[发明专利]一种测试太阳热辐在路表反射率和传导率的装置及方法

说明书

本发明属于路面热辐射检测和评价领域，涉及一种测试太阳热辐在路表反射率和传导率的装置及方法，包括支架、红外灯、热辐射传感器组、热电阻、辐射数据采集仪、温度采集仪与计算；支架设于路表，红外灯以能沿支架高度方向移动的方式安装于支架上；热辐射传感器组以能沿支架高度方向移动的方式安装于支架上，热辐射传感器设于红外灯的下方，并信号连接于辐射数据采集仪；热电阻设于路表下，并对应于支架的下方，热电阻上集成有温度传感器；温度传感器信号连接于温度采集仪；辐射数据采集仪与温度采集仪均连接于计算机。定量评价路面对太阳辐射的反射能力和热量在路面结构内的传导性能。

技术领域

本发明涉及一种测试太阳热辐在路表反射率和传导率的装置及方法，属于路面热辐射检测和评价领域。

背景技术

在夏季太阳强烈辐射下，路面内部温度高达60℃以上。路面高温产生了两大问题，第一，水泥和沥青路面出现了各种形式的高温病害，对于水泥混凝土路面，由于热胀冷缩影响，高温季节水泥混凝土板在接缝位置易出现拱起、错台等病害；对于沥青路面，沥青在高温下软化，在车辆荷载反复作用下，路面易出现高温车辙、拥包和推移等损坏，降低了路面使用性能和行车安全性。第二，由于城市路网密度大、建筑密集，路面高温往往导致城市的夏季热岛效应，大大降低了城市居民的人体舒适度。因此，降低太阳辐射下的路面温度，缓解其高温病害和城市热岛效应是道路工作者亟待解决的问题。

近年来，针对太阳热辐引起的路面高温问题，研究者采用的解决方案主要包括：涂层类和相变类。前者是在路表喷涂热辐反射涂层，增大光辐的反射，降低路面吸收的热量；后者是在路面混合料掺加相变材料(如PEG/SiO₂、多孔陶粒吸附PEG等)，通过相变材料的储热功能，降低路面温度上升的速率。对于涂层类方法，通常采用红外温度计测试并对比有、无涂层的路表温度，来间接评价涂层热反射效果，但这种温度测试离散性大，受路面结构和材料、路表构造深度和环境风速等影响显著，导致对涂层材料的选择不够准确。对于相变类方法，目前只是在相变材料制备过程中测试相变焓，以评价其吸收热量的大小，至于其掺加到路面混合料后或者路面铺筑后，其内部温度上升速率或传递效率，因使用相变材料有多大程度的下降，并没有加以实测与分析。可见，尽管已经开始采用涂层类和相变类方法来降低热辐下的路面温度，但是对于涂层的热辐反射效果和相变类混合料的热量传递效率并没有开展系统分析，其主要原因是目前缺乏测试路表热辐反射和路面结构内热量传递的装置与方法。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，定量评价路面对太阳辐射的反射能力和热量在路面结构内的传导性能，本发明提供了一种测试太阳热辐在路表反射率和传导率的装置及方法。

为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为，一种测试太阳热辐在路表反射率和传导率的装置，包括支架、红外灯、热辐射传感器组、热电阻、辐射数据采集仪、温度采集仪与计算机；支架设于路表，红外灯以能沿支架高度方向移动的方式安装于支架上；热辐射传感器组以能沿支架高度方向移动的方式安装于支架上，热辐射传感器组包括上下固定连接的一号热辐射传感器与二号热辐射传感器，其中一号热辐射传感器用于检测热辐射的面朝向地表，一号热辐射传感器用于检测地表反射辐射量；二号热辐射传感器用于检测热辐射的面背向地表，用于检测地表的直接辐射量；热辐射传感器组设于红外灯的下方，并一号热辐射传感器与二号热辐射传感器均信号连接于辐射数据采集仪；热电阻设于路表下，并对应于支架的下方，热电阻上集成有温度传感器；温度传感器信号连接于温度采集仪；辐射数据采集仪与温度采集仪均连接于计算机。

作为本发明改进的技术方案，红外灯的波长为0.76～4μm；热辐射传感器组能接受光的波长为0.3～3μm。

作为本发明改进的技术方案，支架包括枝干与用于支撑枝干的脚撑；枝干上从上到下依次设有若干个安装孔；红外灯通过悬杆安装于安装孔上；热辐射传感器组通过另一悬杆安装于另一安装孔上。

本发明的另一目的是提供一种测试太阳热辐在路表反射率和传导率的方法，用于室外对实际路面的测试，包括如下步骤：