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激光技術(shù)在交通運(yùn)輸中的應(yīng)用

星之球科技 來(lái)源:華工激光2011-11-21 我要評(píng)論(0 )   

在交通工程上,速度是計(jì)量與評(píng)估道路績(jī)效和交通狀況的基本重要數(shù)據(jù)之一。速度資料之搜集方法有許多種,包括人工測(cè)量固定距離行駛時(shí)間、壓力皮管法、線圈法、影像處理法...

在交通工程上,速度是計(jì)量與評(píng)估道路績(jī)效和交通狀況的基本重要數(shù)據(jù)之一。速度資料之搜集方法有許多種,包括人工測(cè)量固定距離行駛時(shí)間、壓力皮管法、線圈法、影像處理法、雷達(dá)測(cè)速法與激光測(cè)速法等。其中后兩者屬于攜帶容易而且精確度高的方法,因此廣受采用。

超速行車在交通違規(guī)中占有極大比例,此一現(xiàn)象可從高速公路過(guò)去四年間違規(guī)告發(fā)項(xiàng)目中,超速案件比例均在三分之二左右看出端倪,而超速行車一直被認(rèn)為是肇事之重要因素之一;因此從交通執(zhí)法觀點(diǎn)而言,取締超速系比較具體的維護(hù)交通安全之手段。國(guó)內(nèi)取締違規(guī)超速一向以雷達(dá)測(cè)速槍當(dāng)工具,徑行舉發(fā)案件則輔以照相設(shè)備;唯近年來(lái),雷達(dá)偵測(cè)器盛行,價(jià)格普及化之后,即使法規(guī)明令禁止使用,一般民眾仍趨之若騖,蓋以其價(jià)格只需逃避一至兩次取締的機(jī)會(huì)即可完全回收成本。以交通工程觀點(diǎn)來(lái)看,駕駛?cè)巳粞b有雷達(dá)偵測(cè)器,則路邊定點(diǎn)所測(cè)得之車速即會(huì)因駕駛?cè)烁兄軠y(cè)速,誤以為警察人員執(zhí)行取締而有普遍減速現(xiàn)象;除造成資料失真外,并因而有引起事故之可能。

雷達(dá)為利用無(wú)線電回波以探測(cè)目標(biāo)方向和距離的一種裝置。雷達(dá)為英文radar一字之譯音,該字系由radio detection and ranging一語(yǔ)中諸字前綴縮寫而成,為無(wú)線電探向與測(cè)距之意。全世界開始熟悉雷達(dá)是在1940年的不列顛空戰(zhàn)中,七百架載有雷達(dá)的英國(guó)戰(zhàn)斗機(jī),擊敗兩千架來(lái)襲的德國(guó)轟炸機(jī),因而改寫了歷史。二次大戰(zhàn)后,雷達(dá)開始有許多和平用途。在天氣預(yù)測(cè)方面,它能用來(lái)偵測(cè)暴風(fēng)雨;在飛機(jī)輪船航行安全方面,它可幫助領(lǐng)港人員及機(jī)場(chǎng)航管人員更有效地完成他們的任務(wù)。

雷達(dá)工作原理與聲波之反射情形極類似,差別只在于其所使用之波為一頻率極高之無(wú)線電波,而非聲波。雷達(dá)之發(fā)射機(jī)相當(dāng)于喊叫聲之聲帶,發(fā)出類似喊叫聲之電脈沖(pulse),雷達(dá)之指向天線猶如喊話筒,使電脈沖之能量,能集中某一方向發(fā)射。接收機(jī)之作用則與人耳相仿,用以接收雷達(dá)發(fā)射機(jī)所發(fā)出電脈沖之回波。

測(cè)速雷達(dá)主要系利用都卜勒效應(yīng)(doppler effect)原理:當(dāng)目標(biāo)向雷達(dá)天線靠近時(shí),反射信號(hào)頻率將高于發(fā)射機(jī)頻率;反之,當(dāng)目標(biāo)遠(yuǎn)離天線而去時(shí),反射信號(hào)頻率將低于發(fā)射機(jī)率。如此即可借由頻率的改變數(shù)值,計(jì)算出目標(biāo)與雷達(dá)的相對(duì)速度。

測(cè)速激光種類于固態(tài)激光中的半導(dǎo)體激光。激光測(cè)速設(shè)備采用紅外線半導(dǎo)體激光二極管。激光二極管有幾個(gè)特點(diǎn)使它極適合用來(lái)量測(cè)速度:

激光二極管自微小范圍中發(fā)射出極窄的光束,此一狹窄光束才能精確地瞄準(zhǔn)目標(biāo)。

激光二極管以小于十億分之一秒的瞬間切換開關(guān),大大提高精確度。

激光二極管發(fā)射率很窄,其偵測(cè)器極易接收到精確的波長(zhǎng);因此在日間有強(qiáng)烈陽(yáng)光時(shí),仍能正常操作。

激光二極管只發(fā)射電磁光譜中的紅外線部分;而紅外線系眼睛看不見的,不會(huì)影響駕駛?cè)说淖⒁饬Α?/p>

激光測(cè)速槍以量測(cè)紅外線光波傳送時(shí)間來(lái)決定速度。由于光速是固定,激光脈沖傳送到目標(biāo)再折返的時(shí)間會(huì)與距離成正比。以固定間隔發(fā)射兩個(gè)脈沖,即可測(cè)得兩個(gè)距離;將此二距離之差除以發(fā)射時(shí)間間隔即可得到目標(biāo)的速度。理論上,發(fā)射兩次脈沖即可量測(cè)速度;實(shí)務(wù)上,為避免錯(cuò)誤,一般激光測(cè)速器(槍)在瞬間發(fā)射高達(dá)七組的脈沖波,自以最小平方法求其平均值,去計(jì)算目標(biāo)速度。

 

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