[发明专利]一种精准测量路面水膜厚度的激光检测算法

权利要求书

1.一种精准测量路面水膜厚度的激光检测算法，其特征在于：包括并排放置的激光光源与光电探测器，光强为I₀的光束以θ角照射积水路面，光束进入水面后的折射角为δ，光电探测器接收θ方向的路面漫反射光强为I₁，水膜表面的漫反射光强为i，进入水膜后的入射光强为I₀′＝I₀-i，水膜中的传播距离l，l满足朗伯比尔定律：水膜吸收系数K；探测距离衰减因子为R_L、水面漫反射衰减因子为R_θ、路面漫反射衰减因子为R_δ，干燥路面和待测路面的探测光强分别为I_dry和I，由于干燥状态下不存在水面反射和光谱吸收，可得：

进而整理得到水膜厚度为

L＝3～5m、D＝2～10mm、θ＝20°～30°，

实际路面测量状况下，测量角度、距离不变，由于Ll，可认为R_L不变，仅水膜厚度发生变化，令j＝I_dryR_θR_L，则I_dry、Q和j均为常数，其通过干燥路面及2组不同水膜厚度的探测光强值标定获得，当I_dry、Q和j确定之后，通过检测反射光强I，就得到水膜厚度为：

2.一种利用如权利要求1所述精准测量路面水膜厚度的激光检测算法的检测器，其特征在于；包括有激光器、激光驱动器、光束准直和聚焦系统、探测器以及数据采集系统，所述激光器为两个DFB激光器，激光波长分别为1310nm与1550nm，所述光束准直和聚焦系统的准直镜和聚焦镜采用红外消色差镜片制作，所述探测器为光电探测器，探测器将激光投射在路面的光斑直径大于500mm。

3.根据权利要求2所述精准测量路面水膜厚度的激光检测算法的检测器，其特征在于：所述准直镜和聚焦镜的直径均为40mm，焦距均为35mm，准直镜距离光纤端面40mm，聚焦镜距离探测器50mm，所述激光器最大功率小于100mW。

4.一种利用如权利要求1所述精准测量路面水膜厚度的激光检测算法的检测器的路面状态判别方法，其特征在于：

记D为水膜厚度，I_dry为干燥路面的探测光强、I为待测路面的探测光强，R＝(I/I_dry)为相对反射率，当R≈1且D≈0mm时为路面干燥状态，当R≤0.15且D2mm时为路面潮湿状态，当R≤0.15且D≥2mm时为路面积水状态，当R≥0.3且D≠0mm时为路面结冰状态，当0.15R0.3且D≠0mm时为路面冰水混合状态。