[发明专利]压电频谱传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种路基路面质量检测技术，特别是高速公路路基检测用压电频谱传感器。

背景技术

路基路面检测实际上是路基、路面压实质量的检测，路基、路面压实质量是道路工程施工质量管理最重要的内在指标之一，只有对路基、路面结构层进行充分压实，才能保证路基、路面的强度、刚度及路面的平整度，并可以保证及延长路基、路面工程的使用寿命。

路面压实质量的检测现有的一种方法是灌砂法，灌砂法利用均匀颗粒的砂去置换试洞的体积，它是当前最通用的方法，很多工程都把灌砂法列为现场测定密度的主要方法。该方法可用于测试各种土或路面材料的密度，它的缺点是：需要携带较多量的砂，而且称量次数较多，因此它的测试速度较慢。

路面压实质量的检测现有的另一种方法是环刀法，环刀法是测量现场密度的传统方法。国内习惯采用的环刀容积通常为200cm³，环刀高度通常约5cm。用环刀法测得的密度是环刀内土样所在深度范围内的平均密度，它不能代表整个碾压层的平均密度。由于碾压土层的密度一般是从上到下减小的，若环刀取在碾压层的上部，则得到的数值往往偏大，若环刀取的是碾压层的底部，则所得的数值将明显偏小，就检查路基土和路面结构层的压实度而言，我们需要的是整个碾压层的平均压实度，而不是碾压层中某一部分的压实度，因此，在用环刀法测定土的密度时，应使所得密度能代表整个碾压层的平均密度。然而，这在实际检测中是比较困难的；只有使环刀所取的土恰好是碾压层中间的土，环刀法所得的结果才可能与灌砂法的结果大致相同。另外，环刀法适用面较窄，对于含有粒料的稳定土及松散性材料无法使用。

然而，通过检测路面压实度达到检测路基路面质量，这在有些情况下并不能说明问题，如吸水性路基路面压实度与普通高等级公路的路基路面压实度并不相同，后者由于材料的改变，其性能是非常好的，但它首先应具务突出的吸水性，而如果用路面压实度作为标准，则很难达到普通高等级公路的路基路面压实度。

发明内容

本发明的目的是提供一种压电频谱传感器，以便适合不同结构的路基路面质量检测。

本发明的的技术方案是这样实现的，压电频谱传感器，其特征是：它包括座体a、上壳b、活塞杆c、活塞d、硅橡胶密封圈e、压电薄膜m、硅橡胶n和活塞腔h；活塞腔h底面与平板式座体a通过螺丝连接为一体；活塞杆c和上壳b的壳内顶面固定为一体；活塞d伸进活塞腔h内，活塞腔h开口向外伸出，上壳b下开口向内伸进，活塞腔h的向外伸出部位与上壳b向内伸进部位形成倒挂结构，之间由硅橡胶密封圈e密封，硅橡胶n上有压电薄膜m。

本发明的特点是：由于采用活塞式结构的压电式传感器，当有移动载荷通过时，产生的振动波作用在座体a上，通过座体a进一步作用在活塞腔h底面，使活塞腔h内硅橡胶n振动，振动会使压电薄膜m随之波动，压电薄膜m产生压电信号，压电信号与振动波是一致的，因此通过分析压电信号的频谱分布可以达到了解路基路面的目的。

附图说明

下面结合实施例附图对本发明作进一步说明。

图1是本发明实施例的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，它包括座体a、上壳b、活塞杆c、活塞d、硅橡胶密封圈e、压电薄膜m、硅橡胶n和活塞腔h。活塞腔h底面与平板式座体a通过螺丝连接为一体。活塞杆c和上壳b的壳内顶面固定为一体；活塞d伸进活塞腔h内，活塞腔h开口向外伸出，上壳b下开口向内伸进，活塞腔h的向外伸出部位与上壳b向内伸进部位形成倒挂结构，之间由硅橡胶密封圈e密封，硅橡胶n上有压电薄膜m。

当有移动载荷通过时，产生的振动波作用在座体a上，通过座体a进一步作用在活塞腔h底面，使活塞腔h内硅橡胶n振动，振动会使压电薄膜m随之波动，压电薄膜m产生压电信号，压电信号与振动波是一致的。

本发明首先通过在标准路基内放置路基路面的检测装置，运用标准的移动载荷(确知的车辆重量、发动机型号、车辆行驶速度)从一定距离通过标准路基内放置路基路面的检测装置建立起一个基准频谱，然后再通过标准的移动载荷经过未知路基路面，此路基路面下植有标准路基路面下的路基路面的检测装置，通过测量标准的移动载荷通过时，路基路面检测装置的振动传感器的振动信号进行频谱分析，如与标准的频谱相一致测说明路基路同质量是可以的，否则则有质量问题。这种检测手法与背景技术给出的方法有本质的区别，一随时随地可以检测，检测速度快。容易建立强大的分析系统为路基路面的质量改造提供手段。