RU2052579C1

RU2052579C1 - Method for quality control in soil densification and device for implementing the same

Info

Publication number: RU2052579C1
Application number: RU94013665A
Authority: RU
Inventors: А.Д. Суворов; А.П. Лежнев; И.В. Сороколетов
Original assignee: Алтайский государственный технический университет им.И.И.Ползунова; Акционерное общество открытого типа "Сибстроймеханизация"
Priority date: 1994-04-18
Filing date: 1994-04-18
Publication date: 1996-01-20
Also published as: RU94013665A

Abstract

FIELD: road building. SUBSTANCE: method for quality control in soil densification includes vibration conversion into electric signal, selection of base vibration frequency and the second harmonic, metering levels of selected base frequency and the second harmonic. The first additional electric signal with base frequency and harmonic components and the second additional signal with the second harmonic and higher harmonic components are formed on the basis of initial electric signal. The base frequency is selected from the first additional signal and second additional signal. Prior to selection of the second harmonic initial electric signal is normalized according to the level of the base frequency. Level of the second harmonic is averaged over fixed time interval, soil densification degree is judged from the result average. The device has vibration converters and amplifier control unit synchronous filters, comparator, summator, amplitude detectors, adjustment unit, intergator, indication unit. EFFECT: quality assurance. 2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к технике непрерывного контроля качества уплотнения грунтовых материалов в процессе их укатки дорожными вибрационными катками и может быть использовано при строительстве насыпных сооружений плотин, насыпей автомобильных и железных дорог. The invention relates to techniques for continuous quality control of compaction of soil materials in the process of rolling them by road vibratory rollers and can be used in the construction of bulk structures of dams, embankments of roads and railways.

Известен способ для определения степени уплотнения оснований [1] Способ включает преобразование вибрации вибрирующего вальца в электрический сигнал, раздельное измерение длительности положительной и отрицательной полуволн колебаний электрического сигнала и вычисление соотношения измеренных длительностей. A known method for determining the degree of compaction of the bases [1] The method includes converting the vibration of the vibrating roller into an electrical signal, separately measuring the duration of the positive and negative half-waves of the oscillations of the electrical signal and calculating the ratio of the measured durations.

Недостатком упомянутого способа является зависимость показаний от изменения частоты вибрации или при изменении скорости движения катка, что приводит к изменению фазового сдвига между основной частотой вибрации и второй гармоникой за счет изменения резонансной частоты системы вибратор грунт [2] Между ними возникают фазовые искажения. В результате соотношение измеряемой длительности положительной и отрицательной полуволн колебаний электрического сигнала изменяется, что снижает точность контроля. The disadvantage of this method is the dependence of the readings on changes in the frequency of vibration or when the speed of the roller changes, which leads to a change in the phase shift between the main vibration frequency and the second harmonic due to a change in the resonant frequency of the vibrator-soil system [2] Phase distortion occurs between them. As a result, the ratio of the measured duration of the positive and negative half-waves of the oscillations of the electrical signal changes, which reduces the accuracy of the control.

Наиболее близким по технической сущности (прототип) является способ для определения степени уплотнения оснований с помощью вибрирующего устройства уплотнения [3] Способ заключается в преобразовании вибрации в электрический сигнал, выделении из него основной частоты и второй гармоники, измерении уровней выделенных основной и второй гармоники. The closest in technical essence (prototype) is a method for determining the degree of compaction of the bases using a vibrating compaction device [3] The method consists in converting vibration into an electrical signal, extracting the fundamental frequency and the second harmonic from it, measuring the levels of the extracted main and second harmonics.

По известному способу при воздействии уплотняющего органа на грунт в последнем возникают упругие колебания, которые приводят к возникновению второй гармоники основной частоты вибрации, зависящей от степени уплотнения грунта. При изменении частоты вибрации или при изменении скорости движения катка изменяется фазовый сдвиг между основной частотой вибрации и второй гармоникой. Между ними возникают фазовые искажения. В результате амплитуда и характер колебаний вибрирующего органа изменяются. Поскольку в известном способе основная частота вибрации и ее уровень выделяются без учета их взаимовлияния (фазовых искажений), то соотношение выделенных уровней также изменяется. Так как о степени уплотнения грунта судят по соотношению выделенных уровней, то в результате точность контроля снижается. According to the known method, when the sealing body acts on the soil, elastic vibrations occur in the latter, which lead to the second harmonic of the fundamental vibration frequency, which depends on the degree of soil compaction. When the vibration frequency changes or when the speed of the roller changes, the phase shift between the main vibration frequency and the second harmonic changes. Between them, phase distortions occur. As a result, the amplitude and nature of the vibrations of the vibrating organ change. Since in the known method the main vibration frequency and its level are distinguished without taking into account their mutual influence (phase distortion), the ratio of the selected levels also changes. Since the degree of compaction of the soil is judged by the ratio of the allocated levels, as a result, the accuracy of the control is reduced.

Известно устройство для определения степени уплотнения оснований [1] Устройство содержит вибрирующий валец, последовательно соединенные преобразователь вибрации в электрический сигнал и функциональный измерительный блок. A device for determining the degree of compaction of the bases [1] The device comprises a vibrating roller, connected in series to the vibration transducer into an electrical signal and a functional measuring unit.

Известно также устройство контроля степени уплотнения материала. Устройство содержит последовательно соединенные вибропреобразователь, измерительный блок, индикатор и блок регистрации. A device for controlling the degree of compaction of a material is also known. The device contains a series-connected vibration transducer, a measuring unit, an indicator and a registration unit.

Недостаток этих устройств зависимость показаний от длительности положительной и отрицательной полуволн колебаний при изменении частоты вибрации или при изменении скорости движения катка. The disadvantage of these devices is the dependence of the readings on the duration of the positive and negative half-waves of oscillations when the vibration frequency changes or when the roller speed changes.

Наиболее близким по технической сущности (прототип) является устройство для определения степени уплотнения оснований с помощью вибрирующего устройства уплотнения [3] Устройство содержит вибропреобразователи, размещенные на вибрирующем вальце, подключенные к соответствующим входам усилителя, выход которого соединен с первыми входами первого и второго синхронных фильтров, блок управления, первый и второй выходы которого подключены соответственно к вторым входам первого и второго синхронных фильтров, первый и второй амплитудные детекторы, блок индикации и источник опорного напряжения. The closest in technical essence (prototype) is a device for determining the degree of compaction of the bases using a vibrating compaction device [3] The device contains vibration transducers placed on a vibrating roller, connected to the corresponding inputs of the amplifier, the output of which is connected to the first inputs of the first and second synchronous filters, a control unit, the first and second outputs of which are connected respectively to the second inputs of the first and second synchronous filters, the first and second amplitude detection ora, display unit and voltage reference.

Недостаток известного устройства зависимость показаний от фазовых искажений между основной частотой вибрации и второй гармоникой при изменении частоты вибрации или при изменении скорости движения катка. A disadvantage of the known device is the dependence of the readings on phase distortion between the main vibration frequency and the second harmonic when the vibration frequency changes or when the roller speed changes.

Цель изобретения повысить точность и надежность контроля. The purpose of the invention to improve the accuracy and reliability of control.

Сущность изобретения достигается тем, что в способе, основанном на преобразовании вибрации в электрический сигнал, выделении из него основной частоты и второй гармоники, измерении уровней выделенных основной частоты и второй гармоники, из исходного электрического сигнала образуют первый вспомогательный электрический сигнал с основной частотой и гармоническими составляющими и второй вспомогательный сигнал с второй гармоникой и более высокими гармоническими составляющими. Основную частоту выделяют вычислением из первого вспомогательного сигнала второго вспомогательного сигнала. Перед выделением второй гармоники нормируют исходный электрический сигнал по уровню основной частоты. Усредняют уровень второй гармоники за фиксированный интервал времени и по результату усреднения судят о степени уплотнения грунта. The invention is achieved by the fact that in a method based on the conversion of vibration into an electrical signal, separation of the fundamental frequency and the second harmonic from it, measurement of the levels of the extracted fundamental frequency and the second harmonic, the first auxiliary electrical signal with the fundamental frequency and harmonic components is formed from the initial electrical signal and a second auxiliary signal with a second harmonic and higher harmonic components. The fundamental frequency is isolated by computing from the first auxiliary signal of the second auxiliary signal. Before isolating the second harmonic, the initial electrical signal is normalized to the level of the fundamental frequency. The second harmonic level is averaged over a fixed time interval and the degree of soil compaction is judged by the averaging result.

В устройство, содержащее вибропреобразователи, размещенные на вибрирующем вальце, подключенные к соответствующим входам усилителя, выход которого соединен с первыми входами первого и второго синхронных фильтров, блок управления, первый и второй выходы которого подключены соответственно к вторым входам первого и второго синхронных фильтров, первый и второй амплитудные детекторы, блок индикации и источник опорного напряжения, введены сумматор, блок регулирования, третий синхронный фильтр, компаратор и интегратор. Выходы первого и второго синхронных фильтров соединены с соответствующими входами сумматора, выход которого через первый амплитудный детектор подключен к первому входу блока регулирования, второй вход которого и вход блока управления подключены к выходу усилителя. Третий выход блока управления соединен с первым входом компаратора, второй вход которого соединен с источником опорного напряжения. Выход блока регулирования подключен к первому входу третьего синхронного фильтра, второй вход которого подключен к второму выходу блока управления. Выход компаратора подключен к первым входам блока индикации и интегратора. Выход третьего синхронного фильтра через второй амплитудный детектор подключен к второму входу интегратора, выход которого соединен с вторым входом блока индикации. To a device containing vibration transducers located on a vibrating drum connected to the corresponding inputs of the amplifier, the output of which is connected to the first inputs of the first and second synchronous filters, a control unit, the first and second outputs of which are connected respectively to the second inputs of the first and second synchronous filters, the first and second amplitude detectors, an indication unit and a reference voltage source, an adder, a control unit, a third synchronous filter, a comparator and an integrator are introduced. The outputs of the first and second synchronous filters are connected to the corresponding inputs of the adder, the output of which through the first amplitude detector is connected to the first input of the control unit, the second input of which and the input of the control unit are connected to the output of the amplifier. The third output of the control unit is connected to the first input of the comparator, the second input of which is connected to a reference voltage source. The output of the control unit is connected to the first input of the third synchronous filter, the second input of which is connected to the second output of the control unit. The output of the comparator is connected to the first inputs of the display unit and integrator. The output of the third synchronous filter through the second amplitude detector is connected to the second input of the integrator, the output of which is connected to the second input of the display unit.

На фиг. 1 показана схема предлагаемого устройства. In FIG. 1 shows a diagram of the proposed device.

Устройство содержит вибропреобразователи 1 и 2, усилитель 3, блок 4 управления, первый 5 и второй 6 синхронные фильтры, компаратор 7, сумматор 8, первый амплитудный детектор 9, блок 10 регулирования, третий синхронный фильтр 11, второй амплитудный детектор 12, интегратор 13, блок 14 индикации, Е источник опорного напряжения. The device comprises vibration transducers 1 and 2, an amplifier 3, a control unit 4, a first 5 and a second 6 synchronous filters, a comparator 7, an adder 8, a first amplitude detector 9, a regulation unit 10, a third synchronous filter 11, a second amplitude detector 12, an integrator 13, display unit 14, E voltage reference source.

Блок 4 управления (фиг. 2) содержит последовательно соединенные синхронный фильтр 15, фильтр 16 низких частот, формирователь 17 прямоугольных импульсов, первую схему 18 фазовой автоподстройки частоты, вторую схему 19 фазовой автоподстройки частоты, делитель 20 частоты. Вход синхронного фильтра 15, аналоговый выход второй схемы 19 фазовой автоподстройки частоты, частотный выход второй схемы 19 фазовой автоподстройки частоты и выход делителя 20 частоты подключены соответственно к входу, первому, второму и третьему выходу блока управления 4. Управляющий вход синхронного фильтра 15 подключен к выходу первой схемы 18 фазовой автоподстройки частоты и входу второй схемы 19 фазовой автоподстройки частоты. The control unit 4 (Fig. 2) contains a synchronous filter 15 connected in series, a low-pass filter 16, a rectangular pulse shaper 17, a first phase-locked loop 18, a second phase-locked loop 19, a frequency divider 20. The input of the synchronous filter 15, the analog output of the second phase-locked loop 19, the frequency output of the second phase-locked loop 19 and the output of the frequency divider 20 are connected respectively to the input, the first, second and third output of the control unit 4. The control input of the synchronous filter 15 is connected to the output the first phase locked loop 18 and the input of the second phase locked loop 19.

На фиг. 3 приведены временные диаграммы, поясняющие работу устройства, где: 21 исходный электрический сигнал на выходе усилителя 3, 22 первый вспомогательный сигнал на выходе первого синхронного фильтра 5, 23 второй вспомогательный сигнал на выходе второго синхронного фильтра 6, 24 основная частота на выходе сумматора 8, 25 сигнал на выходе первого амплитудного детектора 5, 26 нормированный электрический сигнал на выходе блока регулирования 10, 27 вторая гармоника на выходе третьего синхронного фильтра. In FIG. 3 is a timing diagram explaining the operation of the device, where: 21 is the initial electrical signal at the output of the amplifier 3, 22 is the first auxiliary signal at the output of the first synchronous filter 5, 23 is the second auxiliary signal at the output of the second synchronous filter 6, 24 is the main frequency at the output of the adder 8, 25 signal at the output of the first amplitude detector 5, 26 normalized electrical signal at the output of the control unit 10, 27 second harmonic at the output of the third synchronous filter.

Способ осуществляется в следующей последовательности. The method is carried out in the following sequence.

При работе вибрационного катка колебания вальца преобразуют в исходный электрический сигнал с помощью вибропреобразователей 1 и 2 (диаграмма 21). Из исходного электрического сигнала, с помощью синхронных фильтров 5 и 6, выделяют два вспомогательных сигнала, первый из которых содержит основную и ее гармонические составляющие (диаграмма 22), второй вторую гармонику и ее более высокие гармонические составляющие (диаграмма 23). Выделенные сигналы вычитают один из другого с помощью сумматора 8 и получают синусоидальный сигнал основной частоты вибрации вальца (диаграмма 24). Далее выделяют амплитуду полученного синусоидального сигнала первым амплитудным детектором 9 (диаграмма 25), в соответствии с которой, в блоке регулирования 10, нормируют (усиливают или ослабляют до заданного уровня) исходный электрический сигнал колебаний вальца катка (диаграмма 26). Амплитуда полученного исходного нормированного сигнала не зависит от амплитуды исходного электрического сигнала и учитывает фазовый сдвиг основной частоты и гармонических составляющих электрического сигнала. Из нормированного исходного электрического сигнала, третьим синхронным фильтром 11, выделяют вторую гармонику основной частоты вибрации (диаграмма 27) и определяют ее уровень с помощью второго амплитудного детектора 12. Полученное значение уровня второй гармоники усредняют за фиксированный интервал времени на интеграторе 13 и используют затем для визуальной или звуковой оценки качества уплотнения укатываемого грунта с помощью блока индикации 14. During the operation of the vibratory roller, the vibrations of the roller are converted into the initial electric signal using vibration transducers 1 and 2 (diagram 21). Two auxiliary signals are extracted from the initial electric signal using synchronous filters 5 and 6, the first of which contains the main and its harmonic components (diagram 22), the second second harmonic and its higher harmonic components (diagram 23). The extracted signals are subtracted from one another using the adder 8 and a sinusoidal signal of the main vibration frequency of the drum is obtained (diagram 24). Next, the amplitude of the received sinusoidal signal is isolated by the first amplitude detector 9 (diagram 25), according to which, in the control unit 10, the initial electric oscillation signal of the roller roller is normalized (amplified or weakened to a predetermined level) (diagram 26). The amplitude of the obtained normalized initial signal does not depend on the amplitude of the initial electric signal and takes into account the phase shift of the fundamental frequency and the harmonic components of the electric signal. From the normalized initial electrical signal, the third synchronous filter 11, select the second harmonic of the fundamental vibration frequency (diagram 27) and determine its level using the second amplitude detector 12. The obtained value of the second harmonic level is averaged over a fixed time interval on the integrator 13 and then used for visual or sound assessment of the quality of compaction of rolled soil using the display unit 14.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

В исходном состоянии с вибропреобразователей 1 и 2 на вход усилителя 3 электрические сигналы не поступают. С первого, второго и третьего управляющего выхода блока 4 управления снимаются сигналы, соответствующие минимальной частоте вибрации вальца катка. Компаратор 7 находится в исходном состоянии и сигнал с его выхода запрещает работу интегратора 13 и блока 14 индикации. С выходов первого 5 и второго 6 синхронного фильтров на вход сумматора 8 поступают нулевые сигналы. Соответственно с выхода сумматора 8 и первого 9 амплитудного детектора также снимаются нулевые сигналы. Поступающий с выхода первого 9 амплитудного детектора нулевой сигнал устанавливает блок 10 регулирования в режим максимального усиления входного сигнала. Так как с усилителя 3 на вход блока 10 регулирования поступает нулевой сигнал, то на его выходе будет присутствовать сигнал собственных шумов блока 10 регулирования. Третий 11 синхронный фильтр подавляет эти шумы и с его выхода на вход второго 12 амплитудного детектора поступает нулевой сигнал. In the initial state, from the vibration transducers 1 and 2, no electrical signals arrive at the input of the amplifier 3. From the first, second, and third control output of the control unit 4, signals corresponding to the minimum vibration frequency of the roller are recorded. The comparator 7 is in the initial state and the signal from its output prohibits the operation of the integrator 13 and the display unit 14. From the outputs of the first 5 and second 6 synchronous filters to the input of the adder 8 receives zero signals. Accordingly, zero signals are also removed from the output of the adder 8 and the first 9 amplitude detector. The zero signal coming from the output of the first 9 amplitude detector sets the control unit 10 to the maximum gain mode of the input signal. Since the amplifier 3 receives a zero signal at the input of the control unit 10, its own noise signal from the control unit 10 will be present at its output. The third 11 synchronous filter suppresses these noises and from its output to the input of the second 12 amplitude detector receives a zero signal.

При проведении укатки вибрационным катком с вибропреобразователей 1 и 2 на входа усилителя 3 поступают электрические сигналы, соответствующие характеру колебаний вальца катка. Исходный сигнал с усилителя 3 (диаграмма 21) поступает на вход блока 4 управления, вход первого синхронного фильтра 5, вход второго синхронного фильтра 6, и вход блока 10 регулирования (диаграмма 21). Блок 4 управления анализирует поступающий исходный электрический сигнал и вырабатывает управляющие сигналы. Управляющие сигналы, соответственно f и 2f, с третьего и второго выходов поступают соответственно на управляющие входы первого 5, второго 6 и третьего 11 синхронного фильтра и представляют собой последовательность прямоугольных импульсов, частота следования которых кратна соответственно частоте основных колебаний и ее второй гармоники. С первого управляющего выхода на компаратор 7 поступает потенциал U, соответствующий основной частоте. Если частота вибрации вальца катка соответствует рабочей частоте (уровню напряжения Е), то на выходе компаратора 7 появляется сигнал, разрешающий работу интегратора 13 и блока 14 индикации. С выхода синхронных фильтров 5 и 6 на вход сумматора 8 поступают первый и второй вспомогательные сигналы, содержащие соответственно основную частоту и гармонические составляющие (диаграмма 22) и вторую гармонику и более высокие гармонические составляющие (диаграмма 23). Сумматор 8 производит вычитание этих сигналов. Благодаря тому, что синхронные фильтры сохраняют фазовый сдвиг между всеми отфильтрованными сигналами, в результате с выхода сумматора 8 на вход первого амплитудного детектора 9 поступает сигнал содержащий только основную частоту вибрации вальца (диаграмма 24), которая зависит от амплитуды исходного сигнала с усилителя 3 и не зависит от фазового сдвига (фазовых искажений) между основной частотой вибрации и ее гармоническими составляющими. Первый амплитудный детектор 9 детектирует поступающий сигнал и подает его на управляющий вход блока 10 регулирования (диаграмма 25). Блок 10 регулирования в соответствии с уровнем поступающего на его управляющий вход сигнала нормирует (ослабляет или усиливает) исходный электрический сигнал, поступающий с усилителя 3 на его вход и подает его на вход третьего синхронного фильтра 11 (диаграмма 26). Третий синхронный фильтр 11 выделяет из нормированного исходного электрического сигнала с блока 10 регулирования вторую гармонику (диаграмма 27) и подает его на вход второго амплитудного детектора 12. Продетектированный сигнал со второго амплитудного детектора 12 поступает на интегратор 13. Интегратор 13 интегрирует поступающий сигнал за фиксированный промежуток времени и передает его в виде среднего значения уровня второй гармоники на блок 14 индикации. Блок 14 индикации принимает сигнал с выхода компаратора 7 и отображает его на своем табло водителю катка. В зависимости от степени уплотнения грунта показания на табло изменяются и при достижении, предельного для укатываемого грунта значения, стабилизируются. По достижении последнего водитель катка прекращает укатку и направляет каток на неукатанный участок грунта. When rolling the vibration roller with vibration transducers 1 and 2, the input of the amplifier 3 receives electrical signals corresponding to the nature of the vibrations of the roller roller. The initial signal from the amplifier 3 (diagram 21) is input to the control unit 4, the input of the first synchronous filter 5, the input of the second synchronous filter 6, and the input of the control unit 10 (diagram 21). The control unit 4 analyzes the incoming source electrical signal and generates control signals. The control signals, respectively f and 2f, from the third and second outputs respectively arrive at the control inputs of the first 5, second 6 and third 11 synchronous filters and are a sequence of rectangular pulses, the repetition rate of which is a multiple of the frequency of the main oscillations and its second harmonic, respectively. From the first control output to the comparator 7 receives the potential U corresponding to the fundamental frequency. If the vibration frequency of the roller roller corresponds to the operating frequency (voltage level E), then a signal appears at the output of the comparator 7, allowing the operation of the integrator 13 and the display unit 14. From the output of synchronous filters 5 and 6, the input of the adder 8 receives the first and second auxiliary signals containing respectively the main frequency and harmonic components (diagram 22) and the second harmonic and higher harmonic components (diagram 23). The adder 8 subtracts these signals. Due to the fact that synchronous filters maintain a phase shift between all filtered signals, as a result, from the output of the adder 8, the input of the first amplitude detector 9 receives a signal containing only the main vibration frequency of the drum (diagram 24), which depends on the amplitude of the initial signal from amplifier 3 and not depends on the phase shift (phase distortion) between the fundamental frequency of vibration and its harmonic components. The first amplitude detector 9 detects the incoming signal and feeds it to the control input of the control unit 10 (diagram 25). The control unit 10, in accordance with the level of the signal arriving at its control input, normalizes (weakens or amplifies) the initial electric signal coming from the amplifier 3 to its input and supplies it to the input of the third synchronous filter 11 (diagram 26). The third synchronous filter 11 extracts the second harmonic from the normalized initial electric signal from the control unit 10 (diagram 27) and feeds it to the input of the second amplitude detector 12. The detected signal from the second amplitude detector 12 is fed to the integrator 13. The integrator 13 integrates the incoming signal for a fixed period time and transmits it in the form of an average value of the second harmonic level to the display unit 14. The display unit 14 receives a signal from the output of the comparator 7 and displays it on its display to the roller driver. Depending on the degree of compaction of the soil, the readings on the scoreboard change and, when they reach the limit value for the packed soil, they stabilize. Upon reaching the last, the roller driver stops rolling and directs the roller to the untrained section of soil.

Работа одного из вариантов блока 4 управления состоит в следующем. В исходном состоянии при нулевом сигнале на входе блока 4 управления, на вход синхронного фильтра 15 поступает нулевой сигнал. На втором выходе синхронного фильтра 15, фильтра 16 низких частот и формирователя 17 прямоугольных импульсов также присутствует нулевой сигнал. Первая 18 и вторая 19 схема фазовой автоподстройки частоты находятся в исходном состоянии и с их выходов снимаются частотные сигналы соответствующие минимальной рабочей частоте этих схем. Делитель 20 частоты делит на 2 поступающую на его вход частоту сигнала со второй 19 схемы фазовой автоподстройки частоты. С аналогового выхода второй 19 схемы фазовой автоподстройки частоты снимается сигнал в виде уровня напряжения соответствующего частоте сигнала вырабатываемого этой схемой. The operation of one of the options of the control unit 4 is as follows. In the initial state, with a zero signal at the input of the control unit 4, a zero signal is input to the synchronous filter 15. At the second output of the synchronous filter 15, the low-pass filter 16 and the rectangular pulse shaper 17, a zero signal is also present. The first 18 and second 19 phase-locked loop are in the initial state and frequency signals corresponding to the minimum operating frequency of these circuits are removed from their outputs. The frequency divider 20 divides by 2 the signal frequency arriving at its input from the second 19 phase locked loop. The signal in the form of a voltage level corresponding to the frequency of the signal generated by this circuit is removed from the analog output of the second 19 phase locked loop.

При проведении укатки вибрационным катком на вход синхронного фильтра 15 поступает исходный электрический сигнал соответствующий характеру колебаний вальца катка (диаграмма 21). Синхронный фильтр 15 фильтрует поступающий сигнал и выделяет основную частоту колебаний и ее гармонические составляющие. Фильтр 16 низких частот подавляет гармонические составляющие и подает синусоидальный сигнал основной частоты колебаний на формирователь 17 прямоугольных импульсов, который преобразует его в последовательность прямоугольных импульсов. Частота следования прямоугольных импульсов, соответствует частоте синусоидального сигнала с фильтра 16 низких частот. С формирователя 17 прямоугольных импульсов сигнал поступает на первую 18 схему фазовой автоподстройки частоты, которая вырабатывает соответствующий частотный сигнал для фильтрации синхронным фильтром 15 основной частоты колебаний. При изменении частоты вибрации вальца катка первая 18 схема фазовой автоподстройки частоты отслеживает ее изменение и полоса пропускания синхронного фильтра изменяется. Режим работы первой 18 схемы фазовой автоподстройки частоты устанавливают такой, чтобы захват частоты сигнала с формирователя 17 прямоугольных импульсов был максимально быстрым. Это достигается тем, что частота сигнала на выходе первой 18 схемы фазовой автоподстройки частоты изменятся непрерывно за период основной частоты колебаний. В связи с этим синхронный фильтр 15 вносит большой уровень искажений в выделяемый сигнал, который не может быть использован для оценки качества уплотнения грунта. Для устранения этого вторая схема 19 фазовой автоподстройки частоты, работающая в режиме точного отслеживания входной частоты, выделяет период основной частоты колебаний из частоты сигнала, поступающего на ее вход, и умножает его до частоты необходимой для работы, второго 6 и третьего 11 синхронных фильтров. Делитель 20 частоты делит на 2, поступающую на его вход частоту сигнала и тем самым обеспечивает работу первого 5 синхронного фильтра. С аналогового выхода второй схемы 19 фазовой автоподстройки частоты снимается уровень напряжения соответствующий частоте захвата. When rolling the vibrating roller into the input of the synchronous filter 15 receives the initial electrical signal corresponding to the nature of the vibrations of the roller roller (figure 21). The synchronous filter 15 filters the incoming signal and selects the main oscillation frequency and its harmonic components. The low-pass filter 16 suppresses the harmonic components and supplies a sinusoidal signal of the fundamental frequency of oscillation to the square-wave pulse generator 17, which converts it into a sequence of square-wave pulses. The repetition frequency of rectangular pulses corresponds to the frequency of the sinusoidal signal from the filter 16 low frequencies. From the shaper 17 of the rectangular pulses, the signal is fed to the first 18 phase-locked loop, which generates the corresponding frequency signal for filtering by the synchronous filter 15 of the main oscillation frequency. When the vibration frequency of the roller roll changes, the first 18 phase-locked loop monitors its change and the passband of the synchronous filter changes. The operation mode of the first 18 phase-locked loop is set so that the frequency capture of the signal from the shaper 17 of the rectangular pulses is as fast as possible. This is achieved by the fact that the frequency of the signal at the output of the first 18 phase-locked loop is continuously changed over the period of the fundamental oscillation frequency. In this regard, the synchronous filter 15 introduces a large level of distortion in the emitted signal, which cannot be used to assess the quality of soil compaction. To eliminate this, the second phase-locked loop 19 operating in the exact tracking mode of the input frequency extracts the period of the main oscillation frequency from the frequency of the signal supplied to its input and multiplies it to the frequency necessary for operation, the second 6 and third 11 synchronous filters. The frequency divider 20 divides by 2, the signal frequency arriving at its input and thereby ensures the operation of the first 5 synchronous filter. The voltage level corresponding to the capture frequency is removed from the analog output of the second phase-locked loop 19.

Блок 4 управления может быть выполнен по другому варианту. Например, если предлагаемое устройство предназначено для контроля качества укатки скального грунта. В этом случае уровень второй гармоники может достигать 40-50% уровня основной частоты вибрации. Это позволяет снизить требования к изменению частоты на втором и третьем управляющих выходах блока 4 управления за один период основной частоты вибрации. При этом из блока управления может быть исключена вторая схема 19 фазовой автоподстройки частоты. Делитель 20 частоты включается между управляющим входом синхронного фильтра и первой схемой 18 фазовой автоподстройки частоты. Первый, второй и третий управляющие выходы блока 4 управления подключаются соответственно к аналоговому выходу первой схемы 18 фазовой автоподстройки частоты, входу и выходу делителя 20 частоты. The control unit 4 may be performed in another embodiment. For example, if the proposed device is designed to control the quality of rolling rocky soil. In this case, the second harmonic level can reach 40-50% of the level of the fundamental vibration frequency. This allows you to reduce the requirements for changing the frequency at the second and third control outputs of the control unit 4 for one period of the main vibration frequency. In this case, the second phase-locked loop 19 may be excluded from the control unit. A frequency divider 20 is connected between the control input of the synchronous filter and the first phase-locked loop 18. The first, second and third control outputs of the control unit 4 are connected respectively to the analog output of the first phase-locked loop 18, the input and output of the frequency divider 20.

Испытание предлагаемого способа и устройства для его осуществления на различных типах вибрационных катков (ПВК-70Э, СВК-70Э, КVV-12, SA-8, SA-12, ДУ-62, СД-801) показало, что соответствие показаний и достигнутой степени уплотнения грунта находятся в прямой зависимости и не зависит от изменения частоты и скорости движения катка по уплотняемому грунту. Сравнительные испытания с прототипом показали, что диапазон показаний предлагаемого способа и устройства на 25-35% выше, чем у прототипа. Testing of the proposed method and device for its implementation on various types of vibratory rollers (PVK-70E, SVK-70E, KVV-12, SA-8, SA-12, DU-62, SD-801) showed that the readings are consistent with the degree achieved soil compaction are directly dependent and does not depend on changes in the frequency and speed of movement of the roller on the compaction soil. Comparative tests with the prototype showed that the range of indications of the proposed method and device is 25-35% higher than that of the prototype.

Claims

1. The method of monitoring the quality of soil compaction, based on the conversion of vibration into an electrical signal, the allocation of the fundamental frequency and the second harmonic, measuring the levels of the selected fundamental frequency and the second harmonic, characterized in that the first auxiliary electrical signal with the fundamental frequency is formed from the initial electrical signal and harmonic components and a second auxiliary signal with a second harmonic and higher harmonic components, the fundamental frequency is isolated by calculation from the first of the second auxiliary signal, before the second harmonic is extracted, the initial electric signal is normalized by the level of the fundamental frequency, the second harmonic level is averaged over a fixed time interval, and the degree of soil compaction is judged by the averaging result.

2. A device for monitoring the quality of soil compaction, containing vibration transducers placed on a vibrating roller, connected to the corresponding inputs of the amplifier, the output of which is connected to the first inputs of the first and second synchronous filters, a control unit, the first and second outputs of which are connected respectively to the second inputs of the first and second synchronous filters, the first and second amplitude detectors, an indication unit and a reference voltage source, characterized in that an adder, a control unit, t are introduced into the device a synchronous filter, a comparator and an integrator, and the outputs of the first and second synchronous filters are connected to the corresponding inputs of the adder, the output of which through the first amplitude detector is connected to the first input of the control unit, the second input of which and the input of the control unit are connected to the output of the amplifier, the third output of the control unit connected to the first input of the comparator, the second input of which is connected to a reference voltage source, the output of the control unit is connected to the first input of the third synchronous filter, W swarm input of which is connected to the second output of the control unit, the comparator output is connected to first inputs of the indication unit and the integrator and the output of the third filter via the second synchronous amplitude detector connected to the second input of the integrator, whose output is connected to a second input of the indication unit.