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谐振式路面状态传感器研究与试验
| 论文题名： | 谐振式路面状态传感器研究与试验 |
| 关键词： | 路面状态传感器;压电效应;谐振频率;模块化设计 |
| 摘要： | 随着高速公路和汽车产业的高速发展，因积水结冰导致的交通事故逐年上升，路面状态监测预警越来越受到关注。对国内外路面状态现状进行研究与分析发现现有路面状态传感器在定性和定量测量方面或多或少存在缺陷，提出谐振频率测量法来设计新的路面状态传感器。 利用贴有压电陶瓷（PZT）的恒弹合金的敏感元件来进行谐振频率的测量，并通过数学建模对圆形薄板谐振频率的影响因素进行分析，然后对敏感元件进行有限元仿真，仿真得到的结果与圆形薄板数学建模求得的公式趋势一致，进一步验证传感器原理。 通过材料选型和机械结构设计克服温度稳定性差和不抗碾压的固有缺陷，使得传感器能够适应复杂的路面状况；分析电路需求，进行元器件选型，完成各个模块（电源模块、微控制器模块、频率发生模块、信号处理模块等）的电路设计；再结合两次频率扫描法实现谐振频率的测量；服务器端将数据进行分析，利用路面状态识别算法获得最终的路面状态。 考虑到实际路面安装过程中出现的传感器与转发站之间线缆较难处理的情况，提出无线式的解决方案。以物联网架构为模型，设计无线谐振式路面状态传感器系统，传感器与转发站之间使用ZigBee通信，转发站与云端服务器使用GPRS进行通信，用户通过微信公众号访问云端服务器数据。 在实验室进行大量试验，模拟常见的路面状态进行各个方面的测试试验。对试验中存在的现象和问题进行具体分析，并对存在的问题给出相应的解决方案。改进后的传感器在实际路面环境测试中效果良好，能够有效识别多种路面状态。 |
| 作者： | 舒俊 |
| 专业： | 控制工程 |
| 导师： | 葛俊锋 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华中科技大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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