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原文传递车载激光平整度仪的设计与实现

论文题名：	车载激光平整度仪的设计与实现
关键词：	路面纵断面;激光位移传感器;加速度传感器;高速公路;平整度仪
摘要：	随着高速公路的迅速发展,对高速公路路面平整度的要求也越来越高。国际上使用公路平整度指标IRI(International Roughness Index)来衡量路面平整度。我国目前广泛使用路面高程的标准差σ指标衡量路面平整度。标准差相对于IRI精确度不足。　　路面平整度测量仪的发明就是为了方便的获取平整度指标。从最早的3米直尺测量、8轮仪到手推式平整度仪,再到目前广泛使用的激光惯性平整度仪,路面平整度仪逐步向自动化、高效率、高精度方向进化。但是,我国目前正在使用的平整度仪还是基于8轮仪的演进版本,测量路面纵断面高程的σ值,没能跟上国际平整度仪的发展潮流。　　目前国际上广泛使用的车载式激光惯性平整度仪,是将测试仪安装在测量车上,在车辆行驶过程中测量出里程数据与路面纵断面的高程信息。而高程信息则是利用激光位移传感器测得。将测得里程信息与路面纵断面的高程信息输入电脑,经过对数据的分析处理,输出IRI值。该仪器已经具有很高的准确性,但是,没有考虑到测量车在行驶过程中车体的振动对激光位移传感器的影响。　　本文在对平整度指标以及平整度仪的研究基础上,设计实现了新一代车载式激光平整度仪,能够更加精确的采集计算IRI指标所需的路面里程信息和高程信息。本文首先设计实现了随车轴每转动一周输出3600个脉冲信号,并且具有鉴相功能的里程计,用于采集路面里程信息。同时使用激光位移传感器测量路面纵断面高程信息。为了消除车体振动对激光传感器的影响,引入加速度传感器对激光位移传感器进行补偿。激光位移传感器测量出的路面的高程信息去除由加速度的二次积分计算出的车体振动产生的高程位移,更加精确的得到路面纵断面的高程信息,从而更加精确的计算出IRI值。　　本文首先对汽车的码盘信号进行了分析,设计出精确度为十分之一毫米并且具有鉴相功能的码盘信号处理的电路,作为里程计的输入。然后设计实现了里程计的分频、存储、键盘、显示功能模块。通过数据采集卡,将里程计、激光位移传感器、加速度传感器测得的数据收集缓存,实时发送给上位机。最后,设计实现了上位机数据读取、计算程序,将IRI值以报表形式展示出来。经过多次实验室与真实路面的实验,获得了多组实验数据。在对实验数据分析处理的基础上,不断的对系统进行改进、调优,证明了加速度传感能够很好的降低车体振动的干扰,并最终实现了能够满足实际测试需要的车载式激光平整度仪。
作者：	许翠云
专业：	光学工程
导师：	王春勇;徐友仁
授予学位：	硕士
授予学位单位：	南京理工大学
学位年度：	2012
正文语种：	中文