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土工布导水率测试仪

作　者: 郑有宏
导　师: 陶晓杰
学　校: 合肥工业大学
专　业: 精密仪器及机械
关键词: 土工布水平渗透系数导水率测试仪压力测量小流量测量温度监测
分类号: TU531.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要

土工布能够有效防止渗透和渗流溢出区的渗透变形，在水力工程中得到了广泛的应用。土工布在使用时需要承受较大的法向压力，而其渗透系数会发生很大的变化，因此必须对土工布在加压条件下的渗透系数进行测定。本文针对现有测试仪器存在的水力梯度调节困难且精度低、法向施压不均匀、无法快速准确的施压、仪器密封性能较差和仪器智能化程度较低等问题，对土工布导水率测试仪做了设计和改进。利用精密机械设计及工程制图软件对水力梯度调节装置、法向压力加载装置做了机械结构设计；运用传感器技术、计算机编程语言和数据库等现代技术，设计了针对压力、流量和水温的智能化测量系统。仪器能够通过手轮减速器调节机构实现水位差的快速调节，并能准确的提供多个水力梯度，利用弹簧“回”形加压装置实现2Kpa压力的预加载，使得整个加压装置结构较为紧凑。对硅压阻式压力测量系统和超声波时差法小流量测量系统提出了理论设计方案；利用单片机控制DS18B20对温度信号进行采集并通过串口与PC机进行通信，上位机利用visualbasic6.0开发温度监测系统界面，实现显示温度、绘制曲线、数据库管理等操作功能。通过实验室模拟水温测量，测温精度较高，能满足设计要求。

全文目录

致谢  7-8
摘要  8-9
ABSTRACT  9-15
第一章绪论  15-22
  1.1 土工布概述  15
  1.2 水平渗透定律  15-17
    1.2.1 达西（Darcy）定律  15-17
    1.2.2 达西定律的适用范围  17
  1.3 土工布水平渗透系数测定  17-20
    1.3.1 原理  17-19
    1.3.2 测量仪器  19
    1.3.3 水平渗透系数的影响因素  19-20
  1.4 本文研究的目的与内容  20-22
    1.4.1 研究的目的和意义及发展现状  20-21
    1.4.2 课题研究的内容  21
    1.4.3 课题的创新点  21-22
第二章土工布导水率测试仪结构设计  22-38
  2.1 储水池水位调节机构设计  23-30
    2.1.1 螺旋丝杠传动机构的设计与计算  23-26
    2.1.2 粗调和微调机构的设计与计算  26-30
  2.2 压力装置的设计  30-34
    2.2.1 气缸及其连接组件的设计  31-32
    2.2.2 回形压板压力装置  32-34
  2.3 仪器密封性设计  34-36
    2.3.1 样品台的密封  34-35
    2.3.2 储水池的密封  35-36
  2.4 出水测量装置的设计  36-37
  2.5 本章小结  37-38
第三章压力测量系统的设计  38-44
  3.1 压力传感器的选型  38-40
    3.1.1 压力传感器简介  38-39
    3.1.2 硅压阻式压力传感器 MIK-P300  39-40
  3.2 测量电路设计  40-42
  3.3 系统软件设计  42-43
  3.4 本章小结  43-44
第四章流量测量系统的设计  44-56
  4.1 小流量测量概述  44-48
    4.1.1 小流量测量简介  44-45
    4.1.2 小流量测量方法介绍  45-47
    4.1.3 超声波时差法测量原理  47-48
  4.2 流量测量方案设计  48-53
    4.2.1 换能器安装方式设计  49-51
    4.2.2 系统误差分配及参数的选择  51-53
  4.3 超声波信号的发射和接收  53-55
    4.3.1 超声波信号的发射  53-54
    4.3.2 超声波信号的接收  54-55
  4.4 本章小结  55-56
第五章温度监测系统的设计  56-68
  5.1 DS18B20 温度传感器  56-59
    5.1.1 DS18B20 硬件结构  57-58
    5.1.2 内部结构及工作原理  58-59
  5.2 系统硬件电路设计  59-62
    5.2.1 系统测量及报警电路的设计  60-61
    5.2.2 系统通信模块设计  61
    5.2.3 硬件系统可靠性设计  61-62
  5.3 系统软件设计  62-65
    5.3.1 系统界面设计  63
    5.3.2 温度采集及报警模块  63-64
    5.3.3 数据库传输存储及查询模块  64-65
    5.3.4 显示绘图模块  65
    5.3.5 系统软件可靠性设计  65
  5.4 系统实验验证  65-66
  5.5 本章小结  66-68
第六章总结与展望  68-70
  6.1 全文总结  68-69
  6.2 未来展望  69-70
参考文献  70-73
附录 1 土工布温度监测系统程序代码  73-82
攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况  82-83

土工布导水率测试仪

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