分析材料的离析度、密度和水分的装置和方法制造方法及图纸

材料分析装置和用于分析的相关方法。所述的装置包括：包括基本绝缘的材料外壳（１４）的分析仪本体（１０）；包括发送装置（５２）、接收装置（５４）和控制装置（７０）的材料分析电路（５０）；包括发送天线（６２）、接收天线（６４）和接地层（６８）的天线系统（６０）；把所述天线系统（６０）连接到材料分析电路（５０）的连接结构（６５）。所述材料分析电路（５０）的发送装置（５２）产生电磁波信号，所述电磁波信号适于由所述发送天线（６２）发送并被导入要分析的材料。所述接收天线（６４）接收从材料返回的任何信号，并将所述返回的信号发送给所述接收装置（５４）和控制装置（７０）。然后，所述控制装置（７０）分析所述的信号，得到材料的特性，所述特性包括密度、材料离析度和水分中的至少一个。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般涉及用于测量试验材料的密度、离析度(即，非均匀度)和水分含量的材料分析装置和方法。
技术介绍
本专利技术涉及用于分析材料离析度和密度的材料离析度和密度分析装置和方法。具体地，本专利技术涉及用于分析沥青的密度和离析度中的至少一个的材料离析度和密度分析装置和方法。美国96％的铺覆道路和街道(近两百万英里)的表面是沥青。沥青是相对低成本的铺路材料，特别是与诸如混凝土的其他铺路材料相比。使沥青在铺路方面优于混凝土的另一个特点是其弹性。沥青的维护一般也比混凝土的维护要便宜。沥青铺路材料的特性是非均匀性。要得到用于铺路的非离析的和完全均匀的沥青混合物非常困难。此外，很难在基本均匀的铺路层之中应用该沥青混合物。因此，需要通过测量材料变化和/或离析度来确定该铺路材料的特性。在铺路材料的表面经常可以看见这些变化或离析，然而，量化铺路材料离析量是一个非常主观和困难的过程。铺路材料离析度代表铺路材料的密度。可以将离析度定义为热混沥青混合物中粗集料颗粒和细集料颗粒的分离。另选地，将离析描述为较大的集料沥青颗粒的分离和固结，该较大的集料沥青颗粒会脱离沥青块并上浮到混合物的表面。在铺于公路上之前在混合材料中可能会发生离析，或者在将其铺于道路表面上时它可能会出现离析。研究表明，由于离析会增加混合物的含气量，从而增加了受影响的路面的水分损坏、剥落、开裂和整体碎裂的可能，所以离析对沥青铺覆路面的长期性能有直接的影响。因此，需要确定铺路材料的离析度。在铺覆特定的公路时，要在沥青混合装置中例行检查要使用的沥青混合物的混合特性。该检查试图验证沥青混合物的完整性和均匀性，从而控制沥青混合物被施加和碾压时的最终密度。沥青混合物的检查与施加时的所得的铺路材料密度和离析度相关。因此，用于控制的铺路材料样品可以用于可能用到的密度装置校准或者作为铺路材料密度指示装置的参照。沥青铺路机处于沥青混合物层上来碾压公路时，沥青的质量将与新公路的寿命相关。该寿命影响因素包括(但不限于)碾压在路面上时沥青混合物的密度，以及沥青混合物的均匀性和离析度。尽管在沥青装置中液体沥青混合物和石料的离析度可能是理想的，但是也不能保证施加于路面的混合物质量。均匀性的缺乏可以被描述为离析。通常铺路机所铺设的铺路材料(铺覆路)大约在其需要的密实度的75％。在之后的压实过程中(例如通过碾压)，非常需要将铺路材料压实到接近最终需要的铺路密实度，而不改变离析度。铺覆路密实度应接近需要的密实度以避免材料变化，这些材料变化例如是(但不限于)气孔，这些材料变化被认为会在最终铺覆结构中产生缺陷。不使用复杂的测量方法很难确定铺路密实度的水平。这些复杂的铺路材料测量方法可能不精确。过去，这些复杂的铺路材料测量方法一般包括，钻取经碾压的铺覆路的一部分(此后也称为“提取”)然后在实验室中测量其密度。该过程在铺覆路中形成了一个孔，这当然是不希望的。由于破坏了铺覆路的完整性，不希望有这个孔。为了解决这些与沥青相关的问题，已经提出和开发了各种复杂的沥青铺路材料测量系统和装置。例如，但决非是对本专利技术的限制，已经提出测量铺路材料的介电性质来确定铺路材料的密度，用铺路材料的密度作为铺路材料密实度水平的指标。授予Blackwell的美国专利No.3,784,905中公开了这种公知的铺路材料密度指示装置。Blackwell装置可以测量所施加的和经碾压的沥青的介电性质，其中介电性质被认为是代表了铺路材料或沥青密度的变化。Blackwell装置可以在低频下使用，其操作可能会受水分和温度变化的影响，因此会导致误差。尽管Blackwell在某些情况中可以是足够用了，但是必须在所测试的材料上极其缓慢地移动Blackwell装置，以获取密度的读数。因此，Blackwell装置可能需要较长的操作时间以确定密度，如上所述这是不希望的。而且，Blackwell装置非常重，这需要大的支撑物来支撑和运输Blackwell装置。可能需要托拽这个大的支撑物穿过所施加的铺路材料表面，因此可能会引起通常是刚刚铺设的路面的损伤。Blackwell装置另一个可能的缺点是测量中其受限制的深度可调性。该受限制的深度可调性是由于只能通过改变Blackwell电极的高度来改变测量的深度。由于限制了测量中的深度可调性，因此这种电极结构是不理想的。另一公知的铺路材料指示装置包括放射源(nuclear source)，用于确定铺路材料的密度。该放射源装置具有各种缺点。放射源装置中的一些缺点包括放射源装置需要持执照的操作人员、控制设备、和放射防护(例如铅防护罩)。当然，这些放射源装置的缺点会导致放射源装置成本增加，使用成本增加，以及放射性材料所固有的危险。此外，放射源装置对铺路材料的面积和深度是不可调的，其移动需要很长的时间，并且移动起来非常重而且困难。而且，放射源装置也非常昂贵，这至少部分地是由于放射源装置的放射材料。此外，这些放射性密度装置需要经常地与芯密度(core density)进行相互关联，该芯密度取自与所测试的放射性标准件相同的位置。应对每个可能使用的混合物进行该关联。这些步骤当然是耗时的和耗钱的，因此使得这些放射装置的使用不够理想。转让给TransTech Systems的美国专利No.5,900,736中阐述了另一传统铺路材料密度指示装置。TransTechSystem铺路材料密度指示装置是非放射性的沥青密度测量装置。TransTech System铺路材料密度指示装置是基于电场或电容的。最近，在铺路技术中现在的发展允许使用比过去所用的铺路层薄的层来铺路。例如对于测试芯，较薄的铺路材料减少了可以钻取自经碾压的路面的铺路材料的量(之后描述)。因此，需要可靠的、方便的铺路材料密度、密实度和离析度的确定装置，其中该装置提供需要的结果，其中铺覆路的上表面不会受到分析材料密度和离析度的装置和方法的操作的不利影响，特别是如果在采用厚或薄的铺层的铺路材料上使用。而且，铺路材料的施加可随道路底层基础结构的不同而不同，从而导致铺路材料深度、面积、形状和体积的不同。当然，需要确定该铺路材料的密度、密实度和离析度。因此需要提供铺路材料密度、密实度和离析度确定装置，其能够测量不同深度、面积、形状和体积的铺路材料密度。而且，用于测量铺路材料密度、密实度和离析度的传统装置的操作经常很慢并且需要复杂的操作来实现适当的装置功能。缺乏速度经常不利于铺路材料密度和密实度的确定。因此对密度、密实度和离析度的测量通常是乏味冗长的过程，减慢了最终的铺路材料施加操作。因而，需要提供一种沥青铺路材料密度分析仪或者方便的铺路材料密度、密实度和离析度确定装置，用于以比现有装置更快速、更方便的过程确定铺路材料密度。传统铺路材料密度指示装置的另一可能缺点是不能适应各种结构，例如形状和面积。传统装置经常不允许移动或者替换感测区域，不能配置成使得铺路材料密度指示装置能够方便地移动来确定密度和密实度。因此，需要一种铺路材料密度指示装置，其能够确定特定结构的铺路材料的铺路材料密度。
技术实现思路
本专利技术意在一种分析材料密度和离析度的装置。所述的材料分析装置包括包括基本绝缘的材料外壳的分析仪本体；包括发送装置、接收装置和控制装置的材料分析电路；包括发送天线、接收天线和接地层的天线系统；把天线系统连本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种材料分析装置，包括分析仪本体，所述的分析仪本体包括：材料外壳；材料分析电路，所述的材料分析电路包括发送装置、接收装置和控制装置，天线系统，所述的天线系统包括发送天线、接收天线和接地层；以及把所述的天线系统 连接到所述材料分析电路的连接结构，其中，所述材料分析电路的发送装置产生电磁波信号，所述电磁波信号适于由所述的发送天线发送进要分析的材料，所述接收天线接收从所述的材料返回的信号，然后将返回的信号发送给所述接收装置和所述控制装置，然后所 述控制装置分析返回的信号，得到所述材料的材料特性，其中所述天线系统的发送天线和接收天线以及所述的接地层构成了其间具有接地层的双导体传输线结构，以及其中所述的天线系统具有均匀的覆盖范围，没有死区，并且可以提供使得返回信号较少受 材料表面性质、特性和材料表面结构影响的场形状。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：唐纳德J盖泽尔，
申请(专利权)人：唐纳德J盖泽尔，
类型：发明
国别省市：US[美国]