基于單片機的汽車內后視鏡反射率測試臺

程云祺 馬強 王喬穆

摘 要：研制了一種基于AT89S52單片機的汽車內后視鏡光譜反射率測試臺，該測試臺能針對環境對結果進行修正。著重討論了該測試臺系統原理和單片機內部算法，并對測試精度進行了分析，結果表明該測試臺誤差符合國標規定。

關鍵詞：光譜反射率測試臺；修正；算法；精度

1 引言

為保障車輛和行人的安全， 國家計量部門對后視鏡反射面的反射率提出了嚴格要求。后視鏡的光譜反射率是衡量后視鏡質量的一個重要指標， 為了提高汽車后視鏡的質量， 對后視鏡光譜反射進行準確有效的測試是必不可少的。對于確定反射率的測試方法是采用由光源、試樣支架、帶有光檢測器和指示儀表的接收單元，以及能消除外來光影響的裝置組成的的測試儀器來進行測試。測試方法分為直接標定法和間接標定法[1，2]。

外后視鏡一般鏡面為非平面鏡，其測試方法一般為：由光源發出的光經聚光鏡成為平行光束射入積分球， 反射鏡反光線反射到被測物。為了使光能夠在積分球內均勻分布， 以致積分球各處的光照度相同， 利用光阱吸收由被測物直射到傳感器的光， 而擋板的作用是改變由被測物經1次反射到達傳感器的光的方向， 使此光束能夠在積分球內部多次積分后得到的均勻反射光匯集到光電探測器上。內后視鏡一般為平面鏡，其測量可采用由光源發出的光經聚光鏡成為平行光束后，經內后視鏡反射后射入光電探測器上，因此可以不用積分球。不過現有的測試儀器在外界環境的影響上，并沒有做修正。本文研究了一種利用單片機的汽車內后視鏡反射率測試臺，該測試臺能夠嚴格按照國家標準規定進行測量，且能夠考慮環境因素對測試結果進行修正[3，4]。

2 系統原理

本文研制了一種基于單片機控制的內后視鏡反射率測試臺，其工作原理如圖1所示。該測試臺以AT89S52單片機為核心。系統中以某型號的燈泡作為點光源， 用直流穩壓電源為其供電， 由于流過燈泡的電流， 一方面決定了燈泡的亮度， 另一方面決定了燈泡的壽命，因此采用了2.5A為其工作電流。光經過平行光管進行處理后以平行光射出，經過內后視鏡反射后進入光探測器，光探測器將光強度轉化為電信號輸入單片機，以線性度較好的某硒光電池作為光探測器。光探測器上輸出信號為10-7數量級的微弱電流，需要由具有高輸入阻抗，低零漂的電路放大，設計中采用放大電路將電流信號放大到0～5伏電壓信號，在電路設計中為抑制噪聲、減小干擾，且兩路放大電路都加有低通濾波電路由于該信號需要輸入單片機，因此需要A/D轉換電路。單片機接收光探測器經處理過的信號的同時，也測試恒流穩壓電源的電流，從而對光源進行監控，同時測試外部光強，經A/D轉化后也輸入單片機。單片機對光探測器輸入信號進行計算得到光譜反射率值，利用外部光強信號和光源電流信號對其進行處理和修正，然后將光源電流值、光探測器探測值及被測試樣的光譜反射率顯示在128*64點陣顯示屏。為了防止系統中發生零飄，設計了一個歸零控制模塊。

圖1 內后視鏡測試臺工作原理

3 系統結構設計

系統的硬件結構設計，所有部件集中于一個金屬板件上，要求金屬板件有一定的剛度，以保證所有的部件處于同一高度且高度不變。光源由穩壓電源、燈泡和平行光管組成。發出平行光照射到被測內后視鏡上。被測內后視鏡由夾具進行夾緊，夾具可以萬向調節，以保證能有合適的反射光垂直射入光接收器上。光接收器由磁力座固定在金屬板件上，高度和角度可調節，以便于垂直接收被測內后視鏡反射來的光，然后將光信號處理后輸入單片機。

4 軟件編程

當光接收器接收光信號后，轉化為電壓值進行輸出，然后對該電壓值進行信號的放大和濾波以及A/D轉換后，輸入單片機進行計算，同時參考外部光強和光源電流值進行修正。

當開機后，單片機首先進行自檢，如發現有零飄現象，則在點陣顯示屏上提示操作者進行調零操作，然后準備接收測試數據，即光探測器得到的電壓值進行處理后的數據。根據該數據依照內部公式進行計算，得到當前被測內反射鏡的反射率后，根據外部環境數據依照修正公式進行修正，然后將反射率、外部環境數據顯示在點陣顯示屏上，測試停止。

5 精度分析

本文利用80%的標準白板作為參考標樣，90%標準白板（A板）和75%的標準白板（B板）作為被測物進行測試，來標定儀器的精度。測試結果如表1所示。

表1 儀器精度標定

由表可見，對于A板，儀器的平均絕對誤差為0.9%；對于B板，儀器的平均絕對誤差為0.8%。這表明，該測量系統的精度滿足國標的要求（誤差小于1%）。

6 結論

本文設計制作了一種基于單片機的汽車內后視鏡反射率測試臺。結論如下：

（1）根據國標要求，設計了有光源、光探測器、單片機處理器組成的測試臺。

（2）利用AT89S52單片機為核心，根據光探測器數據進行計算，并考慮外部環境進行修正，并予以顯示。

（3）測試結果證明，誤差在1%以內，滿足國標要求。

參考文獻

[1]廖金焰，姚永年，揚定國.基于單片機的光譜反射率試驗臺[J].自動化與儀器儀表，2004.12（6）：36-38.

[2]GB 15084-94.Automobile's rearview mirror's performrance and installation requirement[M].

[3]GB15084-2006.機動車輛后視鏡的性能和安裝要求[M].

[4]許曉杰，潘秋菱，王昌銀等.汽車后視鏡反射率測量系統的研究[J].光電子-激光，2005.5（5）：634-636.