雨滴传感器检测原理的对比和研究

龙源期刊网雨滴传感器检测原理的对比和研究作者：赵巧妮来源：《价值工程》2016年第16期摘要：本论文讲述了市场上常见的雨滴传感器的种类、检测方法和原理，对比研究分析了各自的优点和缺点，总结了不同的雨滴传感器的应用范围，推测了雨滴传感器的应用趋势。Abstract：Thispaperdescribesthecommontypes，detectionmethodsandprinciplesofrainsensoronthemarket，analyzestheadvantagesanddisadvantagesofraindropsensor，summarizestheapplicationrangeofthedifferentrainsensor，andinferstherainsensorapplicationtrend.关键词：雨滴传感器；原理；对比Keywords：rainsensor；principle；contrast中图分类号：TP319文献标识码：A文章编号：1006-4311（2016）16-0253-020引言雨滴传感器是用于检测是否下雨或者下雨时雨滴的多少，目前它有电容式、电阻式、红外光线检测式和CCD摄像头雨滴传感器等四种雨滴传感器，它们均可间接或者直接检测雨量的大小。在机车或者汽车朝智能化、人性化、舒适性的发展的方向上扮演着重要的角色，分析雨滴传感器的工作原理。1电容式雨滴传感器电容式雨量传感器的工作原理是雨量的变化引起电容的电介质发生变化而引起表面电容量的变化，可间接得到雨量的大小，检测方式如图1所示，挡风玻璃和其外表面处空气充当电介质层，如果雨滴落在了挡风玻璃上，表面电容器的电容就会改变。图1（a）图是有雨滴时，PCB板上的检测点A和B间的电容的电介质为玻璃和雨滴；图1（b）图中是无雨滴时，PCB板上的检测点A和B间的电容的电介质为玻璃和空气；而空气比水的电介常数小很多，故可间接检测出是否下雨。若雨量越大，则电容值越大，将其转换为电信号送入雨刮控制器，即可自动控制雨刷的动作。安装位置：机车车体内部，安装在挡风玻璃内测。2电阻式雨滴传感器电阻式雨滴传感器的检测原理是雨量的变化会引起被检测的两点之间的电阻阻值发生变化，可间接得到雨量的大小。检测原理如图2所示，在PCB上刻蚀一些导电线条，无雨滴龙源期刊网时，A点与B点之间是绝缘的，A、B之间电阻很大；有雨滴时，互相绝缘的导电线被水连接起来，A、B之间电阻显著减小。因此，通过检测电阻的大小可以间接检测雨量的大小，将电阻值转换为电信号送入雨刮控制器，即可控制雨刮自动动作。安装位置：机车车体外，安装在机车车头前部。3红外线雨滴传感器红外线雨滴传感器是利用光学的原理来间接检测雨滴的大小和多少，这种雨滴传感器装在机车内部[1]。检测雨滴的原理如图3和图4所示。雨滴传感器内的LED向挡风玻璃发射红外线，发射的红外线通过透镜，依据挡风玻璃的状况（有雨、无雨）反射回来一定数量的红外线，反射回来的红外线被雨滴传感器中的光敏二极管吸收，并转换为相应数值的电信号，送入雨刮控制模块控制雨刮臂进行相应的动作（刮刷、静止）。图3为无雨时，光电二极管接受到的红外反射光线是最多的；一旦挡风玻璃上有了雨滴后，如图4所示，此时光电二极管接受到的红外反射光线相应减少。安装位置：机车车体内，安装在挡风玻璃内测中部位置。4压电振子雨量传感器压电振子雨量传感器是利用外界应电压力引起压电振子形变而产生电信号，将机械位移（振动）变成电信号[2]，如图5所示。有雨时，雨滴作用于压电振子，引起压电振子形变，形变越大，将其转换为对应的电压信号，压电振子形变越大输出电压越大，，可间接测量雨量的大小，雨量大小与输出的电压大小关系如图6所示。安装位置：安装在车身外部，其壳体密封要求良好。5CCD雨滴传感器CCD雨滴传感器的工作原理如图7所示。在机车前挡风玻璃处安装一个CCD摄像头，拍摄并存储前窗玻璃上的图像，经过图像分析处理后，从图像中提取能够表示雨量信息的特征值（雨量大小和分布密度信息），提取雨滴参数，进而控制雨刮电机的工作模式。它是一种视觉雨滴传感器，信号采集范围大，克服传感器测量范围小、非线性、易受环境影响的缺点[3]。安装位置：安装在车身内部，要求摄像头与前窗玻璃成一定角度，保障拍到的照片尽量不反光。6对比分析龙源期刊网从以上分析可知，不同的雨量传感器有不同的工作方式，有不同的特点和应用场合。其中电容、红外光线和CCD检测方式的雨量传感器是装在机车内部，不易受外部环境的影响；压电振子和电阻式雨量传感器装在机车外部，测量相对容易，但是容易受到环境的污染。在检索的文献中，电容、电阻、压电振子和红外光线的文献较多，国内外对此方面的研究较多、较深入，但是存在测量范围小、信号非线性、易受环境影响缺点；而基于CCD的雨量传感器的研究文献还只是少量，由于其处理过程的复杂性，国内还处于起步研究阶段。目前由于机车朝着重载、高速方向发展，由于外部环境的不确定性，处于安全考虑，目前并没有将雨量传感器直接应用到自动雨刮器中，所以日后对雨滴传感器的研究必定会更加深入。7结束语随着技术的发展，机车的雨刮系统必定朝着智能化、人性化方向发展，这是未来发展的趋势。这五种雨量传感器理论上均可用于机车自动雨刮系统中，但是又有各自的优缺点，经对比研究可以推测未来安装在车内的、且可全方位检测雨量的CCD雨量传感器必定是趋势参考文献：[1]赵岩，等.汽车雨滴传感器的设计[J].佳木斯大学学报：自然科学版，2007，25（6）：800-803.[2]刘海陵.车用红外感雨器的设计[J].南京气象学院学报，2006，9（6）：855-858.[3]肖滢.基于图像的智能雨刮控制方法研究[D].湖南大学，2013（4）：34-36.龙源期刊网龙源期刊网