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激光技術在交通運輸中的應用

星之球科技 來源:華工激光2011-11-21 我要評論(0 )   

在交通工程上,速度是計量與(yu) 評估道路績效和交通狀況的基本重要數據之一。速度資料之搜集方法有許多種,包括人工測量固定距離行駛時間、壓力皮管法、線圈法、影像處理法...

在交通工程上,速度是計量與(yu) 評估道路績效和交通狀況的基本重要數據之一。速度資料之搜集方法有許多種,包括人工測量固定距離行駛時間、壓力皮管法、線圈法、影像處理法、雷達測速法與(yu) 激光測速法等。其中後兩(liang) 者屬於(yu) 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中占有極大比例,此一現象可從(cong) 高速公路過去四年間違規告發項目中,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為(wei) 是肇事之重要因素之一;因此從(cong) 交通執法觀點而言,取締超速係比較具體(ti) 的維護交通安全之手段。國內(nei) 取締違規超速一向以雷達測速槍當工具,徑行舉(ju) 發案件則輔以照相設備;唯近年來,雷達偵(zhen) 測器盛行,價(jia) 格普及化之後,即使法規明令禁止使用,一般民眾(zhong) 仍趨之若騖,蓋以其價(jia) 格隻需逃避一至兩(liang) 次取締的機會(hui) 即可完全回收成本。以交通工程觀點來看,駕駛人若裝有雷達偵(zhen) 測器,則路邊定點所測得之車速即會(hui) 因駕駛人感知受測速,誤以為(wei) 警察人員執行取締而有普遍減速現象;除造成資料失真外,並因而有引起事故之可能。

雷達為(wei) 利用無線電回波以探測目標方向和距離的一種裝置。雷達為(wei) 英文radar一字之譯音,該字係由radio detection and ranging一語中諸字前綴縮寫(xie) 而成,為(wei) 無線電探向與(yu) 測距之意。全世界開始熟悉雷達是在1940年的不列顛空戰中,七百架載有雷達的英國戰鬥機,擊敗兩(liang) 千架來襲的德國轟炸機,因而改寫(xie) 了曆史。二次大戰後,雷達開始有許多和平用途。在天氣預測方麵,它能用來偵(zhen) 測暴風雨;在飛機輪船航行安全方麵,它可幫助領港人員及機場航管人員更有效地完成他們(men) 的任務。

雷達工作原理與(yu) 聲波之反射情形極類似,差別隻在於(yu) 其所使用之波為(wei) 一頻率極高之無線電波,而非聲波。雷達之發射機相當於(yu) 喊叫聲之聲帶,發出類似喊叫聲之電脈衝(chong) (pulse),雷達之指向天線猶如喊話筒,使電脈衝(chong) 之能量,能集中某一方向發射。接收機之作用則與(yu) 人耳相仿,用以接收雷達發射機所發出電脈衝(chong) 之回波。

測速雷達主要係利用都卜勒效應(doppler effect)原理:當目標向雷達天線靠近時,反射信號頻率將高於(yu) 發射機頻率;反之,當目標遠離天線而去時,反射信號頻率將低於(yu) 發射機率。如此即可借由頻率的改變數值,計算出目標與(yu) 雷達的相對速度。

測速激光種類於(yu) 固態激光中的半導體(ti) 激光。激光測速設備采用紅外線半導體(ti) 激光二極管。激光二極管有幾個(ge) 特點使它極適合用來量測速度:

激光二極管自微小範圍中發射出極窄的光束,此一狹窄光束才能精確地瞄準目標。

激光二極管以小於(yu) 十億(yi) 分之一秒的瞬間切換開關(guan) ,大大提高精確度。

激光二極管發射率很窄,其偵(zhen) 測器極易接收到精確的波長;因此在日間有強烈陽光時,仍能正常操作。

激光二極管隻發射電磁光譜中的紅外線部分;而紅外線係眼睛看不見的,不會(hui) 影響駕駛人的注意力。

激光測速槍以量測紅外線光波傳(chuan) 送時間來決(jue) 定速度。由於(yu) 光速是固定,激光脈衝(chong) 傳(chuan) 送到目標再折返的時間會(hui) 與(yu) 距離成正比。以固定間隔發射兩(liang) 個(ge) 脈衝(chong) ,即可測得兩(liang) 個(ge) 距離;將此二距離之差除以發射時間間隔即可得到目標的速度。理論上,發射兩(liang) 次脈衝(chong) 即可量測速度;實務上,為(wei) 避免錯誤,一般激光測速器(槍)在瞬間發射高達七組的脈衝(chong) 波,自以最小平方法求其平均值,去計算目標速度。

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