CN208537465U - 一种沥青混凝土含水率检测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种沥青混凝土含水率检测装置，包括依次电连的铂丝探针、信号处理采集模块及控制模块，所述铂丝探针上设置有水分测量电路，所述水分测量电路包括高频电容传感器、反馈电阻、放大器、平衡电阴和正弦波激励信号源，其中，所述高频电容传感器为电阻和电容的并联等效模型；所述反馈电阻的一端与放大器的输出端连接，另一端与放大器的反相输入端连接；所述高频电容传感器的一端与所述反馈电阻连接，另一端与正弦波激励信号源的一端连接并同时接地；所述正弦波激励信号源的另一端与所述平衡电阻的一端连接，平衡电阴的另一端与放大器的同相输入端连接。
Description
技术领域
本实用新型涉及沥青混凝土水分测试技术领域，具体来说，涉及一种沥青混凝土含水率检测装置。
背景技术
路面沥青混合料含水率是公路工程施工的重要指标，含水率控制在理想的范围内进行压实才能确保路面压实度。目前工程中常用的检测法是钻芯烘干称重法，该方法通过钻芯称重后在烘箱60℃烘干12 小时称取干重，通过计算获得含水率。国际上称为对比标准方法。此方法虽然可以直接获得含水率，但是误差大、路面损毁严重、作用时间长，无法实时对沥青混合料路面压实过程的含水率进行检测。
目前，介电常数法是被广泛应用的含水量的快速测量方法之一，它具有成本低和测量速度快的优点。其基本原理是在交流源激励作用下，根据被测沥青混合料的含水量变化时所引起的传感器介电常数变化，用阻抗电桥、介电常数电桥或振荡回路等方法测得沥青混合料的介电常数，再根据沥青混合料的含水量与介电常数之间的已有关系来计算含水量的大小。然而，沥青混合料是由集料、沥青、乳化剂、水、空气等组成的一种多相混合物，混合物并非是绝缘。因此，由介电常数传感器所形成的物理量不仅仅是介电常数参数，同时还存在着电阻参数，而传统的介电常数法常将电容传感器作为理想电容，忽略了电阻的存在，这样传统的介电常数法无法准确获得沥青混合料的含水率。
实用新型内容
针对相关技术中的上述技术问题，本实用新型提出一种沥青混凝土含水率检测装置，能够实时精确地测量沥青混合料含水率。
为实现上述技术目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：
一种沥青混凝土含水率检测装置，包括依次电连的铂丝探针、信号处理采集模块及控制模块，所述铂丝探针上设置有水分测量电路，所述水分测量电路包括高频电容传感器、反馈电阻、放大器、平衡电阻和正弦波激励信号源，其中，所述高频电容传感器为电阻和电容的并联等效模型；所述反馈电阻的一端与放大器的输出端连接，另一端与放大器的反相输入端连接；所述高频电容传感器的一端与所述反馈电阻连接，另一端与正弦波激励信号源的一端连接并同时接地；所述正弦波激励信号源的另一端与所述平衡电阻的一端连接，平衡电阻的另一端与放大器的同相输入端连接。
所述放大器的输出端输出电压与所述正弦波激励信号源的输出电压与所述信号处理采集模块相连接。
进一步地，所述正弦波激励信号源的输出电压为所述正弦波激励信号源的正弦电压信号的幅值。
进一步地，所述正弦波激励信号源与所述平衡电阻的一端同时与所述信号处理采集模块相连接。
进一步地，所述铂丝探针包括金属铂加热丝、绝缘聚酞亚胺薄膜及两个铜箔片；两个所述铜箔片平行放置，所述金属铂加热丝设于两个铜箔片之间并连接两个所述铜箔片。
进一步地，两个所述铜箔片和所述金属铂加热丝封装在两层绝缘聚酞亚胺薄膜之间。
进一步地，所述铂丝探针与所述信号处理采集模块之间通过电缆连接。
进一步地，所述信号处理采集模块与所述控制模块之间通过无线通讯模块连接。
本实用新型的有益效果：通过对高频电容传感器、信号调制模块组成的测量电路的输出电压进行采样，并经过通信模块送给信号处理采集模块，信号处理采集模块对采样数据进行快速傅里叶变换、提取采样信号的基波分量，然后对基波分量的实部和虚部进行分离，得到仅与介电常数相关的基波分量虚部值，可以准确求得沥青混合料的电容，消除沥青混合料电阻的干扰，从而实现沥青混合料含水率的测量精度；本实用新型采用的铂丝探针使用寿命长、可重复利用，不易损坏，绝缘好，可实现对样品无损检测的同时不再对样品表面有光滑的要求，对具有多孔结构的样品亦能使用。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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的附图。
图1是根据本实用新型实施例所述的沥青混凝土含水率检测装置的结构示意图。
图2是根据本实用新型实施例所述的水分测量电路的原理示意图。
图中：
1、铂丝探针；2、信号处理采集模块；3、控制模块；4、高频电容传感器；5、铜箔片；6、金属铂加热丝；7、绝缘聚酞亚胺薄膜；8、电缆；9、无线通讯模块。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
如图1所示，根据本实用新型实施例所述的一种沥青混凝土含水率检测装置，包括依次电连的铂丝探针1、信号处理采集模块2及控制模块3，所述铂丝探针1上设置有水分测量电路。所述铂丝探针1 包括金属铂加热丝6、绝缘聚酞亚胺薄膜7及两个铜箔片5；两个所述铜箔片5平行放置，所述金属铂加热丝6设于两个铜箔片5之间并连接两个所述铜箔片5，两个所述铜箔片5和所述金属铂加热丝6封装在两层绝缘聚酞亚胺薄膜7之间。
所述铂丝探针1与所述信号处理采集模块2之间通过电缆8连接，所述信号处理采集模块2与所述控制模块3之间通过无线通讯模块9连接。
如图2所示，所述水分测量电路包括高频电容传感器4、反馈电阻Rf、放大器A、平衡电阻R0和正弦波激励信号源Ui，其中，所述高频电容传感器4为电阻RX和电容CX的并联等效模型；所述反馈电阻Rf的一端与放大器A的输出端连接，另一端与放大器A的反相输入端连接；所述高频电容传感器4的一端与所述反馈电阻Rf连接，另一端与正弦波激励信号源Ui的一端连接并同时接地；所述正弦波激励信号源Ui的另一端与所述平衡电阻R0的一端连接，平衡电阻R0的另一端与放大器A的同相输入端连接。
所述放大器A的输出端输出电压U0与所述正弦波激励信号源 Ui的输出电压Uin与所述信号处理采集模块相连接；所述正弦波激励信号源Ui的输出电压Uin为所述正弦波激励信号源Ui的正弦电压信号的幅值；所述正弦波激励信号源Ui与所述平衡电阻R0的一端同时与所述信号处理采集模块相连接。
为了方便理解本实用新型的上述技术方案，以下通过具体使用方式上对本实用新型的上述技术方案进行详细说明。
在具体使用时，步骤一、将本装置的铂丝探针1插入沥青混合料中；
步骤二、在控制模块3的控制下，信号通过通信模块9激励正弦波激励信号源Ui产生正弦波信号。
步骤三、信号处理采集模块2对放大器A的输出电压U0进行n 次采样，采样获得的电压信号U0通过通信模块5传送到控制模块3。
步骤四、控制模块对U0进行快速傅里叶变换，提取复数形式的基波分量，并对基波分量的实部和虚部进行分离，得到虚部对应的Vcm。
步骤五、求得沥青混合料的介电常数，再通过已有的沥青混合料介电常数和含水量之间的关系，即可求得沥青混合料的含水量。
本实用新型通过对高频电容传感器、信号调制模块组成的测量电路的输出电压进行采样，并经过通信模块送给信号处理采集模块，信号处理采集模块对采样数据进行快速傅里叶变换、提取采样信号的基波分量，然后对基波分量的实部和虚部进行分离，得到仅与介电常数相关的基波分量虚部值，可以准确求得沥青混合料的电容，消除沥青混合料电阻的干扰，从而实现沥青混合料含水率的测量精度；本实用新型采用的铂丝探针使用寿命长、可重复利用，不易损坏，绝缘好，可实现对样品无损检测的同时不再对样品表面有光滑的要求，对具有多孔结构的样品亦能使用。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种沥青混凝土含水率检测装置，其特征在于，包括依次电连的铂丝探针(1)、信号处理采集模块(2)及控制模块(3)，所述铂丝探针(1)上设置有水分测量电路，所述水分测量电路包括高频电容传感器(4)、反馈电阻(Rf)、放大器(A)、平衡电阻(R0)和正弦波激励信号源(Ui)，其中，所述高频电容传感器(4)为电阻(RX)和电容(CX)的并联等效模型；所述反馈电阻(Rf)的一端与放大器(A)的输出端连接，另一端与放大器(A)的反相输入端连接；所述高频电容传感器(4)的一端与所述反馈电阻(Rf)连接，另一端与正弦波激励信号源(Ui)的一端连接并同时接地；所述正弦波激励信号源(Ui)的另一端与所述平衡电阻(R0)的一端连接，平衡电阻(R0)的另一端与放大器(A)的同相输入端连接。
2.根据权利要求1所述的沥青混凝土含水率检测装置，其特征在于，所述放大器(A)的输出端输出电压(U0)与所述正弦波激励信号源(Ui)的输出电压(Uin)与所述信号处理采集模块相连接。
3.根据权利要求2所述的沥青混凝土含水率检测装置，其特征在于，所述正弦波激励信号源(Ui)的输出电压(Uin)为所述正弦波激励信号源(Ui)的正弦电压信号的幅值。
4.根据权利要求3所述的沥青混凝土含水率检测装置，其特征在于，所述正弦波激励信号源(Ui)与所述平衡电阻(R0)的一端同时与所述信号处理采集模块相连接。
5.根据权利要求1所述的沥青混凝土含水率检测装置，其特征在于，所述铂丝探针(1)包括金属铂加热丝(6)、绝缘聚酞亚胺薄膜(7)及两个铜箔片(5)；两个所述铜箔片(5)平行放置，所述金属铂加热丝(6)设于两个铜箔片(5)之间并连接两个所述铜箔片(5)。
6.根据权利要求5所述的沥青混凝土含水率检测装置，其特征在于，两个所述铜箔片(5)和所述金属铂加热丝(6)封装在两层绝缘聚酞亚胺薄膜(7)之间。
7.根据权利要求1所述的沥青混凝土含水率检测装置，其特征在于，所述铂丝探针(1)与所述信号处理采集模块(2)之间通过电缆(8)连接。
8.根据权利要求1所述的沥青混凝土含水率检测装置，其特征在于，所述信号处理采集模块(2)与所述控制模块(3)之间通过无线通讯模块(9)连接。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2022199224A1 (zh) * | 2021-03-22 | 2022-09-29 | 青岛理工大学 | 一种混凝土内部水分和氯离子同步传输感知装置 |
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2017
- 2017-12-13 CN CN201721735231.2U patent/CN208537465U/zh not_active Expired - Fee Related
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