CN206772803U - 用于二灰碎石水泥冷再生结构层的干缩温缩应变检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了用于二灰碎石水泥冷再生结构层的干缩温缩应变检测装置。该干缩温缩应变检测装置，用以对二灰碎石水泥冷再生结构层的干缩温缩应变进行测试，包括：一光纤光栅传感器；一光纤光栅解调仪；一控制模块；光纤光栅传感器、光纤光栅解调仪和控制模块依次电连接。本实用新型用于二灰碎石水泥冷再生结构层干缩温缩应变检测装置，利用光纤光栅传感器对作用于二灰碎石水泥冷再生结构层的光波的波长变化数据进行检测，然后经光纤光栅解调仪的解调，然后经控制模块进行计算得到干缩温缩应变，避免了外界环境温度对检测结果的影响，具有较高的精度和检测稳定性。

Description

用于二灰碎石水泥冷再生结构层的干缩温缩应变检测装置

技术领域

本实用新型涉及道路检测设备的技术领域，具体而言，涉及用于二灰碎石水泥冷再生结构层的干缩温缩应变检测装置。

背景技术

二灰碎石水泥冷再生技术作为一种基层冷再生技术已经越来越广泛的应用于路面的养护工程中，而二灰碎石水泥冷再生结构层作为一种半刚性材料，在使用过程中，易产生干燥收缩和温度收缩，其干缩、温缩性能是半刚性基层的重要技术指标，为冷再生过程中的质量控制提出重要参考依据。

目前主流的干、温缩性能评价方法是千分表法、应变片法，但由于千分表法的稳定性较差,受外界因素及人为影响较大，所以实验数据会产生较大的误差。同时应变片法在检测过程中，同样随着环境的温度变化产生温漂效应，从而影响检测结果稳定性。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施例的目的在于提供一种用于二灰碎石水泥冷再生结构层的干缩温缩应变检测装置，该干缩温缩应变检测装置具有较高的检测精度。

一种用于二灰碎石水泥冷再生结构层的干缩温缩应变检测装置，包括：

一光纤光栅传感器，用以获取作用于所述二灰碎石水泥冷再生结构层的光波的波长变化数据；

一光纤光栅解调仪，用以对所述波长变化数据进行解调；

一控制模块，用以根据所述解调的波长变化数据计算出干缩温缩应变；

所述光纤光栅传感器、所述光纤光栅解调仪和控制模块依次电连接。

进一步地，还包括用以固定二灰碎石水泥冷再生结构层的支架。

进一步地，还包括用以容置二灰碎石水泥冷再生结构层的恒湿箱。

进一步地，所述恒湿箱设有调温部件。

进一步地，所述光纤光栅传感器的表面设有粘合件。

进一步地，所述粘合件为环氧树脂涂层。

进一步地，还包括含水量检测仪，所述含水量检测仪电连接所述控制模块。

进一步地，所述控制模块为PC。

进一步地，所述支架设有脚轮。

进一步地，所述脚轮为万向轮。

本实用新型用于二灰碎石水泥冷再生结构层干缩温缩应变检测装置，利用光纤光栅传感器对作用于二灰碎石水泥冷再生结构层的光波的波长变化数据进行检测，然后经光纤光栅解调仪的解调，然后经控制模块进行计算得到干缩温缩应变，避免了外界环境温度对检测结果的影响，具有较高的精度和检测稳定性。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解地是，以下附图仅示出了本实用新型的干缩温缩应变检测装置的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本实用新型实施例所提供的干缩温缩应变检测装置的结构示意图。

主要元件符号说明：

100—干缩温缩应变检测装置；20—光纤光栅传感器；30—光纤光栅解调仪；40—控制模块；50—含水量检测仪；60—支架；70—脚轮；80—恒湿箱；200—二灰碎石水泥冷再生结构层。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对干缩温缩应变检测装置进行更全面的描述。附图中给出了干缩温缩应变检测装置的首选实施例。但是，干缩温缩应变检测装置可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对干缩温缩应变检测装置的公开内容更加透彻全面。

在本公开的各种实施例中使用的术语仅用于描述特定实施例的目的并且并非意在限制本公开的各种实施例。如在此所使用，单数形式意在也包括复数形式，除非上下文清楚地另有指示。除非另有限定，否则在这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本公开的各种实施例所属领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。所述术语(诸如在一般使用的词典中限定的术语)将被解释为具有与在相关技术领域中的语境含义相同的含义并且将不被解释为具有理想化的含义或过于正式的含义，除非在本公开的各种实施例中被清楚地限定。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

在本实用新型的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

在本文公开的各种实施例中使用的表述(诸如“第一”、“第二”等)可修饰在各种实施例中的各种组成元件，不过可不限制相应组成元件。例如，以上表述并不限制所述元件的顺序和/或重要性。以上表述仅用于将一个元件与其它元件区别开的目的。例如，第一用户装置和第二用户装置指示不同用户装置，尽管二者都是用户装置。例如，在不脱离本公开的各种实施例的范围的情况下，第一元件可被称为第二元件，同样地，第二元件也可被称为第一元件。

应注意到：如果描述将一个组成元件“连接”到另一组成元件，则可将第一组成元件直接连接到第二组成元件，并且可在第一组成元件和第二组成元件之间“连接”第三组成元件。相反地，当将一个组成元件“直接连接”到另一组成元件时，可理解为在第一组成元件和第二组成元件之间不存在第三组成元件。

此外，本文要素或组分前的不定冠词“一种”和“一个”对要素或组分的数量要求(即出现次数)无限制性。因此“一个”或“一种”应被解读为包括一个或至少一个，并且单数形式的要素或组分也包括复数形式，除非所述数量明显旨指单数形式。

请参阅图1。本实用新型实施例的干缩温缩应变检测装置100，用以对二灰碎石水泥冷再生结构层200的干缩温缩应变进行测试，包括：

一光纤光栅传感器20，用以获取作用于二灰碎石水泥冷再生结构层200的光波的波长变化数据；

一光纤光栅解调仪30，用以对波长变化数据进行解调；

一控制模块40，用以根据经解调的波长变化数据计算出干缩温缩应变；

光纤光栅传感器20、光纤光栅解调仪30和控制模块40依次电连接。

上述实施例中，用于二灰碎石水泥冷再生结构层200干缩温缩应变检测装置100，利用光纤光栅传感器20对作用于二灰碎石水泥冷再生结构层200的光波的波长变化数据进行检测，然后经光纤光栅解调仪30的解调，然后经控制模块40进行计算得到干缩温缩应变，避免了外界环境温度对检测结果的影响，具有较高的精度和检测稳定性。

需要声明的是，虽然本实用新型的干缩温缩应变检测装置100用以对二灰碎石水泥冷再生结构层200的检测，但这并不意味着本实用新型的干缩温缩应变检测装置100只能应用在的二灰碎石水泥冷再生结构层200的检测。当然其它形式的结构层也适用于本技术方案，也能达到同样的检测精度。至于上述给出的对二灰碎石水泥冷再生结构层200的检测，仅仅是本实用新型干缩温缩应变检测装置100的一个应用环境的示例而已，不可理解为对本实用新型干缩温缩应变检测装置100的实质性限定。

这里，光纤光栅传感器20属于光纤传感器的一种，是基于光纤光栅的传感过程是通过外界物理参量对光纤布拉格(Bragg)波长的调制来获取传感信息，是一种波长调制型光纤传感器。

光纤光栅传感器20所采用的光纤光栅传感原理是，由准分子激光源发出光波进入光纤耦合器，耦合器引导光波到达光纤传感器，其中一部分光波从光栅中透射过去，一部分光波返回耦合器，同时光波的相干场图形将写入纤芯，当光栅受到拉伸、挤压及温度变化造成的变形时，纤芯光波的折射率发生周期性变化，光波随之产生周期性波动，从而可检测光栅反射信号的变化，然后通过光纤光栅解调仪30得到应变，数据精确，减少了实验误差。且光纤传感器具有体积小、重量轻、柔韧性好,耐腐蚀、防水、抗电磁干扰,且易于与通讯网互联等优点，不需要附加温度补偿手段，环境温度对光纤光栅额外的直接影响是忽略不计的，而对于传统的电阻应变片而言，温度补偿是必须的。

应当理解的是，本实用新型实施例的光纤光栅传感器20为光纤光栅应变传感器，即能通过波长的变化得出应变的一类光纤光栅传感器20。

上述，光纤光栅解调仪30又称为光纤光栅传感器20解调仪，其可使用市售的形式，例如熟知的SM125型光纤光栅解调仪30、OP-FBG250型光纤光栅解调仪30(欧光科技所生产)等。

上述根据经所述解调的波长变化数据计算出干缩温缩应变的方式可如下：

这里，ε—应变、—温度变化、—波长移动。

控制模块40可使用一切能实现逻辑运算(或者说，该逻辑运算依靠于储存该介质的程序本身来完成)的介质，可以是智能终端，例如PC等。或者可以是CPU、MCU、PLC、伺服机或单片机等。

当然，为了实现对该干缩温缩应变的显示，可以设置显示模块。显示模块可以是LCD显示屏等。

光纤光栅传感器20、所述光纤光栅解调仪30和控制模块40依次电连接的方式，基于结构简单之考虑，可以是有限连接，例如通过电缆(能传输电流电压或数据信号传输)连接。当然，也可以采用无线连接的方式。无线连接的方式可以通过公知或现有产品的设备，如红外模块、蓝牙模块、wifi模块、以太网模块和NFC模块。

为了实现对待测试的二灰碎石水泥冷再生结构层200进行固定，可以设置支架60。

此处，本领域一切容易想到的起到支撑作用的支架60都可以实施本方案，可列举出一种支架60的形式，具体为：形式可由四根竖直设置的竖梁和四根水平设置的横梁所构成。竖梁和横梁焊接在一起。四根竖梁相互平行，横梁连接在二两邻的竖梁，每根横梁的两端分别连接二根竖梁。四根横梁围成一矩形支撑面。该矩形支撑面可以用来固定二灰碎石水泥冷再生结构层200。

为了提高支架60的结构稳定性，支架60还可包括加固杆，加固杆设置在横梁之间。加固杆为多组，每组加固杆为二根。每根之间加固杆相互平行。加固杆插接在横梁上。可以理解的是，为了实现插接，横梁设置有插孔。

除此，支架60也可以采用其它的形式，如可为板状，如圆板状、方形板状或锥面板状。

为了提供为检测提供恒湿的外部环境，可设置恒湿箱80。恒湿箱80可以采用一切具有恒湿功能的箱体。需要说明的是，恒温箱可以安装在支架60上。

为了实现对检测的温度的调节，在恒湿箱80可以设有调温部件。调温部件可采用现有技术所述，如中国专利CN205353802U所述的温度调节装置，其包括温度调节电路，该温度调节电路其包括温度采样电路、脉冲输出电路和加热电路，温度采样电路、加热电路分别与脉冲输出电路电连接；温度采样电路用于获取当前环境的温度值并将温度值转换为表征温度值的电压信号，电压信号用于根据不同的电压值表征不同的温度值，温度采样电路还用于将电压信号输出至脉冲输出电路；脉冲输出电路用于根据电压信号生成具有变化的占空比的脉冲信号，并将脉冲信号输出至加热电路；加热电路用于根据脉冲信号进行加热。温度值与电压值呈负相关，电压值与占空比呈正相关。脉冲输出电路包括一电压比较器和一电容，电压比较器包括同相输入引脚、反相输入引脚和脉冲输出引脚，电容的一端与反相输入引脚连接，电容的另一端接地，温度采样电路的输出端与脉冲输出电路的反相输入引脚连接，脉冲输出引脚与加热电路的输入端连接；同相输入引脚用于与参考电源连接。脉冲输出电路还包括第一调节电阻、第二调节电阻、第三调节电阻和第四调节电阻；第一调节电阻的一端接参考电源，第一调节电阻的另一端分别与同相输入引脚以及第二调节电阻的一端连接，第二调节电阻的另一端与脉冲输出引脚连接，第三调节电阻的一端与温度采样电路的输出端电连接，第三调节电阻的另一端与反相输入引脚和第四调节电阻的一端连接，第四调节电阻的另一端与脉冲输出引脚连接。电压比较器还包括第一电源输入引脚和第二电源输入引脚，第一电源输入引脚、第二电源输入引脚分别接一电源且第一电源输入引脚、第二电源输入引脚所接的电源电压极性相反、电压绝对值相同。第一调节电阻的阻值与第三调节电阻的阻值相等，第二调节电阻的阻值与第四调节电阻的阻值相等。温度采样电路包括一温敏电阻和一第一分压电阻，温敏电阻的一端分别接第三调节电阻的一端和第一分压电阻的一端；第一分压电阻的另一端接电源并且温敏电阻的另一端接地，或者，第一分压电阻的另一端接地并且温敏电阻的另一端接电源。加热电路包括加热电阻、三极管和第二分压电阻，加热电阻的一端与三极管的集电极连接，加热电阻的另一端接地，第二分压电阻的一端与三极管的发射极连接，第二分压电阻的另一端接电源，三极管的基极与脉冲输出电路的输出端电连接。脉冲输出电路还包括一稳压二极管，稳压二极管的正极与脉冲输出引脚连接，稳压二极管的负极与加热电路的输入端连接。温度调节电路还包括电平移位电路，温度采样电路通过电平移位电路与脉冲输出电路电连接；电平移位电路用于将温度采样电路输出的电压信号转换成电压值在脉冲输出电路的电平输入范围内的电压信号，并将转换后的电压信号输出至脉冲输出电路。

为了实现对待检测的二灰碎石水泥冷再生结构层200的检测，可在光纤光栅传感器20的表面设有粘合件。粘合件可以为不干胶带等，或者可为不干胶涂层，例如粘合件为环氧树脂涂层。为了提高环氧树脂涂层对待实验的二灰碎石水泥冷再生结构层200的两侧面中间粘贴光纤光栅传感器20部位用水泥浆涂抹，贴补表面空隙或坑槽，涂抹面积不宜过大且尽量要薄，放回养护室养护后在黏贴部位均匀涂上层环氧树脂，将光纤光栅传感器20粘贴在该平面上，待环氧树脂达到一定的粘贴强度后，再在其表面涂覆环氧树脂进行保护。

为了检测二灰碎石水泥冷再生结构层200的水分，还包括含水量检测仪50，该含水量检测仪50电连接控制模块40。此处，含水量检测仪50或称为水分测定仪。

为了实现对待测试的二灰碎石水泥冷再生结构层200的移动，可以在支架60设有脚轮70。脚轮70的数量可为多个，分别设置在笼体的四个角。为了使得上述脚轮70的滚动方位更广，脚轮70可以使用万向轮的形式。

这里，脚轮70较好地采用带刹车功能的万向轮。带刹车功能的万向轮可采用公知的结构，以下可列举出一种结构(图中未示出)。该万向轮包括有托盘、与托盘连接的支架及架设于支架上的滚轮，滚轮与支架之间设有刹车装置，刹车装置包括有均布于滚轮轴向一侧的刹车辊及与支架铰接且可沿支架翻转的刹车件，刹车辊朝向支架设置，各刹车辊之间具有间隙，刹车件包括有与支架铰接连接的刹车件本体及设于刹车件本体纵向两侧并可同步进入到两滚轮上刹车辊间隙内促使两滚轮刹车的刹车块。刹车件本体的顶部开设有供铰接轴铰接的铰接孔，刹车块设于刹车件本体的底部，铰接孔与刹车块之间设有朝向外部延伸的按压块；刹车块包括有朝向滚轮延伸的弧状凸块，该弧状凸块可随刹车件本体进入到刹车辊间隙内的一端的横截面呈梯形。上述设置不仅结构紧凑，联动性好，而且将铰接孔设于刹车件本体的顶部，可有效的控制刹车件本体上按压块与托盘之间的间距，使托盘与按压块之间不会发生触碰，同时使不同型号的托盘皆可安装该刹车装置，通用性强，而且加工方便；弧状凸块可随刹车件本体进入到刹车辊间隙内的一端的横截面呈梯形，这样设置后，刹车块进入到刹车辊的间隙内后，其梯形端会对刹车辊钩住，防止在未解除刹车状态时刹车块由刹车辊的间隙中脱落，使刹车过程更为稳定。

在本实施例中，由于再生混合料不同于常规水稳类混合料，表面浮渣较多，且试件表面比较粗糙并有空隙存在，具体操作过程如下：

(1)首先，室内利用二灰碎石基层废旧料制备实验所需的100mm×100mm×400mm的待测试的二灰碎石冷再生结构层；

(2)由于再生混合料不同于常规水稳类混合料，表面浮渣较多，且试件表面比较粗糙并有空隙存在，光纤光栅传感器20无法直接粘贴，因此必须对二灰碎石冷再生结构层表面进行处理。对二灰碎石冷再生结构层的两侧面中间粘贴光纤光栅传感器20部位用水泥浆涂抹，贴补表面空隙或坑槽，涂抹面积不宜过大且尽量要薄，放回养护室养护后在黏贴部位均匀涂上1层环氧树脂，将光纤光栅传感器20粘贴在该平面上，待环氧树脂达到一定的粘贴强度后，再在其表面涂覆环氧树脂进行保护；

3)将处理好的二灰碎石冷再生结构层固定在支架60上，放入设有温度调节件的恒湿箱80内，放入连接线与光纤光栅解调仪30相连，光纤光栅解调仪30与电脑相连，试验全程由电脑自动采集数据，同时记录参照试件含水量以及温度的变化。测试时间间隔第1天为6小时一次，第2～5天为12小时一次，之后24小时一次，直到含水量基本不变为止。

4)检测过程中，恒湿箱80通过调温部件将其内温度从60℃降到-10℃，温度间隔为10℃，降温速率为1℃/min，每次降温后恒温2小时，温度变化全程有仪器程序自动控制，通过静态电阻应变仪进行采集数据；

5)试验开始前把二灰碎石冷再生结构层在60℃恒温3小时，恒温结束后进入设计的程序，同时计算机开始实时连续采集数据，程序结束后试验结束。

上述未述及之处，适用于现有技术。

尽管以上较多使用了表示结构的术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本实用新型的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种用于二灰碎石水泥冷再生结构层的干缩温缩应变检测装置，用以对二灰碎石水泥冷再生结构层的干缩温缩应变进行测试，其特征在于，包括：

一光纤光栅传感器，用以获取作用于所述二灰碎石水泥冷再生结构层的光波的波长变化数据；

一光纤光栅解调仪，用以对所述波长变化数据进行解调；

一控制模块，用以根据所述解调的波长变化数据计算出干缩温缩应变；

所述光纤光栅传感器、所述光纤光栅解调仪和控制模块依次电连接。

2.根据权利要求1所述的干缩温缩应变检测装置，其特征在于，还包括用以固定所述二灰碎石水泥冷再生结构层的支架。

3.根据权利要求1所述的干缩温缩应变检测装置，其特征在于，还包括用以容置所述二灰碎石水泥冷再生结构层的恒湿箱。

4.根据权利要求3所述的干缩温缩应变检测装置，其特征在于，所述恒湿箱设有调温部件。

5.根据权利要求1所述的干缩温缩应变检测装置，其特征在于，所述光纤光栅传感器的表面设有粘合件。

6.根据权利要求5所述的干缩温缩应变检测装置，其特征在于，所述粘合件为环氧树脂涂层。

7.根据权利要求1所述的干缩温缩应变检测装置，其特征在于，还包括含水量检测仪，所述含水量检测仪电连接所述控制模块。

8.根据权利要求1所述的干缩温缩应变检测装置，其特征在于，所述控制模块为PC。

9.根据权利要求2所述的干缩温缩应变检测装置，其特征在于，所述支架设有脚轮。

10.根据权利要求9所述的干缩温缩应变检测装置，其特征在于，所述脚轮为万向轮。