用于测定半固态材料硬度的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于测定半固态材料硬度的方法及装置，尤其涉及一种用于测量道路涂层如柏油硬度的穿透计，或测量润滑剂硬度的方法。本发明专利技术目的在于提供一种装置和方法，其相比现有技术更加准确地测量出半固态材料的硬度，同时此方法和装置对电子和／或机械上的干扰具有很低的敏感性的要求。为此，在压力－路程传感器（２０）下落之前或下落期间，测出其校正压力值（Ｆ↓［Ｂｅｒ］），并确定校正压力值（Ｆ↓［Ｂｅｒ］）与各时间点（ｔ↓［３２］－ｔ↓［５１］）所测出的压力值（Ｆ↓［３２］－Ｆ↓［５１］）之间的压力差（ΔＦ↓［３２］－ΔＦ↓［５１］）以及零时间点（ｔ↓［４１］），其中，测体（５，８）对应于零时间点（ｔ↓［４１］）的位置（２１，Ｓ↓［４１］）将作为待检测材料（２２）表面的准确开始位置（２１，Ｓ↓［４１］）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于测定半固态材料硬度的方法及装置，尤其涉及一种用 于测量道路涂层硬度的穿透计和方法，如柏油硬度的方法，或测量润滑剂硬度 的方法。
技术介绍
半固态材料，如柏油和/或沥青通常用于道路建设中。柏油是通过对天然矿 物经技术提炼而制成的沥青和矿物材料的混合物。通过改变粘合剂和矿物质材 料的种类以及添加量，可使柏油具有不同的特性，例如按照不同的要求制成不 同的硬度。在此过程中，柏油必须满足工程委托方、承包方、道路使用者、纳税人和 当地居民所提出的各种要求。其中尤其包括安全性和驾驶的舒适性，即平整性、 附着力、柏油涂层亮度、经济性，即耐久性、抗裂性、抗变形性、抗老化性或 抗疲劳性，并且具有易修复和修复时间短、原料便宜等特征，可以采取通用简 单的方法进行混合-修建及压实，此外还应具有降低噪音的特点。柏油中的沥青需要承受极高的温度及交通负荷要求。在德国境内使用时，柏油覆层在冬季对路面进行撒盐化冻的情况下温度可下降到-30。C，而在夏季太 阳照射下温度可达十50。C。沥青特性中的一个主要参数就是其硬度等级。较软 的沥青在夏季会形成路面凹痕或车辙，较硬的沥青在冬季会形成裂紋。因此， 准确测定沥青硬度是控制其质量的 一个重要手段。在国际上，对半固态检测材料，如沥青，所采用的硬度测定方法通常是根 据ASTMD5， IP 49, DIN EN 1426标准所实施的穿透法，以前的标准为DIN 52010。进行测量时，将一个按特定的重量和尺寸所做成的测量体-由降落杆和穿透体组成-通过自身重量在短时间内穿入所需检测的材料中。随后出的测量检测材料的穿透深度即对应了相应沥青的硬度(例如"B80，，表示穿透深度为 80/10mm)。用于对测体进行固定、释放并使其穿入测试材料的仪器被称为穿透 计，所采用的测量方法则被称为穿透法。测量结果的可比性前提是，测体的规格必须相同，并且在进行实际穿透之 前，测体必须正确位于开始位置。这就是说，穿透体(如穿透针)必须直接位 于材料表面上方，理想状态下，穿透体与被测量材料之间的接触点应当无穷小。 确定穿透计的开始位置时，需要小心地放下测体，由操作人员采用目测法进行 高度调节，直至穿透体到达检测材料的表面。然后从这个开始位置释放此前固 定在穿透计中的测量体(由下落杆和穿透体组成)，开始进行穿透。在此过程中， 测体通过自身重量穿入检测材料中。按照ASTM D5， IP 49和DIN EN 1426的 规定，穿透时间为5秒钟。穿透路线及深度即为穿透测试的结果，并将作为计 算硬度级别的标准。采用上述装置对开始位置进行必要的调节时，不可避免地会出现错误。其 原因在于，对开始位置的调节是由操作人员在(主观)目测条件下手动进行的。 在此过程中，测体通过手轮向下运动。然后再通过操作人员的目测找到固定点。如果按照DIN EN 1426标准的规定对加热液体进行测量，也就是说必须在 "水下，，找出固定点，上述方法就会有难度。如果需要检测的材料是沥青，那么 所进入的光线中只有很少一部分可以反射回来。糟糕的视觉状况可会限制操作 人员的判断或者使其作出错误的判断。在现有技术水平下， 一般使用如镜子， 光源(灯光)和光学辅助装置等方法以改善视觉状况。例如，采用放大镜和聚 光灯使靠近^r测材料表面的针尖形成阴影。然而这种方法并不能确保准确地测 出安装点(开始位置)，从而导致确定待检测材料的硬度级别时出现错误。错误的开始位置(安装错误)会对确定硬度级别时的检测结果造成以下影响..- 测体的针尖只是看上去接触到了测量材料的表面，也就是测体固定过早，这种情况下，测体在随后的穿透过程中将由于降落高度过高而穿 入检测材料太深。- 测体的针尖在开始位置处已经刺入^r测材料的表面，也就是说，测体固定过迟，这种情况下，测体在随后的穿透过程中将穿入过浅。 另外，DE 4021178 AL公开一种通过测量"下落测体"在待检测材料中的穿 入深度而测定半固态材利-硬度的方法。在这种测量方式中，测体将通过电动马 达、下落杆和其它组件做垂直下降运动。由于下落高度对测体的穿透力影响很 小，因此没有介绍零点位置(开始位置)的确定方法，也无须对其进行预先确 定，以便将测体固定在一个预先确定的开始位置(即预先确定的下落高度)。测 体应尽可能贴近检测材料的上方，从而减少下落线路的影响。此外，DE 38 30 815 AL公开一种测体不通过自身重量而下落在被4企测材泮+ 上的硬度测定方法。具体方法是采用不同的测试力Fl和F2通过测体对被;险测 材料进行沖击。其中，首先对被检测材料施加相对较高的预负荷(最高至试验 负荷的20%),并在施加预负荷后通过数学方法推算出零点位置。但是，施加 试验负荷可能导致测定半固态材料硬度时出现错误的测量数值。此外，DE102 57 170B4公开一种测定半固态材料硬度的方法。即在进行硬 度测定之前，将测体与一个压力-路程传感器相连，并使其沉入待检测材料中， 对带传感器的测体进行第一次固定时，待检测材料仅承受弹性变形，并通过传 感器得出的至少两个压力-路程-测量值计算出测体在被检测材料上方及在被检 测材料表面上的确切开始位置，然后将测体固定在这个开始位置。通过这种方 法可以完成自动定位，从而可以避免产生主观的定位错误。缺点则是，需要一 个相对较大的支架，从而对压力-路程传感器提出了较高的抗干扰性要求，例如 对抗振敏感性的要求。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于，提供一种测量装置和方法，其可以比现有技术更加准确地测量出半固态材料的硬度，并且此方法和装置对电子和/或机械上的 干扰具有很低的敏感性的要求。上述目的将通过权利要求1 (方法权利要求)特征部分中的特征和权利要求14 (装置权利要求)特征部分中的特征，以及相应的前序部分中的特征得以 实现。本专利技术的优选的具体实施例将在从属权利要求中加以说明。本专利技术的一个特殊的优点在于，与按照现有技术标准(DE 102 57 170B4) 所采用的方法和装置相比，本专利技术的装置和本专利技术的方法可以更加简便和可靠 地测量出半固态检测材料的硬度。根据本专利技术，在进行实际测量之前，把一个压力-路程传感器从出发位置下 落至回转点，在下落之前或下落过程中计算出一个压力校正值，并为多个测量 时间点(最好多于IO个测量时间点，但最少为两个)计算出校正值与各个时间 点上所测量出压力值之间的差额，并且符合下列i)-iii)中规定的标准之一i )从零时间点开始，其随后相邻测量时间点之间的压力差相同，零时间点 及其随后测量时间点之间的时间差大于规定的时间间隔。ii) 从零时间点开始，其随后相邻测量时间点之间的压力差相同，紧随零时 间点的测量时间点上的压力差大于规定值。iii) 从零时间点开始，其随后相邻测量时间点之间的压力差相同，零时间点 与其随后测量时间点之间的路程差大于规定的路程长度。其中，零点位置处的测体位置将被作为待检测材料表面的准确开始位置。 优选地，在计算校正压力值时，将测体开始下落直至到达回转点处时的时 间间隔划分成若干个测量时间点，为测体到达待检测材料表面期间所确定的这 些测量时间点测量出相应的压力值，并通过数学方式从测出的压力值计算出校 正压力值。然后通过数学方法对这些数值进行计算，从而得本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于下落测体（５，８）的自身重量将其压入被检测材料，并通过测量其穿透深度（２３）对半固态材料（２２）硬度进行测定的方法，其中，在进行测体的穿透测定之前，使连接到压力－路程传感器（２０）的测体（５，８）从位于待检测材料（２２）上方的出发位置（Ｓ２５）下落至待检测材料（２２）中的回转点（Ｓ↓［５１］），计算出待检测材料（２２）表面上的准确开始位置（２１，Ｓ↓［４１］），然后将测体（５，８）固定在计算得出的开始位置（２１，Ｓ↓［４１］），其特征在于，　在压力－路程传感器（ ２０）下落之前或下落期间，测出其从出发点（Ｓ↓［２５］）至回转点（Ｓ↓［５１］）的校正压力值（Ｆ↓［Ｂｅｒ］），并在多个测量时间点（ｔ↓［３２］－ｔ↓［４８］）处测量出其校正压力值（Ｆ↓［Ｂｅｒ］）与各时间点（ｔ↓［３２］－ｔ↓［４８］）所测出的压力值（Ｆ↓［３２］－Ｆ↓［４８］）之间的压力差（ΔＦ↓［３２］－ΔＦ↓［４８］），并且至少满足以下标准ｉ）－ｉｉｉ）之一：　ｉ）从零时间点（ｔ↓［４１］）开始，其随后相邻测量时间点（ｔ↓［４１－４８］）之间的压力差（ΔＦ↓［４ １－ΔＦ４８］）相同，并且零时间点（ｔ↓［４１］）及其随后测量时间点（ｔ↓［４８］）之间的时间差（Δｔ↓［４８－４１］）大于规定的时间间隔（Δｔ↓［ｋｒｅｉｔ］），　ｉｉ）从零时间点（ｔ↓［４１］）开始，其随后相邻测量时间点（ｔ↓［４ １－４８］）之间的压力差（ΔＦ↓［４１－ΔＦ４８］）相同，并且紧随零时间点（ｔ↓［４１］）的测量时间点（ｔ↓［４８］）上的压力差（ΔＦ↓［４８］）大于规定值（ΔＦ↓［ｋｒｅｉｔ］），　ｉｉｉ）从零时间点（ｔ↓［４１］）开始，其随后相邻 测量时间点（ｔ↓［４１－４８］）之间的压力差（ΔＦ↓［４１－ΔＦ４８］）相同，零时间点（ｔ↓［４１］）与其随后测量时间点（ｔ↓［４８］）之间的路程差（ΔＳ↓［４８－４１］）大于规定的路程长度（ΔＳ↓［ｋｒｅｉｔ］），　其中，测体（５， ８）对应于零时间点（ｔ↓［４１］）的位置（２１，Ｓ↓［４１］）将作为待检测材料（２２）表面的准确开始位置（２１，Ｓ↓［４１］）。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：贝恩哈特汉德舒克，赫尔穆特埃勒斯，
申请(专利权)人：石油检测设备有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]