非接触式测速仪检测方法浅析

　　近年来， 机动车超速自动监测系统和雷达测速仪的检定越来越受到社会各界的关注。 由于非接触式测速仪具有准确度较高、使用方便等特点，很多计量部门开始将它作为现场检测机动车超速自动监测系统的标准器来使用。非接触式测速仪如图1所示，其中特殊受光件采集地面的速度信息，其计算单元应用了跟踪滤波器，可以克服地面复杂情况产生的高、低频信号的干扰，很好地保证了测量准确度。

　　其工作原理简述如下：

　　如图1所示的非接触式测速仪，光学镜头对准照明灯照射的地面， 地面杂乱的微结构将成像到物镜后的光电传感器(梳状电极)上，当非接触式测速仪与地面有相对运动时， 地面杂乱的微结构的像经过光电转换和滤波后输出一窄带单频信号，此信号频率与车速成正比。 图2为光电传感器的梳状电极的结构示意图， 两个电极之间的距离是固定的l， 微结构的反射光线最终将透过物镜成像到梳状电极上。 在非接触式测速仪正确安装的情况下，微结构与梳状电极发生如图2中轨迹1所示的相对运动，当微结构运动到梳状电极和梳状电极间的空隙时， 电极将分别发出高、低电平信号形成一单频信号。 由式(1)可以得到机动车运动速度及移动的距离：

　　式中：V———机动车行驶的速度;l———梳状电极间距;f———传感器发出信号的频率。

　　由于受到地面的复杂性及车辆颠簸等因素的影响，传感器发出的信号会含有一些高频、低频的干扰信号，这些干扰信号将影响微弱信号的检测; 为了得到不同时刻不同频率的信号，非接触式测速仪应用了窄带通的，且其中心频率能随被测信号变化而变换的跟踪滤波器， 这样可以有效保证测量准确度。

　　一、检测方法及影响其准确度的因素

　　如图3所示，目前，国内外多采用的是将轮毂的转速转换为线速度的方法对非接触式测速仪进行检测和校准。 其基本原理是通过转速控制器控制电机转速，以轮毂外缘的线速度代替水平速度， 非接触式测速仪检测轮毂外缘的线速度来完成溯源和校准。 整套测试系统的准确度不仅受电机转速的影响， 轮毂的直径大小及晃动都会对测量结果产生较大的影响。 简要分析如下：

　　1.轮毂直径对检测准确度的影响

　　由上述非接触式测速仪的测速原理和所做的试验表明，非接触式测速仪的检测区域是一个面而不是点或线，而且测速仪只能对垂直于其光学中心线方向的速度进行有效的测量， 所以轮毂的曲率对测量结果的影响不能忽略。 如图4所示，假设非接触式测速仪的光学中心线与轮毂的圆心在同一直线上， 检测区域于光学中心线呈对称分布，检测中心到检测区域一侧的距离为L，则对于半径为r的轮毂，其检测区域内的水平速度V水平是不均匀的，并与轮毂的线速度V存在如下关系：