专利名称：激光动态弯沉测量车的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种弯沉测量车，尤其涉及一种激光动态弯沉测量车，可以广泛应用于交通领域中的高速公路、国省道、城市道路及机场跑道的弯沉测量。
背景技术：
自1960年以来，激光多普勒技术由于在测量中具有高的空间和时间分辨率，不接触测量物体，不扰动测量对象，能测量原有测速技术难以测量的对象而引人注目。1964年， YEH和CUMMIUS发表了第1篇关于激光多普勒技术测速的论文后，此项技术立即受到各方面的重视并进行了大量的理论分析和试验研究，取得了显著的成果。70年代后，国外厂商已经开始向市场提供比较完备的产品并在不断更新。激光多普勒测振技术现在成为科学技术及许多行业中不可少的检测方法，已经从流体和固体的速度测量发展到了振动测量领域。振动测量因为能反映物体的动态特性，特别是高速运动的物体，在工程技术中十分重要。激光多普勒测振仪从1983年南安普敦大学的光振研究所的发明开始，从单光束、 交叉光束测量发展到了多光束测量。激光振动测量最开始是利用差动式激光多普勒测速仪进行扭转振动测量，随后激光扭转振动仪的理论开始独立发展，已经取得了很大的成果。世界著名的生产激光多普勒测振仪的厂家B&K公司研究并制造出商品型号为2523的激光扭振仪。该产品中使用了单个激光干涉仪。而同样知名的德国Polytec公司4000系列中的产品中包含了两个激光干涉仪，测量效果得到了进一步的提高。国内天津大学、西安交通大学等研究部门也进行了相应的研究。激光多普勒测速(测振)技术最早是从激光测速技术发展来的。其物理原理在于探测从运动物体散射回来的反射光的多普勒频移。图9为单光束测速光路结构。由激光器发出的频率为f激光束经分光镜入射到被测表面，由于测量表面的运动，反射光将产生多普勒频移fD
权利要求
1.一种激光动态弯沉测量车，其特征在于，其包括移动测量平台、测量横梁、工作轮、测速轮、加速度计和数据采集与处理装置；其中，所述移动测量平台，包括牵引车和挂车，为所述测量横梁、所述同步与信号处理装置和所述数据采集与处理装置提供搭载平台；所述牵引车牵引所述挂车行进，所述挂车的后轮为工作轮；所述测量横梁，位于所述挂车上，安装在所述工作轮的轮隙上方，主要由横梁骨架、激光多普勒测振仪和光纤陀螺仪构成，所述激光多普勒测振仪的激光束射向路面；所述激光多普勒测振仪，其个数为4-7个，设置于所述横梁骨架上；其中一个所述激光多普勒测振仪为参考激光多普勒测振仪，与所述工作轮中心之间的距离大于弯沉盆的半径；另外的3-6个所述激光多普勒测振仪为测量激光多普勒测振仪，与所述工作轮中心之间的距离小于弯沉盆的半径；所述激光多普勒测振仪发出的激光中心线与垂直方向之间的角度θ为1.5度至2. 5度；所述光纤陀螺仪的个数为3个，3个光纤陀螺仪成空间正交布置，所述光纤陀螺仪设置于所述横梁骨架上，光纤陀螺仪测量所述横梁骨架在惯性空间中的三轴角速度，用于补偿横梁骨架由于角运动导致激光多普勒测振仪的测速误差；所述参考激光多普勒测振仪、所述测量激光多普勒测振仪和所述光纤陀螺仪的测量结果被传送至所述数据采集与处理装置中；所述工作轮，能够保证在运转的过程中，不遮挡或干涉激光；所述测速轮主要由车轮、车轮固定架及光电旋转编码器组成，该车轮由该车轮固定架固定于所述横梁骨架上；该光电旋转编码器安装于该车轮上，用于测量该车轮的瞬时运行速度，并将该瞬时运行速度传送至所述数据采集与处理装置中；所述加速度计，埋设于路面，用于测量所述移动测量平台通过路面时加速度值，并将该加速度值传送至所述数据采集与处理装置中；所述数据采集与处理装置，用于根据接收到的数据计算路面的瞬时弯沉值。
2.根据权利要求1所述的激光动态弯沉测量车，其特征在于，所述测量激光多普勒测振仪为三个，所述光纤陀螺仪为三个；一所述测量激光多普勒测振仪距离所述工作轮中心的前方100士 10毫米； 另一所述测量激光多普勒测振仪距离所述工作轮中心的前方300士 10毫米； 又一所述测量激光多普勒测振仪距离所述工作轮中心的前方750士 10毫米； 所述参考激光多普勒测振仪距离所述工作轮中心的前方3600士 100毫米； 所述三台光纤陀螺仪，成正交方式固定在所述横梁骨架的中部。
3.根据权利要求1或2所述的激光动态弯沉测量车，其特征在于，其还包括同步与信号处理装置，所述同步与信号处理装置包括车辆定位与同步控制电路和传感器信号处理电路；所述车辆定位与同步控制电路接收GPS信号和所述光电旋转编码器发送的信号，经过处理后，建立时间和线性空间基准，并生成传感器同步控制信号；所述传感器信号处理电路，用于将所述激光多普勒测振仪、所述光纤陀螺仪、所述光电旋转编码器和所述加速度计输出的信号转化成标准的电压信号，并将该电压信号传送至所述数据采集与处理装置中。
4.根据权利要求3所述的激光动态弯沉测量车，其特征在于，其还包括方舱和环境维持装置，其中，所述方舱，包括钢骨架、铝型材盖板及保温防火发泡材料，设置于所述挂车上并罩设于所述测量横梁上方；所述环境维持装置，设置于所述方舱内部，包括车载空调、暖风机和压气机构成，为所述方舱内部维持25士2°C的工作环境，以及维持所述方舱内的气压为舱外的1. 1-1. 2倍。
5.根据权利要求4所述的激光动态弯沉测量车，其特征在于，其还包括配重块，所述配重块的重量大小能够保证所述工作轮对地压力为100KN，所述配重块可拆卸地安装于所述工作轮上。
全文摘要
本发明提供了一种激光动态弯沉测量车，其包括移动测量平台、测量横梁、工作轮、测速轮、加速度计和数据采集与处理装置。本发明所述的激光动态弯沉测量车利用激光多普勒测速原理和惯性测量原理，在车辆以正常交通速度(15～80km/h)行驶过程中，由安装在车辆载荷轮前的多个激光多普勒测振仪同步测量各测点的路面相对运动速度，经过惯性补偿计算后，获得路面的瞬时弯沉变形速度，再通过道路层状弹性力学模型，反演得到路面动态弯沉值，用于普查与评估道路网的承载能力。
文档编号E01C23/01GK102162217SQ201010561720
公开日2011年8月24日 申请日期2010年11月18日 优先权日2010年11月18日
发明者付智能, 张德津, 曹民, 李清泉, 毛庆洲 申请人:武汉武大卓越科技有限责任公司