便携式逆反射系数测试仪的研制

摘要

毫无疑问，提高行人和司机的可视距离对于交通安全是非常重要的。近几十年相关研究表明，天气情况不好，自然光强度弱，可见度低时，行人的可视距离是高速路上正常行驶车辆减速距离的三分之一，而逆反射材料制作的交通标识、机动车车身标识和高能见度警示服可以提高机动车驾驶员、行人的可视距离，因此被广泛应用在交通安全产品中。逆反射率是影响行人可视距离的主要变量，因此，精确测量由逆反射材料制作的交通安全产品的逆反射系数对保证交通安全有着很重要的意义。但是，由于国外对逆反射系数测量的垄断地位，测量逆反射系数价格昂贵，而国内对测量仪器的研究主要还是停留在实验室研发阶段，很难满足市场对逆反射系数测试仪的需求。
　　针对这一现状，本文设计了一款基于相对测试法的便携式逆反射系数测试仪完成对交通标志、机动车车身标识和高能见度警示服逆反射系数的测量。与基于绝对法测量研制的逆反射系数测试仪相比，本文研制的测试仪，在保证测量精度的情况下，具有便携性，操作简单的特点，并且设计了智能化的功能，如自动选择量程，自校准，开机自检等。
　　本文首先对便携式逆反射系数测试仪进行项目需求分析，提出测试仪的技术指标，对测试仪进行总体方案设计。在测量光路的设计中，对多种测量方法进行分析比较，并且选择一种作为本文测试仪的研制方法。建立基于最小行车安全距离的逆反射系数测量角度的选择模型，同时考虑视认距离的影响、逆反射光场能量分布的影响，结合相关国家标准，选择测试仪测量光路的入射角、观测角。根据逆反射光场能量分布规律，重要元器件尺寸，采用三维建模进行光路光程等光路参数的模拟设计。在保证还原逆反射材料真实使用工况、提高测量精度、避免出现元器件遮光的前提下，尽量减小测量装置的尺寸，实现便携性。在硬件电路的设计中，设计了以STM32F103C8T6单片机为核心的测量电路。在软件的设计中，充分利用第三方开发工具Keil MDK为STM32专门定制的开发工具，调用其库函数和定义结构体，对变量进行快速整体的操作。
　　为了保证测试仪的可靠度，本文对测量仪进行不确定度分析。对样机测试过程中引入误差的环节进行分析，将不确定度进行分类处理，通过对每个环节不确定度的计算处理，得出测试结果的合成不确定度和扩展不确定度，保证便携式逆反射系数测试仪测试结果的可靠度。

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第1章 绪论

1.1 课题的研究意义及目的

1.2 国内外研究现状

1.3 课题主要研究内容

第2章 逆反射系数测试仪总体方案的设计

2.1 引言

2.2 测试仪性能指标的确定

2.3 测试方法的选用

2.4 建立逆反射系数测量角度的选择模型

2.5 测量光路的整体设计

2.6 本章小结

第3章 测试仪硬件电路和软件的设计

3.1 引言

3.2 测试仪软硬件任务分配

3.3测试仪测量电路的设计

3.4 测试仪软件的设计

3.5 本章小结

第4章 测试仪不确定度评估

4.1 引言

4.2 样机的测试过程

4.3样机测量数据的处理

4.4 标准不确定度分量的评定

4.5 合成标准不确定度分量的评定

4.6 本章小结

结论

参考文献

声明

致谢