主动式红外路面结冰监测系统研究
发布时间：2021-12-10 14:01
在气候严峻寒冷的条件下路面极易出现由水蒸气冷凝致冰或雨雪致冰的现象,结了冰的马路表面十分湿滑,车辆轮胎与路面摩擦变小,极容易发生侧滑,同时驾驶司机刹车的制动时间会变长,造成交通事故的概率会在冰雪天气明显升高。所以,针对路面结冰情况的实时监测具有十分重要的意义,及时地对路面情况进行判断,同时针对出现的预警情况做出快速的响应和应急方案就可以很大程度上避免事故的发生。目前,美国、瑞典等一些国外的学者针对这一领域的研究得出了一些成果并研发出了相应的测量设备,有些已经投入到使用当中。国内由于对结冰检测的研究起步较晚,当前大部分研究还处于实验室试验阶段,所以,研发一套能够对路面状况实时监测的系统至关重要。本课题设计的研究系统以近红外激光器为基础,应用光强法,采用非接触式测量的方式通过选取合适的角度和距离使用对应的光电探测器对待测路面的反射信号进行测量和处理,包括放大、滤波等,然后应用数据采集卡将数据采集到上位机进行进一步的处理和计算,根据测量值的不同来判断路面所处状态,从而实现对路面结冰情况的精确监测。系统的上位机控制程序通过LabVIEW2013开发平台在嵌入式工控主板PC104上实现,能够实现...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
等间距极板电容传感器根据不同介质的电导率不同的特点，在空气中时，两电极之间的电容值较小；
图 1-2 等间距极板电容传感器根据不同介质的电导率不同的特点，在空气中时，两电极之间的电容值较小；当有水或冰覆盖时，由于其中掺杂有电解质，电极间的电容就会增大。如上图中，如果在相邻电极之间的电容值发生骤变，可以判定在这两组电极附近介质发生了变化，即认为是冰—空气的交界面。该电容传感器需要与具有能将电容值转换成电压量的 CAV444 芯片配合使用，把电容值转换成易于计算处理和传输的电压量。由图 1-3 实验所测得的极板间电容值随温度变化的曲线可以看出底层极板间空气的电容值随温度变化不是很大且与冰或水的电容值差别很大，很容易判断路面是否有冰或水覆盖，但是冰与水或是冰水混合物的电容值相差甚小，不易区分，所以还需要配合温度传感器使用，结合温度信息作出进一步判断。
图 1-4 电容结冰传感器eoTroiano 等人[10]提出了一种测压信号下路面电容呈现出的相对结果参照表如表 1-1 所示，根据表 1-1 相对电容测量结果参照表电容（高频段） 小 小 大 感器就是利用路面不同介质的介响因素不变，测量电容量大小对测量方法原理简单，成本低，但冰水混合的状态下更是很难进行
【参考文献】：
期刊论文
[1]红外偏振成像系统光学设计[J]. 黄诗喆,田继文,薛庆增. 应用光学. 2018(03)
[2]Road surface condition sensor based on scanning detection of backward power[J]. 徐松松,阮驰,冯丽丽. Chinese Optics Letters. 2014(05)
[3]测量爆炸火焰真温的多光谱温度计的研制——现场实验与测量精度分析[J]. 孙崐,孙晓刚,于晓洋,孙晓明. 光谱学与光谱分析. 2013(06)
[4]路面结冰监测技术研究进展[J]. 欧彦,蒲翔,周旭驰,卢野,任毅,孙大权. 公路. 2013(04)
[5]基于红外光谱吸收的结冰速率传感器设计[J]. 赵勇,张波. 弹箭与制导学报. 2013(02)
[6]北京地区高速公路道面结冰特征及气象条件[J]. 李迅,尹志聪,丁德平,谢庄. 应用气象学报. 2012(05)
[7]相似离度在北京市道面结冰预报中的初步应用[J]. 张爱英,丁德平,李迅,尹志聪,韩超. 气象科技进展. 2012(01)
[8]基于神经网络的主动式红外结冰分类方法研究[J]. 张镇,叶林,吴相林. 自动化与仪表. 2010(02)
[9]基于GPRS技术的自动气象站数据采集系统[J]. 敖振浪,伍光胜,周钦强,李建勇. 广东气象. 2007(04)
[10]微弱光信号前置放大电路设计[J]. 李远明,陈文涛. 电子元器件应用. 2007(08)
硕士论文
[1]路面结冰检测技术的研究[D]. 谭舒亚.华中科技大学 2015
[2]基于CAV444的电容式冰厚传感器及其检测系统的研究[D]. 崔丽琴.太原理工大学 2010
本文编号：3532760
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
等间距极板电容传感器根据不同介质的电导率不同的特点，在空气中时，两电极之间的电容值较小；
图 1-2 等间距极板电容传感器根据不同介质的电导率不同的特点，在空气中时，两电极之间的电容值较小；当有水或冰覆盖时，由于其中掺杂有电解质，电极间的电容就会增大。如上图中，如果在相邻电极之间的电容值发生骤变，可以判定在这两组电极附近介质发生了变化，即认为是冰—空气的交界面。该电容传感器需要与具有能将电容值转换成电压量的 CAV444 芯片配合使用，把电容值转换成易于计算处理和传输的电压量。由图 1-3 实验所测得的极板间电容值随温度变化的曲线可以看出底层极板间空气的电容值随温度变化不是很大且与冰或水的电容值差别很大，很容易判断路面是否有冰或水覆盖，但是冰与水或是冰水混合物的电容值相差甚小，不易区分，所以还需要配合温度传感器使用，结合温度信息作出进一步判断。
图 1-4 电容结冰传感器eoTroiano 等人[10]提出了一种测压信号下路面电容呈现出的相对结果参照表如表 1-1 所示，根据表 1-1 相对电容测量结果参照表电容（高频段） 小 小 大 感器就是利用路面不同介质的介响因素不变，测量电容量大小对测量方法原理简单，成本低，但冰水混合的状态下更是很难进行
【参考文献】：
期刊论文
[1]红外偏振成像系统光学设计[J]. 黄诗喆,田继文,薛庆增. 应用光学. 2018(03)
[2]Road surface condition sensor based on scanning detection of backward power[J]. 徐松松,阮驰,冯丽丽. Chinese Optics Letters. 2014(05)
[3]测量爆炸火焰真温的多光谱温度计的研制——现场实验与测量精度分析[J]. 孙崐,孙晓刚,于晓洋,孙晓明. 光谱学与光谱分析. 2013(06)
[4]路面结冰监测技术研究进展[J]. 欧彦,蒲翔,周旭驰,卢野,任毅,孙大权. 公路. 2013(04)
[5]基于红外光谱吸收的结冰速率传感器设计[J]. 赵勇,张波. 弹箭与制导学报. 2013(02)
[6]北京地区高速公路道面结冰特征及气象条件[J]. 李迅,尹志聪,丁德平,谢庄. 应用气象学报. 2012(05)
[7]相似离度在北京市道面结冰预报中的初步应用[J]. 张爱英,丁德平,李迅,尹志聪,韩超. 气象科技进展. 2012(01)
[8]基于神经网络的主动式红外结冰分类方法研究[J]. 张镇,叶林,吴相林. 自动化与仪表. 2010(02)
[9]基于GPRS技术的自动气象站数据采集系统[J]. 敖振浪,伍光胜,周钦强,李建勇. 广东气象. 2007(04)
[10]微弱光信号前置放大电路设计[J]. 李远明,陈文涛. 电子元器件应用. 2007(08)
硕士论文
[1]路面结冰检测技术的研究[D]. 谭舒亚.华中科技大学 2015
[2]基于CAV444的电容式冰厚传感器及其检测系统的研究[D]. 崔丽琴.太原理工大学 2010
本文编号：3532760
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