CN114264688A - 一种实时检测沥青软化程度的装置系统及其检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种实时检测沥青软化程度的装置系统及其检测方法，所述装置系统包括相互电连接的检测单元和信号转换单元；所述检测单元包括箱体和设置在所述箱体内部的激光发射装置、加热装置、激光接收装置和施压装置。所述检测方法包括以下步骤：(1)在箱体内部依次平铺砂层和沥青层，待沥青完全凝固后安放施压装置；(2)启动加热装置和激光发射装置，利用激光接收装置实时接收光信号，并将光信号转换为电信号；(3)利用信号转换单元将激光接收装置的电信号转换为可视化信号。本发明提供的方法提升了检测准确度，节省了人力操作成本，适用于多种沥青软化程度的检测。
Description
技术领域
本发明属于沥青软化检测技术领域，涉及一种检测沥青软化程度的装置系统，尤其涉及一种实时检测沥青软化程度的装置系统及其检测方法。
背景技术
在土木工程领域，沥青是应用广泛的防水材料和防腐材料，主要用于屋面、地面、地下结构的防水，木材及钢材的防腐。沥青还是道路工程中应用极为广泛的路面结构胶结材料，其与不同组成的矿质材料按比例配合后可建成不同结构的沥青路面，且在高速公路上的应用最为广泛。
沥青路面在使用过程中，由于长期受到车辆荷载与气候环境因素的综合作用，导致其路面路用性能逐渐降低。沥青作为一种典型的温度敏感性材料，沥青路面路用性能受到温度的影响尤其明显。沥青路面在强日光的长时间照射下会变得柔软，且其粘稠度增加，当车轮经过因日照而软化的沥青路面时会在路面上留下明显的车辙印，严重时车轮还会将路面上的沥青卷起，粘附在车轮上，造成严重的经济损失和安全隐患。此外，沥青融化时会产生主要成分为酚类、蒽、萘、吡啶等化合物，对人体健康造成巨大伤害。
CN 109632870A公开了一种沥青在日温下的软化时间的检测方法，通过模拟制作沥青路面，再模拟沥青路面在日照下的加热，进而测得无数组沥青路面在不同日照温度下软化时间，通过描点法绘制沥青路面在日照温度下的软化时间的趋势图，进而求得近似标准曲线方程，利用此近似标准曲线方程，即可预算在不同地区，不同的日照温度下，沥青路面在相应的日照温度下多久会变软，进而为相关部门或人员提供数据参考，规避变软沥青路面带来的后续不利影响。然而所述发明依赖于技术人员实时观察小球在沥青表面的下降距离，肉眼观察误差较大，且所得近似标准曲线的拟合精度仍有待进一步提升。
由此可见，如何提供一种实时检测沥青软化程度的方法，提升检测准确度，节省人力操作成本，适用于多种沥青软化程度的检测，成为了目前本领域技术人员迫切需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种实时检测沥青软化程度的装置系统及其检测方法，所述检测方法提升了检测准确度，节省了人力操作成本，适用于多种沥青软化程度的检测。
为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供一种实时检测沥青软化程度的装置系统，所述装置系统包括相互电连接的检测单元和信号转换单元。
所述检测单元包括箱体和设置在所述箱体内部的激光发射装置、加热装置、激光接收装置和施压装置。
所述施压装置用于向沥青施加压力并将激光反射至激光接收装置。
所述信号转换单元用于将激光接收装置的电信号转换为可视化信号。
本发明提供的装置系统通过将沥青软化的位移信息实时转化为光电信号，实现了对沥青软化程度的及时检测，提升了检测准确度，节省了人力操作成本，适用于多种沥青软化程度的检测。
优选地，所述箱体的内部还设置有通风装置。
本发明中，所述通风装置可将沥青软化过程中释放出的有毒气体及时排出，以避免其对操作人员的身体健康造成危害。
优选地，所述激光发射装置包括红宝石激光器、氦氖激光器或激光二极管中的任意一种。
优选地，所述加热装置包括电阻加热器和/或红外加热器。
优选地，所述激光接收装置包括半导体光探测器或光电倍增管。
优选地，所述施压装置为含有镜面反射平面的施压块。
优选地，所述信号转换单元包括处理器和显示器。
第二方面，本发明提供一种采用如第一方面所述装置系统进行实时检测沥青软化程度的方法，所述方法包括以下步骤：
(1)在箱体内部依次平铺砂层和沥青层，待沥青完全凝固后安放施压装置；
(2)启动加热装置和激光发射装置，利用激光接收装置实时接收光信号，并将光信号转换为电信号；
(3)利用信号转换单元将激光接收装置的电信号转换为可视化信号。
优选地，步骤(1)所述砂层的厚度为5-15cm，例如可以是5cm、6cm、7cm、8cm、9cm、10cm、11cm、12cm、13cm、14cm或15cm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(1)所述沥青层的厚度为5-10cm，例如可以是5cm、5.5cm、6cm、6.5cm、7cm、7.5cm、8cm、8.5cm、9cm、9.5cm或10cm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明通过合理设置砂层和沥青层的厚度范围，使其贴近沥青公路的施工标准，以提升模拟的准确度。
优选地，步骤(1)所述施压装置的安放位置为沥青层的正中央。
本发明通过将施压装置安放在沥青层的正中央，提升了沥青软化过程中施压装置位移下降的平整度，防止了施压装置在下降过程中发生倾斜，从而进一步提升了检测的准确度。
优选地，步骤(1)所述施压装置的重量为500-5000g，例如可以是500g、1000g、1500g、2000g、2500g、3000g、3500g、4000g、4500g或5000g，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(1)所述施压装置与沥青层的接触面积为10-100cm2，例如可以是10cm2、20cm2、30cm2、40cm2、50cm2、60cm2、70cm2、80cm2、90cm2或100cm2，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(2)所述加热装置的加热温度为40-60℃，例如可以是40℃、42℃、44℃、46℃、48℃、50℃、52℃、54℃、56℃、58℃或60℃，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(2)所述加热装置与沥青层之间的距离为5-20cm，例如可以是5cm、6cm、7cm、8cm、9cm、10cm、12cm、14cm、16cm、18cm或20cm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(2)所述激光发射装置发射出的激光与施压装置的镜面反射平面之间的夹角为10-60°，例如可以是10°、15°、20°、25°、30°、35°、40°、45°、50°、55°或60°，进一步优选为30°，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明通过将激光发射装置发射出的激光与施压装置的镜面反射平面之间成一定夹角，利用反射激光的方式将沥青软化的位移信息适度放大，进一步提升了检测的准确度。
本发明将激光发射装置发射出的激光与施压装置的镜面反射平面之间的夹角控制在30°时，激光接收装置上光斑的位移则为施压装置在沥青层表面下降距离的两倍，无需额外测量施压装置上的光斑与激光接收装置间的距离，进一步提升了检测的准确度。
优选地，步骤(2)所述激光发射装置发射出的激光为可见光或不可见光。
优选地，步骤(2)所述激光接收装置实时接收光信号，并将所述光信号的光斑位置信息转换为电信号。
优选地，步骤(3)所述信号转换单元转换的可视化信号包括沥青层凹陷深度、加热温度与加热时间之间的关系曲线。
本发明中，所述可视化信号既可以是沥青层凹陷深度X随加热温度T的变化曲线Y1，也可以是沥青层凹陷深度X随加热时间t的变化曲线Y2，通过所述变化曲线可进一步获取沥青软化程度的其他信息，如计算变化曲线Y2在某点的斜率即得沥青层在某一时间点的瞬时凹陷速率V。
作为本发明第二方面优选的技术方案，所述方法包括以下步骤：
(1)在箱体内部依次平铺厚度为5-15cm的砂层和厚度为5-10cm的沥青层，待沥青完全凝固后于正中央处安放施压装置，且所述施压装置的重量为500-5000g，施压装置与沥青层的接触面积为10-100cm2；
(2)启动加热装置和激光发射装置，利用激光接收装置实时接收光信号，并将所述光信号的光斑位置信息转换为电信号；所述加热装置的加热温度为40-60℃，且加热装置与沥青层之间的距离为5-20cm；所述激光发射装置发射出的激光与施压装置的镜面反射平面之间的夹角为10-60°，且所述激光为可见光或不可见光；
(3)利用信号转换单元将激光接收装置的电信号转换为可视化信号，所述可视化信号包括沥青层凹陷深度、加热温度与加热时间之间的关系曲线。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明提供的装置系统通过将沥青软化的位移信息实时转化为光电信号，实现了对沥青软化程度的及时检测，提升了检测准确度，节省了人力操作成本，适用于多种沥青软化程度的检测；此外，本发明利用反射激光的方式将沥青软化的位移信息适度放大，进一步提升了检测的准确度。
附图说明
图1是本发明提供的实时检测沥青软化程度的装置系统示意图；
图2是对比例1提供的实时检测沥青软化程度的装置系统示意图。
其中：1-箱体；2-激光发射装置；3-加热装置；4-激光接收装置；5-施压装置；6-信号转换单元；7-沥青层；8-砂层。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
本实施例提供一种实时检测沥青软化程度的装置系统，如图1所示，所述装置系统包括相互电连接的检测单元和信号转换单元6。所述检测单元包括箱体1和设置在所述箱体1内部的激光发射装置2、加热装置3、激光接收装置4和施压装置5；所述施压装置5用于向沥青施加压力并将激光反射至激光接收装置4；所述信号转换单元6用于将激光接收装置4的电信号转换为可视化信号。
本实施例中，所述箱体1的内部还设置有通风扇(图1未示出)；所述激光发射装置2为红宝石激光器，所述加热装置3为电阻加热器，所述激光接收装置4为半导体光探测器，所述施压装置5为含有镜面反射平面的施压块，所述信号转换单元6包括处理器和显示器。
实施例2
本实施例提供一种实时检测沥青软化程度的装置系统，所述装置系统除了将激光发射装置2改为氦氖激光器，其余结构及条件均与实施例1相同，故在此不做赘述。
实施例3
本实施例提供一种实时检测沥青软化程度的装置系统，所述装置系统除了将激光发射装置2改为激光二极管，其余结构及条件均与实施例1相同，故在此不做赘述。
实施例4
本实施例提供一种实时检测沥青软化程度的装置系统，所述装置系统除了将加热装置3改为红外加热器，其余结构及条件均与实施例1相同，故在此不做赘述。
实施例5
本实施例提供一种实时检测沥青软化程度的装置系统，所述装置系统除了将激光接收装置4改为光电倍增管，其余结构及条件均与实施例1相同，故在此不做赘述。
实施例6
本实施例提供一种实时检测沥青软化程度的装置系统，所述装置系统除了未在箱体1的内部设置通风扇，其余结构及条件均与实施例1相同，故在此不做赘述。
相较于实施例1，本实施例由于并未在箱体的内部设置通风扇，导致沥青软化过程中释放出的有害气体无法及时排出室外，一定程度上会对操作人员的身体健康造成危害。
对比例1
本对比例提供一种实时检测沥青软化程度的装置系统，如图2所示，所述装置系统除了将激光发射装置2安放至施压装置5的正中央，即施压装置5仅用于向沥青施加压力，不再用于将激光反射至激光接收装置4，其余结构及条件均与实施例1相同，故在此不做赘述。
相较于实施例1，本对比例由于将激光发射装置安放至施压装置的正中央，使得激光直接照射至激光接收装置，光斑在激光接收装置上的位移即为施压装置在沥青层表面的下降距离，当沥青软化程度较低时，光斑的位移信息不明显，一定程度上降低了检测的准确度。
应用例1
本应用例应用实施例1提供的装置系统进行实时检测沥青软化程度，检测方法包括以下步骤：
(1)在箱体1内部依次平铺厚度为10cm的砂层8和厚度为8cm的沥青层7，待沥青完全凝固后于正中央处安放施压装置5，且所述施压装置5的重量为2500g，施压装置5与沥青层7的接触面积为50cm2；
(2)启动加热装置3和激光发射装置2，利用激光接收装置4实时接收光信号，并将所述光信号的光斑位置信息转换为电信号；所述加热装置3的加热温度为50℃，且加热装置3与沥青层7之间的距离为15cm；所述激光发射装置2发射出的激光与施压装置5的镜面反射平面之间的夹角为30°；
(3)利用信号转换单元6将激光接收装置4的电信号转换为可视化信号，所述可视化信号包括沥青层凹陷深度、加热温度与加热时间之间的关系曲线。
应用例2
本应用例应用实施例2提供的装置系统进行实时检测沥青软化程度，检测方法包括以下步骤：
(1)在箱体1内部依次平铺厚度为5cm的砂层8和厚度为5cm的沥青层7，待沥青完全凝固后于正中央处安放施压装置5，且所述施压装置5的重量为500g，施压装置5与沥青层7的接触面积为10cm2；
(2)启动加热装置3和激光发射装置2，利用激光接收装置4实时接收光信号，并将所述光信号的光斑位置信息转换为电信号；所述加热装置3的加热温度为40℃，且加热装置3与沥青层7之间的距离为5cm；所述激光发射装置2发射出的激光与施压装置5的镜面反射平面之间的夹角为30°；
(3)利用信号转换单元6将激光接收装置4的电信号转换为可视化信号，所述可视化信号包括沥青层凹陷深度、加热温度与加热时间之间的关系曲线。
应用例3
本应用例应用实施例3提供的装置系统进行实时检测沥青软化程度，检测方法包括以下步骤：
(1)在箱体1内部依次平铺厚度为15cm的砂层8和厚度为10cm的沥青层7，待沥青完全凝固后于正中央处安放施压装置5，且所述施压装置5的重量为5000g，施压装置5与沥青层7的接触面积为100cm2；
(2)启动加热装置3和激光发射装置2，利用激光接收装置4实时接收光信号，并将所述光信号的光斑位置信息转换为电信号；所述加热装置3的加热温度为60℃，且加热装置3与沥青层7之间的距离为20cm；所述激光发射装置2发射出的激光与施压装置5的镜面反射平面之间的夹角为30°；
(3)利用信号转换单元6将激光接收装置4的电信号转换为可视化信号，所述可视化信号包括沥青层凹陷深度、加热温度与加热时间之间的关系曲线。
对比应用例1
本对比应用例应用对比例1提供的装置系统进行实时检测沥青软化程度，检测方法包括以下步骤：
(1)在箱体1内部依次平铺厚度为10cm的砂层8和厚度为8cm的沥青层7，待沥青完全凝固后于正中央处安放施压装置5和激光发射装置2，且所述施压装置5和激光发射装置2的总重量为2500g，施压装置5与沥青层7的接触面积为50cm2；
(2)启动加热装置3和激光发射装置2，利用激光接收装置4实时接收光信号，并将所述光信号的光斑位置信息转换为电信号；所述加热装置3的加热温度为50℃，且加热装置3与沥青层7之间的距离为15cm；
(3)利用信号转换单元6将激光接收装置4的电信号转换为可视化信号，所述可视化信号包括沥青层凹陷深度、加热温度与加热时间之间的关系曲线。
相较于应用例1，本对比应用例由于将激光发射装置安放至施压装置的正中央，使得激光直接照射至激光接收装置，光斑在激光接收装置上的位移即为施压装置在沥青层表面的下降距离，当沥青软化程度较低时，光斑的位移信息不明显，一定程度上降低了检测的准确度。
由此可见，本发明提供的装置系统通过将沥青软化的位移信息实时转化为光电信号，实现了对沥青软化程度的及时检测，提升了检测准确度，节省了人力操作成本，适用于多种沥青软化程度的检测；此外，本发明利用反射激光的方式将沥青软化的位移信息适度放大，进一步提升了检测的准确度。
申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (10)
1.一种实时检测沥青软化程度的装置系统，其特征在于，所述装置系统包括相互电连接的检测单元和信号转换单元；
所述检测单元包括箱体和设置在所述箱体内部的激光发射装置、加热装置、激光接收装置和施压装置；
所述施压装置用于向沥青施加压力并将激光反射至激光接收装置；
所述信号转换单元用于将激光接收装置的电信号转换为可视化信号。
2.根据权利要求1所述的装置系统，其特征在于，所述箱体的内部还设置有通风装置；
优选地，所述激光发射装置包括红宝石激光器、氦氖激光器或激光二极管中的任意一种；
优选地，所述加热装置包括电阻加热器和/或红外加热器；
优选地，所述激光接收装置包括半导体光探测器或光电倍增管；
优选地，所述施压装置为含有镜面反射平面的施压块；
优选地，所述信号转换单元包括处理器和显示器。
3.一种采用如权利要求1或2所述装置系统进行实时检测沥青软化程度的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)在箱体内部依次平铺砂层和沥青层，待沥青完全凝固后安放施压装置；
(2)启动加热装置和激光发射装置，利用激光接收装置实时接收光信号，并将光信号转换为电信号；
(3)利用信号转换单元将激光接收装置的电信号转换为可视化信号。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述砂层的厚度为5-15cm；
优选地，步骤(1)所述沥青层的厚度为5-10cm。
5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述施压装置的安放位置为沥青层的正中央；
优选地，步骤(1)所述施压装置的重量为500-5000g；
优选地，步骤(1)所述施压装置与沥青层的接触面积为10-100cm2。
6.根据权利要求3-5任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述加热装置的加热温度为40-60℃；
优选地，步骤(2)所述加热装置与沥青层之间的距离为5-20cm。
7.根据权利要求3-6任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述激光发射装置发射出的激光与施压装置的镜面反射平面之间的夹角为10-60°，进一步优选为30°；
优选地，步骤(2)所述激光发射装置发射出的激光为可见光或不可见光。
8.根据权利要求3-7任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述激光接收装置实时接收光信号，并将所述光信号的光斑位置信息转换为电信号。
9.根据权利要求3-8任一项所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述信号转换单元转换的可视化信号包括沥青层凹陷深度、加热温度与加热时间之间的关系曲线。
10.根据权利要求3-9任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)在箱体内部依次平铺厚度为5-15cm的砂层和厚度为5-10cm的沥青层，待沥青完全凝固后于正中央处安放施压装置，且所述施压装置的重量为500-5000g，施压装置与沥青层的接触面积为10-100cm2；
(2)启动加热装置和激光发射装置，利用激光接收装置实时接收光信号，并将所述光信号的光斑位置信息转换为电信号；所述加热装置的加热温度为40-60℃，且加热装置与沥青层之间的距离为5-20cm；所述激光发射装置发射出的激光与施压装置的镜面反射平面之间的夹角为10-60°，且所述激光为可见光或不可见光；
(3)利用信号转换单元将激光接收装置的电信号转换为可视化信号，所述可视化信号包括沥青层凹陷深度、加热温度与加热时间之间的关系曲线。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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