Устройство для контроля дорожных одежд

 

Изобретение относится к строительству и эксплуатации автомобильных дорог, а именно к устройствам для контроля прочности дорожных одежд по величине упругого прогиба и величине кривизны чаши прогиба под испытательной нагрузкой и позволяет повысить точность контроля. Устройство содержит датчики 12-1 вертикального перемещения, датчик 15 положения, измерительный блок 18, состоящий из масштабных усилителей , схем 32-34 выборки и хранения, коммутатора 35, аналого- - цифрового преобразователя 36 и блока 37 управления, измеритель 38 дис намического усилия и формирователь 41 строба, 4 ил. (Ј

СОЮЗ CGBETCHHX

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1700128 (51)g Е 01 С 23/07

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Фиг.5

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ. (21) 4182709/33 (22) 12.12.87 (46) 23.12.91. Бюл. 47 (71) Московский автомобильно-дорожный институт и Республиканский проектно-технологический трест "Росдороргтехстрой" (72) В.В.Карчихин, С.С.Коновалов, Б.А.Хейриш, В.М.Райбул и Н.С.Медведев (53) 625.8.001.4(088.8) (56) Корюков В.П. Совершенствование метода оценки прочности нежестких одежд. - Автомобильные дороги, 1981, 0 11, с.14.

Авторс кое с видет ел ь ство С С С Р и 1641926, кл. Е О1 С 23/07, 1985. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД

2 (57) Изобретение относится к строительству и эксплуатации автомобильных дорог, а именно к устройствам для контроля прочности дорожных одежд по величине упругого прогиба и величине кривизны чаши прогиба под испытательной нагрузкой и позволяет повысить точность контроля.

Устройство содержит датчики 12-14 вертиKàëüíого перемещения, датчик

15 положения, измерительный блок

18, состоящий из масштабных усилителей 29-3 1, схем 32-34 выборки и хранения, коммутатора 35, аналого-цифрового преобразователя 36 и блока 37 управления, измеритель 38 д намического усилия и формирователь

41 строба. 4 ил, 1700128

Изобретение относится к строи,тельству и эксплуатации автомобильных дорог, а именно к устройствам для контроля прочности дорожных одежд по величине упругого прогиба и величине кривизны чаши прогиба под испытательной нагрузкой.

Целью изобретения является повышение точности контроля.

На фиг. 1 представлена общая

, блок-схема устройства для контроля доро>нной одежды," на фиг. 2 - виброизолированная тележка с тремя измерителями прогибов дорожной одежды, вид сверху," на фиг. 3 - функциональная схема измерительного блока, измерителя динамического усилия и формирователя строба, на фиг,4 функциональная схема управления, стройство для контроля дорожных оден<д (фиг.1) содержит, источник 1 импульсной нагрузки, формирующий с помощью падающего груза 2 динамическое усилие, передаваемое на дорожное покрытие через гибкий штамп„ выполненный в виде спаренных колес 3, объединенных опорной платФормой 4, виброизолированную тележку

5, три измерителя 6-8 прогибов дорон<ной одежды, каждый из которых выполнен в виде роликов 9 (10, 11) и датчика 12 (13> 1::) вертикальнь<х перемещений соответственно, при этом измерители 6-8 прогибов располо>нены в один ряд поперек дороги, а измеритель 7 прогиба расположен между спаренными колесами 3 по оси симметрии, На опорно" платформе 4 закреплен датчиK i5 положения с возможностью взаимодействия с магнитом 16, уста- новленным у нижнего основания падающего груза 2, кроме того, на опорной платформе 4 установлен датчик

17 усилий, ориентированный в направлении действия нагрузки, Устройство содержит также измерительный блок

18 и регистратор 19

Измерители прогибов установлены на свободных концах траверс 20-2" (фиг,2)„ причем другие их концы подпружинены для обеспечения наде>нного контакта роликов 9-11 с дорожным покрытием,. а в середине траверсы

20-22 посредством осей 23, установленных в кронштейнах 24, прикреплены к планке 25, жестко соединенной с виброизолированной тележкой 5, с одной стороны o883BHHol4 UocpencTBoti

ЗО

55. шарниров 26 с задним мостом 27 автомобиля, а с другой опираются на два колеса 28, Измерительный блок 18 (фиг.3) состоит из трех масштабирующих усилителей 29-31, трех схем выборки и хранения 32-34, коммутатора 35, аналого-цифрового преобразователя

36 (АЦП) и блока 37 управления, измеритель 38 динамического усилия, выполненный в виде последовательно соединенных между собой датчика 17 усилий, масштабирующего усилителя

39 и схемы выборки и хранения 40.

Формирователb 41 строба (фиг.3) состоит из последовательно соединенных между собой датчика 15 положения и одновибратора 42. Блок 37 управления (фиг.4) выполнен в виде генератора

43 тактовых импульсов, схем 44, 45 совпадения, делителя 46 частоты, одновибраторов 47, 48, схемы выбора каналов 49 и элемента 50 задержки.

Устройство работает следующим образом.

При формировании импульса нагрузки источником 1 в момент соприкосновения падающего груза 2. с опорной платформой 4 срабатывает датчик 15 положения вследствие взаимодействия его с магнитом 16. Происходит замыкание контактов геркона, выполняющего роль датчика 15 положения„ Это приводит к переключению одновибратора

42, на выходе которого вырабатывается сигнал-строб, при этом его передний фронт совпадает с началом импульса нагрузки, воздействующей на дорожную одежду, а его длительность равна длительности действия нагрузки. Этот сигнал поступает на вход блока 37 управления, обеспечивающего координацию и согласованную работу схем

32, 33, 34, 40 выборки и хранения, коммутатора 35 и аналого-цифрового преобразователя 36. Кроме того, этот", сигнал поступает на масштабирующие усилители 29, 30„ 3 1, 39 для их стробирования.

Динамическая нагрузка, передаваемая на дорожную одежду через спаренные колеса 3, приводит к возникновению в ней прогибов. Эти прогибы воспринимаются датчиками 12-14 вертикальных перемещений и преобразуются ими в электрические сигналы, При этом наибольший сигнал, соответствующий максимальному значению прогиба, вы5 17 рабатывается на выходе датчика 13 вертикальных перемещений, так как он расположен в центре действия нагрузки

В то же время значения сигналов с выходов датчиков 12 и 14 несколько меньше, так как измерители 6 и 8 установлены на определенном расстоянии от центра действия нагрузки. Сигналы с выходов датчиков 12-14 поступают на входы масштабирующих усилителей 29-31 соответственно, которые преобразуют значения измеряемых прогибов из относительного масштаба в масштаб их фактической величины.

Кроме того, для повышения помехозащищенности масштабирующих усилителей 29, 30, 3 1, 39 стробируются сигналом строба, поступающим с выхода формирователя 41 строба. При отсутствии сигнала строба усилители

29, 30, 31, 39 закрыты и, таким образом, на их входные цепи исключается влияние помех и наводок, при поступлении полезных сигналов строб открывает усилители 29, 30, 31, 39. С выходов усилителей 29-31 сигналы прогибов поступают íà входы схем 32-34 выборки и хранения. Применение этих схем обусловлено тем, что в устройстве необходимо с минимальной погрешностью осуществить с помощью одного

АЦП 36 автоматическое преобразование (измерение и кодирование) непрерывно изменяющихся во времени (аналоговых1 и одновременно поступающих несколько сигналов прогибов в эквивалентные значения числовых кодов.

С этой целью аналоговый сигнал проги ба преобразуется с помощью выборок в последовательность импульсов следующих с постоянной частотой и переменной амплитудо" при этом операция выборки заключается в слежении за текущим значением прогиба с последующим его запоминанием на время преобразования в АЦП.

Ъ

Количество выборок, которое необходимо получать в единиц времени из каждого сигнала прогиба, .определяется высшей частотой в спектре сигнала прогиба,, Поэтому согласно теореме дискретизации выборки берутся через интервалы времени Т = 1/2F, где

F - высшая частотная составляющая

У содержащаяся в этом сигнале.

Схемы 32, 33, 34, 39 выборки и хранения преобразуют аналоговые сигналы в последовательность выборок с

00128

5

1ï

40 помощью импульсов квантования, поступающих с выхода блока 37 управления, которые формируются следующим образом.

Генератор 43 тактовых импульсов, выполненный в виде симметричного мультивибратора, вырабатывает послеровательность тактовых импульсов, повторяющихся с частотой F n = 10 кГц. Г выхода генератора 43 тактовых импульсов импульсы поступают на один из входов схемы 44 совпадения, другой вход которой подключен к выходу одновибратора

42 формирователя 41 строба. При отсутствии сигнала строба схема 44 совпадения препятствует прохождению тактовых импульсов на вход делителя

46 частоты.

В свою очередь при срабатывании датчика 15 положения формирователь

41 строба вырабатывает сигнал строба, который поступает на второй вход схемы 44 совпадения, в результате чего тактовые импульсы. поступают на вход делителя 46 частоты, с выхода которого импульсы поступают на вход одновибратора. 47, формирующего импульс;ы квантования необходимой длительности. С выхода одновибратора 47 импульсы поступают на схемы 32-34 выборки и хранения, в результате чего одновременно во всех схемах выполняются операции выборки и хранения.

С выходов схем 32-34 сигналы в виде импульсов текущих значений прогибов поступают на соответствующие входы коммутатора 35, который последовательно подключает вход АЦП 36 к выходу одной из схем 32-34 выборки. и хранения на время, требуемое лишь для передачи амплитуды текущего значения прогиба. При этом последовательное подключение одной из этих схем через соответствующий канал коммутатотора 35 осуществляется с помощью схемы 49 выбора канала (Фиг.4), выполненной в виде двоичного счетчика с цепь@ сброса. Для переключения каналов коммутатора 35 схема 49 выбора каналов одновременно выдает два управляющих сигнала в виде двоичного кода. Так как в устройстве в качестве коммутатора 35 применяется универсальная микросхема типа К 561 КП2 на восемь каналов, а в данном устройстве используются четыре канала, то возникает необходимость обнуления схемы 49 выбора канала после опера1700128 ции преобразования сигнала, поступающего по четвертому каналу. Установка схемы 49 выбора канала в исходное состояние производится задним фронтом импульса квантования, поступающего с выхода одновибратора 47., При этом открывается нулевой канал коммутатора 35 и через него происходит подключение выхода схемы 32 выборки и хранения к вхолу, АЦП 37.

Преобразование выборки аналогового сигнала прогиба в эквивалентное значение числового кода в АЦП 36 происходит по сигналу запуска, поступающему с выхода схемы 45 совпадения. Сигнал запуска появляется в момент совпадения двух сигналов, причем на один из входов подается сигнал одновибратора

48, на другой вход схемы 45 совпадения поступает сигнал с выхода схемы

49 выбора канала, используемый в качестве разрешающего потенциала. Разрешающий потенциал появляется в результате обнуления схемы 49 выбора 25 канала, этот сигнал снимается с выхода третьего разряда схемы 49 выбора канала, выполненного в виде двоичного счетчика на четыре разряда, и поступает на схему 45 совпадения и раз- щ решает прохождение сигнала с выхода одновибратора 48» тот сигнал запускает АЦП 36, в результате чего про исходит аналого-цифровое преобразование, после которого числовой код с выхода АЦП 36 поступает на вход регистратора l9,. представляющего собой накопитель на магнитной ленте,.и по сигналу "Конец преобразования" с АЦП

36 записывается на кассетный магнито- 40 фон, Одновременно этот сигнал поступает на вход одновибратора 48 и через элемент 50 задержки на схему 49 выбора канала для включения первого канала коммутатора 35 и подключения 45 схемы 33 выборки и хранения к входу

АЦП 36. 3 это же время сигнал с выхода одновибратора 48 через схему 47 совпадения поступает в виде сигнала запуска на вход АЦП 36 и запускает его О для преобразования текущего значения выборки аналогового сигнала прогиба в числово" код, который записывается так же как в первом случае на магнитной ленте регистратора 19, Таким же образом происходит подклю55 чение схемы 33 выборки и хранения к входу АЦП 36 через второй канал коммутатора 35 аналого-цифровое преобразование текущего значения прогиба и запись этого сигнала в цифровой форме на магнитную ленту с помощью . регистратора 19. После завершения преобразований текущих значений прогибов происходит переключение сигналом "Конец преобразования" АЦП 36 в следующее состояние схемы 49 выбора канала, в результате чего открывается четвертый канал коммутатора 35 и происходит подключение текущего значения ускорения, зафиксированного на выходе схемы 40 выборки и хранения измерителя 38 динамического усилия, к входу АЦП 36. Измерение величины динамического усилия производится при каждом нагружении дорожной одежды.

Так как величина динамической нагрузки пропорциональна движущейся массе и испытываемому ею ускорению, то задача измерения величины усилия, развиваемого источником 1 импульсной нагрузки, сведена к измерению ускорения.

Измерение динамической нагрузки производится датчиком 17 усилия, установленным на опорной платформе

4. Сигнал, пропорциональный усилию с выхода датчика 17, поступает на вход масштабирующего усилителя 39, с выхода которого сигнал поступает на схему 40 выборки и хранения.

С выхода схемы 40 выборки и хранения сигнал через коммутатор 36 подключается к входу АЦП 36, в котором сигнал, пропорциональный величине усилия, преобразуется в двенадцатиразрядный цифровой код. Этот цифровой код регистрируется на магнитной ленте регистратора 19.

Предлагаемое устройство выполнено на базе серийно выпускаемых отечественной промышленностью типовых элементов и стандартных электронных функциональных узлов и приборов. В качестве датчиков 12-14 применяют датчики инерционного типа, входящие в состав виброизмерительной аппаратуры ВН6-6ТН.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет повысить точность измерений и получить более точную и достоверную картину о прочности дорожной одежды за счет цифровой обработки полученных данных и измерений с помощью трех измерителей прогибов и измерения величины динами3 700128 ческого усилия при каждом нагружении дорожной одежды.

Формула изобретения

Устройство для контроля дорожных

Ф одежд, содержащее источник динамических нагрузок с гибким штампом в виде двух спаренных колес, объединенных опорной платформой, три траверсы с измерителями прогибов дорожной одежды, каждый из которых выполнен в виде ролика и датчика вертикальных перемещений, причем один из измерителей прогиба расположен между спаренными колесами по оси симметрии, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности контроля, оно снабжено регистратором, измерительным блоком, выполненным в виде. трех масштабирующих усилителей, трех схем выборки и хранения, коммутатора, аналого-цифрового преобразователя и блока управления, измерителем динамического усилия, выполненным в виде по-25 следовательно соединенных датчика. усилия, масштабирующего усилителя и схемы выборки и хранения строба, и формирователем, выполненным в виде последовательно соединенных датчика g0 положения и одновибратора, при этом траверсы расположены в один ряд поперек дороги, причем первый датчик вертикального перемещения подключен к первому входу первого масштабирующего усилителя, который является первым входом измерительного блока, второй датчик вертикального перемещения подключен к первому входу второго масштабирующего усилителя, кото- 4п рый является вторым входом измерительного блока, третий датчик вертикальногo перемещения подключен к первому входу третьего масштабирующего усилителя, который является тре- 4 тьим входом измерительного блока, выход йервого масштабирующего усили теля измерительного блока подключен

-к первому входу первой схемы выборки и хранения, выход которой соединен с первым входом коммутатора, выход второго масштабирующего усилителя измерительного блока подключен к первому входу второй схемы выборки и хранения, выход которой соединен с вторым входом коммутатора, выход третьего: масштабирующего усилителя измерительного блока подключен к первому входу третьей схемы выборки и хранения, выход которой соединен с третьим входом коммутатора, первый вход блока управления, который является четвертым входом измерительного блока, вторые входы масштабирующих усилителей измерительного блока и один из входов масштабирующего усилителя измерителя динамического усилия подключены к выходу одновибратора, который является выходом формирователя строба, выход схемы выборки и хранения измерителя динамического усилия, который является его выходом, подключен к четвертому входу коммутатора, первый выход блока управления, который является первым выходом измерительного блока, подключен к вторым входам схем выборки и хранения измерительного блока и к одному из входов схемы выборки и хранения измерителя динамического усилия, который является его входом, выход коммутатора подключен к первому входу аналого-цифрового преобразователя, второй вход которого и пятый и шестой входы коммутатора соединены соответственно с остальными выходами блока управления, первый выход анало" го-цифрового преобразователя и яв ляется вторым выходом измерительного блока, который соединен с первым входом регистратора, второй выход аналого-цифрового преобразователя, который является третьим выходом измерительного блока, подключен к вторым входам блока управления и регистратора.

1700128

i)ooizs

l 7001 i 8

Составитель Л.,Шарова

Техред И.Моргентал

Реда ктор А. Кот ыл ь

Корректор Л.Патай

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ ИЦ .Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета па изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва., )К-35, Раушская наб., д. 4/5