路面状况传感器的连续式标定平台及其标定方法

1.本发明涉及一种路面状况传感器的连续式标定平台及其标定方法，属于道路仪器标定领域。


背景技术：

2.随着道路基础设施的完善和公路运输水平的提升，为国民经济的发展做出了巨大贡献。然而，公路运输交通事故率很高，特别是路面积水、结冰后，路面的摩擦系数大幅度降低，抗滑能力大大削弱，极易引起交通事故。据统计，在各类交通事故中，由于路面湿滑引起的高达70％，给社会经济和人民生命财产安全造成了巨大损失。因此，通过路面湿滑状态传感器监测路面的积水、结冰等状态具有重要意义。但是，路面状况传感器需要标定后才能正常工作，以接触式路面湿滑状态传感器为例，在正式使用前，需要通过实测水膜厚度或冰膜厚度数据对传感器的测量值进行标定。
3.目前对传感器的标定，主要通过游标卡尺、显微摄像头、激光测距仪、超声波测厚仪等测量接触式路面湿滑状态传感器表面的结冰厚度，进而建立传感器的测量值与水膜和冰膜厚度值建立函数关系式以实现。上述方法操作复杂、耗时很长、人为干扰性大使得标定误差较大，同时对于批量标定的传感器成本高、效率低。


技术实现要素：

4.本发明目的是为了解决现有技术对路面状况传感器的标定缺乏可靠的测试设备，测试精度和有效性较差的问题，提供了一种路面状况传感器的连续式标定平台及其标定方法。
5.本发明所述路面状况传感器的连续式标定平台，它包括标定台、标定盘、十字导杆、测厚仪和电机；
6.标定台台面上开有正方形开口，正方形开口的右端连通有十字导杆滑槽，正方形开口的左端设置有“t”型杆，“t”型杆的横杆固定在正方形开口的左端台面上，“t”型杆的竖杆悬设在正方形开口上；
7.正方形开口上安装有十字导杆，十字导杆的横杆中心开有滑轮滑槽，位于横杆左侧的十字导杆竖杆内腔设置有“t”型杆滑槽，“t”型杆的竖杆与“t”型杆滑槽匹配，位于横杆右侧的十字导杆竖杆安装在十字导杆滑槽内；
8.滑轮滑槽内安装有滑轮；
9.路面状况传感器安装在标定盘上，标定盘安装在十字导杆位于横杆右侧的的竖杆上；
10.测厚仪通过横梁安装在高度调节组件上，且置于标定盘的上方；
11.滑轮通过电机控制在滑轮滑槽内滑动，进而带动十字导杆沿十字导杆滑槽往复运动，进而使得标定盘做往复运动，通过测厚仪测量路面状况传感器表面的水膜或冰膜的厚度。
12.优选的，它还包括环境模拟箱；
13.所述环境模拟箱包括设置在最外侧的箱体，还包括设置在箱体内的淋雨系统、制冷系统和加热系统，用于模拟降雨、结冰和不同环境温度；所述箱体后壁上开有通线的圆形孔洞，并用绝热材料进行封堵。
14.优选的，它还包括牵引杆，牵引杆的一端与滑轮固定连接，另一端连接电机的输出轴。
15.优选的，所述电机通过电机支架固定在标定台台面上开有正方形开口的正下方；
16.所述电机支架包括两根梯形杆，两根梯形杆分别置于电机的两侧。
17.优选的，所述标定盘包括固定座、矩形底板、磁性滑块、两个月牙块和两个弹簧；
18.固定座的顶端固定有矩形底板，矩形底板上横向开有磁性滑块滑动槽，磁性滑块嵌入磁性滑块滑动槽中，两个月牙块分别吸附在磁性滑块上方的两侧，两个月牙块的两端分别通过两个弹簧连接；
19.固定座的底端固定在十字导杆上。
20.优选的，所述高度调节组件包括粗调节旋钮、微调节旋钮、固定架和标尺杆；
21.固定架、粗调节旋钮和微调节旋钮上均设置有齿轮，分别与标尺杆上的轨道啮合，标尺杆竖直安装在标定盘的上方。
22.优选的，路面状况传感器安装在标定盘上，路面状况传感器上表面的边缘套装有软陶围护。
23.本发明所述路面状况传感器的连续式标定方法，该标定方法的具体过程包括：
24.s1、将路面状况传感器安装在标定盘上，根据路面状况传感器的型号调节高度调节组件，使得测厚仪能够对路面状况传感器进行测量；
25.s2、将标定台放置于环境模拟箱内，通过箱体后壁上开有通线的圆形孔洞将路面状况传感器、电机和测厚仪的连接线引出，采用绝热材料对圆形孔洞进行封堵；
26.s3、打开环境模拟箱的淋雨系统，设置淋雨区域和淋雨量，在路面状况传感器表面形成水膜；
27.s4、打开环境模拟箱的制冷系统，在路面状况传感器表面形成冰膜；
28.s5、将测厚仪的连接线连接环境模拟箱的控制器和显示屏；
29.s6、打开电机；
30.s7、路面状况传感器在标定盘、十字导杆和牵引杆的带动下往复运动，测厚仪采集每个断面的数据，并上传至控制器；
31.电机转动三周后，停机1.5小时；
32.控制器对电机转动三周的测量数据进行取平均值计算；
33.然后返回执行s3。
34.本发明的优点：本发明提出的路面状况传感器的连续式标定平台及其标定方法用于标定接触式路面湿滑状况传感器测得的水膜和冰膜的数据。
35.本发明采用十字导杆、牵引杆和电机实现对路面状况传感器的往复运动，实现对路面状况传感器不同水膜和冰膜整体厚度的循环测量，减小测量误差。采用高度调节组件，可以根据不同型号的路面状况传感器调整测厚仪的测量高度。测厚仪采集的数据传输至控制器，通过测量数据能够实现自标定。标定盘大小可调，能够实现对不同型号路面状况传感
器进行标定。
36.本发明提出的路面状况传感器的连续式标定平台及其标定方法能够有效实现对接触式状态传感器进行标定，是一种自动采集、精密测试、受人为因素干扰小的标定平台，可快速精确的测量接触式状态传感器表面的冰层厚度。该平台所实现的性能，对于推动路用状态传感器标定领域的发展至关重要。
附图说明
37.图1是本发明所述路面状况传感器的连续式标定平台的结构示意图；
38.图2是本发明所述路面状况传感器的连续式标定平台的剖面结构示意图；
39.图3是本发明所述标定台的结构示意图；
40.图4是本发明所述十字导杆的结构示意图；
41.图5是本发明所述标定盘的结构示意图；
42.图6是本发明所述标定盘的侧视图；
43.图7是本发明所述高度调节组件的结构示意图。
具体实施方式
44.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
45.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
46.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
47.具体实施方式一：下面结合图1
‑
图4说明本实施方式，本实施方式所述路面状况传感器的连续式标定平台，它包括标定台2、标定盘3、十字导杆4、测厚仪8和电机10；
48.标定台2台面上开有正方形开口，正方形开口的右端连通有十字导杆滑槽，正方形开口的左端设置有“t”型杆，“t”型杆的横杆固定在正方形开口的左端台面上，“t”型杆的竖杆悬设在正方形开口上；
49.正方形开口上安装有十字导杆4，十字导杆4的横杆中心开有滑轮滑槽，位于横杆左侧的十字导杆4竖杆内腔设置有“t”型杆滑槽，“t”型杆的竖杆与“t”型杆滑槽匹配，位于横杆右侧的十字导杆4竖杆安装在十字导杆滑槽内；
50.滑轮滑槽内安装有滑轮5；
51.路面状况传感器13安装在标定盘3上，标定盘3安装在十字导杆4位于横杆右侧的的竖杆上；
52.测厚仪8通过横梁7安装在高度调节组件6上，且置于标定盘3的上方；
53.滑轮5通过电机10控制在滑轮滑槽内滑动，进而带动十字导杆4沿十字导杆滑槽往复运动，进而使得标定盘3做往复运动，通过测厚仪8测量路面状况传感器13表面的水膜或冰膜的厚度。
54.本实施方式中，所述路面状况传感器13为接触式路面湿滑状态传感器。
55.本实施方式中，所述电机10采用低速电机，转动速率、转动频率和周期时间间隔可控，噪声及震动极小。
56.本实施方式中，所述测厚仪8由处理模块、信号发生模块、发射模块、采集模块、无线传输模块组成。
57.具体实施方式二：下面结合图2说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，它还包括环境模拟箱1；
58.所述环境模拟箱1包括设置在最外侧的箱体，还包括设置在箱体内的淋雨系统12、制冷系统和加热系统，用于模拟降雨、结冰和不同环境温度；所述箱体后壁上开有通线的圆形孔洞，并用绝热材料进行封堵。
59.本实施方式中，所述淋雨系统12、制冷系统和加热系统通过控制器实现智能控制，并通过触摸显示屏进行显示与调节。测厚仪8的发射模块为一排超声波发射头，测厚仪8也可通过控制器实现智能控制。
60.本实施方式中，所述淋雨系统12包括喷头，喷头能够通过控制器控制工作范围，实现对特定区域的精准降雨。
61.具体实施方式三：下面结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，它还包括牵引杆9，牵引杆9的一端与滑轮5固定连接，另一端连接电机10的输出轴。
62.进一步的，所述牵引杆9的长度为标定台2台面上开有正方形开口的边长的一半。
63.具体实施方式四：下面结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，所述电机10通过电机支架11固定在标定台2台面上开有正方形开口的正下方；
64.所述电机支架11包括两根梯形杆，两根梯形杆分别置于电机10的两侧。
65.本实施方式中，所述电机10通过四组螺丝固定在电机支架11。
66.具体实施方式五：下面结合图5和图6说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，所述标定盘3包括固定座31、矩形底板32、磁性滑块33、两个月牙块34和两个弹簧35；
67.固定座31的顶端固定有矩形底板32，矩形底板32上横向开有磁性滑块滑动槽36，磁性滑块33嵌入磁性滑块滑动槽中，两个月牙块34分别吸附在磁性滑块33上方的两侧，两个月牙块34的两端分别通过两个弹簧35连接；
68.固定座31的底端固定在十字导杆4上。
69.进一步的，所述矩形底板32采用非磁性材料制成；所述月牙块34采用不锈钢材料制成。
70.具体实施方式六：下面结合图7说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，所述高度调节组件6包括粗调节旋钮61、微调节旋钮62、固定架63和标尺杆64；
71.固定架63、粗调节旋钮61和微调节旋钮62上均设置有齿轮，分别与标尺杆64上的轨道啮合，标尺杆64竖直安装在标定盘3的上方。
72.具体实施方式七：下面结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，路面状况传感器13安装在标定盘3上，路面状况传感器13上表面的边缘套装有软陶围护14。
73.本实施方式中，所述软陶围护14具有耐水、耐高低温、成型后强度高的优点。
74.本实施方式中，所述软陶围护14为：
75.根据路面状况传感器13的尺寸确定软陶围护14的尺寸，进而确定软陶围护14的模具尺寸；
76.将软陶置于模具中成型；
77.脱模，置于温度为100
‑
120℃烘箱中烘烤10
‑
20分钟；
78.将软陶围护14于室温环境下降温，然后置于路面状况传感器13上，并用耐高温的防水材料填补接缝。
79.具体实施方式八：下面结合图1
‑
图7说明本实施方式，本实施方式所述路面状况传感器的连续式标定方法，该方法基于连续式标定平台实现，该标定方法的具体过程包括：
80.s1、将路面状况传感器13安装在标定盘3上，根据路面状况传感器13的型号调节高度调节组件6，使得测厚仪8能够对路面状况传感器13进行测量；
81.s2、将标定台2放置于环境模拟箱1内，通过箱体后壁上开有通线的圆形孔洞将路面状况传感器13、电机10和测厚仪8的连接线引出，采用绝热材料对圆形孔洞进行封堵；
82.s3、打开环境模拟箱1的淋雨系统12，设置淋雨区域和淋雨量，在路面状况传感器13表面形成水膜；
83.s4、打开环境模拟箱1的制冷系统，在路面状况传感器13表面形成冰膜；
84.s5、将测厚仪8的连接线连接环境模拟箱1的控制器和显示屏；
85.s6、打开电机10；
86.s7、路面状况传感器13在标定盘3、十字导杆4和牵引杆9的带动下往复运动，测厚仪8采集每个断面的数据，并上传至控制器；
87.电机10转动三周后，停机1.5小时；
88.控制器对电机10转动三周的测量数据进行取平均值计算；
89.然后返回执行s3。
90.虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。