CN101929166B - 便携式土基密实度测量仪 - Google Patents

Abstract

便携式土基密实度测量仪，由机械箱和电气箱两部分构成；当机械箱中的机械部分工作时，通过传感器插头7将信号传输至电气箱中传感器插座20，电气箱中的系统电源单接收信号传递给传感器插座20，传感器插座20内的加速度传感器将信号传输至前置放大器，然后进入滤波电路，经过精密整流器分别进入峰值保持器与频率测量单元，峰值保持器的信号分别进入增益放大与标定器，另一路信号进入振动幅度测量与频率测量单元处理的信号汇聚并于增益放大与标定器处理的信号传进微处理器，另一路信号分析处理同时传入微处理器，经过微处理器处理过的信号分别进入显示结果与pc机通讯与数据存储.既完成本次测量。

Description

便携式土基密实度测量仪

技术领域：

本发名明涉及密实度测量仪，尤其是一种便携式土基密实度测量仪.

背景技术：

目前，在土建工程中，土基的密实度是监督施工质量的一个必要的参数，密实度的检测与控制是确保土建质量的主要指标，而密实度是由实密度和含水量来决定的。在施工过程中常常出现以下情况：土基压实遍数过多产生所谓的“过压实”现象，既不经济又会使压实度降低，还增加了技术人员的劳动强度；土基压实遍数不足，需要返工重新压实，不仅耽误了工期，而且造成人力、物力和财力的极大浪费，因此在土建工程实际的作业过程中，需要连续了解土基的密实度并加以控制，以此来保证工程质量，为此必须解决密实度和含水量的准确快速检测的问题，以便及时地指导现场施工。

国内外检测压实质量的传统方法有灌砂法、环刀法、核子发射法、预埋加速度计法和静载承压试验法等。

1.灌砂法是当前国际上最通用的方法，在很多国家的土工试验法和稳定土材料试验中，都将灌砂法列为在现场测定密度的主要方法。它可用于测量各种土壤和路面材料的密度，也常作为其它检测方法准确性标定的标准，灌砂法在实际操作时需要携带较多的量砂，称量次数多测量速度慢且其准确度和精度受周围环境及检测人员熟练程度等因素的影响较大。

2.环刀法是较简单和较快捷的一种试验方法，但只适用于不含砾石或碎石的纯细粒土的现场，湿密度且其精度受环刀壁厚环刀容积的大小取土位置等多种因素的影响。

3.核子发射法虽然检测迅速，精度较高，准确标定情况下，但是测试成本较高，准确标定较困难，超标的放射性对人体有害。

4.预埋加速度计法的加速度计只能使用一次，而静载承压试验法的测量结果受土壤颗粒大小的影响很大。

总之采用传统的压实度检测方法对路基进行压实度检测存在工作量较大，费用昂贵，时间较长，描述粗糙抽样检验等缺点，很难反映作业区每一点的压实情况，结果在施工中常常出现路基压实度薄弱点漏检现象产生，道路的质量隐患达不到设计的使用寿命，使路基和路面提前进行维修和养护。

通常土籍压实工作占施工项目费用的2％，设备占工程造价的0.2％，压实度每提高1％基础承载能力就提高10％，若是沥青混凝土压实度每提高1％，承载能力和寿命可提高10～15％[5-6]，研究表明公路路面的投资费用往往占工程总投资的30％～50％，特别是高等级公路其路面的投资比重更大，因此为了减少或避免路面过早破坏，造成人力物力和财力的极大浪费，开发研制一种能随机实时检测路基压实程度的压实度计是很有必要的。

目前，我国有多家公司和高等学校对实时检测路基压实程度的压实度计进行研发。其中申请专利的有：(1)河北工业大学《智能化道路机载压实检测仪》，(2)武汉可创电子科技有限公司《一种用于振动式压路机的压密实度分析仪》，(3)湖南省交通科学研究所《动态式核子土基密实度、含水量测量仪》，(4)郑州大学《落锤式弯沉仪及探地雷达在道路施工过程中的应用技术》。LYLW-II型便携式土基密实度测量仪与他们相比，采样原理和工作电路都不相同。

1)与《智能化道路机载压实检测仪》和《一种用于振动式压路机的压密实度分析仪》相比较，虽然都属于加速度幅值测量法，单它们的加速度传感器是安装在振动压路机的振动轮上，当振动压路机在振动压实过程中，加速度传感器采集激振信号，激振信号经放大电路放大，并经过各种功能电路的处理，显示出路基的压实度，这就意味要测量路基的压实度，必须有振动压路机的配合。而便携式土基密实度测量仪的加速度传感器嵌入在仪器的机械箱，依靠仪器本身的振动电机获取加速度信号，所以振动源完全不同。

2)与《动态式核子土基密实度、含水量测量仪》和《落锤式弯沉仪及探地雷达在道路施工过程中的应用技术》相比较，工作原理完全不同。《动态式核子土基密实度、含水量测量仪》是利用γ射线测量技术测量土基密实度，《落锤式弯沉仪及探地雷达在道路施工过程中的应用技术》的测量原理是基于探地雷达应用技术。

发明内容：

本发明的发明内容是：LYLW-II型便携式土基密实度测量仪由机械箱和电气箱两部分组成。机械箱是由，钢筒1、锤头2、四撑底座3、振动电机4、四撑上座5、传感器插头6、电源插头7构成；电气箱是由，外箱8、电器箱9、电瓶(12V36AH)10、处理器11、LCD显示屏12、电压表13、电流表14、正向调整按钮15、反向调整按钮16、检测开关17、电源开关18、转换开关19、传感器插座20、电机电源插座21、充电器插座22保险丝构成；其技术方案是：机械箱是将：传感器安装在四撑底座中；振动电机4安装在四撑底座3上；锤头2安装在四撑底座下方；四撑底座3与四撑上座5通过螺栓连接；传感器插头6与电源插头7设置在钢筒1上方，把组合好的部件放入钢筒1即构成机械箱。电气箱部分是在：外箱8中的一侧放置电器箱9，电瓶(12V36AH)10设置在电器箱9的一侧，外箱8的上面上方依次横向排列设置处理器11、LCD显示屏12、电压表13；处理器11的下方横向排列设置电流表14、正向调整按钮15；LCD显示屏12的下方横向排列设置反向调整按钮16、检测开关17；外箱8的上面下方依次横向排列设置转换开关19传感器插座20、电机电源插座21、充电器插座22与电源开关18既构成电气箱；电气箱中设置的仪表系统是：当机械箱中的机械部分工作时，通过传感器插头6将信号传输至电气箱中传感器插座20，电气箱中的系统电源单接收信号传递给传感器插座20，传感器插座20内的加速度传感器将信号传输至前置放大器，然后进入滤波电路，经过精密整流器分别进入峰值保持器与频率测量单元，峰值保持器的信号分别进入增益放大与标定器，另一路信号进入振动幅度测量与频率测量单元处理的信号汇聚并于增益放大与标定器处理的信号传进微处理器，另一路信号分析处理同时传入微处理器；经过微处理器处理过的信号分别进入显示结果与pc机通讯与数据存储，既完成本次测量。

有益效果：

本发明的有益效果是：1、效率高。用全局多点测量代替局部抽样检测，尽可能的减少“薄弱点”漏检现象。2、在线实时性好。实现实时控制质量，保证每段路面都能以最少的碾压遍数，达到施工要求的标准，从而避免由于欠压或过压造成的质量问题，以及人力、机具和燃料的浪费。3、无损测量。随着现代测控技术的发展，无损测量代替破坏性测量是必然趋势。4、操作简易直观性好。通过压实度标定，建立压实度与土壤振动强度的对应关系，使压实度质量检测以直观的压实度数值显示，不仅可以降低工人劳动强度，而且降低由于操作不当产生的人为误差。

附图说明：

下面结合附图对本发明进一步进行说明：

图1是，机械箱结构示意图.

图2是，电气箱中结构示意图..

图3是，电气箱外上面结构示意图.

图4是，仪表系统结构框图.

图5是，系统软件框图.

图6是，去极值平均滤波法程序流程图.

图7是，数据处理示意图.

图8是，本发明便携式土基密实度测量仪信号处理电路原理图；

图9是，本发明便携式土基密实度测量仪CPU电路原理图；

图10是，本发明便携式土基密实度测量仪传感器电路原理图；

图11是，本发明便携式土基密实度测量仪按键处理软件流程图；

实施例一：

在本仪器中，为了采集振动电机震动轮的激振信号从而获得我们所需要的密实度值，我们需要加速度传感器。在土壤压实施工现场，环境较为恶劣，只有性能优良的加速度传感器的才能保证采集数据的正确性，为整个系统的稳定性、可靠性奠定基础。另外，振动电机在压实路面时振动幅值为4-7g，在压实路基时振动幅值为5-10g，因此加速度传感器的选取是本设计成败的关键。

加速度传感器有两种类型，传统的压电式加速度传感器和新型采用差动电容作为敏感元件，用闭环反馈力平衡技术和完整的信号调理电路构成闭环随动式加速度传感器，我们选用后者，具体型号是美国AD公司ADXL150型加速度传感器。ADXL50是一个完整的加速度测量系统，他将一个传感器部件和完成加速度测量有关的电路，包括振荡器、解调器、前置放大器、缓冲放大器、参考电源及温度补偿电路等，全部集成在一片硅晶片上。

ADXL150的测量范围为±50g，5V电源供电时，灵敏度为38mv/g，而振动压路机在压实路面时振动幅值为±4-7g，在压实路基时振动幅值为±5-10g，如果我们按最大10g来考虑，加速度传感器的电压变化范围是380mv，这个值相对来说是比较小的，因此我们需要对传感器信号进行增益放大。C3电容为0.022UF，目的是为了消除重力加速度对仪器的影响。电阻R2为300KΩ，增益放大倍数为3.3倍，OUTPUT端的电压变化范围为1.7V。加速度传感器输出电压的计算公式是：

$V_{\mathrm{OUT}}=V_S/2-(\mathrm{Sensitivity}\×\frac{V_S}{5V}\×a)$

实施例二：

低通滤波器模块的设计

从加速度传感器出来的加速度信号夹带有干扰信号，为了除去高频杂波信号，提高系统的抗干扰能力，仪表内设计有低通滤波器。滤波器的类型有多种，常用的有巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器、椭圆型滤波器、反切比雪夫滤波器，鉴于巴特沃茨低通滤波器具有通带平坦、对有用信号失真小的优点，优先选用巴特沃茨低通滤波器。考虑到阶数太多容易引起震荡和线路复杂的原因，选用二阶巴特沃茨低通滤波器。二阶低通滤波器又分为压控电压源型和无限增益多路反馈型。前者由同相端输入，应用广泛。后者由反相端输入，有倒相作用，但增益调节不便。本仪器选用压控电压源型。

实施例三：

精密整流电路模块的设计

从低通滤波器出来的正弦周期信号会随着土壤的压实度的逐渐增加，激振信号产生畸变，不再呈原来的正弦规律，而这种畸变随着压实遍数增加变得越发明显，而且呈现出上半周幅值变尖且窄，下半周幅值变低，信号的上半周对我们是有用信号，下半周信号没有任何意义，因此选用由运算放大器组成精密整流电路，将信号的下半周抹去，保留信号的上半周。

实施例四：

峰值保持电路模块设计

峰值保持电路的输出能跟踪输入信号的峰值，并保持峰值直到复位信号到来为止，或输入信号终止后，通过放电电阻缓慢放电。

随着土壤的压实度的逐渐增加，激振信号产生畸变，信号呈现出上半周幅值变尖且窄，因为峰值信号好像尖脉冲，计算机采样很难捕捉，为了能够准确地检测出信号的最大幅值，我们采用峰值保持电路模块，延长峰值信号的过渡时间。

实施例五：

增益放大与标定电路模块

路基土质的土类不同，相同的加速度信号幅值，它们的密实度值却不一样，因此需要对采集到的加速度信号来标定密实度值。标定的过程是：先把路基压碾两遍，用灌砂法或环刀法测量出土壤的密实度值，然后调节我们的密实度测量仪，使测量仪的显示值与测量值相等。

我们标定电路模块选用数字电位器的型号为X9C103P，电阻值为10K，100个滑动抽头点，DIP封装。由单片机控制电位器CS、U/D和INC三个输入端，调整电位器的位置。由于X9C103P只有100个滑动抽头点，希望调整0.01％精度的密实度显示值，仅用一个X9C103P电位器，显然不能满足要求，所以我们用三个数字电位器和两个电阻组成标定电路，R3、R4组成同轴数字电位器，实现粗调功能，R5实现细调功能，这样调整电位器就有100×100＝10000个滑动抽头点，满足系统要求。

由于标定电路对信号有衰减，所以我们在标定电路的前一级设计了增益放大电路，芯片选用AD620集成仪用放大器，仪用放大器除具备足够的放大倍数外，还具有高输入电阻和高共模抑制比。

实施例六：

频率测量电路模块的设计

振动电机的振动频率就是其每秒钟振动的次数，也就是加速度传感器输出正弦波的频率。一般有两种测量方法。第一种是测数法，即测量一秒钟时间内，波峰的个数。第二种是测时法，即测量相连两波峰之间的时间间隔，然后求倒，计算出频率。我们用测数法，将从精密整流电路模块输出的信号送入电压比较器，比较器把只有正半周的正弦波信号变为方波信号，送单片机的定时/记数端口，每来一个脉冲，计数器加一，每秒中断一次，检查计数器的数值，计算出振动频率。电压比较器选用LM393，

实施例七：

单片机接口电路模块：

ADuC847是ADI公司新推出的MicroConverter数据采集与处理系统级芯片(SoC)，它具有高性能24位数据采集与处理系统，它内部集成有两个高分辨率的Δ-∑ADC、8通道输入多路复用器、一个8位MCU和程序/数据闪速/电擦除存储器。同时可提供62k字节的闪速/电擦除程序存储器，4k字节闪速/电擦除数据存储器和2304字节的数据RAM。

ADuC845可通过一个片内锁存环PLL产生一个12.58MHz的高频时钟，以使之运行于32kHz外部晶振。该时钟可通过一个从MCU核心时钟工作频率分离的可编程时钟发送。

单片机的接口电路主要有单片机的工作电源电路、模拟接口电路、存储器电路、串口电路、控制总线与其他辅助接口电路、键盘显示接口电路、数值电位器接口电路等。

1)工作电源电路

ADUC847片内既有数字电路也有模拟电路，而且数字电路具有很高的速度，模拟电路具有很高的精度。这就要求我们既要提供数字电路电源DVCC，又要提供模拟电路电源AVCC。电源模块输出的5V直流电源直接作为数字电路电源DVCC，DVCC经过电感L1、R17(1.6Ω)和C17滤波后作为模拟电路电源AVDD。数字电路电源的地和模拟电路电源的地在最靠近单片机的地方短接在一起。

为保证单片机正常工作和电路的性能，必须对电源进行足够、仔细的电源退耦。ADUC847器件本身引出了多个数字电路电源和模拟电路电源的引脚DVCC和AVCC。而且电源输入端与地输入端都是紧挨着的，一般应该在紧挨着的DVCC与数字电源地引脚之间接一只0.01uF以上的电容器，电容器有两点要求，一是高频特性要好，二是电容器必须尽可能地ADUC847的引脚安装。

2)模拟接口电路

模拟接口电路包括模拟输入、输出通道电路和片外模拟电路的参考电源。

外部参考电源采用集成精密基准电源芯片ADR421，ADUC847有8路ADC通道，本系统需要2路通道，选用第一和第二ADC转换输入通道，转换方式选用单极性伪差分方式，所以占用AIN1、AIN2和AINCOM端子。

ADC的通道都接了一个阻容电路，它的实际作用是ADC的精度，而不是通常的抗混叠滤波器(虽然它也有一定的抗混叠效果)，因为该电路作为滤波器的截止频率高于单片机片上ADC的最高数据通过率。

3)串口电路

串口电路有两个功能，一是作为调试和下载程序接口，二是与CH341模块相连，将串口转换为USB接口。压路机在户外作业，与微机通信时，使用笔记本电脑较方便，而现在的笔记本电脑一般只有USB接口，故将串口转换为USB接口。串口电路占用P3.0和P3.1管脚。

CH341是一个USB总线的转接芯片，通过USB总线提供异步串口、打印口、并口以及常用的2线和4线等同步串行接口。CH341在应用于异步串口时，仿真标准串口，用于升级原串口外围设备，或者通过USB增加额外串口，在计算机端Windows操作系统下的串口应用程序完全兼容，无需修改。硬件全双工串口，内置收发缓冲区，支持通讯波特率50bps～2Mbps。通过外加电平转换器件，提供RS232、RS485、RS422等接口。本系统采用CH341成品T版模块，与单片机连接仅需要3根线。

4)数字电位器接口电路

标定模块使用三个数字电位器，它们共占用单片机的4个I/O口资源，P3.5口控制三个芯片的INC管脚，P3.6口控制三个芯片的U/D管脚，P3.7控制W1和W2数字电位器的CS片选端，结果使W1和W2成为同轴电位器，(粗调电位器)P1.4口控制W3电位器CS片选端(细调电位器)。

5)存储器

ADUC847最多可以扩展出16M的外部存储器。P0口分时复用，分别作为数据总线和地址总线的低8位地址线：在访问外部存储器时，P0口先输出需要访问的存储器低8位地址(A7～A0)，在ALE(单片机给出的地址锁存信号)，把这8位地址锁存到地址锁存器(芯片74HC373)，然后单片机把要写入到外部存储器的数据送到P0口，通过写控制信号WR把数据写外部存储器中，或在读控制信号RD的作用下把外部存储器的数据读到P0口，在读到单片机的累加器ACC中。P2口也是分时复用的，它分时输出高8位地址(A23～A16)，和中8位地址(A15～A8)，先给出高8位地址，也是在ALE信号的作用下使外部地址锁存器锁存高8位地址(与低8位地址在同一时刻和同一ALE脉冲作用下)，然后给出中8位地址，这样ADUC847就能够外接16M的外部存储器。本次设计使用32KB的铁电随机读/写数据存储器作为外部数据存储器。由于只需要64KB以内的存储器空间，所以采用一片74HC573锁存低8位地址，由P2口直接锁存输出中8位地址。

6)键盘和显示模块

本系统共有三个按键，起数字的标定作用，分别是上调键、下调键和微调键，占用单片机的P3.2、P3.3、P1.4口。上调键、下调键的程序处理采用中断方式，微调键的程序处理采用查询方式。

在本次设计中我们选用OCMJ4X8C液晶模块作为显示载体.使用其串行的工作模式，即PSB接低电位。具体连接如表1：

表1液晶模块接线说明

7)电源电路模块

为保证系统工作的稳定性，系统的电源选用HZD10-12D05直流-直流双输出模块电源。该模块输入直流电压范围9～18V，输出直流±5V电压，单路输出额定电流1A，纹波小于10mv。压路机的电瓶电压是12V，在该模块输入直流电压范围之内，而输出直流±5V电压足以提供系统中各种运算放大器的工作电源之用。

实施例八：

单片机软件程序

密实度测量仪的软件设计分为两大部分，即单片机软件程序设计和PC微机软件程序设计。

1)单片机使用汇编语言设计程序，主要由数据采样模块，数据处理模块、按键处理模块、数值显示模块和通讯模块组成，如图系统软件框图5所示；

a)密实度测量和振幅的测量

密实度测量和振幅的测量由片内A/D转换完成。首先要对有关A/D转换寄存器进行设置，包括斩波模式的选择、参考电压源的选择、SF寄存器(SINC3滤波器寄存器)的设置、增益可编程放大器的设置、双极性/单极性的选择设置、选择通道，选择转换结束后是否中断等，接着启动A/D转换，待转换结束后读出转换结果。

b)频率的测量

频率测量设计思想是利用单片机的计数器功能，并通过定时器产生1秒的中断信号，实现对频率的测量。设置ADUC847的T0口作为计数器输入端，T1口用作定时器。将整形后的脉冲信号由T0口输入，用定时器产生2ms的中断信号，并设置一个变量t，定时器每中断一次，t自增1。当t＝500时，让t＝0且读取计数数据，该数据即是压路机的振动频率。

数据处理模块

c)数字滤波

由于检测工作环境非常恶劣，干扰源比较多，为了减少对数据的干扰，提高系统的性能，所以在进行数据处理之前，先要对采样数据进行数字滤波。所谓数字滤波就是通过特定的计算程序，处理减少干扰信号在有用信号中所占的比例，故实质上是一种程序滤波。数字滤波克服了模拟滤波器的不足，它与模拟滤波器相比具有以下几个优点：

(1)数字滤波是用程序实现，不需要增加硬件设备，可以多个输入通道共用一个滤波程序：

(2)由于数字滤波不需要任何硬件设备，因而可靠性高、稳定性好，各回路之间不存在阻抗匹配等问题：

(3)数字滤波可以对频率很低如0.01Hz的信号实现滤波，克服了模拟滤波器的缺陷，而且通过改写数字滤波程序，可以实现不同的滤波方法或改变滤波参数，这比改变模拟滤波器的硬件具有很高的优越性。

中值滤波、去极值平均滤波是两种对采样信号进行数字滤波的常用方法。本次设计采用去极值平均滤波法。

去极值平均滤波法的思想是：连续采样n次后累加求和，同时找出其中的最大值和最小值，

再从累加之中减去最大值和最小值，再按n-2个采样值求平均值，既为有效的采样值。如去极值平均滤波法程序流程图6所示；

d)线性数据处理

为了提高密实度测量的准确度，使仪表显示的密实度数值更接近实际的密实度值，必须对采样到的加速度做数据的线性处理。

我们知道，加速度信号可以反映土基的压实程度，它们之间存在一定的关系，但这种关系并不是完全线性的。所以，需要根据实际情况做线性处理，将整个区域分成三段，采样值介于0～1V之间，采样值介于1～1.8V之间，采样值介于1.8～2.5之间，由图可知，各直线段的斜率是不同的，也就是说，对采样到的电压值采用不同的处理方法，以便使仪表的显示值接近实际值，提高仪表的精度。数据处理示意图7所示；

e)报警处理程序

报警处理是指当土基的密实度值达到压实标准时，在仪表上给出警示，告知施工人员。设计的方法是：设定一比较值，当连续采样的40个有效值都大于设定值时，给出报警信号，在液晶显示屏上显示“预标”两字，并闪烁。

f)按键处理模块

按键处理模块分为粗调按键处理程序和微调按键处理程序。粗调按键采用中断工作方式，微调按键采用查询工作方式。键的功能处理就是调整数字电位器。系统的微调功能只设计了一个按键，主程序在处始化时先把微调数字电位器调到最大位置，并置单片机F0位为1，当微调键按下时，完成消除键抖动后，把微调数字电位器的阻值调小，到最小位置后，清F0位为0，再向上调整，反复循环。

g)显示模块

显示模块的功能是将要显示的数据和汉字送往液晶显示屏，并在指定的位置显示。数据在送往液晶显示屏之前，必须进行码制转换，即将二进制码转换为BCD码或ASC II，并通过查表程序，得到显示代码，存入显示寄存器。

仪表使用0CMJ4X8C液晶模块作为显示载体。该显示模块有两种工作方式，既可以工作在串行模式又可以工作在并行模式，其选择由PSB端来控制。当PSB接高电位时模块就进入并行模式；当PSB接低电位时就进入串行模式。为节约系统的硬件资源，减少该模块对单片机的I/O口的占用，且系统显示任务量相对较小，所以选用串行工作模式。

显示程序流程图如图所示。在主程序的开始时，需要对液晶进行初始化，包括指定使用8位控制界面，使用基本指令集，清屏等。希望显示数据或汉字时，先传送位置地址给显示屏，然后写入资料到内部的RAM区，完成显示数据的传送。

h)通讯模块的编程

通讯模块主要完成单片机和微机之间的数据传递，由串行中断服务程序完成。串行口工作方式设定为方式1，即一个起始位，一个停止位，无奇偶效验，通信的波特率为9600波特。如果PC机通过串行口向单片机发出数据申请时，单片机立即响应串行中断服务程序，判断接收到的数据是否是5353H(SS的ASC II码)，或者是4D53H(MS的ASC II码)，如果都不对，退出中断服务程序，如果接收到的数据是5353H，进行实时数据传递，把最新测量的密实度和频率传送给微机，如果接收到的数据是4D53H，进行批量数据传递，把存储在铁电存储器里的数据传送给微机。

九)PC微机软件程序设计

人机界面是用户与微机之间的接口，主要指软件的输入、输出形式和操作方式。用户可通过输入设备如鼠标和键盘进行相关的操作。人机界面以直观的方式从用户那里获取软件运行所需的信息，并通过输出设备(如显示屏)将计算结果反馈给用户，从而实现系统的功能。本文的数据采集与处理系统中，数据的输入是通过A/D转换模块采集振动加速度信号峰值，输出主要通过屏幕显示，操作方式主要是指如何操作面板菜单来实现软件系统所包含的各种功能。本系统设计的压实度检测装置的人机界是采用Visual Basic 6.0作为编程工具的。VB具有快速的程序开发环境，编制程序界面简单，代码的编写量小，用户可以很方便的对界面进行修改。此外VB强大的多媒体功能可以轻易地开发出集声音动画影像和图片于一体的多媒体应用程序，新增的网络功能提供了编写Internet程序的能力，因此作者采用VB作为编制用户界而的工具。

1.文件子菜单

该子菜单有一新建、打开、保存、打印等选项，可将一批数据文件存储于内部数据缓存器中，也可以将信号保存到外存储设备，以供事后进一步的数据分析。

2.编辑子菜单

该菜单包含剪切、复制、粘贴等操作

3.波形子菜单

该子菜单有原始数据、数据分析、高级三个选项，其中数据分析选项下有系统响应曲线和压实度计算两个功能.在施工现场进行多次压实度检测之后，如何利用检测结果来评定压实度是否达到了要求，一般无明确规定。有的国家在规范中提出“最小压实度”，有的提出“应达到的压实度”，有的提出“应该相当于XX压实度”，也有的提出在路堤或路基中任何一点的压实度不应小于90。因此本文根据数理统计学原理，对压实度采用统计的评定方法，采用考虑一定保证率的算术平均值来评定现场的压实度，也就是采用检测点检测值的算术平均值的单边置信区间小于算术平均值一边的下置信界限。对于某一压实区域或路段，在检测其压实度是否符合规定的要求时，应先做6次以上压实度检验，(对于该检测装置，就是从压实度检测记录中不同地方随机取出6个以上的点)，计算抽检点的压实度的平均值和标准差，然后根据上述式子计算所需的最小试验数量。如果试验数量缺少，补足所缺少的试验数量。

把上述数据输入到压实度计算界面，即可显示一定置信度的压实度值。

4.系统子菜单

该菜单主要有工作环境、系统参数和工作评价组成。该菜单主要完成相关硬件设备配置说明及工作环境参数和工作结果的输出。其中工作环境选项卡上有如下项目：工地土壤种类、工地土壤含水量、建议压实遍数、工地名称和承包商。系统参数选项卡上的项目有：驾驶室质量、机架质量、振动轮质量、振动频率、压路机生产商和技术资料。提供工作评价选项卡上的项目有：总压实遍数、土壤作业效率、达到的压实度、日期和工号。

5.电气部分的信号处理器、电源部分、传感器信号分析电路和CPU线路板都将安装在处理器盒中，封装后固定在电气箱中。

Claims (1)

1.便携式土基密实度测量仪，由机械箱和电气箱两部分组成；机械箱是由钢筒(1)、锤头(2)、四撑底座(3)、振动电机(4)、四撑上座(5)、传感器插头(6)、电源插头(7)构成；电气箱是由外箱(8)、电器箱(9)、电瓶(10)、处理器(11)、LCD显示屏(12)、电压表(13)、电流表(14)、正向调整按钮(15)、反向调整按钮(16)、检测开关(17)、电源开关(18)、转换开关(19)、传感器插座(20)、电机电源插座(21)、充电器插座(22)、保险丝构成；其特征在于：传感器安装在四撑底座(3)中；振动电机(4)安装在四撑底座(3)上；锤头(2)安装在四撑底座(3)下方；四撑底座(3)与四撑上座(5)通过螺栓连接；传感器插头(6)与电源插头(7)设置在钢筒(1)上方，把组合好的部件放入钢筒(1)即构成机械箱；

外箱(8)中的一侧放置电器箱(9)，电瓶(10)设置在电器箱(9)的一侧，外箱(8)的上面上方依次横向排列设置处理器(11)、LCD显示屏(12)、电压表(13)；处理器(11)的下方横向排列设置电流表(14)、正向调整按钮(15)；LCD显示屏(12)的下方横向排列设置反向调整按钮(16)、检测开关(17)；外箱(8)的上面下方依次横向排列设置转换开关(19)、传感器插座(20)、电机电源插座(21)、充电器插座(22)与电源开关(18)既构成电气箱；

电气箱中设置的仪表系统是：当机械箱中的机械部分工作时，通过传感器插头(6)将信号传输至电气箱中传感器插座(20)，电气箱中的系统电源单接收信号传递给传感器插座(20)，传感器插座(20)内的加速度传感器将信号传输至前置放大器，然后进入滤波电路，经过精密整流器分别进入峰值保持器与频率测量单元，峰值保持器的信号分别进入增益放大与标定器，另一路信号进入振动幅度测量与频率测量单元处理的信号汇聚并于增益放大与标定器处理的信号传进微处理器，另一路信号分析处理同时传入微处理器；经过微处理器处理过的信号分别进入显示结果与pc机通讯与数据存储，既完成本次测量。 

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