基于地感线圈测速仪检定装置的设计

论文摘要

测量车速有多种方法,如雷达测速、地感线圈测速、激光测速以及视频测速等,其中地感线圈测速技术最为成熟,但现有地感线圈测速仪的检定校准装置还存在很多问题。本文对信号模拟式校准方法和直接数字频率合成技术进行了系统研究,主要完成了以下工作：分析了地感线圈测速仪的测速原理,并比较现有的实车测试法和信号模拟测试法的优缺点,选择了信号模拟测试法,即在原来的两个地感线圈上各放一个激发传感器,通过检定部分的控制输出模块控制高精度信号源给两个激发传感器通以信号,引起测速仪传感器的变化,测速仪把此变化当作车经过的信号并测出车速,用检定装置产生的标准速度与测速仪测得的速度进行比对,实现对地感线圈测速仪的校准；设计了地感线圈测速仪检定装置的硬件和软件,并对硬件和软件的各个模块进行了详细介绍；地感线圈检定装置研制成功后进行了测试,并对测试数据进行了分析。地感线圈测速仪检定装置硬件的设计主要包括两个部分,分别是检定部分的硬件设计和信号源部分的硬件设计。检定部分包括核心控制模块、控制输出模块、人机交互模块等。通过键盘液晶等人机交互模块设置需模仿的距离、速度等参数,送给核心控制模块使其产生精确的时间间隔信号来控制信号源的通断。信号源产生的信号是利用频率合成器合成的,在介绍信号源部分的设计时,首先介绍了现有频率合成技术的方法（直接频率合成、间接频率合成、直接数字频率合成）,并比较各自的优缺点,确定了本文使用的方法,即直接数字频率合成（DDS）方法。并依据此方法设计了信号源的核心控制模块、人机交互模块、信号产生模块、滤波模块、运算放大模块等。本装置的软件部分使用C语言编写,编程工具为ATMEL公司生产的支持在线仿真功能的JTAG MKII,编译环境为AVR Studio4,可完成源程序编写、编译、调试、下载等工作。软件设计部分重点介绍了检定部分的软件设计和精密信号源的软件设计,并对校准参数和实测数据进行保存,方便查询。为提高装置的稳定性、可靠性,设计硬件和软件时使用了很多抗干扰措施。装置研制成功后通过实验验证表明,该装置稳定性高、可靠性强、测量的相对误差小（0.2%）、模拟车速范围大（10-240km/h）

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题的来源及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 车速检测方法现状
• 1.2.2 检定及校准方法
• 1.2.2.1 实车测试法
• 1.2.2.2 信号模拟测试法
• 1.3 本文研究的主要内容及章节安排
• 2 地感线圈测速仪的测速原理和检定原理
• 2.1 地感线圈测速系统的组成
• 2.2 地感线圈测速的基本原理
• 2.3 地感线圈测速仪的检定原理
• 2.4 地感线圈测速仪的检定过程
• 3 地感线圈测速仪检定装置检定部分的硬件设计
• 3.1 核心控制模块
• 3.2 控制输出模块
• 3.3 通信模块
• 3.4 键盘输入电路
• 3.5 液晶显示电路
• 4 信号源部分的设计
• 4.1 频率合成的方法及直接数字频率合成的优点
• 4.1.1 频率合成的基本方法
• 4.1.2 直接数字频率合成（DDS）的优点
• 4.2 DDS工作原理
• 4.3 DDS信号发生器达到的技术指标和芯片的选取
• 4.3.1 DDS信号发生器达到的技术指标
• 4.3.2 芯片的选取
• 4.4 信号源的总体设计
• 4.5 信号的产生
• 4.6 信号发生器的硬件设计
• 4.6.1 电源与复位电路的设计
• 4.6.1.1 电源电路的设计
• 4.6.1.2 复位电路的设计
• 4.6.2 信号的产生与控制电路设计
• 4.6.3 参考时钟
• 4.6.4 频率控制与幅度控制
• 4.6.5 滤波电路
• 4.6.6 运算放大电路
• 4.7 硬件设计中采取的抗干扰措施
• 5 装置的软件设计
• 5.1 装置编程语言和编程工具
• 5.2 软件的整体设计
• 5.3 检定部分的软件设计
• 5.3.1 主监控程序
• 5.3.2 设定参数及测试程序
• 5.4 精密信号源部分的软件设计
• 5.4.1 设置参数程序的设计
• 5.4.2 信号产生程序的设计
• 5.5 软件抗干扰措施
• 6 实验及误差分析
• 6.1 为减小检定装置误差采取的措施
• 6.2 通过实验计算装置的误差
• 6.2.1 距离S的误差
• 6.2.2 时间间隔T的误差
• 6.2.3 检定装置的合成误差
• 6.3 地感线圈测速仪检定装置的不确定度分析
• 7 结论
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历及发表的学术论文