[發明專利]荷載與溫度耦合作用下路面耦合溫度試驗裝置及試驗方法

有效

• 申請號: 201310754025.6
• 申請日: 2013-12-31
• 公開（公告）號: CN103698223A
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發明（設計）人: 張久鵬;賀明明;杜慧;黎宇陽;孫昌樂;陸瑞國;劉乙丁;劉虎軍;張夢麗;王凱;任仲山;裴建中;李蕊
• 申請（專利權）人: 長安大學
• 主分類號: G01N3/18
• 分類號: G01N3/18
• 代理公司: 西安永生專利代理有限責任公司 61201
• 代理人: 申忠才

1.一種荷載與溫度耦合作用下路面耦合溫度試驗裝置，其特征在于：在底座（1）上設置有敞口隔熱容器（12），敞口隔熱容器（12）內設置有路面試件（13），路面試件（13）內部設置有光纖溫度傳感器（11），敞口隔熱容器（12）左側壁設置有耦合器（17），底座（1）上還設置有模擬箱（3），模擬箱（3）內兩側下端設置有加熱器（18），模擬箱（3）內兩側頂端設置有日光燈（4），模擬箱（3）內頂部設置有溫度傳感器（5），模擬箱（3）頂部設置有導軌（9），導軌（9）上設置有支撐架（7），支撐架（7）上設置有配重（6），支撐架（7）下端設置有步進電機（10）和與步進電機（10）相聯的輪軸，輪軸上設置位于路面試件（13）表面上的滾輪（8），模擬箱（3）內左側壁設置有激光器（2），模擬箱（3）外還設置有光譜儀（16）、可編程控制器（15）和計算機（14），步進電機（10）和加熱器（18）通過導線與可編程控制器（15）相連，溫度傳感器（5）、光纖溫度傳感器（11）通過數據線與光譜儀（16）相連，光譜儀（16）通過數據線與計算機（14）相連，可編程控制器（15）通過導線與計算機（14）相連。?

2.根據權利要求1的荷載與溫度耦合作用下路面耦合溫度試驗裝置，其特征在于：所述的光纖溫度傳感器（11）的保護套（11-1）內并列設置有溫度感應光纖（11-2）和溫度受控光纖（11-4），溫度受控光纖（11-4）外部設置有控溫管（11-3）。?

3.一種使用權利要求1荷載與溫度耦合作用下路面耦合溫度試驗裝置的試驗方法，包括以下步驟：?

采用荷載與溫度耦合作用下路面耦合溫度試驗裝置（以下簡稱路面耦合溫度試驗裝置）進行實驗時，將路面耦合溫度試驗裝置與現有的實驗儀器進行測試。?

1）應用實驗室儀器組標定溫度變化值σ_T

順序連接激光器（2）、耦合器（17）、路面溫度感應光纖（11-2）、溫度受控光纖（11-4）、溫度傳感器（5）、加熱器（18）、光譜儀（16）和計算機（14），溫度受控光纖（11-4）與路面溫度感應光纖（11-2）并列排布，其中溫度受控光纖（11-4）置于玻璃水槽中，玻璃水槽中注水并安裝加熱器（18）和溫度傳感器（5），加熱器（18）連接可編程控制器（15），計算機（14）通過可編程控制器（15）控制加熱器（18）電源的接通或斷開，溫度傳感器（5）將接收到玻璃水槽內的溫度信號?轉換成電信號并轉換成數字信號輸出到計算機（14），打開激光器（2）、耦合器（17）、光譜儀（16），通過光譜儀（16）觀察調節耦合器（17）出射光的干涉波紋穩定，計算機（14）通過可編程控制器（15）接通加熱器（18）的電源，計算機（14）記錄玻璃水槽的溫度、加熱器（18）的通電時間和電流強度，通過光譜儀（16）將光信號轉換成電信號并轉換成數字信號輸出到計算機（14），計算機（14）按照事先設定的程序進行運算輸出波紋的移動數目ΔN，測出玻璃水槽、加熱器（18）、水的質量，查出玻璃水槽、加熱器（18）、水的比熱容，根據熱平衡原理，計算溫度變化量ΔT；?

式中m₁為玻璃水槽的質量、m₂為加熱器（18）的質量、m₃為水的質量、c₁為玻璃水槽的比熱容、c₂為加熱器（18）的比熱容、c₃為水的比熱容、I為電流強度、R為電阻值、t為加熱時間。多次重復測量，測得多組ΔT、ΔN數值，并通過最小二乘法擬合，得到：?

2）日光燈（4）保持恒定光源照明，溫度傳感器（5）測量模擬箱（3）內的溫度記錄在計算機（14）中，溫度低于設定溫度時計算機（14）根據事先設定的程序通過可編程控制器（15）接通加熱器（18）的電源為模擬箱（3）加熱，使模擬箱（3）中保持恒定溫度，控溫管（11-3）恒定溫度使光纖溫度傳感器（11）中的路面溫度感應光纖（11-2）和溫度受控光纖（11-4）與模擬箱（3）中溫度一致，開啟激光器（2）、耦合器（17）和光譜儀（16），通過控溫管（11-3）降低溫度受控光纖（11-4）的溫度直到T₀，光譜儀（16）將接收的數據輸入計算機（14）并在計算機（14）中計算溫度受控光纖（11-4）降溫過程中干涉波紋的移動數量ΔN₁，并通過計算機（14）計算測試初始無載荷作用下路面溫度T_原；?

T_原=T₀+σ_T+ΔN₁

3）通過配重（6）向路面試件（13）施加預定荷載，通過計算機（14）記錄加載過程中干涉波紋的移動數量ΔN₂，通過計算機14計算荷載作用下路面溫度T_加；?

T_加=T_原+σ_T×ΔN₂

加載的滾輪（8）重復碾壓100次得到100個T_加，求平均值

4）分析實驗值與理論值的相對誤差，計算公式為：?

式中，K₁為相對誤差、T_理論為荷載作用下路面不同深度處的溫度。?

5）耦合效應的分析評價?

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