基于DSP的压路机路面压实度实时检测系统设计

基于DSP的压路机路面压实度实时检测系统设计

基于DSP的压路机路面压实度实时检测系统设计
引言

上世纪80年代后期，国内开始压实度计方面的研究，也曾开发出机载式压实度仪，由于
采用数码管显示，没有采用先进的计算机技术，尽管成本低，但在实际应用中效果并不
理想。仪器的实时性不强，显示值和实际测量值不能很好地对应。

在国内外现有检测方法的基础上，本文对现有的压实度测量系统进行了改进。采用了先
进的DSP芯片作为主控制器，充分利用DSP的高速运算能力，达到了对被压实路面压实度
的实时、准确测量。

工作原理

现代压路机按压实原理可分为静力式压路机、振动式压路机和冲击式压路机。其中，振
动压路机是目前国内使用最广泛的一种压实机械，其主要由发动机、传动系统、操作系
统、行走装置和机架构成。振动轮是从动轮，也是压实轮，其采用的是一种不平衡偏心
块式结构。当振动压路机在作业时，振动轮带动偏心块高速旋转，偏心块产生的离心力
就成为干扰力。振动轮将此干扰力传递到土壤，使路基产生振动，在振动轮自身重力和
冲击力的作用下，路基土壤颗粒间的摩擦力和粘结力被克服，小的颗粒填充到大颗粒土
的空隙中，路基的压实度增加。
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图1 压路机—路基压实系统模型

　　振动压路机模型如图1所示。在由振动压路机—路基组成的压实系统中，振动轮的动
力学参数的变化和路面的刚度密切相关，而路面的刚度与压实度正相关，因此，振动轮
的动力学参数变化和压实度密切相关。通过对振动轮的动力学参数的分析，可以反映路
面压实度变化。

压实初期，路基填料比较疏松，压实度低，路基的弹性刚度小，因而阻尼大，振动轮的
响应小。随着压实次数增加，路基的刚度增大，阻尼变小，振动轮的响应变大。

当路面的压实度增大到一定程度后，由于偏心块系统的不平衡性及非线性，振动压路机
能够产生跳振，因而产生特殊的次谐波分量。而且压实度越高，次谐波分量成分也越高
。