装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种测量装置，特别是岩石硬度测量装置。

背景技术

岩石的硬度是指岩石抵抗其它物体压入的阻力，目前为止对于测定岩石的硬度还缺乏一种完善的方法，特别是通过测定岩石的硬度来确定岩石级别的问题，更是急待研究的一个问题。传统方法测量硬度精度并不高，而且测量结果标准不统一。例如仅以钢球碰撞岩石试样的次数或金属压痕的深度表示其硬度，手工操作复杂，仪器效率偏低，需人工记录，很容易造成操作人员的疲劳，测量方法已经不适应现时需求。

最广泛的测定金属硬度的肖氏法：以一个钢球从一定高度自由下落，打击岩石试样；试样越硬、钢球打击试样消耗在破碎试样的能量越小，则钢球回弹的能力愈大，以回弹的高度与释放钢球时初始高度的比值记作该岩石的硬度。但这种方法中只能在竖直方向进行测量，岩石试样表面的不平整度会使反弹高度的误差较大。

利用摆球硬度仪测量岩石的硬度中，仅依靠摆球碰撞岩样的次数和偏转角来确定硬度，对硬度相对接近的岩样的分辨率不高，误差较大。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种岩石硬度测量装置，能自动显示硬度值，无需人工记录，并且能优化测量方式，提高测试结果分辨率和精度。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：岩石硬度测量装置，底盘上端面设有一水平台，水平台上设有一圆弧轨道，圆弧轨道上端入口连接有竖直滑槽，圆弧轨道通过支撑杆固定在水平台上；底盘下端面设有水平调节螺钉；速度传感器与信号处理装置相连；圆弧轨道弧度为90度。

速度传感器探头与圆弧轨道下端出口在一条水平直线上。

信号处理装置采用单片机嵌入式系统。

本实用新型提供的一体化灌浆装置，其有益效果如下：1、测量装置引入信号处理装置，通过显示器自动显示硬度值；2、回弹速度用速度传感器水平测量，优于肖氏法只能竖直测量岩石硬度；3、测量结果分辨率高、精度高、测量速度快、不需人工记录。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型信号处理装置外设连接示意图。

图3是本实用新型信号处理装置工作流程图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型底盘7上端面设有一水平台9，水平台9上设有一圆弧轨道5，圆弧轨道5通过支撑杆3固定在水平台9上。底盘7下端面设有水平调节螺钉8。速度传感器2与信号处理装置1相连。圆弧轨道5弧度为90度。速度传感器2探头、圆弧轨道5下端出口与岩样6中心在一条水平直线上。

信号处理装置1采用单片机技术及嵌入式操作系统编程。信号处理装置1的显示部分通过PWM波供电。

实施例：岩样6选用有代表性、完整、无明显裂隙的岩石制作。用锯石机将岩石切横截面边长a＝≤60mm，长度L＝≤80mm的长方体，再用磨光机和抛光机加工岩样两端面，一端抛光面粗糙度为0.1(相当于10)，另一端磨光面粗糙度为0.8(相当7)，岩样6两端面不平等度不大于0.15mm，截面与轴向不垂直度不大于1°。湿度≤60％，温度0℃-40℃。岩样6体积分辨率≤1cm？？。

本实用新型利用钢球4以固定冲击速度V1碰撞试样，回弹速度V2在只有重力的情况下所能上升的竖直高度与1/4圆弧轨道5所对应的竖直高度R的比值表示硬度，公式如下：硬度其中V2(回弹速度；钢球4从竖直高度h+R处自由滑下后，碰撞岩样6后的瞬时速度)利用超声波速度传感器2测得(电气部分控制1，精度高)；圆弧轨道5垂直高度为R＝25.4cm(工程实践证明测量误差小)；对系统误差的修正(圆弧轨道5对钢球有摩擦力)，在1/4圆弧轨道5上方增加一个高度为h的竖直滑槽10，利用该段的重力势能抵消克服摩擦阻力所作的功Wf；V0(冲击速度，速度传感器2测得；钢球4从1/4圆弧轨道5自由滑下后碰撞岩样6前瞬时速度)V1(钢球4从竖直高度h+R处自由滑下后，碰撞岩样6前的瞬时速度)mgh＝Wf...................................................(3)由(2)(3)式得：参数设置：钢球4质量为m＝2.5g；圆弧轨道5垂直高度为R＝25.4cm(工程实践证明测量误差小)；钢球4密度ρ＝7.8g/cm3；钢球4直径d＝0.85cm；重力加速度g＝9.8m/s2。