非接触式速度仪校准研讨

　　0　引言

　　对非接触式车速仪进行标定和校准,使用道路试验检测法,对绝大多数计量校准单位是难以实现的,于是产生了模拟活动路面检测法。模拟活动路面检测法包括转鼓检测法、同步齿形带检测法、活动图像位移检测法。转鼓检测法最为原始,也最接近真实使用状况,但由于结构庞大、投资费用高,只能作固定现场检测;同步齿形带检测法体积变小、成本降低,便于携带,适合流动巡回检测;活动图像位移检测法刚刚起步,它由编程产生的活动图像在显示屏幕上位移,体积最小、成本最低,便于携带,最适合流动巡回检测。

　　1　转鼓检测法

　　通过计算机调速控制直流电机带动转鼓,转鼓表面相当于“活动路面”,转鼓联结轴上安装有测速传感器(编码器),旋转一周产生2048个脉冲,滚筒直径为一定值,当转鼓转动时,产生“活动路面”的线速度。将被检非接触式速度计的光电头对准“活动路面”,通过“活动路面”的反射光的解析,自动换算成瞬时车速、距离、时间,以便及时计算误差。控制转速用的直流电压为弱信号,分辨力为12位,最小值为mV级恒定电压,所以要采用金属屏蔽线传输,才能达到抗干扰目的。

　　在转鼓上安装有速度传感器,转鼓的转速与频率成正比,为确保计量装置的可信度,专门设计自动跟踪带通滤波器,仅仅允许工作频段通过,用于克服无关干扰。我们设计的转鼓径向圆跳动量小于1mm,以确保线速度恒定;当速度恒定时,输出一个稳定的频率,经过换算变成速度值。由于速度控制是一个闭环系统,控制量起到关键作用,速度显示值在一个微小区间内变动,因而显示结果稳定性极高;显示变动量由D/A输出位数决定,本设计控制稳定度为0.1%,故采用12位D/A输出即可。若要进一步提高控制稳定度,可选用16位D/A输出。

　　在此必须强调,此时的变频调速控制器也必须匹配。只有D/A位数与变频调速控制器处于同一级别时才有意义。

　　由于我们设计的转鼓直径经机械加工成形后,测量值为1111mm,转鼓上的速度传感器旋转1周产生2048个脉冲,那么每个脉冲当量为1.704mm(η=πD/n= 3.14×1111÷2048)。通过非接触式车速仪测量到的距离数值往往小于活动路面的实际值,这是由于转鼓表面形状与路面形状存在差异造成的,为了与道路试验测试结果相符,要进行补偿,通过一系列措施,在300m距离时最大误差为0.2m,故精度可控制在0.1%内。时钟设计要求不大于0.1%,则时钟频率设定为10kHz,即每个脉冲宽度为0.1ms,可控制在0.01s内。

　　虚拟仪器面板有三个显示窗:速度窗、距离窗和时间窗,如图1所示。

　　车速窗用于设置瞬时车速,下部为车速设定拨盘,拨盘的左侧滚动条为微调设定,用于预定车速值;右边为变换系数拨盘,拨盘的左侧滚动条为微调设定,用于确定准确的车速值。