嵌入式激光弯沉测定仪的设计

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1、嵌入式激光弯沉测定仪的设计吕志刚1，王鹏1，盛安连2（1、西安工业大学电子信息工程学院，西安710032；2、西安崇星交通技术开发有限公司，陕西西安710068）摘要：针对目前国内路面弯沉检测精度差、效率低的问题，设计了嵌入式激光弯沉测定仪。该测定仪采用ARM7处理器，并植入μC/OS-II嵌入式操作系统，通过对新型激光位移传感器无线数据的采集，完成弯沉值的计算、存储、显示、分析等功能。使用该测定仪所作的大量实验表明：弯沉误差可控制在0.01mm以内，一个断面的测试时间仅为60秒左右，并且具有体积小、携带方便、功耗低等特点。关键词

2、：弯沉；μC/OS-II；ARM7处理器；NRF2401无线通信模块中图分类号：TP216+.1文献表示码：AEmbeddedTestInstrumentforPavementDeflectionbasedonLaserSensorLVZhi-gang1,WANGPeng1,SHENGAn-lian2(1ElectronicInformationCollege,Xi’anTechnologicalUniversity,Xi’an710032,China;2Xi’anChongXingTransportationTechnology

3、DevelopmentCompany,Xi’an710068,China)Abstract:Inordertoimproveprecisionandefficiencywhentestingpavementdeflectionindomesticarea,atestinstrumentbasedonembeddedoperatingsystemμC/OS-IIwasdesignedwithARM7processor.Fromcollectingwirelessdataoflaserdisplacementsensor,paveme

4、ntdeflectionwasgot,stored,displayed,analyzedandsoon.Theexperimentresultsshowedthaterrorofpavementdeflectionwascontrolledbelow0.01mmandtesttimewasabout60seconds.Theinstrumenthasmanyotheradvantages,suchassmallvolume,convenientmove,low-powerconsumeandsoon.Keywords:Paveme

5、ntdeflection;μC/OS-II;ARM7processor;NRF2401截至2010年底，中国高速公路的通车总里程达6.5万公里，居世界第二位。路面弯沉、路面平整度及车辙高度是衡量高速公路优劣的重要指标，它们在很大程度上反映出了路面的实际使用情况。其中，弯沉值用于表征路面结构的承载力，是高速公路竣工验收的首选的测试指标。目前，国内弯沉测量方法主要有两种：贝克曼梁试验方法和落锤式弯沉仪试验方法。前者采用杠杆原理，属于静待检测；后者采用分布式传感器技术，属于动态检测。两种方法都是基于弯沉影响半径小于3.6米设计的，而目前

6、高速公路多采用半刚性基层沥青路面结构，其弯沉影响半径达到了6米以上。因此，采用以上两种方法测试弯沉值，存在很大的误差，同时效率低下，测量一个断面需要3人参与，并且耗时达到5分钟，测量数据需要手动输入电脑，完成数据的二次处理，离智能交通的要求差距很远[1]~[2]。文中设计的弯沉测定仪包括主机和从机两大部分，利用无线通信技术，使得弯沉影响半径可达8米，测量时只需一人操作仪器，单断面耗时仅为1分钟，测量数据可直接上传到电脑中做二次处理，检测精度、效率、测量成本得到了极大的提高。1仪器工作原理______________作者简介：吕志刚

7、(1978-)，男，西安工业大学讲师，主要研究方向为嵌入式技术、智能仪表等方面。基金项目：嵌入式高速公路车辙及平整度测试仪，陕西省教育厅自然科学研究专项项目，基金号11JK0896Email:gangji780807@sina.com先将行业规范规定的后轴载重为10吨卡车停在待测路面上，将从机置于卡车后轮间隙中的稍前位置（图1中A点处），并将主机放在距测点一定距离即置于弯沉盆（弯沉影响半径）外，激光从主机中激光源产生后至从机。当汽车按箭头方向向前驶离时，从机因路面卸重而随路面回弹，从机的垂直位置发生变化，即从原来的初始位置A，回复

8、到原来位置B。A、B两点的垂直位移之差代表着实际弯沉位置回弹变化量。将该差值当乘上一个常系数，就变成了实际弯沉值，亦就测出了路面弯沉回弹变化量。考虑到温度对测量影响，算法采用了双光电片程式。当测弯沉盆时，每50cm（《规范》要求值）相应时间发出一个