一種砂石含水率自動測試儀及測量方法技術

一種砂石含水率自動測試儀及測量方法，屬于計量儀器技術領域，包括稱重傳感器、刮板、盛砂容器、氣動門、氣動閥門和測量儀表，其中盛砂容器壁上裝有稱重傳感器，稱重傳感器與測量儀表連接，盛砂容器上表面裝有刮板，盛砂容器底部裝有氣動門，氣動門與氣動閥門相連；測量方法包括以下步驟：（１）測出盛砂容器中盛滿砂時的重量ｙ；（２）將重量ｙ的信號傳給單片機，單片機通過公式計算出含水率ｘ；（３）重復步驟（１），當達到設定次數ｎ結束，ｎ＞１，ｎ為自然數，求出平均含水率；（４）退出。本發明專利技術可以廣泛地應用于工業現場，還可以提高管理、提高勞動生產率、降低勞動強度，從而大大提高了生產的自動化程度。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于計量儀器
，特別涉及。
技術介紹
混凝土幾種組成成分中，以砂子的含水率變化幅度最大，變化的周期亦短，例如經過一 段較長的晴天，砂中含水率可以低至3%~5%，經過一場雨，砂石中含水率可以達到飽和狀態 13% 14%，水分在自重作用下，逐漸流出，幾個小時后砂石的含水率又下降至10% 12%， 砂石在混凝土中占比很大，對混凝土質量的影響也很大，因此測定砂石含水率對控制水灰比， 提高混凝土產品的質量，準確地按配合比進行生產是必要的。而混凝土的主要質量指標強度 除了取決于水泥等材質外，很大程度上取決于水灰比。因此要保證混凝土生產的質量，首先 要在生產中準確的掌握用水量。但在實際生產中，攪拌站用的砂子一般都是露天堆放，其含 水率隨堆放時間、方式、部位和氣候的不同而變化很大，尤其是在夏季晴雨交替時更為明顯。 按固定的含水率進行修正顯然不能保證混凝土的質量，而實際生產中為保證混凝土的強度， 又往往采取多加水泥的方法，造成了水泥的浪費。為此國家下達的攪拌工藝改造任務中，"砂 石含水率在線測定和自動補償"是其中的一個子項，其目的是要在稱重系統已經準確可靠地 基礎上，加上砂石含水率在線測定和自動補償——"增砂減水"以進一步提高混凝土質量， 節約水泥。目前，測量骨料中水分的方法可以分為以下幾種(1) 人工采樣烘干求出含水率，這種方法如果操作仔細，儀器精確，結果很準。但需要 時間長，無法達到隨時調整的要求，更無法實現自動化。(2) 將骨料中的含水率轉變為基本的電參數，測量這些電參數，間接地知道含水率。主 要有電阻法和電容法。由于影響電阻或電容量變化的因素比較多，因此精度很難保證。(3) 利用放射性作用來測量含水率，主要是甩中子與氫核的作用來測定含水率，這種方 法是八十年代發展起來的技術，美國、西歐和日本都在研究。主要缺點是成本太高。(4) 利用紅外線、微波等電磁波在含水介質中傳播時的衰減、吸收等特性進行測量，這 種方法尚未在工業生產中應用。
技術實現思路
為了解決現有技術中存在的上述問題，本專利技術提供。本專利技術的技術方案是這樣實現的 一種砂石含水率自動測試儀，包括稱重傳感器、刮板、 盛砂容器、底部氣動門、汽動閥門和測量儀表，其中盛砂容器側壁上裝有稱重傳感器，稱重 傳感器與測量儀表連接，盛砂容器上表面裝有刮板，盛砂容器底部裝有氣動門，氣動門與氣 動閥門相連。測量儀表由放大電路、濾波器、A/D轉換器、單片機、串口通信，顯示與鍵盤接口等幾個部分組成，其連接關系是放大電路的輸入端接傳感器，放大電路的輸出端接濾波器，濾波器與A/D轉換器相接，A/D轉換器通過光電隔離電路與單片機相連，顯示與鍵盤接口及串口 通信電路分別與單片機相連，單片機中嵌入了砂石含水率測試計量軟件。 一種砂石含水率自動測試儀的測量方法，包括以下步驟(1) 使用自動砂石含水率測試儀測出盛砂容器中盛滿沙時的重量y;(2) 將重量y的信號依次通過放大電路、濾波器和A/D轉換器傳給單片機，單片機通過 公式計算出含水率x，公式如下y=aX2+bx+C ;(3) 重復步驟(1)，當達到設定次數n結束，n〉l， n為自然數，求出平均含水率；(4) 退出。所述的公式y=aX2+bx+C ,式中a， b， c通過標定來確定，具體方法如下將含水率為 2%的砂石裝入盛砂容器中，用刮板刮平，保證每次采樣的砂石體積一定，這時測量出盛砂容 器的重量y;再將含水率為3%的砂石裝入盛砂容器中，用刮板刮平，這時測量出盛砂容器的 重量y;如此反復多次可以計算中式中的a， b， c。本專利技術的有益效果是本專利技術的砂石含水率自動測試儀可以廣泛地應用于產品的混凝土 攪拌站等工業現場，它可以起到減員增效、節支創收、減少誤差、縮短作業時間、改善操作 條件、降低能源和材料的消耗的作用，還可以提高管理、提高勞動生產率、降低勞動強度， 以及加強企業管理、改善經營等多方面的作用，從而大大提高了生產的自動化程度。 附圖說明圖1為本專利技術的砂石含水率自動測試儀結構示意圖2為本專利技術整體結構示意圖3為本專利技術為砂石含水率測試儀系統連接圖4為本專利技術的砂石含水率測試儀電路原理圖5為本專利技術的砂石含水率測試儀放大轉換模塊、A/D變換器連接示意圖； 圖6為本專利技術的顯示和鍵盤的電路原理圖7為本專利技術的砂石含水率測試儀的通訊電路與單片機的連接示意8為本專利技術的砂石含水率測試儀A/D采樣標定程序流程圖； 圖9為本專利技術的砂石含水率測試儀計算含水率程序流程圖； 圖10為本專利技術的砂石含水率測試儀軟件工作流程圖； 圖11為本專利技術的砂石含水率測試儀濾波器電路原理圖； 圖12為本專利技術的AD620內部框圖13為本專利技術實施例的砂石含水率測試儀A/D變換器的參考電壓電路圖； 圖14為本專利技術的A/D變換器和單片機連接圖15為本專利技術一種實施例實際測量中等體積條件下砂石含水率對重量的影響關系圖； 圖16為本專利技術實施例實際測量中自然堆積條件下砂石含水率對重量的影響關系圖中1稱重傳感器，2刮板，3盛砂容器，4氣動門，5氣動閥門，6砂稱量斗，7 料倉，8砂石含水率測試儀，9測量儀表，IO平皮帶。具體實施例方式例l:結合附圖對本專利技術做進一步說明本專利技術的砂石含水率自動測試儀，由盛砂容器3、稱重傳感器l、氣動門4、刮板2、氣動閥門5和測量儀表9等組成(如圖l)，其中盛砂容器3設在料倉7的出口處，盛砂容器3 上裝有三只稱重傳感器l，三只稱重傳感器1并聯在一起，與測量儀表9連接，稱重傳感器l 采用YZC-328S，量程為50KG，精度為1. 9995mV/V。測量儀表9由放大電路、濾波器、A/D轉 換器(如圖2)、單片機、串口通信，顯示與鍵盤接口 (如圖5)等幾個部分組成。本實施 例采用由Analog Devices公司開發的AD620儀用放大器構成稱重傳感器輸出信號的前置放大 單元。稱重傳感器受壓力后產生和所受壓力成正比的差模輸出信號接入放大器AD620的2、 3 腳，經過放大后從AD620的5/6腳輸出，經過放大后的信號接入低通濾波器電路ui，產生出 平穩的輸出信號從uo輸出，濾波器電路如圖10所示，A/D轉換器采用ADS7816是Burr Brown 公司生產12位串行A/D轉換器，其轉換速度可達到200Kbps，它和單片機采用SPI接口。經 過濾波的信號接入A/D轉換器的2、 3腳，A/D轉換器把輸入的模擬電壓轉換成相應的數字量 通過光電隔離后從5、 6、 7腳送給單片機。單片機采用宏晶公司80C51單片機家族的衍生品 STC89C58，其兼容標準51指令集、內部集成了 32K的Flash程序存儲器、1K的RAM數據存 儲器(如圖5)。單片機從l、 2、 3腳串行接入信號后根據預先編制好的程序對采樣進來的數 據進行處理和運算，并把處理和運算的結果送給控制系統進行控制。同時用戶可以使用鍵盤 對整個儀表進行操作。單片機利用Rxd和Txd腳串行通訊電路和上位機進行交換數據。使用本專利技術砂石含水率測試儀前，要對測量儀表、稱重傳感器及A/D轉換器進行標定(如 圖7所示)，具體標定過程如下:首先采集出空載時A/D轉換器的輸出碼值adoutl，此時的重量為0，然后加上單位重量的砝碼(例如100kg)此時A/D轉換器的輸出碼值為adout2。根 據式1可計算出比例因子K。K=(1本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種砂石含水率自動測試儀，其特征是包括稱重傳感器、刮板、盛砂容器、氣動門、氣動閥門和測量儀表，其中盛砂容器壁上裝有稱重傳感器，稱重傳感器與測量儀表連接，盛砂容器上表面裝有刮板，盛砂容器底部裝有氣動門，氣動門與氣動閥門相連。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：許世偉，
申請(專利權)人：沈陽天成自動化工程有限公司，
類型：發明
國別省市：89[中國|沈陽]