CN105548241B - 沥青软化点仪的校准方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种沥青软化点仪的校准方法及装置，克服现有技术针对沥青软化点仪的检定/校准的精确性较低的不足。沥青软化点仪包括待校温度传感器以及容器，该校准装置包括：检测用温度传感器，与所述待校温度传感器均设置在所述容器中，用于与所述待校温度传感器各自进行温度采集；触发装置，设置在所述容器中，用于产生一分析时刻；分析装置，用于对在所述分析时刻分别由所述检测用温度传感器及所述待校温度传感器各自采集的温度进行比较。本发明解决了现有技术无法实时监测钢球接触下支撑板瞬间的真实温度的缺陷，提高了检定/校准的精度和准确性，降低了操作步骤的复杂程度。

Description

沥青软化点仪的校准方法及装置

技术领域

本发明涉及沥青软化点仪，尤其涉及一种沥青软化点仪的校准方法及装置。

背景技术

沥青路面在公路道路中，无论在用途上还是在数量上，都占有极其重要的地位。由于沥青材料本身的特性，沥青材料达到一定的温度时就会产生软化现象，即沥青材料变软再进一步溶化为液态状，这一现象将严重影响该材料的使用性能。

实际的工程沥青路面，可能会出现随温度升高强度与刚度显著下降的现象。为了保证沥青路面在高温季节行车荷载反复作用下，不致产生诸如波浪、推移、车辙、拥包等病害，沥青路面应具有良好的高温稳定性。

目前，沥青路面的高温稳定性，通常采用控制沥青软化点的方法加以控制。通常采用沥青软化点仪(简称“软化点仪”)来测定道路石油沥青、煤沥青、液体石油沥青和乳化沥青蒸发后残留物等材料的软化点。

沥青软化点仪原理如下：在规定尺寸的金属环内，上置规定尺寸和重量的钢球，放于水或甘油中，以5±0.5摄氏度/分钟(℃/min)的速度加热，至钢球下沉达到下支撑板表面时的温度即为沥青的软化点。

沥青软化点仪通常由加热装置、温度计(或温度传感器)以及相应的控制系统等几部分组成。加热装置加热是否均匀、水浴升温是否匀速、温度计(或温度传感器)的温度示值误差是否满足要求，对沥青软化点数值的影响至关重要。

然而，根据现有检定规程，沥青软化点仪升温速率检定/校准是将标准温度计(或高精度温度传感器)分别在第3、8、13分钟(min)放入水浴中采集水浴温度，用秒表记录时间，不同时间所采集的温度所获得的温度差除以对应时间计算得出平均升温速率。不同的操作者对时间的读取时机并不完全相同，所测量的结果就可能存在很大的人为差异。而且，操作者每次在水浴中放入温度计位置的不同，数据采集也可能由此而存在很大差异；间隔计算的升温速率准确只能说明升温速率的平均值准确，不能代表整个升温过程的匀速状态。

另外，沥青软化点仪(环球法)采用钢球接触下支撑板时刻的温度为沥青软化点温度，各个仪器在确定这一时刻时所采用的方法也各不相同，目前主要采用目测或光电感应的方法。目测方法人为误差大，操作过程耗时耗力。某些带有光电式接近传感器的自动沥青软化点仪，当钢球下沉接近下支撑板表面时，光电式接近传感器感应并传输信号至仪器自带的控制系统，由该控制系统记录这一时刻的温度。对于这种自动沥青软化点仪来说，虽然整个处理过程是自动完成，但基于光电式接近传感器的工作原理，使得整个过程存在时间记录延迟，而因时间延迟产生的温度影响又无从考量。

现有技术由于没有合适的检测手段，无法与仪器同步检测钢球接触下支撑板瞬间的真实水浴温度，所以通常认为软化点仪自带的温度计准确则采集的温度准确，同时升温速率满足要求则水浴被视为匀速升温。

综上所述，现有技术无法真实获取钢球接触下支撑板瞬间的真实水浴温度以及水浴环境的实时升温过程，难以满足针对沥青软化点仪的沥青软化点时刻温度计量和升温速率的检定/校准的精确性的要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是为了克服现有技术针对沥青软化点仪的检定/校准的精确性较低的不足。

本发明首先提供了一种沥青软化点仪的校准装置，所述沥青软化点仪包括待校温度传感器以及容器；该校准装置包括：检测用温度传感器，与所述待校温度传感器均设置在所述容器中，用于与所述待校温度传感器各自进行温度采集；触发装置，设置在所述容器中，用于产生一分析时刻；分析装置，用于对在所述分析时刻分别由所述检测用温度传感器及所述待校温度传感器各自采集的温度进行比较。

优选地，所述检测用温度传感器与所述待校温度传感器靠近但不接触。

优选地，所述检测用温度传感器与所述待校温度传感器的底部均与所述沥青软化点仪的上支撑板接触。

优选地，所述上支撑板上设置有稳定支架，所述稳定支架用于对所述检测用温度传感器的底部进行稳定。

优选地，所述触发装置包括：套管，朝向所述下支撑板安装在所述沥青软化点仪的上支撑板上；活动块，设置在所述套管中，与所述沥青软化点仪的下支撑板不接触，用于根据控制动作或指令沿所述套管滑动到接触所述下支撑板的过程中产生所述分析时刻。

优选地，所述触发装置还包括：控制器，用于接收所述控制动作或指令；连接线，连接在所述活动块与所述控制器之间，将所述活动块吊设在所述套管中使得所述活动块与所述下支撑板不接触；其中，所述控制器接收到所述控制动作或指令时，松开所述连接线。

优选地，所述活动块沿所述套管滑动到接触所述下支撑板的途径，穿过所述沥青软化点仪的光电开关的光线照射路径；所述活动块沿所述套管滑动阻挡所述光电开关的光线照射路径时产生所述分析时刻；其中，所述光电开关设置在所述容器的外部。

优选地，该校准装置进一步包括：检测用计时器，用于连续记录所述容器中的溶液被加热的时间；所述分析装置进一步用于根据所述检测用计时器记录的时间以及所述待校温度传感器连续采集的温度，制作待校升温曲线，并将所述待校升温曲线与预设的标准升温曲线进行对比。

本发明还提供了一种沥青软化点仪的校准方法，所述沥青软化点仪包括待校温度传感器以及容器；该方法包括：将一检测用温度传感器与所述待校温度传感器均设置在所述容器中；利用所述检测用温度传感器与所述待校温度传感器分别进行温度采集；利用一触发装置产生一分析时刻；对在所述分析时刻分别由所述检测用温度传感器及所述待校温度传感器各自采集的温度进行比较。

优选地，该方法进一步包括：利用所述沥青软化点仪中的待测计时器连续记录所述容器中的溶液被加热的时间；根据所记录的时间以及所述待校温度传感器连续采集的温度，制作待校升温曲线；将所述待校升温曲线与预设的标准升温曲线进行比较。

与现有技术相比，本发明采用触发装置来产生分析时刻，对该分析时刻下分别由检测用温度传感器和沥青软化点仪中的待校温度传感器各自采集的温度进行比较，精准分析待校温度传感器的准确性，并利用该分析时刻下分别由检测用计时器和沥青软化点仪中的待校计时器各自记录的时间进行比较，精准分析待校计时器的准确性，解决了现有技术无法实时监测钢球接触下支撑板瞬间的真实温度的缺陷，提高了检定/校准的精度和准确性，直观判断沥青软化点仪中的待校温度传感器和待校计时器是否满足误差要求，降低了操作步骤的复杂程度。本发明采用高精度的温度传感器实时采集水浴温度，并将采集的升温速率数值与标准升温速率曲线进行实时比较，能够准确、直观地判断沥青软化点仪中的加热是否均匀、水浴升温是否匀速。

本发明解决了现有技术无法实时监测钢球接触下支撑板瞬间的真实温度的缺陷，提高了检定/校准的精度和准确性，降低了操作步骤的复杂程度。本发明对校准装置进行分体式设计，方便各部分的拆卸安装，提高了设备的便携性。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明的技术方案而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构和/或流程来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本发明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，表达本发明实施例的附图与本发明的实施例一起用于解释本发明的技术方案，但并不构成对本发明技术方案的限制。

图1为本发明实施例的沥青软化点仪的校准装置的构造示意图。

图2为本发明实施例的沥青软化点仪的校准方法的流程示意图。

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。本发明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。

如图1所示，本发明的沥青软化点仪的校准装置主要包括有检测用温度传感器1、稳定支架2、检测用计时器(图中未示出)、触发装置以及分析装置4。待校准检定的沥青软化点仪包括顶盖51、仪器自带的待校温度传感器52、仪器自带的待校计时器(图中未示出)、上支撑板53、下支撑板54、立柱55、容器56以及位于容器56下方的加热器57等。在对沥青软化点仪进行校准时，由容器56来提供水浴环境。顶盖51盖在容器56上，立柱55安装在顶盖51上。上支撑板53和下支撑板54平行安装在立柱55上，均位于顶盖51下方。也即，上支撑板53和下支撑板54通过立柱和顶盖51，设置在容器56中。

本发明的校准装置中的检测用温度传感器1和沥青软化点仪中仪器自带的待校温度传感器52，均穿过顶盖51插入在容器56中，各自在容器56中进行温度采集，获得有容器56提供的水浴环境的温度。检测用计时器和沥青软化点仪自带的待校计时器各自进行计时。触发装置利用上支撑板53等设置在容器56中，主要用于计时器产生一分析时刻。分析装置主要用来对在该分析时刻下分别由检测用温度传感器1及待校温度传感器52各自采集的温度进行比较，并对该分析时刻下分别由检测用计时器和待校计时器各自记录的时间进行比较，利用检测用温度传感器1精准分析待校温度传感器52的误差，判断待校温度传感器52准确性；还利用检测用计时器精准分析待校计时器的误差，判断待校计时器的准确性。

检测用温度传感器1和待校温度传感器52尽量靠近但不接触，以保证二者针对同一水浴区域进行的温度测量，避免因容器56中不同部位的温度差异导致的检定误差，尽量降低检定/校准的误差的同时，又相互不影响各自的温度测量。

检测用温度传感器1和待校温度传感器52的底部均与沥青软化点仪的上支撑板53紧密接触。稳定支架2设置在上支撑板53上，用来对检测用温度传感器1的底部进行稳定。稳定支架2还可以用来调整温度传感器1的水平位置，以将温度传感器1调整到与待校温度传感器52合适的距离。

触发装置主要包括套管31和位于套管31中沿套管31下落的活动块32。上支撑板53上还设置有孔，套管31朝向下支撑板54安装在上支撑板53上的孔中，活动块32安装在套管31中。活动块32和套管31均与下支撑板54不接触，套管31与下支撑板54之间的距离，小于活动块32沿套管31轴线方向上的长度。在其他的实施例中，套管31与下支撑板54相互接触也是可行的。在需要对某一时刻待校温度传感器52所测量的温度进行比较校准时，就可以执行控制动作或者发送控制指令。活动块32响应于控制动作或控制指令，沿所述套管滑动，直到接触到下支撑板54而停止滑动。在活动块32的滑动过程中，会产生前述的分析时刻。

触发装置还包括有控制器33以及连接在活动块32与控制器33之间的连接线34。在使用时，活动块32通过连接线34吊设在套管31中，活动块32与下支撑板54之间相隔一段距离。控制器33用于接收前述的控制动作或控制指令，在对控制器33施加操作控制动作(如触碰等)或者发送指令时，控制器33松开连接线34。在重力作用下，活动块32沿套管31滑落直到接触下支撑板54停止。由于套管31与下支撑板54之间的距离小于活动块32沿套管31轴线方向上的长度，因此活动块32不会脱出套管31。控制器33可以是手动的，也可以是自动的。在图1所示的实施例中，控制器33是手动控制的电磁驱动器。

在校准时，首先对容器56中的溶液(比如水)进行加热，水浴升温。检测用温度传感器1和待校温度传感器52各自实时采集水浴温度，将检测用温度传感器1采集的水浴温度称之为第一温度，将待校温度传感器52采集的水浴温度称之为第二温度。待校准检定的沥青软化点仪还包括设置在容器56外部的光电开关(也称之为光电对管)，光电开关的光线照射路径穿过活动块32与下支撑板54之间相隔的区域，或者说活动块32沿套管31滑动到接触下支撑板54的途径，会穿过沥青软化点仪的光电开关的光线照射路径。当活动块32沿套管31滑落到接触下支撑板54的过程中，光电开关的光线照射路径会被活动块32所阻挡，从而对控制器33进行操作或者发送指令的时刻能够被准确记录。

对控制器33进行操作，或者向控制器33发送指令到活动块32沿套管31滑落阻挡光电开关的光线照射路径的时间差非常小，可以忽略不计，因此可以将活动块32沿套管31滑落阻挡光电开关的光线照射路径的时刻视为对控制器33进行操作或者向控制器33发送指令的时刻。

本发明可以在任意时刻触发控制器33来控制活动块32在套管31中的下降，能够获得活动块32接触下支撑板瞬间分别由检测用温度传感器1及待校温度传感器52采集的真实温度，并可以准确地对二者各自采集的温度进行对比，从而能够利用采集第一温度的检测用温度传感器1来分析校准采集第二温度的待校温度传感器52的准确性，保证了分析校准的精度。

本发明的实施例中，待测计时器还用来连续记录容器56中的溶液被加热的时间。分析装置4还用来根据待测计时器所记录的加热时间，以及待校温度传感器52所连续采集的温度，制作出待测升温曲线，并利用预设的标准升温曲线来与待测升温曲线进行比较，对待校温度传感器52记录的升温过程进行校准，判断加热器57的加热是否均匀、容器56中的水浴温度上升是否均匀。将待校升温曲线与作为参考依据的校准升温曲线绘制在同一个坐标系中并显示，就可以清晰了解待校温度传感器52在水浴温度上升过程中的温度测量的准确性，以及加热器57的加热和水浴温度上升是否均匀。

本发明的沥青软化点仪的校准方法，主要用来对沥青软化点仪中的待校温度传感器的准确性进行校准，判断待校温度传感器的误差是否在允许范围内。沥青软化点仪还包括有用来提供水浴环境的容器。如图2所示，该方法包括如下步骤。

步骤S210，将一检测用温度传感器与待校温度传感器均设置在容器中。

步骤S220，利用该检测用温度传感器与待校温度传感器分别采集容器中的水浴温度。

步骤S230，触发一设置在容器中的活动块，利用该活动块的移动产生一分析时刻。

步骤S240，对在分析时刻分别由检测用温度传感器及待校温度传感器各自采集的温度进行比较。

在利用该检测用温度传感器与待校温度传感器分别采集容器中的水浴温度的过程中，还利用一检测用计时器和沥青软化点仪自带的待校计时器分别进行计时。在触发活动块移动产生该分析时刻后，对该分析时刻下分别由检测用计时器和待校计时器各自记录的时间进行比较，利用检测用计时器精准分析待校计时器的误差，判断待校计时器的准确性。

在本发明的实施例中，活动块如何被触发而移动，进而产生分析时刻等过程，还请参考前述校准装置的实施例，此处不再赘述。

本发明的沥青软化点仪的校准方法，还可以用来判断沥青软化点仪中的加热器加热过程是否均匀，以及容器中水浴温度的上升是否均匀。具体地，利用沥青软化点仪自带的待测计时器连续记录容器中的溶液(也即水浴环境)被加热的时间。根据待测计时器所记录的时间以及待校温度传感器连续采集的温度，制作出一条待校升温曲线，表现的是沥青软化点仪自身对升温过程的记录。再将该待校升温曲线与预设的标准升温曲线进行比较，即可判断出沥青软化点仪中的加热器加热过程是否均匀，以及容器中水浴温度的上升是否均匀。

本发明的实施例中，检测用温度传感器选用的是铂电阻温度计，根据其所采集的温度制作的升温曲线更加接近实际情况，减小了低精度温度传感器因精度原因带来的误差。

本发明的实施例中，为了便于读取，分析装置中的存储器使用了FatFS文件系统，并虚拟成U盘模式，电脑通过USB接口与分析装置中的处理器连接，能够直接读取测量结果文件。在测量过程中，为了便于实时观测温度变化，处理器通过FSMC总线驱动分析装置中的液晶屏，实时显示所绘制的温度随时间变化的升温曲线。

本发明采用高精度的铂电阻温度传感器来代替现有技术中的标准温度计实时采集温度数据，据此计算获得的升温速率更接近实际情况，比现有校准技术准确性更高。本发明通过同步采集检测用温度传感器及沥青软化点仪中的待校温度传感器在同一时刻的温度，从而保证了仪器对沥青软化点测量的准确性。本发明采用全自动的数据采集及分析，使沥青软化点及升温曲线的检测更加方便快捷，降低了劳动强度，提高了校准效率。

本发明的沥青软化点仪的校准装置，应用高精度温度传感器实时测量并采集温度，解决了现有技术中每隔几分钟采集一次温度造成的数据采集不连续的问题，提高了温度采集的准确性。本发明采用高性能的ARM处理器定时读取并记录容器中的水浴温度，同时实时绘制温度变化曲线，生成易读易处理的表格文件，并采用大容量的存储器以保存大量的测量数据，根据用户需求随时允许用户查看，无需连接计算机。本发明中，所测量的温度数据的读取方式采用U盘模式，无需任何上位机软件，计算机随时可以通过USB接口与本装置连接读取数据文件，数据读物方便快捷。

本发明利用高精度的温度传感器连续采集水浴温度，并利用检测用计时器连续记录时间，对时间和所采集的水浴温度进行关联，解决了现有技术中每隔几分钟采集一次温度数据造成的数据采集不连续的问题，提高了数据采集的实时性和精确性。本发明还基于对时间和所采集的水浴温度的关联，可以制作出准确的反映实时升温过程的升温曲线，解决了现有技术无法实时连续监测水浴温度来了解水浴环境的实时升温过程等问题。通过与标准升温曲线进行比较，可以清晰校准沥青软化点仪的升温曲线。本发明记录活动块与下支撑板接触时的时刻和水浴温度，解决了现有技术中温度检测不能与被检仪器同步读取温度数据的问题。

虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本发明技术方案而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，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 (9)

1.一种沥青软化点仪的校准装置，所述沥青软化点仪包括待校温度传感器以及容器；其特征在于，该校准装置包括：

检测用温度传感器，与所述待校温度传感器均设置在所述容器中，用于与所述待校温度传感器各自进行温度采集；

触发装置，设置在所述容器中，用于产生一分析时刻；

分析装置，用于对在所述分析时刻分别由所述检测用温度传感器及所述待校温度传感器各自采集的温度进行比较；

其中，所述触发装置包括：

套管，朝向所述沥青软化点仪的下支撑板安装在所述沥青软化点仪的上支撑板上；

活动块，设置在所述套管中，与所述沥青软化点仪的下支撑板不接触，用于根据控制动作或指令沿所述套管滑动到接触所述下支撑板的过程中产生所述分析时刻。

2.根据权利要求1所述的校准装置，其特征在于：

所述检测用温度传感器与所述待校温度传感器靠近但不接触。

3.根据权利要求1所述的校准装置，其特征在于：

所述检测用温度传感器与所述待校温度传感器的底部均与所述沥青软化点仪的上支撑板接触。

4.根据权利要求3所述的校准装置，其特征在于：

所述上支撑板上设置有稳定支架，所述稳定支架用于对所述检测用温度传感器的底部进行稳定。

5.根据权利要求1所述的校准装置，其特征在于，所述触发装置还包括：

控制器，用于接收所述控制动作或指令；

连接线，连接在所述活动块与所述控制器之间，将所述活动块吊设在所述套管中使得所述活动块与所述下支撑板不接触；

其中，所述控制器接收到所述控制动作或指令时，松开所述连接线。

6.根据权利要求1或5所述的校准装置，其特征在于：

所述活动块沿所述套管滑动到接触所述下支撑板的途径，穿过所述沥青软化点仪的光电开关的光线照射路径；所述活动块沿所述套管滑动阻挡所述光电开关的光线照射路径时产生所述分析时刻；

其中，所述光电开关设置在所述容器的外部。

7.根据权利要求1所述的校准装置，其特征在于，该校准装置进一步包括：

检测用计时器，用于连续记录所述容器中的溶液被加热的时间；

所述分析装置进一步用于根据所述检测用计时器记录的时间以及所述待校温度传感器连续采集的温度，制作待校升温曲线，并将所述待校升温曲线与预设的标准升温曲线进行对比。

8.一种使用权利要求1-7任一项沥青软化点仪的校准装置的校准方法，所述沥青软化点仪包括待校温度传感器以及容器；其特征在于，该方法包括：

将一检测用温度传感器与所述待校温度传感器均设置在所述容器中；

利用所述检测用温度传感器与所述待校温度传感器分别进行温度采集；

利用一触发装置产生一分析时刻；

对在所述分析时刻分别由所述检测用温度传感器及所述待校温度传感器各自采集的温度进行比较。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括：

利用所述沥青软化点仪中的待测计时器连续记录所述容器中的溶液被加热的时间；

根据所记录的时间以及所述待校温度传感器连续采集的温度，制作待校升温曲线；

将所述待校升温曲线与预设的标准升温曲线进行比较。