專利名稱：激光路面彎沉測定儀的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種路面彎沉檢測裝置，特別是激光路面彎沉測定儀。
路面彎沉是評價公路瀝青路面和水泥路面，包括高速公路瀝青混凝土路面和水泥路面強度的一個重要且規(guī)范必測的參數，路面彎沉測試儀的靈敏度和精度要求很高。目前國內外最常用的彎沉測量儀如貝克曼梁式彎沉儀和車載落錘式彎沉儀。貝克曼梁彎沉儀是一種基于杠桿原理的縱向微形變測試裝置，即一個由離待測點2～3米支點支承的，總長為3～5米的橫梁構成，這種彎沉測試儀存在的缺點是，其體積與質量都較大，長達3～5米，重達上百斤，攜帶極為不便，由于貝克曼梁長度限制，不能保證支點處無形變，因此測量失真誤差較大，用它作為檢測標準較嚴重地影響了瀝青路面的設計質量以及竣工后路面使用壽命。為克服貝氏儀的缺點，提高測量效率，落錘式彎沉儀是一種國際流行的智能比較高的路面測試車，它是基于彈性力學原理，直接測量落錘打擊路面后的形變值，對路面是一種接觸式有損測量，因此這種方法的代價很高，不但需要巨額資金(每臺30萬美元)，而且，同樣具有失真誤差。
本實用新型的目的在于提供一種結構簡單，精度較高的激光路面彎沉測定儀。
本實用新型的目的的通過以下技術方案來實現的一種激光路面彎沉測定儀，包括激光發(fā)射器、光電感應器測頭、電橋電路和顯示器，激光發(fā)射器為半導體激光器，半導體激光器與光電感應器測頭之間的光路上設有凹透鏡和其上設有方孔或圓孔的遮光板組成的激光發(fā)散方形光斑發(fā)射器。測頭內設有與地面垂直的硅光電池片，硅光電池片的輸出端連接惠斯登電橋電路，惠斯登電橋電路輸出端連接微安表頭或液晶顯示顯示器。
本實用新型與現有技術相比，具有以下優(yōu)點采用激光作為發(fā)射光源，基準點可距形變點幾米至十米，可避免現有技術如貝克曼梁測試法難以完全消除的基準點應變影響的缺陷，保證基準點無形變。采用硅光電池作為彎沉變化的傳感裝置，反應靈敏，路面彎沉量通過激光照射在硅光電池上的面積變化反應，硅光電池將與彎沉變化相對應的光照面積變化轉化為電流變化量。本實用新型的光電傳感器測頭結構形式，可實現任何路面狀況測量時保證硅光電池片始終與路面垂直，從面確保測量精度。本實用新型采用微安表頭或液晶顯示器直接顯示，讀數直觀。本實用新型結構簡單，體積小，重量輕，精度高。
以下結合附圖詳細說明本實用新型實施例。


圖1為本實用新型構成原理示意圖。
圖2為光電傳感器測頭一種結構示意圖。
圖3為光電傳感器測頭另一種結構示意圖。
一種激光路面彎沉測定儀，如圖1所示，包括激光發(fā)射器1、光電感應器測頭4、電橋電路5和顯示器6，激光發(fā)射器1為半導體激光器，半導體激光器1用支架固定，其功率為10mw，發(fā)射距離6～10米，半導體激光器1與光電感應器測頭4之間的光路上設有凹透鏡2和其上設有方孔或圓孔的遮光板3組成的激光發(fā)散方形光斑發(fā)射器，激光發(fā)射方形光斑發(fā)射器發(fā)射方形光斑照射到光電感應器測頭上的面積為1cm×1cm，測頭4內設有與地面垂直的硅光電池片8，硅光電池片8為ZCR型2cm×1cm長方形，開路電壓500V，短路電流60mA，路面彎沉強度的變化量通過光照面積反映，硅光電池片8在光照后即產生電流或電壓。測量時，需要保持硅光電池片8始終與路面垂直，光電感應器測頭4采用如圖2所示結構形式，光電感應器測頭4包括硅光電池片8、支架9和底座10，硅光電池片8與支架9通過活動鉸7連接，底座10為長方形負重塊，支架9固定在底座10上。用這種鉸動式結構保證了測量時硅光電池片與路面保持垂直狀態(tài)，從而確保測量精度?？紤]到次高級瀝青路面較為不平，放整了一側，而另一側不一定擺直，光電感應器測頭4還可以采用如圖3所示結構形式，光電感應器測頭4包括硅光電池片8、支架9和底座10，硅光電池片8固定在支架9上。底座10為半球形重殼，殼體內設有壓重小珠11，支架9固定在底座10上。采用這種“不倒翁式”結構可實現任何時候均保持垂直測定目標，從而也就確保了測量精度。硅光電池片8的輸出端連接惠斯登電橋電路5，電橋主要起到調零作用，惠斯登電橋電路5輸出端連接微安表頭或液晶顯示顯示器4。顯示器4為0～300μA直讀式微安表頭或3cm×5cm液晶顯示器直接顯示測量值。
本實用新型的測量原理光電感應器測頭4置于載荷額定噸位的標準汽車后輪中心處，在道路縱向6m～10m設置激光發(fā)射器1，激光發(fā)射器1發(fā)射方形或圓形光斑照射在光電感應器測頭4的硅光電池片8上。產生光電流，得到與彎沉變化相對應的光電變化量，經電橋處理后，由微安表或液晶顯示器可得初讀數h1(當用電橋調零后，h2=0，由微安表頭或液晶顯示器直接讀出)。載荷汽車開走后，汽車后輪離開測點時，路面立即回彈，得回彈值h2，其增量即為路面回彈彎沉值，又稱路面強度，數值為Δh=h1-h2。光電變化量與照射面積有關，而且成比例，即光的感應面積越大，則光電流越多，而這一情況與路面卸載后回彈有緊密關系，路面回彈越大，則光電流越大，這一數量的變化，通過事前標定的“光電流～微米”對應值。即能得出路面回彈彎沉變化量Δh，這就是用激光測定路面彎沉強度的基本原理。利用上述原理，可迅速測定回彈彎沉盆，可用微安表頭或液晶顯示直讀，當汽車向前開走時，此時，測頭在原位，路面回彈，隨汽車開遠，路面各點回彈量不同，剛走的最近一點，應最小，離測頭最遠一點，應最大，中間點次之，即得彎沉盆。在公路彎沉盆測定中，一般按0、50cm、100cm…讀數，直到數值無變化為止。
權利要求1.一種激光路面彎沉測定儀，包括激光發(fā)射器(1)、光電感應器測頭(4)、電橋電路(5)和顯示器(6)，其特征在于激光發(fā)射器(1)為半導體激光器，半導體激光器(1)與光電感應器測頭(4)之間的光路上設有凹透鏡(2)和其上設有方孔或圓孔的遮光板(3)組成的激光發(fā)散方形光斑發(fā)射器，測頭(4)內設有與地面垂直的硅光電池片(8)，硅光電池片(8)的輸出端連接惠斯登電橋電路(5)，惠斯登電橋電路(5)輸出端連接微安表頭或液晶顯示顯示器(6)。
2.如權利要求1所述的激光路面彎沉測定儀，其特征在于所述的光電感應器測頭(4)包括硅光電池片(8)、支架(9)和底座(10)，硅光電池片(8)與支架(9)通過活動鉸(7)連接，底座(10)為長方形負重塊，支架(9)固定在底座(10)上。
3.如權利要求1所述的激光路面彎沉測定儀，其特征在于所述的光電感應器測頭(4)包括硅光電池片(8)、支架(9)和底座(10)，硅光電池片(8)固定在支架(9)上，底座(10)為半球形重殼，殼體內設有壓重小珠(11)，支架(9)固定在底座(10)上。
專利摘要本實用新型涉及一種激光路面彎沉測定儀,包括激光發(fā)射器、光電感應器測頭、電橋電路和顯示器,激光發(fā)射器發(fā)射方形光斑,照射到測頭內的硅光電池片,得到與彎沉變化相對應的光電變化量。本實用新型采用激光作為發(fā)射光源,基準點可距形變點幾米至十米,保證基準點無形變,采用硅光電池作為彎沉變化的傳感裝置,其電流變化量與路面彎沉量相對應,光電傳感器測頭結構形式確保測量精度。本實用新型結構簡單,體積小,重量輕,精度高。
文檔編號G01N3/32GK2445317SQ0022688
公開日2001年8月29日 申請日期2000年10月18日 優(yōu)先權日2000年10月18日
發(fā)明者盛安連, 易菊玲, 徐剛 申請人:盛安連, 易菊玲, 徐剛