一种在线式砂石粒形粒度分析系统的制作方法

专利检索2022-05-10  77



1.本实用新型实施例涉及工程测量领域,具体涉及一种在线式砂石粒形粒度分析系统。


背景技术:

2.砂石作为水泥混凝土的主要用料,占混凝土体积和质量的3/4以上,其特性对混凝土流变性能、硬化混凝土的力学性能和耐久性都有重要影响。良好的砂石粒级级配使得混凝土堆积孔隙率减小,使得混凝土和易性较好,拥有好的稳定性和耐久性,且减少了水泥浆的用量降低了混凝土的成本。粒形特性对砂石特性也有很大影响,一般认为粗砂石的颗粒形状以圆球或立方体最优,随针片状粗砂石含量的增加,泥凝土的和易性变差,不利于泵送与施工。混凝土的扰压强度也随着针片状含量的增加而降低。对于细砂石,颗粒的形状对紧密堆积存在重要影响,实际应用中更加期望获得圆型的颗粒,它不仅有利于紧密堆积,更有利于混凝土工作性能的发挥。因此,砂石的粒度分布、粒形分布是评价砂石质量的重要指标。
3.目前,国内采用的砂石粒度粒形检测方式无论是机械或者是自动检测方法,均采取先采样后测试的方法,即对样品进行测试分析,然后将分析数据应用于实际生产状态的砂石上。且对取样的砂石一般要做预处理,比如做筛分法或者利用样品自由下落再拍摄取样图像等。而做过预处理的样品与实际施工的混凝土砂石状态是有很大差别的,因此目前的检测方式并不能真实的反映出实际作业状态下砂石的粒度粒形检测数据。且样品的检测结果往往与混凝土砂石实际生产状态存在时间滞后现象,无法实现在线检测,也就不能实现整个生产过程的闭环控制。


技术实现要素:

4.为此,本实用新型的实施例提供了一种在线式砂石粒形粒度分析系统,以解决现有技术中砂石检测不准确、检测结果存在时间滞后的问题。
5.为了实现上述目的,本实用新型的实施方式提供如下技术方案:
6.在本实用新型的实施方式的一个方面中,提供了一种在线式砂石粒形粒度分析系统,包括:控制器,所述控制器用于控制所述在线式砂石粒度行度分析系统的运行;探针,所述探针上设置有测量区,所述测量区伸入流动的待测砂石中,通过所述测量区间的光束探照,测量到的所述待测砂石的参数信号;气源,与所述探针连接,所述气源将保护气体输送至所述探针的测量区;仪器箱,与所述探针连接,用于初步处理所述探针反馈的所述待测砂石的参数信号;其中,所述仪器箱与所述控制器连接,所述控制器再次处理所述仪器箱反馈的所述待测砂石的参数信号;所述控制器分别与所述探针和所述气源电连接,控制所述探针和所述气源的运行。
7.进一步地,所述测量区为凹腔结构,所述凹腔两侧分别安装有入射光纤座与透射光纤座,所述入射光纤与所述透射光纤端部分别有入射光纤帽与透射光纤帽,所述入射光
纤帽与所述透射光纤帽分别固定在所述入射光纤座与所述透射光纤座上。
8.进一步地,所述在线式砂石粒形粒度分析系统还包括:显示器,所述控制器与所述显示器电连接,所述控制器输送处理后的所述待测砂石的参数信号至所述显示器上,所述显示器实时显示所述待测砂石的参数值。
9.进一步地,所述气源输送的保护气为干燥过的压缩空气。
10.进一步地,所述探针的测量区伸入砂石管内使用,所述砂石管内设置有流动的所述待测砂石。
11.进一步地,所述探针内包括激光器,所述激光器用于发射穿过所述测量区的激光束,所述激光束通过所述入射光纤座射至所述透射光纤座。
12.进一步地,所述在线式砂石粒形粒度分析系统还包括:集成设置在所述探针内的光电信号检测及放大装置、光电信号转换装置、数据采集装置;所述光电信号检测及放大装置、所述光电信号转换装置、所述数据采集装置用于接收并处理多个所述探针采集到的所述待测砂石的参数信息。
13.进一步地,所述气源通过气体运输管道将所述保护气体运至所述探针的测量区,所述气源与所述探针之间的所述气体运输管道上设置有针阀;所述针阀与所述控制器电连接,所述控制器通过所述针阀控制所述保护气体的输送。
14.本实用新型的实施方式具有如下优点:
15.本实用新型的实施例公开了一种在线式砂石粒形粒度分析系统,通过将光脉动法应用于砂石的检测,能真实的反映出实际作业状态下砂石的粒度粒形检测数据,且实时在线测量获取检测结果,检测结果不存在滞后性。
附图说明
16.为了更清楚地说明本实用新型的实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地,下面描述中的附图仅仅是示例性的,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据提供的附图引申获得其他的实施附图。
17.本说明书所绘示的结构、比例、大小等,均仅用以配合说明书所揭示的内容,以供熟悉此技术的人士了解与阅读,并非用以限定本实用新型可实施的限定条件,故不具技术上的实质意义,任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整,在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下,均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
18.图1为本实用新型的实施例提供的一种在线式砂石粒形粒度分析系统的结构示意图。
19.图中:100

在线式砂石粒形粒度分析系统、10

控制器、20

探针、21

测量区、30

气源、31

针阀、40

仪器箱、50

显示器。
具体实施方式
20.以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式,熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效,显然,所描述的实施例是
本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型保护的范围。
21.本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语,亦仅为便于叙述的明了,而非用以限定本实用新型可实施的范围,其相对关系的改变或调整,在无实质变更技术内容下,当亦视为本实用新型可实施的范畴。
22.实施例
23.本实用新型的在线式砂石粒形粒度分析系统100采用了光脉动法进行测量,其中,光脉动法气

固两相流颗粒粒径测量的基本原理如下:当光束照射气

固两相流时,被照亮区域内的颗粒数是随时间变化的,造成透射光强出现脉动信号。将不同时刻光束照亮区域内的颗粒数作为随机事件,建立颗粒粒径参数及颗粒数与透射光强的关系,便可实现对气

固两相流颗粒粒径的在线测量。
24.参考图1所示的在线式砂石粒形粒度分析系统100的结构示意图,本实用新型的实施例提供了一种在线式砂石粒形粒度分析系统100,其包括:控制器10,控制器10用于控制在线式砂石粒度行度分析系统的运行。
25.在线式砂石粒形粒度分析系统100还包括探针20,探针20上设置有测量区21,测量区21伸入流动的待测砂石中,通过测量区21间的光束探照,测量到的待测砂石的参数信号。
26.在线式砂石粒形粒度分析系统100还包括气源30,与探针20连接,气源30将保护气体输送至探针20的测量区21。
27.在线式砂石粒形粒度分析系统100还包括仪器箱40,与探针20连接,用于初步处理探针20反馈的待测砂石的参数信号。
28.其中,仪器箱40与控制器10连接,控制器10再次处理仪器箱40反馈的待测砂石的参数信号。控制器10分别与探针20和气源30电连接,控制探针20和气源30的运行。
29.具体地,基于光脉动法气

固两相流颗粒粒径测量的基本原理,研制在线式砂石粒形粒度分析系统100,如图1所示,在线式砂石粒形粒度分析系统100由探针20、气源30、控制器10、仪器箱40和固定件等组成构成。其中,探针20采用特殊的凹槽结构设计。从各个探针20来的信号电缆线集中到仪器箱40内,然后从仪器箱40连接至控制器10,经控制器10中处理器处理后再将测量结果与分布式控制系统(dcs)通讯。为了保证该在线式砂石粒形粒度分析系统100长时间可靠运行,系统设置了精密空气过滤系统,对现场提供的压缩空气进行干燥处理,满足监测系统保护气的需求。
30.如图1所示,在本实用新型的实施例中,探针20为细长杆状的刚玉陶瓷管,采用半导体激光器作光源,激光经过光纤、透镜和小孔形成直径很小的测量光束,测量光束穿过位于探针20前端的测量区21后由半导体光敏元件转换成电压信号。为提高系统的抗干扰性能,将该电压信号放大变换成4~20ma的电流信号,经长距离传输后送入a/d数据采集系统经控制器10数据处理后得到待测砂石的粒度、浓度。为提高测量准确性,在探针20头部布置了两个测量光束,将这两个测量光束测得的结果平均后得到最终结果。这两个光束的信号同时用作互相关法的信号来测量砂石的速度,进而得到砂石的流量。互相关法的原理可参考相关文献。
31.参考图1所示的在线式砂石粒形粒度分析系统100,测量区21为凹腔结构,凹腔两
侧分别安装有入射光纤座与透射光纤座,入射光纤与透射光纤端部分别有入射光纤帽与透射光纤帽,入射光纤帽与透射光纤帽分别固定在入射光纤座与透射光纤座上。
32.如图1所示,在线式砂石粒形粒度分析系统100还包括显示器50。控制器10与显示器50电连接,控制器10输送处理后的待测砂石的参数信息至显示器50上,显示器50实时显示待测砂石的参数信息。
33.可选的,气源30输送的保护气为干燥过的压缩空气。
34.具体地,探针20的测量区伸入砂石管内使用,砂石管内设置有流动的待测砂石。
35.进一步地,探针20内包括激光器,激光器用于发射穿过测量区21的激光束,激光束通过入射光纤座射至透射光纤座。
36.在本实用新型的实施例中,在线式砂石粒形粒度分析系统100还包括:集成设置在探针20内的光电信号检测及放大装置、光电信号转换装置、数据采集装置;光电信号检测及放大装置、光电信号转换装置、数据采集装置用于接收并处理多个探针20采集到的待测砂石的参数信息。
37.如图1所示,气源30通过气体运输管道将保护气体运至探针20的测量区21,气源30与探针20之间的气体运输管道上设置有针阀31。针阀31与控制器10电连接,控制器10通过针阀31控制保护气体的输送。
38.进一步地,控制器10内置有在线监测系统软件,配合砂石粒形粒度分析系统100使用。
39.虽然,上文中已经用一般性说明及具体实施例对本实用新型做了详尽的描述,但在本实用新型基础上,可以对之作一些修改或改进,这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此,在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进,均属于本实用新型要求保护的范围。
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