CN105300826B - 沥青延度仪的校准方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种沥青延度仪的校准方法及装置。该校准方法包括装载试样；对试样进行拉伸，同步测量所述试样的拉伸长度与拉伸时间，并根据测量结果获取长度示值与时间示值；根据所述长度示值与时间示值获取速度示值，并将所述长度示值、时间示值及速度示值分别与所述沥青延度仪的各参数的示值进行比较以判断所述沥青延度仪是否符合计量指标的要求。该方法实现了长度测量和时间测量的同步校准，确保了沥青延度仪测试结果的准确性。且能够自动判断沥青断裂，解决了传统方式通过目测判断断裂带来的误差，使得检定结果更直观更准确。

Description

沥青延度仪的校准方法及装置

技术领域

本发明涉及仪器计量领域，尤其涉及一种沥青延度仪的校准方法及装置。

背景技术

沥青是道路工程中应用广泛的路面结构胶结材料，沥青的延度是评定沥青塑性的重要指标。延度一般采用沥青延度仪进行测定，通常是分别在温度为25℃、15℃、10℃、5℃时，以5cm每分钟(当低温采用1cm每分钟)的速度拉伸沥青试样至断裂，以其断裂时的长度(cm)作为沥青的延度。延度越大，表明沥青的塑性越好。

沥青延度是在标准的试验条件、试验步骤下，采用符合标准要求的试验器具进行测定的，试验器具不符合要求，或试验条件、试验步骤不规范均会导致测量结果不准确。因为沥青延度仪的计量性能对于沥青延度测量的重要性，用于沥青延度试验的仪器应当定期进行检定或校准，以确保其计量性能满足试验要求。《沥青延度试验仪计量检定规程》(JJG(交通)023-2013)中规定了沥青延度仪的通用技术要求、计量性能要求、计量器具控制、检定方法等内容，是目前沥青延度仪进行量值溯源的重要依据。

沥青延度仪校准主要分为长度示值校准、拉伸速度校准、水槽温度均匀性校准、试模尺寸的校准等。目前，针对上述各项内容进行校准时都存在存在精度不高，测量步骤复杂以及自动化水平低的问题。例如在进行长度示值的校准时，一般采用直接长度比较法进行校准，即检定方式多采用钢卷尺等进行手动目测检查。又如在进行拉伸速度的校准时，现行计量检定规程中采用秒表计时法测量拉伸装置的拉伸速度。即，测量特定拉伸长度所用的时间，长度除以时间，所得的测量结果为拉伸范围内的平均拉伸速度。现有检定校准方法无法对拉伸速度进行校准，而是采用秒表记录时间，并在拉伸结束后用钢卷尺测量拉伸距离，再计算整个拉伸过程的平均速率，用该平均速率和规定速度进行比对。

综上，亟需一种新的校准方法以提高沥青延度仪的校准精度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题之一是需要提供一种新的校准方法以提高沥青延度仪的校准精度。

为了解决上述技术问题，本申请的实施例首先提供了一种沥青延度仪的校准方法，包括：装载试样；对试样进行拉伸，同步测量所述试样的拉伸长度与拉伸时间，并根据测量结果获取长度示值与时间示值；根据所述长度示值与时间示值获取速度示值，并将所述长度示值、时间示值及速度示值分别与所述沥青延度仪的各参数的示值进行比较以判断所述沥青延度仪是否符合计量指标的要求。

优选地，在同步测量所述试样的拉伸长度与拉伸时间的步骤中，以拉伸动作的发出同步触发拉伸时间的测量，当试样断裂时，同时停止拉伸长度与拉伸时间的测量。

优选地，将测量得到的拉伸长度作为长度示值，将测量得到的拉伸时间作为时间示值。

优选地，根据以下步骤获取所述速度示值：根据所述长度示值与所述时间示值绘制位移变化曲线图；将所述位移变化曲线图上每一点处的切线的斜率作为在对应的时刻处的速度示值。

优选地，基于图像识别判断所述试样的断裂。

本申请的实施例还提供了一种沥青延度仪的校准装置，包括：加载模块，其装载试样；同步测量模块，其对试样进行拉伸，同步测量所述试样的拉伸长度与拉伸时间，并根据测量结果获取长度示值与时间示值；校准模块，其根据所述长度示值与时间示值获取速度示值，并将所述长度示值、时间示值及速度示值分别与所述沥青延度仪的各参数的示值进行比较以判断所述沥青延度仪是否符合计量指标的要求。

优选地，所述同步测量模块以拉伸动作的发出同步触发拉伸时间的测量，当试样断裂时，同时停止拉伸长度与拉伸时间的测量。

优选地，所述同步测量模块将测量得到的拉伸长度作为长度示值，将测量得到的拉伸时间作为时间示值。

优选地，所述校准模块包括：建模单元，其根据所述长度示值与所述时间示值绘制位移变化曲线图；计算单元，其将所述位移变化曲线图上每一点处的切线的斜率作为在对应的时刻处的速度示值。

优选地，所述同步测量模块基于图像识别判断所述试样的断裂。

与现有技术相比，上述方案中的一个或多个实施例可以具有如下优点或有益效果：

通过嵌入式的多通道集成测量技术，实现了长度测量和时间测量的同步校准，确保了沥青延度仪测试结果的准确性。且能够自动判断沥青断裂，解决了传统方式通过目测判断断裂带来的误差，使得检定结果更直观更准确。

本发明的其他优点、目标，和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书，权利要求书，以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本申请的技术方案或现有技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分。其中，表达本申请实施例的附图与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案，但并不构成对本申请技术方案的限制。

图1为拉伸过程中的位移变化曲线示意图；

图2为本申请实施例的沥青延度仪的校准装置的结构示意图；

图3为本申请实施例的沥青延度仪的校准方法的流程示意图；

图4为本申请实施例的校准过程示意图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成相应技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。本申请实施例以及实施例中的各个特征，在不相冲突前提下可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

在利用沥青延度仪对沥青的延展度进行测量的过程中，拉伸速度的均匀性对于测量的准确性至关重要。如图1所示，曲线1和曲线2分别为拉伸过程中位移相对于时间变化的两条曲线，曲线中各点处的切线为对应时刻的拉伸速度，对于两条完全不同的曲线，所计算的平均拉伸速度相同，但对于沥青延度试验的影响却截然不同。拉伸速度的不均匀可能导致沥青试样提前或延迟断开，从而给试验的准确性造成影响。因此，需要对沥青延度仪的拉伸的瞬时速度进行校准，即应当准确测量每一时刻的拉伸速度，而不是仅计算整个拉伸过程中的平均拉伸速度。

另外，在现有技术中，在对沥青延度仪进行校准的过程中采用空载测量，即不装载待测试样运行沥青延度仪，测量延度仪在一段时间内的拉伸长度与拉伸时间，而这段时间并不与实际的沥青试样的断裂时间相同。沥青的延展性能受拉伸速度、拉伸长度与拉伸时间的综合影响，在沥青延度仪空载时进行测量，必然忽略了上述因素，导致测量结果与实际使用时的情况不相符，降低了校准的精度。因此，在本申请的实施例中，提出一种在沥青延度仪带负载的情况下测量其瞬时拉伸速度的校准装置与校准方法。图2为本申请实施例的沥青延度仪的校准装置的结构示意图，图3为本申请实施例的沥青延度仪的校准方法的流程示意图，下面结合如图2和图3进行详细说明。

本申请实施例的沥青延度仪的校准装置包括加载模块21、同步测量模块22以及校准模块23。其中，同步测量模块22包括距离测量子模块221、时间测量子模块222以及同步子模块223。校准模块23包括建模子模块231及计算子模块232。

本申请实施例的沥青延度仪的校准方法包括，步骤S310、装载试样。步骤S320、对试样进行拉伸，同步测量所述试样的拉伸长度与拉伸时间，并根据测量结果获取长度示值与时间示值。步骤S330、根据所述长度示值与时间示值获取速度示值，并将所述长度示值、时间示值及速度示值分别与所述沥青延度仪的各参数的示值进行比较以判断所述沥青延度仪是否符合计量指标的要求。

具体的，如图2所示，加载模块21主要是指沥青延度仪自身的加载定位沥青试样的装置，通过加载模块21装载待测试样。待测试样的选取根据现行的计量检定规程的要求，采用“8”字型的标准的沥青试样。

同步测量模块22包括距离测量子模块221、时间测量子模块222以及同步子模块223。其中，距离测量子模块221采用的是光栅尺测量，光栅尺主要由光栅尺标尺、光栅尺读头以及用于连接标尺与读头的连接单元组成。

光栅尺是利用光栅的光学原理工作的测量反馈装置，经常应用于数控机床的闭环伺服系统中，可用作直线位移或者角位移的检测。其测量输出的信号为数字脉冲，具有检测范围大，检测精度高，响应速度快的特点。如图2所示，将光栅尺标尺221a固定于升降台24上，升降台24横跨沥青延度仪的水槽201，并沿水槽201的短边放置。光栅尺标尺221a的长边与沥青延度仪的水槽201的长边同向，这样可以保证光栅尺度量的方向与拉伸试样的行进方向一致。需要注意的是，在测量之前，需要调整升降台24使得光栅尺标尺221a与沥青延度仪水槽201的上部平面保持平行。

光栅尺读头221b一般由光源、会聚透镜、指示光栅、光电元件及调整机构等组成，可用于输出数字脉冲信号。光栅尺读头221b与试样试模1通过连接单元221c刚性连接，连接单元221c通过磁力座固定在试样试模1上。启动沥青延度仪后，沥青延度仪的电机202带动沥青延度仪试样试模1、光栅尺读头连接单元221c以及光栅尺读头221b一起运动，此时利用光栅尺可以检测试样每一时刻的拉伸长度。

时间测量子模块222包括时钟芯片222a和启动单元222b。其中，时钟芯片222a用于提供时间基准，启动单元222b用于根据外部输入的同步信号设定计时的初始时刻。具体的，采用位移触发计时技术，以拉伸动作的发生同步触发拉伸时间的测量。当开始拉伸试样时，以光栅尺读头产生的第一个信号脉冲作为同步信号，启动单元222b接收到该同步信号后将该时刻设置为测量拉伸时间的初始时刻。这样，就可以保证在校准过程中长度和时间测量的同步性，提高了校准的精度。另外，在本申请的实施例中，还通过图像识别技术自动判断试样的断裂，具体通过同步子模块223来实现。

同步子模块223主要由图像单元223a、照明单元223b、分析单元223c以及摄像支架223d组成。在本申请的一个实施例中，图像单元223a为一高速摄像机，其全画幅拍摄频率可达20000fps、视角大于75°。图像单元223a通过摄像支架223d设置于沥青延度仪水槽201的短边一侧，通过调节摄像支架223d的高度和图像单元223a的角度，使得沥青延度仪水槽201的长边全部落在图像单元223a的拍摄视角内，这样图像单元223a能够拍摄到沥青延度仪水槽201中沥青试样所经过的路径。通过调节照明单元223b，使得图像单元223a所拍摄到的沥青延度仪的试样的图像清晰，边界明显。

测量时，通过图像单元223a连续拍摄沥青延度仪的试样的图像，同时，分析单元223c根据实时图像信息分析待测试样的拉伸状态。将沥青延度仪试样两端的试模作为特征点，判断沥青延度仪试样两端试模之间是否保持存在一个连通的区域，若该区域不连通或存在的区域不唯一，则可判断沥青延度仪试样发生断裂。当待测试样发生断裂时，向距离测量子模块221和时间测量子模块222同时发送停止信号，距离测量子模块221和时间测量子模块222接收到该停止信号后同时停止拉伸长度与拉伸时间的测量，检定装置结束工作。

利用上述校准装置对沥青延度仪进行校准的过程包括，启动校准装置，初始化校准装置后将待检测的沥青延度仪调零并启动沥青延度仪，沥青延度仪电机202开始带动沥青延度仪试样、光栅尺连接单元221c以及光栅尺读头221b一起运动，距离测量子模块221开始测量，时间测量子模块222在同步信号的作用下开始计时，同步子模块223开始拍摄沥青延度仪的试样图像。将距离测量子模块221测量得到的试样的拉伸长度作为长度示值，将时间测量子模块222测量得到的试样的拉伸时间作为时间示值，长度示值和时间示值可以通过显示模块进行实时的显示。

在测量进行的同时，由校准模块23对测量得到的数据进行整理以及存储，根据长度示值与时间示值计算得到速度示值，并通过比较给出沥青延度仪是否符合所述计量指标的要求的结果。

具体的，校准模块23包括建模单元231和计算单元232。首先建模单元231根据长度示值与时间示值绘制位移变化曲线图(如图1所示)，然后计算单元232根据位移变化曲线图上每一点处的切线的斜率计算在对应的时刻处的速度示值，并通过显示模块进行实时的显示。

校准模块23还包括比较单元233。比较单元233首先获取待检测沥青延度仪的对应于长度、时间及速度的各参数的示值，然后将沥青延度仪的各参数的示值与测量得到的长度示值、时间示值及速度示值进行比较以判断待检测沥青延度仪是否符合计量指标的要求。举例而言，若测量得到的沥青试样发生断裂时的长度示值为100mm，而相应的沥青延度仪的指示出的长度为98mm，根据计量指标的要求，长度示值最大允许误差为±1mm，则可以判断该沥青延度仪不符合要求。又例如，根据位移变化曲线图得出在某一时刻的沥青延度仪的速度示值为6cm/min，而待检测沥青延度仪此时设定的拉伸速度为5cm/min，根据计量指标的要求，拉伸装置的拉伸速度允许误差为±5％，即5cm/min±0.25cm/min，因此，待检测沥青延度仪的瞬时速度存在6cm/min的情况，不符合计量指标的要求。同样的，可以通过显示模块显示上述比较结果供参考。上述校准过程如图4所示。

现有技术采用秒表记录时间，并在拉伸结束后用钢卷尺测量拉伸距离，再计算整个拉伸过程的平均速率，用该平均速率和规定速度进行对比，并不能保证拉伸速度符合要求，忽略了拉伸过程中的拉伸速度变化情况。另外，现有技术采用秒表计时和视觉观测的方法，在拉伸过程中进行时间计量，并在拉伸结束后进行长度观测，实际校准的指标只有长度和时间值，由于目测等带来的误差，观测值并不准确，并且现有技术无法保持两者测量的同步性，若无法识别拉伸速度不均匀的设备，则容易形成误检。

而在本申请的实施例中，由于采用了嵌入式的多通道集成测量技术，实现了长度测量和时间测量的同步校准，确保了沥青延度仪测试结果的准确性。同时实现了沥青延度仪拉伸速度的实时检测，解决了传统方式只能获取平均速度值带来的误差，使得检定结果更直观更准确。

本申请实施例的校准方法进行带负载测量，模拟利用延度仪实际测量沥青延度时的情况，同时基于图像技术自动判断沥青断裂，使测量结果更符合实际应用，解决了传统方式中空载，或仅通过目测判断断裂带来的测量误差，使得检定结果更直观更准确。且该校准装置具有极好的便携性，方便携带和现场校准，节约了校准成本。

虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (5)

1.一种沥青延度仪的校准装置，包括：

加载模块，以所述沥青延度仪自身的加载定位沥青试样的装置作为该校准装置的加载模块，用于装载试样；

同步测量模块，其在利用所述沥青延度仪对试样进行拉伸时，同步测量所述试样的拉伸长度与拉伸时间，并根据测量结果获取长度示值与时间示值；

校准模块，其根据所述长度示值与时间示值获取速度示值，并将所述长度示值、时间示值及速度示值分别与所述沥青延度仪的各参数的示值进行比较以判断所述沥青延度仪是否符合计量指标的要求。

2.根据权利要求1所述的校准装置，其特征在于，所述同步测量模块以所述沥青延度仪拉伸动作的发出同步触发拉伸时间的测量，当试样断裂时，同时停止拉伸长度与拉伸时间的测量。

3.根据权利要求2所述的校准装置，其特征在于，所述同步测量模块将测量得到的拉伸长度作为长度示值，将测量得到的拉伸时间作为时间示值。

4.根据权利要求3所述的校准装置，其特征在于，所述校准模块包括：

建模单元，其根据所述长度示值与所述时间示值绘制位移变化曲线图；

计算单元，其将所述位移变化曲线图上每一点处的切线的斜率作为在对应的时刻处的速度示值。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的校准装置，其特征在于，所述同步测量模块基于图像识别判断所述试样的断裂。