一种混凝土动弹性模量全自动测试系统及测试方法

本发明涉及混凝土动弹性模量测试，尤其涉及一种混凝土动弹性模量全自动测试系统及测试方法。

背景技术：

1、目前，混凝土动弹性模量测试主要基于共振法，利用动弹性模量测试仪对混凝土进行基频振动频率的测试，从而计算混凝土动弹性模量值，用以衡量其破坏等级，反映不同试验环境下的劣化特征。根据《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》规范要求，一般测试流程为：首先测定试样的质量和尺寸，输入参数，然后用记号笔在试样上标记出激振换能器和接收换能器的位置，将试样放置在支撑体中心位置，并将激振换能器和接收换能器放至标记位置处，然后开始测试，记录共振频率和混凝土动弹性模量值。然而，这种方法目前存在较多问题，主要如下：

2、（1）混凝土动弹性模量测试前，需要对试样进行称重，但是当试样尺寸较大时，搬运极为不便，且测试过程中试样容易出现磕碰，影响试样的完整性，进而影响后续试验结果；此外，每个试样动弹性模量测试前都需进行称重，并记录数据，然后才能连接动弹性模量测试仪，进行相关测试，这给动弹性模量的测试增加了工作量；

3、（2）混凝土动弹性模量测试时，按照规范要求，需将激振换能器的测杆轻轻地压在试样长边侧面中线的1/2处，接收换能器的测杆轻轻地压在试样长边侧面中线距端面5 mm处。因此，激振换能器和接收换能器的位置安设是一项重要的工作。一般采用尺量法进行标记定位，但是这样会浪费时间，且测试结果还不够精确，往往由于激振换能器和接收换能器测杆位置的偏差导致测试结果的误差，而且操作步骤较为繁琐，一般至少需要两个人协作完成，浪费人力；

4、（3）每组混凝土试样动弹性模量测试结束后，需先进行共振频率和动弹性模量数据的记录，然后再进行下一组试样的测试。当试样数量较大时，先记录数据后更换试样的方式，一方面浪费时间，另一方面影响试验的连续性；

5、（4）混凝土试样受到侵蚀作用后，需进行外观劣化特征的记录和动弹性模量的测试。然而，同组混凝土试样进行以上记录和测试时，一般需先后分开进行，这增加了试验步骤，加大了工作量。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是提供一种提高测试效率和精度、节省人力、减少试验成本的混凝土动弹性模量全自动测试系统。

2、本发明所要解决的另一个技术问题是提供一种混凝土动弹性模量全自动测试方法。

3、为解决上述问题，本发明所述的一种混凝土动弹性模量全自动测试系统，其特征在于：该系统包括通过数据传输线连接在一起的混凝土试样全自动定位盒、混凝土动弹性模量测试仪和数据采集仪；所述混凝土试样全自动定位盒的顶部四角设有红外线激光传感器，底部分别设有载样装置、换能器移动装置，顶部中心位置设有高清照相机，该高清照相机与所述数据采集仪相连；所述红外线激光传感器、所述载样装置、所述换能器移动装置以及所述高清照相机通过集成电缆外接操作手柄；所述混凝土试样全自动定位盒设有与插座相连的插头；所述红外线激光传感器、所述载样装置分别与所述混凝土动弹性模量测试仪和所述数据采集仪相连。

4、所述混凝土试样全自动定位盒为长方体开放结构，长度为60 cm，宽度为30 cm，高度为20 cm，底部设有不锈钢板，其它面均为钢筋立柱，焊接相连。

5、所述载样装置包括设在所述混凝土试样全自动定位盒底部的滑槽ⅰ、嵌在所述滑槽ⅰ内的滑轨ⅰ和电机ⅰ以及置于基座支撑板上的置样板；所述滑轨ⅰ上设有滑块ⅰ，一端通过联轴器ⅰ与所述电机ⅰ相连；所述滑块ⅰ与所述基座支撑板相连，该基座支撑板与所述置样板之间对称设有两组压力传感器；所述电机ⅰ和所述压力传感器分别与所述操作手柄电联；所述压力传感器分别与所述混凝土动弹性模量测试仪和所述数据采集仪相连；所述置样板放置混凝土试样。

6、两组所述压力传感器布设于所述基座支撑板上的四个拐角处。

7、所述基座支撑板呈倒t型。

8、所述滑块ⅰ的上部通过螺栓与所述基座支撑板相连，下部与所述滑轨ⅰ螺纹连接。

9、所述换能器移动装置包括设在所述混凝土试样全自动定位盒底部的滑槽ⅱ、嵌在所述滑槽ⅱ内的滑轨ⅱ和电机ⅱ以及激振换能器和接收换能器；所述滑轨ⅱ上分别设有滑块ⅱ、滑块ⅲ，一端通过联轴器ⅱ与所述电机ⅱ相连；所述滑块ⅱ内设有所述激振换能器；所述滑块ⅲ内设有所述接收换能器；所述激振换能器和接收换能器的底部分别设有滑轮；所述电机ⅱ与所述操作手柄电联。

10、所述滑块ⅱ和所述滑块ⅲ均设有凹槽，该凹槽内设有所述滑轮。

11、所述滑块ⅱ和所述滑块ⅲ的下部与所述滑轨ⅱ均螺纹连接。

12、采用如上所述系统进行混凝土动弹性模量全自动测试方法，包括以下步骤：

13、①通过数据传输线，组装连接混凝土试样全自动定位盒、混凝土动弹性模量测试仪及数据采集仪；然后接通插头和插座，通电并进行调试；

14、②利用操作手柄，操纵电机ⅰ转动，使滑槽ⅰ中的滑块ⅰ带动与其固定为一体的基座支撑板及置样板，沿着螺旋线形滑轨ⅰ移出混凝土试样全自动定位盒，然后将混凝土试样放于置样板上，利用操作手柄移动滑块ⅰ，带动置样板及混凝土试样移入混凝土试样全自动定位盒中；

15、③按下操作手柄中的称重键和测量键，利用压力传感器对混凝土试样进行称重；利用红外线激光传感器对混凝土试样的长度、高度及宽度进行尺寸扫描，然后将质量和尺寸数据传输至混凝土动弹性模量测试仪中；

16、④按下操作手柄中的标记键，利用四个红外线激光传感器在混凝土试样正表面的长边侧面中线的1/2处及距端面5 mm处进行标记定位，形成红外线激光定位标记点ⅰ和红外线激光定位标记点ⅱ；然后启动电机ⅱ，利用操作手柄操纵滑块ⅱ和滑块ⅲ沿着螺旋线形滑轨ⅱ，带动置于滑块ⅱ和滑块ⅲ的凹槽中的激振换能器和接收换能器，分别移动至红外线激光定位标记点ⅰ和红外线激光定位标记点ⅱ处，然后人工移动激振换能器和接收换能器底部的滑轮，将激振换能器和接收换能器的测杆轻轻压在混凝土试样表面红外线激光定位标记点ⅰ和红外线激光定位标记点ⅱ上；

17、⑤启动混凝土动弹性模量测试仪，对混凝土试样进行动弹性模量测试；测试结束后，人工移动激振换能器和接收换能器底部的滑轮，将激振换能器和接收换能器的测杆移离混凝土试样表面，利用操作手柄移动滑块ⅱ和滑块ⅲ，带动激振换能器和接收换能器归位；

18、⑥按下操作手柄中的拍照键，为混凝土试样进行拍照，记录其外观劣化特征；拍照结束后，利用操作手柄，操纵滑块ⅰ，带动置样板及混凝土试样移出混凝土试样全自动定位盒，替换下一组试样；

19、⑦利用数据采集仪实时收集记录混凝土试样的质量、尺寸、共振频率、动弹性模量及外观劣化特征照片的测试数据，用于后续试验分析。

20、本发明与现有技术相比具有以下优点：

21、1、本发明设置混凝土试样全自动定位盒，实现了混凝土试样质量称取和动弹性模量测试的同步进行，同时可实时反馈试样质量参数至动弹性模量测试仪中，减少了试验工作量。

22、2、本发明设置载样装置，便于试样移入、移出混凝土试样全自动定位盒，减少了人工消耗，提高了试验效率。

23、3、本发明设置红外线激光传感器，实现了混凝土试样尺寸的精准测量，并实时反馈至混凝土动弹性模量测试仪中，同时根据规范要求标记出了激振换能器和接收换能器测杆位置，方便操纵操作手柄将激振换能器和接收换能器定位至指定位置，提高了激振换能器和接收换能器的定位速度和精确度，保证了试验的有效性和试验结果的客观性。

24、4、本发明设置高清照相机，拍照记录混凝土试样经不同侵蚀作用后的表观特征，与动弹性模量反映的内部损伤特征形成呼应关系，方便探索试样内、外部损伤破坏特征之间的联系。

25、5、本发明设置数据采集仪，实时采集记录混凝土试样质量、尺寸、照片、共振频率及动弹性模量值，减少了试验步骤，提高了试验测量精确度，同时进一步节省了人力，方便单人操作，节约了成本。

26、6、本发明通过压力传感器、红外线激光传感器、动弹性模量测试仪和高清照相机的结合，可以有效完成对混凝土质量、尺寸、动弹性模量及外观劣化特征的测试和记录，提高了测试结果的准确性，同时减少了对人力和时间的依赖。