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截至2010年11月，自1960年以來，激光多普勒技術由于在測量中具有高的空間和時間分辨率，不接觸測量物體，不擾動測量對象，能測量原有測速技術難以測量的對象而引人注目。1964年，YEH和CUMMIUS發表了第1篇關于激光多普勒技術測速的論文后，此項技術立即受到各方面的重視并進行了大量的理論分析和試驗研究，取得了顯著的成果。20世紀70年代后，中國國外廠商已經開始向市場提供比較完備的產品并在不斷更新。激光多普勒測振技術現在成為科學技術及許多行業中不可少的檢測方法，已經從流體和固體的速度測量發展到了振動測量領域。

振動測量因為能反映物體的動態特性，特別是高速運動的物體，在工程技術中十分重要。激光多普勒測振儀從1983年南安普敦大學的光振研究所的發明開始，從單光束、交叉光束測量發展到了多光束測量。激光振動測量最開始是利用差動式激光多普勒測速儀進行扭轉振動測量，隨后激光扭轉振動儀的理論開始獨立發展，已經取得了很大的成果。生產激光多普勒測振儀的廠家B&K公司研究并制造出商品型號為2523的激光扭振儀。該產品中使用了單個激光干涉儀。而同樣的德國Polytec公司4000系列中的產品中包含了兩個激光干涉儀，測量效果得到了進一步的提高。中國國內天津大學、西安交通大學等研究部門也進行了相應的研究。

激光多普勒測速（測振）技術是從激光測速技術發展來的。其物理原理在于探測從運動物體散射回來的反射光的多普勒頻移。圖9為單光束測速光路結構。

由激光器發出的頻率為f激光束經分光鏡入射到被測表面，由于測量表面的運動，反射光將產生多普勒頻移f_D：

，式中，v為表面運動速度，λ為激光的波長。頻率為f+f_r的參考光束和頻率為f+f_D反射光混合并投射到光電探測器上產生了拍頻信號，經過電子信號處理系統，最后得到頻率為f_D-f_r的拍頻的電信號，對其進行分析和處理就可得到所需的振動信號。由于混合了參考光束，這種光路結構能夠分辨出被測表面的運動方向。

彎沉盆是指路面在荷載作用下形成的類似盆狀變形，是路面彈性變形與塑性變形的總和，彎沉盆可以有效地反映路面的承載能力狀況。中國公路路面設計中，柔性路面的彎沉盆半徑設計值為3.6米，半剛性路面的彎沉盆半徑設計值為5.4米。

路面彎沉的檢測是評價路面承載力的基礎，對于工程質量的控制和檢驗至關重要，此外，它還決定著路網養護決策的科學化水平和可信度，直接影響養護資金分配和舊路改造設計的合理性。雖然世界各國測試彎沉的設備和方法有所不同，但對彎沉基本概念的理解是相同的。彎沉定義一般是指路基或路面表面在規定標準車的荷載作用下輪隙位置產生的總垂直變形值（總彎沉）或垂直回彈變形值（回彈彎沉），以0.01毫米為單位。

路面結構承載力的合理定義為：路面結構在達到不能接受的結構性破壞或功能性破壞之前，所能承受的一定類型車輛的通過次數。一般認為，瀝青路面開裂造成的結構性破壞主要與面層材料中的拉應力或拉應變有關，路面出現車轍或者平整度降低造成的功能性破壞主要與基層或路基散粒體材料中的壓應力或壓應變有關。

中國柔性路面設計是以回彈模量作為設計參數，以彎沉作為力學控制指標。其力學定義為模型在豎向力作用下的表面豎向位移分量，即路基路面在荷載作用下，頂面發生的垂直變形。雖然大量實踐和研究資料表面，路基彎沉與其承載力并不存在簡單的線性關系，但彎沉還是從某種程度上反映了路基路面的承載能力。直接應用表面彎沉作為承載力評估的指標具有明顯的優點，因為野外測量容易，也不需要額外的計算分析。

近20年來（截至2010年11月），國際上路面檢測與評價技術的發展十分迅速，總體趨勢是：由人工檢測向自動化檢測技術發展，由破損類檢測向無破損檢測技術發展，由一般技術向發展。

彎沉是反映路面結構性能的重要指標，因此，路面彎沉檢測技術的研究開發一直在國際上得到廣泛重視。傳統的貝克曼梁已逐步被自動彎沉儀、振動式彎沉儀和落錘式彎沉儀（Falling Weight Deflectometer，簡稱FWD）所取代。特別是測速快、精度高、操作方便的FWD測試系統，截至2010年11月前已經在世界上60多個國家得到廣泛應用。FWD與實用化的路面結構反分析軟件相結合，使路面彎沉檢測與承載力評價的科學化水平提高到一個新的階段。

隨著路面檢測與評價技術的不斷發展，國際上對路面跟蹤檢測與長期使用性能研究日益重視，并以此作為改善路面設計的主要途徑。比如，原西德建立了170個長期觀測路段，進行了18年的跟蹤觀測，對半剛性路面結構有了深入而系統的認識。英國建立了400個長期觀測路段，根據跟蹤觀測和分析研究結果，于1986年修訂了路面設計方法。美國1988年開始實施的戰略性公路研究計劃（SHRP），主要研究內容之一是路面跟蹤檢測與長期使用性能研究（LTPP）。

繼FWD之后，新一代彎沉儀RWD（Rolling Wheel Deflectometer，滾輪式彎沉儀）正處于研究階段。它是采用高頻激光掃描，連續地記錄行駛中的測試車在路表產生的彎沉，測試速度約88.5千米/小時。2010年11月前主要有Dynatest（丹麥）與Quest Integrated（美國）合作、美國密西西比州的ARA（Applied Research Associates）公司和瑞典的RDT等機構從事RWD的研制工作，代產品已經問世，精度適合于路網普查。丹麥的GreenWood公司也開發了基于激光多普勒測量原理高速激光自動彎沉儀（Traffic Speed Deflectometer，TSD）。

截至2010年11月，中國國內路面檢測仍主要依賴20世紀60年代引進的貝克曼梁，其測速慢、精度低、可靠性差，并且只適用于柔性路面。中國2010年11月前已有瀝青路面總里程超過30萬千米，如以地市公路局（處、總段）為基本養護單位，則每個單位平均養護里程約900千米，用貝克曼梁測程需3～4個月。顯然，這種檢測手段不適應現代路面管理的實際需要。貝克曼梁檢測方法直接制約著路面承載能力評價和補強設計水平的提高。由于路面結構是一多層體系，僅根據貝克曼梁檢測的單點（）彎沉來評價路面結構承載能力是不充分的。理論分析和工程實踐均表明，路面彎沉與承載能力并不存在簡單的關系。

路面結構的承載能力主要取決于其應力應變狀態，以貝克曼梁觀測到的彎沉來評價路面承載能力存在明顯的不合理性。20世紀80年代以來，隨著落錘式彎沉儀逐步得到廣泛應用，根據彎沉盆信息反算路面結構層模量、進而評價路面承載能力在國際上受到普遍重視，并顯示出帶來的巨大經濟社會效益。然而據了解，中國絕大部分FWD用戶單位沒有配套的分析軟件，FWD也僅作為一種高精度的彎沉測量儀器在使用，沒有發揮出其應有的作用。

公路研究所研制的JG-2005型激光自動彎沉儀，用于進行路面強度指標檢測。JG-2005型激光自動彎沉儀由設備裝載車、測量機構、數據采集系統三部分共同組成。裝載車采用紅巖斯太爾王6米長軸距專用底盤。測量機構由雙側測試機構、導向機構、移步卷揚機構、提升機構組成。數據采集系統有數據采集計算機、下位機、激光測距傳感器、無線數據傳輸系統組成。

JG-2005型激光自動彎沉儀就是貝克曼梁的自動化形式，測量架安裝在地扯底盤下方，配合導向機構、彎道測量同步控制系統、測量機構移步系統、數據采集系統共同構成激光自動彎沉儀。

JG-2005型激光自動彎沉儀的工作原理與貝克曼梁的工作原理是相同的，都是利用杠桿原理，通過杠桿的位移來測量路面的變形。

在實際測試過程中，測試架放置在路面上，測試架前三點構成一個基準面，測量臂杠桿的指點在這個基準面上，激光傳感器也安裝在這個基準面上。當檢測車后輪向前行駛，測試車后輪逐漸接近測試點時，測試點所在的路面承受的垂直載荷逐漸增大，地面下沉。同時放置在測試點上的測量臂后端也隨著路面的下沉向下移動，同時帶動激光反射面向下移動，激光測距傳感器就可以測出測點處相應的位移量，也就是路面的彎沉值。

激光自動彎沉儀在進行路面彎沉檢測時.測量架放置于路面上.汽車以一個恒定的速度前進，由于導向機構的作用，測量臂的測頭剛好對準測試車左、右后輪的輪隙。隨著汽車向前行駛.測頭所在位置荷載逐漸增大.彎沉值逐漸變大，測頭也隨著彎沉值的變大向下移動.數據采集系統記錄這一個變化的過程，直到測頭越過后軸中心線15厘米，停止數據采集，同時計算這一過程彎沉曲線以及彎沉盆峰值。當完成這一檢測周期后，移步卷揚機以2倍車速的速度將測量機構向前拖動，直到導向柱超過前光電對管，停止拉梁，進行下一步測量。至此，完成了一個完整的測量步驟。^[1]

首先，2010年11月前主流彎沉測試手段在速度方面都小于5公里/小時，測試過程中存在安全隱患、影響正常交通等缺點；該發明主要解決正常交通速度條件下，即15-80千米/小時條件下的連續彎沉測試；

其次，傳統的彎沉測試采用高精度的激光測距傳感器直接測量路面的彎沉變形量，由于道路表面紋理的復雜，此方法只能靜態條件，不適合動態條件下測量；該發明采用多臺共梁激光多普勒測速傳感器測量路面多點處的路面彎沉變形速度，再根據路面的彈性變形理論與模型反演計算路面的動態彎沉值，可以適用于動態條件下測量；

再次，由于載車在行駛過程中，由于道路的不平及車輛自身的原因，將產生顛簸振動，傳統的方法采用加速度計來補償，由于加速度計需要對時間的二次積分得到位移量，補償結果隨時間的漂移難以控制，從而不能可靠在車輛動態行駛過程中補償激光位移傳感器的測量值；該發明采用光纖陀螺測量車輛在行駛過程中產生的俯仰和橫滾等姿態變化，得到車體的俯仰和橫滾角速度，以補償車輛運動與地面之間產生的速度變化。

最后，傳統的方法無法測量路面的真實動態彎沉，因為路面在運動的車輛車輪碾壓瞬間，沒有很好的手段測量其瞬間變形量；該發明根據加速度計慣性測量原理，在實際的路面上預埋加速度計，通過采集車輪經過該加速度計所在的路面點瞬間的加速度計值，經過一次時間積分獲得瞬間的變形速度，二次積分獲得變形量（即瞬態彎沉值）。

下表是《激光動態彎沉測量車》所述的激光動態彎沉測量車與傳統彎沉測量設備之間的比較表格：

傳統的彎沉測量設備主要是貝克曼梁、激光自動彎沉車、以及落錘式彎沉儀等，測試精度低、速度慢、可重復性差，一般測量速度小于5公里，費時費力，使用危險性大，特別是在運用中的高速公路，基本無法使用。該發明的目的是實現快速、高精度、高可靠性的彎沉測量。^[1]

《激光動態彎沉測量車》包括移動測量平臺、測量橫梁、工作輪、測速輪、加速度計和數據采集與處理裝置；其中，所述移動測量平臺，包括牽引車和掛車，為所述測量橫梁、所述同步與信號處理裝置和所述數據采集與處理裝置提供搭載平臺；所述牽引車牽引所述掛車行進，所述掛車的后輪為工作輪；所述測量橫梁，位于所述掛車上，安裝在所述工作輪的輪隙上方，主要由橫梁骨架、激光多普勒測振儀和光纖陀螺儀構成，所述激光多普勒測振儀的激光束射向路面；所述激光多普勒測振儀，其個數為4-7個，設置于所述橫梁骨架上；其中一個所述激光多普勒測振儀為參考激光多普勒測振儀，與所述工作輪中心之間的距離大于彎沉盆的半徑；另外的3-6個所述激光多普勒測振儀為測量激光多普勒測振儀，與所述工作輪中心之間的距離小于彎沉盆的半徑；所述激光多普勒測振儀發出的激光中心線與垂直方向之間的角度θ為1.5度至2.5度；所述光纖陀螺儀的個數為3個，3個光纖陀螺儀成空間正交布置，所述光纖陀螺儀設置于所述橫梁骨架上，光纖陀螺儀測量所述橫梁骨架在慣性空間中的三軸角速度，用于補償橫梁骨架由于角運動導致激光多普勒測振儀的測速誤差；所述參考激光多普勒測振儀、所述測量激光多普勒測振儀和所述光纖陀螺儀的測量結果被傳送至所述數據采集與處理裝置中；所述工作輪，能夠保證在運轉的過程中，不遮擋或干涉激光；所述測速輪主要由車輪、車輪固定架及光電旋轉編碼器組成，該車輪由該車輪固定架固定于所述橫梁骨架上；該光電旋轉編碼器安裝于該車輪上，用于測量該車輪的瞬時運行速度，并將該瞬時運行速度傳送至所述數據采集與處理裝置中；所述加速度計，埋設于路面，用于測量所述移動測量平臺通過路面時加速度值，并將該加速度值傳送至所述數據采集與處理裝置中；所述數據采集與處理裝置，用于根據接收到的數據計算路面的瞬時彎沉值。^[1]

與2010年11月前已有技術相比，《激光動態彎沉測量車》所述的路面動態彎沉測量車，可以在15-80公里/小時的速度范圍內連續測量路面的彎沉值，測量速度快，測量速度變化范圍寬。^[1]

圖1是該發明所述的激光動態彎沉測量車的結構圖；

圖2是該發明所述的激光動態彎沉測量車的測量橫梁的結構圖；

圖3A是載荷作用下的路面變形示意圖；

圖3B是載荷作用區域附近的路面變形速度分布示意圖；

圖3C是載荷作用區域附近的路面變形量分布示意圖；

圖4是變形斜率S定義示意圖；

圖5是路面變形速度的補償示意圖；

圖6是該發明的光纖陀螺儀的補償示意圖；

圖7是路面彎沉變形模擬圖；

圖8A是該發明的加速度計安裝示意圖（俯視圖）；

圖8B是該發明的加速度計安裝示意圖（剖視圖）；

圖9為單光束測速光路結構圖。^[1]

1.《激光動態彎沉測量車》其特征在于，其包括移動測量平臺、測量橫梁、工作輪、測速輪、加速度計和數據采集與處理裝置；其中，所述移動測量平臺，包括牽引車和掛車，為所述測量橫梁、所述同步與信號處理裝置和所述數據采集與處理裝置提供搭載平臺；所述牽引車牽引所述掛車行進，所述掛車的后輪為工作輪；所述測量橫梁，位于所述掛車上，安裝在所述工作輪的輪隙上方，主要由橫梁骨架、激光多普勒測振儀和光纖陀螺儀構成，所述激光多普勒測振儀的激光束射向路面；所述激光多普勒測振儀，其個數為4-7個，設置于所述橫梁骨架上；其中一個所述激光多普勒測振儀為參考激光多普勒測振儀，與所述工作輪中心之間的距離大于彎沉盆的半徑；另外的3-6個所述激光多普勒測振儀為測量激光多普勒測振儀，與所述工作輪中心之間的距離小于彎沉盆的半徑；所述激光多普勒測振儀發出的激光中心線與垂直方向之間的角度θ為1.5度至2.5度；所述光纖陀螺儀的個數為3個，3個光纖陀螺儀成空間正交布置，所述光纖陀螺儀設置于所述橫梁骨架上，光纖陀螺儀測量所述橫梁骨架在慣性空間中的三軸角速度，用于補償橫梁骨架由于角運動導致激光多普勒測振儀的測速誤差；所述參考激光多普勒測振儀、所述測量激光多普勒測振儀和所述光纖陀螺儀的測量結果被傳送至所述數據采集與處理裝置中；所述工作輪，能夠保證在運轉的過程中，不遮擋或干涉激光；所述測速輪主要由車輪、車輪固定架及光電旋轉編碼器組成，該車輪由該車輪固定架固定于所述橫梁骨架上；該光電旋轉編碼器安裝于該車輪上，用于測量該車輪的瞬時運行速度，并將該瞬時運行速度傳送至所述數據采集與處理裝置中；所述加速度計，埋設于路面，用于測量所述移動測量平臺通過路面時加速度值，并將該加速度值傳送至所述數據采集與處理裝置中；所述數據采集與處理裝置，用于根據接收到的數據計算路面的瞬時彎沉值。

2.根據權利要求1所述的激光動態彎沉測量車，其特征在于，所述測量激光多普勒測振儀為三個，所述光纖陀螺儀為三個；一所述測量激光多普勒測振儀距離所述工作輪中心的前方100±10毫米；另一所述測量激光多普勒測振儀距離所述工作輪中心的前方300±10毫米；又一所述測量激光多普勒測振儀距離所述工作輪中心的前方750±10毫米；所述參考激光多普勒測振儀距離所述工作輪中心的前方3600±100毫米；所述三臺光纖陀螺儀，成正交方式固定在所述橫梁骨架的中部。

3.根據權利要求1或2所述的激光動態彎沉測量車，其特征在于，其還包括同步與信號處理裝置，所述同步與信號處理裝置包括車輛定位與同步控制電路和傳感器信號處理電路；所述車輛定位與同步控制電路接收GPS信號和所述光電旋轉編碼器發送的信號，經過處理后，建立時間和線性空間基準，并生成傳感器同步控制信號；所述傳感器信號處理電路，用于將所述激光多普勒測振儀、所述光纖陀螺儀、所述光電旋轉編碼器和所述加速度計輸出的信號轉化成標準的電壓信號，并將該電壓信號傳送至所述數據采集與處理裝置中。

4.根據權利要求3所述的激光動態彎沉測量車，其特征在于，其還包括方艙和環境維持裝置，其中，所述方艙，包括鋼骨架、鋁型材蓋板及保溫防火發泡材料，設置于所述掛車上并罩設于所述測量橫梁上方；所述環境維持裝置，設置于所述方艙內部，包括車載空調、暖風機和壓氣機構成，為所述方艙內部維持25±2℃的工作環境，以及維持所述方艙內的氣壓為艙外的1.1-1.2倍。

5.根據權利要求4所述的激光動態彎沉測量車，其特征在于，其還包括配重塊，所述配重塊的重量大小能夠保證所述工作輪對地壓力為100千牛，所述配重塊可拆卸地安裝于所述工作輪上。^[1]

該發明所述的激光動態彎沉測量車利用激光多普勒測速原理和慣性測量原理，在車輛以正常交通速度（15～80千米/小時）行駛過程中，由安裝在車輛載荷輪前的多個激光多普勒測振儀同步測量各測點的路面相對運動速度，經過慣性補償計算后，獲得路面的瞬時彎沉變形速度，再通過道路層狀彈性力學模型，反演得到路面動態彎沉值，用于普查與評估道路網的承載能力。

如圖1所示，該發明所述的激光動態彎沉測量車包括移動測量平臺、測量橫梁11、工作輪12、方艙13、環境維持裝置（圖中未示）、測速輪、配重塊14、加速度計（圖1中未示）、同步與信號處理裝置（圖1中未示）、數據采集與處理裝置（圖1中未示）和電源裝置；其中，所述移動測量平臺包括重型牽引車101和所述掛車102，為路面彎沉測量的各設備提供搭載平臺。所述重型牽引車101具備強勁的牽引力和良好的操控性；所述掛車102具備良好的剛性及平穩性，所述工作輪12為所述掛車102的后輪，其懸掛采用空氣彈簧減震系統。

所述方艙13和所述環境維持裝置為測量橫梁11、同步與信號處理裝置和數據采集與處理裝置提供密封和溫度適宜的工作環境。

所述方艙13主要由鋼骨架、鋁型材蓋板及保溫防火發泡材料構成，具備良好的隔熱、隔音及密封性能，設置于所述掛車102上并罩設于所述測量橫梁11上方；所述環境維持裝置主要由車載空調、暖風機和壓氣機構成，設置于所述方艙13內部，為所述方艙13內部維持25℃±2℃的工作環境，以及維持所述方艙14內的氣壓為艙外的1.1-1.2倍。

如圖2所示，所述測量橫梁11，位于所述掛車102上，安裝在所述工作輪12的輪隙上方，主要由橫梁骨架111、激光多普勒測振儀112和光纖陀螺儀113構成，所述激光多普勒測振儀112的激光束射向路面；所述激光多普勒測振儀112，其個數為4-7個，設置于所述橫梁骨架121上；其中一個所述激光多普勒測振儀112為參考激光多普勒測振儀，與所述工作輪中心之間的距離大于彎沉盆的半徑；另外的3-6個所述激光多普勒測振儀112為測量激光多普勒測振儀，與所述工作輪12中心之間的距離小于彎沉盆的半徑；所述激光多普勒測振儀112發出的激光中心線與垂直方向之間的角度θ為1.5°至2.5°；所述光纖陀螺儀113的個數為1-3個，所述光纖陀螺儀113設置于所述橫梁骨架上，該光纖陀螺儀測量橫梁骨架的運動瞬時角速度，以補償測量橫梁在運動過程中產生的顛簸導致的額外產生的速度；優選的，所述光纖陀螺儀113的個數為3個，3個光纖陀螺儀113成空間正交布置，所述光纖陀螺儀113設置于所述橫梁骨架111上，光纖陀螺儀113測量所述橫梁骨架111在慣性空間中的三軸角速度，用于補償橫梁骨架111由于角運動導致激光多普勒測振儀的測速誤差；所述參考激光多普勒測振儀、所述測量激光多普勒測振儀和所述光纖陀螺儀113的測量結果被傳送至所述數據采集與處理裝置中；所述加速度計，埋設于路面，用于測量所述移動測量平臺通過路面時所產生的加速度值，并將該加速度值a傳送至所述數據采集與處理裝置中。

所述對該加速度值a數據采集與處理裝置進行處理，根據以下公式以得到路面的瞬時速度v_t和變形值d_t。

，

，其中，t為時間。

如圖2所示，根據一種具體的實施方式，所述測量橫梁11由鋼制的橫梁骨架111、4臺激光多普勒測振儀112、3臺光纖陀螺儀113構成。所述測量橫梁111安置在所述工作輪12的輪隙上方，所述光多普勒測振儀112的激光束垂直射向路面；其中三個激光多普勒測振儀112為測量激光多普勒測振儀，一個激光多普勒測振儀112為參考激光多普勒測振儀；個測量激光多普勒測振儀距離所述工作輪12中心的前方100毫米，第二個測量激光多普勒測振儀距離所述工作輪12中心的前方300毫米，第三個測量激光多普勒測振儀距離所述工作輪12中心的前方750毫米，第四個參考激光多普勒測振儀距離所述工作輪12的前方3600毫米；3臺光纖陀螺儀113成正交方式固定在所述測量骨架111的中部。

優選的，所述測量激光多普勒測振儀為三個，一所述測量激光多普勒測振儀距離所述工作輪中心的前方100±10毫米，另一所述測量激光多普勒測振儀距離所述工作輪中心的前方300±10毫米，又一所述測量激光多普勒測振儀距離所述工作輪中心的前方750±10毫米；所述參考激光多普勒測振儀距離所述工作輪中心的前方3600±100毫米；所述測速輪主要由車輪151、車輪固定架152及光電旋轉編碼器組成，用于測量彎沉測量車的運行速度和距離。該車輪151由該車輪固定架152固定于所述橫梁骨架111上；該光電旋轉編碼器安裝于該車輪151上，用于測量該車輪151的瞬時運行速度，并將該瞬時運行速度傳送至所述數據采集與處理裝置中。

所述工作輪12由兩只經過改造了輪轂的標準輪胎及連接件組成，其特別之處是能夠保證在運轉的過程中不遮擋或干涉鄰近的激光多普勒測振儀的激光。

所述配重塊14由一定重量的鉛塊及固定箱組成，可拆卸地安裝于所述工作輪上；所述配重塊14的重量大小能夠保證所述工作輪12對地壓力為100千牛，同時可以方便地從所述工作輪12底盤上安裝與拆卸。

所述同步與信號處理裝置由車輛定位與同步控制電路，以及傳感器信號處理電路組成。該車輛定位與同步控制電路接收GPS和所述光電旋轉編碼器發出的信號，經過處理后，建立時間和線性空間基準，并生成傳感器同步控制信號；該傳感器信號處理電路主要用于各個傳感器的輸出不同類別的信號轉化成標準的電壓信號，以便數據采集計算機的采集與處理。

所述數據采集與處理裝置由多通道數據采集卡、數據采集計算機、數據處理計算機及網絡交換機組成。該數據采集與處理裝置通過安裝在數據采集計算機內部的多通道數據采集卡采集各個傳感器輸出的電壓信號，經網絡交換機傳輸到數據處理計算機后處理得到路面的瞬時彎沉值。

所述電源裝置主要由液壓發電機161、UPS（圖1中未示）和配電盤（圖1中未示）組成，為彎沉測量車的各用電裝置提供穩定的電源和相應的控制方式。

該發明所述的激光動態彎沉車采用多個激光多普勒測振儀測量路面變形速度。該傳感器通過測量反射的激光頻移測量路面的變形速度。多普勒測振儀安裝在剛性橫梁上，使得多個激光多普勒測振儀同步運動。激光動態彎沉車將三個激光多普勒測振儀安裝在彎沉盆內部，一個激光多普勒測振儀安置在彎沉盆外部，作為參考值。三個安裝在彎沉盆內部的激光多普勒測振儀放在工作輪中心前面的100、300和750毫米處。光纖陀螺儀安裝在橫梁上以監測橫梁的運動狀態。^[1]

圖3A顯示所述工作輪12在軸載荷100千牛下的路面變形速度矢量；圖3B、圖3C分別是載荷中心區域變形速度分布示意圖與相應的彎沉盆（右）在變形斜率所示的結果。

變形斜率S定義為路面變形速度與行駛速度的比值，如圖4所示。變形斜率S是變形位移導數，因而可以用于計算位移。這意味著，它可以得到道路的承載能力參數，如結構彎曲指數SCI300，（SCI300＝D0-D300的）和中心彎沉值（D0）是基于測量變形斜率值。

在理想的工作狀態下，激光多普勒測振儀需要連續的速度輸入。這不能通過將激光傳感器安裝成垂直狀態，使它們能夠測量車輛高度可變的車輪懸掛運動來實現。這個問題通過以激光中心線大約與垂直方向約2°的夾角方式安裝激光多普勒測振儀來解決。這樣提供了一個近似恒定的速度輸入，作為車輛的速度分量的水平分量，而卻對垂直速度的測量影響不大。激光的安裝與垂直方向有約2°的夾角，使得測量的速度值包括：測量車的水平運動速度；車輛懸掛的垂直和水平運動速度；路面的垂直彎沉速度。

如圖5所示，設測量橫梁的水平運動速度為v_v，激光多普勒測振儀的中心線與垂直方向的夾角為θ，測量激光多普勒測振儀的輸出為v_i，參考激光多普勒測振儀的輸出為v_ver，則有下式：

v_di＝v_i-v_v×cosθ

v_dver＝v_ver-v_v×cosθ

由于在測量車在運行過程中，由于路面的不平以及懸掛的作用，檢測橫梁將產生俯仰運動，設該運動的角速度為ω，如圖6所示，則有下式：

v_di＝v_def+v_ver+d×ω

這里v_def為路面在載荷作用下的彎沉變形速度，即：

v_def＝v_di-v_ver-d×ω

路面的變形模型采用了基于這樣的假設：路面結構像一個安置在彈簧的基礎上的彈性橫梁，如圖7所示。這可以由歐拉-伯努利方程表示出來，其中F是該點的正壓力，E是剛性，I是當前的轉動慣量，h是路面的厚度，k是彈性系數。

相應的微分方程如下式，w（x）為沿橫梁方向（x方向）的彎沉變形函數、δ（x）為受力作用點的沖擊響應函數，即；

該微分方程的解是一個關于A和B的參數模型，其中X≥0，A＞0，B＞0。它們的解和道路指數見下表。

該發明所述的動態彎沉測量車采用加速度計來測量該發明所述的激光動態彎沉測量車通過路面時所產生的動態彎沉，以標定該系統的參數。該方案采用一臺加速度計來測量路面的動態彎沉量。根據一種具體實施方式，加速度計選擇SiliconDesign公司的2220-05型加速度計，該加速度計的量程為±5克。

如圖8A所示，加速度計83固定在一個鋼制安裝座82上，該鋼制安裝座82為鋼制的圓盤的底面，并在路面81上挖一個圓形洞，將鋼制安裝座82嵌入在該洞內，其電源線通過一個切槽引到路邊的固定接線盒內。

該加速度計83通過兩個M3的螺釘固定在一個鋼制安裝座82上，并使用702膠水粘牢固。路面上挖的孔洞要有一個臺階，臺階上用于固定鋼制安裝座82，鋼制安裝座82上面低于路面2-5毫米。中心挖的更深的洞用于給加速度計83騰出空間，防止加速度計83被破壞。鋼制安裝座82用黑色的環氧樹脂膠粘接在路面圓孔內，并用該膠將該圓孔填平至路面81相同的高度。

加速度計83的信號線通過一個25毫米深、5毫米寬的切槽引至路邊的接線盒內，當將信號線埋入該槽后，也用黑色的環氧樹脂膠將該槽填平。加速度計83的信號線終端放入一個埋入路邊的接線盒內，并做好與數據采集卡的接線插頭。

加速度計83的輸出信號經過A/D轉換卡后，輸入到便攜式計算機，便攜計算機記錄路面的瞬態加速度值a，并對該加速度值進行如下處理，以得到路面的瞬時速度v_t和變形值d_t。

該發明所述激光動態彎沉測量車的一種具體實施方式根據路面在標準重量的車輪的滾動壓力下，車輪中心0毫米、300毫米及750毫米處的變形速度，根據彈性力學的歐拉-伯努利方程反演計算路面的動態彎沉值；激光動態彎沉測量車采用多個激光多普勒測振儀測量路面的變形速度，其中在彎沉盆內設置了3-6個激光多普勒測振儀，另外一個激光多普勒測振儀安裝在彎沉盆外，用于作為速度測量的參考值；激光動態彎沉測量車采用了1-3個光纖陀螺儀，用于監測測量橫梁的運動狀態，以補償測量橫梁在運動過程中產生的角運動；激光動態彎沉測量車采用了一個專門設計的測距輪，安裝了一個光電旋轉編碼器，用于測量車輛的瞬時運行速度；光電旋轉編碼器的輸出信號經過分頻處理后，得到占空比為1:1的方波脈沖，直接輸入到A/D采集卡經過高頻采樣后，得到檢測車的瞬時速度；激光動態彎沉測量車采用了多通道同步數據采集卡，將激光多普勒測振儀的測速信號、陀螺儀信號、路面溫度信號、車輪編碼器信號實現同步采集；激光動態彎沉測量車采用了在測試路面上預埋加速度計來完成系統的動態標定。

該發明的路面動態彎沉測量車，可以在15-80公里/小時的速度范圍內連續測量路面的彎沉值，測量速度快，測量速度變化范圍寬；（傳統的方法速度太慢，一般小于5公里/小時，基本屬于靜態測量）

該發明的路面動態彎沉測量車，采樣頻率高，一般0.1米一個輸出值；（傳統的方法采樣頻率低，一般是20米一個測點或者50米一個測點）。^[1]

2014年11月6日，《激光動態彎沉測量車》獲得第十六屆中國優秀獎。^[3]