[實用新型]一種車載空氣能見度判斷裝置

有效

• 申請號: 201720393534.4
• 申請日: 2017-04-15
• 公開（公告）號: CN206848165U
• 公開（公告）日: 2018-01-05
• 發明（設計）人: 姚懿珈;姚晉鐘;張彤
• 申請（專利權）人: 姚懿珈;姚晉鐘;張彤
• 主分類號: G01N21/53
• 分類號: G01N21/53
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域：

本實用新型涉及一種車載空氣能見度判斷裝置，尤其是主要由光源，光纖，光功率測量單元及數據處理單元組成的車載空氣能見度判斷裝置。

背景技術：

空氣能見度較差時，車輛駕駛員對周圍環境及道路的觀察能力受到很大影響，使其成為交通事故發生率明顯增加的主要原因之一。如果能夠實時檢測空氣能見度并通知駕駛員，甚至自動采取一定的措施，就可以有效地降低由于觀察能力受限造成的交通事故。現有的能見度測量裝置，都是固定在檢測站和某些路段上，不能直接安裝于普通車輛上，而車輛所在位置的能見度只能通過對當時當地的檢測才能準確判斷。如果在所有路段建立檢測站，公路建設費用會增加很多。

透射式能見度儀最符合能見度定義，是一種最理想的能見度測量裝置。目前主要的透射式能見度儀器主要采用分離模式的發射端和接收端，或者發射接收端一體再配合一個反射端的模式，測量過程主要是通過測量光束通過一條固定的基線后的功率值的衰減量，以此測量固定基線上的大氣消光參數，再通過公式得到能見度值。但由于發射光功率沒有監控，會導致最后測量結果出現偏差。相比于其他能見度測量設備，透射式能見度儀最易受光學污染，而導致測量精度下降。光學玻璃污染主要發生在保護玻璃與空氣的接觸面上。目前的透射式空氣能見度儀，由于不能精確確定發射光功率的實時變化，也不能排除空氣能見度以外的原因引起的在發射端和接收端之間的光功率損失，要求發射端和接收端、或者發射接收端與反射端的之間的距離很遠。這種空氣能見度儀不適合安裝在車輛上。

發明內容:

本實用新型要解決的技術問題是提供一種能夠安裝在車輛上進行實時空氣能見度判斷的裝置，并且它能夠根據入射光功率和污染狀態實時修正對空氣能見度的判斷結果。

為解決上述技術問題，本實用新型所采用技術方案的基本構思是：通過光纖傳導改變光束的方向，只需將光源組連接的光纖組對準光功率測量單元組連接的光纖組，而光源組和光功率測量單元組不必嚴格位于相對的位置上。光纖組的光纖長度和角度可以根據具體安裝位置的情況進行調整，為車輛設計提供較大的靈活性。同時由于光纖的尺寸和質量可以非常小，不需要大功率馬達就可以移動光纖的位置，避免了對大功率電源的要求，適合在車輛上使用。光源組按照設定的功率發射光束，其光發射功率由與之相連的控制及數據處理模塊根據預先設定的控制程序進行計算及設定。光功率測量單元測量與之相連的光纖組傳導過來的光功率，并將其數字化以后的數據通過電連接輸入控制及數據處理模塊。與光功率測量單元組相連的光纖組的一端移動到距離與電源組連接的光纖組相對位置非常近的時候，由于空氣能見度造成的光功率損失被最小化，這時以預定的功率激發光源組，其測得的發射功率與接收光功率之間的差別幾乎全部是由于非空氣能見度的原因引起的，比如入射光光源器件老化、周圍環境光的影響、光纖老化、光纖末端被污染等。控制及數據處理模塊接收的這組數據被作為測量基準數據。控制及數據處理模塊中存有僅由于入射光光源器件老化造成的光功率變化數據，如果新測得的基準數據與僅由于入射光光源器件老化造成的光功率變化數據相差極大，有可能是該能見度判斷裝置出現了異常情況。這時，控制及數據處理模塊會通知光電聲報警模塊進行光電聲報警，以提醒駕駛員檢查該能見度判斷裝置，并確定是否需要進行維修。基準數據的測量和儲存完成以后，與光源組相連的光纖組和與光功率測量組相連的光纖組被移動到相距較遠的位置。這時光源組持續以進行基準數據測量時相同的功率工作，而光功率測量組再次進行光功率的測量，并將測量結果數字化后輸入控制及數據處理模塊。此時，由于被測量光束經過了較厚的空氣，被空氣中的消光因素所影響，光功率進一步減小。而且，由于光纖截面積很小，光源與測量端距離增加后，接受到的光源光功率更容易受到空氣中顆粒物散射的影響，進一步提高了測量精度。控制及數據處理模塊將此測量數據與基準數據一起利用相應公式進行計算，以判斷此時的空氣能見度。如果能見度較差，控制及數據處理模塊會通知光電聲報警或車燈車速等自動調整模塊進行光電聲報警或車燈、車速等自動調整。多個光源可以選擇不同波長的光以更加可靠地判斷不同原因造成的能見度變化并提醒駕駛員采取相應的措施或自動對車輛進行調整。其原理在于不同的空氣污染顆粒對光的散射和吸收性質是不一樣的，比如霧的粒子尺度大于霾的粒子尺度，在可見光波段，霾的粒子尺度小于可見光波段的波長，霾的散射是瑞利散射，其散射截面和波長相關；而霧的粒子尺度大于可見光波段的波長，其散射為米散射，散射截面對波長并不敏感，只和尺度數即粒子周長與電磁波波長之比有關，基于這一特點，可以根據對不同波長光的光功率變化識別霧與霾。設置多個光源的另一個好處是提高空氣能見度判斷的容錯能力，如果環境光對某種波長的光有較強影響，還可以利用其他波長的光的測量結果進行判斷。只有較大的能見度變化才對車輛駕駛有值得注意的影響，因此本實用新型涉及的能見度判斷裝置只要能對較大的能見度變化進行判斷即可。