[發明專利]道路預埋的剪切應力遠程動態勘測系統及勘測方法

無效

• 申請號: 201310248712.0
• 申請日: 2013-06-20
• 公開（公告）號: CN103335752A
• 公開（公告）日: 2013-10-02
• 發明（設計）人: 陳鈺龍;李遵杰;周愛明
• 申請（專利權）人: 中山市拓維電子科技有限公司
• 主分類號: G01L1/16
• 分類號: G01L1/16
• 代理公司: 東莞市眾達專利商標事務所(普通合伙) 44251
• 代理人: 皮發泉

1.一種道路預埋的剪切應力遠程動態勘測系統，其特征在于：包括有預埋于瀝青道路中的剪切應力勘測系統以及用于遠程接收勘測信號的遠程監控終端系統；

該剪切應力勘測系統包括信號采集器、信號分析裝置、計算程序芯片、電池、主控制芯片、遠程通訊芯片和應變傳感器，該應變傳感器勘測在相應外部載荷下感應瀝青路面的剪切力應變的大小及特性，由信號采集器采集應變傳感器勘測的響應數據，并對所勘測的數據進行電荷放大及A/D轉換，變成可被主控制芯片識別的數字信號，數字信號經信號分析裝置輸出固有頻率，并將選中的固有頻率傳輸給計算程序芯片，計算程序芯片綜合固有頻率和物理幾何要素，通過調用存儲的相關方程計算預緊力，并將結果返回給主控制芯片，從而獲取預應力的大小，并由主控制芯片驅使遠程通訊芯片將勘測結果用無線通訊網絡發送出去；

該遠程監控終端系統包括主控制器、分別連接于主控制器的遠程通訊芯片、顯示模塊、打印模塊和報警模塊，該遠程通訊芯片接收到剪切應力勘測系統發送過來的勘測信息，并將勘測信息傳送到主控制器，主控制器經判斷勘測結果，并由顯示模塊進行顯示，同時通過打印模塊打印出數據列表，當勘測結果的數值超出標準值時，由報警模塊發出報警信號或者由顯示模塊中彈出報警窗口。

2.根據權利要求1所述的道路預埋的剪切應力遠程動態勘測系統，其特征在于：所述剪切應力勘測系統和遠程監控終端系統的遠程通訊芯片是一適用于GSM或WCDMA無線網絡的手機通訊模塊。

3.根據權利要求1所述的道路預埋的剪切應力遠程動態勘測系統，其特征在于：所述計算程序芯片中的方程采用解析法建立。

4.根據權利要求1所述的道路預埋的剪切應力遠程動態勘測系統，其特征在于：所述應變傳感器為壓電陶瓷應變傳感器。

5.根據權利要求4所述的道路預埋的剪切應力遠程動態勘測系統，其特征在于：所述應變傳感器包括花崗巖保護殼、d15模式壓電陶瓷片、環氧樹脂絕緣防水層、屏蔽導線及屏蔽接頭，該壓電陶瓷片位于花崗巖保護殼的內部，上面涂有環氧樹脂絕緣防水層，壓電陶瓷片的一端與屏蔽導線相連，另一端與屏蔽接頭相連，屏蔽接頭與數據采集系統相連接。

6.根據權利要求5所述的道路預埋的剪切應力遠程動態勘測系統，其特征在于：所述d15模式壓電陶瓷片鋯鈦酸鉛材料，該d15模式壓電陶瓷片有兩片，其中一片立式放置，另一片臥式放置。

7.根據權利要求5所述的道路預埋的剪切應力遠程動態勘測系統，其特征在于：所述應變傳感器的具體做法為：將壓電陶瓷片與屏蔽導線焊接為一體；用高強環氧樹脂包裹壓電陶瓷片，形成絕緣、防水的保護層；利用環氧樹脂將壓電陶瓷片與外部花崗巖保護殼粘接為一體，放入室內風干24?小時后形成具有高強度的動態剪應力傳感器。

8.根據權利要求5所述的道路預埋的剪切應力遠程動態勘測系統，其特征在于：所述花崗巖保護殼的表面進行粗糙化處理，以確保傳感器與瀝青界面的相容性。

9.一種道路預埋的剪切應力遠程動態勘測方法，其特征在于：包括以下步驟：

（1）制作第一瀝青預制塊和第二瀝青預制塊，兩個瀝青預制塊采用與試驗路相同的料源、相同級配的瀝青混合料，通過模擬現場施工特性的情況下壓實成型，并預留好安裝應變傳感器的位置；

（2）應變傳感器安裝：按照傳感器要求預緊力對應變傳感器在預留好的位置進行固定，應變傳感器夾固于第一瀝青預制塊和第二瀝青預制塊之間；

（3）應變傳感器連接好數據采集系統；

（4）在試驗路段合適位置預埋四組內置有應變傳感器的瀝青預制塊；

（5）試驗車輛以一定速度駛過裝有應變傳感器的瀝青預制塊對其進行加載，測試瀝青預制塊內部動態響應；

（6）當應變傳感器受到外部動力荷載作用時，根據壓電效應，壓電陶瓷極化方向所垂直的前后表面會產生等量且電性相反的電荷，電荷量與剪應力成正比，將此電荷通過電荷放大器轉化為電壓信號，并通過相應的信號采集器將電壓信號存入主控制芯片中，利用動態加載實驗標定的傳感器電壓與受力截面應力之間的靈敏度系數，從而可實現對瀝青道路結構動力損傷全過程的剪應力進行監測；

（7）剪應力數據通過無線通訊網絡傳送到遠程監控終端系統，由主控制器依據參考數值判斷是否發出報警信號。