专利名称：激光惯性基准式快速道路断面测试仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及道路交通检测仪器，特别是一种激光惯性基准式快速道路断面测试仪。
背景技术：
道路断面包括横向断面和纵向断面，道路纵断面包含的不同波长内容可直接反映道路的几何曲线设计、平整度、宏观构造和微观构造等主要技术性能指标。路面平整度是路面评价及路面施工验收中的一个重要指标。平整度直接反映了车辆行驶的舒适度及路面的安全性和使用期限。在平整度检测仪应用方面，目前主要有二大类即直接式检测类和响应式检测类。直接式检测类的高速检测的主要代表性检测仪是激光惯性平整度仪(简称激光断面仪)。激光惯性高速断面仪主要采用激光传感器检测车体与路面的垂直距离，采用加速度传感器检测车体的垂直方向位移，补偿车体的振动。激光惯性高速平整度仪可获得较宽范围波长的路面纵断面剖面曲线，并通过数学模型直接获取IRI和其他技术性能指标。但现今激光断面仪都有如下缺陷1、不能直接测量出路面纵断面剖面情况；2、在不同车速下不能有效检测出所需波段的信号，检测必须在恒定车速下进行。
实用新型内容本实用新型解决上述技术缺陷，提供一种能真实反映出路面纵断面情况，且检测不会再受车速影响的道路断面测试仪。
本实用新型的技术方案是这样的，本实用新型包括激光传感器、惯性参照单元、数据处理上位机、数据采集下位机，所述数据采集下位机分别与所述激光传感器和惯性参照单元相连，采集其数据，所述数据采集下位机与数据处理上位机相连，向其输送数据，其特征在于，还包括一高精度距离测量系统，所述高精度距离测量系统包括设置在车轮上的旋转编码器；所述数据采集下位机设置有与所述旋转编码器相连的数据采集卡，还设置有分别与所述激光传感器和惯性参照单元相连的变频滤波电路，所述数据采集卡分别与所述两路变频滤波电路的输出端相连，接受其数据信号；所述旋转编码器与两路变频滤波电路相连，并向其提供截止频率。
所述激光传感器为两个，分别悬挂装载于汽车后部，以分别覆盖汽车的两个轮迹带。
所述激光传感器和变频滤波电路之间还连有移位电路。
所述惯性参照单元为加速度传感器。
所述数据处理上位机为笔记本电脑或工业控制计算机。
所述数据采集卡为USB2.0数据采集卡。
本实用新型安装在装载车上后，由于设置有主要由旋转编码器构成的高精度距离测量系统及在数据采集下位机上设置的对旋转编码器产生的脉冲信号进行采集的数据采集卡，同时激光传感器和惯性参照单元获得的信号经过滤波后与所述数据采集卡相连，数据采集卡接受其数据信号，所述旋转编码器向两路变频滤波电路提供截止频率。由于滤波器的截止频率由旋转编码器提供，可以根据不同的车速设置不同的截止频率，从而在不同车速下都能滤出我们需要波段的信号，即在不同车速下能有效检测出所需波段的信号，使检测不再受车速的影响，几乎可以在任何正常行驶条件下运行检测，同时合理的数据传输和数据处理可直接反映出真实的路面纵断面曲线。
图1是本实用新型的结构示意图；图2是本实用新型与国际基准平整度依对比实验所得数据的相关性曲线。
图3是一种适用于本实用新型的变频滤波电路滤波部分电路图。
具体实施方式
见图1，本实用新型包括激光传感器2、惯性参照单元3、数据处理上位机8、数据采集下位机1和主要部件为旋转编码器4的高精度距离测量系统，数据采集下位机1分别与激光传感器2、惯性参照单元3和旋转编码器4相连，数据采集下位机1与数据处理上位机8的输入端相连。
本实施例激光传感器2为两个，分别悬挂装载于汽车后部，以分别覆盖汽车的两个轮迹带；惯性参照单元3为两个设置于装载车上的高精度伺服加速度传感器，用于检测车体垂直方向的位移，以消除车体本身振动的影响，以获得真实的路面平整度数据；高精度距离测量系统包括设置在车轮上的旋转编码器4及相关连接部件，用于测出车行驶对应的行驶距离；数据采集下位机1设置有与旋转编码器4相连的数据采集卡7，用于采集旋转编码器4输出的与行驶距离相关的脉冲信号，还设置有分别与激光传感器2和惯性参照单元3相连的变频滤波电路6’和6”，数据采集卡7分别与两路变频滤波电路的输出端相连，以滤出不同车速下我们需要波段的信号，从而使检测不受车速影响，获得真实准确的纵断面曲线，数据采集卡选用USB2.0数据采集卡；数据处理上位机8可为笔记本电脑或工业控制计算机或单片机。
更具体地，图1结合图3，在激光传感器2和变频滤波电路6’之间还连接有移位电路，激光传感器2采集的信号首先经过一由LF347组成的移位电路5，把激光传感器2采集的0V～10V的模拟信号转换为-5V～5V的模拟信号(图3中的VIN)，之后进入由LTC1064构成的变频滤波电路6’，变频滤波电路6’的截止频率由车轮上的旋转编码器4提供，它可以根据不同的车速设置不同的截止频率，从而在不同车速下都能滤出我们需要波段的信号；其间加速度传感器构成的惯性参照单元3的信号则直接进入变频滤波电路6”(图3)的滤波器进行滤波，是否进行移位由该传感器采集的信号大小决定，在电路板上也有相应的跳线设置其是否进行移位。上述两路变频滤波电路构成前置信号调理单元。汽车开动后左后轮上的旋转编码器随车轮转动发出一连串的脉冲信号，输入到USB2.0数据采集卡采集并计数，当计数满50个脉冲时(即大约行进50mm)由USB2.0数据采集卡采集经由滤波器滤波过后的两路传感器发出的模拟信号。一次只采集一组信号，且为刚计满50脉冲时收到的那组信号，将其输入数据处理上位机8(笔记本电脑或工业控制计算机)保存。当汽车行驶100m，由实时数据采集及处理软件调出这100m中收到的2000组信号进行运算处理，算出其IRI，由这2000组信号绘制出的图形即为这100m的纵断面剖面曲线。
本实用新型检测速度为20km/h-120km/h，远高于同类设备的检测速度，且测试的装载车的运行速度再不会影响到数据的采集，几乎可以在任何正常行驶条件下进行检测。运用新的数据处理软件可直接反映出真实的路面纵断面剖面曲线。
本实用新型与国际基准平整度仪的对比试验如下，对比对象为手推式断面仪(1类平整度仪)。
这次试验共在6段不同路面状况的道路上进行了对比试验，表1为激光断面仪和手推式断面仪测出的IRI数据，图2为它们的相关性。
表1
由表1可知，本实用新型和国际标准手推式断面仪检测获得的平整度结果非常接近，表明本实用新型具有相当好的检测精度。图2表明它们测得的平整度指标具有非常好的相关性(R2＝0.998)。
权利要求1.一种激光惯性基准式快速道路断面测试仪，包括激光传感器、惯性参照单元、数据处理上位机、数据采集下位机，所述数据采集下位机分别与所述激光传感器和惯性参照单元相连，采集其数据，所述数据采集下位机与数据处理上位机相连，向其输送数据，其特征在于，还包括一高精度距离测量系统，所述高精度距离测量系统包括设置在车轮上的旋转编码器，所述数据采集下位机设置有与所述旋转编码器相连的数据采集卡，还设置有分别与所述激光传感器和惯性参照单元相连的变频滤波电路，所述数据采集卡分别与所述两路变频滤波电路的输出端相连，接受其数据信号；所述旋转编码器与两路变频滤波电路相连，并向其提供截止频率。
2.根据权利要求1所述的激光惯性基准式快速道路断面测试仪，其特征在于所述激光传感器为两个，分别悬挂装载于汽车后部，以分别覆盖汽车的两个轮迹带。
3.根据权利要求1或2所述的激光惯性基准式快速道路断面测试仪，其特征在于所述激光传感器和变频滤波电路之间还连有移位电路。
4.根据权利要求1或2所述的激光惯性基准式快速道路断面测试仪，其特征在于所述惯性参照单元为加速度传感器。
5.根据权利要求3所述的激光惯性基准式快速道路断面测试仪，其特征在于所述惯性参照单元为加速度传感器。
6.根据权利要求1或2所述的激光惯性基准式快速道路断面测试仪，其特征在于所述数据处理上位机为笔记本电脑或工业控制计算机。
7.根据权利要求1或2所述的激光惯性基准式快速道路断面测试仪，其特征在于所述数据采集卡为USB2.0数据采集卡。
专利摘要本实用新型激光惯性基准式快速道路断面测试仪涉及道路交通检测仪器，包括激光传感器、惯性参照单元、数据处理上位机、数据采集下位机，所述数据采集下位机分别与所述激光传感器和惯性参照单元相连，采集其数据，所述数据采集下位机与数据处理上位机相连，向其输送数据，其特征在于，还包括一高精度距离测量系统，所述高精度距离测量系统包括设置在车轮上的旋转编码器；所述数据采集下位机设置有与所述旋转编码器相连的数据采集卡，还设置有分别与所述激光传感器和惯性参照单元相连的变频滤波电路，所述数据采集卡分别与所述两路变频滤波电路的输出端相连，接受其数据信号；所述旋转编码器与两路变频滤波电路相连，并向其提供截止频率。
文档编号G01C7/02GK2861966SQ20062002272
公开日2007年1月24日 申请日期2006年1月20日 优先权日2006年1月20日
发明者周晨庚 申请人:北京市中科盈恒科技有限公司