主動式紅外路面結冰監(jiān)測系統(tǒng)研究
發(fā)布時間：2021-12-10 14:01
在氣候嚴峻寒冷的條件下路面極易出現(xiàn)由水蒸氣冷凝致冰或雨雪致冰的現(xiàn)象,結了冰的馬路表面十分濕滑,車輛輪胎與路面摩擦變小,極容易發(fā)生側滑,同時駕駛司機剎車的制動時間會變長,造成交通事故的概率會在冰雪天氣明顯升高。所以,針對路面結冰情況的實時監(jiān)測具有十分重要的意義,及時地對路面情況進行判斷,同時針對出現(xiàn)的預警情況做出快速的響應和應急方案就可以很大程度上避免事故的發(fā)生。目前,美國、瑞典等一些國外的學者針對這一領域的研究得出了一些成果并研發(fā)出了相應的測量設備,有些已經投入到使用當中。國內由于對結冰檢測的研究起步較晚,當前大部分研究還處于實驗室試驗階段,所以,研發(fā)一套能夠對路面狀況實時監(jiān)測的系統(tǒng)至關重要。本課題設計的研究系統(tǒng)以近紅外激光器為基礎,應用光強法,采用非接觸式測量的方式通過選取合適的角度和距離使用對應的光電探測器對待測路面的反射信號進行測量和處理,包括放大、濾波等,然后應用數(shù)據(jù)采集卡將數(shù)據(jù)采集到上位機進行進一步的處理和計算,根據(jù)測量值的不同來判斷路面所處狀態(tài),從而實現(xiàn)對路面結冰情況的精確監(jiān)測。系統(tǒng)的上位機控制程序通過LabVIEW2013開發(fā)平臺在嵌入式工控主板PC104上實現(xiàn),能夠實現(xiàn)...
【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校
【文章頁數(shù)】：71 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
等間距極板電容傳感器根據(jù)不同介質的電導率不同的特點，在空氣中時，兩電極之間的電容值較小；
圖 1-2 等間距極板電容傳感器根據(jù)不同介質的電導率不同的特點，在空氣中時，兩電極之間的電容值較��；當有水或冰覆蓋時，由于其中摻雜有電解質，電極間的電容就會增大。如上圖中，如果在相鄰電極之間的電容值發(fā)生驟變，可以判定在這兩組電極附近介質發(fā)生了變化，即認為是冰—空氣的交界面。該電容傳感器需要與具有能將電容值轉換成電壓量的 CAV444 芯片配合使用，把電容值轉換成易于計算處理和傳輸?shù)碾妷毫俊Ｓ蓤D 1-3 實驗所測得的極板間電容值隨溫度變化的曲線可以看出底層極板間空氣的電容值隨溫度變化不是很大且與冰或水的電容值差別很大，很容易判斷路面是否有冰或水覆蓋，但是冰與水或是冰水混合物的電容值相差甚小，不易區(qū)分，所以還需要配合溫度傳感器使用，結合溫度信息作出進一步判斷。
圖 1-4 電容結冰傳感器eoTroiano 等人[10]提出了一種測壓信號下路面電容呈現(xiàn)出的相對結果參照表如表 1-1 所示，根據(jù)表 1-1 相對電容測量結果參照表電容（高頻段） 小 小 大 感器就是利用路面不同介質的介響因素不變，測量電容量大小對測量方法原理簡單，成本低，但冰水混合的狀態(tài)下更是很難進行
【參考文獻】：
期刊論文
[1]紅外偏振成像系統(tǒng)光學設計[J]. 黃詩喆,田繼文,薛慶增. 應用光學. 2018(03)
[2]Road surface condition sensor based on scanning detection of backward power[J]. 徐松松,阮馳,馮麗麗. Chinese Optics Letters. 2014(05)
[3]測量爆炸火焰真溫的多光譜溫度計的研制——現(xiàn)場實驗與測量精度分析[J]. 孫崐,孫曉剛,于曉洋,孫曉明. 光譜學與光譜分析. 2013(06)
[4]路面結冰監(jiān)測技術研究進展[J]. 歐彥,蒲翔,周旭馳,盧野,任毅,孫大權. 公路. 2013(04)
[5]基于紅外光譜吸收的結冰速率傳感器設計[J]. 趙勇,張波. 彈箭與制導學報. 2013(02)
[6]北京地區(qū)高速公路道面結冰特征及氣象條件[J]. 李迅,尹志聰,丁德平,謝莊. 應用氣象學報. 2012(05)
[7]相似離度在北京市道面結冰預報中的初步應用[J]. 張愛英,丁德平,李迅,尹志聰,韓超. 氣象科技進展. 2012(01)
[8]基于神經網絡的主動式紅外結冰分類方法研究[J]. 張鎮(zhèn),葉林,吳相林. 自動化與儀表. 2010(02)
[9]基于GPRS技術的自動氣象站數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)[J]. 敖振浪,伍光勝,周欽強,李建勇. 廣東氣象. 2007(04)
[10]微弱光信號前置放大電路設計[J]. 李遠明,陳文濤. 電子元器件應用. 2007(08)
碩士論文
[1]路面結冰檢測技術的研究[D]. 譚舒亞.華中科技大學 2015
[2]基于CAV444的電容式冰厚傳感器及其檢測系統(tǒng)的研究[D]. 崔麗琴.太原理工大學 2010
本文編號：3532760
【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校
【文章頁數(shù)】：71 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
等間距極板電容傳感器根據(jù)不同介質的電導率不同的特點，在空氣中時，兩電極之間的電容值較小；
圖 1-2 等間距極板電容傳感器根據(jù)不同介質的電導率不同的特點，在空氣中時，兩電極之間的電容值較��；當有水或冰覆蓋時，由于其中摻雜有電解質，電極間的電容就會增大。如上圖中，如果在相鄰電極之間的電容值發(fā)生驟變，可以判定在這兩組電極附近介質發(fā)生了變化，即認為是冰—空氣的交界面。該電容傳感器需要與具有能將電容值轉換成電壓量的 CAV444 芯片配合使用，把電容值轉換成易于計算處理和傳輸?shù)碾妷毫俊Ｓ蓤D 1-3 實驗所測得的極板間電容值隨溫度變化的曲線可以看出底層極板間空氣的電容值隨溫度變化不是很大且與冰或水的電容值差別很大，很容易判斷路面是否有冰或水覆蓋，但是冰與水或是冰水混合物的電容值相差甚小，不易區(qū)分，所以還需要配合溫度傳感器使用，結合溫度信息作出進一步判斷。
圖 1-4 電容結冰傳感器eoTroiano 等人[10]提出了一種測壓信號下路面電容呈現(xiàn)出的相對結果參照表如表 1-1 所示，根據(jù)表 1-1 相對電容測量結果參照表電容（高頻段） 小 小 大 感器就是利用路面不同介質的介響因素不變，測量電容量大小對測量方法原理簡單，成本低，但冰水混合的狀態(tài)下更是很難進行
【參考文獻】：
期刊論文
[1]紅外偏振成像系統(tǒng)光學設計[J]. 黃詩喆,田繼文,薛慶增. 應用光學. 2018(03)
[2]Road surface condition sensor based on scanning detection of backward power[J]. 徐松松,阮馳,馮麗麗. Chinese Optics Letters. 2014(05)
[3]測量爆炸火焰真溫的多光譜溫度計的研制——現(xiàn)場實驗與測量精度分析[J]. 孫崐,孫曉剛,于曉洋,孫曉明. 光譜學與光譜分析. 2013(06)
[4]路面結冰監(jiān)測技術研究進展[J]. 歐彥,蒲翔,周旭馳,盧野,任毅,孫大權. 公路. 2013(04)
[5]基于紅外光譜吸收的結冰速率傳感器設計[J]. 趙勇,張波. 彈箭與制導學報. 2013(02)
[6]北京地區(qū)高速公路道面結冰特征及氣象條件[J]. 李迅,尹志聰,丁德平,謝莊. 應用氣象學報. 2012(05)
[7]相似離度在北京市道面結冰預報中的初步應用[J]. 張愛英,丁德平,李迅,尹志聰,韓超. 氣象科技進展. 2012(01)
[8]基于神經網絡的主動式紅外結冰分類方法研究[J]. 張鎮(zhèn),葉林,吳相林. 自動化與儀表. 2010(02)
[9]基于GPRS技術的自動氣象站數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)[J]. 敖振浪,伍光勝,周欽強,李建勇. 廣東氣象. 2007(04)
[10]微弱光信號前置放大電路設計[J]. 李遠明,陳文濤. 電子元器件應用. 2007(08)
碩士論文
[1]路面結冰檢測技術的研究[D]. 譚舒亞.華中科技大學 2015
[2]基于CAV444的電容式冰厚傳感器及其檢測系統(tǒng)的研究[D]. 崔麗琴.太原理工大學 2010
本文編號：3532760
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