水泥标准稠度用水量与凝结时间测定仪的研究

论文摘要

随着经济社会发展,各行各业都在飞速发展。特别是近年来随着居住水平的提高与一大批国家基础工程的建设,整个社会对水泥的需求量大幅增加。水泥是建筑领域中的主要原材料之一,是混凝土和砂浆的重要组成部分,被广泛应用在交通、国防、冶金、化工、水利、民用住宅等行业。其物理性能的好坏直接影响到建筑质量与耐久性,关系到人民生命安全和公共财产安全。在实际测定中,我们发现人们往往只重视水泥安定性和强度的测定,却容易忽视标准稠度用水量与凝结时间的测定。同时测定仪器的自动化程度也较低。本文所研究的水泥标准稠度用水量与凝结时间测定仪正是为解决手动仪器自动化程度低的问题而研制的。测定仪从结构上主要包括测定探头、湿气养护箱、平移机构、仪器硬件控制系统共三部分。论文重点对以下方面进行了研究和探讨:1、设计测定仪的总体结构,其中包括测定仪参数要求、系统组成、各部分主要功能,并通过相关设计方案的比较确定最终结构;2、设计测定探头,其中包括转动部分的设计,测力传感器的线性补偿与蠕变补偿,探头过载保护装置的设计,探头提升机构的设计;3、设计湿气养护箱,其中包括养护箱结构的设计,传感器的选择,半导体制冷器的控制,超声波加湿器的选择;4、设计探头平移机构,其中介绍驱动步进电机的工作原理与选择,同时设计过保护装置,位置传感器转换电路,以及控制软件;5、设计测定仪控制系统,其中包括温度传感器与湿度传感器的选择与电路的设计,设计A/D与D/A转换电路、步进电机的驱动电路、键盘与显示电路、存储电路、接口电路;6、介绍单片机的串行通讯。设计其与PC机的串行通讯。最后对本课题研究存在的不足以及将来的改进方向进行了分析说明。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 选题背景
• 1.1.1 国内外的发展状况
• 1.1.2 水泥物理性质测定标准
• 1.2 研究目的与意义
• 1.2.1 研究目的
• 1.2.2 研究的社会与经济价值
• 1.2.3 对水泥物理性能研究的意义
• 1.3 水泥标准稠度用水量与凝结时间测定方法及其装置的发展状况
• 1.3.1 关于水泥标准稠度用水量与凝结时间的几个概念
• 1.3.2 我国现行测定方法
• 1.3.3 水泥标准稠度用水量与凝结时间测定的新方法
• 1.3.4 水泥凝结时间自动测定仪
• 1.3.5 现有测定方法与装置存在的缺陷
• 1.4 本文所采用的新测定方法及其装置
• 1.4.1 本文所采用的测定方法
• 1.4.2 本文所采用的测定仪器
• 1.5 本章小结
• 2 水泥标准稠度用水量与凝结时间测定仪总体结构设计
• 2.1 水泥标准稠度用水量与凝结时间测定仪的性能指标
• 2.2 水泥标准稠度用水量与凝结时间测定仪的主要功能
• 2.2.1 测定水泥标准稠度用水量
• 2.2.2 测定初凝时间
• 2.2.3 测定终凝时间
• 2.2.4 试件的养护
• 2.3 水泥标准稠度用水量与凝结时间测定仪的系统组成
• 2.3.1 标准稠度用水量与凝结时间测定探头
• 2.3.2 湿气养护箱
• 2.3.3 探头平移机构
• 2.3.4 驱动与控制部分
• 2.4 设计方案的比较
• 2.4.1 水泥标准稠度用水量与凝结时间自动测定仪分类
• 2.4.2 测定仪总体结构设计方案
• 2.4.3 测定仪总体设计方案的比较
• 2.5 最终设计方案的确定
• 2.6 本章小结
• 3 测定探头的研究
• 3.1 测定探头的总体设计
• 3.2 换针机构的设计
• 3.2.1 双插销反靠机构的设计计算
• 3.2.2 位置识别装置的设计
• 3.3 测力传感器的线性补偿
• 3.3.1 柱式测力传感器的非线性误差
• 3.3.2 柱式测力传感器的线性补偿原理
• 3.3.3 柱式测力传感器的线性补偿方法
• 3.4 测力传感器的蠕变补偿
• 3.4.1 蠕变的定义与特点
• 3.4.2 正蠕变的成因
• 3.4.3 负蠕变的成因
• 3.4.4 蠕变调整方法简介
• 3.4.5 蠕变的模糊数字补偿
• 3.5 测定探头安全保护装置
• 3.5.1 过载保护装置的工作过程
• 3.5.2 过载保护装置的设计计算
• 3.6 测定探头提升机构
• 3.6.1 提升机构的受力分析
• 3.6.2 测定探头的位置检测
• 3.7 擦针机构的设计
• 3.8 本章小结
• 4 湿气养护箱的研究
• 4.1 湿气养护箱设计
• 4.1.1 湿气养护箱本体结构
• 4.1.2 温度传感器的选择
• 4.1.3 湿度传感器的选择
• 4.1.4 半导体制冷器简介
• 4.1.5 超声加湿器简介
• 4.1.6 湿气养护箱自动门
• 4.2 湿气养护箱的温度控制
• 4.2.1 基本PID 控制
• 4.2.2 积分分离PID 控制原理
• 4.2.3 PID 参数自整定原理
• 4.2.4 半导体制冷器的工作原理及驱动电路
• 4.2.5 功放及电流方向控制电路
• 4.2.6 功率调节电路
• 4.3 湿气养护箱的湿度控制
• 4.4 本章小结
• 5 测定探头平移机构的设计
• 5.1 平移机构的总体设计
• 5.1.1 步进电机点位控制
• 5.1.2 步进电机的加减速控制
• 5.1.3 步进电机的闭环控制
• 5.2 步进电机的工作原理
• 5.2.1 步进电机简介
• 5.2.2 步进电机的分类
• 5.3 步进电机驱动器工作原理
• 5.3.1 细分驱动的工作原理
• 5.3.2 细分驱动电路工作原理
• 5.3.3 H 桥双极性驱动
• 5.4 机械转位系统的过保护
• 5.5 平移机构位置检测装置
• 5.5.1 容栅传感器测距原理
• 5.5.2 硬件电路组成及原理
• 5.6 软件抗干扰抑制
• 5.6.1 软件陷阱
• 5.6.2 设立标志判断
• 5.6.3 软件复位
• 5.7 本章小结
• 6 硬件控制系统设计与实验结果比较
• 6.1 硬件控制系统的总体设计
• 6.1.1 MCS-51 单片机
• 6.1.2 模拟信号输入模块
• 6.1.3 模拟信号输出模块
• 6.1.4 存储单元
• 6.1.5 键盘与显示电路
• 6.1.6 串行通讯接口
• 6.2 数据采集电路
• 6.2.1 湿度采集电路
• 6.2.2 温度采集电路
• 6.2.3 A/D 转换电路
• 6.2.4 TLC1543 介绍
• 6.2.5 接口电路设计
• 6.3 D/A 转换电路
• 6.3.1 TLC5615 的基本功能
• 6.3.2 TLC5615 接口硬件电路
• 6.4 步进电机驱动电路
• 6.4.1 L297/L298 步进驱动控制芯片简介
• 6.4.2 L297/L298 与单片机的接口电路设计
• 6.5 存储单元
• 6.6 键盘与显示器电路
• 6.6.1 HD7279 芯片介绍
• 6.6.2 HD7279 与单片机的接口电路
• 6.7 单片机I/O 接口扩展电路
• 6.7.1 8255A 芯片简介
• 6.7.2 8255A 与单片机接口设计
• 6.8 单片机与PC 机串行的通讯
• 6.8.1 RS－232C 串行接口总线标准
• 6.8.2 MAX232C 芯片简介及硬件接口电路
• 6.8.3 串行通讯软件设计
• 6.9 实验数据的比较
• 6.10 本章小结
• 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的论文
• 攻读学位期间申请的专利
• 攻读学位期间参加的科研项目