技术领域
本发明涉及一种沥青路面检测仪，具体说涉及一种智能便携式沥青路面检测仪。
背景技术：
在沥青路面的施工过程中，需要实时对路面的温度和厚度进行测量，以检测路面的施工质量。沥青路面的松铺厚度是一个很重要的技术指标，摊铺时要随时检测路面的摊铺厚度以控制路面的平整度。目前，实际常用的操作方法基本上采用传统的直接取样的方法，即一种是在沥青路面上插入一根钢丝后拔出，再用直尺量取以得到沥青路面厚度的测量数据，另一种是采用改良过的具有固定刻度的插尺插入沥青路面，直接读数以得到沥青路面厚度的测量数据；对于沥青的温度，常常采用红外线测温装置进行非接触式测量及人工记录测量数据的方法。实践表明，采用上述的传统方法检测沥青路面的松铺厚度和温度，不仅速度慢，效率低，耗费人力、物力，而且由于是人工读数和人工记录测量数据，存在数据漏测、误测或人为伪造等现象，导致测量数据不准确，缺乏真实性，无法保证道路施工的质量。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服上述现有的技术不足，提供一种智能便携式沥青路面检测仪，该仪器大大提高了检测人员的工作效率，并严格保证检测数据的准确性、真实性、客观性，从而保证沥青路面施工的质量控制。
本发明的技术方案是这样实现的：本发明包括上面板、U形侧面板、侧扣板和底板，在上面板的下方连接有数据采集装置；在检测仪的底板上设置位移传感器座、位移传感器座内部设置位移传感器，位移传感器座上设置位移传感器座压盖，位移传感器的铁芯通过位移传感器压盖伸出，位移传感器的铁芯上端与探针组件一端相连，探针组件的另一端与探针连接；在底板上设置导轨杆，导轨杆与探针组件相连，在底板上还设置探针孔和红外温度传感器座，温度传感器座上设置红外温度传感器，红外温度传感器的探头与底板垂直，在底板上设置与红外温度传感器的探头相对应的红外对地孔。
所述的数据采集装置包括A/D转换芯片、单片机处理芯片、外扩内存单元、RS232串口单元、时钟电路组合构成，将其集成于一块电路板，位于检测仪的上部，即液晶显示装置的下方。位移传感器与红外温度传感器分别同时与A/D转换芯片相连，为其提供输入信号。通过A/D转换芯片，将输入的两路电压信号分别转换成对应的数字信号。A/D转换芯片通过SPI总线与单片机处理芯片相连，单片机处理芯片通过I2C总线与时钟电路相连，为单片机提供时钟信号；单片机处理芯片又外接一个串行存储器，实现测量数据的大批量存储；液晶显示装置与单片机处理芯片的输出端口相连，单片机处理芯片又通过RS-232串口或USB接口与PC机相连，实现数据的通信与传输。
液晶显示装置包括液晶显示屏和键盘接口电路。液晶显示屏和键盘位于壳体顶部的面板上，经单片机处理的输出数据可由此液晶显示屏进行实时显示。通过操作键盘，可实现对数据的删、改、查的功能。
A/D转换芯片采用可编程芯片TLC2543，采样速率100k/s，11路数据采集通道，支持SPI总线输出，可编程实现8/12/16位数据输出；
串行存储器采用M24C32BN1，存储空间64kBit，可存储3000条记录；
时钟芯片采用PCF8563，具有I2C总线接口，最大总线速度为400Kbit/s。
LCD采用LM1084，显示象素128×64；
电池采用笔记本电池NB766，容量4400mA·H，输出电压15.1-20V。
本发明通过设置在导轨杆外壁探针组件上的套筒的安装，探针与位移传感器的铁芯同时向下运动，位移传感器可以立即测得沥青路面的厚度；通过设置在仪器底部的红外温度传感器，同时可以立即测得沥青路面的温度；液晶显示屏实现一个桩点的桩号、厚度和温度的数据显示。通过这种一体化自动测量方式，实现检测数据的自动测量、存储、分析以及仪器的自动标定与校准功能。
该仪器采用电子自动化测量方式，同时对沥青厚度和温度进行测量，实现检测数据的自动测量、存储以及仪器的自动标定与校准功能，并可以通过串口或USB接口与计算机进行数据传输和数据分析。
附图说明
图1(a)是本发明的结构示意图；
图1(b)是本发明的底板俯视图；
图2是本发明的系统结构图。
图3是本发明的电路原理图。
具体实施方式
参照图1(a)、(b)所示，本发明的壳体是由上面板1、U形侧面板2、侧扣板15、底板14组合而成。在检测仪的上面板1上设置有液晶显示装置18，包括液晶显示屏和键盘；在上面板1的下方连接有数据采集装置电路板19。在侧扣板15上设置电源开关、串口及电池充电接口。在检测仪的底板14上设置位移传感器座10，位移传感器座10内部设置位移传感器8，位移传感器座10和位移传感器座压盖9连接，固定位移传感器8。位移传感器8的铁芯通过位移传感器压盖伸出，一直延伸到检测仪的中上部。位移传感器8的铁芯上端与探针组件5一端相连，探针组件5的另一端与探针7连接；侧面板2上设置固定插销4，固定使探针组件5处于原始位置。在底板14上，位移传感器座10的水平方向右侧设置导轨杆11，导轨杆11的一端与底板14直接焊接，另一端安装固定螺母3，探针组件5通过套在导轨杆外壁的套筒实现上下运动。在底板14上，在导轨杆水平方向的右侧设置探针孔16，即探针插入地面时所对应的孔。底板14上还设置有红外温度传感器座13，红外温度传感器12安装在温度传感器座13上，红外温度传感器12的探头与底板垂直，同时在底板上设置与红外温度传感器12的探头相对应的红外对地孔17，红外温度传感器的探头相距地面25mm。
参照图2所示，位移传感器28与红外温度传感器29作为信号输入端；数据采集装置包括A/D转换芯片21、单片机处理芯片20、外扩内存单元22、时钟电路23、RS232/USB接口单元24组合构成；液晶显示装置包括液晶显示屏LCD27和键盘接口电路26。位移传感器28与红外温度传感器29分别同时与A/D转换芯片21相连，为其提供输入信号。A/D转换芯片21与单片机处理芯片20相连，液晶显示屏LCD27和按键26分别与单片机处理芯片20的I/O口相连，单片机处理芯片20又通过RS232/USB接口24与PC机30相连。时钟芯片23和外扩内存单元22分别与单片机处理芯片20相连，为其提供时钟基准信号和外部存储空间。所有装置的电源电路均由笔记本电池构成的电源部分25所提供。
参照图3所示，接收到的位移传感器的输出模拟信号通过P1插槽2，与电阻R4相连，电阻R4连接运算放大器U1的同相输入端引脚3，作为信号调理电路的输入信号。运算放大器U1的输出端6与A/D转换芯片U2的引脚2连接，为其提供0～5V模拟电压量的输入。接收到的红外温度传感器的输出信号通过P1插槽1，传送到A/D转换芯片U2的引脚1。笔记本电池NB766通过一个电阻网路降压，得到的电压通过P1插槽3与A/D转换芯片U2的引脚3连接，为其提供一路检测电源的模拟信号。A/D转换芯片U2的引脚15、16、17、18分别和单片机U6的引脚34、35、36、37连接，当A/D转换芯片U2片选信号CS引脚15为低电平，A/D转换芯片U2的IOCLK引脚18和DI引脚17使能，DO引脚16脱离高阻状态。随着时钟信号的加入，控制字从DI引脚17依次在时钟信号的上升沿时被送入A/D转换芯片U2中，A/D转换芯片U2将转换过的数字数据寄存在输出数据寄存器中，并通过DO引脚16依次按位输出。单片机U6的引脚33与蜂鸣器相连，通过软件设置为整个装置提供报警功能。单片机U6的引脚38连接片外存储器U3的引脚6和时钟芯片U4的引脚6，单片机U6的引脚39连接片外存储器U3的引脚5和时钟芯片U4的引脚5，片外存储器U3和时钟芯片U4的所有地址和数据都通过I2C总线串行传递。时钟芯片U4的引脚3和单片机U6的引脚12相连，作为外部中断源。单片机U6的引脚XTAL1和引脚XTAL2外接定时反馈电路。单片机U6的串行输入引脚10和串行输出引脚11分别与串口电平转换芯片U7的引脚12和11连接。串口电平转换芯片U6的引脚13和引脚14分别通过插槽P1的引脚4和引脚5与计算机或上位机进行数据通信。单片机U6的串行I/O口P1口的引脚4、5、6、7外接键盘电路，单片机U6的引脚1、2、3分别与P3插槽8、7、6相连。液晶显示屏与插槽P3的所有引脚相连，实现数据的输出显示。
系统的工作过程为：
打开侧扣板上的电源开关，启动仪器。向下按压探针组件5上的手柄，探针7穿过底板14上的探针孔16插入沥青路面，探针7的向下运动通过设置在导轨杆11外壁的探针组件5上的套筒带动位移传感器8的铁芯向下运动，位移传感器8将所测量沥青路面厚度信号转换成-2.5V～+2.5V电压信号，通过信号调理电路将位移传感器8的输出信号平移到0～5V；同时红外温度传感器12将所测量沥青路面温度信号转换成0～5V的电压信号。这两路模拟信号同时连接在A/D转换芯片的输入引脚上。时钟电路每隔500ms产生一次中断信号，单片机接收到时钟电路的中断信号后，通过软件执行立即向A/D转换芯片写入开始采集命令，A/D转换芯片将两路模拟信号转换成数字信号，并将数字信号传送到单片机，单片机通过LCD输出显示，按下设置在手柄处的触发按钮6，通过软件将LCD上所显示的数字信息存储到片外存储器中。最后，将探针组件5上手柄缓缓向上拉动，恢复到初始位置，利用固定插销4使其固定。一个桩点测量完毕，关闭电源开关。