[发明专利]一种用于检测沥青路面动力响应的多维传感器

说明书

技术领域

本发明属于沥青路面动态力学性能研究技术领域，尤其是涉及一种用于检测沥青路面动力响应的多维传感器。

背景技术

沥青路面出现的严重破坏促使人们对路面结构进行深入研究，采用传感器检测实际交通荷载下沥青路面内部动态力学行为是研究车辆对路面的破坏作用的有效手段，也是目前该领域研究的热点。但是缺乏性能优良、功能可靠的传感器是目前研究的技术瓶颈。目前国内外采用的传感器都是“H”型一维传感器，仅能检测一个方向的应变，通过两个或多个传感器的组合来检测车辆行驶方向的水平动应变和垂直车辆行驶方向的水平动应变。由于传感器之间相距一定的距离，无法检测同一位置的车辆行驶方向与垂直车辆行驶方向的动应变。而且，现有传感器无法检测垂直路面方向的动应变，而该方向动应变对路面结构力学性能影响严重，尤其是基层顶部压应变，用来评价沥青路面车辙损坏。另外，目前的沥青路面力学研究发现，沥青混合料内部剪应变对其结构破坏影响严重，现有传感器无法检测沥青路面内部剪应变。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种用于检测沥青路面动力响应的多维传感器，其结构简单、体积小、成本低且耐高温、检测灵敏度高，能有效解决现有沥青路面动力响应检测过程中所存在的不能对沥青路面层间复杂应力应变状态进行准确、可靠检测的实际问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种用于检测沥青路面动力响应的多维传感器，其特征在于：包括一个或多个分别对被检测沥青路面的动力响应进行实时检测的检测单元，多个所述检测单元的结构均相同；

所述检测单元包括由弹性模量与沥青混凝土模量相近的材料制成且动力响应检测过程中能与被检测路面沥青混合料协调变形的弹性元件、安装在弹性元件中部且对被检测沥青路面的动力响应进行实时检测的敏感元件、用以保护敏感元件不受沥青混合料损害且能保证敏感元件检测位置处沥青混合料压实度的半球形保护套、密实填充在半球形保护套内部且对敏感元件进行防水防潮保护的防水胶层和多个分别固定安装在弹性元件四周外侧且动力响应检测过程中能保证弹性元件与被检测路面沥青混合料协调变形并防止检测过程中弹性元件的布设方向发生变动的固定元件，所述半球形保护套由上至下扣装在敏感元件外侧且其半球形保护套固定安装在弹性元件中部上方，所述半球形保护套与弹性元件之间形成一个上部开有注胶孔且底部封闭的空腔；所述弹性元件包括水平向弹性支架和竖直向布设在所述水平向弹性支架中部上方的弹性立柱，所述弹性立柱布设在半球形保护套内侧的正中部且其上部安装在半球形保护套上；所述敏感元件为由三个应变片组成，三个所述应变片分别为对车辆行驶方向的动应变进行实时检测的应变片一、对与所述车辆行驶方向相垂直的垂直车辆行驶方向的动应变进行实时检测的应变片二和对被检测沥青路面所处地面相垂直的地面垂直方向的动应变进行实时检测的应变片三，所述车辆行驶方向和所述垂直车辆行驶方向分布在同一平面上；所述应变片一和所述应变片二均水平铺贴在所述水平向弹性支架上，且所述应变片三竖直向铺贴在弹性立柱的外侧壁上。

上述一种用于检测沥青路面动力响应的多维传感器，其特征是：还包括六个定值电阻R1、R2、R3、R4、R5和R6；所述检测单元的数量为两个，两个所述检测单元分别为检测单元一和检测单元二且二者组成一个能利用电桥和差特性实现动应变检测过程中温度补偿的传感器组，六个定值电阻R1、R2、R3、R4、R5和R6分别与两个所述检测单元中的两个敏感元件组成三个交流电桥，且三个所述交流电桥分别为交流电桥一、交流电桥二和交流电桥三；两个所述检测单元均预埋在被检测沥青路面内部，两个所述检测单元布设在同一条车辆轮迹正下方且二者之间的间距为60m±10m；