(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210571018.1 (22)申请日 2022.05.24 (71)申请人 广西北投 交通养护科技 集团有限公 司 地址 530201 广西壮 族自治区南宁市良庆 区金龙路2号广西能源大厦16楼 申请人 广西威航道路工程有限公司 (72)发明人 陈江财　陈大地　骆俊晖　谢成　 刘豪斌　任天锃　黄晓凤　 (74)专利代理 机构 南宁智卓专利代理事务所 (普通合伙) 4512 9 专利代理师 吴世贵 (51)Int.Cl. G01N 3/02(2006.01) G01N 3/04(2006.01)G01N 3/303(2006.01) G01N 3/10(2006.01) (54)发明名称 一种道路材料的耐冲击性能测试装置及测 试方法 (57)摘要 本发明提供一种道路材料的耐冲击性能测 试装置及测试方法， 属于道路材料的耐冲击性能 测试技术领域， 包括底座、 基层、 材料层、 裂纹检 测装置、 吸附力检测装置、 撞击方向筒、 加速装置 和铁球存储筒， 基层设置在底座上， 材料层设置 在基层上， 裂纹检测装置和吸附力检测装置设置 在材料层的两端， 裂纹检测装置可移动设置。 本 发明可以根据需要测试的冲击方向， 改变撞击方 向筒的方向来实现， 具有不同冲击点和冲击方向 的测试， 同时测试完全实现了自动化， 在冲击完 成后， 通过自动检测裂纹和吸附力， 更全面的对 测试材料层进行检测， 具有结构检测标准统一， 不需要人为的参与检测， 检测速度快， 速度是传 统检测方法的3倍以上。 权利要求书3页 说明书6页 附图2页 CN 114778279 A 2022.07.22 CN 114778279 A 1.一种道路材料的耐冲击性能测试装置， 其特征在于： 包括底座(1)、 基层(2)、 材料层 (3)、 裂纹检测装置(4)、 吸附力检测装置(5)、 撞击方向筒(6)、 加速装置(7)和铁球存储筒 (8)， 基层(2)设置在底座(1)上， 材料层(3)设置在基层(2)上， 裂纹检测装置(4)和吸附力检 测装置(5)设置在材料层(3)的两端， 裂纹检测装置(4)可移动设置， 移动到材料层(3)的上 方检测材料层(3)的裂纹情况， 吸附力检测装置(5)可移动设置， 当裂纹检测装置(4)检测完 材料层(3)的裂纹后， 吸附力检测 装置(5)移动到材料层(3)的上方吸附材料层(3)并拉张， 检测基层(2)与材料层(3)吸附力的变化， 加速装置(7)设置在撞击方向筒(6)的上方， 铁球 存储筒(8)设置在加速装置(7)的上方， 铁球存储筒(8)内设置有若干个铁球(9)， 撞击方向 筒(6)设置在材料层(3)的上方， 撞击方向筒(6)可旋转设置， 使得铁球(9)从不同的角度撞 击材料层(3)。 2.根据权利要求1所述的一种道路材料的耐冲击性 能测试装置， 其特征在于： 裂纹检测 装置(4)包括裂纹检测移动框架(10)和裂纹扫描检测器(11)， 裂纹检测移动框架(10)设置 在底座(1)上， 裂纹扫描检测器(11)设置在裂纹检测移动框架(10)横杠的下方， 当裂纹检测 移动框架(10)移动到材料层(3)的正上方时， 裂纹扫描检测器(11)与材料层(3)贴合设置， 并从左往右扫描材 料层(3)的雷文数据。 3.根据权利要求2所述的一种道路材料的耐冲击性 能测试装置， 其特征在于： 裂纹扫描 检测器(11)扫描材料层(3)裂痕的具体过程为： 裂纹扫描检测器(11)的底部设置有阵列传 感器， 移动过程中， 发射超声波并收集回弹波数据， 缺陷成像算法对弹性波进行成像处理， 依据图像确定结构内部裂缝缺陷位置及裂缝开裂程度。 4.根据权利要求3所述的一种道路材料的耐冲击性 能测试装置， 其特征在于： 阵列传感 器发射并收集弹性波， 然后将收集到的弹性波数据反 映在二维坐标上， 设每个传感器之间 的距离是K  cm， K为正整 数， 以竖直方向的坐标轴为断面的深度， 以横坐标为断面的宽度， 使 用缺陷成像算法对弹性波 进行成像处 理， 并用希尔伯特函数对弹性波数据进行优化处 理。 5.根据权利要求3所述的一种道路材料的耐冲击性 能测试装置， 其特征在于： 缺陷成像 算法的具体过程 为： 先对于待检测的试块设定检测的断面位置X ’轴线， 并在X ’轴线上设定好检测装置移动 的点X‑n， 移动检测装置到达该点后， 通过阵列式的探头发射并收集弹性波， 将收集到的阵 列式的弹性波数据传给内设缺陷成像算法的控制器处 理， 得到材 料层缺陷成像。 6.根据权利要求5所述的一种道路材料的耐冲击性 能测试装置， 其特征在于： 收集到的 阵列式的弹性波数据的具体过程 为： 假设弹性波从空气中直接进入固体介质而不发生折射， 忽略波的折射效应， 考虑到待 检测材料层表面下方有待检查的目标， 以及在被测材料块表面上沿直线移动的传感器同时 作为弹性波的发射器和接 收器， 具体由两部分组成， 沿X ’扫描线点的时延计算和将校正后 的成像分析线和映射到图像 像素； 沿X’扫描线点的时延计算的具体过程 为： 将结构的内部缺陷当作反射目标， 反射目标位于传感器的下方， 则通过计算沿光线传 播的信号的路径长度和传输时间把目标的缺陷位置聚焦成像， 给定传感器扫射开口孔径角 度下的弹性波扫射过的角度对应于可合成的各层中的孔径宽度Ln， 弹性波信号传播的路径 长度对应于传感器位置Ti信号的位置， 构建一个缺陷成像的校正数据集；权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114778279 A 2Ti点处的传感器和分别在距离基板d2的位置X2处通过缺陷区的波前， 传感器从宽度为d 的铁块中的单个圆孔产生图像， 扫描产生的宽图像是由于传感器孔径宽度， 设置A扫描信号 具有聚焦 在中心扫描位置传感器正下 方的点所需的时间偏移， 对应扫描信号； 设置Xi是被测试块表面 上的传感器检 查位置， 设置 是传感器在试块表面线性线上的 位置之间的距离， 即传感器移动Xi‑Xi‑1， 设置Xa是被分析波沿i扫描线的传感器位置， Di是每 层的深度， 从测试表面 开始， 是传感器的开口孔径角， X0是每层中的孔径宽度； 设置Xa点处的传感器和分别在距离基板d2的位置X2处通过缺陷区的波前， 传感器从宽 度为d的铁块中的单个圆孔产生图像， 扫描产生的宽图像是 由于传感器孔径宽度， 设置A扫 描信号具有聚焦 在中心扫描位置传感器正下 方的点所需的时间偏移， 对应于B扫描信号； 波幅通常偏离 中心， 实现的算法使用几何模型重新计算A扫描线中的点， 然后将这些信 号关联起 来， 以改善获得的图像， 具体过程 为： 距离d2是来自X2处缺陷的回波出现在X1处的位置， 真实距离dtrue通过等式1计算： 成像图中的距离校正可以通过(2)计算： 7.根据权利要求6所述的一种道路材料的耐冲击性 能测试装置， 其特征在于： 将校正后 的成像分析线和映射到图像 像素的具体过程 为： 使用单探头脉冲回弹波超声扫描材料层表面检测内部结构中的缺陷时， 将 从传感器收 集到的弹性波直接反映在i(t,x)坐标中， 并绘制波形数据的扫描图， 由于信号从换能器扩 散， 在图像中的显示为抛物， 表示单个探头扫描的范围内发出若干列列弹性波， 缺陷成像算 法是从探头形成正常入射视图， 并将抛物线回弹波重新聚焦到高能量集中的图像中， i' (t0,x0)是缺陷位置还原后的成像坐标； 传感器探头位于x0处， 位于缺陷上方d距 离处， 横向传感器之间的距 离为扫描间隔Δx、 V 为弹性波传播波的速度， 则超声波从探头传播到点反射器的双向传播时间t0可以由公式 (3)计算： 如果探头不在点反射器顶部， 则超声 波的时间 ‑距离关系变为， 其中， n是正整数； 使用延迟的时间用于具有横向偏移n的相邻线Δx， 通过公式(6)计算: kΔx是距离 中心扫描线的最大偏移量， 结构内部缺陷还原后的图像可以通过对扫描延 迟的时间关系通过公式(7)计算 权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114778279 A 3