CS273840B1

CS273840B1 - Device for soils consolidation constant's continuous non-destructive measuring

Info

Publication number: CS273840B1
Application number: CS183189A
Authority: CS
Inventors: Antonin Ing Svoboda; Jan Ing Erben
Original assignee: Svoboda Antonin; Erben Jan
Priority date: 1989-03-24
Filing date: 1989-03-24
Publication date: 1991-04-11
Also published as: CS183189A1

Abstract

The device consists of the vibration sensor, which is connected via the intermediate amplifier and low-pass filter to the signal input of the A/D converter and, at the same time, to the input of the phase lock, while the output of the phase lock is connecting to the starting input of the A/D converter. The data outputs of the A/D converter are connected with one input port of the processor and status output of the A/D converter is connected with the interrupt input of the processor, which further connects with the keyboard, display unit, data memory and program memory. The device enables continuous non-destructive measurement and display of compacting factor in compaction of soils by vibrating machines and signalisation of attainment of the pre-selected comparison value as well as display of percentage increase of compaction factor between two subsequent travels in the same driving direction.<IMAGE>

Description

CG 273 040 DlCG 273 040 Dl

Vynález se týká zařízení pro kontinuální nedestruktivní měření míry zhutnění zemin při jejich zhutňování zhutnovacím vibračním strojem.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a device for the continuous non-destructive measurement of soil compaction rates when compacted by a compaction vibrating machine.

patentového spisu EP č. 0 027 512 je známo zařízení pro měření míry uhutnění zpracovávající měřenou hodnotu, která je v relaci s účinným výkonem při pojezdu, v poměrně složité cLektronickó jednotce. Zařízení neumožňuje předvolení srovnávací hodnoty a tím ani signalizaci dosažení požadované míry zhutnění. Další zařízení ze signálu čidla umístěného na vibrující části zhutňovacího stroje vyhodnocuje v elektronické jednotce na bázi mikroprocesoru veličinu nelineárně úměrnou odchylce hodnot naměřených v ekvidistantních časových intervalech. Rozdíl zobrazovaných hodnot mezi nozhutněným a zhutněným stavem je však u tohoto zařízení poměrně malý a zařízení neumožňuje zjištění míry zhutnění celého hutněného úseku či plochy. Zařízení podle patentového spisu DE OS č. 27 10 011 snímá pouze jadrní složku pohybu vibrační části zhutňovacího 3troje, přičemž ze signálu jsou analogovým způsobem vyfiltrovány složky odpovídající prvnímu a druhému harmonickému kmitočtu a poměr složek slouží k posouzení míry zhutnění. Nevýhodou tohoto způsobu měření je možnost použití jen pro jednu, nejvýčc pro několik diskrétních frekvencí vibrace pracovní části zhutňovacího stroje, Zařízení podle čs. autorského osvědčení č. 252 407 snímá rázy vznikající při interakci vibrační části zhutňovacího stroje s podložím snímačem založeným na principu reproduktoru, přičemž signál je vyhodnocován v elektronické jednotce s mikropočítačem. Nevýhodou uvedených zařízení je jejich relativní složitost a tím poměřně vysoké pořizovací náklady, nízká životnost a omezená použitelnost při měření míry zhutnění zemin.EP 0 027 512 discloses a device for measuring the degree of compaction processing a measured value which is in relation to the effective travel power in a relatively complex electronic unit. The device does not allow presetting of the comparative value and thus no indication of the achievement of the required compaction rate. Another device from the sensor signal located on the vibrating part of the compaction machine evaluates in the microprocessor-based electronic unit the quantity non-linearly proportional to the deviation of the values measured at equidistant time intervals. However, the difference in the displayed values between the compacted and compacted states is relatively small with this device and the device does not allow to determine the degree of compacting of the entire compacted section or area. The device according to DE OS 27 10 011 only senses the core component of the vibration part of the compaction device, whereby the components corresponding to the first and second harmonic frequencies are filtered in an analogous manner and the ratio of the components serves to assess the compaction rate. The disadvantage of this method of measurement is the possibility of using only one, at most several discrete vibrations frequencies of the working part of the compaction machine. No. 252,407 senses the shocks generated by the interaction of the vibration part of the compaction machine with the loudspeaker-based sensor, the signal being evaluated in an electronic unit with a microcomputer. The disadvantages of these devices are their relative complexity and thus relatively high purchase costs, low lifetime and limited usability in measuring the soil compaction rate.

Výše uvedené nevýhody odstraňuje do značné míry zařízení podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že snímač vibrací je připojen přes mezilehlý zesilovač a dolnofrekvertční propust k signálovému vstupu A/D převodníku a současně ke vstupu obvodu fázového závěsu, přičemž výstup fázového závěsu je připojen ke spouštěcímu vstupu A/D převodníku. Datové výstupy A/D převodníku jsou opojeny s jednou vstupní bránou procesoru a dále stavový výstup Λ/D převodníku je spojen s přerušovacím vstupom tohoto procesoru, k němuž je připojena klávesnice, zobrazovač, datová parnčí a pamňí programu.The above-mentioned disadvantages are largely eliminated by the device according to the invention, characterized in that the vibration sensor is connected via an intermediate amplifier and a low-pass filter to the signal input of the A / D converter and simultaneously to the input of the phase locked circuit, the A / D converter trigger input. The data outputs of the A / D converter are connected to one input gate of the processor and further the status output of the Λ / D converter is connected to the interrupt input of this processor to which the keyboard, display, data steam and program memory are connected.

Zařízení podle vynálezu umožňuje zobrazení aktuální hodnoty míry zhutnění, srovnávání této hodnoty s předvolenou hodnotou uloženou v paměti a indikaci dosažení riebo překročení této hodnoty při měřoní. Zařízení dále umožňuje zjištění průměrné hodnoty míry zhutnění celého hutnčného úsoku či celá hutněné plochy a zobrazení procentuálního nárůstu této hodnoty oproti předcházejícímu přejezdu ve stejném směru jízdy. Ve srovnání s přístrojem pracujícím na principu analogové filtrace umožňuje popisované zařízení funkci v širokém rozsahu frekvencí vibrace pracovní části zhutňovacího stroje.The device according to the invention makes it possible to display the actual value of the compaction rate, to compare this value with a preset value stored in memory and to indicate that the value has been reached or exceeded in the measurement. The device further enables the average value of the compaction rate of the whole metallurgical section or the entire compaction surface to be determined and the percentage increase of this value compared to the previous pass in the same direction of travel to be displayed. Compared to an analog filtering apparatus, the described apparatus allows operation over a wide range of vibrations of the working part of the compaction machine.

Na výkresech je znázorněno uspořádání zařízení podle vynálezu, kde na obr, 1 je základní verze zařízení pro měření míry zhutnění, na obr, 2 je verze doplněná kompresním zesilovačem a na obr. 3 verze doplněná prahovým detektorem.The drawings show the arrangement of the device according to the invention, in which Fig. 1 is a basic version of a device for measuring the degree of compaction, Fig. 2 is a version supplemented by a compression amplifier, and Fig. 3 is a version supplemented by a threshold detector.

Zařízení pro měření míry zhutnění znázorněné na obr, 1 je tvořeno snímačem 2 vibrací, který je připojen přes mezilehlý zesilovač 2 a dolnofrekvenční propust 3. k signálovému vstupu A/D převodníku _4 a současně k vstupu obvodu fázového závěsu 2, jehož výstup je připojen ke spouštěcímu vstupu A/0 převodníku 4_· Datové výstupy A/D převodníku 4_ jsou spoje ny s jednou vstupní bránou procesoru &_ a stavový výstup A/D převodníku 4. je spojen s přerušovaeím vstupem procesoru 6_, k němuž je dále připojena klávesnice 2> zobrazovač datová pamět 9 a paměj 10 programu.The device for measuring the degree of compaction shown in FIG. 1 is comprised of a vibration sensor 2 which is connected via an intermediate amplifier 2 and a low-pass filter 3 to the signal input of the A / D converter 4 and simultaneously to the input of the phase lock The A / D converter 4's data outputs are connected to one processor gateway 4, and the A / D converter 4's state output is coupled to the interrupt input of the processor 6, to which a keyboard 2> display is connected data memory 9 and program memory 10.

Alternativním řešením jo zařízení s automatickou regulací úrovně signálu podle obr. 2. V tomto případě je snímač 1. vibrací připojen přes mezilehlý zesilovač 2 n dolnofrokvonční propust 2 ke vstupu kompresního zesilovače 11. Výstup kompresního zesilovače 1,1 je připojen k signálovému vstupu A/D převodníku 4. a současně ke vstupu obvodu fázového závěsu 2> jehož výstup je připojen ke spouštěcímu vstupu A/D převodníku 4. Datové výstupy A/D převodníku 4_ jsou spojeny s jednou vstupní bránou procesoru £ a stavový výstup Λ/D převodníkuAn alternative solution is the automatic signal level control device of FIG. 2. In this case, the vibration sensor 1 is connected via an intermediate amplifier 2 to the low-pass filter 2 to the input of the compression amplifier 11. The output of the compression amplifier 1.1 is connected to the signal input A / D converter 4 and at the same time to the input of the phase locked circuit 2> whose output is connected to the trigger input of the A / D converter 4. The data outputs of the A / D converter 4 are connected to one input gate of processor 6 and state output Λ / D

CS 273 040 01 £ jo spojen s přerušovacím vstupom procesoru £, k němuž je dále připojena klávesnice £, zubrazovač 0., datová paničt 9 a poničí 10 programu.CS 273 040 01 jo is connected to the interrupt input of the processor dále, to which is further connected the keyboard,, the gear-cutter,, the data pan 9 and the program 10.

Na obr. 3 je znázorněna zařízení pro měření míry zhutnění s automatickým potlučením signálů nízká úrovně. Zařízení jo tvořono snímačom £ vibrací, ktorý ja připojen přos mezilehlý zesilovač 2 a dolnofrekvenční propust £ ke vstupu prahového detektoru 12 a současně ku vstupu kompruaního zonllovučo ll. jehož výstup jo připojen k o lomil ovčinu vstupu Λ/Γ) převodníku £ a současně ko vstupu obvodu fázového závěsu £, Řídicí výstup prahového detektoru 12 je spojen s jedním přerušovacím vstupem procesoru £. Výstup fázového závěsu £ jo připojen ko spouštěcímu vstupu A/D převodníku £. Datové výstupy A/D převodníku £ jsou spojony s jednou vstupní bránou procesoru· £ a stavový výstup A/D přovodníku £ jo spojen s dalším přerušovacím vstupem procesoru £., k němuž je dále připojena klávesnice £, zobrazovač £, datová pamět 9 pamět £0 programu.Fig. 3 shows a device for measuring the level of compaction with automatic low level signal suppression. The device consists of a vibration sensor 6 which is connected via an intermediate amplifier 2 and a low-pass filter 6 to the input of the threshold detector 12 and at the same time to the input of the composite amplifier 11. The output of the threshold detector 12 is coupled to one interrupt input of the processor 6. The output of the phase lock is connected to the trigger input of the A / D converter. The data outputs of the A / D converter £ are connectors with one processor gateway £ and the status output of the A / D converter £ is coupled to another interrupt input of the processor £ to which the keyboard 8, the displayer 8, the data memory 9 are stored. 0 program.

Funkce zařízení podle obr. 1 je taková, žo vibrace pracovní části zhutňovacího stroje jsou snímačem £ vibrací převedeny na elektrický signál, přičemž jako snímač vibrací je vhodné použít zejména piezoelektrický, pdpř. polovodičový či tenzometrický snímač zrychlení. Získaný elektrický signál je zesílen v zesilovači 2 a po odfiltrování rušivých částí spektra, majících původ v mechanická konstrukci vibračního zařízení v dolriofrekvenční propusti £, jo přiveden jednak na signálový V3tup A/D převodníku £, jednak na vstup obvodu fázového závěsu £. Oscilátor obvodu.»fázového závěsu generuje periodický signál, ktorý jo po vydělení sudým číslem větším než dvě (3 výhodou šestí, popř. dvanácti podle použitého algoritmu) porovnáván se vstupním signálem. Kmitočet oscilátoru jo udržován na taková hodnotě, aby oba uvedené signály byly synchronní. Vzhledem k tomu, že kmitočtem oscilátoru Jo současně spouštěn Λ/D přovodník £, jo vstupní oignál vzorkován celistvým ná. sobkem vstupního kmitočtu v okvidistantních časových intervalech. Data z A/D převodníku £ jsou přiváděna do procesoru £, ktorý ze všech odebraných vzorků za jednu periodu vypočte hodnotu přímo úměrnou harmonickému zkreslení vyhodnocovaného signálu a zobrazí ji na zobrazovači £. Pokud hutnicí stroj přejíždí po materiálu ve formě volná sypaniny, jc průběh zrychlení jeho vibrující pracovní části, tedy i signál ze snímače £ vibrací blízký harmonickému kmitu a hodnota zobrazovaná zobrazovačem £ je velmi nízká. S narůstajícím zhutněním zeminy je kmitání pracovní čusti stroje stále více ovlivňováno hutněným podložím, což se projevuje narůstajícím zkreslením signálu ze snímače £ vibrací. S narůstajícím zhutněním se zvyšuje i hodnota zobrazovaná zobrazovačem £.The function of the device according to FIG. 1 is such that the vibrations of the working part of the compaction machine are converted into an electrical signal by the vibration sensor 6, with piezoelectric, e.g. semiconductor or strain gauge acceleration sensor. The obtained electrical signal is amplified in the amplifier 2 and, after filtering out the disturbing parts of the spectrum originating in the mechanical construction of the vibrating device in the low-pass filter 6, it is connected to the signal V3tup of the A / D converter. The phase lock circuit oscillator generates a periodic signal, which after dividing by an even number greater than two (3 preferably sixth or twelve according to the algorithm used) is compared with the input signal. The oscillator frequency is maintained at a value such that the two signals are synchronous. Since the Jo / D converter £ is triggered at the same time by the oscillator frequency Jo, the input signal is sampled with a solid. input frequency in intervals of time. The data from the A / D converter 6 is fed to the processor 6, which calculates a value directly proportional to the harmonic distortion of the evaluated signal and displays it on the display 6 from all samples taken in one period. When the compaction machine travels over the material in the form of a loose filler, the acceleration of its vibrating working part, thus also the signal from the vibration sensor 6, is close to the harmonic oscillation and the value displayed by the display unit 6 is very low. As soil compaction increases, the oscillation of the machine's working jaw is increasingly influenced by the compacted subsoil, resulting in an increasing signal distortion from the vibration sensor. The value displayed by the display £ increases with increasing compaction.

Funkce zařízení podle obr. 2 je v podstatě shodná, s funkcí zařízení podle obr. 1 s tím rozdílem, že signál je po odfiltrování rušivých částí spektra v dolnofrekvenční. propusti £ přiveden do kompresního zesilovače ££, který udržuje úroveň signálu na hodnotě optimální pro zpracování v A/D převodníku £. Z výstupu kompresního zesilovače II jc signál přivodon na signálový vstup A/D převodníku £ a současně na vstup obvodu fázového závěuu £. Funkce další části zařízení zcola odpovídá funkčnímu popisu zařízení podlo obr. 1.The function of the device of FIG. 2 is substantially the same as that of the device of FIG. 1, except that the signal is in the low frequency after filtering out the interfering portions of the spectrum. The filter 8 is fed to a compression amplifier 64 which maintains the signal level at a value optimal for processing in the A / D converter 6. From the output of the compression amplifier 11, the signal is fed to the signal input of the A / D converter 6 and simultaneously to the input of the phase lock circuit 6. The function of the other part of the device corresponds to the functional description of the device according to Fig. 1.

Funkce zařízení podle obr. 3 je v podstatě shodná s funkcí zařízení podle obr, 2 s tím rozdílem, že signál je po odfiltrování rušivých částí spektra v dolnofrekvenční propusti £ přiveden jednak do kompresního zesilovače 11 a současně do prahového detektoruThe function of the device of FIG. 3 is substantially identical to that of the device of FIG. 2 except that the signal is fed to the compression amplifier 11 and the threshold detector after filtering out the low-pass filter.

12. V případě poklesu úrovně signálu pod hodnotu sepnutí prahového detektoru 12 jc blokován výpočetní algoritmus procesoru £ aktivací jeho druhého přerušovacího vstupu. Tímto způsobem je blokována analýza signálů nízké úrovně v době, kdy není v činnosti vibrační díl zhutňovacího stroje.12. If the signal level drops below the threshold value of the threshold detector 12c, the processor algorithm 6 is blocked by activating its second interrupt input. In this way, the analysis of the low level signals is blocked while the vibrating member of the compaction machine is not in operation.

Zařízení podlo vynálezu lze využít při kontinuálním nedestruktivním měření míry zhutnění zemin při jejich zhutňování vibračními zhutňovacími stroji, zejména vibračními zhutňovacími válci.The device according to the invention can be used in the continuous non-destructive measurement of the soil compaction rate when compacted by vibratory compaction machines, in particular vibratory compaction rollers.

CS 273 040 DlCS 273 040 Dl

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

and. Apparatus for continuous non-destructive measurement of soil compaction rates by compaction with a vibratory compaction machine, on which at least one working part performing oscillating movement against compaction material is fixed by a vibration sensor, characterized in that the vibration sensor (1) is connected via an intermediate amplifier (2). ) and a low-pass filter (3) to the signal input of the A / D converter (4) and simultaneously to the input of the phase locked circuit (5), rung?, the output of the phase locked circuit (5) is connected to the trigger input of the A / D converter (4) and the data outputs of the A / D converter (4) are connected to one input gate of the processor (6) further, the status output of the A / D converter (4) is connected to the interrupt input of the processor (6) to it? the keypad (7) is connected, display; (U), data memory (9) and program memory (ID),

Device according to claim 1, characterized in that the output of the low-pass filter (3) is connected to the input of the compression amplifier (11), the output of which is connected to the signal input of the A / D converter (4) and simultaneously to the input of the phase lock ( 5).

Device according to claim 1 and 2, characterized in that a threshold detector (12) is connected to the output of the low-pass filter (3), the output of which is connected to another interrupt input of the processor (6).

3 drawings

CS 273 840 81