CN112127342A - 一种基于频谱和振幅监测路基压实质量的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于频谱和振幅监测路基压实质量的方法，在压路机碾压轮上安装振动传感器，振动传感器与采集终端无线连接，振动传感器实时采集压路机振动信号并发送到采集终端；采集终端对接收到的振动信号进行实时处理，提取信号各阶次谐波的振幅值；利用信号各阶次谐波的振幅值、压路机起振力F、桁架重量m₁、碾压轮重量m₂、重力加速度g、基础频率f₀、碾压轮宽度B以及路基填料材质泊松比μ通过计算得到压实评价指标CEV值；在监测路基相应位置利用落球式回弹模量测试仪进行测试，得到回弹模量值E_q；拟合得到CEV与E_q的关系系数，在后续路面连续压实的检测中使用关系系数与CEV值计算得到压实质量值E。

Description

一种基于频谱和振幅监测路基压实质量的方法

技术领域

本发明涉及一种监测路基压实质量的方法，具体涉及一种监测路基压实质量的方法。

背景技术

在压路机的连续压实控制中，随着碾压次数的增加，土体一般会变得越来越坚硬。此时，碾压轮与土体会出现二次碰撞的现象，从而引起碾压轮振动模态的变化，通常会诱发高阶模态。同时，碾压轮的最大加速度一般也会随之增加。

目前工程上普遍采用基于加速度振幅的评价指标，作为连续压实控制系统的压实控制指标。此指标虽然灵敏度较高，但其存在以下两项缺点：

1)压路机碾压轮绝对加速度的采集极易受到外界的干扰；如温度、连接松动等因素，导致其测试结果的可靠性相对较低；

2)此评价指标需采用弯沉实验、挖坑灌砂法等方式进行标定，操作比较繁琐、耗时。

发明内容

为解决现有技术中采用基于加速度振幅的评价指标带来的问题，本发明提供了一种基于频谱和振幅监测路基压实质量的方法，引入压实评价指标CEV值，该指标便于采集、测试且具有较高的可靠性，从而解决传统评价指标难以测试、标定的问题。

本发明通过下述技术方案实现：

一种基于频谱和振幅监测路基压实质量的方法，包括如下步骤：

S1：在压路机碾压轮上安装振动传感器，振动传感器与采集终端无线连接，振动传感器实时采集压路机振动信号并发送到采集终端；

S2：采集终端对接收到的振动信号进行实时处理，提取信号各阶次谐波的振幅值；

S3：利用信号各阶次谐波的振幅值、压路机起振力F、桁架重量m₁、碾压轮重量m₂、重力加速度g、基础频率f₀、碾压轮宽度B以及路基填料材质泊松比μ通过计算得到压实评价指标CEV值；

S4：在监测路基相应位置利用落球式回弹模量测试仪进行测试，得到回弹模量值E_q；

S5：拟合得到CEV与E_q的关系系数，在后续路面连续压实的检测中使用关系系数与CEV值计算得到压实质量值E。

在上述方案的基础上，进一步地有：所述步骤S1的数据采集频率大于400Hz，每采集0.5s就将采集到的数据发送到采集终端。

在上述方案的基础上，进一步地有：所述步骤S2中提取信号各阶次谐波的振幅值具体包括：

通过傅里叶变换提取0.5倍频、1倍频、1.5倍频、2倍频、2.5倍频以及3倍频处的振幅值，依次记为A_0.5、A₁、A_1.5、A₂、A_2.5以及A₃。

在上述方案的基础上，进一步地有：所述步骤S3中的压实评价指标CEV值计算公式如下：

其中，

在上述方案的基础上，进一步地有：所述步骤S5中CEV与E_q的关系式为：

E_q＝a×CEV+b

其中，a、b为CEV与E_q的关系系数。

在上述方案的基础上，进一步地有：通过最小二乘法回归拟合得到所述a、b在上述方案的基础上，进一步地有：所述CEV与E的关系式为：

E＝a×CEV+b。

在上述方案的基础上，进一步地有：在路基填料材质和压路机参数变换不大时，可继续使用步骤S5中拟合得到的关系系数a、b值，用于计算压实质量值E。本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1.使用CEV值作为连续压实控制的评价参数，可以更加有效的提高评价的准确性，由于该值采用用了高阶的振动模量值的比值，所有可以解决振幅难以测量的问题，同时采用落球检测数据进行标定，方便快捷。

2.CEV本身就是弹模指标，理论上与材料的弹模有良好的线性关系。

3.CEV可以反映碾压轮的起振力、质量以及宽度等指标，适用性更广。

4.材料的泊松比同样在落球检测时反映，技术匹配更优。

附图说明

结合附图，可以得到对本发明实施例的进一步理解，从本发明的权利要求和优选实施例的以下描述可以获得本发明的其它特征和优点。在不超出本发明的范围的情况下，在这种情况下可以按任何期望的方式将图中所示的不同实施例的单独特征加以组合。在附图中：

图1为实施例的流程框图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例：

如图1所示，在压路机的连续压实控制中，一种基于频谱和振幅监测路基压实质量的方法，包括如下步骤：

S1：在压路机碾压轮上安装振动传感器，振动传感器与采集终端无线连接，振动传感器实时采集压路机振动信号并发送到采集终端；

S2：采集终端对接收到的振动信号进行实时处理，通过傅里叶变换提取0.5倍频、1倍频、1.5倍频、2倍频、2.5倍频以及3倍频处的振幅值，依次记为A_0.5、A₁、A_1.5、A₂、A_2.5以及A₃；

S3：利用信号各阶次谐波的振幅值、压路机起振力F、桁架重量m₁、碾压轮重量m₂、重力加速度g、基础频率f₀、碾压轮宽度B以及路基填料材质泊松比μ通过计算得到压实评价指标CEV值，压实评价指标CEV值计算公式如下：

其中，

S4：在监测路基相应位置利用落球式回弹模量测试仪进行测试，得到回弹模量值E_q；

S5：通过最小二乘法回归拟合得到CEV与E_q的关系系数a、b，CEV与E_q的关系式为：

E_q＝a×CEV+b。

在后续路面连续压实的检测中使用关系系数a、b与CEV值计算得到压实质量值E，所述CEV与E的关系式为：

E＝a×CEV+b。

在路基填料材质和压路机参数变换不大时，可继续使用步骤S5中拟合得到的关系系数a、b值，用于计算压实质量值E，无需重新计算a、b值。

优选的，所述步骤S1的数据采集频率大于400Hz，每采集0.5s就将采集到的数据发送到采集终端。

结合实施例可以看出，使用CEV值作为连续压实控制的评价参数，可以更加有效的提高评价的准确性，由于该值采用用了高阶的振动模量值的比值，所有可以解决振幅难以测量的问题，同时采用落球检测数据进行标定，方便快捷；CEV本身就是弹模指标，理论上与材料的弹模有良好的线性关系；CEV可以反映碾压轮的起振力、质量以及宽度等指标，适用性更广；材料的泊松比同样在落球检测时反映，技术匹配更优。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种基于频谱和振幅监测路基压实质量的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：在压路机碾压轮上安装振动传感器，振动传感器与采集终端无线连接，振动传感器实时采集压路机振动信号并发送到采集终端；

S2：采集终端对接收到的振动信号进行实时处理，提取信号各阶次谐波的振幅值；

S3：利用信号各阶次谐波的振幅值、压路机起振力F、桁架重量m₁、碾压轮重量m₂、重力加速度g、基础频率f₀、碾压轮宽度B以及路基填料材质泊松比μ通过计算得到压实评价指标CEV值；

S4：在监测路基相应位置利用落球式回弹模量测试仪进行测试，得到回弹模量值E_q；

S5：拟合得到CEV与E_q的关系系数，在后续路面连续压实的检测中使用关系系数与CEV值计算得到压实质量值E。

2.根据权利要求1所述的一种基于频谱和振幅监测路基压实质量的方法，其特征在于，所述步骤S1的数据采集频率大于400Hz，每采集0.5s就将采集到的数据发送到采集终端。

3.根据权利要求1所述的一种基于频谱和振幅监测路基压实质量的方法，其特征在于，所述步骤S2中提取信号各阶次谐波的振幅值具体包括：

通过傅里叶变换提取0.5倍频、1倍频、1.5倍频、2倍频、2.5倍频以及3倍频处的振幅值，依次记为A_0.5、A₁、A_1.5、A₂、A_2.5以及A₃。

4.根据权利要求3所述的一种基于频谱和振幅监测路基压实质量的方法，其特征在于，所述步骤S3中的压实评价指标CEV值计算公式如下：

其中，

5.根据权利要求1所述的一种基于频谱和振幅监测路基压实质量的方法，其特征在于，所述步骤S5中CEV与E_q的关系式为：

E_q＝a×CEV+b

其中，a、b为CEV与E_q的关系系数。

6.根据权利要求5所述的一种基于频谱和振幅监测路基压实质量的方法，其特征在于，通过最小二乘法回归拟合得到所述a、b的值。

7.根据权利要求5所述的一种基于频谱和振幅监测路基压实质量的方法，其特征在于，所述CEV与E的关系式为：

E＝a×CEV+b。

8.根据权利要求5所述的一种基于频谱和振幅监测路基压实质量的方法，其特征在于，在路基填料材质和压路机参数变换不大时，可继续使用步骤S5中拟合得到的关系系数a、b值，用于计算压实质量值E。

Images