基于单片机的汽车内后视镜反射率测试台

程云祺 马强 王乔穆

摘 要：研制了一种基于AT89S52单片机的汽车内后视镜光谱反射率测试台，该测试台能针对环境对结果进行修正。着重讨论了该测试台系统原理和单片机内部算法，并对测试精度进行了分析，结果表明该测试台误差符合国标规定。

关键词：光谱反射率测试台；修正；算法；精度

1 引言

为保障车辆和行人的安全， 国家计量部门对后视镜反射面的反射率提出了严格要求。后视镜的光谱反射率是衡量后视镜质量的一个重要指标， 为了提高汽车后视镜的质量， 对后视镜光谱反射进行准确有效的测试是必不可少的。对于确定反射率的测试方法是采用由光源、试样支架、带有光检测器和指示仪表的接收单元，以及能消除外来光影响的装置组成的的测试仪器来进行测试。测试方法分为直接标定法和间接标定法[1，2]。

外后视镜一般镜面为非平面镜，其测试方法一般为：由光源发出的光经聚光镜成为平行光束射入积分球， 反射镜反光线反射到被测物。为了使光能够在积分球内均匀分布， 以致积分球各处的光照度相同， 利用光阱吸收由被测物直射到传感器的光， 而挡板的作用是改变由被测物经1次反射到达传感器的光的方向， 使此光束能够在积分球内部多次积分后得到的均匀反射光汇集到光电探测器上。内后视镜一般为平面镜，其测量可采用由光源发出的光经聚光镜成为平行光束后，经内后视镜反射后射入光电探测器上，因此可以不用积分球。不过现有的测试仪器在外界环境的影响上，并没有做修正。本文研究了一种利用单片机的汽车内后视镜反射率测试台，该测试台能够严格按照国家标准规定进行测量，且能够考虑环境因素对测试结果进行修正[3，4]。

2 系统原理

本文研制了一种基于单片机控制的内后视镜反射率测试台，其工作原理如图1所示。该测试台以AT89S52单片机为核心。系统中以某型号的灯泡作为点光源， 用直流稳压电源为其供电， 由于流过灯泡的电流， 一方面决定了灯泡的亮度， 另一方面决定了灯泡的寿命，因此采用了2.5A为其工作电流。光經过平行光管进行处理后以平行光射出，经过内后视镜反射后进入光探测器，光探测器将光强度转化为电信号输入单片机，以线性度较好的某硒光电池作为光探测器。光探测器上输出信号为10-7数量级的微弱电流，需要由具有高输入阻抗，低零漂的电路放大，设计中采用放大电路将电流信号放大到0～5伏电压信号，在电路设计中为抑制噪声、减小干扰，且两路放大电路都加有低通滤波电路由于该信号需要输入单片机，因此需要A/D转换电路。单片机接收光探测器经处理过的信号的同时，也测试恒流稳压电源的电流，从而对光源进行监控，同时测试外部光强，经A/D转化后也输入单片机。单片机对光探测器输入信号进行计算得到光谱反射率值，利用外部光强信号和光源电流信号对其进行处理和修正，然后将光源电流值、光探测器探测值及被测试样的光谱反射率显示在128*64点阵显示屏。为了防止系统中发生零飘，设计了一个归零控制模块。

图1 内后视镜测试台工作原理

3 系统结构设计

系统的硬件结构设计，所有部件集中于一个金属板件上，要求金属板件有一定的刚度，以保证所有的部件处于同一高度且高度不变。光源由稳压电源、灯泡和平行光管组成。发出平行光照射到被测内后视镜上。被测内后视镜由夹具进行夹紧，夹具可以万向调节，以保证能有合适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属板件上，高度和角度可调节，以便于垂直接收被测内后视镜反射来的光，然后将光信号处理后输入单片机。

4 软件编程

当光接收器接收光信号后，转化为电压值进行输出，然后对该电压值进行信号的放大和滤波以及A/D转换后，输入单片机进行计算，同时参考外部光强和光源电流值进行修正。

当开机后，单片机首先进行自检，如发现有零飘现象，则在点阵显示屏上提示操作者进行调零操作，然后准备接收测试数据，即光探测器得到的电压值进行处理后的数据。根据该数据依照内部公式进行计算，得到当前被测内反射镜的反射率后，根据外部环境数据依照修正公式进行修正，然后将反射率、外部环境数据显示在点阵显示屏上，测试停止。

5 精度分析

本文利用80%的标准白板作为参考标样，90%标准白板（A板）和75%的标准白板（B板）作为被测物进行测试，来标定仪器的精度。测试结果如表1所示。

表1 仪器精度标定

由表可见，对于A板，仪器的平均绝对误差为0.9%；对于B板，仪器的平均绝对误差为0.8%。这表明，该测量系统的精度满足国标的要求（误差小于1%）。

6 结论

本文设计制作了一种基于单片机的汽车内后视镜反射率测试台。结论如下：

（1）根据国标要求，设计了有光源、光探测器、单片机处理器组成的测试台。

（2）利用AT89S52单片机为核心，根据光探测器数据进行计算，并考虑外部环境进行修正，并予以显示。

（3）测试结果证明，误差在1%以内，满足国标要求。

参考文献

[1]廖金焰，姚永年，扬定国.基于单片机的光谱反射率试验台[J].自动化与仪器仪表，2004.12（6）：36-38.

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

[3]GB15084-2006.机动车辆后视镜的性能和安装要求[M].

[4]许晓杰，潘秋菱，王昌银等.汽车后视镜反射率测量系统的研究[J].光电子-激光，2005.5（5）：634-636.