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落锤式弯沉仪使用说明
点击次数：7750 发布时间：2011/11/21 9:03:07
落锤式弯沉仪
测试系统技术说明
概 述
落锤式弯沉仪测试系统（下面称为系统）是一种新型的，目前正大力宣传的产品，这种型号的设备至少已有三年以上的装配、操作和维修经验。厂家提供一份至少有20个不同客户/公司全名、地址和电话号码的参照表，以证明其质量可靠，设备完整而非样机，并证实厂家具有提供符合其技术说明的FWD设备的能力。通过该参照表，用户可以了解厂家所提供的所有零部件的详细目录，证实其良好的设备技术服务质量。无论是否在这里作特别说明，系统都包含所做广告的全部标准设备，包括厂家的标准担保合同。系统由一个机电液压路面加载装置和一个相应的电子包组成，电子包用来记录系统施加的荷载和产生的弯沉，它包括一个硬件/软件包，用于现场测试数据的自动记录和初始数据的处理。下面分项进行说明。
细 则
拖车
1. 路面加荷装置是一个装配有落锤式弯沉仪的拖车，当在一般公路上被牵引高速行驶时，这套装置的结构十分稳固耐用。拖车装有惯性制动闸、手闸、减震器、镀锌防护板及尾灯（包括车牌灯）。
2. 不管是在交通行驶还是在测试模式下，拖车的尺寸，长×宽×高，不超过4.35×1.75×1.35米（171×69×53英寸）。拖车框架的前半部分可以转动（可折叠），以便把拖车的长度减小至2.80米，这样可以用小一些的飞机运送，可降低航空运费，并且在设备闲置时，可以减小贮存面积。
3. 路面加荷装置和单轴拖车在落锤重量设定下（参看下面的第八部分）总重不超过1000 kg（2200 lbs），在基本的落锤重量设定下仅重700 kg（1550 lbs），串联轴拖车（可选）比单轴拖车重不超过100 kg（220 lbs）。
4. 路面加荷装置上所有的金属部件，包括暴露的电线和液压管路都是不锈钢的，或者通过镀锌或先涂上高质量的底漆再涂高质量的瓷漆进行防蚀保护。
路面加荷/弯沉测试系统
5. 系统可以通过位于牵引车内部的自动控制装置，在牵引位置自动降低和升高加载板/落锤/速度传感器支架组件进行检测。当降低加载板之后，自动控制装置可以在提升加载板之前运行任何选定的测试序列，可以在任何连续高度或四个预选的高度组合下落锤达64次。另外系统还提供有手动控制装置，以便使用户手动控制执行测试序列的每一步。
6. 单块落锤/缓冲器组件系统可进行装配，对于任何落锤高度，都可以通过合理的缓冲器直接把落块的全部能量传给加载板，并获得施加时间为25到30毫秒的荷载。加荷系统由液压控制设计，这样四种不同的质量组合都可以采用。在这四种不同的质量组合下，都产生一种近似半正弦波形的脉冲荷载，荷载持续时间为25到30毫秒，并且对于任何落高（所有的荷载），提升时间都为10～15毫秒。
7. 加荷系统可以施加峰值荷载幅值在7 kN到120 kN（1500 lbf到27000 lbf）范围内的任何冲击荷载（荷载持续时间为25到30毫秒）。
8. 落锤和缓冲器可以进行装配，这样落锤/缓冲器就可以在50 kg、150 kg、250 kg和300 kg落块之间方便迅速的更换。缓冲器可根据相应的落锤重方便迅速地交换装配，以便使加载时间维持在25～30毫秒。各种落锤和缓冲器的组合装配下，重锤都可以从不同的高度释放。对四种不同锤重设定下所产生的峰值荷载范围如下表：
| 重锤质量 | 峰值荷载范围 （加载时间为25-30毫秒） |
| 50 kg （110 lbm） 150 kg （330 lbm） 250 kg （550 lbm） 350 kg （770 lbm） | 7 kN – 21 kN （1,500 – 4,500 lbf） 16 kN – 52 kN （3,500 – 12,000 lbf） 27 kN – 85 kN （6,000 – 19,000 lbf） 40 kN – 120 kN （9,000 – 27,000lbf） |
9. 系统执行完整的典型测试序列如下，在牵引车内初始化自动执行序列，系统按该序列降低加载板/落锤/速度传感器支架等组件到被测试的道路表面，重复进行3次80 kN （18000 lbf）荷载的测试（使用350 kg的落锤），然后提升组件到运输锁定位置。整个序列在35秒或更少的时间内就可完成,
10. 加荷的组件和落锤由液压装置驱动,其中液压装置由液压泵（由高效的12V直流马达驱动）提供压力。在运输状态下，所有的油缸轴都处在它们*内部（关闭）位置以防止灰尘和腐蚀等。
11. 路面加荷装置配有机械千斤顶设备，以备在紧急情况下（如电子液压系统出现故障）将加载板、落锤和速度传感器支架组件升离路面，从道路上撤离设备。
12. 可以提供两种不同尺寸的加载板，一种直径为300 mm，一种直径为450 mm。
13. 系统有荷载传感器，它能够准确地测出垂直施加到加载板上的力，荷载传感器的分辨率是1 kPa或更小（450 mm加载板的荷载传感器分辨率是36 lbf）。荷载也可用压力来表示，它是加载板尺寸的函数。
14. 每次测试，系统可提供至少9个独立的电子组件弯沉测试仪，一起的还有9个独立的弯沉测试通道，用来记录数据。
弯沉传感器是速度传感器，这样就可在速度参照系中通过简单的积分得到弯沉的幅值，为使标定的准确性和稳定性达到，该积分和随后的各种信号处理都是数字化进行，换言之，不采用电路来作积分或频率响应补偿，弯沉传感器的缓冲输出通过一个16位或更高精度的数模转换电路来直接数字化。9个弯沉传感器中的每一个在一毫秒之内都要采样不少于10次。
传感器中，有1个装在加载板的中心以测试路表弯沉，其余的8个装于升降架的不同位置，距加载板中心距离可以达到2.45米（8英尺）。
所有的弯沉传感器支座都装有弹簧，以确保弯沉传感器和被测路面很好地接触，弯沉传感器可以很容易地支座上取下来进行交换和排除大的故障。弯沉传感器可以经受一般的现场测试条件而不会破坏。
后部弯沉传感器延伸杆和后部/横向弯沉传感器延伸杆（星形杆）是可选件，可以容纳至少两个弯沉传感器（后部延伸杆只能容纳两个），距加载板距离至少可达450 mm（1.5英尺）。如采用后部/横向弯沉传感器延伸杆，可以在横向加4个传感器，300 mm（1英尺）宽（每边两个），后面再加两个，且距加载板距离至少可达450 mm（1.5英尺）。
15. 测量和处理荷载和弯沉的电子装置记录峰值的相对精度可达1％±1，绝对精度可达2％±2（其中，荷载以压强表示，单位是千牛／平方米（kPa）,弯沉的单位是微米（10－6米），测试与记录同步进行）。弯沉的的读数精度，用户可选为1微米（0.00004英寸）或0.1微米，所测量的荷载和弯沉数据都可显示出来以便比较（例如，检验设备的可重复性），且不会出现平均或半频数据反常现象。
16. 设备的精度稳定，不需要经常进行检验（不管测试现场的类型和弯沉传感器距离等是否改变）。用户对于具有质量保证的弯沉传感器，可用相对动力现场标定的形式进行标定，过程是把*少9个弯沉传感器放入一个机械筒状设备内，从荷载到至少2.5米（8英尺）远距离内任意位置处进行弯沉传感器的相对标定检验，以确保在规定的容限内，不管弯沉值水平大还是小，距离荷载远还是近，在实际的ＦＷＤ加荷条件下，所有的传感器输出数据相同。
绝对动力标定的程序和设备可以从厂家选购，系统用户将另行付费，该程序利用系统在典型的道路路面，典型的加载序列下进行冲击加载，然后从加载板边缘到距离加载板2.5m范围内所选取的任意位置，检验所有的弯沉传感器，验证其是否满足第15部分所说的弯沉精度要求。
精度的稳定性如技术说明所述，与所测试的路面材料无关（如测试工作需从一种路面类型转到另一种路面类型，不需再对弯沉传感器的放大系数或别的物理修正系数进行调整，也不需重新对传感器进行标定，即没有位置依赖性），同时传感器的精度也不随传感器到荷载中心距离的改变而受影响（即没有距离依赖性）。
为了保证设备的稳定性，对传感器进行不经常的检验标定也是必要的（如：半年一次，或为了研究*多一月一次），这不会妨碍正常的测试工作。
17. 系统提供的软件包能够生成和存储荷载和弯沉时程的数字化记录。测试时，用户可以选择绘制这些时程图，对于10个通道（1个荷载传感器通道加上9个弯沉传感器通道），数据的采样频率*小为100 kHz，即每个通道每毫秒采10次样，各次的采样和各个样本的值峰精度都相同。对所有的时程数据选择“二进制压缩”以减少10个通道的数据（60毫秒的采样周期）到7 kB，这样就可以减少传输和存储数据所需的时间。此外，用户还可以选择绘制路表模量图（由各个弯沉值计算得到）。
18. 所有的电子记录设备和电子液压加荷设备的电能可以只由牵引车内的90安培（*小要求）发电机提供的12V直流电供给，或者由牵引车驱动另外的一个50安培（*小要求）发电机供给，不管采用哪种方式，都必须向系统稳定地输入10.5V到14.5V的直流电。
数据记录系统
19. 系统包括一个便携式或笔记本个人电脑以及所有必需的软件，以便能由计算机键盘控制全部的测试操作。计算机包括显示屏，适合现场测试数据采集的磁盘和硬拷贝的打印机输出设备。这些设备用来记录现场测试数据，键入测点识别信息、时间、路面状况、轮径、传感器间距、加载板尺寸等。而且系统可监测所有的电子传感器信号、液压状态传感器信号、电压以及整个系统的容许值范围，计算机软件系统在数据输出和设备操作出现错误的情况下会自动地对设备操作者提出警告，同时会显示出相应的故障排除方法。可以选择对输出数据进行检查，包括每次落锤的弯沉递减检查，弯沉超值检查（超出弯沉传感器的测量范围），同一测点测试序列超出用户所输入荷载/弯沉变异百分率的检查。
系统软件基于OOP（面向对象程序），用户界面为一系列采用下拉式菜单的窗口。
软件能同时处理9个弯沉通道（可选择到15个），采样频率为100 kHz（参看前面的第17部分）。采样窗口的长度（即采样周期）可由用户在40毫秒到120毫秒之间控制。
软件可以进行荷载传感和弯沉传感，并且可基于前面的几锤来自动调整落锤高度以获得设计的荷载（或弯沉）水平（包括在4个预设固定高度之间的任何高度）。
系统软件能在模拟模式下运行（连接或不连接路面加荷设备都可以），可以模拟系统的全部功能，这个功能使得用户可以在办公室内，在个人计算机系统或其它的兼容微机上得到详细的操作训练和进行演示。
厂家提供可选的辅助传感器（要另外付费），它们可自动添加到系统软件/硬件中，这些传感器包括一个*小的自动式空气（环境）温度传感器和自动距离测量仪（DMI）—参看可选硬件部分。
软件输出的标准文件格式与可选的结构自动分析程序（厂家可提供，需另行付费）相容（即文件可直接被程序自动读取，不要求手工输入），这些程序可以在支持FWD系统的个人微机上操作运行。程序可以用FWD文件格式和用户输入的结构层厚度和交通量数据，评价地基的非线性反应，计算出可多达四层的路面各层模量（包括刚性路面和柔性路面），确定路面接缝传荷效率，估计模量的季节性变化，预估路面未来的破损状况，如用户需要的话，可由用户定义的材料破坏关系曲线及气候变化情况，计算出路面的补强层厚度，还可以用FWD文件格式记录的各测点弯沉盆数据进行其它路面力学方面的计算。程序计算速度非常快（计算各测点模量的时间不超过1秒）。所有程序（FWD现场测试程序和附加分析程序）都有详细的文档说明。
20. 所提供的现场数据检验与编辑软件与所选的个人计算机完全兼容，当重锤下落之前，系统会自动执行一次假测试，以确保荷载和弯沉信号处于零状态，这样环境噪声或信号漂移在测试和采样期间就不会超过预设水平。在采样期，系统还会对每个传感器的信号进一步进行检查，采得一个正确的峰值。此外系统还对弯沉数据进行监测，在距荷载中心距离增加而出现弯沉值不递减的情况时就会进行警告。
21. 系统装有电子触发器，可在落锤冲击路面的初始时刻立即触发传感器设备，以确保系统按第15部分所说的精度正确地采集荷载和弯沉值。如果这些值在测试过程中出现错误（参看第19部分），这些错误就会出现在释放重锤前的显示或检测后的打印文件（如以警告旗帜的形式）中。
22. 操作者在打印（或再打印）荷载峰值时，可选择以加载板上作用力的形式或者压强的形式，单位可以用公制也可用英制，即千牛（kN）和千牛每平方米（kN/m2=千帕，kPa）或磅（lbf）和磅每平方英寸（psi），弯沉单位可用微米也可用毫英寸（1英寸×10-3）。所有的荷载和弯沉数据可以用kN/m2和微米的单位存入磁盘或用磅力和毫英寸的单位存入磁盘.
另外，厂家提供一个软件系统编辑器（“定制器” ，可选件），允许用户编辑（实际）任何系统软件“对象”并创建出一个新的系统软件。窗口，文本，菜单，信号，数值变量等等，都可以作为“对象”，用“定制器”进行编辑，定制它们的外部特征等。“定制器”还能把“画笔”PCX图象文件加入到系统软件中，它也能定制实际的数据采集格式，创建新的特殊数据文件格式。
可选硬件
23. 厂家以附加价格提供可选的传感器设备/附件等硬件，可选件包括：
? 串联轴拖车，在粗糙路面上可较平滑地行驶（但不便于从牵引车上脱挂）。
? 带两个弯沉传感器支座的后部延伸杆，用来测量刚性路面（参看前面的第14条）。
? 用来测量刚性路面的带有六个弯沉传感器支座的“星形杆”。可以同时很容易地检测板角和连接（参看前面第14条）。
? 铰接拖车（可折叠），可减小拖车的长度，为运输（例如空运）和贮存考虑（参看前面的第2条）。
? 由液压控制的自动交通锁（每次升起加载板后将自动进行锁定）。
? 分割式加载板—一个直径为300 mm的分割并组装起来的板，在有车辙的路面，选用它可以改善接触性能。
? 监视系统—设计紧凑的耐风雨硬件，在用（可选件）后部延伸杆（参见前面的第12条）测量混凝土路面的连接时，可协助操作员进行测量，并监视设备操作。监视系统的监视器和摄像机具有很高的解像度，其设计和安装具有很好的抗震能力。
? 自动距离测量仪（DMI）—该DMI测量的桩号结果通过一个安装在仪表板上的外置式液晶显示屏显示，并集成到FWD计算机操作程序中，和其它FWD数据（弯沉、荷载、温度、时间等）一起存入磁盘。距离测量仪（DMI）性能包括双向（上行/下行）计量、显示六位数字、记数保持、显示保持、有多个测量单位供选择，并且由一根长的电缆把显示器安装到牵引车的相应位置。
? 自动差动器GPS装置，可确定绝对位置，精度为5米。
? 自动空气温度传感器，直接把测试数据输入现场测试程序。自动空气温度传感器也可用来人工测量沥青温度。
? 自动非接触红外线温度传送器，仅用来监测和存储路表温度。
? 顾客定做的汽油驱动的供电装置（12V直流，100A），用于设备单独供电，它安装在FWD/HWD 拖车上，如果系统采用指定的牵引车，对该装置不作要求和推荐。
? 安装在尾部，带有两个黄色警灯的可折叠警告信号装置。
文档说明
24. 厂家提供两套完整的用户和维修手册，除了所选计算机和任何专有印刷线路板外，包括一整套所有设备的图，零件的清单，以及电子和液压系统的详细概况示意图。以便购买者对设备进行正确的操作和维修。
25. 当要更换部件时，所有的专有电子组件都可以立即从厂家购得，它们都很容易更换。
26. 前面部分所描述的系统在各方面都与技术说明条款相一致。
原创作者：筑龙工程仪器有限公司
