[发明专利]低变异性的模量类智能压实计量指标的测量和计算方法

说明书

本发明公开了一种低变异性的模量类智能压实计量指标的测量和计算方法。该方法的核心在于能够充分利用计算区间内所有未脱空的数据点，进而通过最小二乘法计算刚度系数，由此转换得到的振动模量指标对于信号随机误差的抵抗能力大大提高，具有较强的稳定性。该指标在实践中变异性较强的情况下具有比较好的适应性，同时能够在压实均匀性评价时减小自身波动性的干扰。

技术领域

本发明属于道路工程智能压实检测技术领域，具体涉及一种低变异性的模量类智能压实计量指标的测量和计算方法。

背景技术

智能压实检测技术是通过在压实设备上配备一系列传感器，检测压实设备的动力学响应(主要是振动压路机钢轮的质心加速度)，再根据动力学响应与材料压实质量之间的联系，提炼出相应的智能压实计量指标以反映压实质量。相对于道路工程中传统的压实度检测方法，智能压实检测技术具有实时、全面、无损的优势。

智能压实检测技术的核心在于根据实测动力学响应提炼出合适的压实计量指标。早期的压实指标都是谐波比类指标，例如CMV、CCV等，这些指标都是无量纲参数，没有明确的物理意义，与压实质量之间的联系依赖于经验关系。后续随着刚度系数指标(切线刚度k_a和割线刚度k_b)的提出，标志着压实指标开始向力学指标过渡。在此基础上，刚度系数k_a可进一步转化为振动模量E_vib，E_vib是当前常用指标中唯一的仅与压实材料性质相关的绝对压实指标，与工程常用的回弹模量具有相同的物理意义，因此具有极大的应用价值。但当前的E_vib指标对于动力学响应的测量误差过于敏感，导致指标计算结果具有很强的波动性，在实际工程中变异性较强的情况下，指标测量值并不稳定，很难反映出压实材料的实际刚度，因此，本发明尝试修改计算方法，以提供一种低变异性的模量类指标。

发明内容

本发明的目的是提供一种低变异性的模量类智能压实计量指标的测量和计算方法，以保障振动模量指标在实践中变异性较强情况下的适应性，同时在压实均匀性评价时避免指标自身波动性的干扰。

为了实现上述技术目的，采用以下步骤来进行振动模量的测量和计算：

一种低变异性的模量类智能压实计量指标的测量和计算方法，采用如下步骤：

步骤1：采集原始信号：利用压路机振动轮中心轴上的加速度传感器以及位置传感器，采集钢轮振动的竖向加速度以及钢轮偏心块的相位，同时根据采集的加速度信号计算跳振计量值RMV指标，监测RMV指标是为了防止压路机发生剧烈的跳振，造成压实材料损坏等不利影响，该指标的计算公式如下：

式中，A_ω表示傅里叶变换后，加速度信号频谱图中的基频分量，A_0.5ω表示0.5倍基频的次谐波分量；

式中的RMV指标值应接近于零，否则应降低压路机的振幅；

步骤2：根据加速度测量结果反算速度和位移信号：计算时，先选取一定长度的计算区间，通常选择0.5s或1s，在区间内利用平均值法去除原始加速度信号中的直流分量，然后利用处理后的加速度结果，通过数值积分得到速度和位移信号，在积分时，每次仅对单周期的数据点进行积分，然后参照单周期积分面积为零的原则进行积分常量的修正，最后将区间内各周期的积分结果进行拼接；

步骤3：计算钢轮与压实结构的接触力：先根据中心轴上偏心块位置传感器的监测结果确定激振力的相位，激振力是偏心块旋转时离心力的竖向分量，确定偏心块位置后就可以确定激振力大小或相位，然后根据下式计算振动轮与压实结构的接触力：