沥青延度仪的校准装置[实用新型专利]

(12)实用新型专利

(10)授权公告号 CN 205120519 U (45)授权公告日 2016.03.30

(21)申请号 201520945779.4(22)申请日 2015.11.24

(73)专利权人交通运输部公路科学研究所

地址100088 北京市海淀区西土城路8号(72)发明人荆根强 何华阳 周毅姝 郭鸿博

冷正威(74)专利代理机构北京聿宏知识产权代理有限

公司 11372

代理人张文娟 朱绘(51)Int.Cl.

G01N 3/62(2006.01)G01N 3/28(2006.01)

(ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利

权利要求书1页 说明书5页 附图2页

(54)实用新型名称

沥青延度仪的校准装置(57)摘要

本实用新型公开了一种沥青延度仪的校准装置，包括测量模块，用于测量所述沥青延度仪在加载了待测试样时的拉伸长度与拉伸时间，并根据测量结果获取长度示值与时间示值；校准模块，与所述测量模块相连接，根据所述长度示值及所述时间示值计算速度示值，并根据所述长度示值、时间示值及速度示值判断所述沥青延度仪是否符合计量指标的要求；同步模块，与所述测量模块及所述校准模块相连接，根据待测试样的拉伸状态调节所述测量模块的动作。该装置实现了长度测量和时间测量的同步校准，确保了沥青延度仪测试结果的准确性。且能够自动判断沥青断裂，解决了传统方式通过目测判断断裂带来的误差，使得检定结果更直观更准确。

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权　利　要　求　书

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1.一种沥青延度仪的校准装置，其特征在于，包括：测量模块，用于测量所述沥青延度仪在加载了待测试样时的拉伸长度与拉伸时间，并根据测量结果获取长度示值与时间示值；

校准模块，与所述测量模块相连接，根据所述长度示值及所述时间示值计算速度示值，并根据所述长度示值、时间示值及速度示值判断所述沥青延度仪是否符合计量指标的要求；

同步模块，与所述测量模块及所述校准模块相连接，根据待测试样的拉伸状态调节所述测量模块的动作。

2.根据权利要求1所述的校准装置，其特征在于，还包括：显示模块，与所述测量模块及所述校准模块相连接，用于实时显示所述沥青延度仪的长度示值、时间示值、速度示值、拉伸状态曲线及校准结果。

3.根据权利要求2所述的校准装置，其特征在于，所述测量模块包括：

用于测量所述沥青延度仪在加载了待测试样时的拉伸长度；距离测量单元，

时间测量单元，用于测量所述沥青延度仪在加载了待测试样时的拉伸时间；调节单元，与所述距离测量单元及所述时间测量单元相连接，根据接收到的所述同步模块发送的停止信号，停止所述距离测量单元及所述时间测量单元的测量。

4.根据权利要求3所述的校准装置，其特征在于，所述距离测量单元包括：光栅尺标尺，用于指示移动的距离；光栅尺读头，固定于拉伸卡具的一端，用于跟踪并读出待测试样的移动的距离；连接子单元，用于连接所述光栅尺读头与所述拉伸卡具。5.根据权利要求4所述的校准装置，其特征在于，当开始拉伸所述待测试样时，以所述光栅尺读头产生的第一个信号脉冲作为同步信号发送给所述时间测量单元。

6.根据权利要求4所述的校准装置，其特征在于，所述光栅尺标尺沿待测试样的拉伸方向且与所述沥青延度仪的水槽的上部平面平行设置。

7.根据权利要求3所述的校准装置，其特征在于，所述时间测量单元包括：时钟芯片，用于提供时间基准；启动子单元，根据接收到的同步信号设置计时起始时刻。8.根据权利要求2所述的校准装置，其特征在于，所述同步模块包括：图像单元，用于采集所述待测试样的实时图像信息；照明单元，用于提供光源；分析单元，用于根据所述实时图像信息分析所述待测试样的拉伸状态。9.根据权利要求8所述的校准装置，其特征在于，当所述待测试样发生断裂时，所述分析单元向所述测量模块发送停止信号。

10.根据权利要求2所述的校准装置，其特征在于，所述校准模块包括：建模单元，用于根据所述长度示值与所述时间示值绘制位移变化曲线图；计算单元，根据所述位移变化曲线图上每一点处的切线的斜率计算对应的时刻的速度示值。

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说　明　书沥青延度仪的校准装置

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技术领域

[0001]本实用新型涉及仪器计量领域，尤其涉及一种沥青延度仪的校准装置。

背景技术

[0002]沥青是道路工程中应用广泛的路面结构胶结材料，沥青的延度是评定沥青塑性的重要指标。延度一般采用沥青延度仪进行测定，通常是分别在温度为25℃、15℃、10℃、5℃时，以5cm每分钟(当低温采用1cm每分钟)的速度拉伸沥青试样至断裂，以其断裂时的长度(cm)作为沥青的延度。延度越大，表明沥青的塑性越好。[0003]沥青延度是在标准的试验条件、试验步骤下，采用符合标准要求的试验器具进行测定的，试验器具不符合要求，或试验条件、试验步骤不规范均会导致测量结果不准确。因为沥青延度仪的计量性能对于沥青延度测量的重要性，用于沥青延度试验的仪器应当定期进行检定或校准，以确保其计量性能满足试验要求。《沥青延度试验仪计量检定规程》(JJG(交通)023-2013)中规定了沥青延度仪的通用技术要求、计量性能要求、计量器具控制、检定方法等内容，是目前沥青延度仪进行量值溯源的重要依据。[0004]沥青延度仪校准主要分为长度示值校准、拉伸速度校准、水槽温度均匀性校准、试模尺寸的校准等。目前，针对上述各项内容进行校准时都存在存在精度不高，测量步骤复杂以及自动化水平低的问题。例如在进行长度示值的校准时，一般采用直接长度比较法进行校准，即检定方式多采用钢卷尺等进行手动目测检查。又如在进行拉伸速度的校准时，现行计量检定规程中采用秒表计时法测量拉伸装置的拉伸速度。即，测量特定拉伸长度所用的时间，长度除以时间，所得的测量结果为拉伸范围内的平均拉伸速度。现有检定校准方法无法对拉伸速度进行校准，而是采用秒表记录时间，并在拉伸结束后用钢卷尺测量拉伸距离，再计算整个拉伸过程的平均速率，用该平均速率和规定速度进行比对。[0005]综上，亟需一种新的校准装置以提高沥青延度仪的校准精度。实用新型内容

[0006]本实用新型所要解决的技术问题之一是需要提供一种新的校准装置以提高沥青延度仪的校准精度。

[0007]为了解决上述技术问题，本申请的实施例提供了一种沥青延度仪的校准装置，包括：测量模块，用于测量所述沥青延度仪在加载了待测试样时的拉伸长度与拉伸时间，并根据测量结果获取长度示值与时间示值；校准模块，与所述测量模块相连接，根据所述长度示值及所述时间示值计算速度示值，并根据所述长度示值、时间示值及速度示值判断所述沥青延度仪是否符合计量指标的要求；同步模块，与所述测量模块及所述校准模块相连接，根据待测试样的拉伸状态调节所述测量模块的动作。[0008]优选地，还包括显示模块，与所述测量模块及所述校准模块相连接，用于实时显示所述沥青延度仪的长度示值、时间示值、速度示值、拉伸状态曲线及校准结果。[0009]优选地，所述测量模块包括：距离测量单元，用于测量所述沥青延度仪在加载了待

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测试样时的拉伸长度；时间测量单元，用于测量所述沥青延度仪在加载了待测试样时的拉伸时间；调节单元，与所述距离测量单元及所述时间测量单元相连接，根据接收到的所述同步模块发送的停止信号，停止所述距离测量单元及所述时间测量单元的测量。[0010]优选地，所述距离测量单元包括：光栅尺标尺，用于指示移动的距离；光栅尺读头，固定于拉伸卡具的一端，用于跟踪并读出待测试样的移动的距离；连接子单元，用于连接所述光栅尺读头与所述拉伸卡具。[0011]优选地，当开始拉伸所述待测试样时，以所述光栅尺读头产生的第一个信号脉冲作为同步信号发送给所述时间测量单元。[0012]优选地，所述光栅尺标尺沿待测试样的拉伸方向且与所述沥青延度仪的水槽的上部平面平行设置。[0013]优选地，所述时间测量单元包括：时钟芯片，用于提供时间基准；启动子单元，根据接收到的同步信号设置计时起始时刻。[0014]优选地，所述同步模块包括：图像单元，用于采集所述待测试样的实时图像信息；照明单元，用于提供光源；分析单元，用于根据所述实时图像信息分析所述待测试样的拉伸状态。

[0015]优选地，当所述待测试样发生断裂时，所述分析单元向所述测量模块发送停止信号。

[0016]优选地，所述校准模块包括：建模单元，用于根据所述长度示值与所述时间示值绘制位移变化曲线图；计算单元，根据所述位移变化曲线图上每一点处的切线的斜率计算对应的时刻的速度示值。

[0017]与现有技术相比，上述方案中的一个或多个实施例可以具有如下优点或有益效果：

[0018]通过嵌入式的多通道集成测量技术，实现了长度测量和时间测量的同步校准，确保了沥青延度仪测试结果的准确性。且能够自动判断沥青断裂，解决了传统方式通过目测判断断裂带来的误差，使得检定结果更直观更准确。[0019]本实用新型的其他优点、目标，和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐

或述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，

者可以从本实用新型的实践中得到教导。本实用新型的目标和其他优点可以通过下面的说明书，权利要求书，以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。附图说明

[0020]附图用来提供对本申请的技术方案或现有技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分。其中，表达本申请实施例的附图与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案，但并不构成对本申请技术方案的限制。

[0021]图1为拉伸过程中的位移变化曲线示意图；

[0022]图2为本申请实施例的沥青延度仪的校准装置的结构示意图；

[0023]图3为利用本申请实施例的沥青延度仪的校准装置进行检测的流程示意图。具体实施方式

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以下将结合附图及实施例来详细说明本实用新型的实施方式，借此对本实用新型

如何应用技术手段来解决技术问题，并达成相应技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。本申请实施例以及实施例中的各个特征，在不相冲突前提下可以相互结合，所形成的技术方案均在本实用新型的保护范围之内。

[0025]在利用沥青延度仪对沥青的延展度进行测量的过程中，拉伸速度的均匀性对于测量的准确性至关重要。如图1所示，曲线1和曲线2分别为拉伸过程中位移相对于时间变化的两条曲线，曲线中各点处的切线为对应时刻的拉伸速度，对于两条完全不同的曲线，所计算的平均拉伸速度相同，但对于沥青延度试验的影响却截然不同。拉伸速度的不均匀可能导致沥青试样提前或延迟断开，从而给试验的准确性造成影响。因此，需要对沥青延度仪的拉伸的瞬时速度进行校准，即应当准确测量每一时刻的拉伸速度，而不是仅计算整个拉伸过程中的平均拉伸速度。[0026]另外，在现有技术中，在对沥青延度仪进行校准的过程中采用空载测量，即不装载待测试样运行沥青延度仪，测量延度仪在一段时间内的拉伸长度与拉伸时间，而这段时间并不与实际的沥青试样的断裂时间相同。沥青的延展性能受拉伸速度、拉伸长度与拉伸时间的综合影响，在沥青延度仪空载时进行测量，必然忽略了上述因素，导致测量结果与实际使用时的情况不相符，降低了校准的精度。因此，在本申请的实施例中，提出一种在沥青延度仪带负载的情况下测量其瞬时拉伸速度的校准装置与校准方法。[0027]利用沥青延度仪自身的加载定位装置装载待测试样试模。待测试样试模的选取根据现行的计量检定规程的要求，采用“8”字型的标准的沥青试样。

[0028]图2为本申请实施例的沥青延度仪的校准装置的结构示意图，下面结合图2进行详细说明。本申请实施例的沥青延度仪的校准装置包括测量模块21、同步模块22、校准模块23以及显示模块24。

[0029]测量模块21，用于测量沥青延度仪在加载了待测试样时的拉伸长度与拉伸时间，并根据测量结果获取长度示值与时间示值。具体的，测量模块21进一步包括距离测量单元211、时间测量单元212以及调节单元213。[0030]其中，在距离测量单元211用于测量沥青延度仪在加载了待测试样时的拉伸长度。本申请的实施例中，距离测量单元211采用的是光栅尺测量，光栅尺主要由光栅尺标尺、光栅尺读头以及用于连接标尺与读头的连接子单元组成。

[0031]光栅尺是利用光栅的光学原理工作的测量反馈装置，经常应用于数控机床的闭环伺服系统中，可用作直线位移或者角位移的检测。其测量输出的信号为数字脉冲，具有检测范围大，检测精度高，响应速度快的特点。在本申请的实施例中，光栅尺标尺211a用于指示移动的距离。如图2所示，将光栅尺标尺211a固定于升降台25上，升降台25横跨沥青延度仪的水槽201，并沿水槽201的短边放置。光栅尺标尺211a的长边与沥青延度仪的水槽201的长边同向，这样可以保证光栅尺度量的方向与拉伸试样的行进方向一致。需要注意的是，在测量之前，需要调整升降台25使得光栅尺标尺211a与沥青延度仪水槽201的上部平面保持平行。

[0032]光栅尺读头211b一般由光源、会聚透镜、指示光栅、光电元件及调整机构等组成。在本申请的实施例中，光栅尺读头211b与试样试模1通过连接子单元211c刚性连接，连接子单元211c通过磁力座固定在试样试模1上，用于跟踪并读出待测试样的移动的距离。启动沥

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青延度仪后，沥青延度仪的电机202带动沥青延度仪试样试模1、光栅尺读头连接子单元211c以及光栅尺读头211b一起运动，此时利用光栅尺可以检测试样每一时刻的拉伸长度。[0033]时间测量单元212包括时钟芯片212a和启动子单元212b。其中，时钟芯片212a用于提供时间基准，启动子单元212b用于根据外部输入的同步信号设定计时的起始时刻。同步信号由光栅尺读头211b提供，具体的，采用位移触发计时技术，当开始拉伸待测试样时，以光栅尺读头211b产生的第一个信号脉冲作为同步信号发送给启动子单元212b。[0034]调节单元213与距离测量单元211和时间测量单元212相连接，当接收到同步模块22的停止信号时，停止距离测量单元211及时间测量单元212的测量。通过位移触发启动计时以及根据断裂信号同时停止测量，保证了在校准过程中长度和时间测量的同步性，提高了校准的精度。

[0035]同步模块22，与测量模块21相连接，通过图像识别技术自动判断试样的断裂，进一步根据待测试样的拉伸状态调节测量模块21的动作。同步模块22主要由图像单元221、照明单元222、分析单元223以及摄像支架224组成。[0036]其中，图像单元221主要用于采集待测试样的实时图像信息。在本申请的一个实施例中，图像单元221为一高速摄像机，其全画幅拍摄频率可达20000fps、视角大于75°。图像单元221通过摄像支架224设置于沥青延度仪水槽201的短边一侧，通过调节摄像支架224的高度和图像单元221的角度，使得沥青延度仪水槽201的长边全部落在图像单元221的拍摄视角内，这样图像单元221能够拍摄到沥青延度仪水槽201中沥青试样所经过的路径。通过调节照明单元222，使得图像单元221所拍摄到的沥青延度仪的试样的图像清晰，边界明显。[0037]测量时，通过图像单元221连续拍摄沥青延度仪的试样的图像，同时，分析单元223根据实时图像信息分析待测试样的拉伸状态。将沥青延度仪试样两端的试模作为特征点，判断沥青延度仪试样两端试模之间是否保持存在一个连通的区域，若该区域不连通或存在的区域不唯一，则可判断沥青延度仪试样发生断裂。当待测试样发生断裂时，分析单元223向测量模块21发送停止信号，距离测量单元211和时间测量单元212接收到该停止信号后同时停止拉伸长度与拉伸时间的测量，检定装置结束工作。[0038]校准模块23与测量模块21和同步模块22相连接，用于对测量得到的数据进行整理以及存储，其根据得到的长度示值及时间示值计算速度示值，并根据长度示值、时间示值及速度示值判断沥青延度仪是否符合计量指标的要求。[0039]具体的，校准模块23包括建模单元231和计算单元232。首先建模单元231根据长度示值与时间示值绘制位移变化曲线图(如图1所示)，然后计算单元232根据位移变化曲线图上每一点处的切线的斜率计算在对应的时刻处的速度示值，并通过显示模块24将速度示值及拉伸状态曲线进行实时显示。

[0040]校准模块23还包括比较单元233。比较单元233首先获取待检测沥青延度仪的对应于长度、时间及速度的各参数的示值，然后将沥青延度仪的各参数的示值与测量得到的长度示值、时间示值及速度示值进行比较以判断待检测沥青延度仪是否符合计量指标的要求。举例而言，若测量得到的沥青试样发生断裂时的长度示值为100mm，而相应的沥青延度仪的指示出的长度为98mm，根据计量指标的要求，长度示值最大允许误差为±1mm，则可以判断该沥青延度仪不符合要求。又例如，根据位移变化曲线图得出在某一时刻的沥青延度仪的速度示值为6cm/min，而待检测沥青延度仪此时设定的拉伸速度为5cm/min，根据计量

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指标的要求，拉伸装置的拉伸速度允许误差为±5％，即5cm/min±0.25cm/min，因此，待检测沥青延度仪的瞬时速度存在6cm/min的情况，不符合计量指标的要求。同样的，可以通过显示模块24显示上述比较结果供参考。

[0041]图3为利用本申请实施例的沥青延度仪的校准装置进行检测的流程示意图，如图3所示，利用上述校准装置对沥青延度仪进行校准的过程包括，启动校准装置，初始化校准装置后将待检测的沥青延度仪调零并启动沥青延度仪，沥青延度仪电机202开始带动沥青延度仪试样试模、光栅尺连接子单元211c以及光栅尺读头211b一起运动，距离测量单元211开始测量，时间测量单元212在同步信号的作用下开始计时，同步模块22开始拍摄沥青延度仪的试样图像。将距离测量单元211测量得到的试样的拉伸长度作为长度示值，将时间测量单元212测量得到的试样的拉伸时间作为时间示值，长度示值、时间示值和拉伸状态曲线可以通过显示模块24进行实时的显示。

[0042]现有技术采用秒表记录时间，并在拉伸结束后用钢卷尺测量拉伸距离，再计算整个拉伸过程的平均速率，用该平均速率和规定速度进行对比，并不能保证拉伸速度符合要求，忽略了拉伸过程中的拉伸速度变化情况。另外，现有技术采用秒表计时和视觉观测的方法，在拉伸过程中进行时间计量，并在拉伸结束后进行长度观测，实际校准的指标只有长度和时间值，由于目测等带来的误差，观测值并不准确，并且现有技术无法保持两者测量的同步性，若无法识别拉伸速度不均匀的设备，则容易形成误检。[0043]而在本申请的实施例中，由于采用了嵌入式的多通道集成测量技术，实现了长度测量和时间测量的同步校准，确保了沥青延度仪测试结果的准确性。同时实现了沥青延度仪拉伸速度的实时检测，解决了传统方式只能获取平均速度值带来的误差，使得检定结果更直观更准确。

[0044]本申请实施例的校准方法进行带负载测量，模拟利用延度仪实际测量沥青延度时的情况，同时基于图像技术自动判断沥青断裂，使测量结果更符合实际应用，解决了传统方式中空载，或仅通过目测判断断裂带来的测量误差，使得检定结果更直观更准确。且该校准装置具有极好的便携性，方便携带和现场校准，节约了校准成本。[0045]虽然本实用新型所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本实用新型而采用的实施方式，并非用以限定本实用新型。任何本实用新型所属技术领域内的技术人员，在不脱离本实用新型所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本实用新型的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

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