CN111996881B - 一种基于电容式位移传感的路面质量检测装置 - Google Patents

一种基于电容式位移传感的路面质量检测装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于电容式位移传感的路面质量检测装置，属于路面质量检测技术领域，包括检测组件、控制组件和机车底盘，所述检测组件安装在机车底盘上，且检测组件的输出端电性连接控制组件的输入端，所述控制组件安装在机动车内部。本发明将电容式振动位移传感原理应用在路面质量检测上，可以解决一直困扰路基工程建设中的路面检测的便捷性问题，不但应用了电容传感原理进行振动弱信号的提取，同时也设计了报警电路，进行实时报警，本发明可以固定在各种机动车辆的底盘之上，作为路面平整度大数据提取的可靠工具，由于实现材料方便易得，具备一定的经济性，同时由于公路建设的规模较大，具有很大的市场需求空间。

Description

一种基于电容式位移传感的路面质量检测装置
技术领域
本发明实施例涉及路面质量检测技术领域，具体涉及一种基于电容式位移传感的路面质量检测装置。
背景技术
一般工程基建，在公路建设完毕之初，平整度、坡度、弧度等都会经过严格检测，一般不会出现平整度的偏差问题，但伴随长期地使用，路面经过各季节温差变化造成的内部断裂现象以及长期暴晒造成的局部皲裂现象以及各种不同载重的车辆长期碾压之后，其平整度及其使用强度均会降低。路基、路面的强度虽然往往无法直观进行判断，但是往往会通过路面平整度的变化体现出来，所以是否能够对路面平整度的细微变化进行及时、准确的检测便显得尤为重要。
然而现有的路面质量检测装置在使用过程中便捷性不佳，即不能对路面进行快速、方便以及准确的实时测试和报警。
发明内容
为此，本发明实施例提供一种基于电容式位移传感的路面质量检测装置，将电容式振动位移传感原理应用在路面质量检测上，可以解决一直困扰路基工程建设中的路面检测的便捷性问题，不但应用了电容传感原理进行振动弱信号的提取，同时也设计了报警电路，进行实时报警，本发明可以固定在各种机动车辆的底盘之上，作为路面平整度大数据提取的可靠工具，由于实现材料方便易得，具备一定的经济性，同时由于公路建设的规模较大，具有很大的市场需求空间，以解决现有技术中存在的技术问题。
为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：
一种基于电容式位移传感的路面质量检测装置，包括检测组件、控制组件和机车底盘，所述检测组件安装在机车底盘上，且检测组件的输出端电性连接控制组件的输入端，所述控制组件安装在机动车内部；
所述控制组件包括音频信号发生器、稳压电源和音频放大器，所述稳压电源的输出端均与音频信号发生器和音频放大器的输入端电性连接，所述音频信号发生器的输出端电性连接音频放大器的输入端；
所述检测组件包括下极板、金属柱、接地导线、上极板、电极座、防护壳体、绝缘衬垫、固定螺杆和弹簧卡圈，所述金属柱连接在机车底盘的顶部，所述机车底盘的底部靠近金属柱的下方位置处连接有接地导线，所述金属柱的底部外壁靠近机车底盘的上方位置处连接有下极板，所述下极板的上方设置有上极板，所述上极板的顶端连接有电极座，所述电极座的外部安装有防护壳体，所述防护壳体的内部位于电极座的外部安装有绝缘衬垫，且防护壳体的底部外壁连接有固定螺杆，所述防护壳体的顶部位于电极座的外侧安装有弹簧卡圈。
进一步地，所述金属柱的底部与机车底盘的顶部之间通过螺栓固定连接。
进一步地，所述检测组件与音频信号发生器之间安装有互感线圈，所述互感线圈与检测组件之间设置有杂波信号滤除电路，所述音频信号发生器采用频率为1khz。
进一步地，所述下极板与上极板相互组合形成平行板电容器。
进一步地，所述金属柱和电极座的顶端均电性连接有导线。
进一步地，所述防护壳体的内部位于弹簧卡圈的上下两侧均设置有绝缘衬垫。
进一步地，所述防护壳体为PVC材质。
进一步地，所述下极板的端部通过螺丝与金属柱的外壁固定连接。
进一步地，所述防护壳体的底部外壁对应固定螺杆的螺杆外部设置有内螺纹孔，所述固定螺杆与防护壳体之间通过螺纹连接。
进一步地，所述控制组件整体安装于机动车内部的配电箱内，配电箱通过螺栓固定安装在机动车内部。
本发明实施例具有如下优点：
本发明的基本结构包括检测组件和控制组件，检测组件安装在机车底盘上，其实现原理为电容式传感器原理，设置的金属柱固定在机车底盘上并通过接地导线进行接地作为零电势的参考点，部件的可动极板部分通过电极座连接入系统电路当中，由于本装置处理的是弱感信号，所以对于由于一些共模、工频以及其它干扰，需要进行滤除，当检测到振动之后，振动必然会引起上极板与下极板间距的变化，从而引起电容及其极板带电量的变化，于是线圈一端会有电流流过，线圈的互感端就会因为磁通量的变化感应出互感电流，互感电流此时就可以作为向行车的电机部分发送的停车信号，通过机车控制电路中接触器长闭触点被信号驱动断开，而实现停车，这样，机车所停的位置，就可以确定为路面质量不达标的位置，本发明将电容式振动位移传感原理应用在路面质量检测上，可以解决一直困扰路基工程建设中的路面检测的便捷性问题，不但应用了电容传感原理进行振动弱信号的提取，同时也设计了报警电路，进行实时报警，本发明可以固定在各种机动车辆的底盘之上，作为路面平整度大数据提取的可靠工具，由于实现材料方便易得，具备一定的经济性，同时由于公路建设的规模较大，具有很大的市场需求空间。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
图1为本发明的一种基于电容式位移传感的路面质量检测装置的安装电路图；
图2为本发明的一种基于电容式位移传感的路面质量检测装置中检测组件的结构示意图；
图3为本发明的一种基于电容式位移传感的路面质量检测装置中检测组件的外部结构示意图；
图中：1、检测组件；2、控制组件；3、机车底盘；101、下极板；102、金属柱；103、接地导线；104、上极板；105、电极座；106、防护壳体；107、绝缘衬垫；108、固定螺杆；109、弹簧卡圈；201、音频信号发生器；202、稳压电源；203、音频放大器；204、互感线圈。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围，同时本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
此外，属于“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品、或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。
例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造的上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同定位旋转90度或处于其他方位，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
参照说明书附图1-3，一种基于电容式位移传感的路面质量检测装置，包括检测组件1、控制组件2和机车底盘3，所述检测组件1安装在机车底盘3上，且检测组件1的输出端电性连接控制组件2的输入端，所述控制组件2安装在机动车内部；
所述控制组件2包括音频信号发生器201、稳压电源202和音频放大器203，所述稳压电源202的输出端均与音频信号发生器201和音频放大器203的输入端电性连接，所述音频信号发生器201的输出端电性连接音频放大器203的输入端；
所述检测组件1包括下极板101、金属柱102、接地导线103、上极板104、电极座105、防护壳体106、绝缘衬垫107、固定螺杆108和弹簧卡圈109，所述金属柱102连接在机车底盘3的顶部，所述机车底盘3的底部靠近金属柱102的下方位置处连接有接地导线103，所述金属柱102的底部外壁靠近机车底盘3的上方位置处连接有下极板101，所述下极板101的上方设置有上极板104，所述上极板104的顶端连接有电极座105，所述电极座105的外部安装有防护壳体106，所述防护壳体106的内部位于电极座105的外部安装有绝缘衬垫107，且防护壳体106的底部外壁连接有固定螺杆108，所述防护壳体106的顶部位于电极座105的外侧安装有弹簧卡圈109。
参照说明书附图2-3，所述金属柱102的底部与机车底盘3的顶部之间通过螺栓固定连接，便于金属柱102与机车底盘3之间的连接固定。
参照说明书附图1，所述检测组件1与音频信号发生器201之间安装有互感线圈204，互感线圈204与检测组件1之间设置有杂波信号滤除电路，音频信号发生器201采用频率为1khz。
参照说明书附图2-3，所述下极板101与上极板104相互组合形成平行板电容器。
参照说明书附图2-3，所述金属柱102和电极座105的顶端均电性连接有导线。
参照说明书附图2，所述防护壳体106的内部位于弹簧卡圈109的上下两侧均设置有绝缘衬垫107。
参照说明书附图2-3，所述防护壳体106为PVC材质，便于对内部的电极座105起到防护效果。
参照说明书附图2-3，所述下极板101的端部通过螺丝与金属柱102的外壁固定连接，便于下极板101与金属柱102之间的连接固定。
参照说明书附图2-3，所述防护壳体106的底部外壁对应固定螺杆108的螺杆外部设置有内螺纹孔，所述固定螺杆108与防护壳体106之间通过螺纹连接，便于固定螺杆108与防护壳体106的连接。
参照说明书附图1，所述控制组件2整体安装于机动车内部的配电箱内，配电箱通过螺栓固定安装在机动车内部。
参照说明书附图1，音频放大器203受到音频信号发生器201发来的音频信号后立即进行音频信号放大，并发出声音进行警报提示。
本发明实施例的使用过程如下：
本发明在使用时，将安装有本检测装置的机动车在路面行驶，利用电容板间距变化引起的电容敏感变化的特点，从而引起相关音频信号发生器201及音频放大器203的报警输出，同时输出的信号经过差分放大电路驱动后继继电器，从而让机动车停止在平整度不达标位置处，其设置的检测组件1包括下极板101、金属柱102、接地导线103、上极板104、电极座105、防护壳体106、绝缘衬垫107、固定螺杆108和弹簧卡圈109，其实现原理为电容式传感器原理，金属柱102固定在机车底盘3上并通过接地导线103进行接地作为零电势的参考点，部件的可动极板部分通过电极座108连接入系统电路当中，且检测组件1与音频信号发生器201之间安装有互感线圈204，互感线圈204与检测组件1之间设置有杂波信号滤除电路，音频信号发生器201采用频率为1khz(人听觉可察觉的频率范围在20到20khz，将互感线圈204传来的电流作为驱动信号，驱动1khz的音频信号发生器201工作)，由于本装置处理的是弱感信号，所以对于由于一些共模、工频以及其它干扰，需要进行滤除，当检测到振动之后，由于检测组件1上的上极板104与下级板101间距离的变化，根据电容决定式：C＝εS/4πkd，可知在其它条件不变的情况下，电容板间距与电容成反比的变化关系。振动必然会引起上极板104与下级板101间距的变化，从而引起电容及其极板带电量的变化，于是线圈一端会有电流流过，线圈的互感端就会因为磁通量的变化感应出互感电流，互感电流此时就可以作为向行车的电机部分发送的停车信号，通过机车控制电路中接触器长闭触点被信号驱动断开，而实现停车。这样，机车所停的位置，就可以确定为路面质量不达标的位置，本发明将电容式振动位移传感原理应用在路面质量检测上，可以解决一直困扰路基工程建设中的路面检测的便捷性问题，不但应用了电容传感原理进行振动弱信号的提取，同时也设计了报警电路，进行实时报警，本发明可以固定在各种机动车辆的底盘之上，作为路面平整度大数据提取的可靠工具，由于实现材料方便易得，具备一定的经济性，同时由于公路建设的规模较大，具有很大的市场需求空间。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (8)

1.一种基于电容式位移传感的路面质量检测装置，其特征在于：包括检测组件(1)、控制组件(2)和机车底盘(3)，所述检测组件(1)安装在机车底盘(3)上，且检测组件(1)的输出端电性连接控制组件(2)的输入端，所述控制组件(2)安装在机动车内部；
所述控制组件(2)包括音频信号发生器(201)、稳压电源(202)和音频放大器(203)，所述稳压电源(202)的输出端均与音频信号发生器(201)和音频放大器(203)的输入端电性连接，所述音频信号发生器(201)的输出端电性连接音频放大器(203)的输入端；
所述检测组件(1)包括下极板(101)、金属柱(102)、接地导线(103)、上极板(104)、电极座(105)、防护壳体(106)、绝缘衬垫(107)、固定螺杆(108)和弹簧卡圈(109)，所述金属柱(102)连接在机车底盘(3)的顶部，所述机车底盘(3)的底部靠近金属柱(102)的下方位置处连接有接地导线(103)，所述金属柱(102)的底部外壁靠近机车底盘(3)的上方位置处连接有下极板(101)，所述下极板(101)的上方设置有上极板(104)，所述上极板(104)的顶端连接有电极座(105)，所述电极座(105)的外部安装有防护壳体(106)，所述防护壳体(106)的内部位于电极座(105)的外部安装有绝缘衬垫(107)，且防护壳体(106)的底部外壁连接有固定螺杆(108)，所述防护壳体(106)的顶部位于电极座(105)的外侧安装有弹簧卡圈(109)；
所述金属柱(102)的底部与机车底盘(3)的顶部之间通过螺栓固定连接；
所述检测组件(1)与音频信号发生器(201)之间安装有互感线圈(204)，所述互感线圈(204)与检测组件(1)之间设置有杂波信号滤除电路，所述音频信号发生器(201)采用频率为1khz。
2.如权利要求1所述的一种基于电容式位移传感的路面质量检测装置，其特征在于：所述下极板(101)与上极板(104)相互组合形成平行板电容器。
3.如权利要求1所述的一种基于电容式位移传感的路面质量检测装置，其特征在于：所述金属柱(102)和电极座(105)的顶端均电性连接有导线。
4.如权利要求1所述的一种基于电容式位移传感的路面质量检测装置，其特征在于：所述防护壳体(106)的内部位于弹簧卡圈(109)的上下两侧均设置有绝缘衬垫(107)。
5.如权利要求1所述的一种基于电容式位移传感的路面质量检测装置，其特征在于：所述防护壳体(106)为PVC材质。
6.如权利要求1所述的一种基于电容式位移传感的路面质量检测装置，其特征在于：所述下极板(101)的端部通过螺丝与金属柱(102)的外壁固定连接。
7.如权利要求1所述的一种基于电容式位移传感的路面质量检测装置，其特征在于：所述防护壳体(106)的底部外壁对应固定螺杆(108)的螺杆外部设置有内螺纹孔，所述固定螺杆(108)与防护壳体(106)之间通过螺纹连接。
8.如权利要求1所述的一种基于电容式位移传感的路面质量检测装置，其特征在于：所述控制组件(2)整体安装于机动车内部的配电箱内，配电箱通过螺栓固定安装在机动车内部。
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