一种基于频率的振动压路机最佳速度测定系统及方法与流程

本发明属于道路施工的技术领域，特别涉及一种基于频率的振动压路机最佳速度测定系统及方法。

背景技术：

随着公路交通运输的快速发展，社会对路面质量的要求越来越高。压实作业是道路施工作业的一个重要组成部分,压实质量对道路的安全与寿命有着决定性的影响。有效的压实能够显著的提高路基、路面的承载能力和稳定性,防止渗透,消除沉陷。实践证明,振动压路机的碾压速度对压实质量和生产率有直接的影响，在保证压实质量的前提下，提高碾压速度，可以提高生产率。碾压速度过低，会使摊铺和压实工序间断，影响压实质量；碾压速度过高，会产生推移、横向裂纹或波纹等现象。振动压路机从共振角度分析其压实机理，激振器的振动频率应尽量接近并高于共振频率；除此之外，被压材料必须有足够的有效振动次数。因此振动压路机压实质量与行驶速度和振动频率有直接关系。将振动压路机行驶速度和振动频率合理匹配对压实质量起着决定性作用。针对现场施工过程中，振动压路机的压实速度没有有效的参考标准，不能规范的进行路面压实。为此，很有必要开发基于频率的振动压路机最佳速度测定系统，定量地对振动压路机行驶速度与振动频率进行实时测定，辅助压路机工作人员操作。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种基于频率的振动压路机最佳速度测定系统及方法，能够有效地在线监测振动压路机行驶速度与振动频率之间的匹配程度，并提出合理的匹配范围。驾驶员可以根据实际情况调节压路机行驶速度，在保证施工质量的前提下可以尽可能地提高施工效率。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于频率的振动压路机最佳速度测定系统，包括信号采集模块、信号处理模块和显示模块；信号采集模块、信号处理模块和显示模块依次通过数据线连接；

所述信号采集模块包括加速度传感器、GPS模块和传感器探头；加速度传感器安装在传感器探头内，用于对振动压路机振动频率进行测量；GPS模块用于测量行驶速度；

所述信号处理模块包括信号转换器和运算器；信号转换器用于将加速度传感器采集来的加速度信号转变为能够识别的频率信号；运算器用于处理行驶速度与频率信号的匹配关系；

所述显示模块用于显示行驶速度与频率信号的匹配结果。

进一步的，显示模块包括显示屏，显示屏上设置有开关；显示屏上设置有显示速度和频率的窗口；显示屏上设有用于指示速度和频率匹配关系的第一区域、第二区域和第三区域。

进一步的，显示屏上的第一区域、第二区域和第三区域均为大小相同的六分之一圆环，从左到右依次为第一区域、第二区域和第三区域。

进一步的，开关用于控制基于频率的振动压路机最佳速度测定系统的开启与关闭。

进一步的，加速度传感器采用胶结方式镶嵌在传感器探头的内部，传感器芯片的Z轴与传感器探头的Z轴方向重合。

进一步的，传感器探头的顶端装有圆形刚性永磁铁，圆形刚性永磁铁与传感器探头之间采用胶结方式连接。

进一步的，加速度传感器的型号为ADXL345。

进一步的，一种基于频率的振动压路机最佳速度测定系统的测定方法，所述基于频率的振动压路机最佳速度测定系统包括信号采集模块、信号处理模块和显示模块；信号采集模块、信号处理模块和显示模块依次通过数据线连接；

所述信号采集模块包括加速度传感器、GPS模块和传感器探头；加速度传感器安装在传感器探头内，用于对振动压路机振动频率进行测量；GPS模块用于测量行驶速度；

所述信号处理模块包括信号转换器和运算器；信号转换器用于将加速度传感器采集来的加速度信号转变为能够识别的频率信号；运算器用于处理行驶速度与频率信号的匹配关系；

所述显示模块用于显示行驶速度与频率信号的匹配结果；

显示模块包括显示屏，显示屏上设置有开关；显示屏上设置有显示速度和频率的窗口；显示屏上的指针范围分为第一区域、第二区域和第三区域三个区域；

开关用于控制基于频率的振动压路机最佳速度测定系统的开启与关闭；

所述基于频率的振动压路机最佳速度测定系统的测定方法，包括以下步骤：

1)打开开关；将传感器探头上的圆形刚性永磁铁吸附在压路机振动轮减震块内侧，压路机开始工作，GPS模块和传感器探头上的加速度传感器开始收集压路机运行中的数据；

2)信号处理模块中的信号转换器将加速度传感器收集到的加速度信号转变为能够识别的频率信号；GPS模块收集到的数据和加速度信号转变的频率信号在运算器中进行匹配；

3)运算器将匹配识别的结果显示在显示模块中；当屏幕指针指在第二区域，表明压路机行驶速度与振动频率匹配结果良好；当指针指在第一区域，表明压路机行驶速度过低，驾驶员提高压路机行驶速度达到速度与频率的匹配；当指针指在第三区域，则表明压路机行驶速度过快，驾驶员降低行驶速度以保证速度与频率匹配合理。

与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：

本发明通过合理的结合信号采集模块、信号处理模块和显示模块，经过精确地软件分析，实现了对振动压路机振动频率和行驶速度进行定量匹配。降低了驾驶员工作难度，提高了施工效率和施工质量的稳定性。

本发明结构简单，操作简单，显示效果直观，便于驾驶员操作。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明原理框图；

其中：1、传感器探头；2、圆形刚性永磁铁；3、GPS模块；4、信号处理模块；5、第一区域；6、第二区域；7、开关；8、第三区域；9、显示屏；10、显示速度和频率的窗口。

具体实施方式

以下根据附图对本发明进一步说明：

如图1和图2所示，一种基于频率的振动压路机最佳速度测定系统，包括信号采集模块、信号处理模块4和显示模块；信号采集模块、信号处理模块4和显示模块依次通过数据线连接；

所述信号采集模块包括加速度传感器、GPS模块3和传感器探头1；加速度传感器安装在传感器探头1内，用于对振动压路机振动频率进行测量；GPS模块3用于测量行驶速度；

所述信号处理模块4包括信号转换器和运算器；信号转换器用于将加速度传感器采集来的加速度信号转变为能够识别的频率信号；运算器用于处理行驶速度与频率信号的匹配关系；

所述显示模块用于显示行驶速度与频率信号的匹配结果。

显示模块包括显示屏9，显示屏9上设置有开关7；显示屏9上设置有显示速度和频率的窗口10；显示屏9上的指针范围分为第一区域5、第二区域6和第三区域8三个区域；显示屏9上设有用于指示速度和频率匹配关系的第一区域5、第二区域6和第三区域8；

显示屏9上的第一区域5、第二区域6和第三区域8均为大小相同的六分之一圆环，从左到右依次为第一区域5、第二区域6和第三区域8。

开关7用于控制基于频率的振动压路机最佳速度测定系统的开启与关闭。

加速度传感器采用胶结方式镶嵌在传感器探头1的内部，传感器芯片的Z轴与传感器探头1的Z轴方向重合。

传感器探头1的顶端装有圆形刚性永磁铁2，圆形刚性永磁铁与传感器探头1之间采用胶结方式连接。

加速度传感器的型号为ADXL345。

本发明的工作原理如下：

1)打开开关7；将传感器探头1上的圆形刚性永磁铁2吸附在压路机振动轮减震块内侧，压路机开始工作，GPS模块3和传感器探头1上的加速度传感器开始收集压路机运行中的数据；

2)信号处理模块中的信号转换器将加速度传感器收集到的加速度信号转变为能够识别的频率信号；GPS模块3收集到的数据和加速度信号转变的频率信号在运算器中进行匹配；

3)运算器将匹配识别的结果显示在显示模块中；当屏幕指针指在第二区域6，表明压路机行驶速度与振动频率匹配结果良好；当指针指在第一区域5，表明压路机行驶速度过低，驾驶员提高压路机行驶速度达到速度与频率的匹配；当指针指在第三区域8，则表明压路机行驶速度过快，驾驶员降低行驶速度以保证速度与频率匹配合理。

本系统可以有效的发挥出设备性能，控制路面施工效率及施工质量，实现了压路机振动频率的自动识别和最佳压实速度智能判断，综合提高压实质量和压实效率，为工程机械智能化提供了一种测定系统。