CN204679040U - 一种路面状况传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于路面状况检测技术领域，具体来说，涉及到一种路面状况传感器。所述路面状况传感器包括微处理器、红外发射电路、光谱稳定电路、光电检测电路及信号处理电路；所述红外发射电路、光谱稳定电路及信号处理电路均连接于微处理器；所述红外发射电路与光谱稳定电路连接；所述光电检测电路与信号处理电路连接。与现有技术相比，本实用新型所述的路面状况传感器采用了三波长测量，能够减小覆盖物颗粒度等引起的测量误差，比单波长进行更精确的测量；有干信号自动调整功能，可补偿路面和镜头污染引起的干参数的微量变化，干、潮、水区分比较准确，在较大范围内不影响路面状态的判断，具有较强环境适应性。

Description

一种路面状况传感器

技术领域

本实用新型属于路面状况检测技术领域，具体来说，涉及到一种路面状况传感器。

背景技术

随着社会的发展，车辆的数目与日俱增，路面状况参数成为重要的行车指示参数之一。尤其是对非正常环境下的路面，比如覆盖有雨、雪、冰等路面的状况，其检测技术显的优为重要。因此，需要有一种适应性广的检测仪对路面状况进行检测。申请号为201020684452.3的中国实用新型专利公开了一种具有激光发生器及回波接收器位置双向调节机构的检测仪，该检测仪包括机架，机架上装设有光信号发射器、光信号接收器和信号处理装置，光信号发射器向路面的目标位置处发射激光，由光信号接收器接收从路面目标位置处反射回的信号，并传递到信号处理装置进行处理后，得到关于路面状态的信息，但是在确定路面状况时，只能将过光信号接收器接受到的信号强弱、与其他信号或干路面时信号相比较，通过经验模糊得出路面上水层、冰层或雪层的情况，无法准确得到水层、冰层或雪层厚度的具体数据，从而使得到的路面状况准确性差。

发明内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种结构简单，适应性强的路面状况传感器。

本实用新型所述的一种路面状况传感器，所述路面状况传感器包括微处理器10、红外发射电路20、光谱稳定电路30、光电检测电路40及信号处理电路50；所述红外发射电路20、光谱稳定电路30及信号处理电路40均连接于微处理器10；所述红外发射电路20与光谱稳定电路30连接；所述光电检测电路40与信号处理电路50连接。

本实用新型所述的一种路面状况传感器，所述红外发射电路20包括三个以上用于提供红外光源的激光二极管21。

本实用新型所述的一种路面状况传感器，所述光谱稳定电路30包括电流反馈电路31、温度检测电路32及加热电路33。

本实用新型所述的一种路面状况传感器，所述信号处理电路50包括依次连接的放大电路51、带通滤波电路52、相敏检波电路53、低通滤波电路54和AD转换电路55。

本实用新型所述的一种路面状况传感器，所述激光二极管21能提供阵列式红外光源，并且以脉冲调制波发射红外光束。

与现有技术相比，本实用新型所述的路面状况传感器采用了三波长测量，能够减小覆盖物颗粒度等引起的测量误差，比单波长进行更精确的测量；有干信号自动调整功能，可补偿路面和镜头污染引起的干参数的微量变化，干、潮、水区分比较准确，在较大范围内不影响路面状态的判断，具有较强环境适应性。

附图说明

图1：路面状况传感器示意图；微处理器-10、红外发射电路-20、激光二极管-21、光谱稳定电路-30、电流反馈电路-31、温度检测电路-32、加热电路-33、光电检测电路-40、信号处理电路-50、放大电路-51、带通滤波电路-52、相敏检波电路-53、低通滤波电路-54、AD转换电路-55。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本实用新型所述的路面状况传感器作进一步说明，但是本实用新型的保护范围并不限于此。

实施例1

一种路面状况传感器，其包括微处理器10、红外发射电路20、光谱稳定电路30、光电检测电路40及信号处理电路50，其中，红外发射电路20、光谱稳定电路30及信号处理电路50均与微处理器10连接，以执行对信号数据的传输。红外发射电路20与光谱稳定电路30连接，用于发射红外信号。光谱稳定电路30用以对红外光谱进行稳定处理，以使红外发射电路20可以发射较为稳定的红外信号。光电检测电路40与信号处理电路50连接，用于检测并接收路面反射回的红外信号。信号处理电路50则对该接收的信号进行初步处理，并传送到微处理器10进行处理控制。微处理器10通过发送出的红外信号参数及接收到的信号参数，则可以计算红外波长的散射系数，借此分析路面状况，计算出水冰雪厚度。所述红外发射电路20包括三个用于提供红外光源的激光二极管21。激光二极管21单色性好、体积小、工作电压低，可以提供阵列式红外光源，并且以脉冲调制波发射红外光束。光谱稳定电路30包括电流反馈电路31、温度检测电路32及加热电路33。电流反馈电路31可以对激光二极管21的电路进行反馈调节，温度检测电路32和加热电路33则在微处理器10的控制下对其进行温度补偿，借此可以稳定发射的红外光谱，提高测量精确度。信号处理电路50包括依次连接的放大电路51、带通滤波电路52、相敏检波电路53、低通滤波电路54和AD转换电路55。光电检测电路40通过光电二极管接收反射回来的微弱的红外光信号，利用信号处理电路50的各组成电路进行滤波、放大，然后进行AD转换，送入微处理器10进行计算处理。

操作原理：红外光照射在水冰雪上发生散射、吸收、反射、折射等一系列作用，路面状况根据水吸收光谱、冰吸收光谱、雪散射光谱筛选出三个波长红外光，λ2和λ3处于水和冰的吸收峰，由于照面表面反射及水分子和固体颗粒对光信号的吸收和散射共同作用，实测到的后向散射信号的表现如下，其中水对三个波长的主要为反射和吸收，后向散射系数λ1>λ3>λ2；冰对三个波长的后向散射系数λ1>λ2>λ3；雪对三个波长的后向散射系数λ1>λ2>λ3；根据三个后向散射光信号与路面干燥时光信号的比值的大小及差值，可以定性分析路面状况、计算出水冰雪厚度。

实际应用时，可以将传感器以一定角度架设在路边，在路面干燥时进行干标定，获得干参数DP1、DP2、DP3，一旦传感器位置角度等变化都会引起干参数变化，需要重新进行干标定。各条件不变时干参数相对稳定，本实用新型的传感器有干信号自动调整功能，补偿路面和镜头污染引起的干参数的微量变化；各条件不变化时，一旦路面潮湿、积水、结冰、积雪，入射光由于照面表面反射及水分子和固体颗粒对光信号的吸收和散射共同作用，实测到的三个后向散射光信号表现出不同的特点，根据三个信号的大小关系可以判别路面状态，根据判断的覆盖物种类进入不同的厚度计算公式，根据物质的吸光度可以计算覆盖物厚度，采用三波长测量能够减小覆盖物颗粒度等引起的测量误差，比单波长进行更精确的测量。另外，根据多次室内室外试验数据验证，干、潮、水区分比较准确，因为水潮和潮干分界较为模糊，分界处状态和观察状态稍有出入，但只是在相邻两个状态有所差异，不影响状态变化走势，测量的水厚和水蒸发线性趋势吻合。干信号根据目标路面标定后，干信号的大小在较大范围内不影响路面状态的判断，测量的水厚度误差会有差异，证明传感器具有较强环境适应性。

Claims (5)

1.一种路面状况传感器，其特征在于，所述路面状况传感器包括微处理器(10)、红外发射电路(20)、光谱稳定电路(30)、光电检测电路(40)及信号处理电路(50)；所述红外发射电路(20)、光谱稳定电路(30)及信号处理电路(40)均连接于微处理器(10)；所述红外发射电路(20)与光谱稳定电路(30)连接；所述光电检测电路(40)与信号处理电路(50)连接。

2.根据权利要求1所述的一种路面状况传感器，其特征在于，所述红外发射电路(20)包括三个以上用于提供红外光源的激光二极管(21)。

3.根据权利要求1所述的一种路面状况传感器，其特征在于，所述光谱稳定电路(30)包括电流反馈电路(31)、温度检测电路(32)及加热电路(33)。

4.根据权利要求1所述的一种路面状况传感器，其特征在于，所述信号处理电路(50)包括依次连接的放大电路(51)、带通滤波电路(52)、相敏检波电路(53)、低通滤波电路(54)和AD转换电路(55)。

5.根据权利要求2所述的一种路面状况传感器，其特征在于，所述激光二极管(21)能提供阵列式红外光源，并且以脉冲调制波发射红外光束。