[发明专利]在特定载荷撞击下测定地面变形系数的自由落体重物检测器

说明书

技术领域

本发明涉及一种自由落体重物检测器，所述检测器用于根据特定的撞 击荷载来确定变形系数，特别是动态变形模数Evd，和判断对地面、无粘 合剂的承压层、矿物密封层、填充材料、改良地基(例如混有石灰)、可回收 材料、高温沥青、新制混凝土以及其他材料的土壤的夯实度和变形率。

自由落体重物检测器在动态平面耐压试验中用于测定在特定撞击荷载 下地面的变形系数，特别是动态变形模数Evd。上述自由落体重物检测器 已经在实践中公开并且以其他人的名义记载在技术检测规程TP BF-StB部 分B8.3中。同样在DE 2151672B2，DE 9210220U1，DE 9305327U1以及 Stendal Gerhard Zorn机械制造公司销售手册中的“轻型自由落体重物检测 器ZFG 02”中也都涉及了这种类型的自由落体重物检测器。这种设备具有 设在待检测的地面-检测平台-之上的承载板，与所述承载板相连接的路径、 速度或者加速度传感器，加载机构，以及测量数据处理和计算装置，所述 加载机构具有导杆、弹簧元件和自由落体重物。进行动态平面耐压试验时 放置在检测平台上的承载板受到一个特定撞击力的撞击，所述自由落体重 物从预定高度沿导杆下落撞击在弹簧元件上，此弹簧元件处于导杆的下端 并与承载板相连。由路径、速度或者加速度传感器检测由于特定撞击导致 承载板的运动并利用测量数据处理和计算装置进行评估。加载技术检测规 程TP BF-StB Teil B8.3中规定的运动的振幅和过程对应由于荷载撞击形成 的检测平台的撞击地点，动力形变模式Evd的结论以及检测平台的夯实度 都与最新的技术检测规程TP BF-StB部分B8.3中阐述的振幅和振动过程相 符合。

在技术检测规程TP BF-StB部分B8.3中，为了得到可重复可比较的测 量结果，对于轻型自由落体重物设备规定了最大撞击力Fmax＝7.07kN和 撞击时间tmax 17ms±1.5ms。此撞击力是如此实现的，即，质量为10Kg的 自由落体重物自70cm的高度自由下落到由预压紧的碟形弹簧组成的弹簧 元件上，其中，预定导杆和弹簧元件的总重量为5kg。承载板的直径为30cm， 重量为15kg。

此外，所述路径、速度或者加速传感器以及第一测量数据处理级安置 在与承载板固定相连的、稳定的传感器外壳中。

按照技术检测规程TP BF-StB部分B8.3中公知的自由落体重物探测 器，自由落体重物撞击到与承载板相连的弹簧元件所产生的撞击力导致承 载板的运动，由设置在承载板上的路径速度或者加速传感器探测出的承载 板运动信号具有很明显的二次荷载撞击和谐振，这些谐振反应在测量信号 中(如附图2所示)。在测量数据计算装置中为了将第二次荷载撞击和谐振与 测量信号分开，必须安装信号滤波器。但是并不能通过第二次荷载撞击、 谐振信号和过滤器完全排除伪信号。

当弹簧元件由橡胶弹簧制成，例如Carl Bro Group公司的自由落体重 物检测器PRIMA100和DK-6000Kolding(公司手册)，自由落体重物撞击到 弹簧元件上产生的第二次荷载撞击和在测量信号中的谐振明显被减小。

橡胶弹簧的缺点在于其弹性模数具有明显的温度依赖性，由此在德国 官方认证的检测中不使用这种橡胶弹簧自由落体重物检测器。

发明内容

基于上述现有技术，本发明的目的在于提供一种自由落体重物检测器。 此检测器可以满足官方的检测规程并且实现仅具有极小二次荷载撞击和谐 振的测量信号。

上述目的由本发明的自由落体重物检测器解决。

根据本发明的一方面，提供一种自由落体重物检测器，所述检测器根 据特定的撞击荷载来确定地基、无粘合剂的承重面、矿物密封层、填充材 料、可回收材料层、高温沥青或者新制混凝土的变形系数，具有支承在检 测平台上的承载板，与承载板相连接的传感设备，加载机构以及测量数据 处理和计算装置，所述加载机构由导杆、自由落体重物和弹簧元件组成， 所述弹簧元件设置在自由落体重物上，在动态平面耐压试验中由自由落体 重物和弹簧元件组成的单元撞到承载板上，所述弹簧元件在撞击时处于自 由落体重物和承载板之间。

优选地，导杆朝向承载板的一侧上设有带球形帽盖的冲击板，在动态 平面耐压试验中所述弹簧元件撞击在此冲击板上。

优选地，所述弹簧元件设置在于自由落体重物内部加工而成的腔室中。