楊學(xué)昭 宋百平 鄭州紡織工學(xué)院計(jì)科系

     邵奇峰 河南紡織研究院

     李偉峰 來源：《電子技術(shù)應(yīng)用》

     摘要：為解決土工布滲透率的測試僅有國家測試標(biāo)準(zhǔn)而沒有規(guī)范的測試儀器問題，研制了一種土工布滲透率智能測試儀。該測試儀采用微機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了智能化控制，可以測試不同壓力/梯度條件下的滲透率且重現(xiàn)性好。

     關(guān)鍵詞：土工布

     滲透率 智能測試

     土工布是指用于巖土工程和土要工程的滲透聚合物材料。土工布有關(guān)產(chǎn)品綜合了紡織、化工、塑料、造紙各工業(yè)部門的技術(shù)成就，包括機(jī)織土工布，針織土工布、非織造土工布、土工格柵和土工復(fù)合物等產(chǎn)品。土工布及其產(chǎn)品在工程中主要用于防護(hù)、隔離、過濾、加強(qiáng)和排水等。它以生產(chǎn)工藝流程短、使用簡單、強(qiáng)度高、柔性大等優(yōu)勢，在水利、電力、交通、建筑等各領(lǐng)域中被廣泛采用，成為新型建筑材料。與國外先進(jìn)國家相比，我國在土工布的開發(fā)和應(yīng)用上起步較晚，配套的保證和規(guī)范還很不完善。隨著人們對土工布在巖土工程和土要工程中所起作用的認(rèn)識逐步加深，土工布的應(yīng)用范圍越來越大。特別是1998年我國遭受特大洪水災(zāi)害以來，我國對土工布的應(yīng)用和推廣給以了極大的重視。國家經(jīng)貿(mào)委成立了土工布推廣應(yīng)用協(xié)調(diào)小組，從制定產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、測試標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)和施工規(guī)范到產(chǎn)品質(zhì)量及價(jià)格，均提出了要求。國家質(zhì)量監(jiān)頻局和紡織工業(yè)局如期完成了標(biāo)準(zhǔn)制定�！巴凉げ紳B透率智能測試儀”就是根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)的要求研制出的配套測試儀器。

     1 測試原理

     該儀器的測試原理是：在規(guī)定的水力梯度和接觸材料條件下，改變法向壓力，測量在土工布及其有關(guān)產(chǎn)品平面內(nèi)的水流量儀器應(yīng)滿足國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的測試要求。

     2 測試方法

     由于土工布及其有關(guān)產(chǎn)品本身的特性與原料的種類、制造工藝、產(chǎn)品規(guī)格等均有著密切的關(guān)系，因而在各項(xiàng)工程應(yīng)用時(shí)，應(yīng)根據(jù)不同的環(huán)境和地質(zhì)條件、工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和土工布在工程中的作用等，對土工布品種及其指標(biāo)的選擇有不同的要求。因此必須通過測試了解產(chǎn)品的性能指標(biāo)，供設(shè)計(jì)部門選用，達(dá)到合理應(yīng)用土工布的目的。

     將經(jīng)過含濕潤劑的液體浸泡過的土工布試樣放入試樣框中，在法向加一定壓力后，向進(jìn)水槽內(nèi)注水并建立一定的水力梯度。當(dāng)出水槽有滲透出的水流入集水器時(shí)，開始測試。在集水器的水量達(dá)到一定的容積時(shí)，產(chǎn)生水滿信號，停止測試。

     影響沿織物平面滲透性能的因素很多，難以統(tǒng)一規(guī)范，但任何一種土工布的滲水性能、滲透率與壓力、梯度、水流方向都有關(guān)系，要想測得準(zhǔn)確就必須按國標(biāo)要求。對一種土工布取三塊（或六塊）試樣，每塊試樣在0.1或1.0梯度下，在20kpa、100kpa、200kpa的壓力下分別測試，每種梯度/壓力情況下測3次，然后取一個平均值，這樣共需測18次，取出6個平均值數(shù)據(jù)。然后更換試樣三次再進(jìn)行測量，需測54次。然后將不同壓力/梯度下三塊試樣的測試結(jié)果再取平均值，得出各壓力/梯度下的滲透率。

     3

     儀器硬件的組成及主要技術(shù)特征

     本儀器由兩大部分組成：透水儀主機(jī)部分和智能測試裝置。透水儀主機(jī)包括進(jìn)水槽、出水槽、試樣框、集水器、加壓部分和箱體等。智能測試裝置以mcs-51系列單片機(jī)8031為信心，配置有只讀存儲器、a/d轉(zhuǎn)換器、6個功能鍵按鈕、6位led數(shù)字顯示板、tp-16打印機(jī)、rs232通訊接口等，可以對土工布的測試狀態(tài)進(jìn)行設(shè)定（梯度、試樣數(shù)），對壓力、集水時(shí)間、試樣厚度進(jìn)行測定，具有數(shù)據(jù)采集與運(yùn)算處理功能，并能對壓力、厚度、集水時(shí)間、水力梯度有選擇地進(jìn)行數(shù)字顯示，水滿信號來時(shí)，能打印出測試滲透率結(jié)果。土工布壓力檢測環(huán)節(jié)采用應(yīng)變式壓力傳感器，厚度采用差動位移傳感器。因信號微弱易受干擾，采集時(shí)進(jìn)行了濾波、放大處理后送a/d轉(zhuǎn)換器。同時(shí)軟件設(shè)計(jì)了抗干擾程序，減小了測量誤差。由于