CN205426382U - 一种公路路面温度测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种公路路面温度测量装置，包括环形抗压钢板，塑料薄板，带有刻度的轻质铝合金空心管，温度测试板和轻质铝合金箱体；探测光纤环探测路面温度并将温度信号转化为光信号，通过传感光纤输送到光纤解调仪转化为电信号，送入数据采集处理和存储设备，经过一个监测周期后将数据存储卡取出，通过电脑软件分析数据信息，将温度信号实时显示出来；测试简捷，安装方便，并且本装置采用分布式光纤温度传感技术使路面温度测试更为精确，稳定性更好。

Description

一种公路路面温度测量装置

技术领域

本实用新型涉及公路行业中路面内部温度测试板，特别涉及一种公路路面温度测量装置。

背景技术

目前道路路面分两种，水泥混凝土路面和沥青路面，然而这两种路面的基础材料水泥混凝土和沥青混合料都是温度敏感性材料，热胀冷缩体积变化较大。在外界环境温度变化时，路面内的不稳定热流形成了路面结构的温度场和温度梯度，使得路面材料发生温度变形因而在路面产生较大的温度应力，在车载及温度应力的耦合往复作用下容易引起路面开裂。

但是，目前国内外进行路面设计和研究过程中在路面结构分析和温度场分析时，为了简化计算，往往会忽略行车荷载与温度场的耦合作用对路面温度场的影响，并且对于路面温度场的研究国内外学者尽管提出了相当多的模型和测试方法，但是路面温度变化受影响的因素众多，关系复杂，还没有一个模型能完整精确地模拟出各因素对路面温度的影响方式，对于路面温度场的分析研究还是以实测为主，而实测主要以埋设传感器居多，根据不同地区的路面结构形式，传感器的埋设方式多种多样，这样不仅对路面温度测试精确性、稳定性产生影响，同时不同埋设方式和不同操作人员数据可比性不高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种简单快捷，适应性广，高精度的公路路面温度测量装置，以提高路面温度场测试的精确度和稳定性，为模拟分析路面温度场应力对路面结构破坏形式和机理的研究提供可靠数据支撑。

为达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种公路路面温度测量装置，包括环形抗压钢板，塑料薄板，带有刻度的轻质铝合金空心管，温度测试板和轻质铝合金箱体；环形抗压钢板与轻质铝合金空心管上部固定连接，塑料薄板和多个温度测试板从上往下依次设置在轻质铝合金空心管上，温度测试板内部通过伞齿与轻质铝合金空心管连接，温度测试靠近边缘位置设置探测光纤环，轻质铝合金箱体中内置光纤解调仪、光源光电器件及数据采集处理和存储设备，探测光纤环和光纤解调仪通过穿过纵向微型缝口的传感光纤连接，探测光纤环探测路面温度并将温度信号转化为光信号通过传感光纤输送到光纤解调仪转化为电信号。

进一步，所述轻质铝合金箱体中还设置有传感光纤收放装置，传感光纤收放装置内部通过伞齿与轻质铝合金空心管相连，传感光纤缠绕存放在传感光纤收放装置上，穿过纵向微型缝口进入轻质铝合金空心管内与轻质铝合金箱体内的光纤解调仪连接。

进一步，所述多个温度测试板采用聚苯乙烯泡沫塑料夹心隔热铝薄板，探测光纤环围绕聚苯乙烯泡沫塑料夹心隔热铝薄板布置。

进一步，所述温度测试板靠近边缘位置凸出，凸出处内嵌探测光纤环。

进一步，所述探测光纤环与传感光纤连接处设置有连接器接头。

进一步，所述的各温度测试板之间设置有可装卸式塑料隔热薄板。

进一步，所述塑料薄板和塑料隔热薄板为聚苯乙烯泡沫塑塑料板。

进一步，所述环形抗压钢板顶部设置有槽型把手。

本实用新型的公路路面温度测量装置包括环形抗压钢板，塑料薄板，带有刻度的轻质铝合金空心管，温度测试板和轻质铝合金箱体；探测光纤环探测路面温度并将温度信号转化为光信号通过传感光纤输送到光纤解调仪转化为电信号，送入数据采集处理和存储设备，经过一个监测周期后将数据存储卡取出，通过电脑软件分析数据性息，将温度信号实时显示出来；自动完成路面各结构层温度的监测，精度高，稳定性好，安装方便，易于携带，能节省大量人力，物力，适用于工程检测和科学研究。

本实用新型还具有以下优点和有益效果：

1、本装置不仅适用任何地区任何路面结构形式的温度测试，同时操作简单，采用分布式光纤温度传感技术测试精度高、稳定性好，为模拟分析路面温度场应力对路面结构破坏形式和机理的研究提供可靠数据支撑。

2、本实用新型测试时，可以根据不同地区不同结构类型路面调节温度测试板高度，来监测路面结构内部想要分析点的温度。

3、本实用新型摒弃了现场路面引线、刻槽然后埋设传感器的传统方式，无需长时间占用道路影响交通，排除了因作业人员熟练程度，作业方式的不同对路面温度测试精度的影响，并且避免传感器安装过程中受损，能保证传感器存活率。

附图说明

图1为本实用新型整体结构示意图；

图2a为温度测试板轴向剖面示意图；

图2b为温度测试板径向剖面示意图；

图3为轻质铝合金箱体结构示意图；

图4为伞齿结构示意图；

图5为可装卸式厚度不同的聚苯乙烯泡沫塑料隔热薄板示意图；

图6分布光纤温度传感系统的结构框图；

图中：1、槽型把手；2、环形抗压钢板；3、聚苯乙烯泡沫塑料薄板；4、轻质铝合金空心管；5、纵向微型缝口；6、温度测试板；7、轻质铝合金箱体；8、探测光纤环；9、连接器接头；10、传感光纤收放装置；11、聚苯乙烯泡沫塑料夹心隔热铝薄板；12、传感光纤；13、伞齿；15、可装卸式塑料隔热薄板。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步详细说明，但本实用新型不限于这些实施例。

参照图1和图2b所示，为本实用新型的一种公路路面温度测量装置的正面结构示意图。它包括槽型把手1，环形抗压钢板2，聚苯乙烯泡沫塑料薄板3，轻质铝合金空心管4，铝合金钢管上开有纵向微型缝口5，温度测试板6和轻质铝合金箱体7，内置由探测光纤环的温度测试板6，轻质铝合金箱体7内置光纤解调仪、光源光电器件、数据采集处理和存储设备。

环形抗压钢板2与轻质铝合金空心管4上部固定连接，轻质铝合金空心管4通过伞齿13与温度测试板6连接，如图4，塑料薄板3和多个温度测试板6从上往下依次通过伞齿13套在轻质铝合金空心管4上，温度测试板6上下夹心处靠近边缘位置设置探测光纤环8，轻质铝合金空心管4上开设有纵向微型缝口5，如图3所示，轻质铝合金箱体7中内置光纤解调仪、光源光电器件及数据采集处理和存储设备，探测光纤环8和光纤解调仪通过穿过纵向微型缝口5的传感光纤12连接，探测光纤环8探测路面温度并将温度信号转化为光信号通过传感光纤12输送到光纤解调仪转化为电信号。

进一步，所述轻质铝合金箱体7中还设置有传感光纤收放装置10，穿过纵向微型缝口5的传感光纤12缠绕在传感光纤收放装置10上。多个温度测试板6内部采用聚苯乙烯泡沫塑料夹心隔热铝薄板11，探测光纤环8围绕聚苯乙烯泡沫塑料夹心隔热铝薄板11布置，如图2a。

进一步，温度测试板6靠近边缘位置凸出，凸出处内嵌探测光纤环8；探测光纤环8与传感光纤12连接处设置有连接器接头9。

如图5所示，各温度测试板6之间设置有可装卸式塑料隔热薄板15；所述塑料薄板3和塑料隔热薄板15为聚苯乙烯泡沫塑料板。环形抗压钢板2顶部设置有槽型把手1。

以聚苯乙烯泡沫塑料为主体材料的温度测试板6内部嵌有同轴设置的传感光纤收放装置10，传感光纤12缠绕于传感光纤收放装置10上，质铝合金箱体内的传感光纤收放装置10内部通过伞齿13与轻质铝合金空心管4相连，整个温度测试板6通过伞齿13沿空心管上下移动并带动转动，转动过程中缠绕在传感光纤收放装置10内的传感光纤12，沿着空心管上的纵向微型缝口5收放传感光纤，从而调节温度测试板上下距离。

所述的轻质铝合金空心管4带有刻度，温度测试板厚度固定为1cm，以探测光纤为界限上下各0.5cm，将温度测试板滑至最上部固定可以测试距离路表面2cm除的温度。

所述温度测试板上下滑动距离与传感光纤收放长度一致，传感光纤不处于受力状态。

所述的温度测试板边缘中部凸出，凸出处内嵌温度探测光纤，圆板其它材料为聚苯乙烯泡沫塑料，能减少热量在局部区域深度方向的传递，使测试温度更加接近完整结构情况下路面各层的真实温度。

本装置温度探测采用分布式温度传感技术，分布式光纤温度传感系统的结构框图如图6所示，探测光纤环8获取路面结构内部温度分布信息的原理是利用光在光纤中传输能够产生后向散射，首先由激光发射器在光纤中注入一定能量和宽度的激光脉冲，它在光纤中传输的同时不断产生后向散射光波，这些后向散射光波的状态受到所在探测光纤环8散射点的温度影响而有所改变，将散射回来的光波经波分复用、检测解调后，送入信号采集存储系统，经过一个监测周期后将数据存储卡取出，通过电脑软件分析数据性息，这样就能将温度信号实时显示出来。

本实用新型实现原理为在同步控制单元的触发下，激光器产生一个大功率光脉冲，当激光在光纤中传输时发生拉曼散射，拉曼散射光分为斯托克斯光和反斯托克斯光。当光纤受热，反斯托克斯光强的变化相对斯托克斯光强的变化大很多。利用反斯托克斯光强与斯托克斯光强的特性，经波分复用器和光电检测器采集带有温度信息的背向拉曼散射光信号，经信号处理可以解调出实时的温度信息。实现对光纤温度场的分布式测量。

由于分布式温度传感器使用光纤作为传感通讯元素，单纤维能够替代许多热电偶，简化了布线，从而使应用程序能在空间使用的技术要求、重量和布线成本上更优于传统传感器。

测试时，在所需要测试路面点用钻孔机钻取直径为10cm，厚度为1cm的槽，更换直径为6cm的钻头，再在槽内同心位置钻孔，深度为120cm，清除空内部杂物，根据所钻芯样测量道路各结构层距离路表高度，旋转温度测试板调节其高度，根据钢管上尺寸将各温度测试板调整到所需测试结构点高度，固定。将聚苯乙烯泡沫塑料隔热薄板15从厚到薄顺序一次嵌如各温度测试板之间，填充其温度测试板之间的间隙，最后打开箱体底部电源开关，将装置放入所钻孔内即可。

本实用新型的公路路面温度测量装置，能够自动完成路面各结构层温度的监测，精度高，稳定性好，安装方便，易于携带，能节省大量人力，物力，适用于工程检测和科学研究。

Claims (8)

1.一种公路路面温度测量装置，其特征在于：包括环形抗压钢板(2)，塑料薄板(3)，带有刻度的轻质铝合金空心管(4)，温度测试板(6)和轻质铝合金箱体(7)；环形抗压钢板(2)与轻质铝合金空心管(4)上部固定连接，塑料薄板(3)和多个温度测试板(6)从上往下依次设置在轻质铝合金空心管(4)上，温度测试板(6)内部通过伞齿(13)与轻质铝合金空心管(4)连接，温度测试板(6)靠近边缘位置设置探测光纤环(8)，轻质铝合金箱体(7)设置在轻质铝合金空心管(4)下方，轻质铝合金空心管(4)上开设有纵向微型缝口(5)，轻质铝合金箱体(7)中内置光纤解调仪、光源光电器件及数据采集处理和存储设备，探测光纤环(8)和光纤解调仪通过穿过纵向微型缝口(5)的传感光纤(12)连接，探测光纤环(8)探测路面温度并将温度信号转化为光信号通过传感光纤(12)输送到光纤解调仪转化为电信号。

2.根据权利要求1所述的公路路面温度测量装置，其特征在于：所述轻质铝合金箱体(7)中还设置有传感光纤收放装置(10)，传感光纤收放装置(10)内部通过伞齿(13)与轻质铝合金空心管(4)相连，传感光纤缠绕存放在传感光纤收放装置(10)上，穿过纵向微型缝口(5)进入轻质铝合金空心管(4)内与轻质铝合金箱体(7)内的光纤解调仪连接。

3.根据权利要求1所述的公路路面温度测量装置，其特征在于：所述多个温度测试板(6)采用聚苯乙烯泡沫塑料夹心隔热铝薄板(11)，探测光纤环(8)围绕聚苯乙烯泡沫塑料夹心隔热铝薄板(11)布置。

4.根据权利要求1所述的公路路面温度测量装置，其特征在于：所述温度测试板(6)靠近边缘位置凸出，凸出处内嵌探测光纤环(8)。

5.根据权利要求1-4任一项所述的公路路面温度测量装置，其特征在于：所述探测光纤环(8)与传感光纤(12)连接处设置有连接器接头(9)。

6.根据权利要求1-4任一项所述的公路路面温度测量装置，其特征在于：所述的各温度测试板(6)之间设置有可装卸式塑料隔热薄板(15)。

7.根据权利要求1-4任一项所述的公路路面温度测量装置，其特征在于：所述塑料薄板(3)和塑料隔热薄板(15)为聚苯乙烯泡沫塑料板。

8.根据权利要求1-4任一项所述的公路路面温度测量装置，其特征在于：所述环形抗压钢板(2)顶部设置有槽型把手(1)。