阻抗式路面状态传感器研制及实验研究

发布时间：2020-06-01 18:49

【摘要】：随着快递物流等行业迅猛发展,中国的高速公路建设水平不断提升,建设规模也不断扩大,在高速公路四通八达,日趋完善的同时,高速公路上发生交通事故的数量也在不断攀升。其中大约四分之一的交通事故是由于大风、下雨、积雪、结冰等恶劣天气所引发的,尽快建立以用于复杂路况的结冰传感器为核心的道路气象信息预警系统显得尤为重要。通过对国内外道路结检测领域的调研,发现一些发达国家已经建立了比较完善的道路气象监测预警信息系统,其中的核心就是道路结冰传感器,能够对路面的积水、结冰、积雪等状态进行识别,甚至能给出具体的厚度信息,作为道路气象监测预警信息系统的数据源。而内国内的研究相对薄弱,除了少数高校进行研究外,国内的传感器产品已进口为主。针对这种状况,本文在课题组原有压电平膜和光电式传感器基础上提出了一种阻抗式结冰传感器。本文从空气、水和冰的介电特性入手,通过对电介质的极化现象,电介质的介电损耗规律和电介质的德拜驰豫模型的研究,分析出空气、水和冰之间介电特性的差异,推导出被测物的等效电导和电容与阻抗模值和相角在频率域上的数学关系,从理论上证明了阻抗式传感器能够检测出路面是空气、水或冰的状态的正确性。文章以阻抗式为基础,结合压电平膜和光电结冰传感器,提出了多传感器的道路结冰检测方法,并设计了复合式结冰传感器系统。本文通过大量实验验证了阻抗式结冰传感器的可行性,研究了传感器的温度特性,和盐度对传感器性能的影响,实验结果表明传感器对温度不敏感,在-20℃-20℃下都能够准确识别路面状态,而且传感器在浓度低于30%的盐溶液环境下仍然能够正确的识别道路结冰状态。
【图文】：

图 1.1 明冰公路图 1.2 暗冰公路了寒冷的冬季，道路结冰引发的交通事故可以说是屡见不鲜 12 月 2 日早上 7 点 45 分左右，位于西安市莲湖区西二环向

2图 1.2 暗冰公路了寒冷的冬季，道路结冰引发的交通事故可以说是屡见不鲜 12 月 2 日早上 7 点 45 分左右，，位于西安市莲湖区西二环向口处，因路面结冰，发生 30 多车连续追尾事故。据了解，现受轻伤。 1 月 26 日 23 时 35 分，位于杭新景高速往杭州方向 65Km+生事故，赣 F55777 重型半挂车先后与 3 辆货车发生碰撞，共伤。3 时 38 分，位于杭新景高速往杭州方向 16Km+200m 处，沪 路面结冰失控撞上停在车道上正在事故预警的浙 02438 警车
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP212

【参考文献】

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本文编号：2691914