專利名稱：無損路面厚度測量方法
技術領域：
本發(fā)明涉及測量技術領域，具體涉及路面測厚技術，更具體地說，涉及一種利用電磁原理進行無損路面厚度測量的方法。
近二十年來，路面無損檢測技術的研究和開發(fā)在國內(nèi)外日益受到廣泛的重視。我國高等級公路建設起步較晚，路面檢測技術總體上較落后，在施工建設和長期觀測中，對路面厚度這個極為重要的技術指標仍長期依靠標高法和鉆孔取芯法。標高法就是在鋪設過程中采用定點標高，用上一層的定點標高即得路面的減去下層的定點標高即得路面的厚度，由于在路面修筑過程中定點標高往往被破壞，因此造成測得的厚度不準確，誤差達1厘米左右。鉆孔取芯法就是在被測路面鉆孔取芯，直接測量，由于鉆件上下石層總厚聯(lián)結(jié)在一起，無明顯分界線，給測量讀值帶來極大的困難，且鉆件易斷裂或碎裂，根本無法進行測量，其測量誤差也在5毫米以上。由此可見，標高法和鉆孔取芯法因其測量精度差且破壞地面，已不能適應我國道路檢測的要求。在《公路路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程》的編制說明T912-95中指示在施工過程中應盡量采用非破壞方法進行檢測，以減小對公路造成損壞或留下后患。因此，如何結(jié)合中國國情找出最適合中國使用的測厚儀和測厚方法，盡快提高我國道路檢測與評價技術水平已成為急需解決的關鍵問題。
本發(fā)明的目的是針對上述路面厚度測量方法存在的不足，提供一種能提高檢測水平，減少路面破損并可大幅度節(jié)省測量費用的無損路面厚度測量方法。
本發(fā)明方法所使用的電磁測厚儀包括路面攤鋪前安放的反射極、探頭和連接電纜，其中，探頭通過連接電纜與由中央處理器、反射極尺寸給定電路、厚度校準參考點給定電路、厚度數(shù)字顯示器、大地環(huán)境介電常數(shù)檢測電路、道路樁號車道層數(shù)設定及計數(shù)電路、反射感應線路、模擬顯示電路、數(shù)據(jù)存儲器及打印機構成的主機。
本發(fā)明提供的無損路面厚度測量方法包括以下步驟1、將電磁測厚儀設定到所需的測量模式；2、調(diào)整反射極尺寸給定電路，使之與實際道路攤鋪前安放的反射極尺寸相一致；3、校準，將探頭置于離反射極至少1米的某位置的路面上，做無窮遠校準；4、定位反射極根據(jù)電磁測厚儀的指示，從縱橫兩個方面確定反射極的中點，并確保探頭置于反射極的正上方；5、測量測取反射極信號的大小并將其數(shù)字化，通過與電磁測厚儀內(nèi)電腦存儲的規(guī)定尺寸反射極的反射信號和路面厚度的對應基準關系，利用插值計算得出路面厚度值。
6、通過電磁測厚儀自動存儲到相應的道路縱向樁號與車道號的存儲器。
按照本發(fā)明提供的無損路面厚度測量方法還可以利用反射極、反射線圈和電磁測量儀進行，包括以下步驟確定定位點、在定位點鋪設反射極、將帶有反射線圈的電磁測量儀放置在所述定位點附近，并接收所述反射極的發(fā)射信號并大致標出位置，將反射線圈放在反射極上通過尋找反射信號最大值，將線圈定位在反射極中心，測量反射信號大小并將其數(shù)字化，通過電腦存儲的規(guī)定尺寸反射極的反射信號和路面厚度的對應基準關系，利用插值計算得出路面厚度值，顯示檢測到的路面厚度值。
按照本發(fā)明提供的方法，還包括以下步驟將電磁測厚儀設定到所需的測量模式。
按照本發(fā)明提供的方法，還包括以下步驟調(diào)整反射極尺寸，使之與實際道路攤鋪前安放的反射極尺寸相一致。
按照本發(fā)明提供的方法，還包括無窮遠校準步驟，將反射線圈探頭置于距反射極1米以外位置進行測量，并以該信號作為反射極在無窮遠的參考基準。
按照本發(fā)明提供的方法，還包括定位反射極的步驟根據(jù)電磁測厚儀的指示，從縱橫兩個方面確定反射極的中點，并確保探頭置于反射極的正上方。
按照本發(fā)明提供的方法，還包括以下步驟通過電磁測厚儀自動將計算出的地面厚度值存儲到相應的道路縱向樁號與車道號的存儲器中。
實施本發(fā)明的無損路面厚度測量方法，依靠施工時預埋在被測石層底部的反射極反射的信號，無損地檢測路面各層的厚度，測量結(jié)果由電磁測厚儀當場顯示，也可由打印機打印輸出或接PC機輸出。避免了傳統(tǒng)鉆孔取芯法測厚操作對路面的破壞，該技術先進、數(shù)據(jù)準確可靠、準確度達1毫米，整個測量過程操作簡單；測量費用低，按每公里公路配置一臺電磁測厚儀計算連同反射極相當于每公里增加6000元投資，對于設計年限20年的道路相當于一年投入300元/每公里。而采用鉆孔取芯及回填的花費是1500元，而每分析1個芯樣將導致其周圍至少8平方米的路面每三年加鋪2厘米厚的罩面，即增加投入3200元，平均每年1000多元，再加上對路面可靠度的影響，每年每公里的投入將達3000元以上，即增加投入十倍左右；電磁測厚儀體積小，重量輕，可隨時隨地在具有反射極的路面厚度進行測量，尤其適合在現(xiàn)場施工中使用。采用本發(fā)明測得的數(shù)據(jù)亦可為FWD彎沉儀提供翻算層間模量的各層準確厚度，也可以為雷達測厚儀測得的數(shù)據(jù)提供定標數(shù)據(jù)，從而克服測量點較少不連續(xù)的缺點，發(fā)揮更大的作用。綜上優(yōu)點可見，本發(fā)明的電磁測厚儀及其在無損路面厚度測量方法，可替代傳統(tǒng)鉆孔取芯法路面測厚技術，是一種實用而精確的厚度檢測方法。
結(jié)合附圖和實施例，進一步說明本發(fā)明的電磁測厚方法的特點，附圖中
圖1是本發(fā)明方法所使用的電磁測厚儀的結(jié)構示意框圖。
圖2是說明本發(fā)明無損路面厚度測量方法的流程示意圖。
如圖1所示，實施本發(fā)明方法所使用的電磁測厚儀由探頭1、連接電纜2和主機3組成，主機3由中央處理器4、反射極尺寸給定電路5、厚度校準參考點給定電路6、厚度數(shù)字顯示器7、大地環(huán)境介電常數(shù)檢測儀8、道路樁號車道層數(shù)設定及計數(shù)電路9、反射感應線路10、模擬顯示電路11、數(shù)據(jù)存儲器12及打印機13組成。
結(jié)合圖2，說明采用圖1所示電磁測厚儀以直接測量模式進行無損路面厚度測量的方法如下1、測量點標記首先根據(jù)道路設計平面圖找出設計路面車道數(shù)a，車道寬度b。在整數(shù)樁號(如K+50,K+100……)處，以中心路緣石為起點在0.5d+200mm；1.5d+200mm；2.5d+200mm……的車道中心處劃出定位標記，但盡可能不要畫在筑路車輛的軌道下，可左右移動躲開。標記用明顯的油漆標涂，并在路緣石上做出標記。此標志應能長期存在。2、鋪設反射極指定專人(一般由配合路面推鋪機作業(yè)的人員中抽調(diào)或指派一人)在路面材料攤鋪前，將反射極鋪在定位標記處，并盡可能不鋪在卡車及筑路用車的軌道下(礫石、道渣、土基等承載層上，由于表面宏觀粗糙，用鋼釘固定0.3mm厚的鋁板反射極；在瀝青混凝土底層、二層等平滑、堅固、于凈的表面上、用0.04mm厚的自粘型鋁箔)，反射極與汽車車道軸線平行鋪設。3、攤鋪路面材料施工部門正常進行路面材料的攤鋪壓實作業(yè)，反射極會被牢牢壓在鋪路料下面。4、尋找反射極參照路緣石上的記號，將儀器的測量探頭(一個設計成扁平面的圓形線圈)放在各車道的中心點附近，根據(jù)反射極對探頭電感的影響，可觀察到檢測信號的變化，通過探頭在路面橫向或縱向移動過程來確定反射極的位置及方向。這種定位方法可以使用測量車，也可以直接把探頭提在手中使用。5、無窮遠校準在距該反射極1米以外，將感應線圈放在地面上，這時測量的電感量被認為是反射極在無窮遠處，探頭測到的是僅受反射極上方地面材料介電特性影響的電感量，并近似認為該處與反射極上方地面材料介電特性基本不變。這樣，由于不同鋪路材料及水、雪等具有不同介電特性因素的影響，就可以通過“無窮遠校準”按鍵、指示儀器以此信號作為儀器反射極在無窮遠點的參考基準，以便在計算中消除由于這種不同帶來的影響。6、反射極定位與厚度測量測量應在反射極正上方進行，在這個位置指示讀值最小。
首先找到反射極的大致位置。
第一步沿反射極窄邊的方向找到儀器指示的最小值，作為反射極長邊方向的中心縱軸穿越點。并標記。
第二步沿第一步找到的反射極長邊方向的縱軸找到儀器指示的最小值，作為反射極縱軸的中點。也可以沿縱軸確定兩個大于最小值的對稱的任何兩個相同的指示值，并做標記。
第三步對準縱軸的中點即兩個標記的中點，沿與縱軸垂直的方向移動儀器，尋找橫軸方向的最小值(橫軸與縱軸的交點)。這樣找到的兩個互相垂直的對稱軸交點就是反射極的上方中點，即測量點。在兩個軸方向上同時顯示最小值的位置就是測量點。因為反射極為長方形，最小值在反射極的長(縱)軸方向上的一小段長度上均可顯示。如反射極為正方形，則最小值只出現(xiàn)在反射極的上方中點。7、讀取感受應信號當確定了測量點后，將探頭放在地面上，按下“測量讀數(shù)”鍵，這時儀器會將數(shù)字化的信號讀入儀器存儲器中。經(jīng)過計算轉(zhuǎn)換成路面厚度，在顯示器上顯示出來。8、電磁感應信號與路面厚度的關系確定電磁感應信號是由測量線圈(測量探頭)、電容、分頻器等組成的LC振蕩電路產(chǎn)生，振蕩頻率受以下因素影響1)路面筑路材料介電特性；2)反射極尺寸大??；3)反射極中心正上方與測量線圈的距離。
反射極尺寸將由儀器設計者確定為幾個標準的尺寸固定下來。
路面筑路材料的影響已在儀器做無窮遠校準時讀入值作為計算依據(jù)。儀器測量前也會輸入一個事先設定的、與地下已知反射極尺寸相同的某一個標準尺寸，同時，以該尺寸反射極與感應線圈間某些特定的距離相對應的振蕩頻率，將作為基準點，全自動調(diào)入儀器的特定存儲器內(nèi)，如以0mm、5mm、30mm、60mm、120mm、185mm、200mm、400mm……“無窮遠”等這些特定點作為基準點，這樣反射極中心上方與測厚線圈的距離就唯一確定了震蕩頻率的大小。而這些特定點之間的頻率與距離的關系可用插值法確定。公式如下根據(jù)拉格朗日(Lagrange)插值公式，設檢測的頻率為x，厚度值為f(x)。已知特定厚度值與所對應的頻率為x0、x1、x2……x6、x7則f(x0)=f0，f(x1)=f1，f(x6)=f6，f(x7)=f7；其中x7是頻率為無窮遠時的頻率。并可在儀器做“無窮遠標準”時更新修正。對于任何的x(x0≤x≤x6)，用以下插值多項式公式計涂厚度y(x)，y(x)=l0(x)f0+l1(x)f1+…+l7(x)f7=∑7k=0lk(x)fk其中l(wèi)k(x)=λk(x)λ(xk)]]>k=0、1、2…7。λk(x)=∏k=07(x-xk)x-xk=(x-x0)(x-x1)(x-x7)x-xk]]>k=0,1,…7。9、存儲與顯示為了便于有序記錄路面沿長度段(例如50米一段)和車道數(shù)(例如從中心車道向車道順序測量)的數(shù)據(jù)，可以在儀器的微處理設置相應的單元依次存儲這些數(shù)據(jù)，并按路段、車道、層數(shù)計算各層厚度的平均值、最大值、最小值、標準偏差等。
權利要求
1.一種無損路面厚度測量方法，采用如下的電磁測厚儀進行路面厚度的無損測量，所述電磁測厚儀包括路面攤鋪前安放的反射極、探頭和連接電纜，其中，探頭通過連接電纜與由中央處理器、反射極尺寸給定電路、厚度校準參考點給定電路、厚度數(shù)字顯示器、大地環(huán)境介電常數(shù)檢測電路、道路樁號車道層數(shù)設定及計數(shù)電路、反射感應線路、模擬顯示電路、數(shù)據(jù)存儲器及打印機構成的主機相連接，所述方法的特征在于包括以下步驟1)將電磁測厚儀設定到所需的測量模式；2)調(diào)整反射極尺寸給定電路，使之與實際道路攤鋪前安放的反射極尺寸相一致；3)校準，將探頭置于離反射極至少1米的某位置的路面上，做無窮遠校準；4)定位反射極根據(jù)電磁測厚儀的指示，從縱橫兩個方面確定反射極的中點，并確保探頭置于反射極的正上方；5)測量測取反射極信號的大小并將其數(shù)字化，通過與電磁測厚儀內(nèi)電腦存儲的規(guī)定尺寸反射極的反射信號和路面厚度的對應基準關系，利用插值計算得出路面厚度值；6)通過電磁測厚儀自動存儲到相應的道路縱向樁號與車道號的存儲器。
2.一種無損路面厚度測量方法，其特征在于包括以下步驟確定定位點、在定位點鋪設反射極、將帶有反射線圈的電磁測量儀放置在所述定位點附近，并接收所述反射極的發(fā)射信號并大致標出位置，將反射線圈放在反射極上通過尋找反射信號最大值，將線圈定位在反射極中心，測量反射信號大小并將其數(shù)字化，通過電腦存儲的規(guī)定尺寸反射極的反射信號和路面厚度的對應基準關系，利用插值計算得出路面厚度值，顯示檢測到的路面厚度值。
3.根據(jù)權利要求2所述的方法，其特征在于，還包括以下步驟將電磁測厚儀設定到所需的測量模式。
4.根據(jù)權利要求2所述方法，其特征在于，還包括以下步驟調(diào)整反射極尺寸，使之與實際道路攤鋪前安放的反射極尺寸相一致。
5.根據(jù)權利要求2所述方法，其特征在于，還包括無窮遠校準步驟，將反射線圈探頭置于距反射極1米以外位置進行測量，并以該信號作為反射極在無窮遠的參考基準。
6.根據(jù)權利要求2所述方法，其特征在于，還包括定位反射極的步驟根據(jù)電磁測厚儀的指示，從縱橫兩個方面確定反射極的中點，并確保探頭置于反射極的正上方。
7.根據(jù)權利要求2所述方法，其特征在于，還包括以下步驟通過電磁測厚儀自動將計算出的地面厚度值存儲到相應的道路縱向樁號與車道號的存儲器中。
全文摘要
一種無損路面厚度測量方法,在確定的定位點鋪設反射極、并用電磁測量儀接收反射極的信號并大致標出位置,再將反射線圈放在反射極上通過尋找反射信號最大值,將線圈定位在反射極中心,測量反射信號大小并將其數(shù)字化,通過電腦存儲的反射極信號和路面厚度對應關系,插值計算出路面厚度值。這種方法避免了傳統(tǒng)鉆孔取芯法測厚操作對路面的破壞,該技術先進、數(shù)據(jù)準確可靠、準確度達1毫米,整個測量過程操作簡單,使測量費用大大降低。
文檔編號G01B7/02GK1315652SQ00114168
公開日2001年10月3日 申請日期2000年3月29日 優(yōu)先權日2000年3月29日
發(fā)明者倪克思 申請人:深圳市華豐科技有限公司