1、引言

在對(duì)機(jī)動(dòng)車輛進(jìn)行噪聲、加速性能、最高車速、油耗等環(huán)保、安全、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)行測(cè)試時(shí)，都需要對(duì)車速進(jìn)行測(cè)量和控制，現(xiàn)有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中所規(guī)定的車速測(cè)量方法大都采用電子計(jì)時(shí)裝置或秒表，測(cè)量車輛行駛過一段固定距離所用的時(shí)間，然后求出平均車速。一般電子計(jì)時(shí)裝置的處理器和顯示器部分基本相同，只是測(cè)速傳感器部分有所不同，而傳感器的特性又直接影響到測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。目前常用的測(cè)速傳感器有壓敏傳感器、COMS攝像頭配合平行光源等，前者結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但鋪設(shè)比較麻煩，傳感器易受損，長(zhǎng)期使用后靈敏度降低，從而影響測(cè)量結(jié)果；后者靈敏度高，測(cè)量精確，但成本過高，涉及較多設(shè)備，對(duì)光源的擺放也有較高要求。

考慮到以上問題，筆者利用LM567設(shè)計(jì)出一種新的紅外線測(cè)速傳感器。這種傳感器體積小、成本低，操作簡(jiǎn)單，使用方便，具有較高的靈敏度、準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性和抗干擾能力，適用于測(cè)量車輛在一段固定行駛距離內(nèi)的平均速度。

2、傳統(tǒng)測(cè)速裝置的工作原理

下面以測(cè)量摩托車加速噪聲為例，介紹目前通常采用的傳統(tǒng)測(cè)速裝置的原理及其優(yōu)缺點(diǎn)。圖1是摩托車加速噪聲試驗(yàn)的布置簡(jiǎn)圖。

圖1 ?試驗(yàn)布置簡(jiǎn)圖

（1）對(duì)于采用壓帶路試儀的測(cè)速方法，分別在AA’、BB’、CC’、DD’處擺放壓帶并將壓帶與路面良好粘貼，AA’與BB’、CC’與DD’之間的距離（即測(cè)速區(qū)）為1米，用線纜將壓帶與路試儀按順序連接，當(dāng)車輛經(jīng)過AA’處壓帶時(shí)，觸發(fā)壓帶中的壓敏傳感器，該觸發(fā)信號(hào)被送到路試儀中，使其內(nèi)部計(jì)時(shí)裝置開始計(jì)時(shí)，當(dāng)車輛通過BB’時(shí)，再次產(chǎn)生觸發(fā)信號(hào)使計(jì)時(shí)裝置停止計(jì)時(shí)，利用路試儀的內(nèi)部處理器，將通過AA’與BB’之間這段距離所用的時(shí)間轉(zhuǎn)換為車速，并顯示在液晶屏上。同理在CC’與DD’之間也可測(cè)得一個(gè)車速值，從而滿足噪聲測(cè)量的要求。這種測(cè)速方法工作原理簡(jiǎn)單，但鋪設(shè)比較麻煩，傳感器易受損，長(zhǎng)期使用后會(huì)造成靈敏度降低，從而影響測(cè)量結(jié)果。

（2）對(duì)于采用激光路試儀的測(cè)速方法，分別在A、B、C、D四個(gè)位置擺放四個(gè)平行激光光源，在A’B’C’D’四個(gè)位置擺放四個(gè)接收激光信號(hào)用的CMOS攝像頭，調(diào)整光源使其發(fā)出的激光對(duì)準(zhǔn)攝像頭中心，將攝像頭按順序連接至路試儀，當(dāng)車輛經(jīng)過AA’時(shí)，光線被阻擋，攝像頭產(chǎn)生一個(gè)觸發(fā)信號(hào)，使路試儀內(nèi)部計(jì)時(shí)裝置工作，當(dāng)車輛通過BB’時(shí)，再次產(chǎn)生觸發(fā)信號(hào)使計(jì)時(shí)裝置停止計(jì)時(shí)，利用路試儀的內(nèi)部處理器，將通過AA’與BB’之間這段距離所用的時(shí)間轉(zhuǎn)換為車速，并顯示在液晶屏上。同理可在CC’與DD’之間測(cè)得一個(gè)車速值。這種測(cè)速方法的靈敏度和測(cè)量精確度都很高，但是操作極其不便，每個(gè)激光光源都需要獨(dú)立的電源供電，而且激光信號(hào)必須正對(duì)攝像頭的中心接收點(diǎn)，對(duì)光源的擺放有很高的要求，否則傳感器難以正常工作。

3、基于LM567的紅外線測(cè)速傳感器的工作原理

本文利用鎖相環(huán)音頻譯碼芯片LM567，設(shè)計(jì)出一種新的紅外線測(cè)速傳感器，其電路圖及工作原理如下。

3.1、LM567的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及功能

LM567專門用于解調(diào)某一單音頻率的調(diào)制信號(hào)，其工作頻率可高達(dá)500kHz。在工業(yè)自動(dòng)控制、遙控遙測(cè)、保安報(bào)警等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。

圖2 ?LM567

LM567主要由正交相位檢波器、鎖相環(huán)和放大器等組成。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示。LM567的5、6腳分別外接定時(shí)用的阻容元件R、C，R、C決定了鎖相環(huán)內(nèi)部壓控振蕩器的中心頻率f0，即f0≈1/1.1RC。電阻R跨接在5、6腳之間，6腳通過電容C接地（Uss）。若R取2~20kΩ，則LM567能解調(diào)出0.01~500kHz范圍內(nèi)的單音信號(hào)。LM567的1、2腳分別對(duì)地接一電容器，形成輸出濾波網(wǎng)絡(luò)和鎖相環(huán)低通濾波網(wǎng)絡(luò)，2腳上的外接電容器C2的容量決定了鎖相環(huán)的捕捉帶寬，其大小為Bw≈1070（Uin/f0C2）^1/2式中，Uin為由3腳輸入的正弦波信號(hào)電壓的有效值，要求Uin≥25mV，一般在100~200mV之間。1腳外接電容C1為正交相位檢波器的輸出濾波電容，其容量大小為2腳所接的電容C2容量的二倍以上，即應(yīng)滿足C1≥2C2。

（1）LM567作頻率調(diào)制器

2腳接鎖相環(huán)的低通濾波器的輸入端。從2腳加入的調(diào)制信號(hào)經(jīng)低通濾波器濾除帶外雜音和噪聲后，加至壓控振蕩器的中心頻率f0進(jìn)行調(diào)頻，然后由5腳輸出調(diào)頻信號(hào)。調(diào)頻信號(hào)的中心頻率f0由接在5、6腳的RC阻容網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)來(lái)確定。用LM567作頻率調(diào)制電路時(shí)只使用了它內(nèi)部鎖相環(huán)路的低通濾波器和壓控振蕩器。改變RC網(wǎng)絡(luò)落的參數(shù)值，可實(shí)現(xiàn)對(duì)不同頻率的調(diào)制。

（2）LM567作頻率解調(diào)器

已調(diào)制信號(hào)從3腳輸入，當(dāng)輸入信號(hào)的中心頻率與LM567內(nèi)的壓控振蕩器的中心頻率f0相等時(shí)，環(huán)路的低通濾波器（2腳）輸出已解調(diào)信號(hào)。