一种基于红外光电探测器的自动雨量传感器

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1、华中科技大学硕士学位论文一种基于红外光电探测器的自动雨量传感器姓名：王振佳申请学位级别：硕士专业：光学工程指导教师：王英20060419摘要随着汽车工业的不断发展，科技水平的不断进步，人们对轿车的功能要求也越来越高。特别是希望汽车增加一些自动控制功能，让驾驶变得更加轻松，更加容易。自动感应式雨量传感器就是为了满足人们的这种需要而产生的一种帮助人们自动启动雨刷装置并调节其摆动速度的系统。他们可以让驾驶员在下雨天不必分心去考虑何时启动雨刷，采用何种速度等问题，就能获得清晰的视线并得到适当的雨刷拨水速度。本文分析了自动雨量传感器的作用及工作原理。在查阅了大量国内外相关资料后，设计了整个光学结构的关键

2、部件的设计原理并给出了相关的设计思路。该自动雨量传感器的光学部分的结构共分三个部分：前端是由一个中心波长为906nm的红外LED光源和一个曲率半径为2.94mm的球面透镜构成的发射端；末端是由一个红外LED接收管和一个曲率半径为3.92mm的球面透镜构成的接收端；中间是探测光线经过的挡风玻璃部分。本文利用工程计算软件MATLAB计算了准直透镜和聚焦透镜的曲面方程，并画出模拟曲线。利用光学设计软ZEMAX，根据光线追迹的方法，仿真了光线在自动雨量传感器中准直，全反射和聚焦的整个传播过程。用模拟得到的数据证明了准直透镜和聚焦透镜的确起到了提高自动感应式雨量传感器灵敏度和反映速度的作用，使整个利用全

3、反射原理进行探测的过程得以实现。关键词：雨量传感器光电探测器准直聚焦全反射光路模拟IAbstractWiththerapiddevelopmentofautomotiveindustryandtechnology,morefunctionsweredemandedinautomobilesforconvenience.Someautomaticcontrolfunctionswererequiredespecially.Rainsensorwasinvitedtosatisfythiskindofneedsofpeople.TheRainSensorwasahighlyversatiledev

4、iceforautomaticwipingwhensensorareaofthevehiclewindscreenwaswetduetomoisture,raindropsorevenmud.Itbecamemoreeasierforthedriverstogetaclearfieldofvisionwithoutdistraction.Theoperationprinciplesandfunctionoftherainsensorwerestudied.Therewerethreecomponentsthatmakeuptheopticalsystemoftherainsensor.Thef

5、irstcomponentwasaleadingendwhichwasmadeofanemittingLEDwithacentralwavelengthat906nmandacollimatinglenswitha3mmradiuscurvature;thesecondcomponentwasaLEDadopterandafocuslenswitha4mmradiuscurvature;thethirdcomponentwasthewindshieldinwhichareathelightfromtheLEDpassedthrough.Theengineeringcomputesoftware

6、MATLABwasusedtocalculatetheasphericsurfacesofthecollimatinglensandthefocuslens.TheopticaldesignsoftwareZEMAXwasusedtosimulatethebeampathofthelightfromLEDwhichwentthroughthewholeopticalstructureoftherainsensor.Theresultfromthesimulationprovedthatthecollimatinglensandthefocuslenswereveryeffectiveinimp

7、rovingthesensitivityandreactionspeedoftherainsensor.Keywords：RainsensorPhotodetectorCollimationFocusingTotalreflectionBeampathsimulationII独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，