專利名稱：一種車輛超高監(jiān)測預警裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種保護路橋的車輛超高監(jiān)測預警裝置。
本發(fā)明提供的技術方案是一種車輛超高監(jiān)測預警裝置，包括紅外激光探測器，紅外激光探測器由調制激光發(fā)射電路、接收由于車輛超高部分阻擋而漫反射回來的調制激光接收電路、與調制激光接收電路輸出連接的解調電路、與解調電路輸出連接的警示電路組成。
上述調制激光發(fā)射電路部分主要由發(fā)射觸發(fā)信號產(chǎn)生電路、激光發(fā)射管驅動電路、能量儲備電路和溫度補償電路組成；發(fā)射觸發(fā)信號產(chǎn)生電路輸出與激光發(fā)射管驅動電路和能量儲備電路輸入端相連，能量儲備電路輸出端與激光發(fā)射管驅動電路相連，溫度補償電路輸出端與能量儲備電路相連。
上述調制激光接收電路部分主要由光電轉換器件的高壓工作電源電路、光電轉換電路和多級接收放大電路組成；光電轉換器件的高壓工作電源電路的輸出與光電轉換電路相連，多級接收放大電路輸入端與光電轉換電路輸出端相連，多級接收放大電路輸出端與報警和示警電路部分的輸入端相連。
上述解調電路部分主要由整形電路、分頻電路和解調電路組成；整形電路輸出端與分頻電路輸入端相連，解調電路輸入端與分頻電路輸出端相連。
上述警示電路部分主要由報警電路和示警電路組成；報警電路和示警電路的輸入端分別與解調電路部分的輸出端相連。
本發(fā)明可設有四套紅外激光探測器，兩套為一組，它們分置于公路橋梁兩側面，每個側面的兩個紅外激光探測器發(fā)射的激光相交匯。
本發(fā)明安裝于公路橋梁側面，其發(fā)射的紅外調制激光波束離地面的高度為公路橋梁的限高高度，當超高車輛駛向公路橋梁并進入有效監(jiān)測范圍時，該系統(tǒng)的接收電路將接收到由于車輛超高部分阻擋而漫反射回來的紅外調制激光，對其進行光電轉換、放大和解調等處理后，驅動系統(tǒng)的示警電路發(fā)出聲光預警，為穿過公路橋梁的超高車輛及時提供預警信息，避免事故的發(fā)生，從而保護了橋梁及車輛人員的安全。
參見

圖1，本發(fā)明中的紅外激光探測器主要包括紅外調制激光發(fā)射電路1，調制激光接收電路2，解調電路3，報警和示警電路4。
圖2中555芯片及其周圍元件構成多諧振蕩器以產(chǎn)生發(fā)射觸發(fā)信號，觸發(fā)信號處于高電平時，經(jīng)D2、R21和R11后，在三極管Q2基極形成偏置電壓使Q2飽和導通。L1是一自身電阻值極小的電感，Q2飽和導通期間，L1流過足夠大的電流使其儲備了相當?shù)哪芰?；觸發(fā)信號為低電平時，Q2截止，電感電路由于發(fā)生換路而進入暫態(tài)過程，L1兩端建立起一極高的感應電壓，其通過二極管D8、D9向電容C7、C8充電，由于C7受到與其并連的穩(wěn)壓管D7的穩(wěn)壓限制，L1的儲能大部分轉移到了C8上，使C8兩端建立起高壓。555芯片產(chǎn)生的發(fā)射觸發(fā)信號的高電平還經(jīng)過C6和R15構成的微分電路和D4后形成三極管Q3基極的正向觸發(fā)脈沖。D4的作用除隔離微分電路產(chǎn)生的負向脈沖外，還利用其正向壓降把干擾脈沖阻擋在外而避免誤觸發(fā)。Q3組成的是一射極跟隨器，其基極出現(xiàn)正向觸發(fā)脈沖后，C7放電Q3導通射極輸出一上升沿極陡的正向脈沖，該脈沖觸發(fā)Q4導通，C8迅速放電，在短時間內形成對激光管D10的極大注入電流，超過激光管發(fā)射閾值而使其發(fā)射出激光脈沖。由于555芯片產(chǎn)生的是一周期觸發(fā)信號，故而激光管發(fā)射的是一調制激光脈沖。圖2中運放U1、U2及其周圍元件構成溫度補償電路，以穩(wěn)定發(fā)射電路的工作狀態(tài)。其工作原理是D1為電壓型溫度傳感器，溫度上升，兩端電壓增加；溫度下降，兩端電壓減小。溫度升高時，U1同相端電壓增加，U2反相端電壓增加，調整管Q1基極電壓減小，其電流變大，Q1集電極與發(fā)射極間電壓變小，Q1集電極的電位變大，L1儲能就多些，其向C8轉移的能量也多些，當C8放電時對激光管D10的注入電流也大些，從而削弱了由于溫度升高而導致的激光管發(fā)射閾值升高帶來的發(fā)射功率降低的問題。同理，溫度下降時，溫度補償電路同樣可以穩(wěn)定激光管發(fā)射功率。
激光對人眼損傷的程度取決于激光的波長，人眼受激光作用時間和劑量。在設計發(fā)射電路時，可通過選用小功率激光發(fā)射管和降低激光脈沖的占空比等措施來確保使用的安全。
圖4中555芯片及其周圍元件構成多諧振蕩器驅動開關管Q5將VCC直流斬波，升壓變壓器T1及D14管組成單端反激式升壓開關電源，R25、C12和C13組成濾波電路，其輸出接入調整管Q8和由對管Q6Q7及周圍元件構成的差動放大電路以完成自動調壓功能，從而得到穩(wěn)定的直流高壓作接收電路中光電轉換器件雪崩二極管APD的高壓工作電源。多級接收放大電路的前置級由兩個場管Q10Q11組成，Q11的高輸入阻抗適合于接入微弱信號，Q10的高輸出阻抗充當了Q11的輸出端電阻以確保前置級具有較高的增益；其后幾級分別是由Q13和Q14組成的兩級選頻放大電路，由Q12和Q16組成的兩級射極跟隨器選頻放大電路只對接收到的光電信號基波分量予以放大以提高接收電路可靠性；射極跟隨器實現(xiàn)信號順利可靠地級間傳遞。多級接收放大電路級間采用阻容耦合方式，其中電容值較小，這些電容一方面起到高通濾波作用，增強了多級接收放大電路抗干擾能力；另一方面由于高通濾波只保留信號高頻分量，所以還具有一定的信號波形整形作用，使得最初輸入的脈沖信號幅度雖有所差異，但最終放大處理后輸出的脈沖信號幅度卻大致相同，從而實現(xiàn)了接收信號穩(wěn)定性。
當汽車超高后，調制激光脈沖被阻擋，接收電路將接收到漫反射回來的調制激光，對其進行光電轉換、放大后向圖5中的斯密特觸發(fā)器U3A輸入周期脈沖信號以進行整形，D觸發(fā)器U4A對整形后的信號二分頻然后輸入LM567及其周圍元件構成的解調電路，若此輸入信號頻率等于解調電路的特征頻率，LM567的8腳輸出由高電平變?yōu)榈碗娖?，圖5中VT1截止，VT2、Q17飽和導通，繼電器RELAY---SPST常開開關吸合，警示燈RED-BULK點亮；與此同時報警集成電路KD9561獲得電源而工作，從其O/P腳輸出報警信號，最后經(jīng)VT3，VT4構成的互補放大電路放大后推動揚聲器發(fā)出報警聲.(“前方車輛超高，請立即停車”)。
圖3中電源部分平時把路燈照明系統(tǒng)的供電降壓整流后通過一片7812來向整個系統(tǒng)提供穩(wěn)壓。當斷電時，后備蓄電池12V電源投入工作以維持系統(tǒng)的正常工作。
如圖6、圖7所示，本發(fā)明的紅外激光探測器設有發(fā)射頭7和接收頭9，發(fā)射頭7內設有激光光源5及發(fā)射物鏡6，將激光光源5置于發(fā)射物鏡6的焦點附近，光源經(jīng)過物鏡發(fā)出發(fā)射角很小的準平行光。在這里選擇的發(fā)射物鏡成像球差要小，透過率要高。發(fā)射頭7的出光口下端設有光束下?lián)醢?，安裝時，為校正準直誤差，發(fā)射頭7略向上傾斜，配合發(fā)射頭光束下?lián)醢?，確保發(fā)射紅外激光束平行于路面。接收頭9內設有物鏡10及位于物鏡焦點的接收管12，則反射回來的光束經(jīng)過接收物鏡10將光能聚集到接收管12的光敏面，大大增強了光敏面上的接收光強。在設計接收光學系統(tǒng)時，選擇的接收物鏡10的口徑盡可能大，視場角盡可能小，以增大接收光能量，減小入射的背景雜散光；此外還可考慮增加濾光片11來衰減發(fā)射光頻譜范圍的背景光噪音。
本發(fā)明由四套紅外激光探測器組成(參見圖8)，它們分置于公路橋梁14兩側面，每邊兩套。每個側面的兩套紅外激光探測器發(fā)射的激光相交匯(交匯點位于被監(jiān)測車道上方)，交匯點13與公路橋梁的距離應保證汽車有足夠的剎停距離；交匯點13與兩個激光發(fā)射點所構成的平面與路面平行且相距的距離為本公路橋梁的限高高度。
權利要求
1.一種車輛超高監(jiān)測預警裝置，其特征在于包括紅外激光探測器，紅外激光探測器由調制激光發(fā)射電路、接收由于車輛超高部分阻擋而漫反射回來的調制激光接收電路、與調制激光接收電路輸出端連接的解調電路、與解調電路輸出端連接的警示電路組成。
2.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于調制激光發(fā)射電路部分主要由發(fā)射觸發(fā)信號產(chǎn)生電路、激光發(fā)射管驅動電路、能量儲備電路和溫度補償電路組成；發(fā)射觸發(fā)信號產(chǎn)生電路輸出與激光發(fā)射管驅動電路和能量儲備電路輸入端相連，能量儲備電路輸出端與激光發(fā)射管驅動電路相連，溫度補償電路輸出端與能量儲備電路相連。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的裝置，其特征在于調制激光接收電路部分主要由光電轉換器件的高壓工作電源電路、光電轉換電路和多級接收放大電路組成；光電轉換器件的高壓工作電源電路的輸出與光電轉換電路相連，多級接收放大電路輸入端與光電轉換電路輸出端相連，多級接收放大電路輸出端與報警和示警電路部分的輸入端相連。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的裝置，其特征在于解調電路部分主要由整形電路、分頻電路和解調電路組成；整形電路輸出端與分頻電路輸入端相連，解調電路輸入端與分頻電路輸出端相連。
5.根據(jù)權利要求1或2所述的裝置，其特征在于警示電路部分主要由報警電路和示警電路組成；報警電路和示警電路的輸入端分別與解調電路部分的輸出端相連。
6.根據(jù)權利要求1或2所述的裝置，其特征在于紅外激光探測器設有發(fā)射頭和接收頭，發(fā)射頭內設有激光光源及發(fā)射物鏡，接收頭內設有物鏡及位于物鏡焦點的接收管。
7.根據(jù)權利要求6所述的裝置，其特征在于發(fā)射頭出光口下端設有光束下?lián)醢澹邮疹^內物鏡與接收管之間設有濾光片。
8.根據(jù)權利要求1或2所述的裝置，其特征在于設有四套紅外激光探測器，兩套為一組，它們分置于公路橋梁兩側面，每個側面的兩個紅外激光探測器發(fā)射的激光相交匯。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種保護路橋的車輛超高監(jiān)測預警裝置，包括紅外激光探測器，紅外激光探測器由調制激光發(fā)射電路、接收由于車輛超高部分阻擋而漫反射回來的調制激光接收電路、與調制激光接收電路輸出連接的解調電路、與解調電路輸出連接的警示電路組成。本發(fā)明安裝于公路橋梁側面，其發(fā)射的紅外調制激光波束離地面的高度為公路橋梁的限高高度，當超高車輛駛向公路橋梁并進入有效監(jiān)測范圍時，該系統(tǒng)的接收電路將接收到由于車輛超高部分阻擋而漫反射回來的紅外調制激光，對其進行光電轉換、放大和解調等處理后，驅動系統(tǒng)的示警電路發(fā)出聲光預警，為穿過公路橋梁的超高車輛及時提供預警信息，避免事故的發(fā)生，從而保護了橋梁及車輛人員的安全。
文檔編號G01B21/08GK1472505SQ03119010
公開日2004年2月4日 申請日期2003年4月29日 優(yōu)先權日2003年4月29日
發(fā)明者熊昌侖, 鄧華, 徐前徽 申請人:武漢大學