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研究综述 | 测距与温湿压传感器试验报告

2018-10-26 18:26
来自: 中南院老邱说监测 收藏 分享 邀请

测距传感器及气象采集传感器试验检测报告1 试验目的为了研发谷幅(弦线)自动监测系统,需对监测硬件系统包括测距仪器、气象采集仪器调研、选型与比测等。测距传感器和气象采集传感器初步选型后即安排进行了前期初步 ...

测距传感器及气象采集传感器试验检测报告

1  试验目的
为了研发谷幅(弦线)自动监测系统,需对监测硬件系统包括测距仪器、气象采集仪器调研、选型与比测等。测距传感器和气象采集传感器初步选型后即安排进行了前期初步试验,当然这仅仅是初步试验,试验范围、深度远没达到研发项目要求,只是为下一阶段更广泛和深入的试验打下基础,也是试验方法的试验。

2  试验内容
试验内容大致分为以下四个部分:
1)测距传感器硬件通讯接口检测;
2)测距传感器多种反射方式及测程试验;
3)温湿压传感器通讯接口检测;
4)温湿压传感器与人工测读仪表的对比试验。

3  具体试验
3.1  测距传感器硬件通讯接口检测
(一)设备特性
1)供电电压:9~30V
2)RS232或RS422通信
3)测量距离:5cm~500m
4)分辨率1.00mm
5)支持模拟量输出,0~20mA/4~20mA可选
激光测距仪的电源线,红(+)黑(-),连接12V直流电源,设备上电后,设备面板上的Power指示灯点亮。
静态功耗:142mA
动态功耗:171mA

(二)修改串口通信参数
将串口参数波特率设置为115200,8位数据位,无校验。串口返回g0?,表示设置成功。


(三)常用指令
单次测量指令(s0g)、连续测量指令(s0h)、停止连续测量指令(s0c)。下图为连续测量指令工作界面。

默认情况下,激光测距仪是以10ms的间隔连续测量。返回的数据格式为g0h+xxxxxxxx,其中xxxxxxxx表示实际的距离,以毫米(mm)为单位,保留一位小数点。上图串口返回数据为g0h+00003928,表示当前距离为392.8mm。

(四)稳定性测试
固定激光测距仪,对某一位置连续测量100次。

测试结果中,最大值:435.7mm,最小值:435.3mm;误差在设备标称测量误差1.00mm的范围之内。

3.2  测距传感器多种反射方式及测程试验
我们同步进行了测距传感器多种反射方式(不同反射源)及测程的试验。测试的反射源主要包括:徕卡原装单棱镜、三棱镜组件(国产棱镜)、反光膜板(分为黄色和白色两种),如下图所示:          
           
图3.2-1 徕卡原装单棱镜

           
图3.2-2 三棱镜组件   

 
图3.2-3 反光膜板


2018年9月28日,于中南院工程科研院楼下进行了测试,受距离条件和地势限制,测试距离约300m,并安排人员现场踏勘选取地势平坦通视条件良好的地段,要求满足直线距离700m以上。

2018年9月29日19:00~22:30,利用夜间红外激光视线相对清晰且公路车流量相对较小的优势,我部组织现场测试人员4名于长沙市雨花区红旗路开展试验工作。现场工作见图3.2-4~图3.2-7所示。

    图3.2-4  现场串口调试       

  
    图3.2-5  连续测量成果

  
    图3.2-6  不同反射方式对比     

 
    图3.2-7  有效测程记录


通过测试不同的反射方式分别得到不同反射方式的优劣以及测试出各自最远的有效测程。测距传感器户外测量试验对比成果见表3.2-1所示。

表3.2-1  测距传感器户外测量试验对比成果表

 序号

  反射类型

     测试

   最远距离

   (m)

      数据

   采集频率

   (ms)

 多次试验结论

  效果比较

     1

徕卡原装单棱镜

    508.7177

          10

超过激光测距仪最大测距量程500m,最大量程内均可实现测距,且数据连续性、稳定性较好,510m以上无法测量数据。

★★★★

     2

三棱镜组件(国产棱镜)

    449.5037

          10

连续、稳定测距范围为350m以内,超过350m测量数据不连续、不稳定且易报错。

     3

黄色反光膜板

    463.7659

          10

连续、稳定测距范围为470m以内,效果较白色反光膜板好。

★★★

     4

白色反光膜板

    463.7654

          10

连续、稳定测距范围为460m以内,效果较三棱镜组件好。

★★

注:测距自300m开始,每隔50m左右进行试验,最大距离设置700m,实测最大测距508.7177m。

3.3  温湿压传感器通讯接口检测

气象传感器初步选型为邯郸市大自然测控技术有限公司生产的环境温湿度大气压力变送器,如下图所示3.3-1所示,通讯接口检测还需要安装简单的测读软件,软件如下图3.3-2所示,配合接口转换器和电源线进行检测。


      

  图3.3-1  温湿压传感器



图3.3-2  环境温度、相对湿度、大气压测读软件


通讯端口需要设置为对应接入电脑端的COM端口号,点击打开通讯端口,点击手动发送按钮,将自动发出指令,并显示回应信息,即可以测读出环境温度、相对湿度、大气压力等信息。亦可勾选间隔时间自动发送连续数据值。


3.4  温湿压传感器与人工测读仪表的对比试验

温湿压传感器经通讯传输后数据需与人工测读仪表(通风干湿温度计、空盒气压表)数据进行对比,要求在相同环境条件下进行多组同步观测对比试验。


我们选取2018年10月1日和10月2日在相同环境条件下进行多组同步观测对比试验,自早上10:30开始至晚上22:30结束,每隔2小时测读并记录一次,成果见表3.4-1所示。


温湿压传感器与人工测读仪表对比成果历时曲线图详见图3.4-1~图3.4-3。

表3.4-1  温湿压传感器与人工测读数据对比成果表


图3.4-1  干温与环境温度对比试验历时曲线图 


图3.4-2  湿温与相对湿度对比试验历时曲线图




图3.4-3  人工气压与自动监测气压对比试验历时曲线图




综合上表和图可知,温湿压传感器与人工测读仪表(干湿温度计、空盒压力表)对比,环境温度及大气压相关性、规律性较好。


环境温度相差均在±2.1℃以内,且温湿压传感器测读的环境温度略高于通风干湿温度计干温1.0℃~2.0℃;大气压相差在±4hpa以内,温湿压传感器测读的大气压略低于空盒气压表3hpa~4hap。由于通风干湿温度计采集的为湿温,温湿压传感器测读的为相对湿度,需要进行转换。从试验对比成果来看湿温与相对湿度存在相关性,但就目前成果而言,相关性不显著,后续仍需继续进行跟踪研究,找出相对湿度与干温、湿温的关系从而进行转换,这也是本项目研究的内容之一。


END



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