论文部分内容阅读
随着我国高速公路建设的快速发展,路面传感器在公路交通领域的重要性正不断加强,前景也越来越广阔。路面传感器可以为公路气象站服务,远程监控特定地点,全天候、方便、快速、准确提供路面状况信息,水膜厚度传感器作为路面传感器系统中的重要组成部分,负责测量路面积水厚度。论文针对水膜厚度传感器的可靠性和应用性两个方面展开了研究。(一)可靠性研究：(1)分析误读问题和温度效应问题给水膜厚度传感器的可靠性方面带来的影响；(2)分析误读问题和温度效应问题产生的原因；(3)针对以上分析原因,提出了相应解决方案。其中误读问题是由于幅相检测芯片AD8302测量误差引起的,通过调节传感器的工作频率,使微波信号的入射波与反射波幅值比和相位差处于AD8302芯片的低误差区间；温度效应问题主要是由电源模块和压控振荡器模块引起,针对压控振荡器的控制电压,设计一个MOS晶体管偏置电路代替原来的由电阻构成的偏置电路,该电路降低电源模块不稳定的影响并具有温度补偿作用。(二)应用性研究：(1)分析水膜厚度传感器测量雨量的设计原理,根据流体力学中伯努利方程,得到水膜厚度与液体流量的固定关系；(2)设计合适的雨量装置,实现雨量测量；(3)详细介绍雨量计装置在两种情况下的测量方法；(4)设计雨量计装置参数和雨量计软件,对雨量计装置进行验证并分析测量结果。最终验证数据表明,解决了误读问题和温度效应问题,完成了由水膜厚度传感器构成的雨量计的整体样机设计,最终设计的雨量计其验证结果显示,该雨量计的雨强测量范围为Omm/min～4mm/min。其中雨强分辨率达到0.0086mm/min。