CN112729406B - 一种便携式同步测定沥青路面施工温度及厚度的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种便携式同步测定沥青路面施工温度及厚度的装置及方法，把手盖安装于保护外壳上，电源、测厚仪、温控仪和弹性机构安装于保护外壳内，弹性机构的一端固定，另一端与踩踏机构连接；旋转中轴的一端穿过保护外壳并与弹性机构连接，另一端位于保护外壳的外部并与旋转脚踏板连接；保护外壳上开设有供旋转中轴上下移动的竖向移动孔；电阻棒的上端与弹性机构连接，下端与插头式铠装热电偶的上端连接；电阻片设置在保护外壳内并与电阻棒正对且摩擦接触；电阻棒、电阻片与测厚仪连接成回路，插头式铠装热电偶与温控仪连接，测厚仪和温控仪均与电源连接。本发明能够同步实现沥青路面施工温度和施工厚度的测定，测量稳定、高效、准确。

Description

一种便携式同步测定沥青路面施工温度及厚度的装置及方法

技术领域

本发明属于沥青路面施工辅助设备技术领域，具体涉及一种便携式同步测定沥青路面施工温度及厚度的装置及方法。

背景技术

在公路沥青路面施工中，沥青路面施工温度和施工厚度的控制至关重要。若施工温度不足，易出现摊铺离析和碾压不实的问题，而施工厚度的过高或不足也均会对沥青路面的平整度造成不良影响。

目前，沥青路面施工温度常采用红外测温仪测试，其易受到被测目标距离、被测目标发射率、强光、背景光、蒸汽、灰尘和烟雾等干扰，进而出现温度测量不准确的现象。同时，由于红外测温仪的工作原理是基于普朗克提出的黑体辐射定律，其测温的适用性取决于被测物体的热辐射与黑体辐射的接近程度，而被测物体的热辐射也会受到材料种类、表面粗糙度、理化结构和材料厚度等的影响，且现今并没有专门针对沥青路面材料而研发的红外测温仪。此外，红外测温仪也仅能测量被测物体的表面温度。

沥青路面的施工厚度主要由沥青混合料的松铺系数进行控制，故沥青混合料松铺厚度的测量十分重要。对于沥青混合料松铺厚度的测量，我国目前一般采用钢钎套一个矿泉水瓶盖插入松铺层，再用刻度尺测量钢钎插入深度，通过人工的读数来获取松铺厚度。一方面，这种方法无法保证钢钎的垂直插入；另一方面，人工读数易受多种外界条件影响，且若测量尺精度不高，更易造成松铺厚度测量的不准确性，进而引发较大的误差，严重影响施工质量。此外，这种方法需多步操作，甚至需两人配合完成，费时费力，影响施工进度。

综上所述，针对沥青路面的施工温度和施工厚度，目前主要是采用不同测量装置分别进行测量，且每种测量方法均存在较大的技术局限性，甚至技术缺陷。因此，从宏观的角度出发，将沥青路面的施工温度测量和施工厚度测量有机结合在一起，充分利用热电偶和数显式温控仪联合测量技术、电路原理、计算机技术和数字化信息技术等，研发一种便携式同步测定沥青路面施工温度及厚度的装置将具有现实的紧迫性、必要性和极大的工程意义。

发明内容

为解决现有沥青路面施工温度和施工厚度测试技术的不足，本发明目的在于提供一种便携式同步测定沥青路面施工温度及厚度的装置及方法，该装置能够同步实现沥青路面施工温度和施工厚度的测定，受外界条件影响较小，测量高效、结果准确。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种便携式同步测定沥青路面施工温度及厚度的装置，包括把手盖、保护外壳、电源、测厚仪、温控仪、弹性机构、踩踏机构、电阻棒、电阻片和插头式铠装热电偶，把手盖安装于保护外壳上，电源、测厚仪、温控仪和弹性机构安装于保护外壳内，弹性机构的一端固定，弹性机构的另一端与踩踏机构连接，踩踏机构包括旋转脚踏板和旋转中轴，旋转中轴的一端穿过保护外壳并与弹性机构连接，旋转中轴的另一端位于保护外壳的外部并与旋转脚踏板连接，保护外壳上开设有供旋转中轴上下移动的竖向移动孔；电阻棒的上端与弹性机构连接，电阻棒的下端与插头式铠装热电偶的上端连接，电阻片设置在保护外壳内并与电阻棒正对且摩擦接触；电阻棒、电阻片与测厚仪连接成回路，插头式铠装热电偶与温控仪连接，测厚仪和温控仪均与电源连接。

优选的，弹性机构包括支撑板和弹簧，支撑板设置于旋转中轴的上方并与保护外壳固定连接；弹簧的上端与支撑板连接，弹簧的下端连接有连接座，旋转中轴和电阻棒均与所述连接座连接。

优选的，所述连接座采用过渡上管，过渡上管的上端设有与保护外壳垂直的螺纹孔，旋转中轴上设有与该螺纹孔适配的外螺纹，过渡上管与旋转中轴之间螺纹连接，电阻棒的上端与过渡上管的下端连接。

优选的，过渡上管的侧壁开设有供线路穿过的通孔，过渡上管的内腔具有线路折叠的空间。

优选的，电源、测厚仪和温控仪均设置于支撑板的上方，支撑板上设有供线路穿过的通孔。

优选的，电阻棒的下端连接有过渡下管，插头式铠装热电偶的上端与过渡下管的内壁之间螺纹连接。

优选的，过渡下管的侧壁上开设有供线路穿过的通孔，过渡下管的内腔具有线路折叠的空间。

优选的，把手盖安装于保护外壳的顶部，把手盖与保护外壳之间螺纹连接。

优选的，电源采用可充电电源，测厚仪采用数显式测厚仪，温控仪采用数显式温控仪，电源、测厚仪和温控仪上均设有开关，开关伸出于保护外壳，保护外壳上开设电源的充电孔。

本发明同步测定沥青路面施工温度及厚度的方法，采用本发明如上所述的便携式同步测定沥青路面施工温度及厚度的装置进行，包括测沥青路面的温度测量和测沥青路面的厚度测量：

测沥青路面的温度测量过程包括：

电源为温控仪供电；

将所述便携式同步测定沥青路面施工温度及厚度的装置设置插头式铠装热电偶的一端朝下，将保护外壳的下端垂直地立放在待测沥青路面上，利用插头式铠装热电偶测量待测沥青路面表面施工温度，或者通过人力踩踏旋转脚踏板，使得旋转中轴、电阻棒和插头式铠装热电偶一起向下移动，利用插头式铠装热电偶测量沥青路面内部相应深度处的温度；温控仪对插头式铠装热电偶获取的信号进行处理并输出；

测沥青路面的温度测量过程包括：

电源为测厚仪供电；

将所述便携式同步测定沥青路面施工温度及厚度的装置设置插头式铠装热电偶的一端朝下，将保护外壳的下端垂直地立放在待测沥青路面上，通过人力踩踏旋转脚踏板，使得旋转中轴、电阻棒和插头式铠装热电偶一起向下移动，将便携式同步测定沥青路面施工温度及厚度的装置插入待测量松铺沥青路面中，直至无法继续深入；测厚仪根据电阻棒、电阻片与测厚仪形成的回路中电流的大小计算得到沥青路面施工厚度数值并输出；

当释放踩踏机构后，弹性机构驱动包括旋转中轴、电阻棒和插头式铠装热电偶的整体结构自由恢复到初始位置。

本发明具有以下有益效果：

本发明便携式同步测定沥青路面施工温度及厚度的装置通过设置测厚仪、电阻棒、电阻片和踩踏机构能够实现对沥青路面的厚度测量，利用温控仪和插头式铠装热电偶能够实现对沥青路面施工温度的测量，采用插头式铠装热电偶以及踩踏机构能够实现对沥青路面内部的温度测量，本发明采用插头式铠装热电偶进行测温，因此避免了现有技术中通过红外测温时的局限性，受外界环境因素的影响较小。本发明中保护外壳为整个装置的外部结构，在使用时，只需要将保护外壳的下端(安装插头式铠装热电偶的一端)垂直放置在沥青路面上，就能保证插头式铠装热电偶垂直插入沥青路面内部，插头式铠装热电偶同时也被用作为钢钎，易于伸入沥青路面的底部，因此即保证了插头式铠装热电偶与沥青路面的垂直度，还保证了对沥青路面整个厚度方向的测量，测厚结果更加准确。本发明将测厚功能和测温功能集成在了一起，通过脚踩旋转脚踏板的方式就能将插头式铠装热电偶插入沥青路面中，无需与别人配合，因此单人能够通过本发明的一个装置就能在同一个测量点进行温度和厚度的测量，提高了测量效率，同时整个装置便于携带。

附图说明

图1是本发明便携式同步测定沥青路面施工温度及厚度装置的正面示意图；

图2是本发明便携式同步测定沥青路面施工温度及厚度装置的侧面示意图；

图3是本发明便携式同步测定沥青路面施工温度及厚度装置的测厚回路电路原理示意图；

图中：1是把手盖；2是保护外壳；3是减震垫；4是充电口；5是电源接线柱；6是电源开关；7是电源储电盒；8是穿线孔；9是测厚仪接线柱；10是测厚仪显示屏；11是测厚仪按钮区；12是测厚仪主机；13是连接线；14是温控仪接线柱；15是温控仪显示屏；16是温控仪按钮区；17是温控仪主机；18是支撑板；19是弹簧固定柱；20是弹簧；21是旋转脚踏板；22是旋转中轴；23是固定螺母；24是连接线固定柱；25是过渡上管；26是电阻棒；27是电阻片；28是过渡下管；29是插头式铠装热电偶；30是电源指示灯；31是竖向移动孔。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明，应理解，附图及下述实施方式仅用于说明本发明，而非限制本发明。

本发明的目的是解决目前沥青路面施工温度测试中，红外测试仪测试面临的被测目标的发射率、强光、背景光、蒸汽、灰尘以及烟雾这些因素的干扰问题和仅能测量施工沥青路面表面温度的限制性条件，解决在沥青路面施工厚度测试中，传统钢钎插入无法保证与路面之间的垂直、刻度尺测量钢钎插入深度的低精度、人工读数的不准确性等问题和测量时的多步操作、费时费力问题等，解决沥青路面的施工温度和施工松铺厚度独立测试带来的测量不准确性和测试步骤的繁琐性等，从而提供一种具有操作简便、功能多样、实用性强、科学准确、抗干扰的能力强和数字化程度高等优势的便携式同步测定沥青路面施工温度及厚度的装置。

参照图1和图2，本发明把手盖1设置在保护外壳2的最上方；保护外壳2是整个装置外部轮廓主要构成，其中保护外壳2内包含各种固定格板，在各种格板上分布有穿线孔8，保护外壳下部存在2个连接线固定柱24；电源设置于保护外壳2内部并位于把手盖1的下方，包含充电口4、电源指示灯30、电源接线柱5、电源开关6和电源储电盒7，充电口4在电源的外侧上方，保护外壳2上开设有与充电口4正对的通孔，便于充电头插入，电源指示灯30与充电口4共线，电源指示灯30与充电口4对称分布在电源的外面板左右侧，电源开关6在电源外面板下侧的中轴线上，电源储电盒7构成电源的主体结构，电源储电盒7四周设有减震垫3，电源储电盒7与减震垫3共同固定在保护外壳2的电源固定格板内，减震垫3能够为源储电盒7减震，电源接线柱5共2个，对称分布在电源内面板中轴线左右侧；数显式测厚仪位于电源的下方，包含测厚仪接线柱9、测厚仪显示屏10、测厚仪按钮区11和测厚仪主机12，测厚仪接线柱9共4个，对称分布在数显式测厚仪内面板中轴线左右侧，测厚仪显示屏10在数显式测厚仪外面板上方，测厚仪按钮区11在数显式测厚仪外面板下方，测厚仪主机12构成数显式测厚仪的主体结构，测厚仪主机12的四周设有减震垫3，测厚仪主机12和减震垫3共同固定在保护外壳2的数显式测厚仪固定格板内，减震垫3能够为测厚仪主机12进行减震；数显式温控仪设置于保护外壳2内并位于数显式测厚仪下方，包含温控仪接线柱14、温控仪显示屏15、温控仪按钮区16和温控仪主机17，温控仪接线柱14共4个，对称分布在数显式温控仪内面板中轴线左右侧，温控仪显示屏15在数显式温控仪外面板的上方，温控仪按钮区16在数显式温控仪外面板下方，温控仪主机17构成了数显式温控仪的主体结构，温控仪主机17四周均设有减震垫3，温控仪主机17和减震垫3固定在保护外壳2的数显式温控仪固定格板内，减震垫3能够为温控仪主机17进行减震；连接线13连接了电源接线柱5、测厚仪接线柱9、温控仪接线柱14、电阻棒26、电阻片27和插头式铠装热电偶29；弹性悬挂机构位于数显式温控仪下方，包含支撑板18、弹簧固定柱19和弹簧20，支撑板18紧密固定在保护外壳2的内部并位于数显式温控仪的下方，弹簧固定柱19共4个，其中2个弹簧固定柱19对称固定在支撑板18的下部，另外2个弹簧固定柱19固定在过渡上管25的上端，弹簧20共2个，分别对称连接在支撑板18上的弹簧固定柱19以及过渡上管25上的弹簧固定柱19；踩踏机构位于弹性悬挂机构下方，包含旋转脚踏板21、旋转中轴22和固定螺母23，旋转中轴22的一部分在保护外壳2内通过螺纹与过渡上管25紧密连接，旋转中轴22的另一部分伸出保护外壳2外，旋转脚踏板21位于保护外壳2外，旋转脚踏板21的内圆孔套在旋转中轴22上，固定螺母23通过螺纹与旋转中轴22紧密连接，位于旋转脚踏板21与保护外壳2之间过渡上管25位于弹性悬挂机构和电阻棒26之间，过渡上管25通过其顶部2个弹簧固定柱19与弹簧20的下端连接，的下端过渡上管25通过螺纹与电阻棒26的上端紧密连接，下端过渡上管25内中空部分为连接线13的折叠提供空间，过渡下管28位于电阻棒26与插头式铠装热电偶29之间，过渡下管28的上端与电阻棒26的下端通过螺纹紧密连接，插头式铠装热电偶29的上端与过渡下管28内壁之间螺纹连接，过渡下管28内中空部分为连接线13的折叠提供空间；电阻棒26和电阻片27构成动态电阻机构，电阻棒26的上下两端通过螺纹分别与过渡上管25和过渡下管28紧密连接，通过连接线13与测厚仪接线柱9连接，电阻片27固定在保护外壳2的电阻片固定格板内，电阻片27通过摩擦方式同电阻棒26接触，通过连接线13与测厚仪接线柱9连接；插头式铠装热电偶29位于装置的最下方，通过螺纹与过渡下管28紧密连接，并通过连接线13与温控仪接线柱14连接。

本发明便携式同步测定沥青路面施工温度及厚度的装置通过将现代热电偶技术与数显式温控仪技术充分结合，置插头式铠装热电偶探头于施工沥青路面的表面或内部一定深度，可快速、准确、有效地测试沥青路面的施工温度，且数显式温控仪具有可靠性高、精度高、抗震动和抗干扰能力强等优势，能在恶劣环境条件下准确地测出热电偶的热电动势，并可用彩色数字明亮显示沥青路面的施工温度，从而有效避免了传统红外测温仪测试沥青路面施工温度面临的被测目标的发射率、强光、背景光、蒸汽、灰尘以及烟雾等因素的干扰问题和仅能测量施工沥青路面表面温度的限制性条件。同时，将400℃范围内电阻率不受温度影响的康铜材料作为电阻棒和电阻片，并将电阻棒与电阻片的接触长度与沥青路面施工测试厚度相关联，基于电学欧姆定律，通过减少电阻棒与电阻片的接触长度改变测厚回路电阻，引发测厚回路电流的变化，再利用数显式测厚仪中电流表检测测厚回路中电流，通过编程技术和数字化显示技术将不同的电流转换为对应的沥青路面施工厚度，再进行数字化显示，且配备的LED背景灯还有助于在光线不足的时段或地段对测厚仪显示屏进行读数，而保护外壳的垂直立放还能有助于插头式铠装热电偶能垂直插入施工沥青路面，从而有效避免了传统钢钎插入无法保证与路面垂竖直的问题、刻度尺测量钢钎插入深度的低精度问题、人工读数的不准确性问题和测量时的多步操作、费时费力问题等。此外，本发明可实现沥青路面施工温度和施工厚度的同步测定，而目前在沥青路面施工中，沥青路面的施工温度和施工松铺厚度均为独立的分开测试，不但带来了测量的不准确性，也具有较为繁琐的测试步骤，故本发明具有操作简便、功能多样、实用性强、科学准确、抗干扰的能力强和数字化程度高等优势，具备显著的进步性和工程意义。

作为本发明优选的实施方案，把手盖1是带螺纹的圆柱体上固定1个半圆环的结构，其通过螺纹与保护外壳2紧密连接，位于整个装置的最上方。把手盖1下部设有螺纹，能与保护外壳2连接或拆卸，以便检查或维修装置的内部仪器，且连接的强度也应能承受整个装置的重量，以便于提携装置。

作为本发明优选的实施方案，保护外壳2是整个装置的外壳体，其具有一定的厚度，形状组成主要是1个大圆柱体、1个过渡倒圆台和1个小圆柱体。同时，保护外壳2内包含电源固定格板、数显式测厚仪固定格板、数显式温控仪固定格板、电阻片固定格板和连接线固定柱，这些固定格板应能牢固嵌套相应仪器和部件，且应能进行自由装卸，以便进行检查和维修，且其在过渡倒圆台部分应留有适当长度的拆卸螺纹，以便外壳的拆卸，这些固定格板上的穿线孔8应能供足够数量的连接线自由穿过，连接线固定柱24应能牢固固定足够数量的连接线，而竖向移动孔31应具有足够的尺寸，以供旋转中轴22在其内上下自由移动。

作为本发明优选的实施方案，电源形状为长方体，位于把手盖下方和数显式测厚仪上方，且应具有可多次充放电的功能，其主要包含电源开关、充电口、电源储电盒、电源接线柱和电源指示灯。其中，电源开关控制电源供电与断电，其按钮形状为半球形；充电口为外部电力输入电源的接口，其可为普通数据线长方体接口；电源储电盒为电源的储电部分，形状为长方体；电源接线柱为连接线中的电源线接入部位，由螺丝和螺母组成，形状为圆柱体，共设置2个；电源指示灯可提示电源的电量和充放电状态，形状为圆柱体。电源具有为整个装置的运行提供电力的功能。电源充电口4可适合多种充电线类型，电源指示灯30应能显示电源的电量情况，并能以闪烁的方式指示充电状态，电源接线柱5设置2个，并能牢固固定连接线13，电源开关6应能通过按压和释放控制装置的通断电状态，电源储电盒7应能具有多次充放电的功能，并能储存足够的电量，至少能供装置7天的使用电能。

作为本发明优选的实施方案，减震垫3应具有一定的弹性、柔性和耐久性，能够限定被保护仪器在适当的位置不发生移动，缓冲和外界作用力对被保护仪器的损害，且能在夏季高温、污染性气体和冬季低温下不致丧失其保护作用，且其保护作用应当至少持续5年。

作为本发明优选的实施方案，数显式测厚仪形状为长方体，位于电源的下方，其应具有能测出电路中电流大小和将不同电流通过一定程序转化为对应沥青路面施工厚度数值的功能，且应能将该厚度值以数字的形式显示出来。数显式测厚仪中测厚仪接线柱9应设置4个，并能牢固固定连接线13，测厚仪显示屏10显示的数字应清晰、容易辨识，且应当装有背景LED灯光，以便在光线不良时段或地段进行读数，测厚仪按钮区11应当包含测厚仪开关按钮、自动校准按钮和背景灯光控制按钮，测厚仪主机12应能在夏季高温、冬季低温、震动、污染性气体和蒸汽等的不良条件下稳定和持久的工作，其功能应包含准确测试测厚回路中电流，并将电流大小转换为沥青路面相应的施工厚度。

作为本发明优选的实施方案，数显式温控仪形状为长方体，位于数显式测厚仪的下方，其应与插头式铠装热电偶的型号相匹配，具有能检测测温回路中插头式铠装热电偶工作端与参考端形成的电动势(也称热电势)的功能，并能将电动势转化为相应的沥青路面施工温度数值。数显式温控仪中温控仪接线柱14应设置4个，并能牢固固定连接线13，温控仪显示屏15因距离沥青路面较近，其应能显示彩色数字，以便于清晰和准确读数，温控仪按钮区16应包含开关按钮、设置按钮和自动校准按钮，其中设置按钮应能控制插头式铠装热电偶29参考端的环境温度输入，温控仪主机17准确测量的温度范围应包含0～300℃范围，且应能在夏季高温、冬季低温、震动、污染性气体和蒸汽等的不良条件下稳定持久的工作，其功能应包含能准确测量测温回路中热电动势，并将热电动势的大小转换为相应的沥青路面施工温度。

作为本发明优选的实施方案，连接线13中电源线和电流线连接电源接线柱5、测厚仪接线柱9、电阻棒26和电阻片27，构成测厚闭合回路，电源线和热电偶线连接温控仪接线柱14、插头式铠装热电偶29构成测温闭合回路，这些接线应含有接线端子，以便于卡固在接线柱上，且其应容易被保护外壳2上连接线固定柱固定，并具有一定的光滑性，不致阻碍插头式铠装热电偶29、过渡管和电阻棒26的运动，且能在夏季高温、冬季低温、污染性气体和蒸汽等的不良条件下不丧失其作用。

作为本发明优选的实施方案，连接线形状为圆柱体，主要用于连接电源、数显式测厚仪、数显式温控仪、电阻棒、电阻片和插头式铠装热电偶。连接线共包含电源线、电流线和热电偶线等3种线。电源线主要是为测厚系统及测温系统提供电能，包含正极电线和负极电线，分别连接数显式测厚仪和数显式温控仪背面一侧上下接线柱；电流线是连接数显式测厚仪、电阻棒和电阻片，并形成闭合回路，数显式测厚仪通过检测电流线中变化的电流，判断沥青路面施工厚度，主要包含2条电线，分别连接数显式测厚仪背面另一侧上下接线柱，且其中1条应留有足够的长度，以供电阻棒向下滑动而不撕扯电线，且应利用固定柱将伸出的电线进行固定；热电偶线连接数显式温控仪和插头式铠装热电偶，形成闭合回路，数显式温控仪通过检测回路中电动势的差值，判断沥青路面施工温度，主要包含2条电线，但2条电线一般缠绕在一起，形成1条电线，在数显式温控仪附近分开，分别连接数显式温控仪背面另一侧上下接线柱，且其中1条应留有足够的长度，以供插头式铠装热电偶向下滑动而不撕扯电线，且应利用固定柱将伸出的电线进行固定。

作为本发明优选的实施方案，弹性悬挂机构中支撑板18应具有足够的强度，能承受将插头式铠装热电偶29踏入施工沥青松铺路面的踩踏作用力，弹簧固定柱19也应具有同样的承载能力，能稳固固定其下的弹簧，且均不会发生明显的变形，而弹簧20应能具有同样的承载能力，且具有足够伸长能力，还能将伸入沥青路面中插头式铠装热电偶29恢复到原来的位置，表面应涂覆保护层，以防止外界蒸汽、离子和烟雾等不良环境对其造成的腐蚀。

作为本发明优选的实施方案，踩踏机构中旋转脚踏板21应具有普通人脚面板相似的宽度，以便于踩踏施力，且应能稳固嵌套在旋转中轴22上，并能绕其旋转，其材料应具有能承受人力踩踏的强度，旋转中轴22除具有同样强度外，还应能同过渡上管25通过螺纹紧密连接，而不发生相对位移，且能拆卸和维修更换，固定螺母23通过螺纹与旋转中轴22紧密连接，并能同旋转中轴22限定半球一起将旋转脚踏板21限定在适于人力踩踏的位置。

作为本发明优选的实施方案，过渡上管25和过渡下管28均应具有能承受人力踩踏的强度，且均为中空管状结构，过渡上管25顶部设有弹簧固定柱19，其与弹性悬挂机构中的弹簧20紧密连接，弹簧20通过弹簧固定柱19将过渡上管25及其下部结构悬挂空中，并能在其伸长后，将其拉回原位置，过渡上管25上部含有1个圆柱体通孔，该圆柱体通孔内存在适当长度的螺纹，能与旋转中轴22紧密连接，过渡上管25下部含有1个圆柱体通孔，其内存在适当长度的螺纹，能与电阻棒26的上端通过螺纹紧密连接，过渡下管28上部含有1个圆柱体通孔，其内存在适当长度的螺纹，能与电阻棒26的下端通过螺纹紧密连接，过渡管在踩踏机构的作用力下，能沿着竖向移动孔31(长孔)向下移动。

作为本发明优选的实施方案，动态电阻机构中电阻棒26顶底端各存在一段适当长度的凸出圆柱体，圆柱体上有适当长度螺纹，可分别同过渡上管25以及过渡下管28通过螺纹紧密连接，同步运动，且其上紧密连接电流线，电阻片27应固定在电阻片固定格板中，下部连接电流线，电阻棒25和电阻片27均采用特殊的电阻材料制成，该电阻材料应具有在0～300℃外界温度范围内，电阻不随温度改变而变化，且电阻棒25和电阻片27之间仅通过摩擦进行接触。电阻片形状为1个长方体薄片，其功能主要是随着电阻棒与电阻片的接触距离的变化而改变整个测厚电路中的电阻。动态电阻机构的主要功能是将电阻棒向下运动的距离转化为测厚回路中变化的电阻，再通过电阻的调整改变测厚回路中的电流大小，以供数显式测厚仪检测到变化的电流，并再次将其转化为沥青路面施工厚度的大小。

作为本发明优选的实施方案，插头式铠装热电偶29测量温度精度应在1℃以内，测试温度范围应至少包含0～300℃，且具应有耐高温、耐腐蚀和耐低温的特点，其刚度应满足插入松铺沥青路面10cm内而不变形的要求，插头式铠装热电偶29的顶部与连接线13中的热电偶线紧密连接，且插头式铠装热电偶29的顶部具有适当长度的螺纹，并通过螺纹与过渡下管28的下端紧密连接。插头式铠装热电偶29工作过程主要是通过底部探头插入施工沥青路面内部或与施工沥青路面表面接触，快速升高探头温度直至其内部温度与施工沥青路面相同，该工作端温度会同上部参考端温度形成相应的电动势差值，以供数显式温控仪检测，并将其转化为沥青路面施工温度。插头式铠装热电偶的主要功能是利用工作端测试沥青路面施工温度，并将其转化为与参考端的电动势差值。

实施例

本实施例中，把手盖1由橡胶或塑料材料制作，高度为7cm，底面直径为10cm，其同保护外壳2顶部通过螺纹紧密连接，起封盖和提携作用，可拆卸，其下方的保护外壳2由透明塑料制作而成，高度为85cm，粗管直径为10cm，细管直径为5cm，壁厚为0.5cm，其内从上至下安装有电源固定格板、数显式测厚仪固定格板、数显式温控仪固定格板、电阻片固定格板和连接线固定柱，且其电阻片固定格板顶面上部对面有一个长度为10cm，宽度为0.8cm的长方形凹槽孔，即而竖向移动孔31，以供旋转中轴22在其内上下自由移动，电源固定格板内固定有电源储电盒7，其之间有厚度为0.5cm的减震垫3，电源外面板有1个供充电的充电口4、1个控制通电状态的电源开关6，电源内面板有2个电源接线柱5，以供与连接线13中电源线相连接，电源固定格板底部存在1个直径为1cm的穿线孔8，以供连接线13中电源线穿入，数显式测厚仪固定格板内固定有测厚仪主机12，其之间有厚度为0.5cm的减震垫3，数显式测厚仪外面板有1个可供读数的测厚仪显示屏10，1个可供控制测厚回路通电状态、自动校准以及测厚仪显示屏10的背景灯光的测厚仪按钮区11，内侧面板有4个测厚仪接线柱9，供与连接线13中的电源线和电流线相连接，数显式测厚仪固定格板底部存在1个直径为1cm的穿线孔8，供连接线13中电源线和电流线穿入，该孔中轴与电源固定格板底部的穿线孔8中轴共线，数显式温控仪固定格板内固定有温控仪主机17，其之间有厚度为0.5cm的减震垫3，数显式温控仪外面板有1个可供读数的温控仪显示屏15、1个可供控制测温回路通电状态、自动校准以及设置插头式铠装热电偶参考端环境温度的温控仪按钮区16，内侧面板有4个温控仪接线柱14，供与连接线13中的电源线和热电偶线相连接，数显式温控仪固定格板底部存在1个直径为1cm的穿线孔8，供连接线13中电流线和热电偶线穿入，数显式温控仪固定格板下方是一块与保护外壳2紧密连接的支撑板18，其一侧存在1个直径为1cm的穿线孔8，供连接线13中电流线和热电偶线穿入，且其下部有2个对称分布的弹簧固定柱19，其下各紧密连接1个弹簧20，弹簧可为下部结构运动拉伸和弹回提供伸长度和拉力，并分别与过渡上管25顶部弹簧固定柱19紧密连接，弹簧固定柱19上部内侧与旋转中轴22通过螺纹紧密连接，下部内侧与电阻棒26顶端通过螺纹紧密连接，旋转中轴22外侧有1个半球状的限定端，其与固定螺母23一同限定与旋转中轴22嵌套连接的旋转脚踏板23，旋转脚踏板23可绕旋转中轴22旋转，其是长轴为11cm，短轴为10cm，厚度为0.5cm的椭圆板，且其内存在2条直径为1cm，厚度为0.5cm的加筋，其内侧固定螺母23与旋转中轴22通过螺纹紧密连接，旋转中轴22可沿着竖向移动孔31带动过渡上管25、电阻棒26和插头式铠装热电偶29一起向下做运动，电阻棒26侧面与电阻片固定格板中的电阻片27通过摩擦进行接触，而底端与过渡下管28顶端内侧通过螺纹紧密连接，共同运动，且电阻棒顶端除与过渡上管25连接外，其还紧密连接连接线13中的电流线，电阻片27底端也紧密连接连接线13中的电流线，其与下方插头式铠装热电偶29顶端的热电偶线一同被连接线固定柱24所固定，并向上延伸，过渡下管28底端内侧与长度为10cm，而直径为0.6cm插头式铠装热电偶29的顶端通过螺纹紧密连接。当施工人员用脚将旋转脚踏板23踏入施工松铺沥青路面中，旋转中轴沿着竖向移动孔31带动过渡上管25、电阻棒26和插头式铠装热电偶29一起向下做运动，而仅管内连接线13跟随运动，释放旋转脚踏板23时，其整体下部结构被弹簧20拉伸到原位置，在此过程中数显式测厚仪即可测出施工沥青路面松铺厚度，而数显式测温仪也可同步完成不同深度的测温工作。

本发明还提供上述便携式同步测定沥青路面施工温度及厚度装置具体操作和测试方法，包括以下步骤：

1.按压电源开关按钮6，为整个测试装置供应电能；；

2.按压温控仪按钮区16的开关按钮，为测温回路供应电能；

3.按压并释放1次测厚仪按钮区11的自动校准按钮，恢复测温回路的出厂测量状态；

4.利用温控仪按钮区16的设置按钮，设置插头式铠装热电偶参考端的环境温度，并自动开始测试；

5.将装置保护外壳2垂直立放在待测沥青路面上，或用脚踏下旋转脚踏板23一定深度，保持1分钟，利用插头式铠装热电偶探头测量沥青路面表面施工温度，或者通过人力踏下踩踏机构一定深度，利用插头式铠装热电偶探头测量沥青路面内部相应深度处的施工温度；

6.从温控仪显示屏15上读取沥青路面施工温度数值，可将其与允许沥青路面施工温度进行对比，判断沥青路面施工温度的适宜性；

7.释放温控仪按钮区16的开关按钮，不再为测温回路供应电能；

8.按压测厚仪按钮区11开关按钮，为测厚回路供应电能；

9.按压并释放1次测厚仪按钮区11的自动校准按钮，恢复测厚回路的出厂测量状态；

10.按压测厚仪按钮区11的灯光控制按钮，将测厚仪显示屏的背景LED灯光打开；

11.将装置保护外壳2垂直立放在待测沥青路面上，通过人力踏下旋转脚踏板23，直至插头式铠装热电偶29插入待测量松铺沥青路面底部，直至底部无法继续深入；

12.从测厚仪显示屏10上读取沥青路面施工厚度数值值，可将其与沥青路面施工松铺厚度进行对比，判断沥青路面施工松铺厚度的适宜性；

13.释放旋转脚踏板23，让插头式铠装热电偶29在弹性悬挂机构中弹簧的拉力作用下自由恢复到初始位置；

14.释放测厚仪按钮区11开关按钮和灯光控制按钮，不再为测厚回路供应电能；

15.释放电源开关按钮6；

16.完成沥青路面施工温度及松铺厚度的测量，收好本发明装置，并将其放置在适宜位置，避免接触污染物质。

以上测试步骤可分为施工沥青路面测温类和测厚类2种，也可独立执行，除打开、关闭电源和收起装置步骤均需执行外，2～7步骤即为沥青路面施工温度的测试过程，8～14即为沥青路面施工厚度的测试过程，且测试过程中仅需分别反复执行步骤5、步骤6和步骤11、步骤12即可连续完成沥青路面多点施工温度和施工厚度测试。

本发明中测试沥青路面施工温度的测温系统原理是：

基于1821年Seebeck发现的热电现象，即用不同导热材料制成导体工作端和参考端，若将导体不同端放置在不同温度下，则其组成的回路中会产生不同的热电动势。同时，充分利用热电现象原理发展的现代热电偶技术和数显式温控仪技术，将热电偶工作端接触或插入施工沥青路面，进而与工作端形成热电动势的差值，再利用数显式温控仪测出该热电动势差值，并将其转化为沥青路面的施工温度数值，且以数字方式彩色显示在温控仪显示屏上。

本发明中测试沥青路面厚度的测厚系统原理是：

根据电学欧姆定律，如图3所示，在同一电路中，通过某一导体的电流跟这段导体两端的电压成正比，跟这段导体的电阻成反比。同时，目前已被试验证实康铜材料电阻率在400℃下，基本不随温度改变而变化。因此，结合这两种现象，将康铜材料做成电阻棒和电阻片，在电压恒定的电路中，移动包含沥青路面施工厚度尺寸的电阻棒，减少电阻棒与电阻片间的接触距离至沥青路面施工厚度，再利用数显式测厚仪中电流表检测电路中电流变化，利用编程技术和数字化显示技术，将电流的变化值转化为沥青路面的施工厚度。

本发明具有以下优势：

1.测试沥青路面施工温度的准确度高，利用热电偶测试沥青路面施工温度与实际温度误差不超过1℃；

2.测试沥青路面施工厚度的准确度高，通过将保护外壳垂直立放在路面上，能够保证插头式铠装热电偶垂直插入松铺沥青路面，且测试厚度值精度可达0.1mm；

3.可实现沥青路面施工温度和施工厚度的同步测定，解决了传统独立测试的操作繁琐问题、仪器配合不当问题等，且有助于减少操作人员数量；

4.测试稳定性好，抗干扰能力强，测试结果不会受到被测目标发射率、强光、背景光、蒸汽、灰尘和烟雾等的干扰，有效保证了结果的科学性和可靠性；

5.耐久性好，且所有部件均易于更换和维修，装置基本不会受到高温、低温、潮湿、震动、噪声和污染性气体等外界不良条件的影响，且由于设置了各种螺纹连接方式，其易于拆卸、更换和维修所有部件；

6.体积较小，便于施工人员携带，且数字化程度高，易于操作和读数，整个装置高度约85cm，而粗管直径约10cm，并设置了旋转脚踏板、彩色数字显示屏和背景LED灯光，融入了较多人性化设计元素；

7.造价低廉，实用性强，便于国内施工工地推广应用，通过对其材料、仪器和零部件的价格估算，装置的整体造价在300～500元范围内，且其量产后价格应在300元以内，由于其与沥青路面施工结合紧密，国内的需求量较大，便于推广。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种便携式同步测定沥青路面施工温度及厚度的装置，其特征在于，包括把手盖（1）、保护外壳（2）、电源、测厚仪、温控仪、弹性机构、踩踏机构、电阻棒（26）、电阻片（27）和插头式铠装热电偶（29），把手盖（1）安装于保护外壳（2）上，电源、测厚仪、温控仪和弹性机构安装于保护外壳（2）内，弹性机构的一端固定，弹性机构的另一端与踩踏机构连接，踩踏机构包括旋转脚踏板（21）和旋转中轴（22），旋转中轴（22）的一端穿过保护外壳（2）并与弹性机构连接，旋转中轴（22）的另一端位于保护外壳（2）的外部并与旋转脚踏板（21）连接，保护外壳（2）上开设有供旋转中轴（22）上下移动的竖向移动孔（31）；电阻棒（26）的上端与弹性机构连接，电阻棒（26）的下端与插头式铠装热电偶（29）的上端连接，电阻片（27）设置在保护外壳（2）内并与电阻棒（26）正对且摩擦接触；电阻棒（26）、电阻片（27）与测厚仪连接成回路，插头式铠装热电偶（29）与温控仪连接，测厚仪和温控仪均与电源连接；

所述保护外壳2由透明塑料制作而成；

弹性机构包括支撑板（18）和弹簧（20），支撑板（18）设置于旋转中轴（22）的上方并与保护外壳（2）固定连接；弹簧（20）的上端与支撑板（18）连接，弹簧（20）的下端连接有连接座，旋转中轴（22）和电阻棒（26）均与所述连接座连接；

所述连接座采用过渡上管（25），过渡上管（25）的上端设有与保护外壳（2）垂直的螺纹孔，旋转中轴（22）上设有与该螺纹孔适配的外螺纹，过渡上管（25）与旋转中轴（22）之间螺纹连接，电阻棒（26）的上端与过渡上管（25）的下端连接；

过渡上管（25）的侧壁开设有供线路穿过的通孔，过渡上管（25）的内腔具有线路折叠的空间；

电阻棒（26）的下端连接有过渡下管（28），插头式铠装热电偶（29）的上端与过渡下管（28）的内壁之间螺纹连接。

2.根据权利要求1所述的一种便携式同步测定沥青路面施工温度及厚度的装置，其特征在于，电源、测厚仪和温控仪均设置于支撑板（18）的上方，支撑板（18）上设有供线路穿过的通孔。

3.根据权利要求1所述的一种便携式同步测定沥青路面施工温度及厚度的装置，其特征在于，过渡下管（28）的侧壁上开设有供线路穿过的通孔，过渡下管（28）的内腔具有线路折叠的空间。

4.根据权利要求1所述的一种便携式同步测定沥青路面施工温度及厚度的装置，其特征在于，把手盖（1）安装于保护外壳（2）的顶部，把手盖（1）与保护外壳（2）之间螺纹连接。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的一种便携式同步测定沥青路面施工温度及厚度的装置，其特征在于，电源采用可充电电源，测厚仪采用数显式测厚仪，温控仪采用数显式温控仪，电源、测厚仪和温控仪上均设有开关，开关伸出于保护外壳（2），保护外壳（2）上开设电源的充电孔。

6.同步测定沥青路面施工温度及厚度的方法，其特征在于，采用权利要求1-5任意一项所述的便携式同步测定沥青路面施工温度及厚度的装置进行，包括测沥青路面的温度测量和测沥青路面的厚度测量：

测沥青路面的温度测量过程包括：

电源为温控仪供电；

将所述便携式同步测定沥青路面施工温度及厚度的装置设置插头式铠装热电偶（29）的一端朝下，将保护外壳的下端垂直地立放在待测沥青路面上，利用插头式铠装热电偶（29）测量待测沥青路面表面施工温度，或者通过人力踩踏旋转脚踏板（21），使得旋转中轴（22）、电阻棒（26）和插头式铠装热电偶（29）一起向下移动，利用插头式铠装热电偶（29）测量沥青路面内部相应深度处的温度；温控仪对插头式铠装热电偶（29）获取的信号进行处理并输出；

测沥青路面的厚度测量过程包括：

电源为测厚仪供电；

将所述便携式同步测定沥青路面施工温度及厚度的装置设置插头式铠装热电偶（29）的一端朝下，将保护外壳的下端垂直地立放在待测沥青路面上，通过人力踩踏旋转脚踏板（21），使得旋转中轴（22）、电阻棒（26）和插头式铠装热电偶（29）一起向下移动，将便携式同步测定沥青路面施工温度及厚度的装置插入待测量松铺沥青路面中，直至无法继续深入；测厚仪根据电阻棒（26）、电阻片（27）与测厚仪形成的回路中电流的大小计算得到沥青路面施工厚度数值并输出；

当释放踩踏机构后，弹性机构驱动包括旋转中轴（22）、电阻棒（26）和插头式铠装热电偶（29）的整体结构自由恢复到初始位置。

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