CN2869109Y - 便携式落锤弯沉仪 - Google Patents

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姜东升
张江桥
印朝辉
吴永红
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Beijing Aerospace Institute for Metrology and Measurement Technology
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Abstract

一种便携式落锤弯沉仪，该弯沉仪由释放机构、圆形重锤、上导杆、下导杆、承载板、承载框架、过渡板、缓冲垫、力传感器、位移传感器、温度传感器、信号采集与处理***和辅助测量弯沉装置组成。重锤沿导向杆自由下落，力传感器和位移传感器的输出信号经数据采集进入处理***，画出以落锤点为中心的弯沉盆曲线，并计算出最大冲击力和各点最大弯沉，以及该路面的弹性模量等参数。可拆分的导向杆、独立的辅助测量弯沉装置和特殊结构的位移传感器使得该实用新型携带方便，测量精度高，测量值稳定可靠。

Description

便携式落锤弯沉仪
技术领域
本实用新型涉及一种路面弯沉检测装置，尤其是一种落锤式路面弯沉检测装置。
背景技术
近二十年来，路面无损检测技术研究和开发在国内外受到日益广泛的重视。弯沉作为最重要的路面结构状况评价指标，其测量设备及分析技术发展很快。自1953年发明梁式弯沉仪以来，路面弯沉检测设备已从静力弯沉仪发展到模拟行车载荷作用的落锤式弯沉仪(FWD)，从单点最大弯沉测试发展到对路面弯沉盆的测试，并将局限于柔性路面意义上的弯沉概念发展到刚性路面的结构评价与设计分析之中。20世纪60年代，法国首先提出落锤式动力弯沉仪的初步设想，70年代后期丹麦和瑞典首先研制成FWD，自80年代以来，FWD在国内外上得到了日益广泛的应用。
落锤弯沉仪可以模拟实际情况对路面施加动态载荷，准确地测出多点弯沉，适合长距离、连续测定。它的基本原理是通过一定质量的重物自由落下锤击一块具有一定刚性的承载板作用于路面，然后通过力传感器和按一定间距布置的位移传感器测定路表所受的冲击力和变形响应，即弯沉盆。从而可以根据这些数据反算路面结构各层的模量，作为对路面整体强度评价的依据。落锤弯沉仪使用安全，测试快速、节省人力、信息量大、测量结果比较精确。然而，目前各国研制的各种落锤式弯沉仪也存在的许多缺点，如：数据稳定性差，由于***误差引起的测量误差大，运输不便，实用性差等。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供了一种体积小、重量轻、便于携带、测量精度高的便携式落锤弯沉仪。可应用于公路路面弯沉测量和公路、铁路、机场及工业与民用建筑地基承载力检测。
本实用新型提供了一种便携式落锤弯沉仪，由释放机构、圆形重锤、导向杆、承载装置、测量***和辅助弯沉测量装置组成。释放机构可根据重锤的下降高度固定在导向杆上。承载装置由承载板、承载框架、过渡板和缓冲垫组成。承载框架固定在承载板上，力传感器在承载框架和过渡板之间，通过螺钉连接。缓冲垫则固定在过渡板上。导向杆由通过螺纹连接的上、下导向杆组成。下导向杆穿过重锤和过渡板，垂直固定在承载框架上。测量***由固定在承载框架上的力传感器、位移传感器、温度传感器和信号采集与处理***组成。其中，中心位移传感器固定在承载板中央，其探针穿过承载板的中心孔，可测出承载板中心点的位移。其它位移传感器固定在独立的辅助弯沉测量装置上。辅助弯沉测量装置由横梁、固定在横梁中心线上的位移传感器、用于调整横梁水平的三个螺杆、调平水泡和起定位作用的定位销组成。三个螺杆以横梁为轴线呈三角形位置固定。辅助弯沉测量装置通过定位销和靠近承载装置的两个螺杆来确定其与承载装置之间的相对位置。还可根据实际需求，在横梁上安装多个位移传感器。在测量过程中，辅助弯沉测量装置与弯沉仪主体没有任何接触，相互之间不会有任何影响，减小了***误差，提高了弯沉盆的测量精度。此外，独立的辅助弯沉测量装置便于携带，运输方便。
中心位移传感器和辅助弯沉测量装置上的位移传感器具有相同的结构，都由外壳、位移传感器主体、探针和外壳上下端与传感器主体之间的弹性阻尼组成。探针安装在位移传感器主体底部的中心位置，并通过外壳底部的中心孔伸出壳体外。从而使传感器主体与整个***隔离开，减小了***振动和周围环境对测量结果的影响，减小了***误差，提高了测量精度。此外，中心位移传感器的探针穿过承载板的中心孔伸出承载板，可以准确地检测到承载板中心点的位移信号。温度传感器实时测量环境温度，用于对弯沉值的温度修正。
附图说明
图1为便携式落锤弯沉仪结构示意图；
图2为位移传感器结构示意图。
其中：1-上导杆；2-释放机构；3-圆形重锤；4-下导杆；5-缓冲垫；6-过渡板；7-承载框架；8-承载板；9-力传感器；10-中心位移传感器；11-温度传感器；12-定位销；13-弹簧；14-调水平螺杆；15-位移传感器；16-横梁；17-调平水泡；18-信号线；19-传感器外壳；20-传感器主体；21-弹性阻尼；22-探针。
具体实施方式
上、下导向杆可以随时拆卸，便于携带。缓冲垫5由三个橡胶柱组成，他们以导杆为中心均匀固定在过渡板6上。对路面进行测量前，首先将重锤3套在下导向杆4上，联接上下导向杆，将辅助测量弯沉装置放在承载装置的规定方向，将定位销12***承载板8的定位孔中，并与靠近承载装置的两个螺杆确定辅助测量弯沉装置与承载装置的相对位置。定位销会因为弹簧13的作用恢复到原位，使辅助测量弯沉装置不会与承载装置有任何接触，相互之间不会有任何影响，从而减小了弯沉仪的***误差。而且二者分开也便于携带和运输。利用调平水泡17调整横梁16上的三个调水平螺杆14使横梁水平，并使得传感器探针与路面之间有一定的预压力。
测量时，手动将重锤固定在释放装置上，让重锤沿导杆自由下落，力传感器9、温度传感器11和位移传感器10、15输出的信号经信号采集与处理***，最终画出以落锤点为中心的弯沉盆曲线，并计算出最大冲击力和各点最大弯沉，以及该路面的弹性模量等参数。

Claims (7)

1、一种便携式落锤弯沉仪，由释放机构、圆形重锤、导向杆、承载装置、测量***组成，其特征在于：下导向杆(4)穿过重锤(3)、缓冲垫(5)和过渡板(6)，垂直固定在承载框架(7)上；释放机构(2)根据重锤(3)的下降高度固定在上导向杆(1)上；承载框架(7)固定在承载板(8)上；力传感器(9)在承载框架(7)和过渡板(6)之间；缓冲垫(5)固定在过渡板(6)上；中心位移传感器(10)固定在承载板(8)中央；温度传感器(11)固定在承载板(8)上。
2、根据权利要求1所述的便携式落锤弯沉仪，其特征在于：在承载板(8)上通过定位销(12)连接有辅助弯沉测量装置；辅助弯沉测量装置由横梁(16)、固定在横梁上的位移传感器(15)、调水平螺杆(14)和调平水泡(17)组成。
3、根据权利要求1或2所述的便携式落锤弯沉仪，其特征在于：导向杆由可拆卸的上导杆(1)和下导杆(4)组成。
4、根据权利要求1或2所述的便携式落锤弯沉仪，其特征在于：承载装置由圆形承载板(8)、通过螺钉固定在承载板上的承载框架(7)、过渡板(6)和固定在过渡板上的缓冲垫(5)组成；缓冲垫由三个橡胶柱组成；承载框架(7)和过渡板(6)之间放置力传感器(9)。
5、根据权利要求1或2所述的便携式落锤弯沉仪，其特征在于：中心位移传感器由外壳(19)、位移传感器主体(20)、位于位移传感器主体中心线上的探针(22)和外壳上下端之间的弹性阻尼(21)组成。
6、根据权利要求5所述的便携式落锤弯沉仪，其特征在于：中心位移传感器的探针(22)通过承载板(8)的中心孔伸出承载板。
7、根据权利要求1或2所述的便携式落锤弯沉仪，其特征在于：辅助弯沉测量装置上的位移传感器与中心位移传感器具有相同的结构。
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