專利名稱：高速公路路基質(zhì)量檢測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種路基路面質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)，特別是高速公路路基質(zhì)量檢測(cè)裝置。
背景技術(shù)：
路基路面檢測(cè)實(shí)際上是路基、路面壓實(shí)質(zhì)量的檢測(cè)，路基、路面壓實(shí)質(zhì)量是道路工 程施工質(zhì)量管理最重要的內(nèi)在指標(biāo)之一，只有對(duì)路基、路面結(jié)構(gòu)層進(jìn)行充分壓實(shí)，才能保證 路基、路面的強(qiáng)度、剛度及路面的平整度，并可以保證及延長(zhǎng)路基、路面工程的使用壽命。 路面壓實(shí)質(zhì)量的檢測(cè)現(xiàn)有的一種方法是灌砂法，灌砂法利用均勻顆粒的砂去置換 試洞的體積，它是當(dāng)前最通用的方法，很多工程都把灌砂法列為現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定密度的主要方法。 該方法可用于測(cè)試各種土或路面材料的密度，它的缺點(diǎn)是需要攜帶較多量的砂，而且稱量 次數(shù)較多，因此它的測(cè)試速度較慢。 路面壓實(shí)質(zhì)量的檢測(cè)現(xiàn)有的另一種方法是環(huán)刀法，環(huán)刀法是測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)密度的傳統(tǒng) 方法。國(guó)內(nèi)習(xí)慣采用的環(huán)刀容積通常為200cm 環(huán)刀高度通常約5cm。用環(huán)刀法測(cè)得的密 度是環(huán)刀內(nèi)土樣所在深度范圍內(nèi)的平均密度，它不能代表整個(gè)碾壓層的平均密度。由于碾 壓土層的密度一般是從上到下減小的，若環(huán)刀取在碾壓層的上部，則得到的數(shù)值往往偏大， 若環(huán)刀取的是碾壓層的底部，則所得的數(shù)值將明顯偏小，就檢查路基土和路面結(jié)構(gòu)層的壓 實(shí)度而言，我們需要的是整個(gè)碾壓層的平均壓實(shí)度，而不是碾壓層中某一部分的壓實(shí)度，因 此，在用環(huán)刀法測(cè)定土的密度時(shí)，應(yīng)使所得密度能代表整個(gè)碾壓層的平均密度。然而，這在 實(shí)際檢測(cè)中是比較困難的；只有使環(huán)刀所取的土恰好是碾壓層中間的土，環(huán)刀法所得的結(jié) 果才可能與灌砂法的結(jié)果大致相同。另外，環(huán)刀法適用面較窄，對(duì)于含有粒料的穩(wěn)定土及松 散性材料無法使用。 然而，通過檢測(cè)路面壓實(shí)度達(dá)到檢測(cè)路基路面質(zhì)量，這在有些情況下并不能說明 問題，如吸水性路基路面壓實(shí)度與普通高等級(jí)公路的路基路面壓實(shí)度并不相同，后者由于 材料的改變，其性能是非常好的，但它首先應(yīng)具務(wù)突出的吸水性，而如果用路面壓實(shí)度作為 標(biāo)準(zhǔn)，則很難達(dá)到普通高等級(jí)公路的路基路面壓實(shí)度。

發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種高速公路路基質(zhì)量檢測(cè)裝置，以便適合不同結(jié)構(gòu)的 路基路面質(zhì)量檢測(cè)。 本實(shí)用新型的的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的，高速公路路基質(zhì)量檢測(cè)裝置，其特征 是高速公路路基質(zhì)量檢測(cè)裝置包括電池、無線發(fā)射電路、振動(dòng)檢測(cè)處理電路、振動(dòng)傳感器 和溫度傳感器，振動(dòng)檢測(cè)處理電路是EM78P458單片機(jī)，振動(dòng)傳感器和溫度傳感器分別與 EM78P458的A/D接口電連接，EM78P458的一個(gè)輸出口與無線發(fā)射電路電連接，EM78P458、振 動(dòng)傳感器和溫度傳感器分別與電池的兩個(gè)電極電連接，電池采用2A/3. 6V電池供電，電池、 無線發(fā)射電路、振動(dòng)檢測(cè)處理電路、振動(dòng)傳感器和溫度傳感器固定在密閉的殼體內(nèi)，殼體固定在路基、路面內(nèi)，移動(dòng)載荷經(jīng)路基、路面后，固定在路基、路面內(nèi)的振動(dòng)傳感器將有輸出信 號(hào)，輸出信號(hào)經(jīng)放大后與EM78P458 —個(gè)A/D接口連接。 所述的振動(dòng)傳感器包括密封基座、基座內(nèi)有液體介質(zhì)，在液體介質(zhì)上有隨介質(zhì)波
動(dòng)而隨動(dòng)的漂浮體，漂浮體上至少有一對(duì)由發(fā)光管和光電管構(gòu)成的反射式光電檢測(cè)電路，
發(fā)光管和光電管構(gòu)成的反射式光電檢測(cè)電路固定在密封基座相隔的另一個(gè)殼體內(nèi)。 所述的振動(dòng)傳感器包括密封基座、基座內(nèi)有硅橡膠介質(zhì)，在硅橡膠介質(zhì)上有反射
目標(biāo)體，反射目標(biāo)體上至少有一對(duì)由發(fā)光管和光電管構(gòu)成的反射式光電檢測(cè)電路，發(fā)光管
和光電管構(gòu)成的反射式光電檢測(cè)電路固定在密封基座相隔的另一個(gè)殼體內(nèi)。 所述的基準(zhǔn)頻譜是由植于標(biāo)準(zhǔn)路基路面的檢測(cè)裝置根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的移動(dòng)載荷所得到
的振動(dòng)檢測(cè)信息再由移動(dòng)載荷分析單元頻譜分析得到的頻譜。 所述的標(biāo)準(zhǔn)的移動(dòng)載荷是距路基路面的檢測(cè)裝置一定距開始行駛的確知的車輛 重量、發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)、車輛行駛速度的車輛。 本實(shí)用新型的特點(diǎn)是由于本實(shí)用新型首先通過在標(biāo)準(zhǔn)路基內(nèi)放置路基路面的檢 測(cè)裝置，運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)的移動(dòng)載荷(確知的車輛重量、發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)、車輛行駛速度)從一定距離通 過標(biāo)準(zhǔn)路基內(nèi)放置路基路面的檢測(cè)裝置建立起一個(gè)基準(zhǔn)頻譜，然后再通過標(biāo)準(zhǔn)的移動(dòng)載荷 經(jīng)過未知路基路面，此路基路面下植有標(biāo)準(zhǔn)路基路面下的路基路面的檢測(cè)裝置，通過測(cè)量 標(biāo)準(zhǔn)的移動(dòng)載荷通過時(shí)，路基路面的檢測(cè)裝置得到的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行頻譜分析，如與標(biāo)準(zhǔn)的 頻譜相一致測(cè)說明路基路同質(zhì)量是可以的，否則則有質(zhì)量問題。這種檢測(cè)手法與背景技術(shù) 給出的方法有本質(zhì)的區(qū)別，一隨時(shí)隨地可以檢測(cè)，檢測(cè)速度快。容易建立強(qiáng)大的分析系統(tǒng)為 路基路面的質(zhì)量改造提供手段。

下面結(jié)合實(shí)施例附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。
圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的原理圖； 圖2是振動(dòng)檢測(cè)處理電路圖； 圖3是振動(dòng)傳感器結(jié)構(gòu)示意圖。 圖中1、電池；2、無線發(fā)射電路；3、振動(dòng)檢測(cè)處理電路；4、振動(dòng)傳感器；5、溫度傳 感器；6、移動(dòng)載荷分析單元；7、比較電路；8、電子開關(guān)；9、路基路面檢測(cè)裝置；10、路基、路面。
具體實(shí)施方式如圖1所示，基于振動(dòng)頻譜分析的高速公路路基檢測(cè)裝置，它包括植于路基、路面 10的路基路面檢測(cè)裝置9和路基路面上移動(dòng)的移動(dòng)載荷分析單元6，首先在標(biāo)準(zhǔn)路基內(nèi)放 置路基路面檢測(cè)裝置，由標(biāo)準(zhǔn)的移動(dòng)載荷(確知的車輛重量、發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)、車輛行駛速度)從 一定距離開始以標(biāo)準(zhǔn)的速度通過路基路面，此時(shí)，移動(dòng)載荷作用在路基路面的振動(dòng)波進(jìn)入 路基路面檢測(cè)裝置，其內(nèi)的振動(dòng)傳感器接收到振動(dòng)波后將其振動(dòng)波電信號(hào)傳給處理單元， 處理單元再由無線發(fā)射單元發(fā)送給移動(dòng)載荷內(nèi)的分析單元進(jìn)行頻譜分析處理，這樣，由標(biāo) 準(zhǔn)的移動(dòng)載荷作用在標(biāo)準(zhǔn)的路基路面上產(chǎn)生的振動(dòng)頻譜信號(hào)作為一種標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)存貯在其 存貯器內(nèi)。[0019] 標(biāo)準(zhǔn)的路基路面是按照高速公路路基路面標(biāo)準(zhǔn)和嚴(yán)格施工工藝的路基路面。包括 瀝青碎石下封層、瀝青碎石上封層和瀝青碎石中封層。由于其結(jié)構(gòu)固定、工藝標(biāo)準(zhǔn)，因此當(dāng) 與其配合的移動(dòng)載荷通過時(shí)，其移動(dòng)載荷產(chǎn)生的振動(dòng)波具有一定的規(guī)律性。因而以相同的 設(shè)計(jì)要求和工藝施工的路基路面，在以同樣的移動(dòng)載荷和同樣的速度作用在其路基路面上 時(shí)，其產(chǎn)生振動(dòng)波應(yīng)是相同或一致的。 高速公路路基質(zhì)量檢測(cè)裝置包括電池1、無線發(fā)射電路2、振動(dòng)檢測(cè)處理電路3、振 動(dòng)傳感器4和溫度傳感器5，振動(dòng)檢測(cè)處理電路3是EM78P458單片機(jī)，振動(dòng)傳感器4和溫 度傳感器5分別與EM78P458的A/D接口電連接，EM78P458的一個(gè)輸出口與無線發(fā)射電路2 電連接，EM78P458、振動(dòng)傳感器4和溫度傳感器5分別與電池1的兩個(gè)電極電連接，由電子 開關(guān)8控制，電池1采用2A/3. 6V電池供電，電池1、無線發(fā)射電路2、振動(dòng)檢測(cè)處理電路3、 振動(dòng)傳感器4和溫度傳感器5固定在密閉的殼體內(nèi)，殼體固定在路基、路面10內(nèi)，移動(dòng)載荷 經(jīng)路基、路面10后，固定在路基、路面10內(nèi)的振動(dòng)傳感器4將有輸出信號(hào)，輸出信號(hào)經(jīng)放大 后與EM78P458 —個(gè)A/D接口連接，振動(dòng)檢測(cè)處理電路3經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后，振動(dòng)檢測(cè)處理電路 3裝載的軟件將振動(dòng)傳感器4輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，并對(duì)其進(jìn)行處理，通過無線發(fā) 射電路2發(fā)送到移動(dòng)載荷分析單元6，再由移動(dòng)載荷分析單元的計(jì)算機(jī)進(jìn)行最后分析。 振動(dòng)傳感器4輸出的模擬信號(hào)經(jīng)過一個(gè)比較電路7(LM393)進(jìn)入放大器，比較電路 7的輸出與EM78P458 —個(gè)管腳連接；當(dāng)移動(dòng)荷載12經(jīng)公路路基、路面10后，產(chǎn)生的振動(dòng)信 號(hào)首先與比較電路7比較，由比較電路輸出一個(gè)觸發(fā)電平提供給振動(dòng)檢測(cè)處理電路3的一 個(gè)I/O 口 ，此電平將觸發(fā)振動(dòng)檢測(cè)處理電路3，軟件使振動(dòng)檢測(cè)處理電路3從休眠中換醒，開 始采集振動(dòng)信號(hào)，一直到比較電路7的輸出信號(hào)為低電平；當(dāng)沒有移動(dòng)荷載經(jīng)公路路基時(shí)， 程序使EM78P458處在休眠狀態(tài)，以利于整體功耗控制。供給EM78P458的是3. 6V電壓，電 池1容量在幾個(gè)安培。可保證固定在路基下的公路路基在移動(dòng)載荷作用下振動(dòng)頻率傳感測(cè) 量能在較長(zhǎng)時(shí)間工作。 一般設(shè)計(jì)為10年。 溫度傳感器5連接在EM78P458的一個(gè)A/D接口上，可在對(duì)路基、路面的密實(shí)度檢 測(cè)或振動(dòng)檢測(cè)量提供參考信號(hào)。 無線發(fā)射電路2采用NFR401，其最高發(fā)送速率為20K/S。 NFR401具有單發(fā)單收功 能。 [0022移動(dòng)載荷分析單元6包括移動(dòng)載荷和分析單元，移動(dòng)載荷選用容易與路基、 路面產(chǎn)生共振的車輛，其重量和發(fā)動(dòng)機(jī)的型號(hào)決定著固有的振動(dòng)頻率。它與標(biāo)準(zhǔn)路基、路面 固有振動(dòng)頻率相近。 振動(dòng)傳感器4有多種實(shí)施方式，它們有著非常相同的結(jié)構(gòu)。如圖3所示，它包括座
體a、上殼b、活塞桿c、活塞d、硅橡膠密封圈e、光電反射接收電路f 、液體g和活塞腔h?；?br> 塞腔h底面與平板式座體a通過螺絲連接為一體?；钊麠Uc和上殼b的殼內(nèi)頂面固定為一
體；活塞d伸進(jìn)活塞腔h內(nèi)，活塞腔h開口向外伸出，上殼b下開口向內(nèi)伸進(jìn)，活塞腔h的向
外伸出部位與上殼b向內(nèi)伸進(jìn)部位形成倒掛結(jié)構(gòu)，之間由硅橡膠密封圈e密封。 活塞腔h內(nèi)有不易渾發(fā)的液體g，液體g表面有漂浮體L，漂浮體L上有光電反射
接收電路f。 當(dāng)有移動(dòng)載荷通過時(shí)，產(chǎn)生的振動(dòng)波作用在座體a上，通過座體a進(jìn)一步作用在活 塞腔h底面，使活塞腔h內(nèi)有不易渾發(fā)的液體g波動(dòng)，波動(dòng)會(huì)使漂浮體L隨之波動(dòng)，上面的光電反射接收電路f接收的反射光會(huì)隨之變化，這種變化與振動(dòng)波是一致的。因此通過檢 測(cè)這種反射光的變化就能測(cè)量出移動(dòng)載荷作用在路基路面的振動(dòng)，最終通過傅立葉變換得 到振動(dòng)頻譜分布。 由于活塞腔h內(nèi)有不易渾發(fā)的液體g，液體g具有隨動(dòng)性好的特點(diǎn)，因此通過測(cè)量 液體g的波動(dòng)得到移動(dòng)載荷作用在路基路面的振動(dòng)信號(hào)具有動(dòng)態(tài)性好的特點(diǎn)。但存在的的 問題當(dāng)然是液體g的渾發(fā)。影響使用時(shí)間。 為此， 一種變化的方案是，將不易渾發(fā)的液體g改為硅橡膠n，硅橡膠n表面作為漂 浮體L。同樣，在其上有有光電反射接收電路f。當(dāng)有移動(dòng)載荷通過時(shí)，產(chǎn)生的振動(dòng)波作用 在座體a上，通過座體a進(jìn)一步作用在活塞腔h底面，使活塞腔h內(nèi)硅橡膠n振動(dòng)，振動(dòng)會(huì) 使漂浮體L隨之波動(dòng)，上面的光電反射接收電路f接收的反射光會(huì)隨之變化，這種變化與振 動(dòng)波是一致的。 變化的第三種方案是，硅橡膠n上有壓電薄膜m，當(dāng)有移動(dòng)載荷通過時(shí)，產(chǎn)生的振 動(dòng)波作用在座體a上，通過座體a進(jìn)一步作用在活塞腔h底面，使活塞腔h內(nèi)硅橡膠n振動(dòng)， 振動(dòng)會(huì)使壓電薄膜m隨之波動(dòng)，壓電薄膜m產(chǎn)生壓電信號(hào)，壓電信號(hào)與振動(dòng)波是一致的。
權(quán)利要求高速公路路基質(zhì)量檢測(cè)裝置，其特征是高速公路路基質(zhì)量檢測(cè)裝置包括電池(1)、無線發(fā)射電路(2)、振動(dòng)檢測(cè)處理電路(3)、振動(dòng)傳感器(4)和溫度傳感器(5)，振動(dòng)檢測(cè)處理電路(3)是EM78P458單片機(jī)，振動(dòng)傳感器(4)和溫度傳感器(5)分別與EM78P458的A/D接口電連接，EM78P458的一個(gè)輸出口與無線發(fā)射電路(2)電連接，EM78P458、振動(dòng)傳感器(4)和溫度傳感器(5)分別與電池(1)的兩個(gè)電極電連接，電池(1)采用2A /3.6V電池供電，電池(1)、無線發(fā)射電路(2)、振動(dòng)檢測(cè)處理電路(3)、振動(dòng)傳感器(4)和溫度傳感器(5)固定在密閉的殼體內(nèi)，殼體固定在路基、路面(10)內(nèi)，移動(dòng)載荷經(jīng)路基、路面(10)后，固定在路基、路面(10)內(nèi)的振動(dòng)傳感器(4)將有輸出信號(hào)，輸出信號(hào)經(jīng)放大后與EM78P458一個(gè)A/D接口連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速公路路基質(zhì)量檢測(cè)裝置，其特征是所述的振動(dòng)傳感器 (4)包括密封基座、基座內(nèi)有液體介質(zhì)，在液體介質(zhì)上有隨介質(zhì)波動(dòng)而隨動(dòng)的漂浮體，漂浮 體上至少有一對(duì)由發(fā)光管和光電管構(gòu)成的反射式光電檢測(cè)電路，發(fā)光管和光電管構(gòu)成的反 射式光電檢測(cè)電路固定在密封基座相隔的另 一個(gè)殼體內(nèi)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速公路路基質(zhì)量檢測(cè)裝置，其特征是所述的振動(dòng)傳感器 (4)包括密封基座、基座內(nèi)有硅橡膠介質(zhì)，在硅橡膠介質(zhì)上有反射目標(biāo)體，反射目標(biāo)體上至 少有一對(duì)由發(fā)光管和光電管構(gòu)成的反射式光電檢測(cè)電路，發(fā)光管和光電管構(gòu)成的反射式光 電檢測(cè)電路固定在密封基座相隔的另 一個(gè)殼體內(nèi)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速公路路基質(zhì)量檢測(cè)裝置，其特征是所述的移動(dòng)載荷是 距路基路面的檢測(cè)裝置一定距開始行駛的確知的車輛重量、發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)、車輛行駛速度的 車輛。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種檢測(cè)技術(shù)，特別是公路及隧道的高速公路路基路面檢測(cè)裝置，其特征是它至少包括電池、無線發(fā)射電路、振動(dòng)檢測(cè)處理電路、振動(dòng)傳感器、溫度傳感器和位移量傳感器，振動(dòng)傳感器、溫度傳感器和位移量傳感器分別與振動(dòng)檢測(cè)處理電路電連接，在振動(dòng)檢測(cè)處理電路的一個(gè)輸出口與無線發(fā)射電路電連接；振動(dòng)檢測(cè)處理電路、振動(dòng)傳感器、溫度傳感器和位移量傳感器分別與電池的兩個(gè)電極電連接；電池、無線發(fā)射電路、振動(dòng)檢測(cè)處理電路、振動(dòng)傳感器、溫度傳感器和位移量傳感器固定在密閉的殼體內(nèi)。它通過在路基內(nèi)放置振動(dòng)檢測(cè)裝置，運(yùn)用移動(dòng)載荷通過振動(dòng)檢測(cè)裝置時(shí)對(duì)路基產(chǎn)生的振動(dòng)頻率來分析路基的壓實(shí)度，具有方便、快速的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01N29/12GK201548527SQ20092031259
公開日2010年8月11日 申請(qǐng)日期2009年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月15日
發(fā)明者劉珉愷, 段連琪 申請(qǐng)人:西安信唯信息科技有限公司