用于路面?zhèn)鞲衅鞯柠}度檢測技術(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)，遠程監(jiān)控特定地點，全天候、方便、快速、準確的提供路面路況信息。對路面環(huán)境狀況的全面評估可以大大提高交通安全系數(shù)。隨著我國高速公路建設(shè)的推進，路面?zhèn)鞲衅魇袌銮熬皬V闊。國外有很多致力于路面?zhèn)鞲衅鞣矫娴难芯浚承﹤鞲衅饕呀?jīng)商業(yè)化生產(chǎn)。目前我國路面?zhèn)鞲衅魇袌鲋饕粐馄髽I(yè)壟斷，為致力實現(xiàn)路面?zhèn)鞲衅鲊a(chǎn)化的目標，本課題以路面?zhèn)鞲衅髦械柠}度檢測模塊為研究對象。
　　 本文設(shè)計

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

3、片內(nèi)AD為12位，集成SMBus，32KB flash存儲器，能滿足系統(tǒng)多功能，高精度，即時通訊，智能編程的需要。
　　 模塊的硬件單元包括：溫度檢測和鹽度檢測，其中鹽度檢測是核心單元。根據(jù)不同鹽溶液的電導(dǎo)率不同的原理，通過檢測鹽溶液的電導(dǎo)變化來間接反映鹽度的變化。鹽度檢測電路以電導(dǎo)測量為目標，采用類似雙極性脈沖電壓激勵的形式，不同之處在于加入了直流偏置，這樣即省去了負電源，又避免了電極的極化。因為溫度影響水的電導(dǎo)率，從而影響鹽

4、度測量，為了提高鹽度測量精度，必須進行溫度補償技術(shù)，設(shè)計了基于恒流源激勵的Pt1000測溫電路。
　　 模塊軟件采用前后臺系統(tǒng)，前臺程序通過中斷來接收上位機請求，前臺程序以中斷服務(wù)子程序為主；后臺程序以查詢的方式執(zhí)行上位機任務(wù)，主要包括了微控制器C8051F410的程序設(shè)計以及各個功能模塊的程序設(shè)計。這樣設(shè)計的好處是能最大的保證系統(tǒng)的實時性。軟件的開發(fā)采用了SiliconLaboratories IDE集成開發(fā)環(huán)境，使用Keil

5、 Cx51語言進行程序編譯。
　　 通過對標準鹽度溶液的測量，采用曲線擬合的方法對鹽度模塊在四個不同鹽度區(qū)間內(nèi)進行數(shù)據(jù)的標定，得到了四個擬合公式。采用同樣的方法對溫度和不同標準鹽溶液的結(jié)冰點進行數(shù)據(jù)的標定。在測量標準溫度下鹽度的基礎(chǔ)上，鹽度模塊采用插值法進行溫度的補償。
　　 我們對鹽度模塊做了大量的測試工作，通過對各功能模塊和實驗樣機的整體測試看，鹽度模塊的各項性能符合基本指標要求。溫度在-30℃～70℃測量范圍內(nèi)精度