CN104634689A - 一种沥青混合料马歇尔击实仪计量装置及其计量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种沥青混合料马歇尔击实仪计量装置及其计量方法，涉及计量装置领域。沥青混合料马歇尔击实仪计量装置包括位于马歇尔击实仪的木墩上的底座、位于所述底座上的力传感器、位于所述力传感器上的弹性垫，还包括套筒和支架，所述底座、力传感器、弹性垫均固定于套筒中，所述支架上设有第一测距传感器和第二测距传感器，所述沥青混合料马歇尔击实仪计量装置还包括与所述力传感器、第一测距传感器、第二测距传感器均连接的信号采集器、与所述信号采集器通信连接的PC机。本发明还公开了这种计量装置的计量方法。本发明解决了以往无法对动态下的击锤提升高度进行准确测量，以及现有的检定规程的计量检定项目不够完善的问题。

Description

一种沥青混合料马歇尔击实仪计量装置及其计量方法

技术领域

本发明涉及计量装置领域，尤其涉及一种沥青混合料马歇尔击实仪计量装置及其计量方法。

背景技术

目前的JJG(交通)065-2006《沥青混合料马歇尔击实仪检定规程》是对沥青混合料马歇尔击实仪的检定标准，由于在试验过程中，击实锤上下运动，击实锤下落过程中与导向棒产生摩擦，并且击实锤与试件击实面的接触情况无法保证，所以难以保证试件获得足够的击实效果，仅在静止状态测量击实锤的最大提升高度、击实锤的质量等参数来评定试件成型的效果是不够的。

发明内容

本发明的一个目的在于提出一种沥青混合料马歇尔击实仪计量装置，能够使得该沥青混合料马歇尔击实仪计量装置能够准确的测量沥青混合料马歇尔击实仪的击实锤提升高度，而且能定量测量击实锤对试件成型的效果。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种沥青混合料马歇尔击实仪计量装置，包括位于马歇尔击实仪的木墩上的底座、位于所述底座上的力传感器、位于所述力传感器上的弹性垫，还包括套筒和支架，所述底座、力传感器、弹性垫均固定于套筒中，所述支架上设有第一测距传感器和第二测距传感器，所述沥青混合料马歇尔击实仪计量装置还包括与所述力传感器、第一测距传感器、第二测距传感器均连接的信号采集器、与所述信号采集器通信连接的PC机，所述第一测距传感器用于测量沥青混合料马歇尔击实仪的导向棒的跳动高度，所述第二测距传感器用于测量沥青混合料马歇尔击实仪的击锤的提升高度，所述力传感器用于测量沥青混合料马歇尔击实仪的击锤的冲击力。

进一步，所述第一测距传感器和第二测距传感器均采用激光测距传感器，所述力传感器采用动态冲击力传感器。

进一步，所述支架采用三角支架，所述三角支架上设有云台，所述云台上设有滑杆，所述第一测距传感器和第二测距传感器均设于所述滑杆上。

进一步，所述第一测距传感器的激光发射端与沥青混合料马歇尔击实仪的导向棒的轴线共线，所述第二测距传感器位于第一测距传感器下方，所述第二测距传感器通过反射镜使其激光射线反射到沥青混合料马歇尔击实仪的击锤上。

进一步，所述底座上设有第一凹槽，所述力传感器设于所述第一凹槽中，通过压块与底座固定。

进一步，所述底座边缘设有三个豁槽，所述豁槽用于对力传感器的信号线避空。

进一步，所述底座下部设有第二凹槽，沥青混合料马歇尔击实仪的木墩与底座之间设有工作平台，所述工作平台设有与所述第二凹槽过盈配合的凸起。

进一步，所述套筒的侧壁的下端具有矩形缺口。

进一步，所述弹性垫采用工业毛毡垫。

本发明的另一个目的在于提出一种沥青混合料马歇尔击实仪的计量方法，为沥青混合料马歇尔击实仪的生产提供标准。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

如上述的一种沥青混合料马歇尔击实仪计量装置的计量方法，包括以下步骤：

1)、通过力传感器获得多组冲击力波形；

2)、对一组的每个冲击力波形积分，得到一组的每个冲击力的击实功；

3)、对一组的击实功累加，得到累加击实功；

4)、对多组的累加击实功取平均数，得到平均累加击实功；

5)、通过第一测距传感器和第二测距传感器获得动态下击锤的提升高度。

本发明的有益效果有：

本发明所提出的一种沥青混合料马歇尔击实仪计量装置，通过第一测距传感器、第二测距传感器和信号采集器自动测量击锤的提升高度；通过力传感器和信号采集器获得动态下的冲击力波形；本发明还提出一种沥青混合料马歇尔击实仪的计量方法，自动计算出击锤的提升高度、导向棒的振动位移；还通过PC机处理冲击力波形数据，得到平均累加击实功，该计量方法，适应行业需要，并且完善了马歇尔击实仪的需检定项目。

附图说明

图1是本发明实施例提供的沥青混合料马歇尔击实仪计量装置的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的沥青混合料马歇尔击实仪计量装置的模块框图；

图3是本发明实施例提供的力传感器及底座的主视图；

图4是本发明实施例提供的力传感器及底座的俯视图；

图5是本发明实施例提供的套筒的主视图；

图6是本发明实施例提供的套筒的俯视图。

图中，1、沥青混合料马歇尔击实仪；2、木墩；3、底座；4、套筒；5、压实头；6、导向棒；7、击锤；8、限位块；9、支架；10、力传感器；11、弹性垫；12、第一测距传感器；13、第二测距传感器；14、信号采集器；15、PC机；16、云台；17、滑杆；18、激光发射端；19、反射镜；20、压块；21、豁槽；22、第二凹槽；23、矩形缺口。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

如图1和图2所示，一种沥青混合料马歇尔击实仪计量装置，用于定量测量沥青混合料马歇尔击实仪1的击锤7对试件成型的效果，为了清楚表明沥青混合料马歇尔击实仪计量装置的具体实施方式，在此说明沥青混合料马歇尔击实仪1的结构，沥青混合料马歇尔击实仪1包括木墩2、压实头5、导向棒6、套设于导向棒6上的击锤7、设于导向棒6上部的限位块8，压实头5和导向棒6为一体结构，在试验时，沥青混合料试件放于木墩2与压实头5之间。

沥青混合料马歇尔击实仪计量装置包括包括位于马歇尔击实仪的木墩上2的底座3、位于底座3上的力传感器10、位于力传感器10上的弹性垫11，还包括套筒4和支架9，所述底座3、力传感器10、弹性垫11均固定于套筒4中，支架9上设有第一测距传感器12和第二测距传感器13，沥青混合料马歇尔击实仪计量装置还包括与力传感器10、第一测距传感器12、第二测距传感器13均连接的信号采集器14、与信号采集器14通信连接的PC机15，第一测距传感器12用于测量沥青混合料马歇尔击实仪的导向棒6的跳动高度，第二测距传感器13用于测量沥青混合料马歇尔击实仪的击锤7的提升高度，力传感器10用于测量沥青混合料马歇尔击实仪的击锤7的冲击力，通过力传感器10、第一测距传感器12、第二测距传感器13和信号采集器14获得动态测试下的冲击力波形，通过PC机15处理冲击力波形数据，得到平均累加击实功，从而完善沥青混合料马歇尔击实仪1的需检定项目；通过第一测距传感器12、第二测距传感器13和信号采集器14获得动态下击锤的提升高度。

弹性垫11具有弹性，可以获得较好的信号波形并同时保护力传感器10。

在本实施例中，第一测距传感器12和第二测距传感器13均采用激光测距传感器，力传感器10采用动态冲击力传感器。

为了便于调节高度，支架9采用三角支架，三角支架上设有云台16，云台16上设有滑杆17，第一测距传感器12和第二测距传感器13均设于滑杆17上，云台16具有连续可变的平衡系统，可调节制横和可锁定，云台16拥有独立的平移和俯仰控制，实现平移和全方位旋转，便于调整测试的最佳位置。

第一测距传感器12的激光发射端18与导向棒的轴线共线，第二测距传感器13位于第一测距传感器12下方，第二测距传感器13通过反射镜19使其激光射线反射到击锤7上，由于目前大多数沥青混合料马歇尔击实仪1的击锤7和导向棒6均位于狭窄的箱式空间内，采用反射镜19反射第二测距传感器13的激光射线到击锤7的上端面上，使第二测距传感器13便于安装并且能准确测量击锤7的提升位移。

本实施例提供的底座3的结构如图3和4所示，底座3上设有第一凹槽，力传感器10设于第一凹槽中，通过压块20与底座3固定，底座3边缘设有三个豁槽21，豁槽21用于对力传感器10的信号线避空，底座3下部设有第二凹槽22，木墩2与底座3之间设有工作平台，工作平台设有与第二凹槽22过盈配合的凸起，便于固定底座3，防止力传感器10在击实过程中的移动和跳动。

本实施例提供的套筒4的结构如图5和图6所示，本实施例中，压实头5置于套筒4内，并置于弹性垫11上，套筒4保证击锤7下落与压实头5碰撞后，压实头5不会弹出套筒4外，从而确保击锤7下落的冲击力能有效传递到力传感器10上；套筒4的侧壁的下端具有矩形缺口23，用于对力传感器10的信号线进行避空。

弹性垫11采用工业毛毡垫，也可采用其他弹性垫。

本发明还提出一种上述沥青混合料马歇尔击实仪计量装置的计量方法，包括以下步骤：

1)、通过力传感器10获得多组冲击力波形；

2)、对一组的每个冲击力波形积分，得到一组的每个冲击力的击实功；

3)、对一组的击实功累加，得到累加击实功；

4)、对多组的累加击实功取平均数，得到平均累加击实功；

5)、通过第一测距传感器12和第二测距传感器13获得动态下击锤的提升高度。

其中，具体步骤如下：

1)、每隔t(单位为s)时间取一个采样点，一次击实过程的冲击力波形共取m个采样点，取n次击实，对于标准沥青混合料马歇尔击实仪n取75，对于大型沥青混合料马歇尔击实仪n取112，

由此得到第n次击锤击实的击实功W_n：

$W_n=\underset{m=0}{\overset{m-1}{\mathrm{\Σ}}}\frac{{\left(f_{m}t\right)}^2}{2M}$

式中，f_m为力传感器检测到的冲击力波形第m个采样点的冲击力，M为击锤质量，标准沥青混合料马歇尔击实仪M取4.536kg，大型沥青混合料马歇尔击实仪M取10.21kg；

2)将n次击实作为一组，共取j组，优选j＝10，

由此得到第j组击锤击实的累加击实功W_j：

$W_j=\underset{n=0}{\overset{n-1}{\mathrm{\Σ}}}{W}_n;$

3)对j组累加击实功取平均数，得到平均累加击实功W：

$W=\frac{1}{j}\underset{j=0}{\overset{j-1}{\mathrm{\Σ}}}{W}_j.$

由于本实施例提出的计量方法是在动态条件下实施的，相比于以往的手工静态检测，检测更为接近实际情况，除了获得平均累加击实功，通过PC机15的数据处理系统还能获得击锤7的提升高度及标准差和变异系数、导向棒6的振动位移及其标准差和变异系数等行业需要的参数。

由于同步获得了力传感器10、第一测距传感器12和第二测距传感器13的数据信息，通过PC机15的数据处理系统还可分析出这三个传感器获得的数据信息之间的关系。

显然，本发明的上述实施例仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种沥青混合料马歇尔击实仪计量装置，其特征在于，所述沥青混合料马歇尔击实仪计量装置包括位于马歇尔击实仪的木墩上(2)的底座(3)、位于所述底座(3)上的力传感器(10)、位于所述力传感器(10)上的弹性垫(11)，还包括套筒(4)和支架(9)，所述底座(3)、力传感器(10)、弹性垫(11)均固定于套筒(4)中，所述支架(9)上设有第一测距传感器(12)和第二测距传感器(13)，所述沥青混合料马歇尔击实仪计量装置还包括与所述力传感器(10)、第一测距传感器(12)、第二测距传感器(13)均连接的信号采集器(14)、与所述信号采集器(14)通信连接的PC机(15)，所述第一测距传感器(12)用于测量沥青混合料马歇尔击实仪的导向棒(6)的跳动高度，所述第二测距传感器(13)用于测量沥青混合料马歇尔击实仪的击锤(7)的提升高度，所述力传感器(10)用于测量沥青混合料马歇尔击实仪的击锤(7)的冲击力。

2.如权利要求1所述的一种沥青混合料马歇尔击实仪计量装置，其特征在于，所述第一测距传感器(12)和第二测距传感器(13)均采用激光测距传感器，所述力传感器(10)采用动态冲击力传感器。

3.如权利要求2所述的一种沥青混合料马歇尔击实仪计量装置，其特征在于，所述支架(9)采用三角支架，所述三角支架上设有云台(16)，所述云台(16)上设有滑杆(17)，所述第一测距传感器(12)和第二测距传感器(13)均设于所述滑杆(17)上。

4.如权利要求2或3所述的一种沥青混合料马歇尔击实仪计量装置，其特征在于，所述第一测距传感器(12)的激光发射端(18)与沥青混合料马歇尔击实仪的导向棒(6)的轴线共线，所述第二测距传感器(13)位于第一测距传感器(12)下方，所述第二测距传感器(13)通过反射镜(19)使其激光射线反射到沥青混合料马歇尔击实仪的击锤(7)上。

5.如权利要求1所述的一种沥青混合料马歇尔击实仪计量装置，其特征在于，所述底座(3)上设有第一凹槽，所述力传感器(10)设于所述第一凹槽中，通过压块(20)与底座(3)固定。

6.如权利要求5所述的一种沥青混合料马歇尔击实仪计量装置，其特征在于，所述底座(3)边缘设有三个豁槽(21)，所述豁槽(21)用于对力传感器(10)的信号线避空。

7.如权利要求5所述的一种沥青混合料马歇尔击实仪计量装置，其特征在于，所述底座(3)下部设有第二凹槽(22)，沥青混合料马歇尔击实仪的木墩(2)与底座(3)之间设有工作平台，所述工作平台设有与所述第二凹槽(22)过盈配合的凸起。

8.如权利要求1所述的一种沥青混合料马歇尔击实仪计量装置，其特征在于，所述套筒(4)的侧壁的下端具有矩形缺口(23)。

9.如权利要求1所述的一种沥青混合料马歇尔击实仪计量装置，其特征在于，所述弹性垫(11)采用工业毛毡垫。

10.如权利要求1-9所述的一种沥青混合料马歇尔击实仪计量装置的计量方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)、通过力传感器(10)获得多组冲击力波形；

2)、对一组的每个冲击力波形积分，得到一组的每个冲击力的击实功；

3)、对一组的击实功累加，得到累加击实功；

4)、对多组的累加击实功取平均数，得到平均累加击实功；

5)、通过第一测距传感器(12)和第二测距传感器(13)获得动态下击锤的提升高度。