激光測(cè)速儀經(jīng)常被用于交通部門的超速檢測(cè),它的原理和電感線圈測(cè)速儀及多普勒雷達(dá)測(cè)速儀相近。如今使用的雷達(dá)測(cè)速儀存在一定局限性,它的精確度低,容易產(chǎn)生干擾,而且測(cè)量功能較少。而激光測(cè)速儀和雷達(dá)測(cè)速儀不同,它有測(cè)量距離遠(yuǎn)、精確度高等特點(diǎn),因此激光測(cè)速儀應(yīng)用廣泛。本文對(duì)精確時(shí)間下的脈沖傳輸距離做了模擬,校準(zhǔn)了特定脈沖下的速度指標(biāo)。對(duì)一定范圍內(nèi)機(jī)動(dòng)車的速度值(20-250km/h)能夠進(jìn)行精確模擬,不確定度優(yōu)于0.5%。
中國(guó)現(xiàn)有激光測(cè)速儀指標(biāo)檢測(cè)通常靠一些速度點(diǎn)的道路比對(duì)完成,比對(duì)器具通常為雷達(dá)測(cè)速儀。這樣的方式較麻煩,對(duì)試驗(yàn)場(chǎng)地以及車輛人員等要求較高,而且沒有辦法根據(jù)激光測(cè)速儀原理進(jìn)行任意時(shí)刻速度的量值溯源。實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)也只是能夠近距離側(cè)激光準(zhǔn)確度,卻無法對(duì)測(cè)速指標(biāo)進(jìn)行校準(zhǔn)。
美國(guó)和加拿大的警察協(xié)會(huì)和美國(guó)國(guó)家技術(shù)研究院在2004年聯(lián)合推出移動(dòng)式機(jī)動(dòng)車激光測(cè)速儀標(biāo)準(zhǔn),規(guī)范了單光束脈沖激光的移動(dòng)式激光測(cè)速儀檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。最近幾年,中國(guó)國(guó)內(nèi)開始使用雙光速式激光測(cè)速儀進(jìn)行交通監(jiān)控,這提高了機(jī)動(dòng)車抓拍率。但是隨著社會(huì)的發(fā)展,交通部門對(duì)激光測(cè)量?jī)x檢測(cè)技術(shù)也提出了更高要求。
常見的激光測(cè)速儀有兩種,單光束長(zhǎng)距離激光測(cè)速儀和雙光束短距離激光測(cè)速儀。激光測(cè)速儀的原理是激光測(cè)距。通過對(duì)照射到的物體發(fā)出激光光束,并接受反射波,再通過時(shí)間差來求得測(cè)試點(diǎn)和被測(cè)物體間距離。激光測(cè)速指的是被照射物體進(jìn)行特定時(shí)間間隔測(cè)距(兩次),知道了特定時(shí)間間隔的距離,從這兩種要素中求取激光光速。
激光測(cè)速儀校準(zhǔn)系統(tǒng)使用方法和完成項(xiàng)目需要適應(yīng)不同激光測(cè)速儀產(chǎn)品,由于單光束和雙光束激光測(cè)速儀原理的共性,在延遲精確模擬激光脈沖的傳播距離基礎(chǔ)上,硬件架構(gòu)可以完成兩種測(cè)速儀測(cè)速范圍內(nèi)任意速度值要求。
傳統(tǒng)單光束長(zhǎng)距離激光測(cè)速儀廠家在校準(zhǔn)檢驗(yàn)方法上,人為設(shè)定時(shí)間間隔T,然后測(cè)量固定距離S反射目標(biāo)和測(cè)速儀距離L1,L2,利用程序換算速度值,來測(cè)定精確指標(biāo)能否符合出廠要求。這種方法校準(zhǔn)了測(cè)試儀兩次靜態(tài)測(cè)距精度,但是沒有實(shí)際反映出激光測(cè)速儀動(dòng)態(tài)測(cè)量過程,所以也不夠科學(xué)。
因此,激光測(cè)速儀需要使用模擬速度機(jī)制復(fù)現(xiàn)實(shí)際測(cè)量過程,從而確定速度范圍,在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行激光測(cè)速儀計(jì)量指標(biāo)校準(zhǔn)。這種系統(tǒng)要求必須可以接受激光發(fā)射儀的脈沖激光光束,發(fā)送速度目標(biāo)模擬速度值和延遲后的脈沖激光光速。本文研制的技術(shù)和時(shí)間延遲機(jī)制激光測(cè)定儀系統(tǒng),在20-250km/h范圍內(nèi),能夠準(zhǔn)確模擬距離目標(biāo)接近或者遠(yuǎn)離速度值,近車車速為負(fù),遠(yuǎn)車車速為正。按照模擬速度和模擬距離組合檢測(cè)點(diǎn),完成實(shí)驗(yàn)室校準(zhǔn)。
雙光束短距離激光測(cè)速儀的工作原理和單光束長(zhǎng)距離激光測(cè)速儀校準(zhǔn)系統(tǒng)相同。在信號(hào)實(shí)時(shí)分析以及延遲模塊控制作用下,傳播距離模塊接收到L1,L2測(cè)量激光脈沖對(duì)應(yīng)的時(shí)間延遲,從而模擬車輛同一觸電兩次觸發(fā)光束L1,L2間隔時(shí)間。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通過系列點(diǎn)通訊口和標(biāo)準(zhǔn)通訊口進(jìn)行通訊,將模擬速度和L1,L2初始光距和夾角θ參數(shù)輸送給信號(hào)分析和延遲模塊,對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行延遲修正后,對(duì)L1,L2脈沖信號(hào)進(jìn)行延遲,將信號(hào)發(fā)送到雙光束短距離激光測(cè)速儀進(jìn)行測(cè)量,測(cè)量值可能為110km/h。
在雙光束短距離激光測(cè)速儀進(jìn)行工作時(shí),由于車輛通過測(cè)量光束會(huì)引發(fā)多次觸發(fā),所以觸發(fā)點(diǎn)有許多。也就是說該系統(tǒng)能夠模擬車輛外形,根據(jù)模擬速度值來確定引發(fā)的位置和數(shù)量。
單光束激光測(cè)速儀和雙光束激光測(cè)速儀原理相同,都是在一定時(shí)間間隔下脈沖激光測(cè)距原理?xiàng)l件下,它們的校準(zhǔn)技術(shù)都可以用時(shí)間延遲機(jī)制,雙光束激光測(cè)速儀模擬算法更為復(fù)雜。
文中提到的激光測(cè)速儀校準(zhǔn)系統(tǒng),能在20-250km/h速度范圍內(nèi),準(zhǔn)確模擬特定距離和不同方向的車輛速度,在實(shí)驗(yàn)室完成車輛激光測(cè)速儀測(cè)速范圍和誤差等指標(biāo)的校準(zhǔn),省去了現(xiàn)場(chǎng)高速試驗(yàn)的過程,這種手段比較科學(xué),可實(shí)踐性強(qiáng)。
激光測(cè)速儀和傳統(tǒng)的雷達(dá)測(cè)速儀不同,它有測(cè)量距離遠(yuǎn)、精確度高等特點(diǎn),因此其應(yīng)用廣泛。本文介紹的激光測(cè)速儀校準(zhǔn)技術(shù)理論正確,方法也可行,也值得大范圍推廣。這種校準(zhǔn)技術(shù)能夠給監(jiān)管部門提供更合理的道路測(cè)速計(jì)量體系,從而給道路安全提供更加有力的保障。