[发明专利]一种弯曲元波速自动测试系统

说明书

本发明涉及一种弯曲元波速自动测试系统，包括：试验系统，用于装夹土样并对土样进行试验；发射端传感器和接收端传感器，均为弯曲元传感器，分别与土样两端连接；信号发生器，输出端与发射端传感器连接；数据采集模块，输入端与接收端传感器连接；上位机，分别与信号发生器的输入端、数据采集模块和输出端和试验系统的输出端连接，用于接收传感器采集的数据和土样变形数据，并计算得到波速。与现有技术相比，本发明通过计算机软件和测试硬件的结合，实现了自动计算波速的功能，大大提高了弯曲元波速测试的效率，降低了人工劳动的强度，且可以提高测试的精度。

技术领域

本发明涉及土工试验领域，尤其是涉及一种弯曲元波速自动测试系统。

背景技术

土的剪切波波速(vp)和压缩波波速(vs)测试具有重要的意义如下：(1)可以推算土样的弹性模量E0和剪切模量G0，即土样在小应变情况下的模量，该参数可作为动力分析的参数，也可作为小应变弹塑性本构模型的参数。(2)作为一种无损测试方法，通过弹性参数的变化来间接表征土体内部结构的变化，是电镜扫描等图像法的必要补充。弯曲元波速测试是室内测得土样波速的最为普遍的方法。弯曲元传感器是采用粘贴在一起的两片压电陶瓷片制作而成的传感器，可以作为压缩波和剪切波的发射和接收的传感器。

弯曲元波速测试是在土样两端安装一对弯曲单元(Bender Element)传感器，一个发射剪切波(或压缩波)，另外一个接收剪切波(或压缩波)，通过应力波在土样中的传播时间来得到土样在各种试验状态下的波速。弯曲元波速测试可在配置于压缩试验系统、三轴试验系统等土工试验系统中使用，测得土样在试验过程中不同受荷状态以及环境状态下的波速。虽然国内弯曲元波速测试技术引入的较晚，但近十年来国内弯曲单元波速测试在土工试验方面的应用有了很大的进展，大量的应用于压缩试验和三轴试验中。国内采用的弯曲元波速测试系统大多从国外购买，价格比较昂贵，升级不方便。另外，虽然近些年来弯曲元波速量测系统的设备逐渐简化，压电传感器等部件得到了很大的改进，但数据采集和分析上仍采用人工手段。人工测试和分析数据的方法有诸多不便，例如不方便在夜间进行连续测量；另外由于人工测量的数据处理过程长，不能满足在某些情况下需要快速连续测量波速的需要。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种弯曲元波速自动测试系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种弯曲元波速自动测试系统，包括：

试验系统，用于装夹土样并对土样进行试验；

发射端传感器和接收端传感器，均为弯曲元传感器，分别与土样两端连接；

信号发生器，输出端与发射端传感器连接；

数据采集模块，输入端与接收端传感器连接；

上位机，分别与信号发生器的输入端、数据采集模块和输出端和试验系统的输出端连接，用于接收传感器采集的数据和土样变形数据，并计算得到波速。

所述的数据采集模块包括依次连接的电压放大器和数据采集卡，所述电压放大器的输入端与接收端传感器连接，所述数据采集卡的输出端与上位机连接。

所述试验系统为三轴试验系统。

所述上位机为计算机。

所述弯曲元传感器包括：

底座；

压电陶瓷片，设于底座中，一端与土样连接，另一端通过导线与数据采集模块连接。

所述上位机包括计算机程序，该计算机程序由处理器执行时实现以下步骤：

步骤S1：接收输入的土样信息和初始测试参数、测试的时间间隔；