一种用于检测泥岩表面湿润度的试验装置

本技术涉及岩石崩解试验领域，具体是涉及一种用于检测泥岩表面湿润度的试验装置。

背景技术：

1、风化后的红层泥岩是丰富的地缘路基填料，由于亲水性强在露天环境下易因湿度变化引起软化崩解，工程性质较差。针对红层泥岩遇水崩解开裂的特性，许多学者开展了大量的宏观实验研究和微观结构分析，指出风化红层泥岩崩解主要与岩石的结构、矿物成分等性质有关。研究液滴在红层泥岩粗颗粒表面的浸润特性和吸收行为这一物理过程，对于从根本上限制水分的渗透、改善红层泥岩的路用性能和优化材料的使用环境至关重要。

2、目前已有的测量装置是基于红外图像处理，但由于红外图像是通过测量物体向外辐射的热量而获得的，因此存在分辨率低，对比率低，视觉效果模糊等缺点。

技术实现思路

1、本实用新型目的在于提供一种用于检测泥岩表面湿润度的试验装置，有效解决了现有的测量装置是基于红外图像处理，由于红外图像是通过测量物体向外辐射的热量而获得的，因此存在分辨率低，对比率低，视觉效果模糊的问题。

2、为解决上述技术问题，本实用新型提供一种用于检测泥岩表面湿润度的试验装置，包括支架、微量注射泵、注射器和摄像机；微量注射泵设置于支架上，注射器设置于微量注射泵上，且注射器的针头对准位于注射器下方的试样件，摄像机与试样件之间相对设置；摄像机的一端电性连接有一用于计算试验结果的计算机，微量注射泵的一端还电性连接有一用于控制微量注射泵的控制器；微量注射泵带动注射器的活塞杆在注射筒内移动，使注射器内的液体从注射器的针头流出并滴落至试样件上；摄像机用于录制液滴下落至撞击到试样件表面浸透的整个过程并形成光图像。

3、进一步的，摄像机为高速摄像机。

4、进一步的，还包括有摄像机底座，高速摄像机放置于摄像机底座上。

5、进一步的，还包括有试样底座，试样件放置于试样底座上。

6、进一步的，还包括有试验平台，支架垂直设置于试验平台上，微量注射泵通过支架固定于试验平台上，控制器通过线缆与微量注射泵电性连接，并放置于试验平台上；试样件设置于支架的一侧且位于注射器的针头下方，并通过试样底座与试验平台固定连接；摄像机设置于试样件的一侧，并通过摄像机底座与试验平台固定连接。

7、进一步的，试验平台上还设置有一个用于防止空气流动影响试验结果的防风罩，防风罩罩住试验平台的整个台面并形成密闭空间。

8、进一步的，还包括有用于调节试验环境温度的恒温器，恒温器位于试验组件的一侧，并与试验平台固定连接。

9、进一步的，还包括有光源组件，光源组件与试样件相对设置，用于增强试样件表面的亮度提高摄像机录制画面的清晰度，并设置于试验平台上。

10、进一步的，微量注射泵包括连接座、丝杆传动机构和步进电机，连接座用于将丝杆传动机构和步进电机设置于支架上，连接座的两端分别设置有固定板和夹持板，步进电机固定于固定板上，丝杆传动机构的一端贯穿固定板与步进电机相连接，另一端与夹持板相连接；步进电机的一端与控制器电性连接；注射器的注射筒固定在夹持板上，步进电机通过丝杆传动机构带动注射器的活塞杆在注射筒内移动。

11、进一步的，丝杆传动机构包括丝杆和两导向杆，两导向杆与丝杆之间相互平行且位于丝杆的两侧，导向杆的两端分别固定在固定板和夹持板上，丝杆的一端转动连接在夹持板上，另一端贯穿固定板与步进电机相连接；丝杆上螺纹连接有滑板，滑板位于固定板和夹持板之间，注射器的活塞杆端部固定在滑板上，滑板与导向杆滑动连接，通过丝杆带动滑板沿导向杆滑动。

12、采用本实用新型提供的技术方案，与现有技术相比，具有以下优点：

13、(1)本实用新型提供的一种用于检测泥岩表面湿润度的试验装置，由于设置有支架、微量注射泵、注射器、试样件和摄像机，并通过微量注射泵、注射器、试样件和摄像机的配合使用，有效解决了现有的测量装置是基于红外图像处理，由于红外图像是通过测量物体向外辐射的热量而获得的，因此存在分辨率低，对比率低，视觉效果模糊的问题。具体是利用微量注射泵能够使注射器内的液体具有稳定的工作流速的工作原理，通过微量注射泵带动注射器的活塞杆在注射筒内移动，使注射器内的液体从注射器的针头流出并滴落至试样件上，再通过摄像机录制液滴下落至撞击到试样件表面浸透的整个过程并形成光图像。此外，通过调节注射器的针头与试样件之间的高度，可以改变液滴到达试样组件表面的速度，而且，可以通过更换注射器不同规格的针头，从而达到调整液滴直径大小的目的。另外，通过将摄像机与计算机连接，并将形成的光图像传输至计算机，利用计算机计算出试验结果。试验结果不仅可以用于研究液滴的润湿行为特点，而且满足建立液滴在多孔物质表面的最大扩散因子βmax的理论预测模型的条件，并且预测成果可加深红层泥岩表面水分侵入机制的理解，同时作证降低界面张力可抑制红层泥岩粗颗粒崩解，为防治红层泥岩崩解性工程灾害提供新思路。

14、(2)本实用新型提供的一种用于检测泥岩表面湿润度的试验装置，通过利用高速摄像机录制液滴从下落至撞击到试验件表面瞬间迅速铺展浸透的整个过程，由于高速摄像机的灵敏度高，成像效果好，大大提升了试验的效果。

15、(3)本实用新型提供的一种用于检测泥岩表面湿润度的试验装置，由于设置有防风罩，不仅在一定程度上可以避免由于空气流动影响而产生不必要的误差，提高了实验数据的可靠性，而且还可以用以研究在不同风力的条件下，液滴在试样件表面的浸润过程。

16、(4)本实用新型提供的一种用于检测泥岩表面湿润度的试验装置，由于设置有恒温器，不仅在一定程度上可以避免由于试验环境温度的影响而产生不必要的误差，提高了实验数据的可靠性，而且还可以用以研究在不同温度条件下，液滴在试样件表面的浸润过程。

技术特征：

1.一种用于检测泥岩表面湿润度的试验装置，其特征在于，包括支架、微量注射泵、注射器和摄像机；所述微量注射泵设置于所述支架上，所述注射器设置于所述微量注射泵上，且所述注射器的针头对准位于注射器下方的试样件，所述摄像机与所述试样件之间相对设置；所述摄像机的一端电性连接有一用于计算试验结果的计算机，所述微量注射泵的一端还电性连接有一用于控制微量注射泵的控制器；

2.根据权利要求1所述的用于检测泥岩表面湿润度的试验装置，其特征在于，所述摄像机为高速摄像机。

3.根据权利要求2所述的用于检测泥岩表面湿润度的试验装置，其特征在于，还包括有摄像机底座，所述高速摄像机放置于所述摄像机底座上。

4.根据权利要求3所述的用于检测泥岩表面湿润度的试验装置，其特征在于，还包括有试样底座，所述试样件放置于所述试样底座上。

5.根据权利要求4所述的用于检测泥岩表面湿润度的试验装置，其特征在于，还包括有试验平台，所述支架垂直设置于所述试验平台上，所述微量注射泵通过所述支架固定于所述试验平台上，所述控制器通过线缆与所述微量注射泵电性连接，并放置于所述试验平台上；

6.根据权利要求5所述的用于检测泥岩表面湿润度的试验装置，其特征在于，所述试验平台上还设置有一个用于防止空气流动影响试验结果的防风罩，所述防风罩罩住所述试验平台的整个台面并形成密闭空间。

7.根据权利要求5所述的用于检测泥岩表面湿润度的试验装置，其特征在于，还包括有用于调节试验环境温度的恒温器，所述恒温器位于所述试样件的一侧，并与所述试验平台固定连接。

8.根据权利要求5所述的用于检测泥岩表面湿润度的试验装置，其特征在于，还包括有光源组件，所述光源组件与所述试样件相对设置，用于增强试样件表面的亮度提高所述摄像机录制画面的清晰度，并设置于所述试验平台上。

9.根据权利要求1所述的用于检测泥岩表面湿润度的试验装置，其特征在于，所述微量注射泵包括连接座、丝杆传动机构和步进电机，所述连接座用于将所述丝杆传动机构和步进电机设置于所述支架上，所述连接座的两端分别设置有固定板和夹持板，所述步进电机固定于所述固定板上，所述丝杆传动机构的一端贯穿所述固定板与所述步进电机相连接，另一端与所述夹持板相连接；所述步进电机的一端与所述控制器电性连接；

10.根据权利要求9所述的用于检测泥岩表面湿润度的试验装置，其特征在于，所述丝杆传动机构包括丝杆和两导向杆，两所述导向杆与所述丝杆之间相互平行且位于所述丝杆的两侧，所述导向杆的两端分别固定在所述固定板和夹持板上，所述丝杆的一端转动连接在所述夹持板上，另一端贯穿所述固定板与所述步进电机相连接；

技术总结
本技术提供了一种用于检测泥岩表面湿润度的试验装置，包括支架、微量注射泵、注射器和摄像机；微量注射泵设置于支架上，注射器设置于微量注射泵上，且注射器的针头对准位于注射器下方的试样件，摄像机与试样件之间相对设置；摄像机的一端电性连接有一用于计算试验结果的计算机，微量注射泵的一端还电性连接有一用于控制微量注射泵的控制器；微量注射泵带动注射器的活塞杆在注射筒内移动，使注射器内的液体从注射器的针头流出并滴落至试样件上；摄像机用于录制液滴下落至撞击到试样件表面浸透的整个过程并形成光图像。有效解决了现有的测量装置是基于红外图像处理，存在分辨率低，对比率低，视觉效果模糊的问题。

技术研发人员：吕欣,陈晓斌,台启涛,周雨晴,吴梦黎
受保护的技术使用者：中南大学
技术研发日：20231204
技术公布日：2024/7/25