高温动压水冲法

（高温动压水冲法）

学校：北京信息科技大学

合作企业：北京航天航宇测控技术研究所学生姓名：刘宣麟

【摘

要】

专业：电气工程及其自动化企业指导教师：董文春指导老师：熊鸣

公路对于沥青需求量逐步的提高，对沥青混合料的性能要求也越来越高。主要性能测试之一是测试沥青混合料的水敏感性。对于沥青混合料的水敏感性测试装置的设计，主要就是模拟沥青的使用环境，利用重复加水以及加压的做法，模拟沥青被汽车碾压，使得其迅速老化。【关键词】：沥青混合料水敏感性；STM32单片机；洛伦兹曲线第一章概述

随着经济的高速发展，我国的高速公路发展迅速，截至2019年12月，中国高速公路的总里程已经达到了14万千米,位居全球第一。而沥青路面具有行车舒适，环保，维护方便等特点被广泛运用。所以沥青混凝土路面在高速路上的应用占比是非常高的[1]。因此对于沥青混合物的特性进行测试显得尤为重要了。随着对沥青的需求量的提高，对于沥青的质量要求也随之提高。而沥青质量的提高离不开对其性能的测试。对于沥青的性能测试的技术方法也得随之提高，以达到现如今对于沥青的使用要求。对此，对沥青的性能测试的自动化与智能化势在必行。如果实现了沥青性能测试的自动化，将大大的减少了对其投入的人力与物力，大大提高了同行业的竞争力。实现产业的自动化，将是未来的发展的趋势。第二章设计方案

本次设计的主要功能就是实现对沥青混合料的水敏感性进行测试。使得沥青混合料在系统中受一定的压力。压力曲线符合洛伦兹曲线。故按照此方向，使用单片机控制压强控制装置输出洛伦兹曲线的压强，这样既能够保证实验的精准度，又省时省力。对于沥青混合料水敏感性测试装置的设计，主要就是模拟其使用环境，利用重复加水以及加压的做法，模拟沥青被汽车碾压，使得其迅速老化。然后对沥青的水敏感性进行测试。按照此方向对整个系统进行设计。本次设计的装置中使用了一个密封容器来模拟其使用环境，并在该容器中加入一定温度的水以及施加设定的压强，实现对沥青的迅速老化，并将测试数据发送至屏幕。该系统可1沥青混合料水敏感性测试装置设计与实现以测试多块沥青式样，利于进行对比试验；测试装置可提供形如洛伦兹曲线的压力。其功能流程图如图2.1所示。沥青混合料水敏感性测试装置模型图如图2.2所示。图2.1功能流程图图2.2沥青合料水敏感性测试装置模型图第三章调试过程

装置使用STM32单片机控制产生洛伦兹的曲线给到测试装置。使用HMI屏幕下发命令以及接收实验数据。调试的过程大致分为参数下发与接收调试，校正表的下发与接收调试，命令的下发与接收调试，试验前数据的上发调试，试验后数据的上发调试。3.1参数的接收与下发调试

HMI屏幕下发参数的界面如图3.1所示。通过HMI屏幕设置好需要下发的参数，点击“参数下发按键”将参数下发。找到程序中接收参数的数组，通过上位机可以查看该数组对应的数值，HMI屏幕上设置的参数均下发到了单片机中，并存在数组中，待调用。2沥青混合料水敏感性测试装置设计与实现图3.1HMI屏幕下发参数的界面3.2命令的下发与接收

命令的下发在试验界面与参设设置界面，需要发送两个命令，实验的启停命令，温度控制的启停命令。如图3.2所示为实验界面。当按下“开始实验”按钮时，就会下发“开始实验”对应的命令值，当按下“停止实验”按钮时，就会下发停止实验对应的命令值。温度控制键采用的是一键控制。当按下一次发送命令值，当在按下一次，执行取反功能，下发命令值，再按一次下发命令值，如此循环。图3.2实验界面3.3接收实验开始后的实验数据

实验开始后上传的数据会显示在HMI屏幕的曲线中。因此，在程序里给定一个压力传感器的采集压强值让其上传，其大小为0.45，观察上传的曲线是否正确。而当实验开始后，实验能否正常进行的关键压强控制装置是否能够输出洛伦兹曲线类型的压强值，而能否输出洛伦兹曲线类型的压强值则需要观察其触发电压是否是洛伦兹曲线的电压。于是在上传的数据中加上了压强控制装置的触发电压曲线。如图3.3所示黑色的曲线是洛伦兹曲线的触发电压曲线，红色线是压力传感器模拟采集的到的压强曲线，符合要求。设备状态以及电磁阀的状态如图3.4所示。均按要求显示。3沥青混合料水敏感性测试装置设计与实现图3.3实验数据显示图3.4设备状态显示3.4调试过程

当所有的模拟实验完成，且调试没有出现问题，便开始在制作好了的设备上开始进行测试，.最终得到的波形如图3.5所示。该曲线初步能达到要求。图3.5压力传感器采集到的压强曲线3.4后期改进

经过后期的改进，屏幕界面如图3.6所示。得到的压强控制装置的曲线如图3.7所示。采集到的系统内部压强变化曲线如图3.8所示。4沥青混合料水敏感性测试装置设计与实现图3.6HMI屏幕界面图3.6压强控制装置触发曲线图3.7采集到系统内部压强曲线第四章结论

经过初步的设计，沥青混合料水敏感性测试装置符合了公路工程沥青及沥青混合料实验规程中的要求。单片机能够控制压强控制装置输出一定的压强，压强的曲线符合洛伦兹曲线。通过压力传感器采集到的曲线波形符合洛伦兹曲线的要求。该装置可以人为设置实验的次数。所完成的设计符合公路工程沥青及沥青混合料实验规程的标准。参考文献

5沥青混合料水敏感性测试装置设计与实现[1]徐栋良.高性能沥青混合料水稳定性研究[D].重庆交通大学,2008.6