本發(fā)明涉及瀝青路面材料檢測領(lǐng)域，具體涉及一種瀝青混合料介電常數(shù)的測量方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

介電常數(shù)是材料的一項重要指標(biāo)，在瀝青混合料中，通過測量確定其介電常數(shù)，能夠推算瀝青混合料的壓實度、離析的指標(biāo)，能夠確定瀝青路面的施工質(zhì)量，實現(xiàn)瀝青路面施工的管理控制。

目前，對瀝青混合料的介電常數(shù)測量主要在建設(shè)完成的瀝青路面中，主要采用雷達發(fā)射接收電磁波獲得瀝青路面的電磁波并結(jié)合鉆芯取樣計算得到瀝青混合料的介電常數(shù)。在研究公路瀝青路面介電常數(shù)時，基于測量精度與實際操作難易程度的考慮，常常無法直接對實際路面介電常數(shù)進行估計與研究，且是通過鉆芯取樣進行計算確定，損壞道路原有路面結(jié)構(gòu)，影響道路的通行。為此，需要利用實驗室瀝青樣件模型進行介電常數(shù)相關(guān)分析。

綜合上述內(nèi)容可知，傳統(tǒng)的瀝青路面介電常數(shù)測量困難，且是對道路結(jié)構(gòu)不利，對單一的瀝青混合料無法實現(xiàn)較好的測量，對瀝青混合料質(zhì)量控制不利。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明提供一種瀝青混合料介電常數(shù)的測量方法及系統(tǒng)，能夠快速、簡單且準(zhǔn)確的獲知待測量的瀝青混合料的介電常數(shù)，進而能夠通過介電常數(shù)確定瀝青路面的施工質(zhì)量，為瀝青路面施工的管理控制提供了準(zhǔn)確且可靠的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：

一方面，本發(fā)明提供了一種瀝青混合料介電常數(shù)的測量方法，所述方法包括：

分別獲取電磁波在相同距離內(nèi)經(jīng)過瀝青混合料試件與空氣的時間；

以及，根據(jù)所述電磁波經(jīng)過瀝青混合料試件及空氣的時間，獲取所述瀝青混合料試件中的瀝青混合料的介電常數(shù)。

進一步的，所述方法還包括：

將待測量的瀝青混合料制備成立方體狀的瀝青混合料試件；

以及，記錄所述瀝青混合料試件的厚度。

進一步的，所述方法還包括：

將發(fā)射天線和接收天線分別連接至雷達主機；

將所述發(fā)射天線的信號發(fā)射端與接收天線的信號接收端面對面固定設(shè)置在測試平面上；

以及，記錄所述接收天線及發(fā)射天線之間的距離。

進一步的，所述分別獲取電磁波在相同距離內(nèi)經(jīng)過瀝青混合料試件與空氣的時間，包括：

將所述瀝青混合料試件豎直放置在所述接收天線及發(fā)射天線之間，且所述瀝青混合料試件分別平行于所述接收天線及發(fā)射天線；

獲取所述發(fā)射天線發(fā)出的電磁波經(jīng)過瀝青混合料試件到達所述接收天線的時間；

以及，將所述瀝青混合料試件從所述接收天線與發(fā)射天線之間取出，并獲取所述發(fā)射天線發(fā)出的電磁波在空氣中到達所述接收天線的時間。

進一步的，所述獲取所述發(fā)射天線發(fā)出的電磁波經(jīng)過瀝青混合料試件到達所述接收天線的時間，包括：

在所述發(fā)射天線發(fā)出的電磁波經(jīng)過瀝青混合料試件到達所述接收天線后，獲取所述雷達主機記錄的電磁波經(jīng)過瀝青混合料試件的總時間。

進一步的，所述獲取所述發(fā)射天線發(fā)出的電磁波在空氣中到達所述接收天線的時間，包括：

在所述發(fā)射天線發(fā)出的電磁波在空氣中到達所述接收天線后，獲取所述雷達主機記錄的電磁波經(jīng)過空氣的總時間。

進一步的，所述根據(jù)所述電磁波經(jīng)過瀝青混合料試件及空氣的時間，獲取所述瀝青混合料試件中的瀝青混合料的介電常數(shù)，包括：

將所述電磁波經(jīng)過瀝青混合料試件及空氣的時間帶入下述公式一中，計算得到所述瀝青混合料試件中的瀝青混合料的介電常數(shù)ε：

其中，u為磁導(dǎo)率；t'為所述電磁波經(jīng)過瀝青混合料試件的總時間；t為所述雷達主機記錄的電磁波經(jīng)過空氣的總時間；c為所述電磁波的傳播速度；h為所述瀝青混合料試件的厚度。

進一步的，所述將發(fā)射天線和接收天線分別連接至雷達主機，包括：

將所述發(fā)射天線用電纜連接至所述雷達主機的端口一，并將所述接收天線用電纜連接至所述雷達主機的端口二。

進一步的，所述將所述瀝青混合料試件豎直放置在所述接收天線及發(fā)射天線之間，包括：

將所述瀝青混合料試件豎直放置在所述接收天線與發(fā)射天線之間的中心處。

另一方面，本發(fā)明還提供一種瀝青混合料介電常數(shù)的測量系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：

時間獲取單元，用于分別獲取電磁波在相同距離內(nèi)經(jīng)過瀝青混合料試件與空氣的時間；

介電常數(shù)計算單元，用于根據(jù)所述電磁波經(jīng)過瀝青混合料試件及空氣的時間，獲取所述瀝青混合料試件中的瀝青混合料的介電常數(shù)。

由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明所述的一種瀝青混合料介電常數(shù)的測量方法及系統(tǒng)，該方法通過分別獲取電磁波在相同距離內(nèi)經(jīng)過瀝青混合料試件與空氣的時間，以及根據(jù)所述電磁波經(jīng)過瀝青混合料試件及空氣的時間，獲取所述瀝青混合料試件中的瀝青混合料的介電常數(shù)。該系統(tǒng)包括時間獲取單元和介電常數(shù)計算單元。本發(fā)明的技術(shù)方案能夠快速、簡單且準(zhǔn)確的獲知待測量的瀝青混合料的介電常數(shù)，進而能夠通過介電常數(shù)確定瀝青路面的施工質(zhì)量，為瀝青路面施工的管理控制提供了準(zhǔn)確且可靠的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明的一種瀝青混合料介電常數(shù)的測量方法的流程示意圖；

圖2是本發(fā)明的測量方法中還包括的步驟a00的流程示意圖；

圖3是本發(fā)明的測量方法中還包括的步驟b00的流程示意圖；

圖4是本發(fā)明的測量方法中步驟100的流程示意圖；

圖5是本發(fā)明的具體應(yīng)用例中的測量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是本發(fā)明的一種瀝青混合料介電常數(shù)的測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

本發(fā)明實施例一提供了一種瀝青混合料介電常數(shù)的測量方法的具體實施方式。參見圖1，該測量方法具體包括如下步驟：

步驟100：分別獲取電磁波在相同距離內(nèi)經(jīng)過瀝青混合料試件與空氣的時間。

在本步驟中，由雷達主機、發(fā)射天線和接收天線組成的測量裝置對瀝青混合料試件進行電磁波測量，并記錄電磁波經(jīng)過瀝青混合料試件的時間，以及，在相同距離內(nèi)，電磁波經(jīng)過空氣的時間。

步驟200：根據(jù)所述電磁波經(jīng)過瀝青混合料試件及空氣的時間，獲取所述瀝青混合料試件中的瀝青混合料的介電常數(shù)。

在本步驟中，根據(jù)測量裝置記錄的電磁波經(jīng)過瀝青混合料試件的時間，以及，在相同距離內(nèi)，電磁波經(jīng)過空氣的時間，獲取所述瀝青混合料試件中的瀝青混合料的介電常數(shù)。

從上述描述可知，本發(fā)明的實施例能夠快速、簡單且準(zhǔn)確的獲知待測量的瀝青混合料的介電常數(shù)，進而能夠通過介電常數(shù)確定瀝青路面的施工質(zhì)量，為瀝青路面施工的管理控制提供了準(zhǔn)確且可靠的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

本發(fā)明實施例二提供了上述測量方法中實施于步驟100前的步驟a00的具體實施方式。參見圖2，該步驟a00具體包括如下步驟：

步驟a01：將待測量的瀝青混合料制備成立方體狀的瀝青混合料試件。

步驟a02：記錄所述瀝青混合料試件的厚度。

從上述描述可知，本發(fā)明的實施例將待測量的瀝青混合料制備成立方體狀的瀝青混合料試件，便于對瀝青混合料展開電磁波測試，且保證了測試過程的準(zhǔn)確性。

本發(fā)明實施例三提供了上述測量方法中實施于步驟200前的步驟b00的具體實施方式。參見圖3，該步驟b00具體包括如下步驟：

步驟b01：將發(fā)射天線和接收天線分別連接至雷達主機。

在本步驟中，將所述發(fā)射天線用電纜連接至所述雷達主機的端口一，并將所述接收天線用電纜連接至所述雷達主機的端口二。

步驟b02：將所述發(fā)射天線的信號發(fā)射端與接收天線的信號接收端面對面固定設(shè)置在測試平面上。

步驟b03：記錄所述接收天線及發(fā)射天線之間的距離。

從上述描述可知，本發(fā)明的實施例用于在測量前可靠連接獲得測量裝置，保證了后續(xù)測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。

本發(fā)明實施例四提供了上述測量方法中步驟100的具體實施方式。參見圖4，該步驟100具體包括如下步驟：

步驟101：將所述瀝青混合料試件豎直放置在所述接收天線及發(fā)射天線之間，且所述瀝青混合料試件分別平行于所述接收天線及發(fā)射天線。

在本步驟中，將所述瀝青混合料試件豎直放置在所述接收天線與發(fā)射天線之間的中心處。

步驟102：獲取所述發(fā)射天線發(fā)出的電磁波經(jīng)過瀝青混合料試件到達所述接收天線的時間。

在本步驟中，在所述發(fā)射天線發(fā)出的電磁波經(jīng)過瀝青混合料試件到達所述接收天線后，獲取所述雷達主機記錄的電磁波經(jīng)過瀝青混合料試件的總時間。

步驟103：將所述瀝青混合料試件從所述接收天線與發(fā)射天線之間取出，并獲取所述發(fā)射天線發(fā)出的電磁波在空氣中到達所述接收天線的時間。

在本步驟中，在所述發(fā)射天線發(fā)出的電磁波在空氣中到達所述接收天線后，獲取所述雷達主機記錄的電磁波經(jīng)過空氣的總時間。

從上述描述可知，本發(fā)明的實施例能夠快速且準(zhǔn)確的獲取電磁波在相同距離內(nèi)經(jīng)過瀝青混合料試件與空氣的時間，為瀝青混合料的介電常數(shù)的獲取提供了準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

本發(fā)明實施例五提供了上述測量方法中步驟200的具體實施方式，該步驟200具體包括如下步驟：

將所述電磁波經(jīng)過瀝青混合料試件及空氣的時間帶入下述公式一中，計算得到所述瀝青混合料試件中的瀝青混合料的介電常數(shù)ε：

其中，u為磁導(dǎo)率；t'為所述電磁波經(jīng)過瀝青混合料試件的總時間；t為所述雷達主機記錄的電磁波經(jīng)過空氣的總時間；c為所述電磁波的傳播速度；h為所述瀝青混合料試件的厚度。

為更進一步的說明本方案，本發(fā)明還提供了一種瀝青混合料介電常數(shù)的測量方法的具體應(yīng)用例，該測量方法具體包括如下內(nèi)容：

基于雷達技術(shù)的瀝青混合料介電常數(shù)的測量方法為通過將雷達主機、發(fā)射天線、接收天線、連接電纜安裝成一個測量裝置，并將瀝青混合料試件置于發(fā)射天線與接收天線之間，通過測定信號發(fā)出到接收的時間，確定電磁波在空氣和瀝青混合料試件中通過的時間差來計算得到瀝青混合料的介電常數(shù)。具體步驟如下：

(1)如圖5所示連接好測試裝置的各個部分，形成瀝青混合料介電常數(shù)的測試裝置，固定好發(fā)射天線與接收天線的位置，其之間的距離為d。

其中，發(fā)射天線與接收天線的距離在進入測試后，不可移動。

(2)選定要測量的瀝青混合料，將瀝青混合料制備成長、寬、高固定長度的測試試件。

(3)打開主機，控制雷達主機從端口1發(fā)出信號，發(fā)射天線接收到信號的時間為t1，發(fā)射天線發(fā)出電磁波到接收天線的時間為t2，接收天線將信號發(fā)送至端口2的時間為t3。由雷達主機可以測得信號從端口1到端口2的時間t，t為t1、t2、t3之和。

(4)將制備好的瀝青混合料試件放置于發(fā)射天線與接收天線之間，控制雷達主機從端口1發(fā)出信號，發(fā)射天線接收到信號的時間為t1，發(fā)射天線發(fā)出電磁波到接收天線的時間為t4，接收天線將信號發(fā)送至端口2的時間為t3。在放置里瀝青混合料試件后，由雷達主機可以測得信號從端口1到端口2的時間t’，t’為t1、t4、t3之和。

(5)計算在發(fā)射天線與接收天線間放置與不放置瀝青混合料試件時信號發(fā)射與接收的時間差，并按照下列公式計算得到瀝青混合料的介電常數(shù)。

根據(jù)測試步驟，在不放置瀝青混合料試件時，電磁波從發(fā)射天線到接收天線的時間為t2，在放置瀝青混合料試件時，電磁波從發(fā)射天線到接收天線的時間為t4。t2與t4的計算如式2和式3所示。

t2＝d/c(式2)

式中：d——為發(fā)射天線到接收天線之間的距離；

c——為電磁波在空氣中的傳播速度；

h——為試件厚度；

u——為磁導(dǎo)率，一般取值1；

ε——為待測瀝青混合料的介電常數(shù)。

其中，t4-t2＝t’-t＝(t1+t4+t3)-(t1+t2+t3)

由此，由式2和式3可以計算得到瀝青混合料的介電常數(shù)如式4所示。

在一個具體案例中，以ac-13c瀝青混合料介電常數(shù)的測定為例進行進一步說明：

(1)按照圖5連接雷達主機、發(fā)射天線、接收天線，并固定發(fā)射天線與接收天線的位置，測定發(fā)射天線與接收天線的距離為1m。

(2)制備瀝青混合料試件，將測試試件制備成長、寬、高分別為400mm╳400mm╳50mm的試件，由此確定試件測試厚度為50mm。

(3)在發(fā)射天線與接收天線中不放置待測瀝青混合料試件，運用雷達主機控制信號，通過雷達主機測得信號從端口1到端口2的時間t為23.347ns。

(4)將待測瀝青混合料試件放置于發(fā)射天線與接收天線間。運用雷達主機控制信號，通過雷達主機測得信號從端口1到端口2的時間t’為23.576ns。

由此計算得到電磁波從待測瀝青混合料試件通過時與在空氣中通過時的時間差為t’與t的差值，計算結(jié)果為0.229ns。

已知待測瀝青混合料試件的厚度為0.05m，電磁波的傳播速度為0.3m/ns，按照公式4對瀝青混合料介電常數(shù)進行計算。

由此測得該ac-13c瀝青混合料的介電常數(shù)為5.64。

從上述描述可知，本發(fā)明的實施例能夠快速、簡單且準(zhǔn)確的獲知待測量的瀝青混合料的介電常數(shù)，進而能夠通過介電常數(shù)確定瀝青路面的施工質(zhì)量，為瀝青路面施工的管理控制提供了準(zhǔn)確且可靠的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

本發(fā)明實施例六提供了能夠?qū)崿F(xiàn)上述測量方法的一種瀝青混合料介電常數(shù)的測量系統(tǒng)的具體實施方式，參見圖6，該測量系統(tǒng)具體包括如下步驟：

時間獲取單元10，用于分別獲取電磁波在相同距離內(nèi)經(jīng)過瀝青混合料試件與空氣的時間。

介電常數(shù)計算單元20，用于根據(jù)所述電磁波經(jīng)過瀝青混合料試件及空氣的時間，獲取所述瀝青混合料試件中的瀝青混合料的介電常數(shù)。

從上述描述可知，本發(fā)明的實施例能夠快速、簡單且準(zhǔn)確的獲知待測量的瀝青混合料的介電常數(shù)，進而能夠推算瀝青混合料的壓實度、離析的指標(biāo)，能夠確定瀝青路面的施工質(zhì)量，實現(xiàn)瀝青路面施工的管理控制。

以上實施例僅用于說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的精神和范圍。