一种低温根系抗拉力自动测试系统与试验方法与流程

技术特征：
1.一种低温根系抗拉力自动测试系统，包括一种适用于固定植被根系的新型柔性夹具，其特征在于：还包括冻融箱(1)，试样拉伸处置单元，数据采集处理单元；所述冻融箱(1)左侧内壁上通过螺纹连接有固定轴(2)，与固定轴(2)轴心部位连接带有第一挂钩(4-1)的第一钢丝绳(3)，与固定轴(2)安装部位相对的所述冻融箱(1)右侧内壁安装有中心开孔的密封橡胶(8)，密封橡胶(8)的开孔部位与固定轴(2)的轴心位于同一直线上，带有第二挂钩(4-2)和第三挂钩(4-3)的第二钢丝绳穿过密封橡胶(8)的中心；所述试样拉伸处置单元包括伺服电机(14)，伺服电机(14)底部的两侧安装有四个齿轮(20)，所述伺服电机(14)的下方设置有两条与齿轮(20)啮合配合的平行导轨(21)，所述伺服电机(14)的动力输出端固定有转动位移杆(13)，所述伺服电机(14)的左侧设置有支撑臂(12)，所述的转动位移杆(13)的左端穿过支撑臂(12)与带有第四挂钩(4-4)的轴承(11)相连；所述数据采集处理单元包括置于冻融箱(1)内部的温度传感器(19)，置于第三拉环(9)与第四拉环(18)之间的测量根系(7)所受拉力的拉力传感器(10)，通过电连接线分别与温度传感器(19)、拉力传感器(10)相连接并对试验数据进行采集的数据采集器(15)，通过电连接线与伺服电机(14)和数据采集器(15)相连接的工作站(16)。2.根据权利要求1中所述的一种低温根系抗拉力自动测试系统，其特征在于：所述新型柔性夹具包括左侧新型柔性夹具(6)和右侧新型柔性夹具(22)，左侧新型柔性夹具(6)与右侧新型柔性夹具(22)结构一致，使用左侧新型柔性夹具(6)和右侧新型柔性夹具(22)将根系(7)夹持并通过冻融箱(1)内的第一挂钩(4-1)和第二挂钩(4-2)悬置于冻融箱(1)居中部位，冻融箱(1)可以使根系(7)处于恒温状态，保证根系(7)抗拉参数不受温度波动的影响，可用于研究低温对根系(7)抗拉力的影响。3.根据权利要求1中所述的一种低温根系抗拉力自动测试系统，其特征在于，所述工作站(16)可以控制数据采集频率并对试验数据进行处理，还可以控制伺服电机(14)进行顺转和逆转，从而控制伺服电机(14)的后退与前进。4.根据权利要求1中所述的一种低温根系抗拉力自动测试系统，其特征在于，所述固定轴(2)为尾部(2-2)镂空且带有螺纹，头部(2-1)为实心圆柱设有第一开孔(2-3)，第一开孔(2-3)位于固定轴(2)的中轴线上，第一钢丝绳(3)穿过固定轴(2)的第一开孔(2-3)通过打结的方式固定在固定轴(2)上，固定轴(2)通过尾部(2-2)螺纹旋转固定在冻融箱(1)左侧内壁上；所述左侧新型柔性夹具(6)和右侧新型柔性夹具(22)底部都开有两个横向小孔分别穿过第一拉环(5)和第二拉环(17)，两个横向小孔的连线中点应在新型柔性夹具的中轴线上；所述转动位移杆(13)为空心转动位移杆左侧与轴承(11)外圈固连；所述轴承(11)内圈为实心圆柱体左侧开有两个竖向小孔足以穿过第四挂钩(4-4)，小孔连线的中点应在轴承(11)的中轴线上，第四挂钩(4-4)穿过小孔固定在轴承(11)左侧上；所述第一挂钩(4-1)、第二挂钩(4-2)、第三挂钩(4-3)和第四挂钩(4-4)与它们对应的第一拉环(5)、第二拉环(17)、第三拉环(9)和第四拉环(18)的连接为垂直连接即第一挂钩(4-1)、第二挂钩(4-2)、第三挂钩(4-3)和第四挂钩(4-4)所处平面与第一拉环(5)、第二拉环(17)、第三拉环(9)和第四拉环(18)所处平面垂直；所述钢丝绳、新型柔性夹具的中轴线、密封橡胶(8)的中轴线、第一挂钩(4-1)、第二挂钩(4-2)、第三挂钩(4-3)、第四挂钩(4-4)、第一拉环(5)、第二拉环(17)、第三拉环(9)、第四拉环(18)、轴承(11)的中轴线、转动位移杆(13)的中轴线和伺服电机(14)
转子的中轴线都应位于固定轴(2)的中轴线上。5.一种低温根系抗拉力自动测试系统的试验方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将清洗干净控干水分的根系(7)两端在冻融箱(1)外部用左侧新型柔性夹具(6)和右侧新型柔性夹具(22)固定好。2)进行人工操作工作站(16)通过电连接线控制伺服电机(14)顺转或逆转，从而控制伺服电机(14)后退或前进，使得左侧新型柔性夹具(6)上的第一拉环(5)和右侧新型柔性夹具(22)上的第二拉环(17)能分别与对应第一挂钩(4-1)和第二挂钩(4-2)垂直连接，从而实现根系(7)拉伸。3)将冻融箱(1)设定为试验所需温度。4)当工作站(16)通过电连接线接收到来自数据收集器(15)的温度数据与试验所需温度相同时，工作站(16)将通过电连接线控制伺服电机(14)顺转，从而带动转动位移杆(13)在支撑臂(12)内旋转后退，转动位移杆(13)通过带有第四挂钩(4-4)的轴承(11)与拉力传感器(10)上的第四拉环(18)连接，从而只将拉力传递给拉力传感器(10)，并将此拉力传递到与拉力传感器(10)上的第三拉环(9)通过第三挂钩(4-3)相连的钢丝绳上，进而通过第二挂钩(4-2)及第二拉环(17)将拉力传递到用新型柔性夹具夹持的根系(7)上。5)拉力传感器(10)将通过电连接线实时将数据传输给数据采集器(15)，数据采集器(15)将采集到的数据通过电连接线传输给工作站(16)，并在工作站(16)的显示屏上显示出连续的拉力曲线。6)当工作站(16)识别到根系(7)被拉断时(拉力曲线发生突变)会通过电连接线控制伺服电机(14)停止运转。7)最终由工作站(16)对试验数据进行处理绘制出曲线图，从曲线图上读取拉力曲线突变时的拉力数据，即为对应试验温度的根系抗拉力。

技术总结
本发明提供了一种低温根系抗拉力自动测试系统与试验方法，属于低温植被根系抗拉力测定技术领域，包括一种适用于固定植被根系的新型柔性夹具，其特征在于：还包括控制试验温度的冻融箱，对试样进行拉伸操作的试样处置单元，对试验数据进行采集和处理的数据采集处理单元。该新型自动测试系统可以提供低温环境下的植被根系自动化拉伸与抗拉力测试功能，使用现代数据采集技术，能够收集大量有效数据，可以为低温根系的抗拉力研究提供试验技术支持，对于低温根系抗拉力测试具有重要意义。对于低温根系抗拉力测试具有重要意义。对于低温根系抗拉力测试具有重要意义。


技术研发人员：李清林 杨潇飞 钟向东 高双龙 邵和静 郝宇豪 陈文娟
受保护的技术使用者：石河子大学
技术研发日：2021.09.30
技术公布日：2022/1/10