一種混凝土材料反光性能的檢測(cè)裝置及檢測(cè)方法與應(yīng)用
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種混凝土材料反光性能的檢測(cè)裝置及檢測(cè)方法與應(yīng)用，包括暗箱、成束光線發(fā)生系統(tǒng)、光敏傳感器和顯示裝置，待測(cè)混凝土試件放置于暗箱的底部；光敏傳感器設(shè)置于暗箱內(nèi)壁上，且光敏傳感器與顯示裝置連接；成束光線發(fā)生系統(tǒng)包括光源和光通路，光源通過(guò)光通路將成束光線傾斜地照射在待測(cè)混凝土試件的待測(cè)面上，發(fā)生漫反射，光敏傳感器接收信號(hào)，通過(guò)顯示裝置將光信號(hào)轉(zhuǎn)化成定量信號(hào)并顯示，通過(guò)定量信號(hào)計(jì)算待測(cè)混凝土試件的反光性能當(dāng)量。該裝置可以調(diào)節(jié)光源入射角度、光照強(qiáng)度等參數(shù)，可用以模擬各種情況下材料的反光過(guò)程。由于可以通過(guò)光敏傳感器接收光束漫反射的光信號(hào)，并進(jìn)行轉(zhuǎn)化和顯示，可以更直觀觀察材料的反光性能。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種混凝土材料反光性能的檢測(cè)裝置及檢測(cè)方法與應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及道路工程領(lǐng)域，具體涉及一種混凝土材料反光性能的檢測(cè)裝置及檢測(cè)方法與應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)代工程建設(shè)中，混凝土材料的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，相應(yīng)地，混凝土材料的發(fā)展也呈現(xiàn)出高性能、多方向的趨勢(shì)。目前在道路、橋梁、隧道等工程中，混凝土路面、公路路沿石以及隧道內(nèi)壁等在夜間的反光性能對(duì)道路行車(chē)安全的影響越來(lái)越大，實(shí)際工程中對(duì)混凝土材料反光性能的檢測(cè)需求正在不斷增大，與此相關(guān)的研究也開(kāi)始開(kāi)展。但傳統(tǒng)上對(duì)混凝土材料反光性的檢測(cè)暫未出現(xiàn)完善有效的檢測(cè)手段或檢測(cè)設(shè)備。目前尚未出現(xiàn)用于混凝土材料反光性能檢測(cè)的設(shè)備，不利于相關(guān)研究和施工現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的開(kāi)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的混凝土材料反光性能檢測(cè)裝置的空白，本發(fā)明的目的是提供一種混凝土材料反光性能的檢測(cè)裝置。該檢測(cè)裝置是一種利用敏感光敏電阻的光學(xué)和電學(xué)特性定量評(píng)價(jià)混凝土材料反光性能的檢測(cè)裝置，可有效地模擬混凝土材料夜間反光的過(guò)程，并對(duì)混凝土材料的反光性能作出定量評(píng)價(jià)，并且具有成本低、操作簡(jiǎn)便以及環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。
[0004]本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供上述混凝土材料反光性能檢測(cè)裝置的檢測(cè)方法。
[0005]本發(fā)明的第三個(gè)目的是提供上述混凝土材料的檢測(cè)裝置在檢測(cè)其他材料反光性能中的應(yīng)用。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為:
[0007]—種混凝土材料反光性能的檢測(cè)裝置，包括暗箱、成束光線發(fā)生系統(tǒng)、光敏傳感器和顯示裝置，待測(cè)混凝土試件放置于暗箱的底部;光敏傳感器設(shè)置于暗箱內(nèi)壁上，且光敏傳感器與顯示裝置連接;成束光線發(fā)生系統(tǒng)包括光源和光通路，光源通過(guò)光通路將成束光線傾斜地照射在待測(cè)混凝土試件的待測(cè)面上，發(fā)生漫反射，光敏傳感器接收信號(hào)，通過(guò)顯示裝置將光信號(hào)轉(zhuǎn)化成定量信號(hào)并顯示，通過(guò)定量信號(hào)計(jì)算待測(cè)混凝土試件的反光性能當(dāng)量。
[0008]優(yōu)選的，待測(cè)混凝土試件的待測(cè)面為上表面或側(cè)面，且光敏傳感器偏離成束光線的反射路徑設(shè)置。
[0009]進(jìn)一步優(yōu)選的，待測(cè)混凝土的待測(cè)面為待測(cè)混凝土試件的上表面，光敏傳感器設(shè)置于暗箱頂端的內(nèi)壁上。
[0010]優(yōu)選的，所述光敏傳感器設(shè)置于待測(cè)混凝土試件在暗箱內(nèi)壁的投影處。
[0011]進(jìn)一步優(yōu)選的，光線在待測(cè)面上的照射點(diǎn)與光敏傳感器的連線與光線的法線重入口 O
[0012]進(jìn)一步優(yōu)選的，光線在待測(cè)面上的照射點(diǎn)為所述待測(cè)面的中心位置，所述光敏傳感器設(shè)置于待測(cè)混凝土試件在暗箱內(nèi)壁的投影的中心位置。
[0013]光線照射點(diǎn)為試件測(cè)試面的中心且入射光線與該測(cè)試面成角度，若測(cè)試面不發(fā)生漫反射則該測(cè)試面在內(nèi)壁的投影中心點(diǎn)不可能接收到反射光線，檢測(cè)此處的反射光更能說(shuō)明測(cè)試面的漫反射;且設(shè)置于中心位置可更大程度地接收反射光照，使電阻變化更明顯。
[0014]優(yōu)選的，暗箱內(nèi)壁覆蓋有一層黑色粗糙材料層。
[0015]覆蓋黑色粗糙材料的目的是減弱暗箱內(nèi)壁自身的反射，保證光敏電阻接收的光線全部來(lái)自混凝土檢測(cè)面的反射。
[0016]優(yōu)選的，所述檢測(cè)裝置還設(shè)置有待測(cè)混凝土試件的夾持裝置，夾持裝置設(shè)置于暗箱的底部。
[0017]優(yōu)選的，所述光源為L(zhǎng)ED光源。
[0018]優(yōu)選的，所述光敏傳感器為光電管、光電倍增管、光敏電阻或光敏三極管。
[0019]進(jìn)一步優(yōu)選的，所述光敏傳感器為光敏電阻。
[0020]更進(jìn)一步優(yōu)選的，所述顯示裝置為歐姆表。
[0021]歐姆表可以顯示光敏電阻的電阻值，混凝土材料漫反射系數(shù)越大，光敏電阻接受的光照強(qiáng)度越大，其阻值變化越明顯。根據(jù)光敏電阻阻值的變化值即可定量評(píng)價(jià)混凝土試件的反光性能。
[0022]再進(jìn)一步優(yōu)選的，所述歐姆表的顯示屏設(shè)置于暗箱的外壁上。便于觀察。
[0023]優(yōu)選的，所述黑色粗糙材料層為氧化鋁和碳化硅混合物涂層，以合成樹(shù)脂為粘結(jié)劑。即黑色粗糙材料層與砂紙的顆粒組成相同。
[0024]優(yōu)選的，所述待測(cè)混凝土試件的待測(cè)面為與暗箱內(nèi)壁大體平行的平面。
[0025]進(jìn)一步優(yōu)選的，所述光通路相對(duì)于待測(cè)混凝土試件待測(cè)面的傾斜角度為30-45°。
[0026]傾斜角度過(guò)小會(huì)導(dǎo)致反射光線過(guò)弱，不利于光敏電阻接收;傾斜角度過(guò)大，光敏電阻會(huì)受到入射光線的影響，同樣不利于檢測(cè)。
[0027]優(yōu)選的，所述光通路是由一個(gè)空心的管道構(gòu)成的，光源位于管道的空心處。
[0028]優(yōu)選的，所述光敏傳感器設(shè)置于暗箱頂端的中心位置處。
[0029]利用上述混凝土材料反光性能檢測(cè)裝置進(jìn)行檢測(cè)的檢測(cè)方法，包括如下步驟:
[0030]I)將待測(cè)混凝土試件放置到暗箱內(nèi)，并在待測(cè)混凝土試件的表面覆蓋與暗箱內(nèi)壁相同的黑色粗糙材料層；
[0031]2)調(diào)節(jié)光通路的傾斜角度，打開(kāi)光源，使光束在待測(cè)混凝土試件的待測(cè)面發(fā)生漫反射；
[0032]3)靜置一段時(shí)間至顯示裝置的示數(shù)穩(wěn)定后，讀取此時(shí)的示數(shù)值A(chǔ)0;
[0033]4)取下待測(cè)混凝土試件表面的黑色粗糙材料層;保持光通路的傾斜角度不變，重新測(cè)量，讀取示數(shù)值A(chǔ) ；
[0034]5)A與Ao的差值與單位變化量對(duì)應(yīng)的反光性能當(dāng)量的乘積，得到待測(cè)混凝土試件的反光性能當(dāng)量。
[0035]優(yōu)選的，所述光敏傳感器為光敏電阻，顯示裝置為歐姆表。
[0036]進(jìn)一步優(yōu)選的，步驟5)中，待測(cè)混凝土試件的反光性能當(dāng)量的計(jì)算公式為:Y=(A-A0) XB，其中，B為靈敏光敏電阻單位變化量對(duì)應(yīng)的反光性能當(dāng)量。
[0037]上述混凝土材料反光性能檢測(cè)裝置在檢測(cè)相關(guān)材料反光性能中的應(yīng)用，尤其在檢測(cè)混凝土反光性能中的應(yīng)用。
[0038]相關(guān)材料為砂漿材料、瀝青材料、圬工材料以及面層鋪裝材料等。
[0039]上述混凝土材料反光性能檢測(cè)裝置在研究材料表面結(jié)構(gòu)與材料反應(yīng)性能的關(guān)系中的應(yīng)用。
[0040]本發(fā)明的有益效果為:
[0041]1、本發(fā)明提出了一種簡(jiǎn)易的模擬混凝土夜間反光過(guò)程的模型，該裝置可以調(diào)節(jié)光源入射角度、光照強(qiáng)度等參數(shù)，可用以模擬各種情況下材料的反光過(guò)程。由于可以通過(guò)光敏傳感器接收光束漫反射的光信號(hào)，并進(jìn)行轉(zhuǎn)化和顯示，可以更直觀觀察材料的反光性能。
[0042]2、檢測(cè)裝置體積小巧便于加工，易于搬運(yùn)和操作，對(duì)使用環(huán)境要求低，并可重復(fù)使用。
[0043]3、可為進(jìn)一步研究其他材料的表面反光性能提供一種新的理論和思路，揭示了材料表面結(jié)構(gòu)和材料反光性能之間的聯(lián)系。
【附圖說(shuō)明】
[0044]圖1為實(shí)施例1檢測(cè)裝置立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0045]圖2為實(shí)施例1檢測(cè)裝置主視圖結(jié)構(gòu)示意圖；
[0046]圖3為實(shí)施例1檢測(cè)裝置側(cè)面立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0047]圖4為實(shí)施例1檢測(cè)裝置的頂部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0048]圖5為實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0049]其中，1、光源，2、光敏傳感器，3、夾持裝置，4、可開(kāi)合正面，5、量角器，6、歐姆表顯示屏，7、待測(cè)混凝土試件。
【具體實(shí)施方式】
[0050]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0051 ] 實(shí)施例1
[0052]如圖1和圖2所示，一種混凝土材料反光性能的檢測(cè)裝置，包括暗箱、成束光線發(fā)生系統(tǒng)、光敏傳感器2和顯示裝置，待測(cè)混凝土試件放置于暗箱的底部;光敏傳感器2設(shè)置于暗箱頂端的內(nèi)壁上，優(yōu)選為設(shè)置于暗箱頂端的中心位置處，且光敏傳感器2與顯示裝置連接；暗箱內(nèi)壁覆蓋有一層黑色粗糙材料層。
[0053]成束光線發(fā)生系統(tǒng)包括光源I和光通路，光源通過(guò)光通路將成束光線傾斜照射在待測(cè)混凝土試件的上表面，發(fā)生漫反射，光敏傳感器接收信號(hào)，通過(guò)顯示裝置將光信號(hào)轉(zhuǎn)化成定量信號(hào)并顯示，通過(guò)定量信號(hào)計(jì)算待測(cè)混凝土試件的反光性能。所述光通路是由一個(gè)空心的管道構(gòu)成的，光源位于管道的空心處，光源與管道之間密封設(shè)置，也可以不用密封設(shè)置，只需要形成一個(gè)光束即可。
[0054]所述檢測(cè)裝置的底部還設(shè)置有待測(cè)混凝土試件的夾持裝置3，夾持裝置3用于夾持待測(cè)混凝土試件，其夾持方式為手動(dòng)機(jī)械夾持，夾持作用位置為混凝土試件側(cè)面，以保證混凝土試件在測(cè)試過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)位移和轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0055]光源可以為任意的可以發(fā)出光束的光源，優(yōu)選為L(zhǎng)ED光源，LED光源具有能量轉(zhuǎn)化率高，綠色環(huán)保、堅(jiān)固耐用、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。
[0056]所述光敏傳感器2為光電管、光電倍增管、光敏電阻或光敏三極管，優(yōu)選為光敏電阻。
[0057]所述顯示裝置為歐姆表顯示屏6。歐姆表顯示屏6可以檢測(cè)并顯示光敏電阻的電阻值。
[0058]所述歐姆表顯示屏6設(shè)置于暗箱的外壁上。便于觀察。
[0059]所述黑色粗糙材料層為(氧化鋁和碳化硅涂層，以合成樹(shù)脂為粘結(jié)劑，即砂紙的顆粒組成，此時(shí)要求磨細(xì)。
[0060]暗箱箱體長(zhǎng)0.5米，寬0.4米，高0.4米;試件夾持臺(tái)位于箱體下底面中心，形狀為邊長(zhǎng)15厘米的正方形，暗箱材料為硬質(zhì)鋁合金。
[0061 ]所述待測(cè)混凝土試件的上表面為與水平面大體平行的平面。
[0062]所述光通路相對(duì)于待測(cè)混凝土試件的上表面的傾斜角度為30-45°，傾斜角度過(guò)小會(huì)導(dǎo)致反射光線過(guò)弱，不利于光敏電阻接收;傾斜角度過(guò)大，光敏電阻會(huì)受到入射光線的影響，同樣不利于檢測(cè)。
[0063]操作方法為:
[0064]I)打開(kāi)檢測(cè)裝置的暗箱，將待測(cè)混凝土試件安放到規(guī)定位置并固定，然后在待測(cè)混凝土試件表面覆蓋和暗箱內(nèi)壁相同的黑色粗糙材料。關(guān)閉暗箱，打開(kāi)成束光線發(fā)生裝置，靜置一段時(shí)間至靈敏歐姆表讀數(shù)穩(wěn)定，讀出此時(shí)的光敏電阻阻值，記為Re。此步操作測(cè)定的是當(dāng)無(wú)檢測(cè)試件時(shí)暗箱內(nèi)壁自身的反射對(duì)于光敏電阻的作用，此后光敏電阻阻值的變化完全來(lái)自于試件檢測(cè)面的反射，下步中的光敏電阻阻值變化量AR1 = R1-Ro即為試件反光對(duì)于阻值的影響量。
[0065]2)關(guān)閉成束光線發(fā)生裝置，打開(kāi)檢測(cè)裝置的暗箱，取下步驟I)中覆蓋于混凝土試件表面的黑色粗糙材料，關(guān)閉暗箱，打開(kāi)成束光源發(fā)生裝置，靜置一段時(shí)間至靈敏歐姆表讀數(shù)穩(wěn)定，讀出此時(shí)的光敏電阻阻值，記為R1。兩次光敏電阻阻值變化量AR1 = R1-Ro，則此混凝土試件的反光性能當(dāng)量可記為Y1 = AR1XB,設(shè)B為靈敏光敏電阻單位變化量對(duì)應(yīng)的反光性能當(dāng)量。
[0066]3)重復(fù)上述步驟得到3組Y值。若3組Y值差別不大則取3組值的平均值。若3組Y值中有一組明顯偏離于其他兩組值則舍棄此組值取剩下兩組相近值的平均值。若3組值之間差別較大則舍棄此次結(jié)果，重新進(jìn)行檢測(cè)。
[0067]實(shí)施例2
[0068]如圖5所示，此時(shí)的檢測(cè)面為待測(cè)混凝土試件7的側(cè)面，光源I與待測(cè)混凝土試件7中心同高度，光敏傳感器2位于待測(cè)混凝土試件7在側(cè)面的投影區(qū)域，光線照射待測(cè)面，照射點(diǎn)為待測(cè)混凝土試件7的中心，成束光線在待測(cè)面發(fā)生漫反射，部分光線被光敏傳感器捕捉，并傳遞出信號(hào)，原理與實(shí)施例1相同。
[0069]上述雖然結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行了描述，但并非對(duì)發(fā)明保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種混凝土材料反光性能的檢測(cè)裝置，其特征在于:包括暗箱、成束光線發(fā)生系統(tǒng)、光敏傳感器和顯示裝置，待測(cè)混凝土試件放置于暗箱的底部;光敏傳感器設(shè)置于暗箱內(nèi)壁上，且光敏傳感器與顯示裝置連接;成束光線發(fā)生系統(tǒng)包括光源和光通路，光源通過(guò)光通路將成束光線傾斜地照射在待測(cè)混凝土試件的待測(cè)面上，發(fā)生漫反射，光敏傳感器接收信號(hào)，通過(guò)顯示裝置將光信號(hào)轉(zhuǎn)化成定量信號(hào)并顯示，通過(guò)定量信號(hào)計(jì)算待測(cè)混凝土試件的反光性能當(dāng)量。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測(cè)裝置，其特征在于:暗箱內(nèi)壁覆蓋有一層黑色粗糙材料層。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測(cè)裝置，其特征在于:所述檢測(cè)裝置還設(shè)置有待測(cè)混凝土試件的夾持裝置，夾持裝置設(shè)置于暗箱的底部。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測(cè)裝置，其特征在于:所述光敏傳感器為光電管、光電倍增管、光敏電阻或光敏三極管； 優(yōu)選的，所述光敏傳感器為光敏電阻； 優(yōu)選的，所述顯示裝置為歐姆表； 進(jìn)一步優(yōu)選的，所述歐姆表的顯示屏設(shè)置于暗箱的外壁上。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測(cè)裝置，其特征在于:待測(cè)混凝土試件的待測(cè)面為上表面或側(cè)面，且光敏傳感器偏離成束光線的反射路徑設(shè)置； 優(yōu)選的，待測(cè)混凝土的待測(cè)面為待測(cè)混凝土試件的上表面，光敏傳感器設(shè)置于暗箱頂端的內(nèi)壁上。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測(cè)裝置，其特征在于:所述光敏傳感器設(shè)置于待測(cè)混凝土試件在暗箱內(nèi)壁的投影處； 優(yōu)選的，光線在待測(cè)面上的照射點(diǎn)與光敏傳感器的連線與光線的法線重合； 進(jìn)一步優(yōu)選的，光線在待測(cè)面上的照射點(diǎn)為所述待測(cè)面的中心位置，所述光敏傳感器設(shè)置于待測(cè)混凝土試件在暗箱內(nèi)壁的投影的中心位置。7.利用權(quán)利要求1-6任一所述混凝土材料反光性能檢測(cè)裝置進(jìn)行檢測(cè)的檢測(cè)方法，其特征在于:包括如下步驟: 1)將待測(cè)混凝土試件放置到暗箱內(nèi)，并在待測(cè)混凝土試件的表面覆蓋與暗箱內(nèi)壁相同的黑色粗糙材料層； 2)調(diào)節(jié)光通路的傾斜角度，打開(kāi)光源，使光束在待測(cè)混凝土試件的上表面發(fā)生漫反射； 3)靜置一段時(shí)間至顯示裝置的示數(shù)穩(wěn)定后，讀取此時(shí)的示數(shù)值A(chǔ)0; 4)取下待測(cè)混凝土試件表面的黑色粗糙材料層;使光通路保持傾斜角度不變，重新測(cè)量，讀取示數(shù)值A(chǔ); 5)A與Ao的差值與單位變化量對(duì)應(yīng)的反光性能當(dāng)量的乘積，得到待測(cè)混凝土試件的反光性能當(dāng)量。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的檢測(cè)方法，其特征在于:所述光敏傳感器為光敏電阻，顯示裝置為歐姆表； 優(yōu)選的，步驟5)中，待測(cè)混凝土試件的反光性能當(dāng)量的計(jì)算公式為:Y= (A-Ao) ΧΒ，其中，B為靈敏光敏電阻單位變化量對(duì)應(yīng)的反光性能當(dāng)量。9.權(quán)利要求1-6任一所述混凝土材料反光性能檢測(cè)裝置在檢測(cè)相關(guān)材料反光性能中的應(yīng)用，尤其在檢測(cè)混凝土反光性能中的應(yīng)用。10.權(quán)利要求1-6任一所述混凝土材料反光性能檢測(cè)裝置在研究材料表面結(jié)構(gòu)與材料反光性能的關(guān)系中的應(yīng)用。
【文檔編號(hào)】G01N21/47GK105842200SQ201610442908
【公開(kāi)日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2016年6月16日
【發(fā)明人】于乾, 劉惠華, 王婧, 于旭浩, 李曉彬
【申請(qǐng)人】于乾