一种新型路面渗水仪的制作方法

本实用新型涉及一种路面渗水系数检测仪器，具体涉及一种新型路面渗水仪。

背景技术：

一般而言沥青路面应该是密实且不透水的，但是如果沥青路面渗水过大，路面的水便会向下渗透进入基层或路基，致使路面承载能力降低，导致路面结构破坏，因此，为使沥青路面结构具有良好的水稳定性，应严格控制沥青路面的渗水性。依据我国相关规范，沥青路面的渗水性能是通过渗水系数来衡量的，而沥青路面渗水系数测试方法（T0971-2008）中规定需在液面降至100ml刻度处开始计时，并每隔60s记录一次，若液面下降速度较快，在180s内达到500ml刻度线，则需要记录达到500ml刻度线时的时间。

在整个检测过程中：液面达到100ml刻度线时开始计时、每隔60s记录一次液面读数、达到500ml刻度线时秒表读数，这些读数均是在秒表计时及液面下降过程中进行，不可避免的存在滞后性，引入较大人为误差，导致检测结果失真。此外，若某一过程读数未及时进行记录，则需重新进行试验，由于检测前期存在路面清扫、密封、排气等过程，在重新检测时不可避免的会浪费较多时间，降低检测效率。

技术实现要素：

鉴于上述检测过程中面临的问题，本实用新型提供了一种新型路面渗水仪，在实际检测过程中，只需按下屏幕相关按钮，便可完成试验检测，不需要在检测过程中人为读取液面刻度及秒表的读数，能有效避免人为读数滞后引起的误差，以及检测人员数据读取不及时导致的重新检测现象，具有准确性高、操作方便、快捷等特点，具有较好的应用前景。

实现上述技术目的，达到上述技术效果，本实用新型通过以下技术方案实现：

一种新型路面渗水仪，包括渗水仪本体、电容式液位传感单元、信息处理器单元、用于供电的电源单元；所述渗水仪本体包括底座、至少两根支架、上顶板、下顶板、量筒、导管和阀门；所述支架在竖直方向从上至下顺次贯穿上顶板和下顶板，支架的底端与底座相连，底座的下部设有空腔；所述量筒的底部固定在下顶板上；所述导管连通量筒的底部和底座下部的空腔；所述阀门设于导管上，控制导管内液体的流通；所述电容式液位传感单元包括铝箔电极和电容式液位传感器，铝箔电极设于量筒的侧壁上，电容式液位传感器设于上顶板上，且电容式液位传感器通过导线分别与铝箔电极和信息处理器单元相连。

进一步的，所述信息处理器单元包括显示屏装置、可编程逻辑控制器PLC芯片以及安装在显示屏装置内的第一单片机芯片、第二单片机芯片、第一A/D模数转换器、第二A/D模数转换器和第三A/D模数转换器，显示屏装置安装在上顶板上，并与可编程逻辑控制器PLC芯片通过导线相连，显示屏装置上划分为按钮区和显示区，按钮区包括开关按钮、第一阈值按钮、第二阈值按钮和测试按钮；所述开关按钮通过导线与电源单元相连接，控制新型路面渗水仪的通电状况；所述第一阈值按钮通过导线分别与第一A/D模数转换器的输入端和电容式液位传感单元的输出端相连接，第一A/D模数转换器的输出端分别与第一单片机芯片和可编程逻辑控制器PLC芯片相连；所述第二阈值按钮通过导线分别与第二A/D模数转换器的输入端及电容式液位传感单元的输出端相连接，第二A/D模数转换器的输出端分别与第二单片机芯片和可编程逻辑控制器PLC芯片相连；所述测试按钮通过导线分别与第三A/D模数转换器的输入端和电容式液位传感单元的输出端相连接，第三A/D模数转换器的输出端与第一单片机芯片相连；所述第一单片机芯片接收到第三A/D模数转换器输出的信号值低于设定的第一阈值H时，将该信号值传送至可编程逻辑控制器PLC芯片和第二单片机芯片；所述第二单片机芯片接收到第一芯片输出的信号值等于设定的第二阈值L值时，将该信号值传送至可编程逻辑控制器PLC芯片，控制可编程逻辑控制器PLC芯片停止工作；可编程逻辑控制器PLC芯片的输出端与显示屏装置相连。

进一步的，所述第一阈值H为液面在高于100ml刻度线时对应的电容信号值；第二阈值L位液面在低于500ml刻度线时对应的电容信号值；其中，液面高度在100ml刻度线以上时（即液面高度值在0-100ml之间时），电容式液位传感单元采集到的值均相同，液面高度低于500ml刻度线后，电容式液位传感单元采集到的值均相同。本实用新型中的量筒上的刻度值为100ml位于500ml刻度值上方，即刻度值从量筒的顶部至底部逐渐变大。

进一步的，所述显示区包括与60s渗水量、120s渗水量、180s渗水量和100ml-500ml用时对应的四个显示区域，其中60s渗水量、120s渗水量、180s渗水量对应的显示区域用于显示在开始计量后60s、120s及180s时的渗水量，100ml-500ml对应的显示区域用于显示液面从100ml下降至500ml时所用时间。

进一步的，所述上顶板为圆环形，其材料为钢塑材料，固定在支架顶端；所述上顶板上设有通孔，用于供量筒穿过，通孔的尺寸大于量筒的尺寸。

进一步的，所述铝箔电极包括两个铝箔胶带，铝箔胶带的长度等于量筒上100ml刻度处至500ml刻度处的长度，两个铝箔胶带通过绝缘不干胶对称的紧贴在量筒在侧壁上，所述电容式液位传感器安装在上顶板的下部。

进一步的，所述铝箔胶带的一端与量筒上的100ml刻度线处重叠，另一端与量筒上的500ml刻度线处重叠。

一种新型路面渗水仪的测量方法，包括以下步骤：

S1：向量筒内通入液体；

S2：对渗水仪进行阈值设定，具体为：当液体的高度达到量筒的100ml刻度线处时，启动第一阈值按钮，电容式液位传感单元输出的电容信号值作为第一阈值H，并通过第一A/D模数转换器分别传送到第一单片机芯片和可编程逻辑控制器PLC芯片，第一单片机芯片和可编程逻辑控制器PLC芯片保存第一阈值H；当液体的高度达到量筒的500ml刻度线处时，启动第二阈值按钮，电容式液位传感单元输出的电容信号值作为第二阈值L，并通过第二A/D模数转换器分别传输到第二单片机芯片和可编程逻辑控制器PLC芯片，第二单片机芯片和可编程逻辑控制器PLC芯片保存第二阈值L；

S3：启动测试按钮，利用电容式液位传感单元实时监测量从100ml刻度线升到500ml刻度线之间的量筒内液位的高度并输出电容信号值，并通过第三A/D模数转换器和第一单片机芯片分别传输到第二单片机芯片和可编程逻辑控制器PLC芯片；可编程逻辑控制器PLC芯片根据下述公式进行计算渗水量Y：

Y=400/(H-L)*(H-X)

其中，X为测试过程中的电容式液位传感单元输出的电容信号值，400为液面从100ml下降至500ml时的渗水量；

S4：当可编程逻辑控制器PLC芯片接收到第一单片机芯片发出的信号后，自动启动计时程序，且每隔设定的时间对Y值进行一次自动计值，并将计值分别显示在显示屏装置上，当可编程逻辑控制器PLC芯片接收到第二单片机芯片输出的信号值为第二阈值L后，计时暂停，显示屏装置显示液面从100ml下降至500ml时所用时间。

进一步的，所述步骤S4还包括：第一单片机芯片接收到第三A/D模数转换器输出的信号值低于第一阈值H值时，将该信号值传送至可编程逻辑控制器PLC装置和第二单片机芯片，此时可编程逻辑控制器PLC装置开始计时；所述第二单片机芯片接收到第一单片机芯片输出的信号值等于第二阈值L值时，将该信号值传送至可编程逻辑控制器PLC芯片，计时暂停。

进一步的，所述设定的时间为60s，且前180s的计值分别显示在显示屏装置上60s渗水量、120s渗水量、180s渗水量对应的显示区域处；当可编程逻辑控制器PLC芯片接收到第二单片机芯片输出的信号值为第二阈值L后，计时暂停，并在显示屏装置的100ml-500ml对应的显示区域处显示液面从100ml下降至500ml时所用时间。

本实用新型的有益效果：

本实用新型的一种新型路面渗水仪，在实际检测过程中，只需按下屏幕相关按钮，便可完成试验检测，不需要在检测过程中人为读取液面刻度及秒表的读数，能有效避免人为读数滞后引起的误差，以及检测人员数据读取不及时导致的重新检测现象。因此，本实用新型具有准确性高、操作方便、快捷等特点，具有较好的应用前景。

附图说明

图1为新型路面渗水仪装置结构示意图；

图2为新型路面渗水仪装置的上顶板结构示意图；

图3为新型路面渗水仪装置的屏幕显示示意图；

图4为新型路面渗水仪各单元电路连接示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

下面结合附图对本实用新型的应用原理作详细的描述。

如图1所示，一种新型路面渗水仪，包括渗水仪本体1、电容式液位传感单元3、信息处理器单元4、用于供电的电源单元2；所述渗水仪本体1包括底座101、至少两根支架102、上顶板103、下顶板104、量筒105、导管和阀门106；所述支架102在竖直方向从上至下顺次贯穿上顶板103和下顶板104，支架102的底端与底座101相连，即支架102用于将上顶板103和下顶板104固定在底座101的上方，且底座101的下部设有空腔；所述量筒105的底部固定在下顶板104上，优选地，量筒105与下顶板104垂直；所述导管连通量筒105的底部和底座101下部的空腔；所述阀门106设于导管上，控制导管内液体的流通；所述电容式液位传感单元3包括铝箔电极301和电容式液位传感器302，铝箔电极301设于量筒105的侧壁上，电容式液位传感器302设于上顶板103上，且电容式液位传感器通过导线分别与铝箔电极301和信息处理器单元4相连，进行渗水量测量。

优选地，如图4所示，所述信息处理器单元4包括显示屏装置41、可编程逻辑控制器PLC芯片42以及安装在显示屏装置41内的第一单片机芯片43、第二单片机芯片44、第一A/D模数转换器45、第二A/D模数转换器46和第三A/D模数转换器47，显示屏装置41安装在上顶板103上部，并与可编程逻辑控制器PLC芯片42通过导线相连，显示屏装置41上划分为按钮区和显示区，按钮区包括开关按钮411、第一阈值按钮412、第二阈值按钮413和测试按钮414；所述开关按钮411通过导线与电源单元2相连接，控制新型路面渗水仪的通电状况；所述第一阈值按钮412通过导线分别与第一A/D模数转换器45的输入端和电容式液位传感单元3的输出端相连接，第一A/D模数转换器45的输出端分别与第一单片机芯片43和可编程逻辑控制器PLC芯片42相连；所述第二阈值按钮413通过导线分别与第二A/D模数转换器46的输入端及电容式液位传感单元3的输出端相连接，第二A/D模数转换器46的输出端分别与第二单片机芯片44和可编程逻辑控制器PLC芯片42相连；所述测试按钮414通过导线分别与第三A/D模数转换器47的输入端和电容式液位传感单元3的输出端相连接，第三A/D模数转换器47的输出端与第一单片机芯片43相连。

所述第一单片机芯片43接收到第三A/D模数转换器47输出的信号值低于设定的第一阈值H时，将该信号值传送至可编程逻辑控制器PLC芯片42和第二单片机芯片44，此时可编程逻辑控制器PLC装置开始计时；所述第二单片机芯片44接收到第一芯片输出的信号值等于设定的第二阈值L值时，将该信号值传送至可编程逻辑控制器PLC芯片42，控制可编程逻辑控制器PLC芯片42停止工作。优选地，所述第一阈值H为液面在高于100ml刻度线时对应的电容信号值；第二阈值L位液面在低于500ml刻度线时对应的电容信号值。具体地：当接通电路后，将量筒105内加水在100ml刻度线以上后，按下第一阈值按钮412，此时电容式液位传感单元3通过第一A/D模数转换器45便可将第一阈值H输入第一单片机芯片43中，如此便可完成对第一单片机芯片43的阈值设定；当接通电路后，量筒105内不加水或液面在500ml刻度线以下时，按下第二阈值按钮413，此时电容式液位传感单元3通过第二A/D模数转换器46便可将第二阈值L输入第二单片机芯片44中，如此便可完成对第二单片机芯片44的阈值设定；当第一单片机芯片43接收到第三A/D模数转换器47输出的信号值低于第一阈值H值时，便会将该信号值传送至可编程逻辑控制器PLC芯片42和第二单片机芯片44，当第二单片机芯片44接收到第一单片机芯片43输出的信号值等于第二阈值L值时，便会将该信号值传送至可编程逻辑控制器PLC芯片42。

优选地，如图3所示，所述显示区包括与60s渗水量、120s渗水量、180s渗水量和100ml-500ml用时对应的四个显示区域（A、B、C、D），其中60s渗水量、120s渗水量、180s渗水量对应的显示区域用于显示在开始计量后60s、120s及180s时的渗水量，100ml-500ml对应的显示区域用于显示液面从100ml下降至500ml时所用时间。

如图2所示，作为本实用新型的进一步改进，所述上顶板103为圆环形，其材料为钢塑材料，固定在支架102顶端，显示屏装置41设于上顶板103的顶面，便于操作。

与沥青路面渗水系数测试方法（T0971-2008）中规定的仪器相比，本实用新型中的支架102有所延长，便于固定。

优选地，所述上顶板103上设有通孔，用于供量筒105穿过，通孔的尺寸大于量筒105的尺寸。

优选地，所述铝箔电极301包括两个铝箔胶带，铝箔胶带的长度等于量筒105上100ml刻度处至500ml刻度处的长度，两个铝箔胶带通过绝缘不干胶对称的紧贴在量筒105在侧壁上，所述电容式液位传感器302安装在上顶板103的下部。优选地，铝箔胶带的柔韧性较好并做了绝缘处理，其宽度为8mm，柔软性好，与量筒表面更贴合，测试更准确。

优选地，所述铝箔胶带的一端与量筒105上的100ml刻度线处重叠，另一端与量筒105上的500ml刻度线处重叠。

优选地，本实用新型中的电源单元2为便携式交流电源，为整个装置供电。

一种新型路面渗水仪的测量方法，包括以下步骤：

S1：向量筒105内通入液体；

S2：对渗水仪进行阈值设定，具体为：当液体的高度达到量筒105的100ml刻度线处时，启动第一阈值按钮412，电容式液位传感单元3输出的电容信号值作为第一阈值H，并通过第一A/D模数转换器45分别传送到第一单片机芯片43和可编程逻辑控制器PLC芯片42芯片，第一单片机芯片43和可编程逻辑控制器PLC芯片42保存第一阈值H；当液体的高度达到量筒105的500ml刻度线处时，启动第二阈值按钮413，电容式液位传感单元3输出的电容信号值作为第二阈值L，并通过第二A/D模数转换器46分别传输到第二单片机芯片44和可编程逻辑控制器PLC芯片42，第二单片机芯片44和可编程逻辑控制器PLC芯片42保存第二阈值L；

S3：启动测试按钮414，利用电容式液位传感单元3实时监测量从100ml刻度线升到500ml刻度线之间的量筒105内液位的高度并输出电容信号值，并通过第三A/D模数转换器47和第一单片机芯片43分别传输到第二单片机芯片44和可编程逻辑控制器PLC芯片42；可编程逻辑控制器PLC芯片42根据下述公式进行计算渗水量Y：

Y=400/(H-L)*(H-X)

其中，X为测试过程中的电容式液位传感单元3输出的电容信号值，400为液面从100ml下降至500ml时的渗水量；

S4：当可编程逻辑控制器PLC芯片42接收到第一单片机芯片43发出的信号后，自动启动计时程序，且每隔设定的时间对Y值进行一次自动计值，并将计值分别显示在显示屏装置上，当可编程逻辑控制器PLC芯片接收到第二单片机芯片输出的信号值为第二阈值L后，计时暂停，显示屏装置显示液面从100ml下降至500ml时所用时间；优选地，所述设定的时间为60s，且前180s的计值分别显示在显示屏装置上60s渗水量、120s渗水量、180s渗水量对应的显示区域处；当可编程逻辑控制器PLC芯片接收到第二单片机芯片输出的信号值为第二阈值L后，计时暂停，并在显示屏装置的100ml-500ml对应的显示区域处显示液面从100ml下降至500ml时所用时间。

所述步骤S4还包括：第一单片机芯片43接收到第三A/D模数转换器47输出的信号值低于第一阈值H值时，将该信号值传送至可编程逻辑控制器PLC芯片42装置和第二单片机芯片44，此时可编程逻辑控制器PLC装置开始计时；所述第二单片机芯片44接收到第一单片机芯片43输出的信号值等于第二阈值L值时，将该信号值传送至可编程逻辑控制器PLC芯片42，可编程逻辑控制器PLC芯片计时暂停。

综上所述，本实用新型的新型路面渗水仪，在安装好仪器进行实际检测前：

首先对第一单片机芯片的阈值、第二单片机第一单片机芯片阈值及可编程逻辑控制器PLC芯片中的第一阈值H、第二阈值L进行设定，具体过程如下：将新型路面渗水仪与电源单元2连接，按下屏幕上的开关按钮，在量筒内不加水或者加水液面低于500ml刻度线时，按下第二阈值按钮，此时电容式液位传感单元3通过第二A/D模数转换器便可将第二阈值L输入第二单片机芯片及可编程逻辑控制器PLC芯片中，设定完毕后松开第二阈值按钮；然后继续向量筒内加水，待液面高于100ml刻度线后，按下第一阈值按钮，此时电容式液位传感单元3通过第一A/D模数转换器便可将第一阈值H输入第一单片机芯片及可编程逻辑控制器PLC芯片中，设定完毕后松开第一阈值按钮；此时便完成了对第一单片机芯片的第一阈值H、第二单片机芯片的第二阈值L以及可编程逻辑控制器PLC芯片中第一阈值H、第二阈值L值的设定，待设定完成后，便可进行检测。

在依据沥青路面渗水系数测试方法（T0971-2008）进行检测时，接通电源，按下启动键，打开阀门后，观察液面下降状况，若液面保持不下降，则表明该处不渗水；若液面下降，在下降至100ml刻度线前，第一单片机芯片接收到的信号值液位H，当液面低于100ml时，由于水的电容明显大于空气电容，此时两电极间电容便开始随着液面的降低而降低，第一单片机芯片接收到的信号值低于第一阈值H，便会将接收到的信号传送至可编程逻辑控制器PLC芯片及第二单片机芯片，可编程逻辑控制器PLC芯片接收到第一单片机芯片的信号后，便开始计时并通过已编制好的逻辑程序计算Y值，每隔60s时对Y值进行一次自动计值，前180s的计值分别显示在60s、90s、180s处，依据规范在记录180s时渗水量后便可停止测试；若在180s内液面达到500ml刻度线时，两电极间的电容值便会达到最低，第二单片机芯片便会接收到第一单片机芯片传来的为第二阈值L的信息，此时第二单片机芯片便会向可编程逻辑控制器PLC芯片发出信号，在可编程逻辑控制器PLC芯片接收到第二单片机芯片的信号后便会计时暂停，并在屏幕100ml-500ml处显示所计时间，所显示时间便为液面从100ml刻度线下降至500ml刻度线的时间，便可停止试验，此时检测人员将屏幕上显示的相关数据记录至记录表即可。

因此，本新型路面渗水仪在实际检测过程中，只需按下屏幕相关按钮，便可完成试验检测，不需要在检测过程中人为读取液面刻度及秒表的读数，能有效避免人为读数滞后引起的误差，以及检测人员数据读取不及时导致的重新检测现象。因此，本实用新型具有准确性高、操作方便、快捷等特点，具有较好的应用前景。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。