DE3707648A1

DE3707648A1 - Method and apparatus for determining the degree of compaction during the compaction of a substrate by means of a vibrating roller

Info

Publication number: DE3707648A1
Application number: DE19873707648
Authority: DE
Inventors: Alfred Boehm
Original assignee: ABG Werke GmbH
Current assignee: ABG Werke GmbH
Priority date: 1987-03-10
Filing date: 1987-03-10
Publication date: 1988-11-17
Anticipated expiration: 2007-03-11
Also published as: DE3707648C2

Abstract

The invention relates to a method and an apparatus for testing the degree of compaction during the compaction of a substrate by means of a vibrating roller having at least one vibrating binding, there being derived from the vibrational movement of the binding a signal which essentially represents the vertical acceleration component of the vibrational movement. In order to allow a frequency-independent, exact and simple measurement of the degree of vibration during the compaction of a substrate by means of a vibrating roller, the signal is processed to form an alternating-voltage signal cleared of construction-related characteristic-oscillation components of the binding or vibrating roller. The alternating-voltage signal is converted into a direct-voltage signal and, during predetermined time segments, is integrated against an oscillation half-wave of the direct-voltage signal. At the same time, the increase in the integration voltages obtained, which are proportional to the increase in the degree of compaction, is used as a measure of the compaction of the substrate.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen des Ver dichtungsgrads beim Verdichten eines Untergrunds mittels einer Vibra tionswalze gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Vorrich tung zur Durchführung dieses Verfahrens gemäß dem Oberbegriff des An spruchs 7.The invention relates to a method for determining the Ver degree of sealing when compacting a substrate using a vibra tion roller according to the preamble of claim 1 and a Vorrich tion to carry out this method according to the preamble of the An Proverbs 7

Die Verdichtung von Untergrund durch Vibrationsgeräte ist ein im Straßenbau vielfach angewandtes Verfahren. Dabei ist es erforder lich, während der Verdichtungsarbeit den jeweils erreichten Verdich tungsgrad zu prüfen, um zu erkennen, wann der Untergrund die gewünschte Verdichtung erreicht hat und damit die Verdichtung mittels Vibra tionsgeräten beendet werden kann. Zur Beurteilung des Verdichtungs grads des Untergrunds und der Steuerung von Verdichtungsparametern, wie Vibrationsfrequenz, Vibrationsamplitude, Fahrgeschwindigkeit, Zahl der Überfahrten, Verdichtungsdauer usw. ist es bekannt, die Schwin gungsbewegung des Verdichtungsgeräts auf dem zu verdichtenden Unter grund zu messen. Dieses Schwingungsverhalten ist abhängig vom Ver dichtungsgrad der Unterlage aufgrund einer rückkoppelnden Wirkung des Bodens auf die Schwingungsbewegung des Verdichtungsgeräts. Durch Mes sung der Schwingungsbewegung des Verdichtungsgeräts kann folglich auch die Änderung des Verdichtungsgrads festgestellt und damit eine ge wünschte Verdichtungsänderung durch geeignete Maßnahmen am Verdich tungsgerät erzielt werden.The compaction of underground by vibration devices is a Process widely used in road construction. It is necessary Lich, the compression achieved during the compression work to check when the substrate is the desired one Compression has been achieved and thus compression using Vibra tion devices can be ended. To assess compaction degrees of the subsurface and the control of compaction parameters, such as vibration frequency, vibration amplitude, driving speed, number of the crossings, duration of compaction etc. it is known the Schwin movement of the compacting device on the base to be compacted reason to measure. This vibration behavior depends on the Ver degree of sealing of the underlay due to a feedback effect of the Ground on the vibratory movement of the compactor. By Mes Solution of the vibration movement of the compactor can consequently also the change in the degree of compaction determined and thus a ge Desired change in compaction through suitable measures on the compaction device can be achieved.

In der DD-PS 79 609 ist ein Verfahren beschrieben, mit dem die Verdichtungswirkung bereits während der Verdichtungsarbeit konti nuierlich festgestellt und die optimale Vibrationsfrequenz in Abhän gigkeit vom erreichten Verdichtungsgrad bestimmt und eingestellt wer den kann. Bei diesem Verfahren wird die Schwingungsbewegung des Ver dichtungsgeräts auf dem zu verdichtenden Boden gemessen, und die Ver änderung der Amplitude der wirksamen Frequenz als Maß für den Ver dichtungsgrad benutzt. Dabei kann unter Verwendung eines Filters nur der im wesentlichen vertikale Teil der veränderten Vibrationsbewegung als Teilbewegungssignal herausgefiltert werden. Für die Messung der Schwingungsbewegung des Verdichtungsgeräts ist ein Schwingungsaufneh mer (Meßwertgeber) auf dem Verdichtungsgerät, z.B. einer Rüttelwalze, befestigt, während die übrigen elektronischen Bausteine in einer Ta sche beim Bedienungsmann untergebracht sind. Während der Verdich tungsarbeit wird das Meßgerät von dem Bedienungsmann beobachtet. So bald bei einer erneuten Überfahrt des Verdichtungsgeräts über die zu verdichtende Unterlage keine Vergrößerung der Amplitude mehr angezeigt wird, kann die Verdichtungsarbeit eingestellt werden, da mit dem Ver dichtungsgerät keine größere Verdichtung mehr zu erreichen ist.In DD-PS 79 609 a method is described with which the Compaction effect already during the compaction work determined and the optimal vibration frequency depending The degree of compression achieved determines and sets who that can. With this method, the vibratory movement of the ver sealing device measured on the soil to be compacted, and the ver Change in the amplitude of the effective frequency as a measure of the Ver seal level used. You can only use a filter the essentially vertical part of the changed vibration movement be filtered out as a partial motion signal. For measuring the Vibration movement of the compaction device is a vibration pickup mer (transducer) on the compression device, e.g. a vibrating roller, attached, while the other electronic components in a Ta are housed with the operator. During the compression The operator observes the measuring device. Like this soon when the compactor is passed over again compacting pad no longer shows an increase in amplitude the compression work can be set, since with the Ver sealing device can no longer be achieved.

Aus der DE-OS 27 10 811 ist ein Verfahren bekannt, bei dem ebenfalls die Verdichtungswirkung bereits während der Verdichtungsar beit kontinuierlich festgestellt und in die optimale Vibrationsfre quenz in Abhängigkeit vom erreichten Verdichtungsgrad bestimmt und eingestellt werden kann. Auch bei diesem Verfahren dient die Verände rung der Amplitude als Maß für den Verdichtungsgrad. Gegenüber dem Verfahren der DD-PS 79 609 wird aber nicht die Amplitude des im we sentlichen vertikalen Teils der Gesamtschwingungsbewegung ausgewertet, sondern eine Oberschwingungskomponente herausgefiltert und die Ampli tude dieser Oberschwingungskomponente bzw. die bewertete Summe der Amplituden von mehreren Oberschwingungskomponenten als Maß für den augenblicklichen Verdichtungsgrad und/oder zu der Steuerung von Ver dichtungsparametern herangezogen.From DE-OS 27 10 811 a method is known in which likewise the compaction effect already during the compaction process beit continuously detected and in the optimal vibrations fre determined as a function of the degree of compaction achieved and can be adjusted. The changes also serve this procedure tion of the amplitude as a measure of the degree of compaction. Compared to the Method of DD-PS 79 609 is not the amplitude of the we significant vertical part of the total vibration movement evaluated, but filtered out a harmonic component and the ampli tude of this harmonic component or the weighted sum of the Amplitudes of several harmonic components as a measure of the instant compression and / or control of ver sealing parameters.

Diese bekannten Verfahren weisen eine Reihe von Nachteilen auf. So hat die Praxis gezeigt, daß sich bei der Messung der Amplitu den durch ständige Verschiebungen im Untergrund variierende Maximal werte ergeben, so daß kein exakter Rückschluß auf das tatsächliche Gesamtverdichtungsniveau mehr gezogen werden kann. Bei der Auswertung von Oberschwingungen müssen immer selektiv einzelne Frequenzen her ausgefiltert werden. Diese frequenzabhängigen Messungen erfordern bei der Verwendung von Vibrationswalzen eine Umschaltung der Auswert schaltung, da der bei Vibrationswalzen übliche Umschaltvorgang von Oberflächenverdichtung auf Tiefenverdichtung mit einer Änderung der Vibrationsfrequenz verbunden ist.These known methods have a number of disadvantages on. Practice has shown that when measuring the amplitude the maximum that varies due to constant shifts in the subsurface values result, so that no exact conclusion on the actual Overall compression level can be drawn more. When evaluating Individual frequencies must always be selectively derived from harmonics be filtered out. These frequency-dependent measurements require the use of vibratory rollers to switch the evaluation circuit, since the usual switching process for vibratory rollers Surface compaction on depth compaction with a change in Vibration frequency is connected.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zum Bestim men des Verdichtungsgrads beim Verdichten eines Untergrunds mittels einer Vibrationswalze nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens nach dem Oberbegriff des Anspruchs 7 zu schaffen, die eine frequenzunabhängige, genaue und einfache Messung des Verdichtungsgrads beim Verdichten eines Unter grunds mittels einer Vibrationswalze erlauben.The object of the invention is therefore to determine a method the degree of compaction when compacting a substrate with a vibratory roller according to the preamble of claim 1 and one Device for performing this method according to the preamble of claim 7 to provide a frequency independent, accurate and simple measurement of the degree of compaction when compacting a sub basically allow by means of a vibrating roller.

Diese Aufgabe wird entsprechend den kennzeichnenden Teilen der Ansprüche 1 und 7 gelöst.This task is performed according to the distinctive parts of the Claims 1 and 7 solved.

Hierdurch wird erreicht, daß amplitudenbezogene Werte bestimmt werden, die einen besseren Rückschluß auf die jeweiligen Verdich tungsgrade des Untergrunds ermöglichen als die bekannten Verfahren und demnach auch zur Steuerung von Verdichtungsparametern der Vibrations walze besser geeignet sind. Durch die Auswertung einer Schwingungs halbwelle werden Amplitudenbeträge ermittelt, deren Änderungen auch bei einem variierenden Untergrund ein genaues Maß für den Verdich tungsgrad sind. Dieses Meßverfahren hat außerdem den Vorteil, daß die Messung frequenzunabhängig ist, d.h. der bei Vibrationswalzen übliche Umschaltvorgang von Oberflächenverdichtungen auf Tiefenverdichtungen, der mit Vibrationsfrequenzänderungen verbunden ist, erfordert keine Umschaltung der Auswertschaltung, wie dies bei der Auswertung von Oberwellen notwendig ist.This ensures that amplitude-related values are determined be a better conclusion on the respective compression degrees of the substrate enable than the known methods and therefore also for controlling compression parameters of the vibrations roller are more suitable. By evaluating a vibration half-wave, amplitude amounts are determined, their changes also in the case of a varying surface, an exact measure of the compaction degree of efficiency. This measuring method also has the advantage that the Measurement is frequency independent, i.e. the usual for vibratory rollers Switching process from surface compaction to deep compaction, associated with changes in vibration frequency does not require Switching of the evaluation circuit, as is the case with the evaluation of Harmonics is necessary.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung und den Unteransprüchen zu entnehmen.Further refinements of the invention are as follows Description and the dependent claims.

Die Erfindung wird nachstehend anhand des in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.The invention is illustrated below in the attached Illustrated embodiment illustrated.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Bandage einer Vibrationswalze mit einem Meßwertaufnehmer. Fig. 1 shows schematically a bandage of a vibratory roller with a transducer.

Fig. 2 zeigt das Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zum Bestimmen des Verdichtungsgrads beim Verdichten eines Untergrunds mittels einer Vibrationswalze. Fig. 2 is a block diagram showing an apparatus for performing a method of determining the compaction degree in compacting a subsurface by means of a vibrating roller.

Die in Fig. 1 dargestellte Bandage C einer Vibrationswalze betrifft eine Ein- oder Mehrradvibrationswalze, deren schwingende Bandage 0 sowohl mit ihrem Gewicht als auch mit Hilfe der von einge bauten Vibratoren erzeugten gerichteten oder ungerichteten Schwingun gen einen Untergrund verdichtet.The bandage C shown in Fig. 1 of a vibrating roller relates to a single or multi-wheel vibrating roller, the vibrating drum 0 compresses a substrate both with its weight and with the help of the directed or non-directional vibrations generated by built-in vibrators.

An der Mitte der Bandage 0 ist in senkrechter Einbaulage ein Meßwertgeber 1 zum Abtasten der Vibrationsbewegung während der Ver dichtungsarbeit angeordnet. Um eine sichere Verbindung zwischen der schwingenden Bandage 0 und dem Meßwertgeber 1 zu erreichen, ist der Meßwertgeber 1 an der Bandage fest montiert. Als Meßwertgeber 1 ist dabei ein piezoelektrischer Beschleunigungsaufnehmer 10 etwa der Marke Brüel & Kjaer Typ 4383 und ein Eingangsverstärker 11 vorgesehen (vgl. hierzu auch Fig. 2). Als Eingangsverstärker 11 dient ein normaler Spannungsverstärker, wie er in vielen Beschleunigungsaufnehmern be reits integriert ist. Der Beschleunigungsaufnehmer 10 verfügt zweck mäßigerweise über eine möglichst hohe Resonanzfrequenz und soll dabei gleichzeitig einen großen Arbeitsfrequenzbereich überstreichen. Dieser Arbeitsfrequenzbereich kann den für die Messung an Vibrationswalzen ausreichenden Frequenzbereich von 0 bis 5 kHz umfassen.At the center of the bandage 0 , a transducer 1 for sensing the vibration movement is arranged during the sealing work in the vertical position. In order to achieve a secure connection between the vibrating bandage 0 and the transducer 1 , the transducer 1 is firmly mounted on the bandage. A piezoelectric accelerometer 10, for example of the Brüel & Kjaer type 4383 brand, and an input amplifier 11 are provided as the measuring sensor 1 (cf. also FIG. 2). A normal voltage amplifier, as is already integrated in many accelerometers, serves as input amplifier 11 . The accelerometer 10 expediently has a resonance frequency that is as high as possible and at the same time is intended to cover a large working frequency range. This working frequency range can include the frequency range from 0 to 5 kHz which is sufficient for the measurement on vibratory rollers.

Der Beschleunigungsaufnehmer 10 ist im wesentlichen nur in einer Richtung empfindlich. Durch seine Positionierung in senkrechter Einbaulage an der Mitte der Bandage 0 ist der Beschleunigungsaufnehmer 10 an der Vibrationswalze so montiert und orientiert, daß er im we sentlichen nur den vertikalen Teil der Vibrationsbewegung erfaßt. Es kann somit vom Meßwertgeber 1 ein Signal erzeugt werden, das im we sentlichen die vertikale Beschleunigungskomponente der Bewegung der Bandage 0 repräsentiert. Dieses Signal läßt sich als Wechselspan nungssignal in eine positive und in eine negative Schwingungshalbwelle zerlegen. Neben der symbolisiert dargestellten Bandage C zeigt Fig. 1 eine Schwingungsperiode einer Sinusschwingung, die die freie Vibra tionsbewegung der Bandage 0 ohne rückkoppelnde Wirkung des Untergrunds repräsentieren soll. Gemäß der angegebenen Pfeilrichtung entspricht danach der negativen Sinushalbwelle die Abwärtsbewegung der Bandage 0. The acceleration sensor 10 is essentially only sensitive in one direction. By positioning it in the vertical installation position at the center of the drum 0 , the accelerometer 10 is mounted and oriented on the vibrating roller in such a way that it only detects the vertical part of the vibrating movement. It can thus be generated by the transmitter 1 , which essentially represents the vertical acceleration component of the movement of the drum 0 . This signal can be broken down as an AC voltage signal into a positive and a negative oscillation half-wave. In addition to the bandage C shown symbolized, Fig. 1 shows an oscillation period of a sinusoidal oscillation, which is intended to represent the free vibration movement of the bandage 0 without a feedback effect of the background. According to the direction of the arrow, the negative sine half-wave corresponds to the downward movement of the bandage 0 .

Die in Fig. 2 in Form eines Blockschemas dargestellte Vor richtung zur Durchführung eines Verfahrens zum Bestimmen des Ver dichtungsgrads beim Verdichten eines Untergrunds mittels einer Vibra tionswalze umfaßt einen Meßwertgeber 1 und eine Einrichtung 2 zur Auswertung der Amplitude eines Signals und Anzeige eines Maßes für den Verdichtungsgrad.The device shown in FIG. 2 in the form of a block diagram for carrying out a method for determining the degree of compaction when compacting a substrate by means of a vibrating roller comprises a transmitter 1 and a device 2 for evaluating the amplitude of a signal and displaying a measure of the degree of compaction .

Die Einrichtung 2 weist eingangsseitig einen Filter 20 auf, der aus dem Signal konstruktionsbedingte Eigenschwingungen der Vi brationswalze, die durch das Bewegungsverhalten der Vibrationswalze bestimmt und für jeden Verdichtungsgerätetyp charakteristisch sind, herausfiltert. Praktische Messungen und Versuche haben ergeben, daß sich Schwingungen oberhalb einer Frequenz von 300 Hz nicht für Rück schlüsse auf den Verdichtungsgrad des zu messenden Untergrunds ver wenden lassen, oder aber so geringe Meßeffekte erzielen, daß sie zu vernachlässigen sind. Die konstruktionsbedingten Eigenschwingungen der Vibrationswalze, die einen Großteil der höherfrequenten überlagerten Schwingungen mit relativ großer Amplitude darstellen, werden folglich zur Meßwertverarbeitung nicht herangezogen. Der Filter 20 ist daher so ausgelegt, daß alle Frequenzen, die größer sind als 300 Hz, her ausgefiltert werden.The device 2 has a filter 20 on the input side, which filters out the natural vibration of the vibrating roller, which is determined by the movement behavior of the vibrating roller and is characteristic of each type of compactor, from the signal. Practical measurements and tests have shown that vibrations above a frequency of 300 Hz cannot be used to draw conclusions about the degree of compaction of the substrate to be measured, or they can achieve measuring effects so small that they can be neglected. The design-related natural vibrations of the vibration roller, which represent a large part of the higher-frequency superimposed vibrations with a relatively large amplitude, are consequently not used for processing the measured values. The filter 20 is therefore designed so that all frequencies that are greater than 300 Hz are filtered out.

Der Ausgang dieses Filters 20 ist mit dem Eingang einer Gleichspannungsunterdrückungseinrichtung 21 verbunden. Diese Gleich spannungsunterdrückungseinrichtung 21 dient zur gleichspannungsmäßigen Entkopplung des Signals, um ein reines Wechselspannungssignal zu er halten. Der Ausgang der Gleichspannungsunterdrückungseinrichtung 21 ist mit dem Eingang einer Einrichtung 22 zur Erzeugung eines Gleich spannungssignals verbunden. Diese Einrichtung 22 umfaßt im wesentli chen einen Präzisionsgleichrichter, der die mehr oder weniger si nusähnliche Schwingung in die positive und negative Schwingungshalb welle aufteil. Bei dem Ausführungsbeispiel der Vorrichtung gemäß Fig. 2 wird durch die Einrichtung 22 die positive Schwingungshalbwelle eliminiert und die negative Schwingungshalbwelle einem Integrierkreis 23 zugeführt, der mit seinem Eingang an den Ausgang der Einrichtung 22 angeschlossen ist.The output of this filter 20 is connected to the input of a DC voltage suppression device 21 . This DC voltage suppression device 21 is used for DC decoupling of the signal in order to maintain a pure AC voltage signal. The output of the DC voltage suppression device 21 is connected to the input of a device 22 for generating a DC voltage signal. This device 22 essentially comprises a precision rectifier which divides the more or less sinusoidal oscillation into the positive and negative oscillation half-waves. In the exemplary embodiment of the device according to FIG. 2, the device 22 eliminates the positive oscillation half-wave and supplies the negative oscillation half-wave to an integrating circuit 23 , whose input is connected to the output of the device 22 .

Das als Integrationskreis 23 dienende Verzögerungsglied umfaßt ein Proportional-Totzeit-Glied, das eine RC-Kombination enthält. Die ses Verzögerungsglied 23 integriert die negative Schwingungshalbwelle, indem jeweils über die einzelnen Schwingungsperioden einer Verzöge rungszeit τ integriert wird. Die Zeitkonstante τ wird hierbei so gewählt, daß sowohl extreme Spitzen unterdrückt, als auch kurzzeitige Einbrüche abgefangen werden und damit ein gut interpretierbares Ver dichtungsprofil erscheint. Gemäß den Ergebnissen empirischer Untersu chungen wird eine Zeitkonstante von ca. 500 msec gewählt. Dies stellt im Vergleich zu einer Periodendauer von 20 bzw. 33 msec (50 Hz/30 Hz) oder 24 und 32 msec (41 Hz/31 Hz) eine relativ große Zahl dar (5 τca. 2,5 sec). Die richtige Dimensionierung der Integrationszeit ist wichtig. Wird die Zeitkonstante τ zu groß gewählt, entsteht praktisch eine Spitzenwertgleichrichtung, die keine Aussage über die Bodenbeschaffenheit, insbesondere die Bodenverdichtung, mehr zuläßt. Wird die Zeit zu klein gewählt, entsteht ein zittriges Verhalten, das die Meßwerte schwer interpretierbar macht. Die Zeitkonstante τ des Verzögerungsglieds 23 ist folglich so gewählt, daß eine Integrations spannung entsteht, die als Maß für den Verdichtungsgrad verwendbar ist. Die Zunahme dieser Integrationsspannung ist proportional der Zu nahme des Verdichtungsgrads.The delay element serving as the integration circuit 23 comprises a proportional dead-time element which contains an RC combination. This delay element 23 integrates the negative oscillation half-wave by integrating the delay time τ over the individual oscillation periods. The time constant τ is chosen so that both extreme peaks are suppressed and short-term dips are intercepted and thus a well interpretable compression profile appears. According to the results of empirical investigations, a time constant of approx. 500 msec is chosen. In comparison to a period of 20 or 33 msec (50 Hz / 30 Hz) or 24 and 32 msec (41 Hz / 31 Hz), this represents a relatively large number (5 τ approx. 2.5 sec). Correct dimensioning of the integration time is important. If the time constant τ is chosen too large, there is practically a peak value rectification, which no longer allows any statement about the soil conditions, in particular the soil compaction. If the time is chosen too short, a shaky behavior arises, which makes the measured values difficult to interpret. The time constant τ of the delay element 23 is consequently chosen so that an integration voltage arises which can be used as a measure of the degree of compression. The increase in this integration voltage is proportional to the increase in the degree of compression.

Über einen Verstärker 24, der vorzugsweise einen hohen Ein gangswiderstand besitzt, kann die Integrationsspannung abgegrif fen werden. Da aber die eigentliche Meßinformation in relativ kleinen Meßwertschwankungen vorliegt, wird durch eine nachfolgende Subtra hierschaltung 25 ein Großteil der Integrationsspannung, der sogenannte "permanente Beschleunigungsanteil" unterdrückt, wobei eine Meßsignal spreizung in dem Verstärker 24 erfolgt.The integration voltage can be tapped via an amplifier 24 , which preferably has a high input resistance. However, since the actual measurement information is present in relatively small fluctuations in measured values, a subsequent sub-circuit 25 suppresses a large part of the integration voltage, the so-called “permanent acceleration component”, with a measurement signal spreading in the amplifier 24 .

Zur Aufzeichnung der am Ausgang des Verstärkers 24 anstehenden Integrationsspannung als dimensionslose Zahl sind Registrierungsvor richtungen 27, 29, 33 vorgesehen. Über eine geeignete Ausgangstrei berstufe 26, an die ein Schreiber 27 angeschlossen ist, kann eine analoge Aufzeichnung erfolgen. Der hier verwendete X, T-Schreiber zeichnet die Amplitudenbeträge des Meßsignals auf und gibt somit in Form eines Bodenprofils Auskunft über die Änderung des Verdichtungs grad eines zu verdichtenden Untergrunds. An den Ausgang des Verstär kers 24 ist weiterhin eine Digitalanzeigeeinrichtung 28, 29, bestehend aus einem AD-Wandler 28 und einem LC-Display 29, angeschlossen. Durch diese Digitalanzeigeeinrichtung 28, 29 wird das Meßsignal als aktuel ler Meßwert an dem LC-Display 29 dargestellt und gibt somit dem Wal zenfahrer ständig Informationen über die Bodenbeschaffenheit. Da die ses Meßsignal vom Walzenfahrer durch große Schwankungen während der Fahrt in Bezug auf die Verdichtungszunahme schwer interpretiert werden kann, umfaßt die Meßeinrichtung einen Mittelwertbildner 3 für eine kontinuier liche Mittelwertbildung. Der Eingang dieses Mittelwertbildners 3 ist mit dem Ausgang des Verstärkers 24 verbunden. Der in Fig. 2 dargestellte Aufbau des Mittelwertbildners 3 zeigt einen AD-Wandler 30, einen Zeitge ber 31, eine zeitgesteuerte Rechnereinheit 32 und ein Display 33. Die Einrichtungen zur Zeitsteuerung der Rechnereinheit 32 sind eine Startta ste und eine Stoptaste. Zusätzlich sind an der Rechnereinheit 32 noch eine Rückstelltaste (Reset) und eine Rückruftaste (Recall) vorgesehen. Zur Durchführung der Mittelwertbildung ist die Starttaste zu betätigen, woraufhin der AD-Wandler 30 gesteuert durch den Zeitgeber 31 aktuelle Meßwerte zyklisch abfragt und diese der Rechnereinheit 32 mitteilt, die hier von einem integrierten Mikroprozessor gebildet wird, der dann über einen Rechenalgorithmus aus den aktuellen Meßwerten einen Gesamtmittel wert bildet und diesen nach Betätigen der Stoptaste im Display 33 als dimensionslose Zahl anzeigt.To record the integration voltage present at the output of the amplifier 24 as a dimensionless number, registration devices 27 , 29 , 33 are provided. Analog recording can take place via a suitable output stage 26 to which a recorder 27 is connected. The X, T recorder used here records the amplitude amounts of the measurement signal and thus provides information in the form of a soil profile about the change in the degree of compaction of a substrate to be compacted. At the output of the amplifier 24 , a digital display device 28 , 29 , consisting of an AD converter 28 and an LC display 29 , is also connected. By means of this digital display device 28 , 29 , the measurement signal is shown as a current measurement value on the LC display 29 and thus continuously provides the driver with information about the nature of the ground. Since this measurement signal from the roller driver is difficult to interpret due to large fluctuations during the journey in relation to the increase in compaction, the measuring device comprises an averager 3 for continuous averaging. The input of this averager 3 is connected to the output of the amplifier 24 . The structure of the mean value generator 3 shown in FIG. 2 shows an AD converter 30 , a timer 31 , a time-controlled computer unit 32 and a display 33 . The devices for time control of the computer unit 32 are a start button and a stop button. In addition, a reset button and a recall button are provided on the computer unit 32 . To carry out the averaging, the start button must be pressed, whereupon the AD converter 30, controlled by the timer 31, polls current measured values cyclically and communicates these to the computer unit 32 , which is formed here by an integrated microprocessor, which then uses a computing algorithm to calculate the current measured values forms a total mean value and displays this as a dimensionless number in the display 33 after pressing the stop button.

Da zur Verdichtung eines Untergrunds mittels Vibrationswalze grundsätzlich mehrere Überfahrten erforderlich sind, erfolgt die Mit telwertbildung mit Hilfe eines Meßzyklus. Jeder Meßzyklus umfaßt eine Mehrzahl von Fahrten der Vibrationswalze über den zu verdichtenden Un tergrund, für die jeweils eine kontinuierliche Mittelwertbildung erfolgt. Die Mittelwerte der einzelnen Überfahrten werden von Einrichtungen der Rechnereinheit 32 gespeichert und miteinander verglichen um festzustel len, wie sich der Verdichtungsgrad von einer Überfahrt zur nächsten Überfahrt ändert. Zur Überwachung des Meßzyklus werden auf dem Display 33 die Fahrtnummer, der berechnete Mittelwert und der vorhergehende Mittel wert angezeigt. Die Darstellung des vorherigen Mittelwerts ermöglicht den Steigerungswert des Verdichtungsgrads bei einer erneuten Überfahrt ge genüber dem alten Streckenwert schnell visuell zu erfassen. Errechnet der Mikroprozessor 32 aufgrund des einprogrammierten Rechneralgorithmus, daß keine Verdichtungszunahme mehr zu erwarten ist, so wird dies durch ein E im Display 33 angezeigt. Gleichzeitig beginnt das ganze Display 33 zu blinken. Über die Recalltaste können sämtliche Fahrten nochmals zyklisch abgefragt werden. Dabei werden jedoch nur noch die errechneten Mittel werte angezeigt. Die Speicherung der Meßwerte eines Meßzyklus wird durch die Resettaste gelöscht. Um eine Fehlbedienung der Resettaste zu vermei den, ist eine Sicherheit eingebaut, die darin besteht, daß nach dem erstmaligen Betätigen der Resettaste diese aufblinkt und die Eingabe als Fehlbedienung erkannt wird, falls die Resettaste nicht innerhalb von 5 sec erneut betätigt wird. Since several passes are generally required to compact a subsurface using a vibratory roller, the mean value formation is carried out with the aid of a measuring cycle. Each measuring cycle comprises a plurality of trips of the vibrating roller over the surface to be compacted, for which a continuous averaging takes place. The mean values of the individual crossings are stored by means of the computer unit 32 and compared with one another in order to determine how the degree of compression changes from one crossing to the next crossing. To monitor the measuring cycle, the trip number, the calculated mean value and the previous mean value are shown on the display 33 . The representation of the previous mean value enables the increase in the degree of compaction to be visually ascertained quickly when crossing again compared to the old route value. If the microprocessor 32 calculates on the basis of the programmed computer algorithm that an increase in compression is no longer to be expected, this is indicated by an E in the display 33 . At the same time, the entire display 33 starts to flash. All trips can be queried again cyclically using the recall button. However, only the calculated mean values are displayed. The saving of the measured values of a measuring cycle is deleted by the reset button. In order to avoid incorrect operation of the reset button, a security is built in, which consists of the fact that after the reset button is pressed for the first time, it flashes and the input is recognized as an incorrect operation if the reset button is not pressed again within 5 seconds.

Man kann auch die positive Schwingungshalbwelle sowie die Differenzbildung von positiver und negativer Schwingungshalbwelle durch entsprechende schaltungstechnische Maßnahmen zur Erfassung des Verdichtungsgrads heranziehen. Die besten Ergebnisse wurden jedoch mit der negativen Schwingungshalbwelle erzielt.One can also see the positive vibration half-wave as well Difference formation between positive and negative vibration half-wave through appropriate circuitry measures to record the Use the degree of compaction. However, the best results were with the negative vibration half-wave achieved.

Bei den beschriebenen Ausführungsformen kann weiterhin vorge sehen sein, daß die Einrichtung 2 in einer Tasche beim Walzenfahrer oder im Fahrergehäuse untergebracht ist.In the described embodiments, it can further be seen that the device 2 is accommodated in a bag by the roller driver or in the driver's housing.

Ferner ist es möglich, die Vorrichtung gemäß Fig. 2 zur Steuerung von Verdichtungsparametern der Vibrationswalze einzusetzen.Furthermore, it is possible to use the device according to FIG. 2 to control compression parameters of the vibratory roller.

Zum Bestimmen des Verdichtungsgrads beim Verdichten eines Un tergrunds z.B. aus Erde, Kies oder Asphalt mittels Vibrationswalze und/oder zur Steuerung von Verdichtungsparametern wird die Vibra tionsbewegung der Bandage 0 gemessen, da die Vibrationsbewegung ins besondere in ihrem Amplitudenverlauf nicht allein durch das Bewe gungsverhalten der Vibrationswalze bestimmt wird, sondern auch von der Beschaffenheit des Untergrunds abhängt. Ändert sich die Beschaffenheit des Untergrunds durch Verdichtung, so ändert sich folglich auch die Vibrationsbewegung der Bandage C. Die Vibrationsbewegung der Bandage 0 kann hierbei mit einer oder mehreren Grundfrequenzen im Bereich von 30 Hz erfolgen.To determine the degree of compaction when compacting a sub-surface, e.g. made of earth, gravel or asphalt using a vibrating roller and / or to control compaction parameters, the vibration movement of the drum 0 is measured, since the vibration movement, in particular in its amplitude profile, is not solely due to the movement behavior of the vibrating roller is determined, but also depends on the nature of the surface. If the condition of the subsoil changes due to compaction, the vibration movement of the bandage C consequently also changes. The vibrating movement of the bandage 0 can take place with one or more fundamental frequencies in the range of 30 Hz.

Zur Messung der Vibrationsbewegung wird durch den Beschleuni gungsaufnehmer 10 ein Signal erzeugt, das im wesentlichen die vertika le Beschleunigungskomponente der Bewegung der Bandage 0 repräsentiert. Dieses Signal wird dem Eingangsverstärker 11 zugeführt, der es verzö gerungsfrei auf ein gewünschtes Niveau (Pegel) verstärkt. Vor der Verstärkung kann es auch notwendig sein, das vom Beschleunigungsauf nehmer 10 gelieferte Signal zunächst gleichspannungsmäßig zu verbloc ken. Das verstärkte Signal wird daraufhin von überlagerten Schwingun gen befreit, die zur Meßwertverarbeitung nicht herangezogen werden. Dieses gefilterte Signal wird dann in die positive und die negative Schwingungshalbwelle aufgeteilt. Sofern das Signal kein reines Wech selspannungssignal ist, kann vor der Aufspaltung in die positive und die negative Schwingungshalbwelle eine gleichspannungsmäßige Entkopp lung durchgeführt werden.To measure the vibration movement, a signal is generated by the acceleration transducer 10 , which essentially represents the vertical acceleration component of the movement of the drum 0 . This signal is fed to the input amplifier 11 , which amplifies it without delay to a desired level. Before amplification, it may also be necessary to first block the signal supplied by the accelerometer 10 to DC voltage. The amplified signal is then freed of superimposed vibrations that are not used for processing the measured values. This filtered signal is then divided into the positive and the negative oscillation half-wave. If the signal is not a pure AC voltage signal, a DC decoupling can be carried out before splitting into the positive and negative oscillation half-waves.

Zur Erfassung des Verdichtungsgrads kann nun die positive Schwingungshalbwelle, die negative Schwingungshalbwelle sowie die Differenzbildung von positiver und negativer Schwingungshalbwelle herangezogen werden. Die Amplitudenbeträge dieser Schwingungshalbwelle werden in Abhängigkeit von der Zeit integriert. Vorzugsweise wird da bei über die einzelnen Schwingungsberge oder Schwingungstäler bzw. Schwingungsperioden der Schwingungshalbwelle in einem Schwingungs zeitraum integriert. Dieser Schwingungszeitraum wird durch die Verzö gerungszeit des Verzögerungsglieds zur Durchführung der Integration bestimmt. Die als Meßsignal erhaltene Integrationsspannung, die eine kombinierte Spitzenwertgleichrichtungs-Integrationsspannung sein kann, trägt Informationen über den Verdichtungsgrad des zu verdichtenden Bodens. Die Zunahme dieser Integrationsspannung ist nämlich propor tional der Zunahme des Verdichtungsgrads.The positive can now be used to record the degree of compaction Vibration half-wave, the negative vibration half-wave and the Difference formation between positive and negative vibration half-wave be used. The amplitude amounts of this oscillation half-wave are integrated depending on the time. Preferably there with over the individual vibration mountains or vibration valleys or Periods of oscillation of the oscillation half-wave in one oscillation integrated period. This oscillation period is determined by the delays delay time for the implementation of the integration certainly. The integration voltage obtained as a measurement signal, the one combined peak rectification integration voltage can be carries information about the degree of compaction of the to be compacted Floor. The increase in this integration voltage is namely proportional tional the increase in the degree of compaction.

Da aber die eigentliche Meßinformation in relativ kleinen Schwankungen der Integrationsspannung vorliegt, wird der Teil der In tegrationsspannung unterdrückt, der dem sogenannten permanenten Anteil der gemessenen Beschleunigung entspricht. Dieser Anteil ist abhängig von den Vibrationsdaten der Vibrationswalze. Zur Unterdrückung dieses permanenten Anteils wird eine Gleichspannung mit umgekehrter Polarität abgezogen. Der Anteil, der der fluktuierenden Integrationsspannung entspricht, kann als gewonnenes Meßsignal mittels Anzeigeeinrichtungen dargestellt werden. Vom Walzenfahrer können die Werte dieses Meßsig nals während der Verdichtungsarbeit beobachtet werden und liefern ihm die notwendige Information darüber, ob der gewünschte Verdichtungsgrad erreicht ist und/oder eine Steuerung der Verdichtungsparameter der Vibrationswalze erforderlich ist. Da dieses Meßsignal vom Auswerter durch große Schwankungen während der Fahrt in Bezug auf die Verdich tungszunahme schwer interpretiert werden kann, findet eine konti nuierliche Mittelwertbildung statt.But since the actual measurement information in relatively small Fluctuations in the integration voltage, the part of In Tension voltage suppressed, the so-called permanent portion corresponds to the measured acceleration. This proportion is dependent from the vibration data of the vibration roller. To suppress this permanent component becomes a direct voltage with reverse polarity deducted. The share of the fluctuating integration voltage corresponds as a measurement signal obtained by means of display devices being represented. The values of this measuring sig nals are observed during the compaction work and deliver it the necessary information about whether the desired degree of compaction is reached and / or a control of the compression parameters of the Vibratory roller is required. Because this measurement signal from the evaluator due to large fluctuations while driving in relation to the compression increase in interpretation can be difficult to interpret Nuclear averaging instead.

Bei der Verdichtung eines Untergrunds mittels Vibrationswalze, wofür grundsätzlich mehrere Überfahrten der Vibrationswalze erforder lich sind, kann die Bestimmung des Verdichtungsgrads in einem Meßzy klus erfolgen. Für jede Fahrt wird ein Mittelwert des gewonnenen Meß signals berechnet, gespeichert, verglichen und dargestellt. Zusammen mit der Fahrtnummer wird ebenfalls der vorherige Mittelwert angezeigt, damit der Steigerungswert gegenüber der letzten Überfahrt schnell zu erkennen ist. Dieser Steigerungswert repräsentiert die Erhöhung des Verdichtungsgrads und ist ein Maß dafür, ob eine weitere Verdich tungszunahme noch zu erwarten ist.When compacting a substrate using a vibratory roller, which basically requires several passes of the vibratory roller Lich, the determination of the degree of compression in a measuring cycle done. An average of the measurement obtained is taken for each trip signals calculated, saved, compared and displayed. Together the previous average is also displayed with the trip number, the rate of increase quickly increases compared to the last crossing is recognizable. This increase value represents the increase in Degree of compaction and is a measure of whether another compaction increase is still to be expected.

Claims

1. A method for checking the degree of compaction when compacting a substrate by means of a vibrating roller having at least one vibrating drum, wherein a signal essentially representing the vertical acceleration component of the vibratory movement is derived from the vibrating movement of the drum, since the signal is characterized by that of a construction Processed natural vibration components of the bandage or vibrating roller cleaned AC voltage signal, the AC voltage signal is converted into a DC voltage signal and is integrated during predetermined periods of time via a vibration half-wave of the DC voltage signal, the increase in the integration voltages obtained, which are proportional to the increase in the degree of compression, as a measure is used for the compaction of the subsurface.

2. The method according to claim 1, characterized in that each because the negative oscillation half wave of the AC voltage sig nals is used as a DC voltage signal.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that is integrated over periods of about 100 to 1000 ms.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized ge indicates that a span of the integration voltage obtained voltage is subtracted, which is a permanent amplitude value of the Sig nals corresponds.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized ge indicates that for each crossing of the underground through the Vi an average integration voltage value is determined.

6. The method according to claim 5, characterized in that the average integration voltage values of successive crossings be compared with each other.

7. Apparatus for checking the degree of compaction when sealing a subsurface by means of a vibrating roller having at least one vibrating bandage for carrying out the method according to one of claims 1 to 6, with a transducer arranged on the bandage ( 1 ), which is a the vertical acceleration component of the Signal representing vibration movement generated, and with a device ( 2 ) for evaluating the amplitude of the signal and displaying a measure of the degree of compaction, characterized in that the device ( 2 ) has a filter ( 20 ) for eliminating the design-related natural vibration components of the bandage or Vibrating roller from the sensor ( 1 ) supplied signal, a device ( 22 ) for generating a DC signal from the filter signal ( 20 ) supplied AC signal and an integration circuit ( 23 ) for determining an integration voltage according to the integration of the DC voltage Si gnals over a predetermined period of time.

8. The device according to claim 7, characterized in that between the filter ( 20 ) and the device ( 22 ) for generating a DC voltage signal, a DC voltage suppression device ( 21 ) for generating a practically pure AC signal is switched GE.

9. Apparatus according to claim 7 or 8, characterized in that the filter ( 20 ) has an upper cut-off frequency of 300 Hz.

10. Device according to one of claims 7 to 9, characterized in that the device ( 22 ) comprises a precision rectifier.

11. Device according to one of claims 7 to 10, characterized in that a delay element is provided as the integration circuit ( 23 ).

12. The apparatus according to claim 11, characterized in that the delay element ( 23 ) comprises an RC combination in which the time constant is relatively large compared to a period of the signal.

13. Device according to one of claims 7 to 12, characterized in that the integrating circuit ( 23 ) is followed by a subtracting circuit ( 25 ) for suppressing the voltage to be assigned to the permanent amplitude value of the signal.

14. Device according to one of claims 7 to 13, characterized in that an averager ( 3 ) is provided for calculating an average integration voltage value.

15. The apparatus according to claim 14, characterized in that the averager ( 3 ) has a time-controlled computer unit ( 32 ) for continuous averaging for a selectable period, the mean values of two successive periods can be shown on a display ( 33 ).

16. The apparatus according to claim 15, characterized in that every time the vibratory roller passes over the surface corresponds.

17. The apparatus of claim 15 or 16, characterized in that the computer unit ( 32 ) has means for storing and comparing the mean values of successive periods.