CN205382388U - 一种路基连续压实检测装置 - Google Patents

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祁会祥
姚永春
齐秀廷
马云鹤
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Abstract

本实用新型涉及道路施工装置技术领域，尤其是一种路基连续压实检测装置。它包括装设于振动压路机的振动轮上的加速度传感器、装设于振动压路机的车轮轴承上的速度传感器以及装设于振动压路机的驾驶室内的车载控制器和触摸显示器，加速度传感器通过一镀银同轴电缆连接车载控制器。当振动压路机在振动碾压作业时，加速度传感器会连续检测振动压路机的振动轮的加速度信号，再通过车载控制器采集和分析振动信号以得出压实度值；其***结构简单、集成度及智能化程度高，不但为压实度的检测提供了硬件基础，而且可最终实现对道路路基进行连续、准确、实时的压实度检测，具有很强的实用价值和市场推广价值。

Description

一种路基连续压实检测装置
技术领域
本实用新型涉及道路施工装置技术领域，尤其是一种路基连续压实检测装置。
背景技术
压实作业是道路施工作业的一个重要组成部分，压实质量对道路的安全与寿命有着决定性的影响，有效的压实能够显著的提高路基、路面的承载能力和稳定性，防止渗透，消除沉陷；因而，压实度的大小标志着压实程度的好坏，是检验土石方压实效果的重要检测指标。
随着我国公路建设事业的快速发展，公路施工中传统的压实度检测控制方法已经难以满足要求，如环刀法、灌沙法等，是基于手工操作，既花时间，检测成本也高，而且属于抽样检验，容易漏检；而如核子仪法等，虽然检测速度快，但其设备成本昂贵，不利于普遍推广。
由于现代公路施工压实作业效率大幅提高，其均匀性要求也更加严格。因此，迫切需要出现一种连续、快速、准确、实时的压实度检测***。
实用新型内容
针对上述现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种结构简单、***集成度及智能化程度高、能够有效提高压实度检测的准确性和实时性的路基连续压实检测装置。
为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种路基连续压实检测装置，它包括装设于振动压路机的振动轮上的加速度传感器、装设于振动压路机的车轮轴承上的速度传感器以及装设于振动压路机的驾驶室内的车载控制器和触摸显示器，所述加速度传感器通过一镀银同轴电缆连接车载控制器；
所述加速度传感器将检测到的振动压路机的振动轮的加速度信号通过镀银同轴电缆输送至车载控制器，所述速度传感器将检测到的振动压路机的运行速度和方向信号输出至车载控制器，所述触摸显示器对车载控制器的信号处理结果进行显示。
优选地，所述车载控制器包括一用于对加速度传感器输出的信号进行放大和滤波处理并对速度传感器输出的脉冲信号进行定时计数处理的信号调理模块、一用于对信号调理模块输出的加速度信号和速度/方向信号进行采集的信号采集模块以及一用于对信号采集模块输出的信号进行分析处理的CPU模块；
所述信号调理模块和信号采集模块均为一块具有标准PC/104结构的扩展板，所述CPU模块为一EPC-8000系列的工控机主板，所述信号采集模块包括一ART2932型数据采集卡。
优选地，所述加速度传感器为LC01系列的压电传感器，所述速度传感器为霍尔式传感器。
优选地，所述振动压路机的车轮轴杆的两端均套装有一磁钢齿盘，所述速度传感器的数量为两个，每个所述速度传感器分别对应一磁钢齿盘。
优选地，所述速度传感器与信号调理模块之间设置有一起到消除共模干扰作用的6N137型光耦隔离器。
优选地，所述CPU模块还连接有一起到短距离无线通讯作用的ZigBee模块和一起到长距离无线通讯作用的GPRS模块。
优选地，所述CPU模块还连接有一能够输出5VDC电压的电源模块，所述电源模块包括振动压路机上的车载蓄电池以及连接于车载蓄电池与CPU模块之间的瞬态电压抑制器和熔断器。
由于采用了上述方案，当振动压路机在振动碾压作业时，本实用新型的加速度传感器会连续检测振动压路机的振动轮的加速度信号，再通过车载控制器采集和分析振动信号以得出压实度值；其***结构简单、集成度及智能化程度高，不但为压实度的检测提供了硬件基础，而且可最终实现对道路路基进行连续、准确、实时的压实度检测，具有很强的实用价值和市场推广价值。
附图说明
图1是本实用新型实施例的控制***原理图；
图2是本实用新型实施例的速度传感器与振动压路机的结构关系示意图；
图3是本实用新型实施例的信号调理模块的功能原理图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
如图1所示，本实施例提供的一种路基连续压实检测装置，它包括装设于振动压路机的振动轮上的加速度传感器1、装设于振动压路机的车轮轴承上的速度传感器2以及装设于振动压路机的驾驶室内的车载控制器和触摸显示器3；其中，加速度传感器1通过一镀银同轴电缆连接车载控制器，而速度传感器则通过传输线连接车载控制器；加速度传感器1将检测到的振动压路机的振动轮的加速度信号通过镀银同轴电缆输送至车载控制器，速度传感器2将检测到的振动压路机的运行速度和方向信号输出至车载控制器，利用车载控制器对信号的分析处理后通过触摸显示器对车载控制器的信号处理结果进行显示。如此，当振动压路机在振动碾压作业时，加速度传感器2会连续检测振动压路机的振动轮的加速度信号，再通过车载控制器采集和分析振动信号(同时通过对速度传感器2输出的振动压路机的车轮的速度、方向脉冲信号进行计数，即可计算出振动压路机的行驶速度、里程以及行驶方向等数据)，进而可通过预先设置于车载控制器内的数学模型和相关算法计算出相应的压实度值，然后显示、存储或分析压实结果；以最终实现对道路路基进行连续、准确、实时的压实度检测。
为优化整个装置的性能，本实施例的车载控制器包括一用于对加速度传感器1输出的信号进行放大和滤波处理并对速度传感器2输出的脉冲信号进行定时计数处理的信号调理模块4(在对其进行电路结构设置时，尤其对加速度传感器2的信号进行处理的电路结构，可采用如图3所示的原理，即利用高通滤波单元a、前级增益单元b、低通滤波单元c及二级增益单元d实现对加速度传感器2输出的信号进行有效地调理，而各个电路单元可根据具体情况采用现有的具有上述功能的电路)、一用于对信号调理模块4输出的加速度信号和速度/方向信号进行采集的信号采集模块5以及一用于对信号采集模块5输出的信号进行分析处理的CPU模块6；其中，为最大限度地优化整个装置的结构，提高装置的***集成度以及智能化程度，本实施例的信号调理模块4和信号采集模块5均采用一块具有标准PC/104结构的扩展板，CPU模块6采用一EPC-8000系列的工控机主板，信号采集模块5则主要由一ART2932型数据采集卡构成。
为保证信号采集的精度以及可靠性，本实施例的加速度传感器1优选LC01系列的压电传感器，而速度传感器2则优选霍尔式传感器。
为保证车载控制器能够对振动压路机的行驶速度、里程以及行驶方向等数据进行有效采集，如图2所示，在振动压路机的车轮轴杆的两端均套装有一磁钢齿盘7，速度传感器2的数量为两个，每个速度传感器2分别对应一磁钢齿盘7。以此，每当磁钢齿盘7正旋转一个节距时，速度传感器2均输出一个正交替脉冲信号，磁钢齿盘7正旋转一周，则输出的脉冲个数与齿数相同，即振动压路机正向行驶一个车轮周长；从而通过车载控制器的定时/计数功能对车轮的速度、方向脉冲信号进行计数，即可实现对振动压路机的行驶速度、里程以及行驶方向的检测。
为提高速度传感器2信号传输的可靠性，在速度传感器2与信号调理模块4之间设置有一6N137型光耦隔离器8，以利用光耦隔离器8将传输线隔离和完全浮置起来(即去掉传输线两端之间的公共地线，由于传输线两端不共地，也就阻断了地环路，从而消除了地电位差带来的共模干扰)。
为丰富整个装置的功能，本实施例的CPU模块6还连接有一起到短距离无线通讯作用的ZigBee模块9和一起到长距离无线通讯作用的GPRS模块10，从而实现数据的传输，便于对压实数据进行打印或上位话处理。
另外，为实现对整个装置的正常供电，本实施例的CPU模块6还连接有一能够输出5VDC电压的电源模块，其可采用独立电源的形式，而为最大限度地简化整个装置的连接线路，本实施例的电源模块采用以下方式，即：其包括振动压路机上的车载蓄电池11以及连接于车载蓄电池11与CPU模块6之间的瞬态电压抑制器12和熔断器13；由于采用车载蓄电池11作为电源，整个装置所设置的环境较为复杂、干扰因素较多，容易引起烧毁元器件等问题，故而通过设置的瞬态电压抑制器12并配合熔断器13可实现保护后续电路的功能。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种路基连续压实检测装置，其特征在于：它包括装设于振动压路机的振动轮上的加速度传感器、装设于振动压路机的车轮轴承上的速度传感器以及装设于振动压路机的驾驶室内的车载控制器和触摸显示器，所述加速度传感器通过一镀银同轴电缆连接车载控制器；
所述加速度传感器将检测到的振动压路机的振动轮的加速度信号通过镀银同轴电缆输送至车载控制器，所述速度传感器将检测到的振动压路机的运行速度和方向信号输出至车载控制器，所述触摸显示器对车载控制器的信号处理结果进行显示。
2.如权利要求1所述的一种路基连续压实检测装置，其特征在于：所述车载控制器包括一用于对加速度传感器输出的信号进行放大和滤波处理并对速度传感器输出的脉冲信号进行定时计数处理的信号调理模块、一用于对信号调理模块输出的加速度信号和速度/方向信号进行采集的信号采集模块以及一用于对信号采集模块输出的信号进行分析处理的CPU模块；
所述信号调理模块和信号采集模块均为一块具有标准PC/104结构的扩展板，所述CPU模块为一EPC-8000系列的工控机主板，所述信号采集模块包括一ART2932型数据采集卡。
3.如权利要求2所述的一种路基连续压实检测装置，其特征在于：所述加速度传感器为LC01系列的压电传感器，所述速度传感器为霍尔式传感器。
4.如权利要求2所述的一种路基连续压实检测装置，其特征在于：所述振动压路机的车轮轴杆的两端均套装有一磁钢齿盘，所述速度传感器的数量为两个，每个所述速度传感器分别对应一磁钢齿盘。
5.如权利要求2所述的一种路基连续压实检测装置，其特征在于：所述速度传感器与信号调理模块之间设置有一起到消除共模干扰作用的6N137型光耦隔离器。
6.如权利要求2-5中任一项所述的一种路基连续压实检测装置，其特征在于：所述CPU模块还连接有一起到短距离无线通讯作用的ZigBee模块和一起到长距离无线通讯作用的GPRS模块。
7.如权利要求6所述的一种路基连续压实检测装置，其特征在于：所述CPU模块还连接有一能够输出5VDC电压的电源模块，所述电源模块包括振动压路机上的车载蓄电池以及连接于车载蓄电池与CPU模块之间的瞬态电压抑制器和熔断器。
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