專利名稱：聲振法水泥路面板底脫空檢測儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉M、鵬面^^空糊啦術(shù)，特別涉及一種聲振法水鵬面板底脫空^M儀。 背景駄水泥路面脫空勘K泥路面病害中較難處治病害之一，由于脫空發(fā)生于水泥混B板底，路面 表面沒有明顯的表征，給脫空處治造成了一定的困難。由于脫空病害對路面使用性能的重要影響， 國內(nèi)外道路工作者對脫空檢測與處治作了大量的研究。目前，水泥混凝土路面脫空判斷方法主要 可以分為以下幾類(1) 外觀判別法包括AX觀測^W^過時(shí)板的震動狀況，下雨天,縫的唧水、唧泥現(xiàn)象等，板^ 有 無泥槳沉積物等。(2) 人工撞擊法用鐵釬敲擊板邊，根據(jù)不同的聲音判斷是否脫空，此方法需要經(jīng)驗(yàn)豐富者才倉繼行判斷， 而且只能判斷出有明顯脫空的板塊。(3) 彎沉判別法^貝克曼梁測量相鄰兩塊板的彎沉，根據(jù)承載板的彎沉itS^,與未承載板的彎、, 進(jìn)行綜合判斷。(4) 多級荷載回歸法該方、法采用落錘式彎沉儀(FWD)進(jìn)行多級荷載加載，^^不同荷載彎沉回歸線，進(jìn)行脫 空判斷。(5) 反演分析法M FWD測定路面彎沉值，反算路面結(jié)構(gòu)各層模量，^ffl板邊理論彎沉值與實(shí)測彎沉lt^比 進(jìn)行脫空判斷。戰(zhàn)旅中，夕卜觀判別法和AXft擊總作簡單，人為因素多，準(zhǔn)確性差，而且無法定量化; 彎沉判別法計(jì)算簡單但是精度不高，不能精確定量， 定的脫空標(biāo)準(zhǔn)還與結(jié)構(gòu)有關(guān)，針對不同 結(jié)構(gòu)需對脫空標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行校正，不具有廣泛的適用性；反演分析法由不同的反i^得到的結(jié)果也 不相同；多級荷載回歸法由于 于1^股備FD決定了檢測費(fèi)用要比其他翻方法敲艮多，此 夕卜，需要加鋪Bk^的路段多為正在通車的路段，為了不影響，加鋪時(shí)通常只封閉一個(gè)車道的--段路，F(xiàn)TO由于^^應(yīng)大不便于檢測靠腿車一傻啲板角，不便于掉頭(高速公路出入控制，雙向 分向行駛)。因此，在檢測和注漿驗(yàn)收時(shí)會剤艮多不便。故實(shí)際生產(chǎn)急需一種檢測方法具有操作方
便、靈活、快速、準(zhǔn)確、造價(jià)低的特性。 實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種操作方便，靈活、快速、準(zhǔn)確、 造價(jià)低的聲振法水泥路面板底脫空檢測儀。實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的的財(cái)方案如

圖1所示 一種聲振法水泥路面m脫空檢測儀，包括落錘、 落 升 ，定向聲音傳感器，傅立葉變換器，特征參數(shù)計(jì)算器，脫空判別器，定向聲音傳感 器指向落,擊路面的位置，定向聲音傳感器與傅立葉變換器相連，傅立葉變換器與特征參數(shù)計(jì) 算^相連，特征參數(shù)計(jì)算器與脫空判別器相連，所述特征參數(shù)計(jì)算器包括功率譜面積計(jì)算器、共 振峰頻率計(jì)算器、功率譜面積在X軸方向上的質(zhì)心計(jì)算器、功率譜面積繞Y軸的質(zhì)心計(jì)織和共 振峰振幅計(jì)算器。為了使落錘搪?lián)袈访婧鬁p小自身的噪聲，對落錘進(jìn)行了,設(shè)計(jì)，如圖4所示，落 括棒 體103、錘體109;臓棒體103上有一個(gè)凸檐102，棒體103下端呈雙凸?fàn)睿蚁露擞幸粓A錐形 內(nèi)凹；所述錘體109由一個(gè)梯形圓錐體和一個(gè)半球形體結(jié)合而成，結(jié)合的部位有凸檐，凸檐內(nèi)有3 個(gè)以JJi孔108，所述棒體103和鄉(xiāng)109的圓錐形部位的角度是一致的，棒體103有與錘體的通 孔108相應(yīng)的通孔105，戶腿棒體103和鄉(xiāng)109由螺栓104固定在一起，且中間墊有相應(yīng)通孔 107的塑膠墊圈106。為了減小落錘下落時(shí)的噪聲，如圖4所示，落錘的棒體上的凸檐102至棒體上端有塑膠包層101。為了進(jìn)一步減小落錘下落時(shí)的噪聲，如圖4所示，落錘的棒體上的凸檐102往下大約10cm處 至棒體下端也有塑膠包層IOI。如圖6所示，所述落錘提升裝置包括一根絲桿3、 一個(gè)驅(qū)動絲桿轉(zhuǎn)動的可正反轉(zhuǎn)動的電機(jī)6、 一條與絲^pp行的導(dǎo)軌7， 一個(gè)抓錘^t構(gòu)5;所述抓錘機(jī)構(gòu)5與絲桿3配合，由絲桿3的轉(zhuǎn)動來帶 動抓 #1構(gòu)5沿導(dǎo)軌7上下運(yùn)動；皿抓錘機(jī)構(gòu)5包括一個(gè)夾爪20、 一個(gè)電磁鐵21和一個(gè)定位環(huán) 19，落錘1的棒體103穿過夾爪20和定位環(huán)19。為了減小落錘下落時(shí)的噪聲，如圖7所示，定位環(huán)19上固定著3根以上的細(xì)繩22，細(xì)繩22 使落錘1的棒體103不會碰到定位環(huán)19而發(fā)出噪聲。為了進(jìn)一步減小系統(tǒng)的噪聲，夾爪20可套上塑膠包層。聲振法水泥路面板底脫空檢測方法，包括以下步驟(1) 落錘擊打水泥路面，水泥板發(fā)出聲音；(2) 定向聲音傳感器獲得水泥板發(fā)出的聲音信號傳遞給PC機(jī)，由PCtUft行后續(xù)處理；(3) 聲音信號經(jīng)過傅立葉變換轉(zhuǎn)換成頻域信號；(4) 根據(jù)頻域信號計(jì)算功率譜面積，計(jì)算公式為
<formula>formula see original document page 5</formula>式中Pi是每一個(gè)頻率對應(yīng)的功率譜幅值， Kji^集的樣本個(gè)數(shù)；(5) 根據(jù),信號計(jì)算共振峰頻率，計(jì)算公式為Fres=F(Pi.max); 式中Fi是每一個(gè)功率i^l值對應(yīng)的頻率；(6) 根據(jù)頻域信號計(jì)算功率譜面積在X軸方向上的質(zhì)心，計(jì)算公式為<formula>formula see original document page 5</formula>(7) 根據(jù)頻域信號計(jì)算功率譜面積在Y軸方向上的質(zhì)心，計(jì)算公式為<formula>formula see original document page 5</formula>(8) 根據(jù)頻域信號計(jì)算共振峰振幅，計(jì)算公式為<formula>formula see original document page 5</formula>(9) 根據(jù)步驟(4) (8)的計(jì)算結(jié)果，依據(jù)下列判別函數(shù)進(jìn)行判別 Y= Y0+ Y, X AREA+ Y2 X Fres十Y3 X Cx+ Y4 X Cy+ Y5 X Amp;若計(jì)算出的Y〈0,則水泥板屬于密實(shí)狀態(tài)，反之，若Y〉0屬于脫空狀態(tài)，若Y-O，則水泥板處 于弱性支撐狀態(tài)；上式中，Y。、 Y,、 Y2、 Y3、 Y4、 Ys是根據(jù)測試數(shù)據(jù)進(jìn)行曲線擬合后而得到具體數(shù)據(jù)。 上式條Y=4.59492-0.0021 X AREA -13.9658 X Fres+0.05971 XCx-0.00023XCY-5.62116X Amp。本實(shí)用新型相對于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點(diǎn)及效果(1) 定向聲音傳赫的選用繊盯輔噪聲對檢測信號的干擾；(2) 操作方便；(3) 檢測快速、準(zhǔn)確(4) 造價(jià)低。 附圉說明圖1是本實(shí)用新型檢測儀的結(jié)構(gòu)框圖。圖2是本實(shí)用新型檢測儀的實(shí)施例的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本實(shí)用新型檢測儀的實(shí)施例的正面示意圖。圖4是落錘的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是落錘的俯視示意圖。圖6是提升裝置示意圖。圖7是定位環(huán)細(xì)繩示意圖。圖中示出，1:落錘，2:落錘固定裝置，3:絲桿，4:蓄電池，5:抓錘機(jī)構(gòu)，6:電機(jī)，7: 導(dǎo)軌，8:機(jī)殼，9:電控裝置，10:固定螺絲，11:電源逆變器，12:定向聲音傳麟，13:電 源開關(guān)，14:啟動按鈕，15:上行限位開關(guān)，16:下行限位開關(guān)，17:上行到位指示燈，18:夾 緊指示燈，19:定位環(huán)，20:夾爪，21:電磁鐵，22，細(xì)繩，101: M^包層，102:凸檐，103: 棒體，104:螺栓，105:通孔，106:塑膠墊圈，107:墊圈通孔，108:通孔，109:錘體。 具鵂施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作詳細(xì)的描述。圖1是本實(shí)用新型檢測儀的結(jié)構(gòu)示意框圖，落錘撞擊地面后水面路面發(fā)出聲音，定向聲音傳麟獲取該聲音信號后由傅立葉變換器變換成頻域信號，傅立葉變換公式為〈*)， (r)〉 = 〈x(r)， g" - z")e r〉 = S7F7; (,， Q)式中Q = 2#，單位為rad/s經(jīng)過傅立葉變換后從頻域中提取功率譜面積、共振H^率、功率譜面積在X軸方向上的質(zhì)心、 功率譜面積繞Y軸的質(zhì)心和鄉(xiāng)峰振幅等5個(gè)聲辦征錄，然后通艦空判別 據(jù)判別公式 進(jìn)行脫空判別。圖2是本實(shí)用新型檢測儀的實(shí)施例的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖，圖3是相應(yīng)的的正面面板示意圖，圖6 是相應(yīng)的慰n簡明的示意圖。圖中l(wèi)是落錘，用總擊地面發(fā)出聲音；2是落錘固定裝置，防止運(yùn) 輸中落錘損壞其他零部件；3是絲桿；4是蓄電池；5是抓^)1構(gòu)，電磁鐵21控制夾爪20閉合提 升落錘1到上限位置后，手動按下啟動鄉(xiāng)14電磁鐵斷電，夾爪20松開，上行到位指示燈17滅， 落錘l落下?lián)舸虻孛妫?是電機(jī)；7是導(dǎo)軌，限定抓錘機(jī)構(gòu)運(yùn)動方向；8是機(jī)殼，微內(nèi)部結(jié)構(gòu)；9 是電控裝置，控制通斷電、控制落錘的升降；10是固定螺絲，防止運(yùn)輸中落翻壞其他零部件； ll是電源逆變器，用于電機(jī)6、電磁鐵21等部件的供電；12是定向聲音傳感器；13是電源開關(guān);14是啟動鄉(xiāng)；15是上行限位開關(guān)，抓錘機(jī)構(gòu)上升觸至上行限位開關(guān)15，電機(jī)隨即停止轉(zhuǎn)動，上 行到位指示燈17亮；16是下行限位開關(guān)，抓錘機(jī)構(gòu)下,4至下行限位開關(guān)16,電機(jī)隨即停止轉(zhuǎn)
動；17是上行到腔指示燈；18:夾緊指示燈。 檢測儀的檢測過程如下開啟總電源開關(guān)13獲得電源，按下啟動按鈕14后，夾爪20夾緊落錘1，夾緊指示燈18亮，電機(jī)6驅(qū)動絲桿3帶動抓錘機(jī)構(gòu)上升，落錘1上升到一定的高度觸動上限限位開關(guān)15停止，上行 到位指示燈17亮；按下啟動按鈕14后，夾爪20松開，夾緊指示燈18滅，上行到位^燈17滅， 落錘1自由下落，稍后抓錘機(jī)構(gòu)5由絲桿3帶動下降觸發(fā)到下限限位開關(guān)15后停止，然后夾爪20 夾緊落錘l,夾緊指示燈18亮，電機(jī)6驅(qū)動絲桿3帶動抓^fl構(gòu)上升，落錘l上升到一定的高度 觸動上限限位開關(guān)15停止，上行到位指示燈17亮，等待手動按下啟動按鈕14進(jìn)行下一次檢測。圖4是實(shí)施例的落錘的結(jié)構(gòu)示意圖，圖5是相應(yīng)的俯視示意圖。從圖5可以看出，本實(shí)施例 是由6個(gè)螺栓104固定，但并不是說一定要6個(gè)螺栓104來固定，螺栓104的個(gè)數(shù)3個(gè)以上即可。 為了便于運(yùn)輸，落錘1的棒體103上端可開一個(gè)螺 L以便于固定。圖7是定位環(huán)細(xì)繩示意圖。圖中，細(xì)繩的數(shù)量是8，但并不是說一定要8根細(xì)繩，有3根以上 細(xì)繩能保證落錘1的棒體103稀到定位環(huán)即可，但是要保證棒體103有一定的自由擺動空間， 不能破壞落錘l的自由下落。
權(quán)利要求1、一種聲振法水泥路面板底脫空檢測儀，包括落錘、落錘提升裝置，其特征在于還包括定向聲音傳感器，傅立葉變換器，特征參數(shù)計(jì)算器，脫空判別器，定向聲音傳感器指向落錘敲擊路面的位置，定向聲音傳感器與傅立葉變換器相連，傅立葉變換器與特征參數(shù)計(jì)算器相連，特征參數(shù)計(jì)算器與脫空判別器相連，所述特征參數(shù)計(jì)算器包括功率譜面積計(jì)算器、共振峰頻率計(jì)算器、功率譜面積在X軸方向上的質(zhì)心計(jì)算器、功率譜面積繞Y軸的質(zhì)心計(jì)算器和共振峰振幅計(jì)算器。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲振法水泥路面板底脫空檢測儀，其特征在于所述落雜括棒體、 綞體；所述棒體上有一個(gè)凸檐，棒體下端呈雙凸?fàn)?，且下端有一圓錐形內(nèi)凹；所述錘體由一個(gè)梯 形圓錐體和一個(gè)半球形體結(jié)合而成，結(jié)合的部位有凸檐，凸檐內(nèi)有3個(gè)以上通孔，所述棒體和錘 體的圓錐形部位的角度是一致的，棒體有與錘體的通 L相應(yīng)的通孔，所述棒體和錘體由螺栓固定 在一起，且中間墊有相應(yīng)通孔的塑膠墊圈。
3、 鵬權(quán)利要求2所述的聲振法7]C泥路面板底脫空檢測儀，辦征在于所述落錘的棒體上 的凸檐至棒體上端有塑膠包層。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3戶腿的聲振法水泥路面臓脫空檢測儀，其特征在于戶服落錘的棒體上 的凸檐往下至棒體下端有塑膠包層。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4臓的聲振法水泥路面鵬脫空檢測儀，辦征在于所述落 *|^裝置 包括一根絲桿、 一個(gè)驅(qū)動絲桿轉(zhuǎn)動的可正反轉(zhuǎn)動的電機(jī)、 一條與絲桿平行的導(dǎo)軌， 一個(gè)抓,構(gòu); 所述抓錘機(jī)構(gòu)與絲桿配合，由絲桿的轉(zhuǎn)動來帶動抓錘機(jī)構(gòu)沿導(dǎo)軌上下運(yùn)動；所述抓錘機(jī)構(gòu)包括一 個(gè)夾爪、 一個(gè)電磁鐵和一個(gè)定位環(huán)，落錘的棒體穿過夾爪和定位環(huán)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5戶脫的聲振法7K泥路面fe/S脫空檢測儀，其特征在于所述定位環(huán)上固定 著3根以上的細(xì)繩，細(xì)繩使落錘的棒體不會碰到定位環(huán)而發(fā)出噪音。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6戶腿的聲振法7JC泥路面板底脫空檢測儀，其特征在于所述的夾爪有賺 包層。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種聲振法水泥路面板底脫空檢測儀，包括落錘、落錘提升裝置，定向聲音傳感器，傅立葉變換器，特征參數(shù)計(jì)算器，脫空判別器，定向聲音傳感器指向落錘敲擊路面的位置，定向聲音傳感器與傅立葉變換器相連，傅立葉變換器與特征參數(shù)計(jì)算器相連，特征參數(shù)計(jì)算器與脫空判別器相連，所述特征參數(shù)計(jì)算器包括功率譜面積計(jì)算器、共振峰頻率計(jì)算器、功率譜面積在X軸方向上的質(zhì)心計(jì)算器、功率譜面積繞Y軸的質(zhì)心計(jì)算器和共振峰振幅計(jì)算器。本實(shí)用新型操作方便，檢測快速、準(zhǔn)確，造價(jià)低。
文檔編號G01N29/34GK201034984SQ200720050799
公開日2008年3月12日 申請日期2007年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月26日
發(fā)明者張肖寧, 彭永恒, 薛忠軍 申請人:華南理工大學(xué)