[发明专利]种植槽剪切仪数字化操作系统及其实现方法

说明书

本申请公开了种植槽剪切仪数字化操作系统及其实现方法，属于测量应力装置技术领域，包括数字化集成记录设备和电路控制系统；本发明通过记录剪切岩土位移和压力的数据，将这些采集到的数据通过形变电信号的方式传递给单片机处理器，单片机将这些数据存储在SD卡或存储介质中，并将剪切岩土位移和压力数据一一对应，解决了以往拉力数据与位移距离数据不匹配的问题。

技术领域

本发明是种植槽剪切仪数字化操作系统及其实现方法，具体涉及一种测量大块矿区废石的抗剪应力及岩土稳定性的数字化操作系统，属于测量应力装置技术领域。

背景技术

对水土保持学科来说，在进行矿区进行修复的过程中，废石和矿渣的抗剪应力是区域水土流失评价中反映土力学特性的重要指标之一，它的抗剪强度的大小直接影响了土壤的抗侵蚀性能和矿山整体发生滑坡、崩塌等灾害的可能性大小，因此研究矿区废石及渣土的抗剪应力与稳定性分析对矿区的修复具有非常重要的意义。

土壤抗剪强度是指在剪切应力的作用下，能够抵抗土壤颗粒或土壤团粒因发生持续剪切而引起剪切破坏的阻力，在建筑、农业和边坡稳定性的研究中广泛应用，土体失去稳定性而产生滑动是由土体的抗剪强度减弱所导致的。

矿区土体具有较大的抗剪能力，可以大幅度减少矿区发生土壤侵蚀，促进其上植物的生长，但目前一般测量抗剪的实验仪器都只能测得较小体积的土壤，对于大体积的土体测量方法还欠缺，而在矿山修复的过程中，所要测量的是大块的矿区废石的抗剪应力及岩土稳定性，原剪切仪在控制上采用分离式拉力传感器，依靠人工读数记录拉力数据，同时通过种植槽侧边的钢尺读取剪切槽横移距离数据，在对于实际控制人员，拉动种植槽的速度有极高的要求，常出现拉力数据与距离数据不匹配的情况，目前现有的方法都不能满足要求，因本领域技术人员提供了该种植槽剪切仪数字化操作系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对以上不足，提供该种植槽剪切仪数字化操作系统，本发明通过数字化一体存储，同时读取当下时刻的种植槽位移距离与拉力数值，将其对应后储存入SD卡中，同时上传到电脑端的监控软件上，方便了后续分析实验数据的准确性，因此拉力数据与距离数据不匹配的情况的问题得以解决。

为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：

种植槽剪切仪数字化操作系统，包括数字化集成记录设备和电路控制系统；数字化集成记录设备包括种植槽剪切设备、数据采集器、电源控制器、激光位移传感器和S型应变传感器组成，激光位移传感器用来测量种植槽剪切设备中剪切岩土的位移，S型应变传感器产生的形变来记录拉力数值，并计算平均值，其拉力数据通过形变量电信号，接入信号变送器，将数值放大后通过485通讯传输的方式，由单片机进行接收；

所述电路控制系统，包括供电电路、数采总线通讯电路和下载及通讯电路，供电电路为S型应变传感器供电以及激光位移传感器供电，同时稳定的供电保证了传感器模拟信号采集的准确性，数采总线通讯电路主要负责与S型应变传感器的485通讯以及激光位移传感器的串口通讯，下载通讯电路主要负责使用st-link烧录器，在软件编写的过程中实现在线调试与上位机实时监控功能。

进一步，所述供电电路包括芯片U1，芯片U1的型号为STM32F407ZGT6，芯片U1的8脚连接有晶振Y1的1脚和电容C2一端，电容C2另一端连接有地线，芯片U1的9脚连接有晶振Y1的2脚和电容C1一端，电容C1另一端连接有地线，芯片U1的23脚连接有晶振Y2的2脚、电容C4一端和电阻R1一端，电容C4另一端连接有地线，芯片U1的24脚连接有晶振Y2的1脚、电容C3一端和电阻R1另一端，电容C3另一端连接有地线。