一種公路路面溫度測量裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種公路路面溫度測量裝置，包括環(huán)形抗壓鋼板，塑料薄板，帶有刻度的輕質(zhì)鋁合金空心管，溫度測試板和輕質(zhì)鋁合金箱體；探測光纖環(huán)探測路面溫度并將溫度信號轉(zhuǎn)化為光信號，通過傳感光纖輸送到光纖解調(diào)儀轉(zhuǎn)化為電信號，送入數(shù)據(jù)采集處理和存儲設(shè)備，經(jīng)過一個監(jiān)測周期后將數(shù)據(jù)存儲卡取出，通過電腦軟件分析數(shù)據(jù)信息，將溫度信號實時顯示出來；測試簡捷，安裝方便，并且本裝置采用分布式光纖溫度傳感技術(shù)使路面溫度測試更為精確，穩(wěn)定性更好。
【專利說明】
一種公路路面溫度測量裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及公路行業(yè)中路面內(nèi)部溫度測試板，特別涉及一種公路路面溫度測量裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前道路路面分兩種，水泥混凝土路面和瀝青路面，然而這兩種路面的基礎(chǔ)材料水泥混凝土和瀝青混合料都是溫度敏感性材料，熱脹冷縮體積變化較大。在外界環(huán)境溫度變化時，路面內(nèi)的不穩(wěn)定熱流形成了路面結(jié)構(gòu)的溫度場和溫度梯度，使得路面材料發(fā)生溫度變形因而在路面產(chǎn)生較大的溫度應(yīng)力，在車載及溫度應(yīng)力的耦合往復(fù)作用下容易引起路面開裂。
[0003]但是，目前國內(nèi)外進行路面設(shè)計和研究過程中在路面結(jié)構(gòu)分析和溫度場分析時，為了簡化計算，往往會忽略行車荷載與溫度場的耦合作用對路面溫度場的影響，并且對于路面溫度場的研究國內(nèi)外學(xué)者盡管提出了相當多的模型和測試方法，但是路面溫度變化受影響的因素眾多，關(guān)系復(fù)雜，還沒有一個模型能完整精確地模擬出各因素對路面溫度的影響方式，對于路面溫度場的分析研究還是以實測為主，而實測主要以埋設(shè)傳感器居多，根據(jù)不同地區(qū)的路面結(jié)構(gòu)形式，傳感器的埋設(shè)方式多種多樣，這樣不僅對路面溫度測試精確性、穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，同時不同埋設(shè)方式和不同操作人員數(shù)據(jù)可比性不高。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種簡單快捷，適應(yīng)性廣，高精度的公路路面溫度測量裝置，以提高路面溫度場測試的精確度和穩(wěn)定性，為模擬分析路面溫度場應(yīng)力對路面結(jié)構(gòu)破壞形式和機理的研究提供可靠數(shù)據(jù)支撐。
[0005]為達到上述目的，本實用新型采用以下技術(shù)方案:
[0006]—種公路路面溫度測量裝置，包括環(huán)形抗壓鋼板，塑料薄板，帶有刻度的輕質(zhì)鋁合金空心管，溫度測試板和輕質(zhì)鋁合金箱體;環(huán)形抗壓鋼板與輕質(zhì)鋁合金空心管上部固定連接，塑料薄板和多個溫度測試板從上往下依次設(shè)置在輕質(zhì)鋁合金空心管上，溫度測試板內(nèi)部通過傘齒與輕質(zhì)鋁合金空心管連接，溫度測試靠近邊緣位置設(shè)置探測光纖環(huán)，輕質(zhì)鋁合金箱體中內(nèi)置光纖解調(diào)儀、光源光電器件及數(shù)據(jù)采集處理和存儲設(shè)備，探測光纖環(huán)和光纖解調(diào)儀通過穿過縱向微型縫口的傳感光纖連接，探測光纖環(huán)探測路面溫度并將溫度信號轉(zhuǎn)化為光信號通過傳感光纖輸送到光纖解調(diào)儀轉(zhuǎn)化為電信號。
[0007]進一步，所述輕質(zhì)鋁合金箱體中還設(shè)置有傳感光纖收放裝置，傳感光纖收放裝置內(nèi)部通過傘齒與輕質(zhì)鋁合金空心管相連，傳感光纖纏繞存放在傳感光纖收放裝置上，穿過縱向微型縫口進入輕質(zhì)鋁合金空心管內(nèi)與輕質(zhì)鋁合金箱體內(nèi)的光纖解調(diào)儀連接。
[0008]進一步，所述多個溫度測試板采用聚苯乙烯泡沫塑料夾心隔熱鋁薄板，探測光纖環(huán)圍繞聚苯乙烯泡沫塑料夾心隔熱鋁薄板布置。
[0009]進一步，所述溫度測試板靠近邊緣位置凸出，凸出處內(nèi)嵌探測光纖環(huán)。
[0010]進一步，所述探測光纖環(huán)與傳感光纖連接處設(shè)置有連接器接頭。
[0011]進一步，所述的各溫度測試板之間設(shè)置有可裝卸式塑料隔熱薄板。
[0012]進一步，所述塑料薄板和塑料隔熱薄板為聚苯乙烯泡沫塑塑料板。
[0013]進一步，所述環(huán)形抗壓鋼板頂部設(shè)置有槽型把手。
[0014]本實用新型的公路路面溫度測量裝置包括環(huán)形抗壓鋼板，塑料薄板，帶有刻度的輕質(zhì)鋁合金空心管，溫度測試板和輕質(zhì)鋁合金箱體;探測光纖環(huán)探測路面溫度并將溫度信號轉(zhuǎn)化為光信號通過傳感光纖輸送到光纖解調(diào)儀轉(zhuǎn)化為電信號，送入數(shù)據(jù)采集處理和存儲設(shè)備，經(jīng)過一個監(jiān)測周期后將數(shù)據(jù)存儲卡取出，通過電腦軟件分析數(shù)據(jù)性息，將溫度信號實時顯示出來；自動完成路面各結(jié)構(gòu)層溫度的監(jiān)測，精度高，穩(wěn)定性好，安裝方便，易于攜帶，能節(jié)省大量人力，物力，適用于工程檢測和科學(xué)研究。
[0015]本實用新型還具有以下優(yōu)點和有益效果:
[0016]1、本裝置不僅適用任何地區(qū)任何路面結(jié)構(gòu)形式的溫度測試，同時操作簡單，采用分布式光纖溫度傳感技術(shù)測試精度高、穩(wěn)定性好，為模擬分析路面溫度場應(yīng)力對路面結(jié)構(gòu)破壞形式和機理的研究提供可靠數(shù)據(jù)支撐。
[0017]2、本實用新型測試時，可以根據(jù)不同地區(qū)不同結(jié)構(gòu)類型路面調(diào)節(jié)溫度測試板高度，來監(jiān)測路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部想要分析點的溫度。
[0018]3、本實用新型摒棄了現(xiàn)場路面引線、刻槽然后埋設(shè)傳感器的傳統(tǒng)方式，無需長時間占用道路影響交通，排除了因作業(yè)人員熟練程度，作業(yè)方式的不同對路面溫度測試精度的影響，并且避免傳感器安裝過程中受損，能保證傳感器存活率。
【附圖說明】
[0019]圖1為本實用新型整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2a為溫度測試板軸向剖面示意圖；
[0021 ]圖2b為溫度測試板徑向剖面示意圖；
[0022]圖3為輕質(zhì)鋁合金箱體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖4為傘齒結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖5為可裝卸式厚度不同的聚苯乙烯泡沫塑料隔熱薄板示意圖；
[0025]圖6分布光纖溫度傳感系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；
[0026]圖中:1、槽型把手；2、環(huán)形抗壓鋼板;3、聚苯乙烯泡沫塑料薄板;4、輕質(zhì)鋁合金空心管;5、縱向微型縫口；6、溫度測試板;7、輕質(zhì)鋁合金箱體;8、探測光纖環(huán);9、連接器接頭；
10、傳感光纖收放裝置;11、聚苯乙烯泡沫塑料夾心隔熱鋁薄板;12、傳感光纖;13、傘齒；15、可裝卸式塑料隔熱薄板。
【具體實施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進一步詳細說明，但本實用新型不限于這些實施例。
[0028]參照圖1和圖2b所示，為本實用新型的一種公路路面溫度測量裝置的正面結(jié)構(gòu)示意圖。它包括槽型把手I，環(huán)形抗壓鋼板2，聚苯乙烯泡沫塑料薄板3，輕質(zhì)鋁合金空心管4，鋁合金鋼管上開有縱向微型縫口 5，溫度測試板6和輕質(zhì)鋁合金箱體7，內(nèi)置由探測光纖環(huán)的溫度測試板6，輕質(zhì)鋁合金箱體7內(nèi)置光纖解調(diào)儀、光源光電器件、數(shù)據(jù)采集處理和存儲設(shè)備。
[0029]環(huán)形抗壓鋼板2與輕質(zhì)鋁合金空心管4上部固定連接，輕質(zhì)鋁合金空心管4通過傘齒13與溫度測試板6連接，如圖4，塑料薄板3和多個溫度測試板6從上往下依次通過傘齒13套在輕質(zhì)鋁合金空心管4上，溫度測試板6上下夾心處靠近邊緣位置設(shè)置探測光纖環(huán)8，輕質(zhì)鋁合金空心管4上開設(shè)有縱向微型縫口 5，如圖3所示，輕質(zhì)鋁合金箱體7中內(nèi)置光纖解調(diào)儀、光源光電器件及數(shù)據(jù)采集處理和存儲設(shè)備，探測光纖環(huán)8和光纖解調(diào)儀通過穿過縱向微型縫口 5的傳感光纖12連接，探測光纖環(huán)8探測路面溫度并將溫度信號轉(zhuǎn)化為光信號通過傳感光纖12輸送到光纖解調(diào)儀轉(zhuǎn)化為電信號。
[0030]進一步，所述輕質(zhì)鋁合金箱體7中還設(shè)置有傳感光纖收放裝置10，穿過縱向微型縫口 5的傳感光纖12纏繞在傳感光纖收放裝置10上。多個溫度測試板6內(nèi)部采用聚苯乙烯泡沫塑料夾心隔熱鋁薄板11，探測光纖環(huán)8圍繞聚苯乙烯泡沫塑料夾心隔熱鋁薄板11布置，如圖
2β ο
[0031]進一步，溫度測試板6靠近邊緣位置凸出，凸出處內(nèi)嵌探測光纖環(huán)8;探測光纖環(huán)8與傳感光纖12連接處設(shè)置有連接器接頭9。
[0032]如圖5所示，各溫度測試板6之間設(shè)置有可裝卸式塑料隔熱薄板15;所述塑料薄板3和塑料隔熱薄板15為聚苯乙烯泡沫塑料板。環(huán)形抗壓鋼板2頂部設(shè)置有槽型把手I。
[0033]以聚苯乙烯泡沫塑料為主體材料的溫度測試板6內(nèi)部嵌有同軸設(shè)置的傳感光纖收放裝置10，傳感光纖12纏繞于傳感光纖收放裝置10上，質(zhì)鋁合金箱體內(nèi)的傳感光纖收放裝置10內(nèi)部通過傘齒13與輕質(zhì)鋁合金空心管4相連，整個溫度測試板6通過傘齒13沿空心管上下移動并帶動轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動過程中纏繞在傳感光纖收放裝置10內(nèi)的傳感光纖12，沿著空心管上的縱向微型縫口 5收放傳感光纖，從而調(diào)節(jié)溫度測試板上下距離。
[0034]所述的輕質(zhì)鋁合金空心管4帶有刻度，溫度測試板厚度固定為lcm，以探測光纖為界限上下各0.5cm，將溫度測試板滑至最上部固定可以測試距離路表面2cm除的溫度。
[0035]所述溫度測試板上下滑動距離與傳感光纖收放長度一致，傳感光纖不處于受力狀
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[0036]所述的溫度測試板邊緣中部凸出，凸出處內(nèi)嵌溫度探測光纖，圓板其它材料為聚苯乙烯泡沫塑料，能減少熱量在局部區(qū)域深度方向的傳遞，使測試溫度更加接近完整結(jié)構(gòu)情況下路面各層的真實溫度。
[0037]本裝置溫度探測采用分布式溫度傳感技術(shù)，分布式光纖溫度傳感系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖6所示，探測光纖環(huán)8獲取路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度分布信息的原理是利用光在光纖中傳輸能夠產(chǎn)生后向散射，首先由激光發(fā)射器在光纖中注入一定能量和寬度的激光脈沖，它在光纖中傳輸?shù)耐瑫r不斷產(chǎn)生后向散射光波，這些后向散射光波的狀態(tài)受到所在探測光纖環(huán)8散射點的溫度影響而有所改變，將散射回來的光波經(jīng)波分復(fù)用、檢測解調(diào)后，送入信號采集存儲系統(tǒng)，經(jīng)過一個監(jiān)測周期后將數(shù)據(jù)存儲卡取出，通過電腦軟件分析數(shù)據(jù)性息，這樣就能將溫度信號實時顯示出來。
[0038]本實用新型實現(xiàn)原理為在同步控制單元的觸發(fā)下，激光器產(chǎn)生一個大功率光脈沖，當激光在光纖中傳輸時發(fā)生拉曼散射，拉曼散射光分為斯托克斯光和反斯托克斯光。當光纖受熱，反斯托克斯光強的變化相對斯托克斯光強的變化大很多。利用反斯托克斯光強與斯托克斯光強的特性，經(jīng)波分復(fù)用器和光電檢測器采集帶有溫度信息的背向拉曼散射光信號，經(jīng)信號處理可以解調(diào)出實時的溫度信息。實現(xiàn)對光纖溫度場的分布式測量。
[0039]由于分布式溫度傳感器使用光纖作為傳感通訊元素，單纖維能夠替代許多熱電偶，簡化了布線，從而使應(yīng)用程序能在空間使用的技術(shù)要求、重量和布線成本上更優(yōu)于傳統(tǒng)傳感器。
[0040]測試時，在所需要測試路面點用鉆孔機鉆取直徑為10cm，厚度為Icm的槽，更換直徑為6cm的鉆頭，再在槽內(nèi)同心位置鉆孔，深度為120cm，清除空內(nèi)部雜物，根據(jù)所鉆芯樣測量道路各結(jié)構(gòu)層距離路表高度，旋轉(zhuǎn)溫度測試板調(diào)節(jié)其高度，根據(jù)鋼管上尺寸將各溫度測試板調(diào)整到所需測試結(jié)構(gòu)點高度，固定。將聚苯乙烯泡沫塑料隔熱薄板15從厚到薄順序一次嵌如各溫度測試板之間，填充其溫度測試板之間的間隙，最后打開箱體底部電源開關(guān)，將裝置放入所鉆孔內(nèi)即可。
[0041]本實用新型的公路路面溫度測量裝置，能夠自動完成路面各結(jié)構(gòu)層溫度的監(jiān)測，精度高，穩(wěn)定性好，安裝方便，易于攜帶，能節(jié)省大量人力，物力，適用于工程檢測和科學(xué)研究。
【主權(quán)項】
1.一種公路路面溫度測量裝置，其特征在于:包括環(huán)形抗壓鋼板(2)，塑料薄板(3)，帶有刻度的輕質(zhì)鋁合金空心管(4)，溫度測試板(6)和輕質(zhì)鋁合金箱體(7);環(huán)形抗壓鋼板(2)與輕質(zhì)鋁合金空心管(4)上部固定連接，塑料薄板(3)和多個溫度測試板(6)從上往下依次設(shè)置在輕質(zhì)鋁合金空心管(4)上，溫度測試板(6)內(nèi)部通過傘齒(13)與輕質(zhì)鋁合金空心管(4)連接，溫度測試板(6)靠近邊緣位置設(shè)置探測光纖環(huán)(8)，輕質(zhì)鋁合金箱體(7)設(shè)置在輕質(zhì)鋁合金空心管(4)下方，輕質(zhì)鋁合金空心管(4)上開設(shè)有縱向微型縫口(5)，輕質(zhì)鋁合金箱體(7)中內(nèi)置光纖解調(diào)儀、光源光電器件及數(shù)據(jù)采集處理和存儲設(shè)備，探測光纖環(huán)(8)和光纖解調(diào)儀通過穿過縱向微型縫口(5)的傳感光纖(12)連接，探測光纖環(huán)(8)探測路面溫度并將溫度信號轉(zhuǎn)化為光信號通過傳感光纖(12)輸送到光纖解調(diào)儀轉(zhuǎn)化為電信號。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的公路路面溫度測量裝置，其特征在于:所述輕質(zhì)鋁合金箱體(7)中還設(shè)置有傳感光纖收放裝置(10)，傳感光纖收放裝置(10)內(nèi)部通過傘齒(13)與輕質(zhì)鋁合金空心管(4)相連，傳感光纖纏繞存放在傳感光纖收放裝置(10)上，穿過縱向微型縫口(5)進入輕質(zhì)鋁合金空心管(4)內(nèi)與輕質(zhì)鋁合金箱體(7)內(nèi)的光纖解調(diào)儀連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的公路路面溫度測量裝置，其特征在于:所述多個溫度測試板(6)采用聚苯乙烯泡沫塑料夾心隔熱鋁薄板(11)，探測光纖環(huán)(8)圍繞聚苯乙烯泡沫塑料夾心隔熱鋁薄板(11)布置。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的公路路面溫度測量裝置，其特征在于:所述溫度測試板(6)靠近邊緣位置凸出，凸出處內(nèi)嵌探測光纖環(huán)(8)。5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項所述的公路路面溫度測量裝置，其特征在于:所述探測光纖環(huán)(8)與傳感光纖(12)連接處設(shè)置有連接器接頭(9)。6.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項所述的公路路面溫度測量裝置，其特征在于:所述的各溫度測試板(6)之間設(shè)置有可裝卸式塑料隔熱薄板(15)。7.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項所述的公路路面溫度測量裝置，其特征在于:所述塑料薄板(3)和塑料隔熱薄板(15)為聚苯乙烯泡沫塑料板。8.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項所述的公路路面溫度測量裝置，其特征在于:所述環(huán)形抗壓鋼板(2)頂部設(shè)置有槽型把手(I)。
【文檔編號】G01K11/32GK205426382SQ201521069759
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2015年12月19日
【發(fā)明人】吳文飛, 何銳, 陳華鑫, 王帥, 李丹, 武書華, 朱永光
【申請人】長安大學(xué)