用於壓實道路材料的方法和裝置的製作方法
2023-05-14 22:29:26
專利名稱：用於壓實道路材料的方法和裝置的製作方法
用於壓實道路材料的方法和裝置相關申請的交叉引用從2008 年 9 月 2 日提交的題為"Calibration Methods for IntelligentAsphalt Compaction Analyzer」的美國臨時申請序列號61/190，175和2009年8月26日提交的題 ^"Method and Apparatus for Compaction of RoadwayMaterials"^^H#l[SW^it/!5 列號_要求優先權，這兩個申請的內容在此通過引用被併入。
背景技術：
本公開目的在於用於壓實道路材料的方法和裝置，而且更具體地在於用於校準壓實分析儀的方法和裝置。浙青常常用作鋪路材料。在浙青鋪路過程中，各種級別的集料被使用。集料與浙青水泥(柏油)混合，而且鋪路機鋪放浙青混合物，且用一系列的螺旋鑽和鏟運機將浙青混合物推平。由於浙青混合物中的空氣孔隙，鋪放的材料不夠密實。因此，壓路機在本文中被稱為浙青墊的浙青材料層上通過多次，來回行駛，或以別的方式產生足夠的壓實來形成路面所需強度的浙青。在壓實過程期間被監測的關鍵過程參數中的一個是浙青墊的壓實密度。儘管有許多規範和程序來確保實現期望的密度，但是這些規範的大多數需要每車道英裡僅僅3-5個密度讀數。通常，密度讀數將從道路芯樣提取。在壓實過程期間測量浙青墊的密度的過程是麻煩的、耗時的，而且不指示所實現的總體壓實，除非在以柵格方式分布的大量的點處採取測量，僅由於成本考慮因素，這在本領域中難以實現。未能滿足目標密度是不可接受的， 而且補救措施可導致重大的成本超支。因此，有開發智能監測系統的需要，該系統將實時預測在被建造的整個路面表面上方的壓實的墊的密度。因為密度不能被直接測量，所以研究人員已嘗試用於間接測量的不同方法。已經獲得一些成功的方法涉及在本領域中通常使用的振動壓實機的動力特徵的研究。壓實機和浙青墊可被看作機械耦合系統。代表這種系統的分析模型可被用來預測傳送到墊的作為頻率(耦合系統)的函數的壓實能量的數量。被傳送的能量的量可被看作對壓實有效性的度量。機器參數如頻率和速度然後可被改變以使被傳送的能量最大化，因而提高壓實。然而，這種方法不直接產生壓實密度；此外，使能量消耗與壓實密度有關是有問題的。因此，這種方式不適合於確定浙青道路的壓實的水平。一些研究人員也盡力通過觀察壓實機的振動響應來研究在土壤和浙青壓實期間壓實機的性能。在壓實期間給予地面(路基土壤)的振動能量也導致壓實機的振動響應。 這些振動的振幅和頻率隨壓實機參數和路基而變。因此，所觀察到的壓實機的振動可被用來預測正在被壓實的材料的性質。發布給Sandstrom的美國專利號5，727，900公開了使用當壓路機在地面上通過時壓路機的振動的頻率和振幅來計算路基土壤的剪切模量和「塑性」參數。這些值然後被用來調整壓實機的速度以及它的頻率和振幅。因此，這種方法嘗試為了最佳的壓實而控制振動電動機的頻率和壓實機的前向速度，而不是估計被壓實的土壤的密度。其它方法涉及通過比較壓實機的振動的基頻的振幅與它的諧波的振幅來估計壓實的程度。壓實機配備有加速度計來在操作期間測量壓實機的振動。通過將振動信號的第二諧波與第三諧波的振幅之比關聯，壓實密度在一些情況下被估計有80%的準確性。這些結果是令人鼓舞的，而且證實了所觀察的振動與被壓實的材料的性質之間的相關性。然而， 這些技術的準確性需要提高，因為浙青路面的性質在96. 5%和98%的目標密度處顯著地不同。此外，這些方法易受所收集的數據的變化的影響。除了壓實機的振動響應以外，通過考慮混合物的性質和地點特徵，還可嘗試說明在壓實機的振動響應中所看到的一些變化來估計密度。在一種方式中，微波信號穿過浙青層而被傳輸，而且密度基于波的傳輸特徵而被估計。雖然上述技術在證明相應方式的可行性中是成功的，但在它們可被用來以所需精確度預測場地中的密度之前它們需要被進一步改善。發布給本公開的受讓人的美國專利申請11/271，575(『575申請)也提供用於密度預測的方法和裝置。在那個申請中，壓實機被使用來壓實測試路段，而且當壓實機移動時， 振動能量應用於測試路段。壓實機的響應性振動信號被收集，而且測試路段的密度使用在本領域中已知的裝置例如核密度計來測量，或通過從測試路段切割芯樣並且測量芯樣的密度來測量。壓實機的振動響應信號與測量密度相關聯，使得當對應的振動響應信號出現時， 壓實分析儀可被編程來生成表示測量密度的信號。壓實機然後被使用來壓實利用具有相同特徵的道路材料建造的實際道路路段，而且基於壓實機的響應性振動信號，壓實分析儀將生成密度信號。分析儀將壓實機的振動信號與測試路段上生成的那些信號做比較，而且將基於該比較來生成密度信號。換句話說，當分析儀將振動信號識別為與在測試路段上生成的信號相同或類似時，它將基於在測試路段上進行的測試來生成密度讀數。儘管『575申請的方法和裝置運行良好，但要求浙青測試墊的建造與正被建造的道路分離，這可能是耗時且昂貴的。發明概述此處公開的裝置包括具有傳感器的振動壓實機或壓路機，以及與其有關的壓實分析儀。壓實分析儀具有特徵提取模塊、神經網絡模塊以及分析儀模塊。傳感器可包括用於測量壓路機的振動響應信號的加速度計，而壓實分析儀使用振動響應信號的特徵來實時生成表示正被壓實的材料的密度的密度信號。使用具有壓實分析儀的壓路機來壓實道路路段的方法包括將初始輸入參數輸入到壓實分析儀中，以及使壓路機在道路路段的一部分上通過多次，該壓實分析儀可操作地與壓路機相關。該方法還可以包括當壓路機在道路路段的該部分上移動時，使用壓路機將振動能量應用於道路路段的該部分，以及當壓路機在道路路段的該部分上移動時，反覆地收集壓路機的響應性振動信號。額外的步驟可包括，基於壓路機的響應性振動信號和輸入到壓實分析儀中的初始輸入參數，使用壓實分析儀來生成表示估計密度的估計密度信號，以及在道路路段的該部分上的多個位置處測量道路路段的密度。可以將在多個位置處的測量密度與估計密度進行比較，以確定測量密度與估計密度之間的差值。基於測量密度與估計密度之間的差值，分析儀的初始輸入參數中的選定的初始輸入參數然後可被調整。壓實分析儀將生成經調整的密度輸出信號，其將比估計密度信號更接近地近似於道路路段的實際密度。道路路段的剩餘部分被滾壓，直到壓實分析儀採用經調整的輸入參數生成期望的經調整的輸出密度信號為止。另一種方法可包括將初始輸入參數輸入到壓實分析儀中，以及在道路路段的一部分上通過多次。當通過多次時，振動能量可以應用於道路路段的一部分，響應於被應用的振動能量而生成的壓路機的響應性振動信號被收集。選定的響應性振動信號可以被指定為對應於特定的壓實水平以及當壓路機沿著道路路段的該部分移動時表示實時傳送到壓實分析儀中的分析儀模塊的響應性振動信號的道路路段的該部分的壓實水平。當壓路機沿著道路的該部分行駛時，基於所傳送的壓實水平和初始輸入參數，使用壓實分析儀來實時地生成估計密度。對道路路段的該部分的實際密度測量可以在道路路段的該部分上的多個位置處進行，以確定在多個位置處的測量密度。由壓實分析儀在多個位置處生成的估計密度與在多個位置處的實際測量密度比較，而且基於估計密度與測量密度之間的差值，初始輸入參數中選定的初始輸入參數被調整。基於比估計密度更接近地近似於實際密度的被傳送的壓實水平和經調整的輸入參數，道路路段的經調整的密度被實時生成。附圖的簡要說明
圖1是具有壓實分析儀的壓路機的示意性表示。圖2是壓實分析儀部件的示意性表示。圖3是示範性的並且顯示在一時刻的頻譜特徵。圖4是頻譜圖，而且顯示壓路機進行的通過的五秒數據集。圖5顯示圖4中所示信號的功率容量。優選實施方式的描述本公開目的在於用於壓實道路和用於使用並校準智能浙青壓實分析儀(IACA)的方法和裝置。圖1示意地顯示IACA 5，一種可在路面建造期間在路面的整個長度上連續實時地測量浙青路面的密度的設備。目前在本領域中使用的質量控制技術涉及在完成的路面上的幾個位置處的密度的測量或道路芯樣的提取。這些方法通常是耗時的且無法展現建造的總體質量。此外，在浙青墊被冷卻下來之後，識別出的任何壓實問題不能容易地被補救。近些年來，幾種智能壓實(IC)技術已由振動壓實機的生產商引入。土壤基層和集料基層的統一壓實通過機器參數(振動的振幅和頻率、推力矢量化等)的變化而實現。機器參數的動態控制允許振動能量僅應用於欠壓實的區域，並因而阻止過度壓實而且確保土壤/集料基層的統一壓實。儘管這些IC技術在未來有前景，但它們的性能有待充分評估。 另外，這些IC產品要求購買配備有技術的新振動壓實機。與今天的市場中提供的IC技術相比，IACA 5是不控制機器行為的任何方面的測量設備。另外，IACA 5是可在任何現有振動壓實機上改進的獨立設備。IACA 5的主要效用是提供在建造下的路面上的每個位置處浙青墊的密度的實時測量。該信息可由壓路機操作員利用來確保統一的壓實、欠壓實下處理、以及阻止路面的過度壓實。如圖1中所示，IACA 5在振動壓路機例如振動壓路機10與下面的路面材料形成耦合系統的前提下起作用，該路面材料可以是例如熱拌浙青混合料(HMA)。振動壓路機10 的響應由它的振動電動機的頻率和耦合系統的自然振動模式確定。浙青墊的壓實增加了它的硬度，且作為結果，壓實機的振動被改變。對路面材料的性質和壓實機的振動譜的認識因此可用來估計浙青墊的硬度。HMA的質量規範一般被規定為空氣孔隙的百分比，使得例如 100%密度意味著沒有空氣孔隙存在，而90%密度意味著10%的空氣孔隙存在。因為質量規範通常被規定為浙青墊的空氣孔隙容量的百分比或最大理論密度(MTD)的百分比，所以IACA 5估計路面的壓實密度而不是硬度。現在參考附圖，振動壓實機或壓路機10在圖1中顯示。可以是例如DD-138HFA Ingersoll Rand振動壓實機的振動壓實機10包括前滾筒和後滾筒12和14，前滾筒12具有安裝在其中的偏心錘16，且需要時，前滾筒和後滾筒12和14可以具有在其中安裝的偏心錘16。偏心錘16由電動機(未顯示)旋轉，使得滾筒12和14內的錘16的旋轉在滾筒12 和14與可以包括HMA的底部18之間的接觸處引起衝擊。底部18可以被稱為浙青墊18。 衝擊之間的間距隨壓路機10的速度和偏心錘16的速度而變，並且可以例如是每線性英尺 10-12個脈衝。與IACA 5有關的傳感器模塊22由安裝到構架30的用於在操作期間測量壓實機10的振動的加速度計M組成，而且可以包括用於測量浙青底部的表面溫度的紅外溫度傳感器沈。加速度計24和溫度傳感器沈可以安裝到壓路機10的構架30。傳感器沈本質上包括實時數據採集系統。IACA 5可包括用戶界面觀，其可以是基於^itel Pentium 的可攜式電腦，用於指定振動電動機的振幅和頻率，而且輸入墊的性質，例如混合類型和升起的厚度。用戶界面觀也將用來輸入其它初始輸入參數，如下文將更詳細地解釋的。加速度計M可以是由Crossbow生產的CXL10HF3三軸加速度計，其能夠測量高達IOkHz的頻率的IOg加速度。浙青墊18的表面溫度可以利用安裝在構架30上的紅外溫度傳感器沈來測量。全球定位系統(GPS) 32也可以安裝到壓路機10。如在本領域中已知的，GPS將提供壓路機10的位置且將與IACA 5協調，使得IACA 5所產生的密度的位置將是已知的。GPS 接收器32可以是例如用來記錄壓路機10在移動時的位置的Trimble Pro XT GPS接收器。IACA 5包括特徵提取(FE)模塊34，該模塊計算輸入信號的快速傅立葉變換(FFT) 並提取對應於在不同顯著頻率處的振動的特徵。輸入信號是壓路機10的響應性振動信號， 這源於偏心錘16所產生的衝擊。響應性振動信號由加速度計M測量或收集。IACA 5也包括神經網絡(NN)分類器36，該神經網絡分類器36是被訓練來將所提取的特徵分成不同類別的多層神經網絡，其中每一類別表示預先規定的水平的壓實所特有的振動模式。IACA 5 中的壓實分析儀模塊38後處理神經網絡的輸出且實時地估計壓實的程度。IACA 5的每個部分將在下文更詳細地被描述。特徵提取器模塊34實施快速傅立葉變換來有效地提取壓路機10的響應性振動信號的不同頻率分量。FFT的輸出是具有256個元素的矢量，其中每個元素對應於在對應頻率處的歸一化信號功率。如被理解的，歸一化信號功率是在該頻率處的振幅的平方，所以所提取的特徵是頻率和在頻率處的振幅。圖3是振動信號的頻譜特徵的實例，而且顯示頻率和頻率的歸一化功率(即，振幅的平方)。壓路機10的振動信號以IkHz (1000Hz/sec)的速率採樣。因為壓路機10的響應性振動信號在IkHz處被採樣，應理解，頻譜從OHz到500Hz均勻地分布。因為FFT輸出是具有256個元素的扇區，特徵在約2Hz的頻帶中被提取。特徵可以用重疊方式每秒被提取八次，使得神經網絡36的輸入將包括從特徵被提取的前一時刻起的1 個元素和來自當前或即刻的特徵提取的1 個元素。神經網絡分類器36是三層神經網絡，其具有200個輸入、在輸入層中的10個節點、在隱蔽層中的4個節點以及在輸出層中的1個節點。神經網絡的輸入對應於特徵提取模塊的輸出，即，在這種情況下是在頻譜中的200個特徵。在優選實施方式中，在頻譜中(即， 從100-500HZ)僅上部的200個特徵被考慮。在較低範圍中的那些特徵表示壓路機10的頻率而且可以被忽略。神經網絡36將壓路機10的振動響應信號分成表示不同水平的壓實的類別。特徵提取模塊34的輸出在校準過程期間在壓路機的幾次通過中被分析，而且壓路機10的響應性振動信號中的總功率容量在每一時刻被計算。功率計算在下文被闡述。最低功率水平、最高功率水平、以及相等間隔開的功率水平被識別，而且對應於被識別的功率水平的振動響應信號的特徵被用來訓練神經網絡36。被識別的最低、最高以及相等間隔開的功率水平被指定為對應於壓實的特定水平。在壓實過程期間，神經網絡36觀察壓路機的響應性振動信號的特徵，而且將特徵分類為對應於壓實的水平中的一個。多個預先指定的壓實水平將被識別出，或用數字表示。在五個壓實水平被指定的情況下，最低壓實水平可被識別或指定為壓實水平0，而最高壓實水平可被指定為壓實水平 4。其間的壓實水平可被指定為壓實水平1、2和3，這對應於在最低功率水平和最高功率水平之間的相等間隔開的功率水平。圖3是示例性的，且顯示對應於五個不同壓實水平的特徵，最低水平對應於壓路機在振動電動機開啟的情況下運行的情況且被指定為水平0，水平 4被指定為對應於最高振動被觀察到的情況，而水平1至3對應於其間的間隔開的水平。IACA 5的最初校準假定壓實水平0對應於浙青墊的鋪放密度，而壓實水平4對應於在混合設計片材(在高性能路面旋轉式壓實機的100個旋轉處設計)中指定的目標密度。浙青的鋪放密度一般假定為例如85%到88%，而目標密度或最高密度將一般為 94-97%。壓實水平1、2和3被指定為其間的相等間隔開的密度。在校準操作期間，壓路機10將在浙青墊18上通過幾次。浙青墊18可包括待壓實的道路路段42的一部分40。該部分40將包括限定的長度，例如三十英尺。位置將在道路的這部分上被識別出，被標記為圖1上的位置A、B、C、D和E。這些位置將被用來獲得道路路段42的該部分40的實際測量密度。應理解，道路路段42可以延伸幾英裡，而且基於 IACA顯示器44上所指示的IACA 5的輸出，一旦此處描述的校準發生，道路路段42的餘下部分的滾壓就可發生，而沒有密度的進一步的實際測量，只要道路路段包括與部分42相同的道路材料。當壓路機10在道路路段42的該部分40上多次通過時，偏心錘16將產生如此處描述的衝擊。當壓路機10通過加速度計M沿著該部分40移動時，壓路機10的響應性振動信號由加速度計M收集。當響應性振動信號變得一致(這指示壓實中無進一步的變化發生)時，壓路機10 將停止通過。壓路機10應例如在翻車發生之前停止。壓路機10的響應性振動信號的功率容量利用特徵提取器34所提取的特徵而被計算。每當特徵提取發生時，功率容量被計算，如此處描述的，這可以是每秒八次。壓路機10的響應性振動信號的功率水平或功率容量可如下被計算。利用i作為頻域的指數，使得i = 1，...，Ili，而『 j』作為時域中的指數，使得j = 1，. . .，nj, Hi表示從振動信號提取的特徵的最大數量，而~表示振動信號的採樣的最大數量。振動信號的頻譜圖可由Iii行和列的矩陣表示，其中頻譜圖『S』的每個元素表示在特定時刻在給定特徵中的歸一化功率(即，頻率的振幅的平方)。例如，ith行和jth列中的元素表示在時刻護八在 ith特徵中包含的歸一化功率，其中Ts是採樣時間。如果&是ith特徵的頻率，那麼在時間指數『j』處的振動信號中包含的總功率被計算為
權利要求
1.一種使用具有壓實分析儀的壓路機來壓實道路路段的方法，所述壓實分析儀可操作地與所述壓路機相關聯，所述方法包括將初始輸入參數輸入到所述壓實分析儀中； 使所述壓路機在所述道路路段的一部分上通過多次；當所述壓路機在所述道路路段的所述部分上移動時，使用所述壓路機將振動能量應用於所述道路路段的所述部分；當所述壓路機在所述道路路段的所述部分上移動時，反覆地收集所述壓路機的響應性振動信號；基於所述壓路機的所述響應性振動信號和輸入到所述壓實分析儀中的所述初始輸入參數，使用所述壓實分析儀來生成表示估計密度的估計密度信號；在所述道路路段的所述部分上的多個位置處測量所述道路路段的密度； 比較在所述多個位置處的測量密度與所述估計密度，以確定所述測量密度與所述估計密度之間的差值；基於所述測量密度與所述估計密度之間的差值來調整所述分析儀的所述初始輸入參數中被選定的初始輸入參數，使得所述壓實分析儀所生成的經調整的密度輸出信號將比所述估計密度信號更接近地近似於所述道路路段的實際密度；以及滾壓所述道路路段的剩餘部分，直到所述壓實分析儀用經調整的輸入參數生成期望的經調整的輸出密度信號為止。
2.如權利要求1所述的方法，其中所述初始輸入參數包括道路材料的混合特徵、最小估計密度(Id)以及最大估計密度(Imax)。
3.如權利要求1所述的方法，其中(Id)是特定的鋪放密度，而Imax是在道路材料(Imax) 的混合規範中實現的目標密度。
4.如權利要求3所述的方法，還包括使用最高功率水平、最低功率水平、以及該最高功率水平與該最低功率水平之間相等間隔開的功率水平來識別所述響應性振動信號；以及將特定的最低壓實水平、最高壓實水平以及相等間隔開的壓實水平指定為對應於具有最高功率、最低功率、以及相等間隔開的功率的所述響應性振動信號； 將所述壓實水平傳送到所述壓實分析儀的分析儀模塊；以及使用公式dest = ld+kin(C1Hoffin實時生成所述道路路段的所述部分的所述估計密度 (dest)，其中kin是作為初始輸入參數的初始斜率參數，OfTin是與最小估計密度的估計偏移而且也是初始偏移參數，以及C1是傳送到所述分析儀模塊的所述壓實水平。
5.如權利要求4所述的方法，其中調整步驟包括調整所述初始斜率參數和所述初始偏移參數，以便所述壓實分析儀將使用公式dadj = I^kadj(C1)+Offsetadj來生成經調整的密度 (dadj)，其中ka(U和OfTatu分別是經調整的斜率參數和偏移參數。
6.如權利要求4所述的方法，其中利用等式
7.如權利要求6所述的方法，其中所述初始斜率參數kin由等式kin=1/n-l (Imax-Id)表示，其中η是從壓實水平0開始的壓實水平的總數量，而且其中估計初始偏移是零。
8.如權利要求7所述的方法，其中調整步驟包括調整所述初始斜率參數和所述初始偏移參數，而且使用公式(U = I^kadj(C1)+Offsetadj來生成經調整的密度(dadj)，其中kadJ和 Qffadj分別是經調整的斜率參數和偏移參數。
9.如權利要求8所述的方法，其中利用等式0#喊=IJ (Ciimeas-]來ηaestJ計算經調整的偏移，其中η是密度被測量的所述多個位置的數量，dest是在所述多個位置處的所述估計密度，d_s是在所述多個位置處的所述測量密度，以及利用等式
10.如權利要求4所述的方法，還包括從所述響應性振動信號提取選定特徵，包括包含在每個信號中的多個頻率(A)和在每個所述頻率處的振幅(^)。
11.如權利要求10所述的方法，其中利用公式
12.如權利要求11所述的方法，還包括將所提取的特徵分成多個類別，每一類別表示特定壓實水平中的一個。
13.如權利要求12所述的方法，分類步驟包括確定所提取的特徵是否最接近地類似於從具有所述最高功率、所述最低功率或所述相等間隔開的功率之一的所述響應性振動信號提取的特徵，以及使所提取的特徵與對應於那個功率水平的壓實水平相關聯。
14.如權利要求12所述的方法，其中所述初始斜率kin由等式
15.如權利要求14所述的方法，調整步驟包括基於在測量位置處生成的所述估計密度與在測量位置處的所述實際測量密度之間的差值來調整所述初始偏移參數和所述初始斜率參數。
16.如權利要求15所述的方法，其中利用等式
17.如權利要求16所述的方法，經調整的密度輸出信號使用等式dadj= I^kadj(C1)+Offsetadj來生成，其中kadj和Offadj分別是經調整的斜率參數和偏移參數。
18.一種校準壓實分析儀的方法，所述壓實分析儀可操作地與用於滾壓浙青道路路段的壓路機相關聯，所述方法包括將初始輸入參數輸入到所述壓實分析儀中；使所述壓路機在所述道路路段的一部分上通過多次；當所述壓路機通過多次時，將振動能量應用於所述道路路段的所述部分；收集所述壓路機在所述道路路段的所述部分上對於所應用的振動能量的振動響應信號；基於所述振動響應信號，使用所述壓實分析儀來生成估計密度信號；在所述道路路段的所述部分上的多個位置處測量所述道路路段的所述部分的密度；在所述多個位置處計算測量密度與由所述壓實分析儀生成的估計密度之間的差值；以及基於所計算的差值來調整所述壓實分析儀中的所述初始輸入參數中被選定的初始輸入參數；基於所述壓路機的所述振動響應信號，利用經調整的輸入參數，使用所述壓實分析儀來生成經調整的密度信號，在所述道路路段由所述壓路機滾壓時，所述經調整的密度信號將比所述估計密度信號更接近地近似於所述道路路段的實際密度。
19.如權利要求18所述的方法，還包括 計算所收集的振動響應信號中的功率；將最大計算功率水平指定為對應於最大壓實水平，而將最小計算功率水平指定為對應於最小壓實水平；將在所述最小計算功率水平與所述最大計算功率水平之間相等間隔開的多個計算功率水平指定為對應於在所述最大壓實水平與所述最小壓實水平之間的相等間隔開的壓實水平；當所述壓路機在所述道路路段的所述部分上移動時，將所述道路路段的所述部分的壓實水平傳送到所述壓實分析儀中的分析儀模塊；生成估計密度信號的步驟包括基於傳送到所述壓實分析儀的所述壓實水平和所述初始輸入參數，使用所述壓實分析儀來實時地確定所述道路的所述部分的估計密度；以及當所述壓路機在所述道路路段的所述部分上移動時，顯示表示所述估計密度的估計密度信號。
20.如權利要求19所述的方法，其中在每個所收集的振動響應信號中的功率被計算為
21.如權利要求19所述的方法，其中最小估計密度(Id)和最大估計密度(Imax)包括初始輸入參數。
22.如權利要求21所述的方法，其中除了所述最小估計密度和所述最大估計密度以外，所述多個輸入參數還包括初始斜率參數(kin)和初始偏移參數(OfTin),所述調整步驟包括將所述斜率參數調整為經調整的斜率(kadj)以及將所述偏移參數調整為經調整的偏移(Offadj) 。
23.如權利要求22所述的方法，包括使用等式kin = 1/n-l (Imax-Id)來確定所述初始斜率，其中η等於以作為所述最小壓實水平的壓實水平0開始的壓實水平的總數量，其中所述初始偏移是與所述最小估計密度的假定偏移。
24.如權利要求23所述的方法，其中利用等式dest= ld+kin χ Cfoffin由所述分析儀生成所述估計密度(U，其中C1是所述壓實水平的數字指標。
25.如權利要求M所述的方法，包括使用等式
26.如權利要求23所述的方法，還包括從所述響應性振動信號提取特徵，所述特徵包括在所述振動響應信號中包含的多個頻率和所述頻率的振幅，其中利用公式
27.如權利要求沈所述的方法，還包括將所提取的特徵分成多個類別，其中每個類別表示特定壓實水平中的一個，傳送步驟包括將表示所述提取的特徵被放置的類別的所述壓實水平傳送到所述分析儀模塊。
28.如權利要求27所述的方法，分類步驟包括確定所提取的特徵是否最接近地類似於從具有最高功率水平、最低功率水平或相等間隔開的功率水平之一的所述響應性振動信號提取的特徵，而且將所提取的特徵放置在表示對應於該功率水平的壓實水平的類別中。
29.一種校準壓實分析儀的方法，所述壓實分析儀安裝到用於壓實道路路段的壓路機， 所述方法包括將初始輸入參數輸入到所述壓實分析儀中； 在所述道路路段的一部分上多次通過；當進行所述多次通過時，將振動能量應用到所述道路路段的所述部分； 收集所述壓路機響應於被應用的振動能量而生成的響應性振動信號； 將選定的響應性振動信號指定為對應於特定壓實水平；當所述壓路機沿著所述道路路段的所述部分移動時，將表示所述響應性振動信號的所述道路路段的所述部分的所述壓實水平實時地傳送到所述壓實分析儀中的分析儀模塊；當所述壓路機沿著所述道路的所述部分滾壓時，基於被傳送的壓實水平和所述初始輸入參數使用所述壓實分析儀來實時生成估計密度；在所述道路路段的所述部分上的多個位置處對所述道路路段的所述部分進行實際密度測量，以確定在所述多個位置處的測量密度；比較在所述多個位置處由所述壓實分析儀生成的所述估計密度和在所述多個位置處的實際測量密度；基於所述估計密度與所述測量密度之間的差值來調整所述初始輸入參數中被選定的初始輸入參數；以及利用所傳送的壓實水平和經調整的輸入參數來實時生成所述道路路段的經調整的密度，所述經調整的密度將比所述估計密度更接近地近似於所述實際密度。
30.如權利要求四所述的方法，包括 計算所述響應性振動信號中的功率；識別具有最高功率、最低功率、以及該最高功率和該最低功率之間相等間隔開的功率的所述響應性振動信號；指定步驟包括將所述最低功率、所述最高功率以及所述相等間隔開的功率指定為對應於最低壓實水平、最高壓實水平以及該最低壓實水平和最高壓實水平之間相等間隔開的壓實水平。
31.如權利要求30所述的方法，其中利用等式
32.如權利要求30所述的方法，其中所述初始輸入參數包括被所述壓路機滾壓的道路材料的混合參數、所述材料的最小估計密度(Id)、所述材料的最大估計密度(Imax)、初始斜率參數kin以及初始偏移參數offin。
33.如權利要求32所述的方法，其中所述斜率參數包括由等式k=1/n-l (Imax-Id)限定的初始斜率，其中η等於以壓實水平O開始的壓實水平的總數量，而所述偏移參數包括所述道路路段的所述部分的Id與實際最小密度之間的估計差值。
34.如權利要求M所述的方法，其中Imax是目標密度，而Id是估計鋪放密度。
35.如權利要求33所述的方法，其中所述估計密度使用所述分析儀利用等式dest= I^kin(C1)+Offin來生成，其中C1表示所述壓實水平，且所述初始偏移被假定為零。
36.如權利要求35所述的方法，調整步驟包括基於在所述多個位置處的所述測量密度和所述估計密度之間的差值來將所述初始斜率調整到經調整的斜率ka(U以及將所述初始偏移調整到經調整的偏移(Offadj)。
37.如權利要求36所述的方法，其中利用等式
38.如權利要求30所述的方法，還包括從所述響應性振動信號提取特徵，所述特徵包括在所述響應性振動信號中包含的多個頻率和每個頻率的對應振幅。
39.如權利要求38所述的方法，其中利用等式
40.如權利要求39所述的方法，包括將最低壓實水平指定為0，將所述最高壓實水平指定為n，以及將所述相等間隔開的壓實水平指定為相等間隔開的數字1到n，以及使對應於所述響應性振動信號的所述最低壓實水平、所述最高壓實水平和所述相等間隔開的壓實水平與所述最低功率、所述最高功率、以及該所述最低功率和所述最高功率之間相等間隔開的功率相關聯。
41.如權利要求39所述的方法，其中η= 4，使得壓實水平的數量為5，而且被識別為壓實水平0、1、2、3和4。
42.如權利要求41所述的方法，還包括將所提取的特徵分成多個類別，其中每一類別表示所述特定壓實水平中的一個。
43.如權利要求42所述的方法，分類步驟包括確定所提取的特徵是否最接近地類似於從具有所述最高功率水平、所述最低功率水平、或所述相等間隔開的功率水平之一的所述響應性振動信號提取的特徵，而且將所提取的特徵與表示對應於所述功率水平的所述壓實水平的類別相關聯，傳送步驟包括將表示該類別的所述壓實水平傳送到所述分析儀模塊。
44.如權利要求43所述的方法，所述初始輸入參數包括初始斜率參數kin、偏移參數 Offin、最小估計密度(Id)以及最大估計密度(Imax)，生成估計密度步驟包括利用等式Clest = ld+kin (C1) +Offin來計算估計密度。
45.如權利要求44所述的方法，其中所述初始斜率參數kin由等式kin=1/n-l (Id-Imax) 限定，其中η等於壓實水平的總數量，而Offin包括所述最小估計密度和實際最小密度之間的差值。
46.如權利要求45所述的方法，其中利用等式
47.如權利要求46所述的方法，包括使用等式dadj= ld+kadJ (C1) +Offadj來計算剩餘的道路路段的密度。
48.如權利要求47所述的方法，包括滾壓所述道路路段的剩餘部分，直到所述分析儀用經調整的輸入參數生成期望的經調整的密度為止。
全文摘要
壓實道路路段的方法包括將初始輸入參數輸入到壓實分析儀中。使壓路機在道路路段的一部分上通過多次，而且振動能量被應用到該道路路段。響應性振動信號被收集，而且壓實分析儀生成估計密度信號。進行實際密度測量而且比較其與估計密度。調整初始輸入參數中被選定的初始輸入參數，以便生成表示道路路段的實際密度的經調整的密度輸出信號。
文檔編號G01N9/00GK102203582SQ200980142023
公開日2011年9月28日 申請日期2009年9月1日 優先權日2008年9月2日
發明者賽希·康姆裡 申請人:俄克拉何馬大學董事會