[发明专利]一种路面气象状态探测方法以及路面气象状态传感器

摘要

本发明属于传感技术领域，涉及一种探测方法及其传感装置，用于道路路面以及机场、码头等设施的地面积水、结冰、积雪等情况的监测。该装置包括埋入路面的传感器外桶，在传感器外桶的顶部开口处设置有与路面平接的透明盖板，在传感器外桶内依次设置有激光光源、光学镜组、楔形棱镜以及图像传感器激光光源通过光学镜组分出两路激光光束，楔形棱镜的斜面面向透明盖板下表面，接收来自各个界面向下的反射光束，图像传感器位于楔形棱镜下方用以接收激光光束，图像传感器的输出端还连接有数据处理模块。

主权项

一种路面气象状态探测方法，包括以下环节：（1）在路面中埋设传感器外桶，传感器外桶的顶部开口处设置透明盖板，在传感器外桶内设置激光光源、光学镜组、楔形棱镜以及图像传感器；（2）激光光源通过所述光学镜组分出两路激光光束，并且这两路激光光束分别以不同的入射角入射至透明盖板下表面，这两路激光光束均有一部分反射，另一部分经折射到达透明盖板上表面；设两路激光光束经折射到达透明盖板上表面的入射角分别为α、β，则步骤（1）中设置的光学镜组能够确保α小于水‑透明盖板界面的全反射临界角，大于冰‑透明盖板界面的全反射临界角，β小于冰‑透明盖板界面的全反射临界角；（3）当路面有积水时，到达透明盖板上表面的两路激光光束均有一部分反射，另一部分经折射进入水层，在水层与空气的界面处反射折回，再依次经透明盖板、楔形棱镜投射在图像传感器上；此时图像传感器上探测到4个光点；当路面覆盖冰层时，到达透明盖板上表面的两路激光光束中，入射角为α的一路发生全反射，另一路有一部分反射，另一部分经折射进入冰层，在冰层与空气的界面处反射折回；再依次经透明盖板、楔形棱镜投射在图像传感器上；此时图像传感器上探测到3个光点；当路面干燥时，到达透明盖板上表面的两路激光光束均反射折回，再依次经透明盖板、楔形棱镜投射在图像传感器上；此时图像传感器上探测到2个光点；（4）反射折回的各路激光光束经过楔形棱镜后间距被扩大；对于入射角β所属一路的激光光束，通过测量其在图像传感器上形成的两个光斑的距离，计算出水层/冰层的厚度。