一種路面狀況傳感器的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于路面狀況檢測技術領域，具體來說，涉及到一種路面狀況傳感器。
【背景技術】
[0002]隨著社會的發展，車輛的數目與日俱增，路面狀況參數成為重要的行車指示參數之一。尤其是對非正常環境下的路面，比如覆蓋有雨、雪、冰等路面的狀況，其檢測技術顯的優為重要。因此，需要有一種適應性廣的檢測儀對路面狀況進行檢測。申請號為201020684452.3的中國實用新型專利公開了一種具有激光發生器及回波接收器位置雙向調節機構的檢測儀，該檢測儀包括機架，機架上裝設有光信號發射器、光信號接收器和信號處理裝置，光信號發射器向路面的目標位置處發射激光，由光信號接收器接收從路面目標位置處反射回的信號，并傳遞到信號處理裝置進行處理后，得到關于路面狀態的信息，但是在確定路面狀況時，只能將過光信號接收器接受到的信號強弱、與其他信號或干路面時信號相比較，通過經驗模糊得出路面上水層、冰層或雪層的情況，無法準確得到水層、冰層或雪層厚度的具體數據，從而使得到的路面狀況準確性差。
【發明內容】
[0003]為解決上述技術問題，本實用新型提供了一種結構簡單，適應性強的路面狀況傳感器。
[0004]本實用新型所述的一種路面狀況傳感器，所述路面狀況傳感器包括微處理器10、紅外發射電路20、光譜穩定電路30、光電檢測電路40及信號處理電路50 ;所述紅外發射電路20、光譜穩定電路30及信號處理電路40均連接于微處理器10 ;所述紅外發射電路20與光譜穩定電路30連接；所述光電檢測電路40與信號處理電路50連接。
[0005]本實用新型所述的一種路面狀況傳感器，所述紅外發射電路20包括三個以上用于提供紅外光源的激光二極管21。
[0006]本實用新型所述的一種路面狀況傳感器，所述光譜穩定電路30包括電流反饋電路31、溫度檢測電路32及加熱電路33。
[0007]本實用新型所述的一種路面狀況傳感器，所述信號處理電路50包括依次連接的放大電路51、帶通濾波電路52、相敏檢波電路53、低通濾波電路54和AD轉換電路55。
[0008]本實用新型所述的一種路面狀況傳感器，所述激光二極管21能提供陣列式紅外光源，并且以脈沖調制波發射紅外光束。
[0009]與現有技術相比，本實用新型所述的路面狀況傳感器采用了三波長測量，能夠減小覆蓋物顆粒度等引起的測量誤差，比單波長進行更精確的測量；有干信號自動調整功能，可補償路面和鏡頭污染引起的干參數的微量變化，干、潮、水區分比較準確，在較大范圍內不影響路面狀態的判斷，具有較強環境適應性。
【附圖說明】
[0010]圖1:路面狀況傳感器示意圖；微處理器-10、紅外發射電路-20、激光二極管-21、光譜穩定電路-30、電流反饋電路-31、溫度檢測電路-32、加熱電路-33、光電檢測電路-40、信號處理電路-50、放大電路-51、帶通濾波電路-52、相敏檢波電路-53、低通濾波電路-54、AD轉換電路-55。
【具體實施方式】
[0011]下面結合具體的實施例對本實用新型所述的路面狀況傳感器作進一步說明，但是本實用新型的保護范圍并不限于此。
[0012]實施例1
[0013]—種路面狀況傳感器，其包括微處理器10、紅外發射電路20、光譜穩定電路30、光電檢測電路40及信號處理電路50，其中，紅外發射電路20、光譜穩定電路30及信號處理電路50均與微處理器10連接，以執行對信號數據的傳輸。紅外發射電路20與光譜穩定電路30連接，用于發射紅外信號。光譜穩定電路30用以對紅外光譜進行穩定處理，以使紅外發射電路20可以發射較為穩定的紅外信號。光電檢測電路40與信號處理電路50連接，用于檢測并接收路面反射回的紅外信號。信號處理電路50則對該接收的信號進行初步處理，并傳送到微處理器10進行處理控制。微處理器10通過發送出的紅外信號參數及接收到的信號參數，則可以計算紅外波長的散射系數，借此分析路面狀況，計算出水冰雪厚度。所述紅外發射電路20包括三個用于提供紅外光源的激光二極管21。激光二極管21單色性好、體積小、工作電壓低，可以提供陣列式紅外光源，并且以脈沖調制波發射紅外光束。光譜穩定電路30包括電流反饋電路31、溫度檢測電路32及加熱電路33。電流反饋電路31可以對激光二極管21的電路進行反饋調節，溫度檢測電路32和加熱電路33則在微處理器10的控制下對其進行溫度補償，借此可以穩定發射的紅外光譜，提高測量精確度。信號處理電路50包括依次連接的放大電路51、帶通濾波電路52、相敏檢波電路53、低通濾波電路54和AD轉換電路55。光電檢測電路40通過光電二極管接收反射回來的微弱的紅外光信號，利用信號處理電路50的各組成電路進行濾波、放大，然后進行AD轉換，送入微處理器10進行計算處理。
[0014]操作原理:紅外光照射在水冰雪上發生散射、吸收、反射、折射等一系列作用，路面狀況根據水吸收光譜、冰吸收光譜、雪散射光譜篩選出三個波長紅外光，λ2和λ 3處于水和冰的吸收峰，由于照面表面反射及水分子和固體顆粒對光信號的吸收和散射共同作用，實測到的后向散射信號的表現如下，其中水對三個波長的主要為反射和吸收，后向散射系數λ 1> λ 3> λ 2 ;冰對三個波長的后向散射系數λ 1> λ 2> λ 3 ;雪對三個波長的后向散射系數λ 1> λ 2> λ 3 ;根據三個后向散射光信號與路面干燥時光信號的比值的大小及差值，可以定性分析路面狀況、計算出水冰雪厚度。
[0015]實際應用時，可以將傳感器以一定角度架設在路邊，在路面干燥時進行干標定，獲得干參數DP1、DP2、DP3，一旦傳感器位置角度等變化都會引起干參數變化，需要重新進行干標定。各條件不變時干參數相對穩定，本實用新型的傳感器有干信號自動調整功能，補償路面和鏡頭污染引起的干參數的微量變化；各條件不變化時，一旦路面潮濕、積水、結冰、積雪，入射光由于照面表面反射及水分子和固體顆粒對光信號的吸收和散射共同作用，實測到的三個后向散射光信號表現出不同的特點，根據三個信號的大小關系可以判別路面狀態，根據判斷的覆蓋物種類進入不同的厚度計算公式，根據物質的吸光度可以計算覆蓋物厚度，采用三波長測量能夠減小覆蓋物顆粒度等引起的測量誤差，比單波長進行更精確的測量。另外，根據多次室內室外試驗數據驗證，干、潮、水區分比較準確，因為水潮和潮干分界較為模糊，分界處狀態和觀察狀態稍有出入，但只是在相鄰兩個狀態有所差異，不影響狀態變化走勢，測量的水厚和水蒸發線性趨勢吻合。干信號根據目標路面標定后，干信號的大小在較大范圍內不影響路面狀態的判斷，測量的水厚度誤差會有差異，證明傳感器具有較強環境適應性。
【主權項】
1.一種路面狀況傳感器，其特征在于，所述路面狀況傳感器包括微處理器(10)、紅外發射電路(20)、光譜穩定電路(30)、光電檢測電路(40)及信號處理電路(50);所述紅外發射電路(20)、光譜穩定電路(30)及信號處理電路(40)均連接于微處理器(10);所述紅外發射電路(20)與光譜穩定電路(30)連接；所述光電檢測電路(40)與信號處理電路(50)連接。2.根據權利要求1所述的一種路面狀況傳感器，其特征在于，所述紅外發射電路(20)包括三個以上用于提供紅外光源的激光二極管(21)。3.根據權利要求1所述的一種路面狀況傳感器，其特征在于，所述光譜穩定電路(30)包括電流反饋電路(31)、溫度檢測電路(32)及加熱電路(33)。4.根據權利要求1所述的一種路面狀況傳感器，其特征在于，所述信號處理電路(50)包括依次連接的放大電路(51)、帶通濾波電路(52)、相敏檢波電路(53)、低通濾波電路(54)和AD轉換電路(55) ο5.根據權利要求2所述的一種路面狀況傳感器，其特征在于，所述激光二極管(21)能提供陣列式紅外光源，并且以脈沖調制波發射紅外光束。
【專利摘要】本實用新型屬于路面狀況檢測技術領域，具體來說，涉及到一種路面狀況傳感器。所述路面狀況傳感器包括微處理器、紅外發射電路、光譜穩定電路、光電檢測電路及信號處理電路；所述紅外發射電路、光譜穩定電路及信號處理電路均連接于微處理器；所述紅外發射電路與光譜穩定電路連接；所述光電檢測電路與信號處理電路連接。與現有技術相比，本實用新型所述的路面狀況傳感器采用了三波長測量，能夠減小覆蓋物顆粒度等引起的測量誤差，比單波長進行更精確的測量；有干信號自動調整功能，可補償路面和鏡頭污染引起的干參數的微量變化，干、潮、水區分比較準確，在較大范圍內不影響路面狀態的判斷，具有較強環境適應性。
【IPC分類】G01B11/06
【公開號】CN204679040
【申請號】CN201520415225
【發明人】周維鋒, 張曉燕, 李志強, 梁斌, 王國忠, 劉偉, 劉艷強, 祝海折, 張林梁
【申請人】山西省交通科學研究院
【公開日】2015年9月30日
【申請日】2015年6月16日