CN111051855B - 含水量传感器以及路面状态检测装置 - Google Patents

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Abstract

含水量传感器(1)具备：发光部(20)，将检测光和参照光作为光，向路面(S)发出，该检测光包括水的吸收比规定值大的第一波长范围，该参照光包括水的吸收为规定值以下的第二波长范围；第一受光部(33)，接受由路面(S)反射的检测光，转换为第一电信号；第二受光部(43)，接受由路面(S)反射的参照光，转换为第二电信号；以及运算处理部(56)，根据第一电信号与第二电信号的信号比，对路面(S)的含水量进行检测，运算处理部(56)根据第一电信号以及第二电信号的至少一方的信号强度为以基准值为基准的规定的范围内的情况下的信号比，对含水量进行检测。

Description

含水量传感器以及路面状态检测装置
技术领域
本发明涉及含水量传感器以及路面状态检测装置。
背景技术
以往，作为含水量传感器，例如有周知的利用水对红外线的吸收，来测量含水量的红外线湿度计(例如参照专利文献1)。
(现有技术文献)
(专利文献)
专利文献1 日本 特开平5-118984号公报
然而，为了检测路面上的状态，也探讨了利用含水量传感器来检测路面上的含水量，例如由于在路面上行使的车辆等移动体，红外线被遮挡，检测结果中欠缺正确性是现实状况。
发明内容
于是，本发明的目的在于提供一种能够抑制在路面上移动的移动体的影响，提高检测结果的正确性的含水量传感器以及路面状态检测装置。
为了达成上述的目的，本发明的一个形态所涉及的含水量传感器向路面发出光，根据来自该路面的反射光，对所述路面的含水量进行检测，所述含水量传感器具备：发光部，将检测光以及参照光作为所述光，向所述路面发出，所述检测光包括水的吸收比规定值大的第一波长范围，所述参照光包括水的吸收为所述规定值以下的第二波长范围；第一受光部，接受由所述路面反射的所述检测光，并转换为第一电信号；第二受光部，接受由所述路面反射的所述参照光，并转换为第二电信号；以及运算处理部，根据所述第一电信号与所述第二电信号的信号比，对所述路面含有的含水量进行检测，所述运算处理部，根据所述第一电信号以及所述第二电信号的至少一方的信号强度在以基准值为基准的规定的范围内的情况下的所述信号比，对所述含水量进行检测。
并且，本发明的一个形态所涉及的路面状态检测装置具备：所述含水量传感器、以及显示部，对基于由含水量传感器检测出的含水量的信息进行显示。
本发明所涉及的含水量传感器以及路面状态检测装置能够抑制在路面上移动的移动体的影响，提高测量结果的正确性。
附图说明
图1是示出实施方式所涉及的路面状态检测装置的概略构成的模式图。
图2是实施方式所涉及的路面状态检测装置的控制方框图。
图3是示出实施方式所涉及的含水量传感器的构成以及路面的模式图。
图4是示出实施方式所涉及的含水量传感器的控制构成的方框图。
图5示出了水与水蒸气的吸收光谱。
图6是实施方式所涉及的含水量传感器的正下方不存在车辆的状态的说明图。
图7是实施方式所涉及的含水量传感器的正下方有车辆通过的状态的说明图。
图8是示出因实施方式所涉及的参照光带来的第二电信号的信号强度变化的图表。
图9是成为用于制作实施方式的危险程度表的基准的示意图。
具体实施方式
以下利用附图，对本发明的实施方式所涉及的含水量传感器以及路面状态检测装置进行详细说明。另外，以下将要说明的实施方式均为本发明的一个优选的具体例子。因此，以下的实施方式所示的数值、形状、材料、构成要素、构成要素的配置以及连接方式等均为一个例子，其主旨并非是对本发明进行限定。因此，对于以下的实施方式的构成要素之中的没有记载在示出本发明的最上位概念的独立技术方案中的构成要素，作为任意的构成要素来说明。
并且，各个图为模式图，并非严谨的图示。因此，例如各个图中比例尺等并非是一致的。并且，在各个图中，对于实质上相同的构成赋予相同的符号，并省略或简化重复的说明。
(实施方式)
[路面状态检测装置]
首先，对实施方式所涉及的路面状态检测装置100进行说明。
图1是示出实施方式所涉及的路面状态检测装置100的概略构成的模式图。如图1所示，路面状态检测装置100相对于被设置在路缘带的一对支柱200、201而被设置。具体而言，路面状态检测装置100具备：含水量传感器1、以及显示部110。
含水量传感器1针对从支柱200的上部向车道的上方延伸支架部210而被安装。含水量传感器1是光学式的传感器，对车道的路面S上的含水量进行检测。含水量传感器1被配置成向其正下方的路面S照射参照光以及检测光。
显示部110被设置在与支柱200相比位于行进方向的前方的支柱201。显示部110针对从支柱201的上部向车道的上方延伸的支架部211而被安装。显示部110例如是显示各种信息的电子公告板。
图2是实施方式所涉及的路面状态检测装置100的控制方框图。如图2所示，在路面状态检测装置100设置有对含水量传感器1以及显示部110进行控制的控制部120。控制部120例如由微控制器构成。控制部120具有：存放了用于对含水量传感器1以及显示部110进行控制的处理程序的非易失性存储器、用于执行程序的暂时性的存储区域即易失性存储器、输入输出端口、执行程序的处理器等。具体而言，控制部120使显示部110显示基于由含水量传感器1检测的含水量的信息。据此，能够针对在车道上行使的车辆V的驾驶人，从显示部110通知基于路面S的含水量的信息。
[含水量传感器]
接着，对实施方式所涉及的含水量传感器1的概要进行说明。
图3是示出实施方式所涉及的含水量传感器1的构成以及路面S的模式图。图4是示出实施方式所涉及的含水量传感器1的控制构成的方框图。
含水量传感器1是向路面S发出光，根据来自该路面S的反射光来检测路面S的含水量的含水量传感器。
在本实施方式中，如图3以及图4所示，含水量传感器1隔着空间3对路面S中的含水量进行检测。“路面S中的含水量”包括：留在路面S上的水、以及渗透到路面S的表面部分的水。
含水量传感器1具备：框体10、发光部20、第一受光模块30、第二受光模块40、温度传感器60、以及信号处理电路50。
以下对含水量传感器1的各构成要素进行详细说明。
[框体]
框体10是路面状态检测装置100中的框体，收纳发光部20、第一受光模块30、第二受光模块40、以及信号处理电路50。框体10由遮光性的材料形成。据此，能够抑制外部的光入射到框体10的内部。具体而言，框体10由树脂材料或金属材料形成，针对第一受光模块30以及第二受光模块40接受的光具有遮光性。
在框体10的外壁设置有多个开口，在这些开口安装有发光部20的透镜21、以及第一受光模块30的透镜31。
[发光部]
发光部20是将检测光以及参照光向路面S照射的发光部，检测光包括水的吸收比规定值大的第一波长范围，参照光包括水的吸收在规定值以下的第二波长范围。具体而言，发光部20具备透镜21以及光源22。
透镜21是将光源22发出的光针对路面S进行聚光的聚光透镜。透镜21虽然是树脂制的凸透镜，但是并非受此所限。
光源22是发出包括构成检测光的第一波长范围以及构成参照光的第二波长范围的光的LED(Light Emitting Diode)光源，且发出峰值波长连续到第二波长范围侧的光。具体而言，光源22是由化合物半导体构成的LED光源。
图5示出了水与水蒸气的吸收光谱。如图5所示，水在大约1450nm以及大约1940nm的波长中具有吸收峰值。水蒸气比水的吸收峰值的波长略低，具体而言在大约1350nm～1400nm以及大约1800nm～1900nm的波长具有吸收峰值。
因此，作为构成检测光的第一波长范围，选择水的吸光度高的波长范围，作为构成参照光的第二波长范围，选择与第一波长范围相比水的吸光度小的波长范围。于是，作为一个例子，第二波长范围的平均波长比第一波长范围的平均波长长。并且，关于以光学的带通滤波器的最大透射率的中值即波长的中心值定义的中心波长，例如第一波长范围的中心波长为1450nm，第二波长范围的中心波长为1700nm。
这样，由于光源22能够照射包括第一波长范围与第二波长范围连续的光，因此在路面S被照射包括水的吸收大的第一波长范围的检测光、以及包括水的吸收比第一波长范围小的第二波长范围的参照光。
[第一受光模块]
如图3所示，第一受光模块30具备：透镜31、第一带通滤波器32、以及第一受光部33。
透镜31是用于将由路面S反射的反射光聚光到第一受光部33的聚光透镜。透镜31例如以焦点位于第一受光部33的受光面的方式而被固定在框体10。透镜31例如是树脂制的凸透镜，但是并非受此所限。
第一带通滤波器32是从反射光提取第一波长范围的光的带通滤波器。具体而言，第一带通滤波器32被配置在透镜31与第一受光部33之间，被设置在透过透镜31并入射到第一受光部33的反射光的光路上。并且，第一带通滤波器32被配置成相对于透镜31的光轴倾斜。据此，第一带通滤波器32使第一波长范围的光透过，同时对除此以外的波长范围的光进行反射。
第一受光部33是受光元件，接受由路面S反射且透过第一带通滤波器32的第一波长范围的光，并转换为第一电信号。第一受光部33通过对接受的第一波长范围的光进行光电转换，从而生成与该光的受光量(即强度)对应的第一电信号。生成的第一电信号被输出到信号处理电路50。第一受光部33例如是光电二极管，但是并非受此所限。例如，第一受光部33也可以是光电晶体管或图像传感器。
[第二受光模块]
第二受光模块40具备第二带通滤波器42、以及第二受光部43。
第二带通滤波器42是从由第一带通滤波器32反射的光中提取第二波长范围的光的带通滤波器。具体而言，第二带通滤波器42被配置在第一带通滤波器32与第二受光部43之间，被设置在透过第一带通滤波器32且入射到第二受光部43的光的光路上。于是，第二带通滤波器42使第二波长范围的光透过，且对除此以外的波长范围的光进行吸收。
第二受光部43是接受由路面S反射、且透过第二带通滤波器42的第二波长范围的光，并转换为第二电信号的受光元件。第二受光部43通过将接受的第二波长范围的光进行光电转换，从而生成与该光的受光量(即强度)对应的第二电信号。生成的第二电信号被输出到信号处理电路50。第二受光部43是与第一受光部33相同的受光元件。即，在第一受光部33为光电二极管的情况下，第二受光部43也是光电二极管。
[温度传感器]
温度传感器60是对含水量传感器1的周围的温度进行检测的温度传感器。具体而言，温度传感器60被安装在框体10的外侧面，对框体10外的外部气温进行检测。另外，温度传感器60也可以被收纳在框体10内。温度传感器60与信号处理电路50的运算处理部56电连接，将检测结果输出到运算处理部56。
[信号处理电路]
信号处理电路50是通过对发光部20的光源22进行点灯控制，且对从第一受光部33以及第二受光部43输出的第一电信号以及第二电信号进行处理，来运算含水量的电路。
信号处理电路50可以被收纳在框体10，或者可以被安装在框体10的外侧面。或者，信号处理电路50具有无线通信等通信功能，对来自第一受光部33的第一电信号、来自第二受光部43的第二电信号以及来自温度传感器60的检测结果进行接收。
具体而言，如图4所示，信号处理电路50具备：光源控制部51、第一放大部52、第二放大部53、第一信号处理部54、第二信号处理部55以及运算处理部56。
光源控制部51由驱动电路以及微控制器构成。光源控制部51具有存放了光源22的控制程序的非易失性存储器、用于执行程序的暂时性的存储区域即易失性存储器、输入输出端口、以及执行程序的处理器等。
光源控制部51对光源22进行控制，以使光源22的点灯与灭灯按照规定的发光周期来反复。具体而言，光源控制部51通过将规定的频率(例如1kHz)的脉冲信号输出到光源22，从而使光源22以规定的发光周期进行点灯和灭灯。
第一放大部52对从第一受光部33输出的第一电信号进行放大，并输出到第一信号处理部54。具体而言，第一放大部52是对第一电信号进行放大的运算放大器。
第一信号处理部54由微控制器构成。第一信号处理部54具有存放了针对第一电信号的处理程序的非易失性存储器、用于执行程序的暂时性的存储区域即易失性存储器、输入输出端口、以及执行程序的处理器等。第一信号处理部54针对第一电信号进行通带限制，并且对因该通带限制带来的相位延迟进行校正，在此之后进行与光源22的发光周期的乘法处理。针对该第一电信号的处理是所谓的锁相放大器处理。据此，能够从第一电信号抑制基于环境光的噪声。
第二放大部53对从第二受光部43输出的第二电信号进行放大，并输出到第二信号处理部55。具体而言，第二放大部53是对第二电信号进行放大的运算放大器。
第二信号处理部55由微控制器构成。第二信号处理部55具有存放了针对第二电信号的处理程序的非易失性存储器、用于执行程序的暂时性的存储区域即易失性存储器、输入输出端口、以及执行程序的处理器等。第二信号处理部55针对第二电信号进行通带限制，且对因该通带限制而带来的相位延迟进行校正，执行与光源22的发光周期的乘法处理。针对该第二电信号的处理是所谓的锁相放大器处理。据此，能够在第二电信号中抑制基于环境光的噪声。
运算处理部56根据从第一受光部33输出的第一电信号、以及从第二受光部43输出的第二电信号，对路面S中的水分进行检测。具体而言，运算处理部56根据第一电信号的电平与第二电信号的电平的比(信号比)，来对路面S中的含水量进行检测。在本实施方式中，运算处理部56根据由第一信号处理部54处理的第一电信号、以及由第二信号处理部55处理的第二电信号，对路面S中的含水量进行检测。具体的含水量的检测处理待后述。
在此，在含水量传感器1的正下方没有车辆V的情况、与在含水量传感器1的正下方有车辆V通过的情况中，检测光以及参照光的信号强度会有很大的不同。图6是用于说明实施方式所涉及的含水量传感器1的正下方没有车辆V的状态的说明图。将该状态称为第一状态。并且，图7是用于说明实施方式所涉及的含水量传感器1的正下方有车辆V通过的状态的说明图。将该状态称为第二状态。
如图6所示，在第一状态下，检测光以及参照光往返于从含水量传感器1到路面S的距离L1。另外，如图7所示，在第二状态下，检测光以及参照光往返于从含水量传感器1到车辆V的距离L2。这样，在第一状态，与第二状态相比，检测光以及参照光的各自的光路长。即，与第二状态相比，第一状态下的检测光以及参照光各自返回到含水量传感器1时减弱。因此，因检测光带来的第一电信号、以及因参照光带来的第二电信号的各自的信号强度，在第一状态比第二状态小。
图8是示出实施方式所涉及的因参照光带来的第二电信号的信号强度变化的图表。在图8中，虽然举例示出了第二电信号，即使是第一电信号也可以得到大致同样的结果。并且，在图8中虽然以脉冲状的波形来表现信号强度变化，但实际上成为与车辆V的形状相对应的波形。
如图8所示，在第一状态，第二电信号的信号强度小，在第二状态，第二电信号的信号强度大。如以上所述，在第二状态，车辆V通过含水量传感器1的正下方。即，即使将第二状态的第二电信号以及第一电信号用于含水量的检测，则是不正确的。据此，在求成为含水量的基准的信号比时，排除第二状态下的可靠性低的第二电信号以及第一电信号，除此之外，只要从第一状态下的可靠性高的第二电信号以及第一电信号求出信号比即可。
具体而言，预先决定用于排除第二状态下的第二电信号的基准值。该基准值是比第二状态下的第二电信号的信号强度小的值。并且，以基准值为基准，将其±α的范围作为规定的范围。将规定的范围设为不包括第二状态下的第二电信号的信号强度的范围。
在此，对基准值以及规定的范围的一个例子进行说明。
例如，在将含水量传感器1设置在与路面S相隔距离L1的位置时，基准值则成为第一状态下的第二电信号的强度。
在此可以知道，光的强度与离光源的距离的平方成反比。因此，第一状态下的第二电信号的强度E1、与第二状态下的第二电信号的强度E2的关系由以下的(式1)来表示。
(式1) E2＝E1·L12/L22
例如，在距离L1为5m、距离L2的最大值为4.5m的情况下，第二状态下的第二电信号的信号强度E2、与第一状态下的第二电信号的信号强度E1，由以下的(式2)来推测。
(式2) E2/E1＝L12/L22＝52/4.52≒1.23
这样，第二状态下的第二电信号的信号强度E2成为比第一状态下的第二电信号的信号强度E1大23％左右的值。可以根据该值，将针对基准值的±20％的范围设为规定的范围。并且，也可以留出余地，将针对基准值的±10％的范围设为规定的范围。
另外，为了对因路面S中的含水量而带来的影响进行校正，基准值也可以根据检测出的信号比来变动。
除此以外，关于基准值以及规定的范围，可以通过各种实验、模拟、过去的第二电信号的信号强度的履历等，来决定恰当的值。
运算处理部56当第二电信号的信号强度成为规定的范围内时，就可以将该时间段确定为第一状态。另外，运算处理部56在第二电信号的信号强度成为规定的范围外的情况下，将该时间段确定为第二状态。第二状态的时间段是第二电信号成为规定的范围外的范围外时间段。运算处理部56在算出范围外时间段的同时，算出在规定的时间内的范围外时间段的频度。1个范围外时间段表示，在含水量传感器1的正下方有一辆车辆V通过。即，规定的时间内的范围外时间段的频度表示，在规定的时间内的车辆V的通行量。在此，“规定的时间”是用于判断车辆V的通行量的单位时间，可以是以分为单位，也可以是以小时为单位。具体而言，规定的时间可以是几分钟，也可以是十几分钟，还可以是30分钟或几个小时。
并且，在本实施方式中举例示出了，根据第二电信号的信号强度，来判别是第一状态还是第二状态的情况。这是因为，参照光与检测光相比，不容易受到水的影响的缘故。具体而言，在因检测光带来的第一电信号中，由于受到水的影响，不论是否有车辆V的存在，信号强度都会发生变动。另外，在因参照光而带来的第二电信号中，由于不容易受到水的影响，因此车辆V的有无能够如实地由信号强度来反映。即，在是第一状态还是第二状态的判别中，更适于第二电信号。另外，在是第一状态还是第二状态的判别中，也可以使用第一电信号，或者可以使用第一电信号以及第二电信号这双方。
在上述的说明中举例示出了，与第二状态相比，第一状态下的第一电信号以及第二电信号的各自的信号强度变小的情况。然而，也存在车辆V表面的光的吸收率比路面S的光的吸收率大很多的情况。在这种情况下，由于在车辆V的表面，检测光以及参照光被吸收得很多，因此，与第一状态相比，第二状态下的第一电信号以及第二电信号的各自的信号强度变小。因此希望也考虑这种情况，来决定基准值以及规定的范围。
运算处理部56例如是微控制器。运算处理部56具有存放了信号处理程序的非易失性存储器、用于执行程序的暂时性的存储区域即易失性存储器、输入输出端口、以及执行程序的处理器等。
在运算处理部56的非易失性存储器中存储危险程度表以及温度表。
危险程度表是从范围外时间段与含水量的关系中，来判断路面S上的危险程度的表。图9是成为用于制作实施方式的危险程度表的基准的示意图。范围外时间段是车辆V通过含水量传感器1的正下方的时间。该范围外时间段示出车辆V的速度。即，若范围外时间段短，则车辆V的速度快，危险程度高，若范围外时间段长，则车辆V的速度慢，危险程度低。并且，若含水量多，则路面S易滑，危险程度高，若含水量少，则路面S不易滑，危险程度低。在图9中示出了其关联性，在以划分线L3划分的区域中，图9中的阴影部分是危险程度高的部分。危险程度表根据该危险程度高的部分中的范围外时间以及含水量而被制作。另外，危险程度表的具体的值可以通过各种实验、模拟等来求。运算处理部56根据该危险程度表、范围外时间段、以及检测出的含水量，来判断路面S上的危险程度。
温度表是从在规定的时间内的范围外时间段的频度、与温度传感器60检测出的含水量传感器1的周围的温度的关系，来判断路面S上的温度的表。如以上所述，在规定的时间内的范围外时间段的频度示出，在规定的时间内的车辆V的通行量。若频度多，则通行量多，由于摩擦而路面S的路面温度增高。即，与温度传感器60检测出的温度相比，路面S上为高温。另外，若频度少，则通行量也少，因此路面S的温度上升也少。即，路面S上的温度与温度传感器60所检测出的温度为相同程度。温度表是根据其关联性，以能够从含水量传感器1的周围的温度来推测出路面S上的温度的方式而被制作的。另外，温度表的具体的值可以通过各种实验、模拟等来求。运算处理部56根据该温度表、在规定的时间内的范围外时间段的频度、以及由温度传感器60检测出的温度，来推测路面S上的温度。并且，运算处理部56根据推测的路面S上的温度，来判断路面S上含有水的状态。具体而言，运算处理部56在推测的路面S上的温度为0度以下时，将路面S上的水的状态作为“固体”来判断，在该温度比0度大时，将路面S上的水的状态作为“液体”来判断。
运算处理部56将路面S上的危险程度以及水的状态，从输入输出端口输出到控制部120。据此，控制部120对显示部110进行控制，使显示部110显示基于含水量传感器1检测的含水量的信息。基于含水量的信息中包括路面S上的危险程度、以及水的状态等。
[含水量的检测处理]
接着，将要说明的是，对运算处理部56进行的含水量的检测处理。
在本实施方式中，运算处理部56通过对反射光中包括的检测光的光能Pd、与参照光的光能Pr进行比较，从而对路面S中的含水量进行检测。另外，光能Pd与从第一受光部33输出的第一电信号的强度对应，光能Pr与从第二受光部43输出的第二电信号的强度对应。
光能Pd由以下的(式3)来表示。
(式3) Pd＝Pd0×Gd×Rd×Td×Aad×Ivd
在此，Pd0是光源22发出的光中的、构成检测光的第一波长范围的光的光能。Gd是第一波长范围的光相对于第一受光部33的结合效率(聚光率)。具体而言，Gd相当于光源22发出的光中的、成为在路面S被扩散反射的成分的一部分(即，反射光中包括的检测光)的部分的比例。
Rd是路面S对检测光的反射率。Td是通过第一带通滤波器32的检测光的透射率。Ivd是第一受光部33中的针对反射光中包括的检测光的受光灵敏度。
Aad是通过路面S中的成分(水)的检测光的吸收率，由以下的(式4)来表示。
(式4) Aad＝10-αa×Ca×D
在此，αa是预先规定的吸光系数，具体而言，是基于成分(水)的检测光的吸光系数。Ca是路面S中的成分(水)的体积浓度。D是有助于检测光的吸收的成分的厚度的两倍的寄予厚度。
更具体而言，在均一地分散了水的路面S上，在光入射到路面S，通过反射并从路面S射出的情况下，Ca相当于路面S的成分中包括的体积浓度。并且，D相当于从反射至由路面S射出的光路长。例如，Ca是覆盖路面S的液相中的水的浓度。并且，D是作为覆盖路面S的液相的平均厚度而被换算的寄予厚度。
因此，αa×Ca×D相当于路面S中的成分量(含水量)。通过以上所述可以知道，按照路面S中的含水量，相当于第一电信号的强度的光能Pd发生变化。另外，由于与水相比，湿气的吸光度非常小，因此能够忽视。
同样，入射到第二受光部43的参照光的光能Pr由以下的(式5)来表示。
(式5) Pr＝Pr0×Gr×Rr×Tr×Ivr
在本实施方式中，由于参照光可以被视为实质上没有被路面S中的成分吸收，因此与(式3)相比可以知道，(式5)中没有相当于通过水的吸收率Aad的项。
在(式5)中，Pr0是光源22发出的光中的、构成参照光的第二波长范围的光的光能。Gr是光源22发出的参照光针对第二受光部43的结合效率(聚光率)。具体而言，Gr相当于参照光之中的、成为由路面S扩散反射的成分的一部分(即反射光中包括的参照光)的部分的比例。Rr是基于路面S的参照光的反射率。Tr是通过第二带通滤波器42的参照光的透射率。Ivr是第二受光部43针对反射光的受光灵敏度。
在本实施方式中，从光源22照射的光即检测光以及参照光，由于是以同轴且相同光点大小来照射，检测光的结合效率Gd与参照光的结合效率Gr大致相等。并且，由于检测光与参照光的峰值波长比较接近，因此，检测光的反射率Rd与参照光的反射率Rr大致相等。
因此，通过取(式3)与(式5)的比(信号比)，从而能够导出以下的(式6)。
(式6) Pd/Pr＝Z×Aad
在此，Z为常数项，由(式7)表示。
(式7) Z＝(Pd0/Pr0)×(Td/Tr)×(Ivd/Ivr)
光能Pd0以及Pr0分别作为光源22的初始输出而被预先决定。并且，透射率Td以及透射率Tr分别由第一带通滤波器32以及第二带通滤波器42的透射特性来预先决定。受光灵敏度Ivd以及受光灵敏度Ivr分别由第一受光部33以及第二受光部43的受光特性来预先决定。因此，(式7)所表示的Z能够被视为是常数。
运算处理部56根据第一电信号，算出检测光的光能Pd，根据第二电信号，算出参照光的光能Pr。具体而言，第一电信号的信号级别(电平)相当于光能Pd，第二电信号的信号级别(电平)相当于光能Pr。
因此，运算处理部56能够根据(式6)，算出路面S中的水的吸收率Aad。据此，运算处理部56能够根据(式4)算出含水量。
在此，含水量传感器1例如以100msec等微小的时间间隔来向路面S照射光，并且每次都求出相对于路面S的第一电信号以及第二电信号的信号比。因此，在第一状态的时间段以及第二状态的时间段中，分别在一个时间段内进行多次的信号比的求出。如以上所述，由于在利用第二状态的时间段的第一电信号以及第二电信号时会成为不正确的值，因此仅利用第一状态的时间段的信号比来对含水量进行检测。具体而言，运算处理部56根据一次的在第一状态的时间段内得到的多个信号比的平均值，来检测含水量。据此，能够提高检测出的含水量的准确性。
另外，由于空间3中也存在湿气(水蒸气)，因此也设想检测光以及参照光由水蒸气吸收的情况。可以在信号处理电路50中设置对第一电信号以及第二电信号进行校正的校正部，以取消因该水蒸气吸收的部分。
[路面状态检测装置的工作]
接着，对路面状态检测装置100的工作进行说明。首先控制部120对含水量传感器1进行控制，以使其检测路面S上的含水量。此时，含水量传感器1的运算处理部56，每当成为第一状态时，就求出该第一状态的时间段内被平均化的含水量。并且，运算处理部56根据检测出的含水量、范围外时间段、以及危险程度表，对路面S上的危险程度进行判断。另外，运算处理部56根据温度表、在规定的时间内的范围外时间段的频度、以及由温度传感器60检测出的温度，对路面S上的温度进行推测。并且，运算处理部56根据推测的路面S上的温度，对路面S中的水的状态进行判断。运算处理部56将路面S上的危险程度以及水的状态输出到控制部120。
控制部120对显示部110进行控制，使显示部110显示基于含水量传感器1所检测的含水量的信息。在基于含水量的信息中包括：路面S上的危险程度、水的状态、以及根据路面S上的危险程度和水的状态而决定的显示内容等。具体而言，在运算处理部56的判断结果为，水的状态“固体”、危险程度“高”的情况下，控制部120使显示部110例如进行“路面冻结，减慢速度”等提醒注意的显示。在运算处理部56的判断结果为，水的状态“液体”、危险程度“高”的情况下，控制部120使显示部110例如进行“减慢速度”等提醒注意的显示。在运算处理部56的判断结果为危险程度“低”的情况下，控制部120不使显示部110进行提醒注意的显示。另外，可以使显示部110显示由含水量传感器1检测的含水量。
[效果等]
如以上所示，通过本实施方式，含水量传感器1向路面S发出光，并根据来自该路面S的反射光，对路面S的含水量进行检测，该含水量传感器1具备：发光部20，将检测光以及参照光作为光向路面S发出，所述检测光包括水的吸收比规定值大的第一波长范围，所述参照光包括水的吸收为规定值以下的第二波长范围；第一受光部33，接受由路面S反射的检测光，并转换为第一电信号；第二受光部43，接受由路面S反射的参照光，并装换为第二电信号；以及运算处理部56，根据第一电信号以及第二电信号的信号比，对路面S含有的含水量进行检测，运算处理部56根据第一电信号以及第二电信号的至少一方的信号强度在以基准值为基准的规定的范围内的情况下的信号比，对含水量进行检测。
据此，能够排除因车辆V通过时产生的影响，而没能包含在规定的范围内的可靠性低的信号比。据此，在含水量的检测中，能够利用包含在规定的范围内的可靠性高的信号比。因此，能够抑制在路面S上移动的车辆V的影响，提高检测结果的正确性。
并且，运算处理部56根据第一电信号以及第二电信号的至少一方的信号强度为规定的范围内的情况下的信号比的平均值，对含水量进行检测。
据此，运算处理部56由于能够根据在第一状态的时间段内得到的多个信号比的平均值，来检测含水量，因此能够提高检测出的含水量的准确性。
并且，运算处理部56根据第二电信号的信号强度为规定的范围内的情况下的信号比，对所述含水量进行检测。
据此，能够根据因不容易受到水的影响的参照光产生的第二电信号的信号强度为规定的范围内的情况下的信号比，来对含水量进行检测。
并且，运算处理部56具备危险程度表，该危险程度表用于根据范围外时间段与含水量的关系，来对路面S上的危险程度进行判断，所述范围外时间段是指，所述第一电信号以及第二电信号的至少一方的信号强度为规定的范围外的时间段，运算处理部56算出范围外时间段，并根据该范围外时间段、检测出的含水量、危险程度表，来判断危险程度。
据此，能够根据含水量与范围外时间段，来判断目前车辆V针对路面S的危险程度。
并且，具备温度传感器60，对含水量传感器1的周围的温度进行检测，运算处理部56具备温度表，该温度表用于根据第一电信号以及第二电信号的至少一方的信号强度在规定的时间内成为规定的范围外的频度与温度的关系，对路面S上的温度进行判断，运算处理部56算出频度，并根据该频度、温度传感器检测出的温度、温度表，来对路面S上的温度进行推测。
据此，能够根据所述频度、以及温度传感器检测出的含水量传感器1的周围的温度，来对路面S上的温度进行推测。因此，例如即使与采用了红外线温度传感器等非接触式的温度传感器的情况相比，也能够抑制成本。另外，为了对路面S的温度进行检测，也可以采用非接触式的温度传感器。
并且，运算处理部56根据推测的路面S上的温度，对该路面S含有的水的状态进行判断。
据此，能够根据推测的路面S上的温度，来判断路面S上的水是液体还是固体。因此，能够判断路面S是否易滑。
并且，本实施方式所涉及的路面状态检测装置100具备：上述的含水量传感器1、以及显示基于由含水量传感器1检测出的含水量的信息的显示部110。
据此，能够从显示部110来通知基于含水量的信息。因此，被通知的人能够容易地采取针对含水量的对策。
(其他)
以上根据实施方式对本发明所涉及的含水量传感器1进行了说明，不过，本发明并非受上述的实施方式所限。
例如，在上述的实施方式中虽然以光源22为LED光源的情况进行了举例说明，不过，光源也可以是半导体激光元件或有机EL元件等。
并且，在上述的实施方式中，对从一个光源22发出包括构成检测光的第一波长范围和构成参照光的第二波长范围的连续的光的例子进行了说明。然而也可以设置多个光源，从一个光源发出检测光，从其他的光源发出参照光。
并且，在上述的实施方式中，对信号处理电路50所具备的光源控制部51、第一信号处理部54、第二信号处理部55以及运算处理部56分别由专用的微控制器构成的情况进行了说明，信号处理电路也可以全体由一个微控制器来实现。
并且，在上述的实施方式中，举例示出了针对车道设置路面状态检测装置100的情况。但是，路面状态检测装置100也能够设置在上述以外的设施。例如可以设置在购物中心等商业设施。在商业设施内，除了雨、雪以外，作为表演节目而散布的水、人碰洒的饮料等都会影响到路面状态的变动。这样，若在商业设施内设置路面状态检测装置100，则能够向商业设施内的人通知路面状态。并且，会有在路面上移动的人、购物推车等遮挡来自含水量传感器1的光的情况。即使在这种情况下，只要是上述的路面状态检测装置100，就能够抑制在含水量传感器1的正下方通过的移动体的影响，从而能够正确地对路面状态进行判断。
另外，针对各实施方式执行本领域技术人员所能够想到的各种变形而得到的形态、在不脱离本发明的主旨的范围内通过对各实施方式中的构成要素以及功能进行任意组合而实现的形态均包括在本发明的范围内。
符号说明
1 含水量传感器
20 发光部
33 第一受光部
43 第二受光部
56 运算处理部
60 温度传感器
100 路面状态检测装置
110 显示部
S 路面

Claims (10)

1.一种含水量传感器，向路面发出光，根据来自该路面的反射光，对所述路面的含水量进行检测，
所述含水量传感器具备：
发光部，将检测光以及参照光作为所述光，向所述路面发出，所述检测光包括水的吸收比规定值大的第一波长范围，所述参照光包括水的吸收为所述规定值以下的第二波长范围；
第一受光部，接受由所述路面反射的所述检测光，并转换为第一电信号；
第二受光部，接受由所述路面反射的所述参照光，并转换为第二电信号；以及
运算处理部，根据所述第一电信号与所述第二电信号的信号比，对所述路面含有的含水量进行检测，
所述运算处理部，根据所述第一电信号以及所述第二电信号的至少一方的信号强度在以基准值为基准的规定的范围内的情况下的所述信号比，对所述含水量进行检测，
所述运算处理部具备危险程度表，该危险程度表用于根据范围外时间段与含水量的关系，来对所述路面上的危险程度进行判断，所述范围外时间段是指，所述第一电信号以及所述第二电信号的至少一方的信号强度成为所述规定的范围外的时间段，
所述运算处理部，算出所述范围外时间段，并根据该范围外时间段、检测出的所述含水量、以及所述危险程度表，对所述危险程度进行判断。
2.如权利要求1所述的含水量传感器，其中，
所述运算处理部，根据所述第一电信号以及所述第二电信号的至少一方的信号强度在所述规定的范围内的情况下的所述信号比的平均值，对所述含水量进行检测。
3.如权利要求1所述的含水量传感器，其中，
所述运算处理部，根据所述第二电信号的信号强度在所述规定的范围内的情况下的所述信号比，对所述含水量进行检测。
4.如权利要求1所述的含水量传感器，其中，
所述含水量传感器具备对所述含水量传感器的周围的温度进行检测的温度传感器，
所述运算处理部具备温度表，该温度表用于根据所述第一电信号以及所述第二电信号的至少一方的信号强度在规定的时间内成为所述规定的范围外的频度与温度的关系，对所述路面上的温度进行判断，
所述运算处理部，算出所述频度，并根据该频度、由所述温度传感器检测出的温度、以及所述温度表，对所述路面上的温度进行推测。
5.如权利要求1所述的含水量传感器，其中，
所述运算处理部，根据推测出的所述路面上的温度，对该路面含有的水的状态进行判断。
6.一种含水量传感器，向路面发出光，根据来自该路面的反射光，对所述路面的含水量进行检测，
所述含水量传感器具备：
发光部，将检测光以及参照光作为所述光，向所述路面发出，所述检测光包括水的吸收比规定值大的第一波长范围，所述参照光包括水的吸收为所述规定值以下的第二波长范围；
第一受光部，接受由所述路面反射的所述检测光，并转换为第一电信号；
第二受光部，接受由所述路面反射的所述参照光，并转换为第二电信号；以及
运算处理部，根据所述第一电信号与所述第二电信号的信号比，对所述路面含有的含水量进行检测，
所述运算处理部，根据所述第一电信号以及所述第二电信号的至少一方的信号强度在以基准值为基准的规定的范围内的情况下的所述信号比，对所述含水量进行检测，
所述含水量传感器具备对所述含水量传感器的周围的温度进行检测的温度传感器，
所述运算处理部具备温度表，该温度表用于根据所述第一电信号以及所述第二电信号的至少一方的信号强度在规定的时间内成为所述规定的范围外的频度与温度的关系，对所述路面上的温度进行判断，
所述运算处理部，算出所述频度，并根据该频度、由所述温度传感器检测出的温度、以及所述温度表，对所述路面上的温度进行推测。
7.如权利要求6所述的含水量传感器，其中，
所述运算处理部，根据所述第一电信号以及所述第二电信号的至少一方的信号强度在所述规定的范围内的情况下的所述信号比的平均值，对所述含水量进行检测。
8.如权利要求6所述的含水量传感器，其中，
所述运算处理部，根据所述第二电信号的信号强度在所述规定的范围内的情况下的所述信号比，对所述含水量进行检测。
9.如权利要求6所述的含水量传感器，其中，
所述运算处理部，根据推测出的所述路面上的温度，对该路面含有的水的状态进行判断。
10.一种路面状态检测装置，具备：
权利要求1或6所述的含水量传感器；以及
显示部，对基于由所述含水量传感器检测出的所述含水量的信息进行显示。
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