器13有以下兩種實施方式:
[0041]1、如圖7所示，通過單片機的1 口直接輸出不同頻率的方波，利用程序實現頻率的調節(jié)，從而實現掃頻?？刂破?2可以連接DA轉換器和濾波器，如圖8所示。
[0042]2、通過單片機控制DDS芯片(AD9833)產生不同頻率的正弦波，如圖9所示。
[0043]峰值檢測模塊16有以下兩種實施方式:
[0044]1、通過二極管檢波電路實現峰值檢測，有無源(圖10)和有源(圖11)兩種方式。
[0045]2、通過AD直接采集峰值數據然后通過算法實現峰值檢測，如圖12所示。
[0046]本實施例中的傳感器包括測量件I和壓電膜片2，壓電膜片2位于殼體4外側，壓電膜片2緊貼測量件I的底面。測量件I與殼體4之間設有防水墊片3，測量件I與殼體4通過螺紋連接。測量件I為傳感器脆弱部分，原理上測量件I表面越大測量特性越好，但是測量件I表面越大也越易造成損害，故在公路中間安裝的測量件I的直徑較小，在公路側邊安裝的測量件I的直徑較大。測量件I由金屬材料制成，剛性材質能夠提升傳感器的性能。測量件I上表面形狀為圓形，其直徑為Icm?10cm，圓形件有利于利用原有標材進行加工。
[0047]本發(fā)明裝置在測量件I結Imm冰時，其固有頻率為18kHz±800Hz ;測量件I結3.5mm冰時，其固有頻率為36kHz±800Hz。上位機15根據傳輸回來的頻率信號來計算當前測量件I所結的冰的厚度，當發(fā)現所結冰厚度超過預設報警值時，就控制警示牌14進行預警顯示，并且將路況信號通過網絡傳輸到高速公路管理中心。
[0048]進一步的，殼體4的表面傾斜設置，中間低，四周高。傾斜角范圍為10?45度，防止車輛損壞傳感器的測量件I。
[0049]進一步的，殼體4的表面有凹槽11，防止傳感器測量表面積水。
[0050]進一步的，殼體4的上表面邊緣設有與拆裝工具配合的卡槽，以便施工人員利用對應工具迅速安裝，同時起到防盜的作用。
[0051]本發(fā)明路面結冰探測裝置安裝在路面兩側時，可以采用圖1的方式進行安裝。安裝在路面中間時，可以在底座7的底部設置壓縮彈簧17，如圖13所示。壓縮彈簧17的一端固定在底座7上，另一端固定在支撐座18上。殼體4受壓時向下移動，彈簧17壓縮，起到減震的作用，避免殼體4和傳感器受損。
[0052]進一步的，在測量件I貼壓電膜片2旁貼有若干貼片PT100溫度測量元件，測量電路可以實時測量出當前路面溫度，在控制器12內部設置有溫度控制單元，該單元根據當前溫度的情況，調整傳感器工作狀態(tài)，將掃頻電路關閉，降低功耗，提高傳感器使用壽命。
[0053]上面結合附圖對本發(fā)明的實施例進行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的【具體實施方式】，上述的【具體實施方式】僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領域的普通技術人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權利要求所保護的范圍情況下，還可做出很多形式，這些均屬于本發(fā)明的保護之內。
【主權項】
1.一種路面結冰探測裝置，其特征在于，包括底座(7)、殼體(4)、傳感器和上位機(15)，所述傳感器設置在所述殼體(4)的頂部，所述殼體(4)安裝在所述底座(7)上，底座(7 )、殼體(4 )和傳感器形成密封的腔體，所述殼體(4 )內還安裝有的PCB板(5 )，所述PCB板(5 )與所述上位機(15 )連接，所述PCB板(5 )上集成與所述傳感器電連接的測量電路，所述測量電路包括掃頻信號發(fā)生器(13)、峰值檢測模塊(16)和控制器(12)； 所述掃頻信號發(fā)生器(13)產生不同頻率的信號并輸入傳感器產生諧振，所述峰值檢測模塊(16)檢測峰值并將峰值電壓送給控制器(12)采集，所述控制器(12)根據不同頻率下的不同峰值電壓確定所述傳感器的固有諧振頻率； 所述上位機(15)根據傳感器的固有諧振頻率判斷傳感器所結冰的厚度。
2.根據權利要求1所述的路面結冰探測裝置，其特征在于，所述傳感器包括測量件(I)和壓電膜片(2)，所述壓電膜片(2)位于所述殼體(4)外側，所述壓電膜片(2)緊貼所述測量件(I)的底面。
3.根據權利要求2所述的路面結冰探測裝置，其特征在于，所述測量件(I)與所述殼體(4)之間設有防水墊片(3)。
4.根據權利要求2所述的路面結冰探測裝置，其特征在于，所述測量件(I)與所述殼體(4)通過螺紋連接。
5.根據權利要求1所述的路面結冰探測裝置，其特征在于，所述殼體(4)與所述底座(7)通過螺紋連接。
6.根據權利要求1所述的路面結冰探測裝置，其特征在于，所述殼體(4)內設有安裝所述PCB板(5)的卡槽。
7.根據權利要求1所述的路面結冰探測裝置，其特征在于，所述殼體(4)的表面傾斜設置。
8.根據權利要求1所述的路面結冰探測裝置，其特征在于，所述殼體(4)的表面有凹槽(11)。
9.根據權利要求1所述的路面結冰探測裝置，其特征在于，所述底座(7)的底部設有壓縮彈簧(17)，所述壓縮彈簧(17)的一端固定在所述底座(7)上，另一端固定在支撐座(18)上。
10.根據權利要求1所述的路面結冰探測裝置，其特征在于，所述PCB板(5)通過線纜(8)與所述上位機(15)連接，所述殼體(4)底部設有與所述線纜(8)配合的防水插座(6)。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種路面結冰探測裝置，包括底座（7）、殼體（4）、傳感器和上位機（15），所述傳感器設置在所述殼體（4）的頂部，所述殼體（4）安裝在所述底座（7）上，底座（7）、殼體（4）和傳感器形成密封的腔體，所述殼體（4）內還安裝有的PCB板（5），所述PCB板（5）與所述上位機（15）連接，所述PCB板（5）上集成與所述傳感器電連接的測量電路，所述測量電路包括掃頻信號發(fā)生器（13）、峰值檢測模塊（16）和控制器（12）；所述上位機（15）根據傳感器的固有諧振頻率判斷傳感器所結冰的厚度。本發(fā)明裝置穩(wěn)定性高，使用壽命長，可適用于高速公路的路面結冰檢測，可靠性高。
【IPC分類】G01B7-06
【公開號】CN104880142
【申請?zhí)枴緾N201410140524
【發(fā)明人】李午, 李鑫, 高敏, 沈迎, 吳祖強, 陳坦德
【申請人】李午
【公開日】2015年9月2日
【申請日】2014年4月8日