[其他]光栅检测数显圆锥仪

说明书

本实用新型属于测试仪器，特别是用于土工试验中液塑限联合测定的一种圆锥仪。

液限和塑限指界限含水量，是粘性土极为重要的指标，是粘性土工程分类的主要依据，和天然含水量一起，是估价土的工程特征的主要参数。所谓液、塑限联合测定，是用圆锥仪同时测定土的液限和塑限，方法是在不同含水量情况下，做入土试验，寻求入土深度与含水量之间的关系，以此求出土的液限和塑限值。1986年6月，我国国家标准土工试验规程送审稿已将液、塑限联合测定法定为标准方法。

现有的用于液、塑限联合测定法中的圆锥仪，如水电规程和国家标准土工试验规程中采用的仪器及日本采用的仪器，其大体上分为落锥、测量和读数机构。测量机构采用目测或光学放大，目测是锥体上有刻度用目测直读落锥深度，光学放大是在锥体上连一刻度片自由落下，然后由投光放大法直接读出锥体上的刻度值。这些结构存在着读数人为误差大，测量精度不高，以及量程小的缺点，而且不能连续记录圆锥入土的全过程，不能满足实验研究的需要。

本实用新型的目的是设计一种综合性的圆锥仪，使其量程大，测量精度高，并可连续记录试验的全过程，便于数据记录与处理及绘制图表自动化。

本实用新型是对现有圆锥仪进行的改进，其由机架，机体，电磁启动机构，检测圆锥，样品升降调节装置，基准水平泡等构成，特征是，采用一个光栅检测位移传感器与检测圆锥连接，并铅垂安装在机架上，做为圆锥仪的深度测量装置，在机体内设置数字显示装置，可将光栅检测结果进行数字显示，使得读数人为误差小，测量精度提高，并能和打印机，微机连接，连续记录测量全过程。

下面结合附图说明该仪器的实施例及工作原理。

图1为圆锥仪的主视结构图

图2为圆锥仪的右视结构图

图3为光栅检测位移传感器的结构图（右视）

图4为图3的（A－A）剖面图。

图5为数字显示装置的电路框图

图6为数字显示装置的电气原理图。

图1，图2中，（1）为机架，（2）为机体，（3）为电磁启动机构，其由电磁铁（21）和滑块挂钩（22）组成，可把圆锥头（4）固定在起始位置上，可调整重量。（7）为光栅检测位移传感器，与圆锥头连接，并铅垂安装在机架上。（5）为样品升降调节装置，主要包括，试样托盘（23），升降螺丝（24）等，其结构与现有的圆锥仪相同，（6）为基准水平泡。（8）为数字显示装置，装在机体内。（25）为面板，其中（26）为工作指示灯，（27）为清零按钮，（28）为衔铁开关，（29）为电源开关。（30）为微机和打印机接口。

图3，图4中，光栅检测位移传感器主要包括，导轨（9），滑块（10），指示光栅（11），标尺光栅（12），光电器件（13），发光器件（14），并组装在同一壳体内。导轨呈V型，导轨和滑块之间嵌有滚珠（15），导轨采用滚珠滚动机构运动灵活，摩擦阻力小。V型导轨（9）固定在壳体上，标尺光栅（12）固定在滑块上，滑块下端通过杆（31）与圆锥连在一起，上端和滑块挂勾相连。光电器件采用光电三极管（32）和光电管座（33），发光器件采用发光二极管（34）和发光管座（35）。发光二极管做光源，光电三极管做摩尔条纹的检出元件，光电器件和指示光栅与壳体连接，可以微动调整。

图5，图6中，数字显示装置由放大整形电路（16），四倍频电路（17），计数寄存译码电路（18），显示电路（19），和接口电路（20）组成。该装置连接光栅测头（36）和电源（37）。放大整形电路包括两个放大器（38），四倍频电路采用一块四倍频集成电路芯片（39），计数寄存译码电路（18）是由四块一位可逆计数器（40）组成四位可逆计数器，显示电路包括四个译码器（41）和四个数码管（42），接口电路采用四选一数据选择器（43）。

本仪器的工作原理是；启动衔铁开关（28），受电磁铁吸引，滑块挂勾松开，圆锥与滑块（10），标尺光栅（12）依自重铅垂下移，指示光栅固定，此时，由两光栅形成的摩尔条纹也在移动。通过发光管（34），光电管（32）接收到随位移的改变而变化的电信号，经放大整形后，形成和摩尔条纹相对应的脉冲，每个脉冲对应位移0.04mm，经四倍频电路，产生四倍原信号的脉冲，每个脉冲对应0.01mm位移，并同时判别运动方向，控制可逆计数器的计数方式，经译码，显示出位移量的多少。可逆计数器（40）的BCD译码经四选一数据电路控制，根据打印机或计算机的指令送出数据。

采用本实用新型，操作简单，调换锥头，调整重量方便，测量精度为0.01mm，高于规程0.1mm的要求，测量深度可达26.2mm，能自动记录，进行各种计算处理。该仪器不仅能满足我国水电、冶金、铁路、公路及国家标准土工试验中液，塑限联合测定试验规程的要求，也能测定粘土的强度，天然稠度和对混合土类作出工程设计所需要的指标。