專利名稱：一種隨車移動式霧天能見度檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及ー種道路交通環(huán)境信息檢測裝置，更具體地說，本實用新型涉及ー種霧天隨車移動式能見度檢測裝置。
背景技術(shù)：
霧是ー種生活中常見的天氣現(xiàn)象，是由于空氣中的水分子達到飽和狀態(tài)，凝結(jié)成微小水顆粒，懸浮于地面上方的空氣中，這種微小水顆粒會對光進行散射和吸收。當(dāng)空氣中的微小水顆粒達到一定程度，就會嚴重影響視距清晰度，造成能見度降低。隨著高速公路的發(fā)展，道路交通安全在人們的生活中越來越重要。在霧天，道路交通安全的影響尤為嚴重。霧天行駛的駕駛員視力范圍較小，視線不清，很難看清前車及周圍路況，導(dǎo)致駕駛員對車速以及距離的感覺下降，從而無法掌控安全車速及安全距離，在遇到 危險路況時，不能提前預(yù)防。目前，我國已經(jīng)開展了霧檢測、預(yù)報、霧區(qū)交通安全與監(jiān)控系統(tǒng)、氣候監(jiān)控設(shè)備站、霧天道路交通管理等方面的研究，但是這些研究都是針對于某一路段或某一區(qū)域進行霧的預(yù)報及交通安全研究。上述這些系統(tǒng)無法保障離開它們監(jiān)控范圍的車輛，因此，在霧區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)覆蓋范圍以外車輛的安全，仍然依靠駕駛員的經(jīng)驗。測量能見度的方法分為人工目測和監(jiān)測儀測量，能見度監(jiān)測儀測量方式主要有散射型、激光雷達測量儀、透射型。目前該類方法都存在一些問題散射型是目前最常用的測量霧能見度的方式。散射型能見度儀原理是根據(jù)水分子對光的散射作用，測出散射系數(shù)，間接得到能見度。該儀器體積較大，安裝不便，價格昂貴，不利維護。激光雷達測量儀系統(tǒng)復(fù)雜，價格昂貴，不利于推廣。透射型是通過光束透過兩固定點之間的大氣柱直接測量氣柱透射率，得到能見度。其透射光柱及采樣空間會影響測試精度。由于大氣透射式能見度儀在原理和技術(shù)上，特別在光學(xué)對準和地基安裝等方面，都需要比散射式更高的技術(shù)要求。目前只適用于中等以下能見度的觀測?，F(xiàn)有的能見度測試儀，價格昂貴、維護費用高、操作復(fù)雜，限制了應(yīng)用范圍，且固定在檢測站和某些路段上。但由于霧的形成與變化的無規(guī)則性，要求車輛能到達的地方都能檢測。如果所有路段，全路段建立檢測站，公路建設(shè)費用會增加很多。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是為解決現(xiàn)有能見度檢測設(shè)備不能在隨車移動的過程中檢測，且成本高、操作復(fù)雜的問題，而提供ー種霧天隨車移動式能見度檢測裝置。為解決上述技術(shù)問題，本實用新型是采用如下技術(shù)方案實現(xiàn)，結(jié)合
如下一種隨車移動式霧天能見度檢測裝置，主要由裝置主體B和保護罩A組成，裝置主體B密封于保護罩A內(nèi)，所述裝置主體B主要由DAM-3039數(shù)據(jù)采集模塊a、信號接收端總成b、后門總成d、前門總成e、裝置主體底座f、信號發(fā)射端總成h和單片機控制模塊j組成，所述裝置主體底座f上的左側(cè)梁I和右側(cè)梁z將底板X分成三部分，信號發(fā)射端總成h固定安裝在右側(cè)梁z外側(cè)的底板X上；信號接收端總成b固定安裝在左側(cè)梁y外側(cè)的底板X上，DAM-3039數(shù)據(jù)采集模塊a固定安裝在信號接收端總成b外側(cè)的底板x上，前門總成e和后門總成d安裝在左側(cè)梁y和右側(cè)梁z之間，前門總成e、后門總成d、左側(cè)梁y、右側(cè)梁z圍成的空間為采樣空間。所述前門總成e主要由門聯(lián)軸器4、門板5、步進電機13和接近開關(guān)14組成，所述門聯(lián)軸器4由連門板38和連接軸36組成，所述門板5與連門板38搭接固定，所述連接軸36通過軸承7固定在左側(cè)梁y上，所述扭カ彈簧6套裝在連接軸36上，一端卡在連門板38端部的扭カ彈簧擋槽35中，另一端卡在側(cè)梁彈簧卡槽上，其作用是使門板5復(fù)位，所述接近開關(guān)14固定在左側(cè)梁I的內(nèi)側(cè)，門關(guān)閉狀態(tài)時，與門接觸；所述步進電機13通過螺栓固定 在右側(cè)梁z上，步進電機13轉(zhuǎn)軸與門連接軸36上的步進電機軸孔37通過鍵連接，控制門板5的開關(guān)，所述后門總成d結(jié)構(gòu)及連接與前門總成e相同。所述信號發(fā)射端總成h主要由凸透鏡10、信號發(fā)射底座12和發(fā)光二極管17組成，所述凸透鏡10安裝在右側(cè)梁Z的發(fā)射孔上，用透鏡卡環(huán)11固定，信號發(fā)射底座12的底板F固定在右側(cè)梁z的外側(cè)底板X上，發(fā)光二極管17固定在ニ極管座16上，ニ極管座16與調(diào)節(jié)墊片18通過調(diào)節(jié)螺栓15連接在信號發(fā)射底座12的立板E上，通過ニ極管座16沿信號發(fā)射端底座12上的調(diào)節(jié)槽k上下移動，使發(fā)光二級管17保持在凸透鏡的軸線上，通過增加或減少調(diào)節(jié)墊片18，將發(fā)光二極管17移動到凸透鏡的焦點上，調(diào)整好發(fā)光二極管17的位置后，用調(diào)節(jié)螺栓15上的螺母固定。所述信號接收端總成b主要由信號接收座體I、平面透鏡3、光敏電阻19和信號接受電路組成，所述平面透鏡3安裝在左側(cè)梁y的接收孔上，用透鏡卡環(huán)2固定，信號接收底座體I的底板D固定在左側(cè)梁y外側(cè)的底板X上，四個光敏電阻19固定在信號接收座體I的立板C上；所述信號接收電路，參閱圖16，主要由穩(wěn)壓電路，光強測試電路，溫度測試電路構(gòu)成。穩(wěn)壓電路由W7806集成穩(wěn)壓器、電容Cl、電容C2構(gòu)成。電容Cl與W7806集成穩(wěn)壓器引線2串聯(lián)；電容C2與W7806集成穩(wěn)壓器引線I串聯(lián)；電容Cl與電容C2并聯(lián)；集成穩(wěn)壓器的輸入端連接接線柱20 ;集成穩(wěn)壓器的公共端引線2連接接線柱21。光強測試電路由固定電阻R、光敏電阻RL構(gòu)成。固定電阻R與光敏電阻RL串聯(lián)，固定電阻R與W7806集成穩(wěn)壓器的輸出端相連，光敏電阻RL與W7806集成穩(wěn)壓器的公共端相連，接線柱連接在固定電阻R與光敏電阻RL的接點上。光強測試電路共有4個，每個光強測試電路之間屬于并聯(lián)連接關(guān)系。溫度測試電路由固定電阻R、熱敏電阻RT構(gòu)成，固定電阻R與熱敏電阻RL串聯(lián)，R與W7806集成穩(wěn)壓器的輸出端相連，熱敏電阻RT與W7806集成穩(wěn)壓器的公共端相連，接線柱26連接在固定電阻R與熱敏電阻RT的接點上。溫度測試電路與光強測試電路之間屬于并聯(lián)連接關(guān)系。穩(wěn)壓電路為信號接收電路提供恒定電壓電源。光強接收電路中的光敏電阻，接收到光信號，并將光信號轉(zhuǎn)化為電壓信號，在接線柱處輸出給數(shù)據(jù)采集模塊。溫度測試電路中的熱敏電阻，接收到溫度信號，并將溫度信號轉(zhuǎn)化為電壓信號，在接線柱26處輸出給數(shù)據(jù)采集模塊。所述單片機控制模塊j，首先驅(qū)動步進電機工作，控制前后門的開啟和關(guān)閉；被測試霧體進入到采樣空間后，單片機控制模塊j驅(qū)動發(fā)光二級管17發(fā)出一定數(shù)值的光強，DAM-3039數(shù)據(jù)采集模塊a將采集到的溫度和光強信號通過數(shù)據(jù)線傳遞給單片機，單片機計算出采樣空間中的霧能見度及當(dāng)前安全車速，傳輸?shù)今{駛室內(nèi)的LED顯示屏III上。電路連接參閱圖16、圖17。接線柱20和接線柱27接車載電源正極；接線柱21和接線柱28接車載電源負極；接線柱22、23、24、25和26分別與DAM-3039數(shù)據(jù)采集模塊a上的接線端子INO+、INI+, IN2+、IN3+、IN4+連接；DAM_3039數(shù)據(jù)采集模塊a上的接線端子IN0-、INI-、IN2-、IN3-、IN4-均與接線柱21相連；接近開關(guān)連接在DAM-3039數(shù)據(jù)采集模塊a上的接線端子IN5+、IN5-上；DAM_3039數(shù)據(jù)采集模塊a上的接線端子+Vs、DATA+、DATA-、GND分別與接線柱35、36、37、38相連；接線柱29連接前后門步進電機引線A，接線柱30連接前后門步進電機引線:i ,接線柱31連接前后門步進電機引線B，接線柱32連接前后門步進電機引線萬,接線柱33連接發(fā)光二極管正極，接線柱34連接發(fā)光二極管負極。`·[0020]所述單片機控制模塊，參閱圖17，主要由穩(wěn)壓電路、AT89C51單片機、步進電機驅(qū)動電路、發(fā)光二極管外接電阻、數(shù)據(jù)采集模塊借ロ電路、接近開關(guān)接ロ電路，顯示屏連接電路構(gòu)成，穩(wěn)壓電路由W7805集成穩(wěn)壓器、電容Cl、電容C2構(gòu)成。電容Cl與W7805集成穩(wěn)壓器輸出端串聯(lián)；電容C2與W7805集成穩(wěn)壓器輸入串聯(lián)；電容Cl與電容C2并聯(lián)；集成穩(wěn)壓器的輸入端連接接線柱27 ;集成穩(wěn)壓器的公共端連接接線柱28。穩(wěn)壓電路為信號接收電路提供恒定電壓的電源。步進電機驅(qū)動控制電路主要由上拉電阻，集成反相器7406N，達林頓管TIP142構(gòu)成。AT89C51單片機上的Pl. O、Pl. I、Pl. 2、Pl. 3引腳與集成反相器7406N連接，集成反相器7406N，與達林頓管TIP142相連，上拉電阻連接在恒壓電源與達林頓管TIP142之間。達林頓管與步進電機接線柱相連。AT89C51單片機上的步進電機控制信號，通過Pl. O、Pl. I、Pl. 2、Pl. 3引腳傳出，經(jīng)過集成反相器7406N將電平轉(zhuǎn)化為反向電平信號傳遞給達林頓管TIP142，達林頓管TIP142將反向電平信號放大后，驅(qū)動步進電機轉(zhuǎn)動。AT89C51單片機上的Pl. 4引腳與發(fā)光二極管外接電阻R2串聯(lián)，發(fā)光二極管外接電阻與接線柱34相連。AT89C51單片機上的P1. 4引腳直接發(fā)出電壓信號，經(jīng)過發(fā)光二極管外接電阻R2分壓后，驅(qū)動發(fā)光二極管。數(shù)據(jù)采集模塊借ロ電路主要是由信號電平轉(zhuǎn)化芯片MAX485、固定電阻R4構(gòu)成。AT89C51芯片上的串ロ RXD與MAX485上的RO引腳相連；AT89C51單片機上的串ロ TXD與MAX485上的DI引腳相連；AT89C51單片機上的Pl. 7與MAX485上的DE引腳相連，AT89C51單片機上的Pl. 7與MAX485上的DE引腳相連。MAX485上的A與B間串聯(lián)固定電阻R4。數(shù)據(jù)采集模塊采集到的信號通過接線柱，傳遞給信號電平轉(zhuǎn)化芯片MAX485，轉(zhuǎn)化為AT89C51單片機識別的電平信號后，傳遞給AT89C51單片機。接近開關(guān)接線柱39與74ALS153芯片的1X0引腳相連，74ALS153芯片與AT89C51單片機連接。接近開關(guān)的脈沖信號，經(jīng)過74ALS153芯片轉(zhuǎn)化后，傳遞給AT89C51單片機，AT89C51單片機上的輸出引腳與顯示屏相連，AT89C51單片機經(jīng)計算和編碼將結(jié)果輸出到顯示屏上。ー種用于權(quán)利要求I所述的隨車移動式霧天能見度檢測裝置進行測試的方法，具體步驟如下第一歩，測試開始時，單片機控制前門步進電機和后門步進電機順時針轉(zhuǎn)動，依次緩慢開啟前后門，大氣中的霧氣進入采樣空間；[0023]第二步，等待十秒至一分鐘后，單片機控制前后門步進電機13逆時針轉(zhuǎn)動，依次緩慢關(guān)閉前后門，采樣空間中的霧氣被封閉在裝置內(nèi)部，且把外界環(huán)境光屏蔽掉；第三步，當(dāng)前后門關(guān)閉后，接近開關(guān)14檢測到門已關(guān)閉，將門關(guān)閉信號傳輸給單片機，單片機控制發(fā)光二級管17發(fā)光。發(fā)光二極管17發(fā)出的光經(jīng)過采樣空間的霧氣衰減后，照到接收端的光敏電阻19上，光敏電阻19將該光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，通過DAM-3039數(shù)據(jù)采集模塊a傳遞給單片機，同吋，接收端的溫度傳感器，檢測到環(huán)境溫度，并將環(huán)境溫度值通過DAM-3039數(shù)據(jù)采集模塊a傳遞給單片機；第四步，單片機再根據(jù)光敏電阻19及電路的光 電特性公式# = ^、光的吸收規(guī)
律σ =-(1/b) Ιη(Φ/Φ。)以及柯西米德理論L = _ΙηΟ. 05/σ計算出能見度值,根據(jù)溫度對電路及光敏電阻的影響，對計算出的能見度進行修正，單片機根據(jù)安全行駛車速數(shù)學(xué)模型計算出安全車速，然后將能見度值和當(dāng)前安全車速值傳遞給顯示器，顯示給駕駛員，其中，Φ是光衰減后的光通量；Φ。是光衰減前的光通量；b是發(fā)射端與接收端的距離"是接收端輸出電壓"是光敏元件的光電導(dǎo)靈敏度；β，M是電路參數(shù)即受電路設(shè)計及電子器件影響的常量，可以對電路測試得到；L是能見度；σ是消光系數(shù)。與現(xiàn)有技術(shù)相比本實用新型的有益效果是I.本實用新型所述的霧天隨車移動式能見度檢測裝置可實現(xiàn)交通領(lǐng)域中大霧的測量與預(yù)警。不受路段、檢測站、區(qū)域的限制，能隨車的移動和位置的變化進行大霧的檢測，為交通運輸駕駛員提供了準確的能見度信息。2.本實用新型所述的霧天隨車移動式能見度檢測裝置使用發(fā)光二級管作為光源，光敏電阻作為光電探測元件，既節(jié)約制作成本又節(jié)約電能，擴大了使用范圍，便于推廣。3.本實用新型所述的霧天隨車移動式能見度檢測裝置采用可控開閉式的外形結(jié)構(gòu)，即能保證霧的有效收集，又能保證測試時將相對于車流動的霧變成相對于車靜止的霧，并將外界環(huán)境雜光屏蔽掉，提高測試精度。4.本實用新型所述的霧天隨車移動式能見度檢測裝置輕便小巧，便于安裝與拆卸，使用靈活方便，測試過程自動化程度高。5.本實用新型所述的霧天隨車移動式能見度檢測裝置發(fā)射端和接收端集于一體，提聞了光學(xué)對準的精度，從而提聞了測試精度。6.本實用新型所述的霧天隨車移動式能見度檢測裝置能實時檢測出能見距離，實時計算出車輛行駛的安全車速并預(yù)警。
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進ー步的說明圖I是本實用新型所述的隨車移動式能見度檢測裝置在車上的安裝位置示意圖；圖2是本實用新型所述的隨車移動式能見度檢測裝置的前軸側(cè)投影圖；圖3是本實用新型所述的隨車移動式能見度檢測裝置的后軸側(cè)投影圖；圖4是本實用新型所述的隨車移動式能見度檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本實用新型所述的隨車移動式能見度檢測裝置主體結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是隨車移動式能見度檢測裝置主體底座示意圖；[0040]圖7是圖5中c處局部放大示意圖；圖8是圖5中g(shù)處局部放大示意圖；圖9是本實用新型所述的隨車移動式能見度檢測裝置前門總成結(jié)構(gòu)示意圖；圖10是本實用新型所述的隨車移動式能見度檢測裝置門聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)示意圖；圖11是本實用新型所述的隨車移動式能見度檢測裝置信號發(fā)射端總成結(jié)構(gòu)示意圖；圖12是本實用新型所述的隨車移動式能見度檢測裝置信號發(fā)射座體結(jié)構(gòu)圖；圖13是本實用新型所述的隨車移動式能見度檢測裝置信號接收端總成結(jié)構(gòu)示意圖；圖14是本實用新型所述的隨車移動式能見度檢測裝置信號接收座體結(jié)構(gòu)圖；圖15是本實用新型所述的隨車移動式能見度檢測裝置測試原理示意圖；圖16是本實用新型所述的隨車移動式能見度檢測裝置信號接受電路圖；圖17是本實用新型所述的隨車移動式能見度檢測裝置的單片機控制模塊電路原通圖；圖18是本實用新型所述的隨車移動式能見度檢測裝置的DAM-3039數(shù)據(jù)采集模塊示意圖；圖19是本實用新型所述的隨車移動式能見度檢測裝置的步進電機引線示意圖。圖中1.信號接收座體2.平面透鏡卡環(huán)3.平面透鏡4.門聯(lián)軸器5.門板
6.扭カ彈簧7.軸承8.軸承擋圈9.軸承蓋10.凸透鏡11.透鏡卡環(huán)12.信號發(fā)射底座13.步進電機14.接近開關(guān)15.調(diào)節(jié)螺栓16. ニ極管座17.發(fā)光二極管18.調(diào)節(jié)墊片19.光敏電阻20 39.接線柱40.扭カ彈簧擋槽41.連接軸42.步進電機軸孔43.連門板44.螺栓孔I .隨車移動式能見度檢測裝置 II.LED顯示屏數(shù)據(jù)線 III.LED顯示屏IV .行駛的車輛A.保護罩B.裝置主體C.信號接收座體立板D.信號接收座體底板E.信號發(fā)射座體立板F.信號發(fā)射座體底板a. DAM-3039數(shù)據(jù)采集模塊 b.信號接收端總成 d.后門總成 e.前門總成f.裝置主體底座h.信號發(fā)射端總成i.接線柱 j.控制模塊電路板(單片機控制模塊)k.調(diào)節(jié)槽X.底板y.左側(cè)梁z.右側(cè)梁。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖所示實施例進ー步說明本實用新型的具體內(nèi)容及其工作過程。本實用新型結(jié)合霧的光學(xué)特征，采用基于可見光在霧氣傳輸過程中衰減效應(yīng)的原理得到的。參閱圖I至圖3，本實用新型所述的隨車移動式能見度檢測裝置安裝于汽車頂部，在汽車移動的過程中檢測霧氣的能見度，并及時計算出當(dāng)前的安全車速。能見度及安全車速值通過數(shù)據(jù)信號線傳送到駕駛室內(nèi)的顯示屏上，提供給駕駛員。參閱圖4，本實用新型所述的隨車移動式能見度檢測裝置主要由隨車移動式能見度檢測裝置主體B和保護罩A組成。裝置主體B密封于保護罩A內(nèi)，接觸部位有橡膠密封墊進行密封。保護罩A的前格柵與裝置主體B的前門安裝方向一致，保護罩A的后格柵與裝置主體B的后門安裝方向一致。參閱圖5至圖6，隨車移動式能見度檢測裝置主體B主要由DAM-3039數(shù)采模塊a，信號接收端總成b，后門總成d，前門總成e，隨車移動式能見度檢測裝置主體底座f，信號發(fā)射端總成h，單片機控制模塊j組成。隨車移動式能見度檢測裝置主體底座f如圖6所示，左側(cè)梁y和右側(cè)梁z將底板X分成三部分。信號發(fā)射端總成h安裝在右側(cè)梁z的外側(cè)，通過螺釘固定在底板X上；信號接收端總成b安裝在左側(cè)梁y的外側(cè)，同樣通過螺釘固定在底板X上。DAM-3039數(shù)據(jù)采集模塊a安裝在左側(cè)梁y的外側(cè)和信號接收端總成b的右側(cè)利用螺釘將DAM-3039數(shù)據(jù)采集模塊a固定在底板X上。前門總成e和后門總成d安裝在左側(cè)梁y和右側(cè)梁z之間。前門總成e、后門總成d、左側(cè)梁y、右側(cè)梁z圍成的空間為采樣空間。參閱圖7至圖10，隨車移動式能見度檢測裝置前門總成e主要由門連接軸4、門板5、扭カ彈簧6、軸承7、軸承擋圈8、軸承蓋9、步進電機13、接近開關(guān)14組成。前門總成左側(cè)的連接方法參閱圖中所示，軸承蓋9與左側(cè)梁y連接，利用橡膠密封墊片密封，通過螺釘固定。軸承7的外圈與左側(cè)梁y的軸承安裝孔屬于過盈配合連接，用軸承擋圈8進行橫向固定。軸承7的內(nèi)圈與門聯(lián)軸器4的連接軸36屬于過盈配合連接。扭カ彈簧6套在連接軸36上，并卡在扭カ彈簧擋槽35中，扭カ彈簧另一端卡在側(cè)梁彈簧卡槽上，當(dāng)設(shè)備不工作時，扭カ彈簧將使門板自動恢復(fù)到關(guān)閉狀態(tài)。接近開關(guān)14固定在左側(cè)梁y的內(nèi)側(cè)，門關(guān)閉狀態(tài)時，與門接觸。門總成右側(cè)的軸承擋圈8、軸承7、扭カ彈簧6、門聯(lián)軸器4及門的連接方法與左側(cè)一致。步進電機13通過螺栓固定在右側(cè)梁z上，步進電機的轉(zhuǎn)軸與門連接軸上的步進電機軸孔37，通過鍵連接。門板5與連門板38搭接，利用螺釘固定。后門總成結(jié)構(gòu)及連接方法與前門總成相同。步進電機13的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動,控制門板的開關(guān)。步進電機轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動時,轉(zhuǎn)軸帶動門連接軸4轉(zhuǎn)動，同時帶動門板轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)前后門的打開與關(guān)閉。參閱圖8、圖11、圖12，信號發(fā)射端總成h主要由凸透鏡10、透鏡卡環(huán)11、信號發(fā)射底座12、調(diào)節(jié)螺栓15、ニ極管座16、發(fā)光二極管17、調(diào)節(jié)墊片18組成。凸透鏡10安裝在右側(cè)梁y的發(fā)射孔上，利用透鏡卡環(huán)11將其固定。信號發(fā)射底座12的底板F固定右側(cè)梁y的外側(cè)底板X上。發(fā)光二極管17固定在ニ極管座16上。ニ極管座16與調(diào)節(jié)墊片18通過調(diào)節(jié)螺栓15連接在信號發(fā)射底座12的立板E上。通過ニ極管座16順著信號發(fā)射端底座12上的調(diào)節(jié)槽k上下移動，使發(fā)光二級管17在凸透鏡的軸線上；通過增加或減少調(diào)節(jié)墊片18，將發(fā)光二極管17移動到凸透鏡的焦點上。調(diào)整好ニ極管的位置后，用調(diào)節(jié)螺栓15上的螺母固定。參閱圖7、圖13、圖14，信號接收端總成b主要由信號接收座體I、平面透鏡卡環(huán)2、平面透鏡3、光敏電阻19和信號接受電路組成。平面透鏡3安裝在左側(cè)梁y的接收孔上，利用透鏡卡環(huán)2將其固定。信號接收底座I的底板D固定在左側(cè)梁y的外側(cè)底板X上。四個光敏電阻19固定在信號接收底座I的立板C上。電路連接參閱圖16、圖17。接線柱20和接線柱27接車載電源正極；接線柱21和接線柱28接車載電源負極；接線柱22、23、24、25、26，分別與DAM-3039數(shù)據(jù)采集模塊a上的接線端子INO+、INI+、IN2+、IN3+、IN4+連接；DAM_3039數(shù)據(jù)采集模塊a上的接線端子IN0-、INI-、IN2-、IN3-、IN4-均與接線柱21相連；接近開關(guān)連接在DAM-3039數(shù)據(jù)采集模塊a上的接線端子IN5+、IN5-上；DAM-3039數(shù)據(jù)采集模塊a上的接線端子+Vs、DATA+、DATA-、GND分別與接線柱35、36、37、38相連；接線柱29連接前后門步進電機引線A，接線柱30連接前后門步進電機引線2，接線柱31連接前后門步進電機引線B，接線柱32連接前后門步進電機引線萬,接線柱33連接發(fā)光二極管正極，34連接發(fā)光二極管負扱。單片機驅(qū)動模塊j，首先驅(qū)動步進電機工作，控制前后門的開啟和關(guān)閉；被測試霧體進入到采樣空間后，單片機驅(qū)動模塊j驅(qū)動發(fā)光二級管17發(fā)出一定數(shù)值的光強。DAM-3039數(shù)據(jù)采集模塊a將采集到的溫度和光強信號通過數(shù)據(jù)線傳遞給單片機。單片機計算出采樣空間中的霧能見度及當(dāng)前安全車速，傳輸?shù)今{駛室內(nèi)的LED顯示屏III上。測試過程及步驟，參閱圖15、圖17。如下第一歩，測試開始時，單片機控制前門和后門步進電機13順時針轉(zhuǎn)動，依次緩慢 開啟前后門，大氣中的霧進入采樣空間。第二步，等待十秒至一分鐘后，單片機控制前后門步進電機13逆時針轉(zhuǎn)動，依次緩慢關(guān)閉前后門。采樣空間中的霧封閉在裝置內(nèi)部，且把外界環(huán)境光屏蔽棹。第三步，當(dāng)前后門關(guān)閉后，接近開關(guān)檢測到門已關(guān)閉，將門關(guān)閉信號傳輸給單片機，單片機控制發(fā)光二級管發(fā)光。ニ極管發(fā)出的光經(jīng)過采樣空間的霧衰減后，照到接收端的光敏電阻上，光敏電阻將該光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，通過數(shù)采模塊傳遞給單片機。同時，接收端的溫度傳感器，檢測到環(huán)境溫度，并將環(huán)境溫度值通過數(shù)采模塊傳遞給單片機。第四步，單片機再根據(jù)光敏電阻及電路的光電特性公式#=^^、光的吸收規(guī)律
σ = -(Ι/b) Ιη(Φ/Φ0)以及柯西米德理論L =-InO. 05/σ計算出能見度值。根據(jù)溫度對電路及光敏電阻的影響，對計算出的能見度進行修正。單片機根據(jù)安全行駛車速數(shù)學(xué)模型計算出安全車速。然后將能見度值和當(dāng)前安全車速值傳遞給顯示器，顯示給駕駛員。其中，φ是光衰減后的光通量光衰減前的光通量山-ー發(fā)射端與接收端的距離；;U是接收端輸出電壓"是光敏元件的光電導(dǎo)靈敏度；β，M是電路參數(shù)，是受電路設(shè)計及電子器件影響的常量，可以對電路測試得到；L是能見度；σ是消光系數(shù)。
權(quán)利要求1.一種隨車移動式霧天能見度檢測裝置，主要由裝置主體(B)和保護罩(A)組成，裝置主體(B)密封于保護罩(A)內(nèi)，其特征在于，所述裝置主體(B)主要由DAM-3039數(shù)據(jù)采集模塊(a)、信號接收端總成(b)、后門總成(d)、前門總成(e)、裝置主體底座(f)、信號發(fā)射端總成(h)和單片機控制模塊(j)組成，所述裝置主體底座(f)上的左側(cè)梁(y)和右側(cè)梁(ζ)將底板(X)分成三部分，信號發(fā)射端總成(h)固定安裝在右側(cè)梁(Z)外側(cè)的底板(X)上；信號接收端總成(b)固定安裝在左側(cè)梁(y)外側(cè)的底板X上，DAM-3039數(shù)據(jù)采集模塊(a)固定安裝在信號接收端總成(b)外側(cè)的底板(X)上，前門總成(e)和后門總成(d)安裝在左偵· (y)和右側(cè)梁⑴之間，前門總成(e)、后門總成(d)、左側(cè)梁(y)、右側(cè)梁z圍成的空間為采樣空間。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種隨車移動式霧天能見度檢測裝置，其特征在于，所述前門總成(e)主要由門聯(lián)軸器⑷、門板(5)、步進電機(13)和接近開關(guān)(14)組成，所述門聯(lián)軸器⑷由連門板(38)和連接軸(36)組成，所述門板(5)與連門板(38)搭接固定，所述連接軸(36)通過軸承(7)固定在左側(cè)梁(y)上，所述扭力彈簧(6)套裝在連接軸(36)上，一端卡在連門板(38)端部的扭力彈簧擋槽(35)中，另一端卡在側(cè)梁彈簧卡槽上，其作用是 使門板(5)復(fù)位，所述接近開關(guān)(14)固定在左側(cè)梁(y)的內(nèi)側(cè)，門關(guān)閉狀態(tài)時，與門接觸；所述步進電機(13)通過螺栓固定在右側(cè)梁(z)上，步進電機(13)轉(zhuǎn)軸與門連接軸(36)上的步進電機軸孔(37)通過鍵連接，控制門板(5)的開關(guān)，所述后門總成⑷結(jié)構(gòu)及連接與前門總成(e)相同。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種隨車移動式霧天能見度檢測裝置，其特征在于，所述信號發(fā)射端總成(h)主要由凸透鏡(10)、信號發(fā)射底座(12)和發(fā)光二極管(17)組成，所述凸透鏡(10)安裝在右側(cè)梁(z)的發(fā)射孔上，用透鏡卡環(huán)(11)固定，信號發(fā)射底座(12)的底板(F)固定在右側(cè)梁(z)的外側(cè)底板(X)上，發(fā)光二極管(17)固定在二極管座(16)上，二極管座(16)與調(diào)節(jié)墊片(18)通過調(diào)節(jié)螺栓(15)連接在信號發(fā)射底座(12)的立板(E)上，通過二極管座(16)沿信號發(fā)射端底座(12)上的調(diào)節(jié)槽(k)上下移動，使發(fā)光二級管(17)保持在凸透鏡的軸線上，通過增加或減少調(diào)節(jié)墊片(18)，將發(fā)光二極管(17)移動到凸透鏡的焦點上，調(diào)整好發(fā)光二極管(17)的位置后，用調(diào)節(jié)螺栓(15)上的螺母固定。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種隨車移動式霧天能見度檢測裝置，其特征在于，所述信號接收端總成(b)主要由信號接收座體(I)、平面透鏡(3)、光敏電阻(19)和信號接收電路組成，所述平面透鏡(3)安裝在左側(cè)梁(y)的接收孔上，用透鏡卡環(huán)(2)固定，信號接收底座體(I)的底板(D)固定在左側(cè)梁(y)外側(cè)的底板(X)上，四個光敏電阻(19)固定在信號接收座體⑴的立板(C)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種隨車移動式霧天能見度檢測裝置，其特征在于，所述信號接收電路，主要由穩(wěn)壓電路、光強測試電路和溫度測試電路構(gòu)成，所述穩(wěn)壓電路為信號接收電路提供恒定電壓電源，光強接收電路中的光敏電阻，接收到光信號，并將光信號轉(zhuǎn)化為電壓信號，在接線柱處輸出給數(shù)據(jù)采集模塊，溫度測試電路中的熱敏電阻，接收到溫度信號，并將溫度信號轉(zhuǎn)化為電壓信號，在接線柱26處輸出給數(shù)據(jù)采集模塊。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種隨車移動式霧天能見度檢測裝置，其特征在于，所述單片機控制模塊(j)，主要由穩(wěn)壓電路、AT89C51單片機、步進電機驅(qū)動電路、發(fā)光二極管外接電阻、數(shù)據(jù)采集模塊借口電路、接近開關(guān)接口電路，顯示屏連接電路構(gòu)成，首先驅(qū)動步進電機工作，控制前后門的開啟和關(guān)閉；被測試霧體進入到采樣空間后，單片機控制模塊(j) 驅(qū)動發(fā)光二級管(17)發(fā)出一定數(shù)值的光強，DAM-3039數(shù)據(jù)采集模塊(a)將采集到的溫度和光強信號通過數(shù)據(jù)線傳遞給單片機，單片機計算出采樣空間中的霧能見度及當(dāng)前安全車速，傳輸?shù)今{駛室內(nèi)的LED顯示屏(III)上。
專利摘要本實用新型涉及一種霧天隨車移動式能見度檢測裝置，屬于一種道路交通環(huán)境信息檢測裝置。通過測量光在霧中傳播的衰減系數(shù)，最終獲得能見度值。采用發(fā)光二極管作為光源，光敏電阻作為光電探測器進行接收。不同濃度的霧，對光的衰減效果不同，光電探測器接收到的光信號不同。通過對接收到的光信號進行計算，得到當(dāng)前霧的濃度即能見度值。利用前后門結(jié)構(gòu)，將采樣空間的霧封閉起來，屏蔽外界環(huán)境雜光及氣流對測試的影響，且該結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，實現(xiàn)了隨車移動霧天檢測能見度的功能。
文檔編號G01N21/17GK202631419SQ20122033366
公開日2012年12月26日 申請日期2012年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月11日
發(fā)明者劉玉梅, 賴政劍, 熊明燁, 趙聰聰, 李夢, 蘇建, 張志遠, 潘洪達, 徐觀, 張立斌, 陳熔, 盧海隔, 徐振 申請人:吉林大學(xué)