[发明专利]一种适用于固结设备的阻尼比测量装置及信号处理方法

说明书

本发明公开了一种适用于固结设备的阻尼比测量装置及信号处理方法，包括支架、固结加压装置和套筒；固结加压装置设置在支架顶部，固结加压装置输出方向朝正下方，固结加压装置底部连接有加压活塞，加压活塞上设置有位移传感器；套筒设置在固结加压装置的正下方，加压活塞从套筒顶部伸入，加压活塞的直径与套筒的内径相同，套筒底部密封连接有支撑板，支撑板顶部和加压活塞底部分别设置有两个弯曲元传感器。改变信号发射、接受有限元传感器的固有布置方式，减小阻尼比测量误差，保证土体材料阻尼比测量的准确性、可靠性。

技术领域

本发明属于岩土工程检测领域，涉及一种适用于固结设备的阻尼比测量装置及信号处理方法。

背景技术

阻尼比是岩土工程动力分析的基本参数，阻尼比是指：能量在土体内部传递时，信号能量的损耗或来自于土体本身发生本征衰减的能量耗散，例如土壤颗粒间的摩擦损耗等。在岩土工程研究中，这种能量损失通常用阻尼比D来量化，但在固结试验阻尼比测量中经常存在测量结果的不确定性和不准确性，特别是在小应变情况下。例如，在小应变(＜10^-5)条件下，细砂土的实测阻尼比为0.20％～5.00％，出现较大偏差的原因是阻尼比实际上是一个非常小的量，任何试验偏差都可以很容易地影响测量值。在这种情况下，保持土体固结过程中阻尼比测量的准确性是一个挑战。

材料阻尼是阻尼的一种主要形式，同时也是材料的基本属性之一，它的测量准确性有很重要的研究和应用价值。在土体阻尼测试中，由于试验环境的改变、以及被测土体自身的阻尼特性等多种因素影响，造成了阻尼测试结果不稳定和准确性差等各种测量偏差。目前人们在阻尼测试中，使用最多的还是传统的阻尼测试方法，这种方法通过测量被测对象的共振振动响应曲线来计算其阻尼特性。传统测试方法具有试验原理清晰直观、操作步骤简单明了等优点，但是传统方法测量过程中存在两处明显缺陷，(1)弯曲元件被用作阻尼测量的传感器，其中接收器元件只作为信号接收装置，接收到的信号很容易受到噪声信号的干扰，这些信号往往会跟随主信号一起被接收信号源捕捉，从而影响阻尼比的测量。因此接收信号常常受到固有元件特性的影响，导致阻尼在测试过程中，测试环境微小的条件改变就会给测试结果带来很大的误差。(2)由于信号发射源与信号接收源距离较近，信号传递过程中会出现明显的近场效应，影响接收信号的准确性，进而影响试验结果的正确性。从中可以发现。阻尼比的测量过程中测量误差是决定测量数据准确性的关键因素，但由于试验设备、试验场地等不可控因素，试验误差不可避免，因此在不影响试验准确性的条件下，尽可能减小测量误差成为了土体阻尼比测量的关键问题。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种适用于固结设备的阻尼比测量装置及信号处理方法，改变信号发射、接受有限元传感器的固有布置方式，减小阻尼比测量误差，保证土体材料阻尼比测量的准确性、可靠性。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种适用于固结设备的阻尼比测量装置，包括支架、固结加压装置和套筒；

固结加压装置设置在支架顶部，固结加压装置输出方向朝正下方，固结加压装置底部连接有加压活塞，加压活塞上设置有位移传感器；套筒设置在固结加压装置的正下方，加压活塞从套筒顶部伸入，加压活塞的直径与套筒的内径相同，套筒底部密封连接有支撑板，支撑板顶部和加压活塞底部分别设置有两个弯曲元传感器。

优选的，套筒两侧和支撑板底部均设置有一个压力传感器，支撑板底部的压力传感器位于支撑板中心位置。

优选的，弯曲元传感器靠近套筒轴心设置。

优选的，套筒和支撑板之间采用O型圈连接。

优选的，支撑板底部设置有两个支撑块，支撑块与支撑板偏心设置。

优选的，位移传感器采用LVDT位移传感器，固结加压装置底部连接LVDT位移传感器顶端，LVDT位移传感器底端与加压活塞顶部连接。