[發(fā)明專利]道路預(yù)埋的剪切應(yīng)力遠(yuǎn)程動(dòng)態(tài)勘測(cè)系統(tǒng)及勘測(cè)方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310248712.0
• 申請(qǐng)日: 2013-06-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103335752A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-10-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳鈺龍;李遵杰;周愛(ài)明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中山市拓維電子科技有限公司
• 主分類號(hào): G01L1/16
• 分類號(hào): G01L1/16
• 代理公司: 東莞市眾達(dá)專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 44251
• 代理人: 皮發(fā)泉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及自動(dòng)勘測(cè)領(lǐng)域技術(shù)，尤其是指一種道路預(yù)埋的剪切應(yīng)力遠(yuǎn)程動(dòng)態(tài)勘測(cè)系統(tǒng)及勘測(cè)方法。

背景技術(shù)

瀝青結(jié)構(gòu)是量大面廣的土木工程結(jié)構(gòu)，可能遭受地震、臺(tái)風(fēng)、碰撞等動(dòng)力災(zāi)變作用，造成結(jié)構(gòu)損傷。因此及時(shí)準(zhǔn)確地進(jìn)行結(jié)構(gòu)勘測(cè)對(duì)于結(jié)構(gòu)維修加固決策至關(guān)重要。目前，有很多結(jié)構(gòu)局部損傷勘測(cè)方法，如超聲法、聲發(fā)射、紅外熱像法、回彈法、同位素探測(cè)法等，這些勘測(cè)方法的不足之處在于：(1)?只能定性勘測(cè)，無(wú)法給出結(jié)構(gòu)內(nèi)部真實(shí)的應(yīng)力信息；(2)?勘測(cè)時(shí)效性差，無(wú)法得出結(jié)構(gòu)損傷演化過(guò)程；(3)?設(shè)備笨重、成本高。

為了得到瀝青結(jié)構(gòu)動(dòng)力損傷過(guò)程中的內(nèi)部的應(yīng)力信息，最直接有效的方法就是在結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部位如梁柱節(jié)點(diǎn)區(qū)域埋入應(yīng)力傳感器。一般情況下，電阻應(yīng)變式力傳感器存在動(dòng)態(tài)響應(yīng)滯后、使用壽命短的缺點(diǎn)；壓阻式力傳感器制作工藝復(fù)雜、成本高；電容式力傳感器輸出特性的非線性較嚴(yán)重、測(cè)量精度低；測(cè)量動(dòng)態(tài)應(yīng)力的壓電型動(dòng)態(tài)應(yīng)力傳感器技術(shù)已很成熟，可制成體積較小的傳感器埋入結(jié)構(gòu)內(nèi)部，但此種傳感器外殼由金屬制成，顯著改變測(cè)點(diǎn)位置局部應(yīng)力場(chǎng)而影響測(cè)量精度，且傳感器與瀝青之間相容性差，在瀝青進(jìn)入非線性階段界面處容易分離失效，另外這類傳感器通常使用石英材料作為敏感元件，價(jià)格昂貴，不易在土木工程結(jié)構(gòu)中大量推廣。

此外，現(xiàn)有的各傳感器對(duì)瀝青道路進(jìn)行結(jié)構(gòu)勘測(cè)，需要人工到現(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù)，使用麻煩，耗費(fèi)人為成本高，效率低。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在之缺失，其主要目的是提供一種道路預(yù)埋的剪切應(yīng)力遠(yuǎn)程動(dòng)態(tài)勘測(cè)系統(tǒng)及勘測(cè)方法，其能夠遠(yuǎn)程監(jiān)控瀝青道路內(nèi)部動(dòng)力損傷演化全過(guò)程監(jiān)測(cè)、構(gòu)造簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉，使用方便。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下之技術(shù)方案：

一種道路預(yù)埋的剪切應(yīng)力遠(yuǎn)程動(dòng)態(tài)勘測(cè)系統(tǒng)，包括有預(yù)埋于瀝青道路中的剪切應(yīng)力勘測(cè)系統(tǒng)以及用于遠(yuǎn)程接收勘測(cè)信號(hào)的遠(yuǎn)程監(jiān)控終端系統(tǒng)；

該剪切應(yīng)力勘測(cè)系統(tǒng)包括信號(hào)采集器、信號(hào)分析裝置、計(jì)算程序芯片、電池、主控制芯片、遠(yuǎn)程通訊芯片和應(yīng)變傳感器，該應(yīng)變傳感器勘測(cè)在相應(yīng)外部載荷下感應(yīng)瀝青路面的剪切力應(yīng)變的大小及特性，由信號(hào)采集器采集應(yīng)變傳感器勘測(cè)的響應(yīng)數(shù)據(jù)，并對(duì)所勘測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行電荷放大及A/D轉(zhuǎn)換，變成可被主控制芯片識(shí)別的數(shù)字信號(hào)，數(shù)字信號(hào)經(jīng)信號(hào)分析裝置輸出固有頻率，并將選中的固有頻率傳輸給計(jì)算程序芯片，計(jì)算程序芯片綜合固有頻率和物理幾何要素，通過(guò)調(diào)用存儲(chǔ)的相關(guān)方程計(jì)算預(yù)緊力，并將結(jié)果返回給主控制芯片，從而獲取預(yù)應(yīng)力的大小，并由主控制芯片驅(qū)使遠(yuǎn)程通訊芯片將勘測(cè)結(jié)果用無(wú)線通訊網(wǎng)絡(luò)發(fā)送出去；

該遠(yuǎn)程監(jiān)控終端系統(tǒng)包括主控制器、分別連接于主控制器的遠(yuǎn)程通訊芯片、顯示模塊、打印模塊和報(bào)警模塊，該遠(yuǎn)程通訊芯片接收到剪切應(yīng)力勘測(cè)系統(tǒng)發(fā)送過(guò)來(lái)的勘測(cè)信息，并將勘測(cè)信息傳送到主控制器，主控制器經(jīng)判斷勘測(cè)結(jié)果，并由顯示模塊進(jìn)行顯示，同時(shí)通過(guò)打印模塊打印出數(shù)據(jù)列表，當(dāng)勘測(cè)結(jié)果的數(shù)值超出標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，由報(bào)警模塊發(fā)出報(bào)警信號(hào)或者由顯示模塊中彈出報(bào)警窗口。

優(yōu)選的，所述剪切應(yīng)力勘測(cè)系統(tǒng)和遠(yuǎn)程監(jiān)控終端系統(tǒng)的遠(yuǎn)程通訊芯片是一適用于GSM或WCDMA無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的手機(jī)通訊模塊。

優(yōu)選的，所述計(jì)算程序芯片中的方程采用解析法建立。

優(yōu)選的，所述應(yīng)變傳感器為壓電陶瓷應(yīng)變傳感器。

優(yōu)選的，所述應(yīng)變傳感器包括花崗巖保護(hù)殼、d15模式壓電陶瓷片、環(huán)氧樹(shù)脂絕緣防水層、屏蔽導(dǎo)線及屏蔽接頭，該壓電陶瓷片位于花崗巖保護(hù)殼的內(nèi)部，上面涂有環(huán)氧樹(shù)脂絕緣防水層，壓電陶瓷片的一端與屏蔽導(dǎo)線相連，另一端與屏蔽接頭相連，屏蔽接頭與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相連接。

優(yōu)選的，所述d15模式壓電陶瓷片鋯鈦酸鉛材料。

優(yōu)選的，所述應(yīng)變傳感器的具體做法為：將壓電陶瓷片與屏蔽導(dǎo)線焊接為一體；用高強(qiáng)環(huán)氧樹(shù)脂包裹壓電陶瓷片，形成絕緣、防水的保護(hù)層；利用環(huán)氧樹(shù)脂將壓電陶瓷片與外部花崗巖保護(hù)殼粘接為一體，放入室內(nèi)風(fēng)干24?小時(shí)后形成具有高強(qiáng)度的動(dòng)態(tài)剪應(yīng)力傳感器。

優(yōu)選的，所述花崗巖保護(hù)殼的表面進(jìn)行粗糙化處理，以確保傳感器與瀝青界面的相容性。

一種道路預(yù)埋的剪切應(yīng)力遠(yuǎn)程動(dòng)態(tài)勘測(cè)方法，包括以下步驟：

（1）制作第一瀝青預(yù)制塊和第二瀝青預(yù)制塊，兩個(gè)瀝青預(yù)制塊采用與試驗(yàn)路相同的料源、相同級(jí)配的瀝青混合料，通過(guò)模擬現(xiàn)場(chǎng)施工特性的情況下壓實(shí)成型，并預(yù)留好安裝應(yīng)變傳感器的位置；

（2）應(yīng)變傳感器安裝：按照傳感器要求預(yù)緊力對(duì)應(yīng)變傳感器在預(yù)留好的位置進(jìn)行固定，應(yīng)變傳感器夾固于第一瀝青預(yù)制塊和第二瀝青預(yù)制塊之間；

（3）應(yīng)變傳感器連接好數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；