[碩士]用于路面?zhèn)鞲衅鞯柠}度檢測技術

內(nèi)容簡介

　　[碩士]用于路面?zhèn)鞲衅鞯柠}度檢測技術　　學科專業(yè)：道路與鐵道工程　　授予學位：碩士　　學位授予單位：東南大學　　學位年度：2010　　路面?zhèn)鞲衅髟诠方煌I域有著很重要的應用，如可以為公路氣象站服務，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的推進，路面?zhèn)鞲衅魇袌銮熬皬V闊。國外有很多致力于路傳感器方面的研究，某些傳感器已經(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?！　? 本文設計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測結冰點，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)不同鹽度的溶液結冰溫度不同的原理來預測可能的結冰溫度。　　模塊的控制核，C-微控制器(MCU)選用Silicon Laboratories公司的C8051F410，它是一款增強型單片機，有27個vo作為專用的模擬信號輸入口，片內(nèi)AD為12位，集成SMBus32KB 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)不同鹽溶液的電導率不同的原理，通過檢測鹽溶液的電導變化來間接反映鹽度的變化。鹽度檢測電路以電導測量為目標，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率，從而影響鹽度測量，為了提高鹽度測量精度，必須進行溫度補償技術，設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子程序為主:后臺程序以查詢的方式執(zhí)行上位機任務，主要包括了微控制器C8051F410的程序設計以及各個功能模塊的程序設計。這樣設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Silicon Laboratories IDE集成開發(fā)環(huán)境，使用Keil 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冰點進行數(shù)據(jù)的標定。在測量標準溫度下鹽度的基礎上，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)精度都在+1℃以內(nèi):鹽度檢測范圍:0.0%~20.0%;鹽度檢測在高濃度和低濃度的精度都保持在+1%以內(nèi)，在鹽度值為0.0%-15.0%區(qū)間內(nèi)，檢測精度達到0.5%以內(nèi)。預測結冰溫度在整個測量范圍內(nèi)的精度在fl℃以內(nèi)?！　? 在本文的最后對所做的工作進行了總結，并提出改進意見。

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