[发明专利]一种基于模态参数识别的路基压实质量检测方法及系统

权利要求书

1.一种基于模态参数识别的路基压实质量检测方法，其特征在于，包括：

获取压路机压实作业过程中的位置信息以及振动信号，并对振动信号进行滤波处理，对滤波后的振动信号进行频域分析，得到频域信号；

采用模态参数识别法，在频域信号中识别出压路机-土体振动系统的系统参数，获得系统固有频率；

通过压路机-土体振动系统固有频率的变化，判定压路机-土体振动系统刚度的变化，通过其系统刚度的变化判定被压实体压实质量变化；

根据获取压路机的位置信息，以及当前被压实体压实质量的变化，得出当前压路机压实区域的压实状态评价；

根据当前压路机压实区域的压实状态评价，判定未达到压实度要求的压实区域，获取未达标压路机压实区域的位置信息，控制压路机执行压实作业；

振动信号包含系统激励成分及系统固有属性成分，对振动信号进行滤波处理后，过滤发动机自振频率、钢轮简谐激励频率的稳定激励频率，只包含系统固有属性成分及路基不平度激励的平稳随机激励；

采用模态参数识别方法对压路机—土体振动系统进行系统识别，获得能反映路基压实状态的系统刚度评价指标，从而实时准确地反馈压实质量；

将实际压路机与被压实体的力学模型简化为两自由度模型：

求解得出系统固有频率：

s＝(m₁+m₂+m₃)k₁+m₁k₂

其中，m₁为上车架质量，m₂为振动轮质量，m₃为土体随振质量，k₁为振动轮减震器刚度，k₂为钢轮与土基耦合的刚度；

在压路机振动轮上连接牵引式滚轮，所述牵引式滚轮通过钢架与压路机振动轮连接，所述牵引式滚轮为内部中空结构，内置有振动信号传感器，采集压路机作业过程中滚轮的振动信号。

2.如权利要求1所述的一种基于模态参数识别的路基压实质量检测方法，其特征在于，通过安装于压路机的GPS定位装置及振动信号传感器，采集压路机作业过程中的位置信息及振动轮处的振动信号；其中，位置信息与振动信号的采集频率一致，使位置数据与振动信号一一对应。

3.如权利要求1所述的一种基于模态参数识别的路基压实质量检测方法，其特征在于，对滤波后的振动信号进行快速傅里叶变换，将振动信号从时域信号转换为频域信号；其中，采用重叠分段的快速傅里叶变换，实现压实的连续检测。

4.如权利要求1所述的一种基于模态参数识别的路基压实质量检测方法，其特征在于，当被压实体欠压时，随着压实的进行，被压实体压实度增加，被压实体刚度增加，压路机-土体振动系统的系统固有频率也增加；

当达到过压时，被压实体压实度不再增加，被压实体刚度趋于稳定，同时压路机-土体振动系统的系统固有频率也不再增大；

当压路机-土体振动系统固有频率的增长速率小于1％时，即视为压实度达到要求。

5.如权利要求1所述的一种基于模态参数识别的路基压实质量检测方法，其特征在于，所述压实状态评价分为欠压、压实完毕与过压的压实质量等级。