Устройство для контроля дорожных одежд

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИК 19) (Ш 2 51) Е 01 С 23 ГОСУДАРСТПО ИЗОБРЕТЕПРИ ГКНТ С ННЫЙ НОМИТЕТИЯМ И ОТКРЫТИЯМ в 3 ьфдат-т 4,., " л;ог. с:ли: ,д,Д,ф;1Б 15,;.;: 1 О-Д:М;Д1 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ етельство СССРО 1 С 23/07, 1985.ЛЯ КОНТРОЛЯ ДОРОЖЮ(56) Корюков В.П. Совершенствование метода оценки прочности нежестких одежд. - Автомобильные дороги, 1981, 0 11, с.14.Авторское свидУ 1641926, кл. Е(57) Изобретение относится к строительству и эксплуатации автомобиль. ных дорог, а именно к устройствам для контооля прочности дорожных одежд по величине упругого прогиба и величине кривизны цаши прогиба под испытательной нагрузкой и позволяет повысить точность контроля. Устройство содержит датчики 12-14 вертикального перемещения, датчик 15 положения, измерительный блок 18, состоящий из масштабных усилителей 29-31, схем 32-34 выборки и хранения, коммутатора 35, аналого.цифрового преобразователя 36 и блока 37 управления, измеритель 38 динамического усилия и формирователь 41 строба. 4 ил, 1700128Изобретение относится к строи,тельству и эксплуатации автомобильных дорог, а именно к устройствам для контроля процности дорожных одежд по велицине упругого прогиба и велицине кривизны наши прогиба под испытательной нагрузкой.Целью изобретения является повышение тоцности контроля.На фиг. 1 представлена общая , блок-схема устройства для контроля дорожной Одежды," на Фиг, 2 - виброизолированная тележка с тремя измерителями прогибов дооожной 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 одежд (фиг,1) содержит, истоцник 1 импульсной нагрузки, формирующий с помощью падающего груза 2 динамическое усилие, передаваемое на дорожное покрытие церез гибкий штамп выполненный в виде спаренных колес 3, объединенных опорной платФормой 4, виброизолированную тележку 5, три измерителя 6-8 прогибов дорожной Одежды, каждый из которых выполнен в виде роликов 9 (10, 11) и датцика 12 (13, 1, вертикальных перемещений соответственно, при этом измерители 6-8 прогибов располо)нены в один ряд поперек дороги, а измеритель 7 прогиба расположен между спа ренньми колесами 3 по оси симметрии,На опорной платформе 4 закреплен датцик 15 положения с возможностью взаимодействия с магнитом 16, уста новленным у нижнего основания падаю.- щего груза 2, кроме того, на опорной платформе 4 установлен датчик 17 усилий, ориентированный в направлении действия нагрузки, Устройство содержит также измерительный блок18 и регистратор 19.Измерители прогибов установлены на свободных концах траверс 20-2" (фиг,2). прицем другие их концы подпружинены для обеспечения надежного 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 связаннОЙ посоедством 5 10 15 20 30 35 40 55 шарниров 26 с задним мостом 27 автомобиля, а с другой опираются надва колеса 28,Измерительный блок 18 (Фиг.3)состоит из трех масштабирующих усилителей 29-31, трех схем выборки ихранения 32-34, коммутатора 35,аналого-цифрового преобразователя36 (АЦП) и блока 37 управления, измеритель 38 динамицеского усилия, выполненный в виде последовательносоединенных между собой датцика 17усилий, масштабирующего усилителя39 и схемы выборки и хранения 40,Формирователь 41 строба (фиг,3) состоит из последовательно соединенныхмежду собой датчика 15 положения иодновибратора 42. Блок 37 управления(фиг.4) выполнен в виде генератора43 тактовых импульсов, схем 44, 45совпадения, делителя 46 частоты, одновибраторов 47 48, схемы выбораканалов 49 и элемента 50 задержки.Устройство работает следующим образом.При Формировании импульса нагрузки источником 1 в момент соприкосновения падающего груза 2. с спорнойплатФормой 4 срабатывает датцик 15положения вследствие взаимодействияего с магнитом 16, Происходит замыкание контактов геркона, выполняющегороль датцика 15 положения Это приводит к переклюцению одновибратора42, на выходе которого вырабатываетсясигнал-строб, при этом его переднийФронт совпадает с нацалом импульсанагрузки, воздействующей на дорожнуюодежду, а его длительность равнадлительности действия нагрузки. Этотсигнал поступает на вход блока 37управления, обеспецивающего координацию и согласованную работу схем32 33, 34, 40 выборки и хранения,коммутатора 35 и аналого-циФровогопреобразователя 36, Кроме того, это 1,сигнал поступает на масштабирующиеусилители 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 датциками 12-14 вертикальных перемещений и преобразуютсяими в электрические сигналы, При этомнаибольший сигнал, соответствующиймаксимальному знацению прогиба, вы 5 17 рабатывается на выходе датчика 13 вертикальных перемещений, так как он расположен в центре действия нагрузкиВ 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. гигналы с выходов датциков 12-14 поступают на входы масштабирующих усилителей 29-31 соответственно, которые преобразуют знацения измеряемых прогибов из относительного масштаба в масштаб их фактицеской велицины,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 на входы схем 32-34 выборки и хранения. Применение этих схем обусловлено тем, цто в устройстве необходимо с минимальной погрешностью осуществить с помощью одного АЦП 36 автоматицеское преобразование (измерение и кодирование) непрерывно изменяющихся во времени (аналоговых 1 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 амплитудой, при этом операция выборки заключается в слежении за текущим значением прогиба с последующим его запоминанием на время преобразования в АЦП.ЪКолицество 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 = 1/2 Р, где Г - высшая частотная составляющая содержащаяся в этом сигнале.Схемы 32, 33, 34, 39 выборки и хранения преобразуют аналоговые сигналы в последовательность выборок с001286 50 55 5 1 п 15 20 25 ЗО 35 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 Рп = 10 кГц. Гвыхода генератора 43 тактовых импульсов импульсы поступают на один из входовсхемы 44 совпадения, другой вход которой подключен к выходу одновибратора42 формирователя 41 строба, Приотсутствии сигнала строба схема 44совпадения препятствует прохождениютактовых импульсов на вход делителя46 частоты,В свою очередь при срабатываниидатчика 15 положения Формирователь41 строба вырабатывает сигнал строба,который поступает на второй вход схемы 44 совпадения, в результате цеготактовые импульсы. поступают на входделителя 46 частоты, с выхода которого импульсы поступают на входорновибратора. 47, Формирующего импульс;ы квантования необходимой длительности, С выхода одновибратора 47импульсы поступают на схемы 32-34выборки и хранения, в результате чегоодновременно во всех схемах выполняются операции выборки и хранения.С выходов схем 32-34 сигналы ввиде импульсов текущих значений про.гибов поступают на соответствующиевходы коммутатора 35, который последовательно подключает вход АЦП 36 квыходу одной из схем 32-34 выборки ихранения на время, требуемое лишьдля передачи амплитуды текущего знацения прогиба. При этом последовательное подключение орной из этих схем церез соответствующий канал коммутатотооа 35 осуществляется с помощью схемы 49 выбора канала (фиг,4), выполненной в виде двоичного счетчика с це.пью 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 56 1 КП 2на восемь каналов, а в данном устройстве используются цетыре канала,то возникает необходимость обнуления схемы 49 выбора канала после опера 1700128ции преобразования сигнала, поступающего по цетвертому каналу. Установка схемы ч 9 выбора канала в исходное состояние производится заднимфронтом импульса квантования, поступающего с выхода одновибратора М 7,При этом открывается нулевой каналкоммутатора 35 и через него происходит подключение выхода схемы 32 выборки и хранения к входу, АЦП 37.Преобразование выборки аналоговогосигнала прогиба в эквивалентное значение цислового кода в АЦП 36 происходит по сигналу запуска, поступающемус выхода схемы 15 совпадения, Сигналзапуска появляется в момент совпадения двух сигналов, прицем на один извходов подается сигнал одновибраторач 8 на другой вход схемы 15 совпадения поступает сигнал с выхода схемы19 выбора канала, используемый в качестве разрешающего потенциала. Разрешающий потенциал появляется в результате обнуления схемы 19 выбора 25канала, этот сигнал снимается с выхода третьего разряда схемы 19 выбораканала, выполненного в виде двоичногосчетчика на четыре разряда, и поступает на схему 15 совпадения и разрешает прохождение сигнала с выходаодновибратора 18. тот сигнал запускает АЦП 36, в результате цего происходит аналого-циФровое преобразование, после которого числовой код с выхода АЦП 36 поступает на вход регистратора 19,. представляющего собой накопитель на магнитной ленте,.и посигналу "Конец преобразования" с АЦП36 записывается на кассетный магнитофон, Одновременно этот сигнал поступает на вход одновибратора ч 8 и черезэлемент 50 задержки на схему 19 выбора канала для вклюцения первогоканала коммутатора 35 и подключения 45схемы 33 выборки и хранения к входуАЦП 36, 3 это же время сигнал с выхода одновибратора ч 8 церез схему 17совпадения поступает в виде сигналазапуска на вход АЦП 36 и запускает его.Одля преобразования текущего значениявыборки аналогового сигнала прогибав числовой код, который записывается так же как в первом случае намагнитной ленте регистратора 19,Таким же образом происходит подклю 55цение схемы 33 выборки и храненияк входу АЦП 36 церез второй каналкоммутатора 35, аналого-циФровое преобразование текущего значения прогибаи запись этого сигнала в цифровойФорме на магнитную ленту с помощью .регистратора 19. После завершенияпреобразований текущих значений прогибов происходит переклюцение сигналом "Конец преобразования" АЦП 36 вследующее состояние схемы 19 выбораканала, в результате чего открывается цетвертый канал коммутатора 35и происходит подключение текущегозначения ускорения, зафиксированногона выходе схемы 10 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 движущейсямассе и испытываемому ею ускорению,то задача измерения величины усилия, развиваемого источником 1 импульсной нагрузки, сведена к измерению ускорения,Измерение динамицеской нагрузкипроизводится датчиком 17 усилия,установленным на опорной платформеСигнал, пропорциональный усилиюс выхода датчика 17, поступает навход масштабирующего усилителя 39,с выхода которого сигнал поступаетна схему 10 выборки и хранения,С выхода схемы 10 выборки и хранения сигнал через коммутатор 36подключается к входу АЦП 36, в котором сигнал, пропорциональныйвеличине усилия, преобразуется в двенадцатиразрядный цифровой код. Этотцифровой код регистрируется на маг"нитной ленте регистратора 19.Предлагаемое устройство выполнено на базе серийно выпускаемыхотечественной промышленностью типовых элементов и стандартных электронных Функциональных узлов и приборов. В качестве датчиков 12-1применяют датчики инерционного типа,входящие в состав виброизмерительной аппаратуры ВН 6-6 ТН.Таким образом, предлагаемое устройство позволяет повысить точност,ьизмерений и получить более точную идостоверную картину о процности дорожной одежды за счет цифровой обработки полученных данных и измерений с помощью трех измерителей прогибов и измерения величины динами 3700128ческого усилия при каждом нагружениидорожной одежды. ф о р м у л а изобретенияУстройство для контроля дорожных Фодежд, содержащее источник динамических нагрузок с гибким штампом ввиде 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 ц 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 последовательно соединенных датчика: усилия, масштабирующего усилителя и схемы выборки и хранения строба, и формирователем, выполненным в виде последовательно соединенных датчика З 0 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 рый является вторым входом измерительного блока, третий датцик вертикального перемещения подключен к первому входу третьего масштабирующего усилителя, который является тре тьим входом измерительного блока, выход йервого масштабирующего усилителя измерительного блока подключен -,к первому входу первой схемы выборки и хранения, выход котооой 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 я.вляется 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, подклюцен к вторым входам блока управления и регистРатора,1700128 оставите актор А.и орректор Л,Пата ехред водственно-пол ческое предприяти Л.,Шарова Моргента Заказ И 117 .ТиражВНИИПИ Государственного комитета по иэобретени113035, Москва., Ж, Раущская Подписноеи открытиям при ГКНТ СССРб д. 4/5 Ужгород, ул. Проектная, 4