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激光技术在交通运输中的应用

星之球科技 来源:华工激光2011-11-21 我要评论(0 )   

在交通工程上,速度是计量与评估道路绩效和交通状况的基本重要数据之一。速度资料之搜集方法有许多种,包括人工测量固定距离行驶时间、压力皮管法、线圈法、影像处理法...

在交通工程上,速度是计量与评估道路绩效和交通状况的基本重要数据之一。速度资料之搜集方法有许多种,包括人工测量固定距离行驶时间、压力皮管法、线圈法、影像处理法、雷达测速法与激光测速法等。其中后两者属于携带容易而且精确度高的方法,因此广受采用。

超速行车在交通违规中占有极大比例,此一现象可从高速公路过去四年间违规告发项目中,超速案件比例均在三分之二左右看出端倪,而超速行车一直被认为是肇事之重要因素之一;因此从交通执法观点而言,取缔超速系比较具体的维护交通安全之手段。国内取缔违规超速一向以雷达测速枪当工具,径行举发案件则辅以照相设备;唯近年来,雷达侦测器盛行,价格普及化之后,即使法规明令禁止使用,一般民众仍趋之若骛,盖以其价格只需逃避一至两次取缔的机会即可完全回收成本。以交通工程观点来看,驾驶人若装有雷达侦测器,则路边定点所测得之车速即会因驾驶人感知受测速,误以为警察人员执行取缔而有普遍减速现象;除造成资料失真外,并因而有引起事故之可能。

雷达为利用无线电回波以探测目标方向和距离的一种装置。雷达为英文radar一字之译音,该字系由radio detection and ranging一语中诸字前缀缩写而成,为无线电探向与测距之意。全世界开始熟悉雷达是在1940年的不列颠空战中,七百架载有雷达的英国战斗机,击败两千架来袭的德国轰炸机,因而改写了历史。二次大战后,雷达开始有许多和平用途。在天气预测方面,它能用来侦测暴风雨;在飞机轮船航行安全方面,它可帮助领港人员及机场航管人员更有效地完成他们的任务。

雷达工作原理与声波之反射情形极类似,差别只在于其所使用之波为一频率极高之无线电波,而非声波。雷达之发射机相当于喊叫声之声带,发出类似喊叫声之电脉冲(pulse),雷达之指向天线犹如喊话筒,使电脉冲之能量,能集中某一方向发射。接收机之作用则与人耳相仿,用以接收雷达发射机所发出电脉冲之回波。

测速雷达主要系利用都卜勒效应(doppler effect)原理:当目标向雷达天线靠近时,反射信号频率将高于发射机频率;反之,当目标远离天线而去时,反射信号频率将低于发射机率。如此即可借由频率的改变数值,计算出目标与雷达的相对速度。

测速激光种类于固态激光中的半导体激光。激光测速设备采用红外线半导体激光二极管。激光二极管有几个特点使它极适合用来量测速度:

激光二极管自微小范围中发射出极窄的光束,此一狭窄光束才能精确地瞄准目标。

激光二极管以小于十亿分之一秒的瞬间切换开关,大大提高精确度。

激光二极管发射率很窄,其侦测器极易接收到精确的波长;因此在日间有强烈阳光时,仍能正常操作。

激光二极管只发射电磁光谱中的红外线部分;而红外线系眼睛看不见的,不会影响驾驶人的注意力。

激光测速枪以量测红外线光波传送时间来决定速度。由于光速是固定,激光脉冲传送到目标再折返的时间会与距离成正比。以固定间隔发射两个脉冲,即可测得两个距离;将此二距离之差除以发射时间间隔即可得到目标的速度。理论上,发射两次脉冲即可量测速度;实务上,为避免错误,一般激光测速器(枪)在瞬间发射高达七组的脉冲波,自以最小平方法求其平均值,去计算目标速度。

 

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