一種混凝土材料反光性能的檢測裝置及檢測方法與應用
【專利摘要】本發明公開了一種混凝土材料反光性能的檢測裝置及檢測方法與應用，包括暗箱、成束光線發生系統、光敏傳感器和顯示裝置，待測混凝土試件放置于暗箱的底部；光敏傳感器設置于暗箱內壁上，且光敏傳感器與顯示裝置連接；成束光線發生系統包括光源和光通路，光源通過光通路將成束光線傾斜地照射在待測混凝土試件的待測面上，發生漫反射，光敏傳感器接收信號，通過顯示裝置將光信號轉化成定量信號并顯示，通過定量信號計算待測混凝土試件的反光性能當量。該裝置可以調節光源入射角度、光照強度等參數，可用以模擬各種情況下材料的反光過程。由于可以通過光敏傳感器接收光束漫反射的光信號，并進行轉化和顯示，可以更直觀觀察材料的反光性能。
【專利說明】
一種混凝土材料反光性能的檢測裝置及檢測方法與應用
技術領域
[0001]本發明涉及道路工程領域，具體涉及一種混凝土材料反光性能的檢測裝置及檢測方法與應用。
【背景技術】
[0002]在現代工程建設中，混凝土材料的應用越來越廣泛，相應地，混凝土材料的發展也呈現出高性能、多方向的趨勢。目前在道路、橋梁、隧道等工程中，混凝土路面、公路路沿石以及隧道內壁等在夜間的反光性能對道路行車安全的影響越來越大，實際工程中對混凝土材料反光性能的檢測需求正在不斷增大，與此相關的研究也開始開展。但傳統上對混凝土材料反光性的檢測暫未出現完善有效的檢測手段或檢測設備。目前尚未出現用于混凝土材料反光性能檢測的設備，不利于相關研究和施工現場檢測的開展。
【發明內容】
[0003]為了解決現有技術中存在的混凝土材料反光性能檢測裝置的空白，本發明的目的是提供一種混凝土材料反光性能的檢測裝置。該檢測裝置是一種利用敏感光敏電阻的光學和電學特性定量評價混凝土材料反光性能的檢測裝置，可有效地模擬混凝土材料夜間反光的過程，并對混凝土材料的反光性能作出定量評價，并且具有成本低、操作簡便以及環境適應能力強等優點。
[0004]本發明的另一個目的是提供上述混凝土材料反光性能檢測裝置的檢測方法。
[0005]本發明的第三個目的是提供上述混凝土材料的檢測裝置在檢測其他材料反光性能中的應用。
[0006]為實現上述目的，本發明的技術方案為:
[0007]—種混凝土材料反光性能的檢測裝置，包括暗箱、成束光線發生系統、光敏傳感器和顯示裝置，待測混凝土試件放置于暗箱的底部;光敏傳感器設置于暗箱內壁上，且光敏傳感器與顯示裝置連接;成束光線發生系統包括光源和光通路，光源通過光通路將成束光線傾斜地照射在待測混凝土試件的待測面上，發生漫反射，光敏傳感器接收信號，通過顯示裝置將光信號轉化成定量信號并顯示，通過定量信號計算待測混凝土試件的反光性能當量。
[0008]優選的，待測混凝土試件的待測面為上表面或側面，且光敏傳感器偏離成束光線的反射路徑設置。
[0009]進一步優選的，待測混凝土的待測面為待測混凝土試件的上表面，光敏傳感器設置于暗箱頂端的內壁上。
[0010]優選的，所述光敏傳感器設置于待測混凝土試件在暗箱內壁的投影處。
[0011]進一步優選的，光線在待測面上的照射點與光敏傳感器的連線與光線的法線重入口 O
[0012]進一步優選的，光線在待測面上的照射點為所述待測面的中心位置，所述光敏傳感器設置于待測混凝土試件在暗箱內壁的投影的中心位置。
[0013]光線照射點為試件測試面的中心且入射光線與該測試面成角度，若測試面不發生漫反射則該測試面在內壁的投影中心點不可能接收到反射光線，檢測此處的反射光更能說明測試面的漫反射;且設置于中心位置可更大程度地接收反射光照，使電阻變化更明顯。
[0014]優選的，暗箱內壁覆蓋有一層黑色粗糙材料層。
[0015]覆蓋黑色粗糙材料的目的是減弱暗箱內壁自身的反射，保證光敏電阻接收的光線全部來自混凝土檢測面的反射。
[0016]優選的，所述檢測裝置還設置有待測混凝土試件的夾持裝置，夾持裝置設置于暗箱的底部。
[0017]優選的，所述光源為LED光源。
[0018]優選的，所述光敏傳感器為光電管、光電倍增管、光敏電阻或光敏三極管。
[0019]進一步優選的，所述光敏傳感器為光敏電阻。
[0020]更進一步優選的，所述顯示裝置為歐姆表。
[0021]歐姆表可以顯示光敏電阻的電阻值，混凝土材料漫反射系數越大，光敏電阻接受的光照強度越大，其阻值變化越明顯。根據光敏電阻阻值的變化值即可定量評價混凝土試件的反光性能。
[0022]再進一步優選的，所述歐姆表的顯示屏設置于暗箱的外壁上。便于觀察。
[0023]優選的，所述黑色粗糙材料層為氧化鋁和碳化硅混合物涂層，以合成樹脂為粘結劑。即黑色粗糙材料層與砂紙的顆粒組成相同。
[0024]優選的，所述待測混凝土試件的待測面為與暗箱內壁大體平行的平面。
[0025]進一步優選的，所述光通路相對于待測混凝土試件待測面的傾斜角度為30-45°。
[0026]傾斜角度過小會導致反射光線過弱，不利于光敏電阻接收;傾斜角度過大，光敏電阻會受到入射光線的影響，同樣不利于檢測。
[0027]優選的，所述光通路是由一個空心的管道構成的，光源位于管道的空心處。
[0028]優選的，所述光敏傳感器設置于暗箱頂端的中心位置處。
[0029]利用上述混凝土材料反光性能檢測裝置進行檢測的檢測方法，包括如下步驟:
[0030]I)將待測混凝土試件放置到暗箱內，并在待測混凝土試件的表面覆蓋與暗箱內壁相同的黑色粗糙材料層；
[0031]2)調節光通路的傾斜角度，打開光源，使光束在待測混凝土試件的待測面發生漫反射；
[0032]3)靜置一段時間至顯示裝置的示數穩定后，讀取此時的示數值A0;
[0033]4)取下待測混凝土試件表面的黑色粗糙材料層;保持光通路的傾斜角度不變，重新測量，讀取示數值A ；
[0034]5)A與Ao的差值與單位變化量對應的反光性能當量的乘積，得到待測混凝土試件的反光性能當量。
[0035]優選的，所述光敏傳感器為光敏電阻，顯示裝置為歐姆表。
[0036]進一步優選的，步驟5)中，待測混凝土試件的反光性能當量的計算公式為:Y=(A-A0) XB，其中，B為靈敏光敏電阻單位變化量對應的反光性能當量。
[0037]上述混凝土材料反光性能檢測裝置在檢測相關材料反光性能中的應用，尤其在檢測混凝土反光性能中的應用。
[0038]相關材料為砂漿材料、瀝青材料、圬工材料以及面層鋪裝材料等。
[0039]上述混凝土材料反光性能檢測裝置在研究材料表面結構與材料反應性能的關系中的應用。
[0040]本發明的有益效果為:
[0041]1、本發明提出了一種簡易的模擬混凝土夜間反光過程的模型，該裝置可以調節光源入射角度、光照強度等參數，可用以模擬各種情況下材料的反光過程。由于可以通過光敏傳感器接收光束漫反射的光信號，并進行轉化和顯示，可以更直觀觀察材料的反光性能。
[0042]2、檢測裝置體積小巧便于加工，易于搬運和操作，對使用環境要求低，并可重復使用。
[0043]3、可為進一步研究其他材料的表面反光性能提供一種新的理論和思路，揭示了材料表面結構和材料反光性能之間的聯系。
【附圖說明】
[0044]圖1為實施例1檢測裝置立體結構示意圖；
[0045]圖2為實施例1檢測裝置主視圖結構示意圖；
[0046]圖3為實施例1檢測裝置側面立體結構示意圖；
[0047]圖4為實施例1檢測裝置的頂部結構示意圖；
[0048]圖5為實施例2的結構示意圖。
[0049]其中，1、光源，2、光敏傳感器，3、夾持裝置，4、可開合正面，5、量角器，6、歐姆表顯示屏，7、待測混凝土試件。
【具體實施方式】
[0050]下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步說明。
[0051 ] 實施例1
[0052]如圖1和圖2所示，一種混凝土材料反光性能的檢測裝置，包括暗箱、成束光線發生系統、光敏傳感器2和顯示裝置，待測混凝土試件放置于暗箱的底部;光敏傳感器2設置于暗箱頂端的內壁上，優選為設置于暗箱頂端的中心位置處，且光敏傳感器2與顯示裝置連接；暗箱內壁覆蓋有一層黑色粗糙材料層。
[0053]成束光線發生系統包括光源I和光通路，光源通過光通路將成束光線傾斜照射在待測混凝土試件的上表面，發生漫反射，光敏傳感器接收信號，通過顯示裝置將光信號轉化成定量信號并顯示，通過定量信號計算待測混凝土試件的反光性能。所述光通路是由一個空心的管道構成的，光源位于管道的空心處，光源與管道之間密封設置，也可以不用密封設置，只需要形成一個光束即可。
[0054]所述檢測裝置的底部還設置有待測混凝土試件的夾持裝置3，夾持裝置3用于夾持待測混凝土試件，其夾持方式為手動機械夾持，夾持作用位置為混凝土試件側面，以保證混凝土試件在測試過程中不會出現位移和轉動。
[0055]光源可以為任意的可以發出光束的光源，優選為LED光源，LED光源具有能量轉化率高，綠色環保、堅固耐用、壽命長等優點。
[0056]所述光敏傳感器2為光電管、光電倍增管、光敏電阻或光敏三極管，優選為光敏電阻。
[0057]所述顯示裝置為歐姆表顯示屏6。歐姆表顯示屏6可以檢測并顯示光敏電阻的電阻值。
[0058]所述歐姆表顯示屏6設置于暗箱的外壁上。便于觀察。
[0059]所述黑色粗糙材料層為(氧化鋁和碳化硅涂層，以合成樹脂為粘結劑，即砂紙的顆粒組成，此時要求磨細。
[0060]暗箱箱體長0.5米，寬0.4米，高0.4米;試件夾持臺位于箱體下底面中心，形狀為邊長15厘米的正方形，暗箱材料為硬質鋁合金。
[0061 ]所述待測混凝土試件的上表面為與水平面大體平行的平面。
[0062]所述光通路相對于待測混凝土試件的上表面的傾斜角度為30-45°，傾斜角度過小會導致反射光線過弱，不利于光敏電阻接收;傾斜角度過大，光敏電阻會受到入射光線的影響，同樣不利于檢測。
[0063]操作方法為:
[0064]I)打開檢測裝置的暗箱，將待測混凝土試件安放到規定位置并固定，然后在待測混凝土試件表面覆蓋和暗箱內壁相同的黑色粗糙材料。關閉暗箱，打開成束光線發生裝置，靜置一段時間至靈敏歐姆表讀數穩定，讀出此時的光敏電阻阻值，記為Re。此步操作測定的是當無檢測試件時暗箱內壁自身的反射對于光敏電阻的作用，此后光敏電阻阻值的變化完全來自于試件檢測面的反射，下步中的光敏電阻阻值變化量AR1 = R1-Ro即為試件反光對于阻值的影響量。
[0065]2)關閉成束光線發生裝置，打開檢測裝置的暗箱，取下步驟I)中覆蓋于混凝土試件表面的黑色粗糙材料，關閉暗箱，打開成束光源發生裝置，靜置一段時間至靈敏歐姆表讀數穩定，讀出此時的光敏電阻阻值，記為R1。兩次光敏電阻阻值變化量AR1 = R1-Ro，則此混凝土試件的反光性能當量可記為Y1 = AR1XB,設B為靈敏光敏電阻單位變化量對應的反光性能當量。
[0066]3)重復上述步驟得到3組Y值。若3組Y值差別不大則取3組值的平均值。若3組Y值中有一組明顯偏離于其他兩組值則舍棄此組值取剩下兩組相近值的平均值。若3組值之間差別較大則舍棄此次結果，重新進行檢測。
[0067]實施例2
[0068]如圖5所示，此時的檢測面為待測混凝土試件7的側面，光源I與待測混凝土試件7中心同高度，光敏傳感器2位于待測混凝土試件7在側面的投影區域，光線照射待測面，照射點為待測混凝土試件7的中心，成束光線在待測面發生漫反射，部分光線被光敏傳感器捕捉，并傳遞出信號，原理與實施例1相同。
[0069]上述雖然結合附圖對本發明的【具體實施方式】進行了描述，但并非對發明保護范圍的限制，所屬領域技術人員應該明白，在本發明的技術方案的基礎上，本領域技術人員不需要付出創造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發明的保護范圍內。
【主權項】
1.一種混凝土材料反光性能的檢測裝置，其特征在于:包括暗箱、成束光線發生系統、光敏傳感器和顯示裝置，待測混凝土試件放置于暗箱的底部;光敏傳感器設置于暗箱內壁上，且光敏傳感器與顯示裝置連接;成束光線發生系統包括光源和光通路，光源通過光通路將成束光線傾斜地照射在待測混凝土試件的待測面上，發生漫反射，光敏傳感器接收信號，通過顯示裝置將光信號轉化成定量信號并顯示，通過定量信號計算待測混凝土試件的反光性能當量。2.根據權利要求1所述的檢測裝置，其特征在于:暗箱內壁覆蓋有一層黑色粗糙材料層。3.根據權利要求1所述的檢測裝置，其特征在于:所述檢測裝置還設置有待測混凝土試件的夾持裝置，夾持裝置設置于暗箱的底部。4.根據權利要求1所述的檢測裝置，其特征在于:所述光敏傳感器為光電管、光電倍增管、光敏電阻或光敏三極管； 優選的，所述光敏傳感器為光敏電阻； 優選的，所述顯示裝置為歐姆表； 進一步優選的，所述歐姆表的顯示屏設置于暗箱的外壁上。5.根據權利要求1所述的檢測裝置，其特征在于:待測混凝土試件的待測面為上表面或側面，且光敏傳感器偏離成束光線的反射路徑設置； 優選的，待測混凝土的待測面為待測混凝土試件的上表面，光敏傳感器設置于暗箱頂端的內壁上。6.根據權利要求1所述的檢測裝置，其特征在于:所述光敏傳感器設置于待測混凝土試件在暗箱內壁的投影處； 優選的，光線在待測面上的照射點與光敏傳感器的連線與光線的法線重合； 進一步優選的，光線在待測面上的照射點為所述待測面的中心位置，所述光敏傳感器設置于待測混凝土試件在暗箱內壁的投影的中心位置。7.利用權利要求1-6任一所述混凝土材料反光性能檢測裝置進行檢測的檢測方法，其特征在于:包括如下步驟: 1)將待測混凝土試件放置到暗箱內，并在待測混凝土試件的表面覆蓋與暗箱內壁相同的黑色粗糙材料層； 2)調節光通路的傾斜角度，打開光源，使光束在待測混凝土試件的上表面發生漫反射； 3)靜置一段時間至顯示裝置的示數穩定后，讀取此時的示數值A0; 4)取下待測混凝土試件表面的黑色粗糙材料層;使光通路保持傾斜角度不變，重新測量，讀取示數值A; 5)A與Ao的差值與單位變化量對應的反光性能當量的乘積，得到待測混凝土試件的反光性能當量。8.根據權利要求7所述的檢測方法，其特征在于:所述光敏傳感器為光敏電阻，顯示裝置為歐姆表； 優選的，步驟5)中，待測混凝土試件的反光性能當量的計算公式為:Y= (A-Ao) ΧΒ，其中，B為靈敏光敏電阻單位變化量對應的反光性能當量。9.權利要求1-6任一所述混凝土材料反光性能檢測裝置在檢測相關材料反光性能中的應用，尤其在檢測混凝土反光性能中的應用。10.權利要求1-6任一所述混凝土材料反光性能檢測裝置在研究材料表面結構與材料反光性能的關系中的應用。
【文檔編號】G01N21/47GK105842200SQ201610442908
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年6月16日
【發明人】于乾, 劉惠華, 王婧, 于旭浩, 李曉彬
【申請人】于乾