專利名稱：高速公路路基質(zhì)量檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種路基路面質(zhì)量檢測技術(shù)，特別是高速公路路基質(zhì)量檢測裝置。
背景技術(shù)：
路基路面檢測實際上是路基、路面壓實質(zhì)量的檢測，路基、路面壓實質(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，只有對路基、路面結(jié)構(gòu)層進(jìn)行充分壓實，才能保證 路基、路面的強(qiáng)度、剛度及路面的平整度，并可以保證及延長路基、路面工程的使用壽命。 路面壓實質(zhì)量的檢測現(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)場測定密度的主要方法。 該方法可用于測試各種土或路面材料的密度，它的缺點是需要攜帶較多量的砂，而且稱量 次數(shù)較多，因此它的測試速度較慢。 路面壓實質(zhì)量的檢測現(xiàn)有的另一種方法是環(huán)刀法，環(huán)刀法是測量現(xiàn)場密度的傳統(tǒng) 方法。國內(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 實度而言，我們需要的是整個碾壓層的平均壓實度，而不是碾壓層中某一部分的壓實度，因 此，在用環(huán)刀法測定土的密度時，應(yīng)使所得密度能代表整個碾壓層的平均密度。然而，這在 實際檢測中是比較困難的；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，通過檢測路面壓實度達(dá)到檢測路基路面質(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度與普通高等級公路的路基路面壓實度并不相同，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，而如果用路面壓實度作為 標(biāo)準(zhǔn)，則很難達(dá)到普通高等級公路的路基路面壓實度。

發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種高速公路路基質(zhì)量檢測裝置，以便適合不同結(jié)構(gòu)的 路基路面質(zhì)量檢測。 本實用新型的的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的，高速公路路基質(zhì)量檢測裝置，其特征 是高速公路路基質(zhì)量檢測裝置包括電池、無線發(fā)射電路、振動檢測處理電路、振動傳感器 和溫度傳感器，振動檢測處理電路是EM78P458單片機(jī)，振動傳感器和溫度傳感器分別與 EM78P458的A/D接口電連接，EM78P458的一個輸出口與無線發(fā)射電路電連接，EM78P458、振 動傳感器和溫度傳感器分別與電池的兩個電極電連接，電池采用2A/3. 6V電池供電，電池、 無線發(fā)射電路、振動檢測處理電路、振動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)，移動載荷經(jīng)路基、路面后，固定在路基、路面內(nèi)的振動傳感器將有輸出信 號，輸出信號經(jīng)放大后與EM78P458 —個A/D接口連接。 所述的振動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
動而隨動的漂浮體，漂浮體上至少有一對由發(fā)光管和光電管構(gòu)成的反射式光電檢測電路，
發(fā)光管和光電管構(gòu)成的反射式光電檢測電路固定在密封基座相隔的另一個殼體內(nèi)。 所述的振動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)體上至少有一對由發(fā)光管和光電管構(gòu)成的反射式光電檢測電路，發(fā)光管
和光電管構(gòu)成的反射式光電檢測電路固定在密封基座相隔的另一個殼體內(nèi)。 所述的基準(zhǔn)頻譜是由植于標(biāo)準(zhǔn)路基路面的檢測裝置根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的移動載荷所得到
的振動檢測信息再由移動載荷分析單元頻譜分析得到的頻譜。 所述的標(biāo)準(zhǔn)的移動載荷是距路基路面的檢測裝置一定距開始行駛的確知的車輛 重量、發(fā)動機(jī)型號、車輛行駛速度的車輛。 本實用新型的特點是由于本實用新型首先通過在標(biāo)準(zhǔn)路基內(nèi)放置路基路面的檢 測裝置，運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)的移動載荷(確知的車輛重量、發(fā)動機(jī)型號、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裝置建立起一個基準(zhǔn)頻譜，然后再通過標(biāo)準(zhǔn)的移動載荷 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裝置，通過測量 標(biāo)準(zhǔn)的移動載荷通過時，路基路面的檢測裝置得到的振動信號進(jìn)行頻譜分析，如與標(biāo)準(zhǔn)的 頻譜相一致測說明路基路同質(zhì)量是可以的，否則則有質(zhì)量問題。這種檢測手法與背景技術(shù) 給出的方法有本質(zhì)的區(qū)別，一隨時隨地可以檢測，檢測速度快。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)合實施例附圖對本實用新型作進(jìn)一步說明。
圖1是本實用新型實施例的原理圖； 圖2是振動檢測處理電路圖； 圖3是振動傳感器結(jié)構(gòu)示意圖。 圖中1、電池；2、無線發(fā)射電路；3、振動檢測處理電路；4、振動傳感器；5、溫度傳 感器；6、移動載荷分析單元；7、比較電路；8、電子開關(guān)；9、路基路面檢測裝置；10、路基、路面。
具體實施方式如圖1所示，基于振動頻譜分析的高速公路路基檢測裝置，它包括植于路基、路面 10的路基路面檢測裝置9和路基路面上移動的移動載荷分析單元6，首先在標(biāo)準(zhǔn)路基內(nèi)放 置路基路面檢測裝置，由標(biāo)準(zhǔn)的移動載荷(確知的車輛重量、發(fā)動機(jī)型號、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，移動載荷作用在路基路面的振動波進(jìn)入 路基路面檢測裝置，其內(nèi)的振動傳感器接收到振動波后將其振動波電信號傳給處理單元， 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)的移動載荷作用在標(biāo)準(zhǔn)的路基路面上產(chǎn)生的振動頻譜信號作為一種標(biāo)準(zhǔn)信號存貯在其 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) 與其配合的移動載荷通過時，其移動載荷產(chǎn)生的振動波具有一定的規(guī)律性。因而以相同的 設(shè)計要求和工藝施工的路基路面，在以同樣的移動載荷和同樣的速度作用在其路基路面上 時，其產(chǎn)生振動波應(yīng)是相同或一致的。 高速公路路基質(zhì)量檢測裝置包括電池1、無線發(fā)射電路2、振動檢測處理電路3、振 動傳感器4和溫度傳感器5，振動檢測處理電路3是EM78P458單片機(jī)，振動傳感器4和溫 度傳感器5分別與EM78P458的A/D接口電連接，EM78P458的一個輸出口與無線發(fā)射電路2 電連接，EM78P458、振動傳感器4和溫度傳感器5分別與電池1的兩個電極電連接，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、振動檢測處理電路3、 振動傳感器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)，移動載荷 經(jīng)路基、路面10后，固定在路基、路面10內(nèi)的振動傳感器4將有輸出信號，輸出信號經(jīng)放大 后與EM78P458 —個A/D接口連接，振動檢測處理電路3經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后，振動檢測處理電路 3裝載的軟件將振動傳感器4輸出的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，并對其進(jìn)行處理，通過無線發(fā) 射電路2發(fā)送到移動載荷分析單元6，再由移動載荷分析單元的計算機(jī)進(jìn)行最后分析。 振動傳感器4輸出的模擬信號經(jīng)過一個比較電路7(LM393)進(jìn)入放大器，比較電路 7的輸出與EM78P458 —個管腳連接；當(dāng)移動荷載12經(jīng)公路路基、路面10后，產(chǎn)生的振動信 號首先與比較電路7比較，由比較電路輸出一個觸發(fā)電平提供給振動檢測處理電路3的一 個I/O 口 ，此電平將觸發(fā)振動檢測處理電路3，軟件使振動檢測處理電路3從休眠中換醒，開 始采集振動信號，一直到比較電路7的輸出信號為低電平；當(dāng)沒有移動荷載經(jīng)公路路基時， 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容量在幾個安培?？杀ＷC固定在路基下的公路路基在移動載荷作用下振動頻率傳感測 量能在較長時間工作。 一般設(shè)計為10年。 溫度傳感器5連接在EM78P458的一個A/D接口上，可在對路基、路面的密實度檢 測或振動檢測量提供參考信號。 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移動載荷分析單元6包括移動載荷和分析單元，移動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)動機(jī)的型號決定著固有的振動頻率。它與標(biāo)準(zhǔn)路基、路面 固有振動頻率相近。 振動傳感器4有多種實施方式，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)有移動載荷通過時，產(chǎn)生的振動波作用在座體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，波動會使漂浮體L隨之波動，上面的光電反射接收電路f接收的反射光會隨之變化，這種變化與振動波是一致的。因此通過檢 測這種反射光的變化就能測量出移動載荷作用在路基路面的振動，最終通過傅立葉變換得 到振動頻譜分布。 由于活塞腔h內(nèi)有不易渾發(fā)的液體g，液體g具有隨動性好的特點，因此通過測量 液體g的波動得到移動載荷作用在路基路面的振動信號具有動態(tài)性好的特點。但存在的的 問題當(dāng)然是液體g的渾發(fā)。影響使用時間。 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)有移動載荷通過時，產(chǎn)生的振動波作用 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，振動會 使漂浮體L隨之波動，上面的光電反射接收電路f接收的反射光會隨之變化，這種變化與振 動波是一致的。 變化的第三種方案是，硅橡膠n上有壓電薄膜m，當(dāng)有移動載荷通過時，產(chǎn)生的振 動波作用在座體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， 振動會使壓電薄膜m隨之波動，壓電薄膜m產(chǎn)生壓電信號，壓電信號與振動波是一致的。
權(quán)利要求高速公路路基質(zhì)量檢測裝置，其特征是高速公路路基質(zhì)量檢測裝置包括電池(1)、無線發(fā)射電路(2)、振動檢測處理電路(3)、振動傳感器(4)和溫度傳感器(5)，振動檢測處理電路(3)是EM78P458單片機(jī)，振動傳感器(4)和溫度傳感器(5)分別與EM78P458的A/D接口電連接，EM78P458的一個輸出口與無線發(fā)射電路(2)電連接，EM78P458、振動傳感器(4)和溫度傳感器(5)分別與電池(1)的兩個電極電連接，電池(1)采用2A /3.6V電池供電，電池(1)、無線發(fā)射電路(2)、振動檢測處理電路(3)、振動傳感器(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)，移動載荷經(jīng)路基、路面(10)后，固定在路基、路面(10)內(nèi)的振動傳感器(4)將有輸出信號，輸出信號經(jīng)放大后與EM78P458一個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)量檢測裝置，其特征是所述的振動傳感器 (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)波動而隨動的漂浮體，漂浮 體上至少有一對由發(fā)光管和光電管構(gòu)成的反射式光電檢測電路，發(fā)光管和光電管構(gòu)成的反 射式光電檢測電路固定在密封基座相隔的另 一個殼體內(nèi)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速公路路基質(zhì)量檢測裝置，其特征是所述的振動傳感器 (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 少有一對由發(fā)光管和光電管構(gòu)成的反射式光電檢測電路，發(fā)光管和光電管構(gòu)成的反射式光 電檢測電路固定在密封基座相隔的另 一個殼體內(nèi)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速公路路基質(zhì)量檢測裝置，其特征是所述的移動載荷是 距路基路面的檢測裝置一定距開始行駛的確知的車輛重量、發(fā)動機(jī)型號、車輛行駛速度的 車輛。
專利摘要本實用新型涉及一種檢測技術(shù)，特別是公路及隧道的高速公路路基路面檢測裝置，其特征是它至少包括電池、無線發(fā)射電路、振動檢測處理電路、振動傳感器、溫度傳感器和位移量傳感器，振動傳感器、溫度傳感器和位移量傳感器分別與振動檢測處理電路電連接，在振動檢測處理電路的一個輸出口與無線發(fā)射電路電連接；振動檢測處理電路、振動傳感器、溫度傳感器和位移量傳感器分別與電池的兩個電極電連接；電池、無線發(fā)射電路、振動檢測處理電路、振動傳感器、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)放置振動檢測裝置，運(yùn)用移動載荷通過振動檢測裝置時對路基產(chǎn)生的振動頻率來分析路基的壓實度，具有方便、快速的特點。
文檔編號G01N29/12GK201548527SQ20092031259
公開日2010年8月11日 申請日期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 申請人:西安信唯信息科技有限公司