专利名称：速度测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于速度测量装置，特别涉及一种汽车碰撞试验中使用的速度测量装置。
目前在汽车碰撞试验中，车辆的碰撞速度是一个重要的试验数据，其测量方法是采用时间测量法。即测量运动物体通过事先规定参考距离内的时间，此时距离与时间便为已知量，用经典速度计算公式可间接计算出运动物体通过该区域的平均速度。
碰撞试验中车速测量通常采用单点测量法，即测量的距离是以运动车辆上的标志物作为参考，通常有两种形式，一是以前后轮的距离为参考，二是在车辆上安装一块档光板，档光板的宽度即为距离参考。第一种方法存在的不足是测量距离取决于车辆的轴距，一般在2-3米之间，这样长的距离难以将平均车速表征为瞬时车速，同时如果前后轮的直径不一，对参与计算的距离将产生较大的误差，最终影响测量误差。第二种方法的不足是虽然弥补第一种方法的不足，但需在试验车辆上安装档光板(长度范围0.1-0.4米)，它对传感器U型凹槽深度、档光板的安装位置以及地面上放置U型传感器高度有较高的要求，同时受车辆运动的不确定因素的影响、档光板可能会损坏传感器，导致测量失败。
本实用新型的目的是提供一种速度测量装置，用于测量运动物体的测速装置，该装置不仅能用于汽车碰撞试验，还可用于其它车辆的道路试验。
本实用新型的目的是这样实现的一种速度测量装置，其特征为有一支架结构，分为发射端支架和接收端支架，发射端支架1，它由底座9、横杆10、侧柱11、12和固定架13、14、15构成，侧柱与底座两端连接，侧柱上有一排定位孔16，横杆上有两个用于固定发射器2、3的固定架和一个用于连接发射控制单元4的固定架，接收端支架5，它同样由底座9、横杆10、侧柱11，12和可在横杆上移动的固定架13，14，15构成，侧柱与底座两端连接，侧柱上有一排定位孔，横杆上有两个用于固定传感器4，7的固定架和一个用于连接测量单元8的固定架，横杆与侧柱上的定位孔连接，传感器通过固定架与横杆连接，侧柱上定位孔的位置的高度范围0.3-0.8m，间距范围0.1-1.0m。
发射器是由电源供电的两个激光管J1、J2组成。
传感器是由光开关管U5 TLP521连接集成电路U6 74HC14组成。
测量单元由单片机U1 8032的P2.0-P2.7，P3.5，P3.4连接LED显示器U12 LCM201的D0-D7，A0，CS；单片机U1 8032的RESET，P0.0-P0.3连接数据存储器U1 1 X25045的RES，SI，SCK，SO，CSR、单片机U1 8032的P3.0，P3.1连接通讯接口双RS232发送/接收器U3 MAX202的R10，T1L；集成电路U6 74HC14的TG1，TG2点各连接集成电路U9A 74HC74的CD，两个集成电路U9A 74HC74的Q分别连接U7A 74HC32，U7B 74HC32的输入端，U7A 74HC32，U7B 74HC32的输出端连接集成电路U10A 74H08的输入端，集成电路U10A 74H08的输出端连接单片机U1 8032的P1.1。
本实用新型的优点及效果是测量精度高。测量数据具有记忆功能，即使掉电后仍能保存本次测量数据。具有通信功能，以便与外部设备接口。可在改变参考距离长度。
以下结合
实施例图1是速度测量装置支架俯视图图2是速度测量装置支架侧视图图3是速度测量装置支架的侧柱侧视图图4是速度测量装置测量单元原理框图图5是速度测量装置发射单元原理框图参与计算的参考距离取决于两个传感器之间的间距，从而避免了以运动车辆上的标志物作为距离参考所带来的问题；单点测量法是利用传感器的上升与下降沿作为计时控制信号，当车速较高(测量脉宽较短)时，受传感器的响应特性的限制，使测量脉宽小于实际脉宽，增加了计算误差。而本发明采用的双点测量法，仅是利用传感器的下降沿作为计时控制信号，这样减少了传感器响应特性对测量的影响；现有的车速测量大多依附其它测试设备，为了达到测量目的需要架设电缆，给使用带来了不便，由于本发明为独立的测量系统，可就地架设传感器就地测量，无需与外部设备连接，免去长电缆传输带来的问题。从整体构成上由两对激光传感器、电测量系统和两个安装支架三部分组成，其中每对激光传感器是激光发射器和激光接收器构成，其有效作用距离为15米，将发射器发出的激光束照射到接收器时，接收器输出导通，当遮挡住激光束时，接收器输出断路，这两个输出状态可供电测系统作为控制定时计数的触发信号。电测量系统是由发射端控制单元和接收端测量单元组成，它们是用六节速度测量装置型电池供电，发射端控制单元对外与激光发射器连接，其作用是将电池提供的电压转换成激光发射器正常工作的电压，接收端测量单元对外与激光接收器连接，它根据两个接收器输出信号以及本机工作状态来测量运动车辆通过两个传感器之间的时间，以此计算出车速。安装支架是为实现测量目的用于固定传感器以及电测系统的机构，它由发射端支架和接收端支架组成。
支架的结构如图1、2、3所示，以接收端支架(5)为例，它由底座(9)、横杆(10)、侧柱(11，12)和固定架(13，14，15)构成，侧柱(11，12)与底座(9)两端连接，侧柱(11，12)上有一排定位孔，横杆(10)上有两个用于固定传感器(4，7)的固定架(13，14)和一个用于连接架测量单元(8)的固定架(15)，固定架可在横杆上移动，横杆与侧柱上的定位孔连接，传感器通过固定架与横杆连接，调整横杆与定位孔的位置起到调整传感器高度的作用，高度调节范围0.3-0.8m，调整在横杆上固定架的相对位置起到调整传感器相对位置的作用，间距调节范围0.1-1.0m。同理，发射端支架(1)结构与接收端支架(5)具有相同的功能。
工作原理激光发射器(2、3)通过电缆与发射端控制单元(4)连接，激光接收传感器(6、7)通过电缆与接收端测量单元(8)连接。将发射端支架(1)与接收端支架(5)平行放置，使接收端激光接收传感器(6、7)能够接收到来自发射端激光发射器(2、3)的激光，形成了由激光发射器(2、3)和激光接收传感器(6、7)构成的测量区域，其测量区域宽度W可通过调整在横杆上固定架相对位置决定。在进行车速测量之前，打开发射端控制单元(4)和接收端测量单元(8)开关，使激光发射器(2、3)和激光接收传感器(6、7)工作正常，并使接收端测量单元(8)处于待机状态，当运动的车辆接近测量区域并开始遮挡到第一束光时，接收端测量单元(8)开始计时，当运动车辆测量区域并行使到测量区域另一端并遮挡到另一束光时，接收端测量单元(8)停止计时，由此得到了运动车辆在测量区域的行使时间T。接收端测量单元(8)根据测量到的时间值T和测量区域宽度值W，由速度公式V＝W/T计算出车辆通过测量区域的速度值V。
图4为完成本发明目的的硬件结构原理框图。其中图4为测量单元原理框图，图5发射单元原理框图。
测量单元硬件原理框图，按功能划分由电源、接口控制、显示与键操作、中央处理与数据存储和通讯接口五部分组成。
U2、U8、U4、R15、R14、R2、R3、K2、K3构成了电源电路。U2为低压差线性稳压器，它将由六节速度测量装置型电池提供电压变换成5V工作电压，5V工作电压经U4直流一直流变换器升压到24V为外部传感器提供工作电压。电源部分的工作受K2(电源关)、K3(电源开)控制，当K3闭合时，U2工作，此时U1的P3.6引脚输出低电平到U8输入端，U8的输出导通，使U2的SHDN引脚为低电平，这样为U2工作提供了必要条件，当连接与U1的P3.7引脚的K2闭合时，P3.7为低电平，U1根据该引脚的状态使P3.6输出高电平，使U8输出为高阻，U2的SHDN引脚为高电平，这样使U2失去正常工作的条件，达到关闭电源的目的。R15为U8限流电阻，由R3、R2构成了分压电路其分压值与U2的LBI连接，当U2的IN引脚电压经内部比较电路小于该分压值时，LBO输出低电平，控制由R11、LD3构成回路导通，使LD3发光，表明此时电池容量不足，作为缺电显示。
U5、U6、U7、U9、U10、R1、R10、R4、R9、R7、R8、LD1、LD2构成了与传感器接口控制电路。其中J1、J2、U5、U6A、U6C、R4、R9将接入传感器进行前端处理，作用有1.信号变换，将传感器的电流信号转换成与CPU工作电压匹配的信号；2.使用光电隔离器提高抗干扰能力。U6B、U6D、R7、R8、LD1、LD2为显示驱动电路，可监测传感器的工作状态。由U7、U9、U10构成的信号处理部分用于将传感器信号、CPU发出的控制信号经逻辑运算转换成符合测量要求控制信号，TG1和TG2占用了U1的两个硬件中断资源。
U12、K1为显示与键操作部分。U12为32字符双行液晶显示器，它的数据线与U1的P2口连接，控制线占用了P3.5和P3.6端口，其作用为建立人机对话的交互界面，显示当前系统的状态与数据。K1为状态转换按钮，占用了U1的P1.0端口，作用是以手动方式切换系统的工作状态。
U1、U11和X1构成了中央处理与数据存储部分。U1为8032单片机，它具有内部ROM，是系统工作的核心器件，X1为12MHz的晶体振荡器为CPU提高工作时钟，U11为具有掉电保护功能的数据存储器，其作用为确保掉电后所测量到的数据和控制参数不丢失。
U3、C1、C2、C3、C4构成了通信接口部分。U3为单电源、双RS232发送/接受器，它可在5V工作电源下，将TTL电平信号转换成满足RS232技术规定的信号，其中C1、C2、C3、C4为该芯片中双充电泵电源的电容器。
图5为发射单元硬件原理框图，该单元没有测量功能，只是需要向激光发射器提供24V电源即可，其原理结构与测量单元的电源部分相似，不同之处是电源开关K1是具有自锁功能，省略了U8和R15。
权利要求1.一种速度测量装置，其特征为有一支架结构，分为发射端支架和接收端支架，发射端支架1，它由底座9、横杆10、侧柱11、12和固定架13、14、15构成，侧柱与底座两端连接，侧柱上有一排定位孔16，横杆上有两个用于固定发射器2、3的固定架和一个用于连接发射控制单元4的固定架，接收端支架5，它同样由底座9、横杆10、侧柱11，12和可在横杆上移动的固定架13，14，15构成，侧柱与底座两端连接，侧柱上有一排定位孔，横杆上有两个用于固定传感器4，7的固定架和一个用于连接测量单元8的固定架，横杆与侧柱上的定位孔连接，传感器通过固定架与横杆连接。
2.根据权利要求1所述的速度测量装置，其特征为侧柱上定位孔的位置的高度范围0.3-0.8m，间距范围0.1-1.0m。
3.根据权利要求1所述的速度测量装置，其特征为发射器是由电源供电的两个激光管J1、J2组成。
4.根据权利要求1所述的速度测量装置，其特征为传感器是由光开关管U5 TLP521连接集成电路U6 74HC14组成。
5.根据权利要求1或3或4所述的速度测量装置，其特征为测量单元由单片机U1 8032的P2.0-P2.7，P3.5，P3.4连接LED显示器U12 LCM201的D0-D7，A0，CS；单片机U1 8032的RESET，P0.0-P0.3连接数据存储器U11 X25045的RES，SI，SCK，SO，CSR、单片机U1 8032的P3.0，P3.1连接通讯接口双RS232发送/接收器U3 MAX202的R10，T1L；集成电路U674HC14的TG1，TG2点各连接集成电路U9A 74HC74的CD，两个集成电路U9A 74HC74的Q分别连接U7A 74HC32，U7B 74HC32的输入端，U7A74HC32，U7B 74HC32的输出端连接集成电路U10A 74H08的输入端，集成电路U10A 74H08的输出端连接单片机U1 8032的P1.1。
专利摘要一种速度测量装置,有发射和接收端支架,由底座、横杆、侧柱和固定架构成,发射支架横杆上有固定发射器和发射控制单元的固定架,接收端支架,横杆上有固定传感器和连接测量单元的固定架,发射器是由两个激光管组成。传感器是由光开关管连接集成电路74HC14组成。测量单元由单片机8032连接LED显示器数据存储器X25045通讯接口发送/接收器MAX202组成,优点:测量精度高,有记忆功能,具有通信功能。
文档编号B60L3/12GK2485177SQ01229060
公开日2002年4月10日 申请日期2001年6月22日 优先权日2001年6月22日
发明者陈弘 申请人:中国汽车技术研究中心