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激光弯沉测定仪主要包括激光器、光电转化测头、放大器、电桥和显示表头等(见图1)。
对于野外作业来讲,目前激光器的选择以半导体激光发生器为宜。光电转化测头是将激光能量转化为电能的一种装置,一般选用硅光电池作为转化元件。硅光电池具有较多的转化特点:a)光生伏特效应显着,转化率高,一般能达到60%左右,即光能的绝大部分可转化为电能;b)产品成熟.性能稳定,工作可靠性高;C)寿命长;d)分辨率高;e)使用方便,价格便宜。放大器用于放大光电流。电桥作为补偿调零之用,以消除由于阳光余辉作用产生的少量光电流。显示表头与电桥调零表头共用.表征弯沉值的光电流即是从该电流表读出的。由于一般光电流为微安级,因此,为确保测读精度.以采用微安表为宜。
1、仪器标定
激光弯沉测定仪与其他测定仪器一样。也需要标定,以得到实用的“标定线”。仪器标定工作一般在室内进行,根据我国目前的路面刚度情况。可以将激光的射程光束定为5m。
2、硅光电池的选择
硅光电池是激光弯沉仪的核心部件。在设计仪器时可根据变形量需要精心选择.一般可以根据入射光强度以及变形量变化大小综合挑选。
3、电流温度修正
一般硅光电池的工作温度为30qC。当超过30℃时。光电流的产生将要受到温度影响.而在野外进行弯沉测定有时路面温度超过了30cc,为此,需要对光电流进行温度影响修正。
4、光点的校正
当入射光照射到硅光电池上的光面积必须是长方形或正方形时.入射光的光强与产生的光电流才呈线性关系。但激光器发射出的激光在自然条件下是红色的圆点.为此,必须对自然光点进行技术处理。这种技术处理比较简单,只需要在激光器发射口上套一个光罩。其上开一个方形口子,大小可以调节。便可使落在硅光电池上的光成为长方形或正方形光束。
光弯沉仪操作简单、精度高、读数稳定、体积小、质量特轻、造价低,而且容易开发研制,特别是这种仪器是依靠光线作为臂长的。可以射得很远,由于激光发射角窄,光点小而亮。这给刚度大的路面弯沉测量提供了条件。随着公路路面刚度半径的提高,弯沉影响的半径也越来越大。有统计表明,60年代时的中级路面的弯沉影响半径为0.5m~lm,70年代三级沥青路面为lm.1.5m.二级路面为1.5m一2m,90年代高等级公路兴建后,路面弯沉影响半径普遍发展到3m,有的已达到4m以上。在这种情况下,现行弯沉测定仪臂长的支点已落入弯沉影响区内,使得测定值偏小,造成测量误差。因此,激光弯沉测定仪的应用就有了很重要的现实意义。