用于路面?zhèn)鞲衅鞯柠}度檢測(cè)技術(shù).pdf

1、路面?zhèn)鞲衅髟诠方煌I(lǐng)域有著很重要的應(yīng)用，如可以為公路氣象站服務(wù)，遠(yuǎn)程監(jiān)控特定地點(diǎn)，全天候、方便、快速、準(zhǔn)確的提供路面路況信息。對(duì)路面環(huán)境狀況的全面評(píng)估可以大大提高交通安全系數(shù)。隨著我國(guó)高速公路建設(shè)的推進(jìn)，路面?zhèn)鞲衅魇袌?chǎng)前景廣闊。國(guó)外有很多致力于路面?zhèn)鞲衅鞣矫娴难芯?，某些傳感器已?jīng)商業(yè)化生產(chǎn)。目前我國(guó)路面?zhèn)鞲衅魇袌?chǎng)主要被國(guó)外企業(yè)壟斷，為致力實(shí)現(xiàn)路面?zhèn)鞲衅鲊?guó)產(chǎn)化的目標(biāo)，本課題以路面?zhèn)鞲衅髦械柠}度檢測(cè)模塊為研究對(duì)象。
　　 本文設(shè)計(jì)

2、的鹽度檢測(cè)模塊主要用于路面狀況中檢測(cè)除冰劑的濃度和預(yù)測(cè)結(jié)冰點(diǎn)，可集成于路面?zhèn)鞲衅髦?。由于?shí)際中大量使用的是氯化鈉為主要成分的除冰劑，所以我們把對(duì)于除冰劑的檢測(cè)稱(chēng)為鹽度檢測(cè)。通過(guò)檢測(cè)電路得到鹽度值，然后根據(jù)不同鹽度的溶液結(jié)冰溫度不同的原理來(lái)預(yù)測(cè)可能的結(jié)冰溫度。
　　 模塊的控制核心-茲控制器（MCU）選用Silicon Laboratories公司的C8051F410，它是一款增強(qiáng)型單片機(jī)，有27個(gè)I/O作為專(zhuān)用的模擬信號(hào)輸入口，

3、片內(nèi)AD為12位，集成SMBus，32KB flash存儲(chǔ)器，能滿(mǎn)足系統(tǒng)多功能，高精度，即時(shí)通訊，智能編程的需要。
　　 模塊的硬件單元包括：溫度檢測(cè)和鹽度檢測(cè)，其中鹽度檢測(cè)是核心單元。根據(jù)不同鹽溶液的電導(dǎo)率不同的原理，通過(guò)檢測(cè)鹽溶液的電導(dǎo)變化來(lái)間接反映鹽度的變化。鹽度檢測(cè)電路以電導(dǎo)測(cè)量為目標(biāo)，采用類(lèi)似雙極性脈沖電壓激勵(lì)的形式，不同之處在于加入了直流偏置，這樣即省去了負(fù)電源，又避免了電極的極化。因?yàn)闇囟扔绊懰碾妼?dǎo)率，從而影響鹽

4、度測(cè)量，為了提高鹽度測(cè)量精度，必須進(jìn)行溫度補(bǔ)償技術(shù)，設(shè)計(jì)了基于恒流源激勵(lì)的Pt1000測(cè)溫電路。
　　 模塊軟件采用前后臺(tái)系統(tǒng)，前臺(tái)程序通過(guò)中斷來(lái)接收上位機(jī)請(qǐng)求，前臺(tái)程序以中斷服務(wù)子程序?yàn)橹?；后臺(tái)程序以查詢(xún)的方式執(zhí)行上位機(jī)任務(wù)，主要包括了微控制器C8051F410的程序設(shè)計(jì)以及各個(gè)功能模塊的程序設(shè)計(jì)。這樣設(shè)計(jì)的好處是能最大的保證系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。軟件的開(kāi)發(fā)采用了SiliconLaboratories IDE集成開(kāi)發(fā)環(huán)境，使用Keil

5、 Cx51語(yǔ)言進(jìn)行程序編譯。
　　 通過(guò)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)鹽度溶液的測(cè)量，采用曲線擬合的方法對(duì)鹽度模塊在四個(gè)不同鹽度區(qū)間內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)的標(biāo)定，得到了四個(gè)擬合公式。采用同樣的方法對(duì)溫度和不同標(biāo)準(zhǔn)鹽溶液的結(jié)冰點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)的標(biāo)定。在測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)溫度下鹽度的基礎(chǔ)上，鹽度模塊采用插值法進(jìn)行溫度的補(bǔ)償。
　　 我們對(duì)鹽度模塊做了大量的測(cè)試工作，通過(guò)對(duì)各功能模塊和實(shí)驗(yàn)樣機(jī)的整體測(cè)試看，鹽度模塊的各項(xiàng)性能符合基本指標(biāo)要求。溫度在-30℃～70℃測(cè)量范圍內(nèi)精度