[發(fā)明專利]瀝青路面在線安全監(jiān)測三維傳感器及制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110431589.0
• 申請日: 2021-04-21
• 公開（公告）號: CN113124747B
• 公開（公告）日: 2023-01-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郭云力;陳海龍;張新樂;李呈順;袁康康;陳順偉;黃玲婭;李衛(wèi)國;高潤澤
• 申請（專利權(quán)）人: 齊魯工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G01B7/16
• 分類號: G01B7/16;G01L1/22;G01D21/02
• 代理公司: 濟南圣達知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 祖之強

本公開提供了一種瀝青路面在線安全監(jiān)測三維傳感器及制備方法，所述傳感器包括：承載底板、承載立柱和應(yīng)力應(yīng)變敏感元件；承載底板包括相互垂直的第一承載臂和第二承載臂，承載立柱與兩承載臂的結(jié)合處固定連接，承載立柱垂直于第一承載臂和第二承載臂；應(yīng)力應(yīng)變敏感元件包括三組金屬應(yīng)變片，每兩個金屬應(yīng)變片為一組且對邊接入半橋電路，第一承載臂、第二承載臂和承載立柱上分別設(shè)有一組金屬應(yīng)變片，各組金屬應(yīng)變片的敏感方向相互垂直；所述傳感器預(yù)埋植于高速公路瀝青路面內(nèi)部，與瀝青砂石路面無縫嵌接，實現(xiàn)了瀝青路面應(yīng)力和應(yīng)變的在線監(jiān)測和檢測，實現(xiàn)了對高速公路瀝青路面的在線安全監(jiān)測。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及路面監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種瀝青路面在線安全監(jiān)測三維傳感器及制備方法。

背景技術(shù)

本部分的陳述僅僅是提供了與本公開相關(guān)的背景技術(shù)，并不必然構(gòu)成現(xiàn)有技術(shù)。

受多種因素影響，高速公路的壽命一般為15年左右。高速公路路面以瀝青路面為主，由瀝青和石子組成，受各種自然與人為因素影響，瀝青路面極其容易出現(xiàn)變形和開裂等安全隱患。近年來，國內(nèi)物流運輸急劇增加，大型物流貨車、私家車超載和超速等問題頻發(fā)，極大地折減了高速公路的使役壽命和安全系數(shù)，容易引發(fā)重大交通事故，造成人身和財產(chǎn)損失。如果能對高速公路瀝青路面進行在線安全監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)安全隱患并維修，對車輛安全、交通通暢和經(jīng)濟建設(shè)都具有重要的意義。

因此，高速公路的在線安全監(jiān)測技術(shù)備受有關(guān)部門重視，尤其是瀝青路面的在線安全監(jiān)測技術(shù)。高速公路的安全監(jiān)測分為被動和主動兩種方式。被動的安全監(jiān)測主要是指使用檢測設(shè)備(工程車)進行人工排查，人工排查費時費力，也耽誤道路的正常工作，另外，一些瀝青路面內(nèi)部的變形、滑移和開裂等安全隱患也無法有效檢測到。主動的安全監(jiān)測可以實時掌握路況信息，對瀝青路面的安全性進行監(jiān)管，通過在線路基和路面數(shù)據(jù)進行分析路邊的溫度、應(yīng)力、應(yīng)變等參數(shù)，判斷路面是否出現(xiàn)超載、大變形、路基移位，預(yù)測路基和路面是否出現(xiàn)裂紋、坍塌等危險情況，做到及時預(yù)警，使路面得到及時的修復(fù)，防止車輛在行駛過程中出現(xiàn)事故，保障車輛和人身安全。

但是，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，受限于傳感器技術(shù)，高速公路的安全監(jiān)測，尤其是對瀝青路面的安全監(jiān)測技術(shù)發(fā)展十分緩慢。目前，高速公路路面主動安全監(jiān)測實施案例較少，可用于高速公路路面安全監(jiān)測的傳感器主要有光纖光柵、貴金屬應(yīng)變線、壓電陶瓷和金屬應(yīng)變片幾類。高速公路路面由瀝青和石子組成，由于封裝技術(shù)不成熟，尤其在車輛載荷下，上述傳感器容易被破壞或損毀。上述傳感器敏感元件的敏感材料的模量均大于瀝青路面，如果受力載體選擇不合適，容易造成傳感器與路面變形不一致，進而使其測量精度大幅度折扣。另外，目前，內(nèi)埋式高速公路應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測傳感器主要是單維度檢測，一個傳感器僅僅監(jiān)測一個方向的應(yīng)力應(yīng)變信息，造成檢查信息有限，影響預(yù)報的準(zhǔn)確度，如果要進行多維度監(jiān)測需要在同一地點埋植多個傳感器，導(dǎo)致監(jiān)測成本大幅度增加；最后，高速公路里程較大，要實現(xiàn)整體路況的安全監(jiān)測，需要大量的傳感器，傳感器的成本問題也是制約其發(fā)展和應(yīng)用的重要因素。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本公開提供了一種瀝青路面在線安全監(jiān)測三維傳感器及制備方法，該傳感器預(yù)埋植于高速公路瀝青路面內(nèi)部，與瀝青砂石路面無縫嵌接，實現(xiàn)了對瀝青路面應(yīng)力和應(yīng)變的在線監(jiān)測和檢測，傳感器輕巧、易用、靈敏度高、封裝牢固、存活率高、使用壽命長、制造方法簡單、成本低。

為了實現(xiàn)上述目的，本公開采用如下技術(shù)方案：

本公開第一方面提供了一種瀝青路面在線安全監(jiān)測三維傳感器。

一種瀝青路面在線安全監(jiān)測三維傳感器，包括：承載底板、承載立柱和應(yīng)力應(yīng)變敏感元件；

承載底板包括相互垂直的第一承載臂和第二承載臂，承載立柱與兩承載臂的結(jié)合處固定連接，承載立柱垂直于第一承載臂和第二承載臂；

應(yīng)力應(yīng)變敏感元件包括三組金屬應(yīng)變片，每兩個金屬應(yīng)變片為一組且對邊接入半橋電路，第一承載臂、第二承載臂和承載立柱上分別設(shè)有一組金屬應(yīng)變片，各組金屬應(yīng)變片的敏感方向相互垂直。