CS274105B1

CS274105B1 - Device for soils consolidation constant's continuous non-destructive measuring

Info

Publication number: CS274105B1
Application number: CS260389A
Authority: CS
Inventors: Antonin Ing Svoboda; Jan Ing Erben
Original assignee: Svoboda Antonin; Erben Jan
Priority date: 1989-04-27
Filing date: 1989-04-27
Publication date: 1991-04-11
Also published as: CS260389A1

Abstract

The device consists of the vibration sensor, which is connected via the intermediate amplifier and low-frequency filter to the signal input of the A/D converter and at the same time to the input of the shaper. The data output of the A/D converter are connected with the first input port of the processor, status output of the A/D converter is connected with the first interrupt input of the processor and the output of the shaper is connected with the second interrupt input of the processor. The processor further connects with the displaying unit, keyboard, data memory, program memory, circuit of the counter and circuit of the timer, while the outputs of the timer is connected to the starting input of the A/D converter. The device enables continuous non-destructive measurement and displaying of the compacting factor of soils when compacting soils by vibrating machines and signalisation of attainment of the pre-selected comparing value as well as displaying of the percentage increase of the compacting factor between two subsequent travels in the same driving direction in one or more parallel stripes. The device operates at random operational frequency of the vibrating compacting equipment.<IMAGE>

Description

Vynález ββ týká zařízení pro kontinuální měřeni míry zhutněni zemin při jejich zhutňováni vibračním etroje»·The invention ββ relates to a device for the continuous measurement of the soil compaction rate when compacted by a vibrating machine »

Z US patentového spisu č. 3 599 543 Je známo zařízeni, které snímá zrychleni pracovního dílu vibračního stroje ve dvou vzájemně kolmých směrech,' přičemž k posouzeni zhutněni se využívá poměr obou složek po dvojnásobná integraci. Zařízeni podle patentového spisu DE OS č. 27 10 811 snímá pouze jednu eložku pohybu vibrační části zhutnovaciho stroje/ přičemž ze signálu jsou analogovým způsobem vyfiltrovány složky odpovídající v podstatě prvnímu a druhému harmonickému kmitočtu a poměr těchto složek slouží k posouzeni míry zhutněni. Nevýhodou tohoto způsobu měření je možnost použiti pouze pro jednu,' nejvýše pro několik diskrétních frekvenci vibrace pracovní čáati zhutňovaciho stroje. Z patentového spisu EP 0 027 512 je známo zařízeni pro měřeni míry zhutněni zpracovávající měřenou hodnotu,' která je v relaci β účinným výkonem při pojezdu,¹, v poměrně složité elektronické jednotce. Zařízeni přitom neumožňuje předvolení srovnávací hodnoty,! β tím ani signalizaci dosaženi požadovaná míry zhutnění. Dalěi známé zařízeni vyhodnocuje ze signálu čidla umístěného na vibrující části zhutňovaciho stroje v elektronické jednotce na bázi mikroprocesoru veličinu nelineárně úměrnou odchylce hodnot neměřených v ekvidistantních časových intervalech. Nárůst zobrazovaných hodnot s narůstajícím zhutněním je poměrně malý/ zařízeni navíc neumožňuje zjištěni míry zhutněni celého hutněného úseku Či plochy. Zařízeni podle čs. autorského osvědčeni ó. 252 407 snímá rázy vznikající pří interakci vibrační části zhutňovaciho stroje s podložím snímačem založeným na principu reproduktoru, přičemž signál je vyhodnocován v elektronické Jednotce β mikropočítačem. Nevýhodou uvedených zařízeni je jejich relativní složitost, a tim poměrně vysoké pořizovací náklady/ nízká životnost a omezená použitelnost při měřeni míry zhutněni zemin.From U.S. Pat. No. 3,599,543 a device is known which senses the acceleration of a working part of a vibrating machine in two mutually perpendicular directions, using the ratio of the two components after double integration to assess the compaction. The device according to DE OS 27 10 811 senses only one movement point of the vibration part of the compaction machine (the components corresponding essentially to the first and second harmonic frequencies are analogously filtered from the signal and the ratio of these components serves to assess the degree of compaction. A 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. EP 0 027 512 discloses a device for measuring the degree of compaction processing a measured value which, in relation to β, is an effective traveling power ¹ in a relatively complex electronic unit. The device does not allow presetting of the comparative value! β thus not signaling the achievement of the required level of compaction. Another known device evaluates a non-linearly proportional deviation of the values not measured at equidistant time intervals from the sensor signal located on the vibrating part of the compaction machine in the microprocessor-based electronic unit. The increase of the displayed values with increasing compaction is relatively small / moreover, the device does not allow to determine the compaction rate of the entire compacted section or area. Equipped by MS. copyright certificate ó. 252 407 senses the shocks generated by the interaction of the vibration part of the compaction machine with the sub-sensor based on the loudspeaker principle, the signal being evaluated in the electronic unit β by a microcomputer. A disadvantage of said devices is their relative complexity and thus relatively high purchase costs / low durability and limited usability in measuring soil compaction rates.

Výše uvedená nevýhody odstraňuje do značné míry zařízení podle vynálezu,· jehož podstata spočivá v tom/ ža snimač vibraci je připojen přaa mezilehlý zesilovač a dolnofrekvenční propust k signálovému vstupu A/D převodníku a současně ke vstupu tvarovače₀ Datové výstupy A/D převodníku jsou spojeny s jednou vstupní branou procesoru/ stavový výstup A/0 převodníku je spojen s jedním přerušovacím vstupem procesoru a výetup tvarovače je spojen a druhým přerušovacím vstupem procesoru. K procesoru je dále připojen zobrazovač»· klávesnice/ datová paměť/ paměť programu/ obvod čitače a obvod časovače,] přičemž výstup časovače je připojen ke spouštěcímu vstupu A/D převodníku.The aforementioned disadvantages are largely eliminated by the device according to the invention, which consists in that the vibration sensor is connected to an intermediate amplifier and a low-pass filter to the signal input of the A / D converter and simultaneously to the input of the shaper _{0 The} data outputs of the A / D converter are connected with one processor input gate / converter A / 0 state output is coupled to one processor interrupt input and the fuser output is coupled to the other processor interrupt input. Furthermore, a display / keyboard / data memory / program memory / counter circuit and a timer circuit are connected to the processor, wherein the timer output is connected to the trigger input of the A / D converter.

Zařízeni-podle vynálezu umožňuje zobrazení aktuální hodnoty míry zhutněni, srovnáváni hodnoty s předvolenou hodnotou uloženou v paměti a indikaci dosažení nebo překročeni táto hodnoty při měřeni. Zařízeni dále umožňuje zjištěni průměrné hodnoty míry zhutněni celého hutněného úseku/ popř, celé hutněné plochy, e rovněž zobrazeni procentuálního nárůstu této hodnoty oproti předcházejícímu přejezdu ve stejném směru Jízdy. Dále zařízeni umožňuje funkci při libovolné frekvenci vibrace pracovního dilu zhutňovaciho stroje, přičemž při případných změnách táto frekvence sa zařízeni okamžitě/ bez jakéhokoli zpožděni/, na novou frekvenci adaptuje.The device according to the invention makes it possible to display the actual value of the compaction rate, to compare the value with a preset value stored in the memory and to indicate that this value has been reached or exceeded in the measurement. Furthermore, the device allows the average value of the compaction rate of the entire compaction section (or the compaction area) to be determined, as well as the percentage increase of this value compared to the previous pass in the same direction of travel. Furthermore, the device allows operation at any vibration frequency of the working part of the compaction machine, and in case of eventual variation of this frequency the device adapts immediately (without any delay) to the new frequency.

Na výkresech ja znázorněno uspořádáni zařízeni podle vynálezu/ kde na obr. 1 je znázorněna základní verze zařízeni pro měřeni míry zhutněni, na obr. 2 je znázorněna verze doplněná kompresním zesilovačem/ a na obr. 3 je verze doplněná prahovým detektorem.1 shows a basic version of a device for measuring the degree of compaction, FIG. 2 shows a version supplemented by a compression amplifier, and FIG. 3 shows a version supplemented with a threshold detector.

Zařízeni pro měřeni míry zhutněni znázorněné ne obr·' 1 je tvořeno snímačem vibraci 1, který ja připojen přee mezilehlý zesilovač 2 a dolnofrekvenčni propust 3í k signálovému vstupu A/D převodníku 4 a současně ke vstupu tvarovače 5. Datové výstupy A/0 převodníku 4 jaou spojeny a jednou vstupní branou procesoru j5. stavový výstup A/D převodníku 4 je spojen s jedním přerušovacím vstupem procesoru 6 a výetup tvarovače 5 je spojen s druhým přerušovacím vstupem procesoru 6, K procesoru J3 je dále připojen zobrazovač 7/ klávesnice 8/ datová paměť Si,! paměť programu 10/ obvod čitače 11 a obvod časovače 12/ přičemž výetup časovače 12 je připojen ke spouštěcímu vstupu A/D převodníku 4.The compaction measuring device shown in FIG. 1 is formed by a vibration sensor 1 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 shaper 5. Data outputs of the A / 0 converter 4 they are connected and one input gate of processor j5. the status output of the A / D converter 4 is connected to one interrupt input of the processor 6 and the output of the shaper 5 is connected to the second interrupt input of the processor 6. Further, the display 7 / keyboard 8 / data memory S1 is connected to the processor. program memory 10 (counter circuit 11 and timer circuit 12), the timer output 12 being connected to the trigger input of the A / D converter 4.

Alternativním řešením je zařízeni a automatickou regulaci úrovně signálu podle obr. 2.An alternative solution is to provide and automatically control the signal level of FIG. 2.

V tomto případě je snímač 1^ vibraci připojen přes mezilehlý zesilovač 2 a dolnofrekvenční propust 21 ke vstupu kompresního zesilovače 13/ jehož výstup je připojen k signálovému vstupuIn this case, the vibration sensor 11 is connected via an intermediate amplifier 2 and a low-pass filter 21 to the input of the compression amplifier 13 / whose output is connected to the signal input

CS 274105 BlCS 274105 Bl

A/D převodníku 4 a současně ke vstupu tvarovače 5. Datové výstupy A/D převodníku 4 Jsou spojeny 8 jednou vstupní branou procesoru £>,l stavový výstup A/D převodníku 4· je 9pojen 8 jedním přerušovacím vstupem procesoru £ a výstup tvarovače _5 Je spojen s druhým přerušovacím vstupem procesoru 6. K procesoru 6 je dále připojen zobrazovač 7_, klávenice _8, datová paměť 9,1 paměť programu _10,< obvod čítače 11 a obvod časovače 12,' přičemž výstup časovače 12 Je připojen ke spouštěcímu vstupu A/D převodníku 4.A / D converter 4 and simultaneously to the shaper input 5. Data outputs of the A / D converter 4 are connected by 8 one processor input gate 8, 1 the output status of the A / D converter 4 is connected by 8 one processor interrupt input 8 and the shaper output 5 It is coupled to the second interrupt input of the processor 6. Further, the display 6, the keyboard 8, the data memory 9.1, the program memory 10, the counter circuit 11 and the timer circuit 12 are connected to the processor 6, the timer output 12 being connected to the trigger input A. / D converter 4.

Na obr, 3 je znázorněno zařízeni pro měřeni míry zhutněni e automatickým potlačením signálů nízké úrovně. Zařízeni Js tvořeno snímačem 1 vibraci,· který Je připojen přes mezilehlý zesilovač 2 a dolnofrekvenčni propust 3 ke vstupu prahového detektoru 14 a současně ks vstupu kompresního zesilovače 13 y Jehož výatup je připojen k signálovému vstupu A/D převodníku 4 a současně ke vetupu tvarovače 8, Datové výstupy A/D převodníku 4 jsou spojeny s Jednou vetupni branou procesoru _6,' stavový výstup A/D převodníku 4 je spojen 8 jedním přerušovacím vstupem proceeoru výstup tvarovače 5 je spojen s druhým přerušovacím vstupem procesoru 6 a výstup prahového detektoru 14 je spojen 8 třetím přerušovacím vstupem proceeoru J5, K procesoru 6 je dále připojen zobrazovač .7,· klávesnice 8,'. datová paměť 9,! paměť programu 10 L obvod čítače 11 a obvod časovače 12,· přičemž výstup časovače 12 je připojen ke spouštěcímu vetupu A/D převodníku 4,FIG. 3 shows a device for measuring the level of compaction by automatically suppressing low level signals. The device is formed by a vibration sensor 1 which is connected via an intermediate amplifier 2 and a low-pass filter 3 to the input of the threshold detector 14 and simultaneously to the input of the compression amplifier 13 y whose output is connected to the signal input of the A / D converter. The data outputs of the A / D converter 4 are connected to one access gate of the processor 6, the state output of the A / D converter 4 is connected 8 to one interrupt input of the processor. The output of the molder 5 is connected to the other interrupt input to processor 6 and the output of the threshold detector 14 is connected 8, the third interrupt input of the processor 15. The processor 7 is further connected to a display 7, a keyboard 8, 8. data memory 9,! program memory 10 L of counter circuit 11 and timer circuit 12, wherein the output of timer 12 is connected to the trigger input of the A / D converter 4,

Funkce zařizeni podle obr. 1 je taková,· že vibrace pracovní části zhutňovaciho stroje jsou snímačem vibraci 1. převedeny na elektrický signál;' přičemž Jako epimač vibraci Je vhodné použit zejména piezoelektrický, popř, polovodičový či tenzometrický snímač zrychleni. Získaný elektrický signál Je zesílen v zesilovači 2 a po odfiltrováni rušivých čáeti spektra majících původ v mechanické konstrukci vibračního zařízeni v dolnofrekvenčni propusti 3 je přiveden jednak na signálový vstup A/D převodníku 4,< jednak na vstup tvarovače ji. Na výstupu tvarovače 5 jeou obdélníkové impulsy s periodou rovnou periodě vstupního signálu,· Jejichž hrany (náběžnó nebo sestupné) vyvolávají přea jeden přerušovači vstup procesoru 6 obslužný podprogramy který pomoci obvodu čítače 11 zjišťuje periodu vatupniho signálu. Zjištěnou hodnotu po vyděleni sudým číslem větším než dvě (zejména šesti.popř. dvanácti podle použitého algoritmu) uloží do obvodu časovače 12,1 z jehož výetupu je spouštěn A/D převodník 4, Vstupní signál je tak vzorkován celistvým násobkem vstupního kmitočtu v ekvidietantnich časových intervalech. Dáte z A/D převodníku 4 jsou přiváděna do procesoru Ji,' který ze všech odebraných vzorků za jednu periodu vypočte hodnotu přímo úměrnou harmonickému zkresleni vyhodnocovaného signálu a zobrazí jl na zobrazovač! 7» Pokud hutnici stroj přejíždí po materiálu ve formě volné eypaniny, je průběh zrychleni Jeho vibrující pracovní části,' tedy i signálu ze snímače 3. vibraci,' blízký harmonickému kmitu a hodnota zobrazovaná zobrazovačem 7 je velmi nizká· S narůstajícím zhutněním zeminy je kmitáni pracovní části stroje stále vlče ovlivňováno hutněným podložím, což ee projevuje narůstajícím zkreslením signálu ze snímače JL vibraci, S narůstajícím zhutněním zeminy ee tak zvyšuje i hodnota zobrazovaná zobrazovačem 7.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 1; In particular, a piezoelectric, or semiconductor or strain gauge acceleration sensor is preferably used as the vibration epimer. The obtained electrical signal is amplified in the amplifier 2 and, after filtering out the interfering elements of the spectrum originating in the mechanical construction of the vibrating device in the low-pass filter 3, it is connected to the signal input of the A / D converter 4 and to the former. At the output of the shaper 5 there are rectangular pulses with a period equal to the period of the input signal, whose edges (rising or falling) cause, through one interrupt input of the processor 6, the service subroutines which detect the period of the input signal. Detected value after dividing by an even number greater than two (especially six or twelve according to the algorithm used) stores into the timer circuit 12.1 from whose output the A / D converter 4 is triggered, so the input signal is sampled by an integral multiple of the input frequency in equidistant time. intervals. The data from the A / D converter 4 are fed to the processor Ji, which calculates a value proportional to the harmonic distortion of the evaluated signal and displays it on the display! 7 »If the compaction machine travels over the material in the form of loose eypanine, the course of acceleration of its vibrating working part, ie the signal from the 3rd vibration sensor, is close to the harmonic oscillation and the value displayed by the display 7 is very low. the working part of the machine is still influenced by the compacted ground, which shows the increasing distortion of the signal from the sensor JL, the vibration. As the soil compaction increases, the value displayed by the display 7 increases.

Funkce zařízeni podle obr, 2 je v podstatě shodná s funkci zařizeni podle obr, 1 8 tim rozdilem,1 že signál je po odfiltrováni rušivých čáeti spektra v dolnofrekvenčni propusti 3 přiveden do kompresního zesilovače 13,· který udržuje úroveň signálu na hodnotě optimální pro zpracováni v A/D převodníku 4. Z výstupu kompresního zesilovače 13 je signál přiveden na signálový vstup A/D převodníku 4 a současně na vstup tvarovače 5, Funkce dalěi části zařízeni opět zcela odpovídá funkčnímu popleu zařizeni podle obr. 1»The function of the device of FIG. 2 is substantially identical to that of the device of FIG. 18, except that the signal is fed to a compression amplifier 13 after filtering out the low-pass spectrum 3 in the low-pass filter. in the A / D converter 4. From the output of the compression amplifier 13 the signal is applied to the signal input of the A / D converter 4 and at the same time to the input of the shaper 5.

Funkce zařízeni podle obr, 3 je v podstatě shodná s funkci zařízeni podle obr, 2 β tim rozdilem,| že signál je po odfiltrováni rušivých části spektra v dolnofrekvenčni propusti 31 přiveden do kompresního zesilovače 13 a současně do prahového detektoru 14, v případě poklesu úrovně signálu pod hodnotu sepnuti prahového detektoru 14 je blokován výpočetní algoritmus proceeoru Ji aktivaci Jeho jednoho přerušovacího vetupu. Tímto způsobem Ja blokována analýza signálu nizká úrovně v době,· kdy neni v činnosti vibrační dil zhutňovaclho stroje.The function of the device of FIG. 3 is essentially the same as that of the device of FIG For example, if the signal is filtered off the low-pass filter 31, the filter is fed to the compression amplifier 13 and the threshold detector 14 at the same time, if the signal level drops below the threshold detector 14, the processor algorithm Ji is blocked. In this way, low level signal analysis is blocked at a time when the compaction machine vibration component is not operating.

Zařízeni podle vynálezu lze využit při kontinuálním nedestruktivním měřeni míry zhutněni zemin při jejích zhutňování vibračními zhutňovaclmi stroji,' zejména vibračnímiThe device according to the invention can be used in the continuous non-destructive measurement of the soil compaction rate in its compaction by vibratory compaction machines, in particular vibratory compactors.

CS 274105 Bl zhutňovaclml válci.CS 274105 B1 compaction rollers.

Claims

An apparatus for measuring the soil compaction rate when compacted by a vibratory compaction machine, on which at least one working member performing an oscillating movement relative to the compaction material is a fixed vibration sensor coupled to an intermediate amplifier to the low-pass / low-pass output. A filter (5) and an A / D converter (4) are connected through a filter (3), whose data outputs are connected to one input gate of the processor (6) and whose state output is connected and one interrupter through the processor input (6) wherein the former (5) is connected to the second interrupt input of the processor (6) and to the processor (6) is further connected a display (7), 1 keyboard (8), data para (9), program memory (10) A counter circuit (11) and a timer circuit (12), the output of which is connected to the trigger input of the A / D converter (4).

2 _e Apparatus according to Claim 1, 'characterized ee tim / that kompre8nl amplifier (13) connected to the Output-pass filter (3) js its output connected ee signal input of the A / D converter (4) and simultaneously with the entrance of the shaper (5)