diff --git a/docs/coil-eval-design-basis-review.md b/docs/coil-eval-design-basis-review.md new file mode 100644 index 0000000..3e28b7f --- /dev/null +++ b/docs/coil-eval-design-basis-review.md @@ -0,0 +1,103 @@ +# 环路线圈健康评估设计依据 — 技术评审与 DLD110S 字段映射 + +> **评审日期**：2026-08-26 +> **评审人**：小飞（配合王工） +> **评审对象**：`docs/coil-eval-design-basis.md` V1.1（第三方应用设计依据） +> **配套产品**：DLD110S（CH591R BLE 单线圈，固件 V4.20 / 硬件 V4.01） + +--- + +## 1. 总体结论 + +设计依据文档**数据质量高、公式全部核验通过**，可作为第三方应用（小程序）的评估规范。但它是**通用行业文档**（FHWA/NEMA 口径），落地到 DLD110S 必须做字段映射——**DLD110S 实际上报的字段与文档参数体系不是一一对应**，尤其"电感量 L / Q 值 / R_DC / Vpp"四项 DLD110S **不直接上报**，需要换算或降级处理。 + +## 2. 公式与数据核验结果（全部通过） + +| 核验项 | 结果 | +|---|---| +| §3.2.1 频率-电感表 32 格（8 L × 4 C） | ✅ 全部正确，最大偏差 0.24%（表格四舍五入） | +| 交叉验证 59μH @ 四档电容 | ✅ 114.1 / 99.9 / 80.7 / 75.2 kHz，与 vd960Loop 实测 114/100/81/75 一致 | +| §3.2.2 Δf/f = -(1/2)×ΔL/L | ✅ 正确（f ∝ L^-1/2 微分） | +| §3.4.1 Q 算例 13.5 | ✅ Q=2πfL/R = 2π×20k×94μ/0.87 = 13.6 | +| §3.5.1 R_DC 算例 0.36Ω | ✅ 21.6m×0.0083×2 = 0.359Ω | +| §3.3.2 Class3 汽车 3.2%/5.4% | ✅ 3.0/94μH=3.2%、5.0/94μH=5.3%（含引线口径） | +| §3.3.2 3M 专利 5.0% | ✅ 3.5μH/70μH=5.0%（6ft 方环无引线口径） | +| 中国工程实践 150~250μH → 频率 | ✅ 36~72kHz 落在 DLD110S 量程内 | + +> ⚠ 注意 §3.3.2 表内 **ΔL/L 口径不一致**：NEMA 表用"含 100ft 引线总电感 94μH"，3M 专利用"裸环 70μH"。两个口径差 34%，小程序实现时**必须统一基准**（建议统一用裸环 L_loop 或含引线 L_total，别混用）。 + +## 3. 关键口径对齐：variation ↔ ΔL/L（DLD110S 上报字段的核心） + +DLD110S 0xC0 主动上报的 `variation` 是**周期域差值**（`variation = Origin − CAPVD`），不是文档 §3.3 直接定义的 ΔL/L。换算关系（CAPVD ∝ T = 2π√(LC)，即周期 ∝ √L）： + +``` +variation/Origin = 1 − √(1 + ΔL/L) 精确 +ΔL/L ≈ −2 × variation/Origin 一阶（|ΔL/L|≪1 时残差 <0.2%） +Δf/f ≈ variation/Origin 频域对应（与文档式 2-47 完全一致） +``` + +**结论**：文档 §3.2.2 的 `Δf/f = -(1/2)×ΔL/L` 与 DLD110S 的 variation 口径**自洽**——`variation/Origin ≈ Δf/f ≈ -(1/2)×ΔL/L`。第三方应用两种实现路径等价： + +| 路径 | 做法 | 注意 | +|---|---|---| +| A. 用频率 | Δf/f = (f_报 − f_基)/f_基，ΔL/L ≈ −2×Δf/f | 需要自建基线 f_基（无车时频率） | +| B. 用 variation | ΔL/L ≈ −2×variation/Origin | 需要 Origin，**但 DLD110S 不上报 Origin** ⚠️ | + +> 🚨 **DLD110S 上报缺陷**：0xC0 只有 `frequency` + `variation`，**没有 Origin/CAPVD**。小程序走路径 B 算不出 ΔL/L，**必须走路径 A**（用上报频率自建无车基线，或用 0x24 读参数/上电初始频率当基线）。这是小程序实现时最大的坑。 + +## 4. DLD110S 字段映射表（设计依据 → 实际上报） + +| 设计依据参数 | 优先级 | DLD110S 是否有 | 实际来源 | 实现说明 | +|---|---|---|---|---| +| 谐振频率 f | ★★★ | ✅ | 0xC0 偏移 7-9，3B LE | `freq = sclk_freq/(CAPVD/LPCNT) + 360`（+360 经验补偿，见 §5） | +| 电感量 L | ★★★ | ⚠️ 间接 | 反推：L = 1/(4π²f²C) | 需知道当前电容档（freq_level）才能反推；或依赖用户输入的几何参数算理论值 | +| ΔL / ΔL/L | ★★★ | ⚠️ 间接 | variation + 自建频率基线 | 走路径 A：ΔL/L ≈ −2×(f_报−f_基)/f_基 | +| 品质因数 Q | ★★ | ❌ | 无 | 文档 §7 已留口：无 Q 上报时用 R_DC + 频率间接评估，或直接降级跳过 | +| 直流电阻 R_DC | ★★ | ❌ | 无（人工输入） | C 类测量来源，小程序表单提供输入框即可 | +| 振荡峰峰值 Vpp | ★ | ❌ | condition 字段可替代 | 0xC0 偏移 1 低 4 位 `condition`（0~15，环境活跃度），**不是 Vpp 但可当健康度粗判** | +| 基线漂移 | ★★ | ⚠️ 间接 | 频率长期趋势 | 固件有基线跟踪（WINDOW_ORIGIN=500 窗 4.4s），variation 被自动基线吸收，**漂移监测必须用上报频率的长期趋势，不能用 variation** | + +**condition 字段语义**（固件 peripheral_main.c）：`g_env_activity/10`，>150 取 15；**线圈断开强制 15**。 +→ 小程序可直接展示：condition≥15 → 环境活跃/疑似断开，再结合 `loop1_FLAG_CUT`（0xC0 偏移 3 bit7）+ 断开次数（偏移 4-6）区分。 + +## 5. DLD110S 四档电容与频率档位（FLEVEL） + +- 固件 `g_freq_level = loopFreq_Level - 1`（0~3），硬件 GPIO `FLEVEL_H/L` 组合切档： + - 0=高频（FLEVEL_H_LOW, FLEVEL_L_LOW） + - 1=中高（LOW, HIGH） + - 2=中低（HIGH, LOW） + - 3=低频（HIGH, HIGH） +- **0x23 设置参数 Data[0] 高 4 位 = loopFreq_Level**（1~4，0x24 回读同位置） +- 0xC0 偏移 1 `freq_level<<4` 直接上报当前档位 → 小程序评估频率必须用**上报的 freq_level 对应电容**查表，不能假设档位 +- ⚠️ **待现场验证**：设计依据说四档电容 = 33/43/66/76nF（vd960Loop 口径）。DLD110S 的 FLEVEL 是否就是这四个值，**需按原理图/实物确认**（固件只有 GPIO 切换，无电容值信息）。默认沿用 33/43/66/76，但评估前先核实。 +- ⚠️ **频率 +360 补偿**：上报 freq 加了经验值 360Hz。对频率判据（±10%~±20%）影响可忽略（0.36%@100kHz），但**反推电感量 L 时别把 360 当真实频率**，建议先用 `f_真实 = f_报 − 360` 再算 L。 + +## 6. DLD110S 灵敏度档位（评估检测能力时用） + +| KEY_SA1 | KEY_SA2 | g_freq_sens | 档位 | sens_in | Δf/f 阈值 | ΔL/L 阈值(×2) | +|---|---|---|---|---|---|---| +| 1 | 1 | 0 | 最低 | 108 | 0.165% | 0.330% | +| 0 | 1 | 1 | 中 | 54 | 0.082% | 0.165% | +| 1 | 0 | 2 | 最高 | 28 | 0.043% | 0.085% | + +- 🚨 **灵敏度由硬件拨码决定，0x23 设置的 sensitvity 不生效**（0x24 回读 = 拨码档位+1） +- 对照设计依据 §3.3.4：轿车 S≥1% 正常、摩托车 S≥0.1% 正常 → DLD110S 最高档（0.085% ΔL/L 阈值）能覆盖摩托车临界场景，符合 NEMA Class 2 可靠检测下限（0.32%... 实际 0.32% > 0.085%，裕量充足） +- 小程序评估"检测能力"时：**按 0x24 回读的拨码档位**查表，别用 0x23 设置值；或者直接用百分比阈值（S≥1% 轿车 / S≥0.1% 摩托）评估实际车辆事件信号强度，不依赖档位号 + +## 7. 小程序评估实现检查清单（上传评估数据后逐项核对） + +1. **频率判据**：理论频率是否按"用户输入几何参数 → FHWA 表 → 叠加引线 → 选当前 freq_level 电容"计算？±10%/±20% 阈值是否实现？ +2. **电感反推**：是否用 `L = 1/(4π²(f_报−360)²C)`？C 是否取自上报 freq_level？ +3. **ΔL/L 路径**：是否走频率基线（路径 A）？**有没有错误地直接用 variation 当 ΔL/L 或除以错误基准？** +4. **符号位**：variation 3B 补码符号扩展（`if (v & 0x800000) v |= 0xFF000000`）是否正确？ +5. **灵敏度档位**：是否读 0x24（拨码档位+1）而非 0x23 设置值？ +6. **condition 判读**：是否区分"环境活跃" vs "线圈断开"（结合 FLAG_CUT / 断开次数）？ +7. **综合评级**：是否按 §4.3 规则（★★★ 参数异常 → ❌，开路/停振 → 🚨）？ +8. **口径统一**：ΔL/L 基准是否统一（裸环 vs 含引线）？ + +## 8. 建议回填给设计依据文档 V1.2 的修订点 + +1. §3.3.2 两个口径表加注"基准不同"（94μH 含引线 vs 70μH 裸环） +2. §7 待确认项补：DLD110S 上报缺 Origin → 建议固件后续版本在 0xC0 增加 Origin/CAPVD 字段（一行），第三方就能直接算 ΔL/L +3. §3.6 建议的"自检布尔量"对 DLD110S 可用 `condition` + `FLAG_CUT` 组合实现，建议写进产品协议文档 +4. 频率 +360 补偿要写进协议（已写进 ble-protocol.md 第 6 节，本文档评估方须知晓） diff --git a/docs/coil-eval-design-basis.md b/docs/coil-eval-design-basis.md new file mode 100644 index 0000000..a26eb57 --- /dev/null +++ b/docs/coil-eval-design-basis.md @@ -0,0 +1,457 @@ +# 环路线圈健康评估 — 第三方应用设计依据 + +> **文档版本**：V1.1 +> **编制日期**：2026-08-24 +> **编制依据**：FHWA《Traffic Detector Handbook: Third Edition》Vol.I (FHWA-HRT-06-108) / Vol.II (FHWA-HRT-06-139)、NEMA TS 2-2003、Carlo Gavazzi LDP 系列手册、3M US4449115 专利实测值、明尼苏达大学 CTS-09-06 实测 +> **适用对象**：小程序 / 平台应用等第三方应用，基于车检器上报数据对环路线圈进行**运行状态评估**（判定线圈是否正常） + +--- + +## 1. 文档定位 + +### 1.1 解决什么问题 + +第三方应用（小程序、平台）拿到车检器上报的数据后，需要回答： + +1. **这个线圈现在是否正常？** +2. **如果不正常，问题可能出在哪**（断线 / 短路 / 受潮 / 匝间击穿 / 引线过长 / 钢筋影响 / 灵敏度设置不当）？ +3. **用户输入线圈几何参数（长、宽、匝数）后，上报的频率、电感量是否在合理范围？** + +### 1.2 评估原理（一句话） + +车检器与线圈构成 **LC 振荡器**，车辆进入线圈导致电感下降 → 频率/周期偏移 → 检测器判定"有车"。 +因此，**线圈的电气参数（电感 L、谐振频率 f、品质因数 Q、电阻 R）直接决定检测性能**， +通过比对"理论值 / 安装基线 / 实时上报值"三者的偏差，即可评估线圈健康状态。 + +### 1.3 三类测量来源 + +| 来源 | 获取方式 | 说明 | +|---|---|---| +| **A. 车检器自检上报** | 检测器固件周期性/事件性上报 | 频率、电感量、ΔL、ΔL/L、Q 值、基线漂移等 | +| **B. 用户人工输入** | 小程序表单 | 线圈长、宽、匝数、引线长度、线规、埋深 | +| **C. 现场仪表测量** | 万用表 / LCR 表 / 示波器 | 直流电阻、电感、Q 值、峰峰值、波形 | + +> 本设计文档以 **A+B 为主**（平台侧可自动完成），C 作为**深度诊断**手段。 + +--- + +## 2. 评估参数体系总览 + +| 参数 | 符号 | 单位 | 上报/测量方式 | 健康判据核心 | 优先级 | +|---|---|---|---|---|---| +| 谐振频率 | f | kHz | 检测器上报 | 理论频率 ±10~20% | ★★★ | +| 电感量 | L | μH | 检测器上报 / LCR 表 | 理论电感 ±20~30% | ★★★ | +| 电感变化量 | ΔL | μH | 检测器上报 | 车型对应典型值区间 | ★★★ | +| 灵敏度 | ΔL/L | % | 检测器上报 | ≥检测器阈值，车型对应区间 | ★★★ | +| 品质因数 | Q | — | 检测器上报 / LCR 表 | 10~40（正常），<5 异常 | ★★ | +| 直流电阻 | R_DC | Ω | 万用表 / 检测器 | 理论线阻 + 接头余量 | ★★ | +| 振荡峰峰值 | Vpp | V | 示波器 / 检测器 | 以厂商规格为准 | ★ | +| 基线漂移 | Δf_base | Hz | 检测器上报 | 短期 <0.1%，长期 <5% | ★★ | + +--- + +## 3. 参数详解与判定标准 + +### 3.1 电感量 L（最核心的"身份"参数） + +#### 3.1.1 理论值计算（用户输入长、宽、匝数） + +矩形环路电感工程计算（FHWA 附录 B 电流片公式 + 附录 C 查表）： + +``` +L_loop = F' × (μ₀ × N² × A) / l (FHWA 式 2-6) +``` + +其中：μ₀ = 4π×10⁻⁷ H/m，N = 匝数，A = 环面积(m²)，l = 环周长(m)，F' = 非均匀磁通修正因子。 + +**工程实用路径（推荐）**：直接使用 FHWA 附录 C 查表值（20 kHz 标准激励）： + +**表 3-1 FHWA 附录 C：矩形环圈电感与 Q 值（6×6 ft = 1.8×1.8 m，@20kHz）** + +| 线规 AWG | 1匝 L/Q | 2匝 L/Q | 3匝 L/Q | 4匝 L/Q | 5匝 L/Q | +|---|---|---|---|---|---| +| 12 | 10 μH / 20 | 35 μH / 30 | 73 μH / 37 | 123 μH / 43 | 184 μH / 47 | +| 14 | 11 μH / 16 | 36 μH / 24 | 74 μH / 30 | 125 μH / 35 | 186 μH / 40 | +| 16 | 11 μH / 12 | 37 μH / 18 | 75 μH / 23 | 126 μH / 28 | 188 μH / 31 | +| 18 | 11 μH / 8 | 37 μH / 13 | 77 μH / — | — | — | + +> 典型值记忆：**6×6 ft 三匝 ≈ 74 μH**，是行业基准（FHWA、NEMA 测试均用此规格）。 + +#### 3.1.2 引线电感叠加 + +``` +L_total = L_loop + L_leadin +L_leadin ≈ 21 μH / 100 ft (#14 AWG 双绞引线, FHWA 式 2-14 示例) +``` + +| 引线类型 | 电感 | +|---|---| +| #14 AWG 双绞引线 | ≈21 μH / 100 ft (30.5 m) | +| Belden 8718 (12 AWG 屏蔽) | ≈0.20 μH/ft | + +#### 3.1.3 串并联组合 + +- **串联**：L = L₁ + L₂（互感可忽略时） +- **并联**：1/L = 1/L₁ + 1/L₂ +- ⚠️ 设计下限：并联后总电感 **不得低于 50 μH**（FHWA 明确要求），否则检测灵敏度不足 + +#### 3.1.4 判定标准 + +| 判定 | 条件（实测 vs 理论） | 可能原因 | +|---|---|---| +| ✅ 正常 | 偏差 ≤ ±20% | — | +| ⚠️ 关注 | ±20% ~ ±30% | 埋深、钢筋网、温漂、匝间距变化 | +| ❌ 异常 | > ±30% 或 < -30% | 断线（电感骤降）、匝间短路（骤降）、受潮（升高）、引线破损 | +| 🚨 严重 | 电感为 0 或检测器报开路 | 断线 / 接线脱落 | + +> **边界说明**：钢筋网可使电感升高 5~15%（FHWA 表 2-8 实测），埋深增加使电感略升。 +> 因此**现场应以上报值与"安装基线"比对为主**，理论值作为第一道校验。 + +--- + +### 3.2 谐振频率 f（最易获取的实时参数） + +#### 3.2.1 理论频率 + +LC 振荡器谐振频率（FHWA 式 2-46，Q ≥ 5 时成立）： + +``` +f = 1 / (2π × √(L_total × C_detector)) +``` + +其中 C_detector 为检测器内部输入电容。**公司车检器内部电容共四档（硬件选配）：33nF / 43nF / 66nF / 76nF**，第三方应用须让用户选择或由车检器上报当前档位。 + +**频率-电感对应关系（公司车检器四档电容）**： + +| L_total (μH) | C=33nF | C=43nF | C=66nF | C=76nF | +|---|---|---|---|---| +| 50 | 123.9 kHz | 108.5 kHz | 87.6 kHz | 81.6 kHz | +| 74 | 101.8 kHz | 89.2 kHz | 72.0 kHz | 67.1 kHz | +| 100 | 87.6 kHz | 76.8 kHz | 62.0 kHz | 57.7 kHz | +| 150 | 71.5 kHz | 62.7 kHz | 50.6 kHz | 47.1 kHz | +| 200 | 62.0 kHz | 54.3 kHz | 43.8 kHz | 40.8 kHz | +| 300 | 50.6 kHz | 44.3 kHz | 35.8 kHz | 33.3 kHz | +| 500 | 39.2 kHz | 34.3 kHz | 27.7 kHz | 25.8 kHz | +| 1000 | 27.7 kHz | 24.3 kHz | 19.6 kHz | 18.3 kHz | + +> 计算式：f = 1/(2π√(L×C))，L 为线圈+引线总电感。 +> 四档电容覆盖约 18~124 kHz，全部落在行业检测器工作频率范围（20~200 kHz）内。 +> **常见配置速查**：6×6ft 三匝（74μH）→ 33nF≈102kHz / 43nF≈89kHz / 66nF≈72kHz / 76nF≈67kHz； +> 中国停车场 1.0×2.0m 五匝（150~250μH）→ 各档约 36~72kHz。 + +> 行业常见检测器工作频率范围：**20 kHz ~ 200 kHz**（多数在 50~150 kHz）。 +> 若上报频率超出此范围，直接判"异常"。 + +#### 3.2.2 频率与电感的换算关系（重要！） + +车检器检测的本质是**电感变化 → 频率变化**（FHWA 式 2-47）： + +``` +Δf / f = -(1/2) × (ΔL / L) = -(1/2) × S +``` + +**即：频率相对变化量 = 电感相对变化量的一半。** +第三方应用如果拿到的是频率，可按此公式换算成等效电感变化用于评估。 + +#### 3.2.3 判定标准 + +| 判定 | 条件 | 可能原因 | +|---|---|---| +| ✅ 正常 | 频率在理论值 ±10%（或有基线时 vs 基线 ±10%） | — | +| ⚠️ 关注 | ±10% ~ ±20% | 温漂、受潮、车辆长期停留基线自适应 | +| ❌ 异常 | > ±20% 或超出 20~200 kHz 范围 | 匝间短路（频率升高）、断线（频率异常/停振）、引线破损 | +| 🚨 停振 | 无频率上报 / 报 0 | 完全断线、检测器故障 | + +> **频率是现场最好用的快速判据**：断线→停振；匝间短路→频率显著升高（电感降）；受潮→频率缓慢漂移。 + +--- + +### 3.3 电感变化量 ΔL 与灵敏度 ΔL/L（检测能力判据） + +#### 3.3.1 定义 + +``` +ΔL = L_无车 - L_有车 (μH，车辆进入后电感下降，ΔL 为负值取绝对值) +S = ΔL / L × 100% (%) +``` + +车辆进入线圈，涡流效应主导 → 电感下降（铁磁效应次要，被覆盖）。 + +#### 3.3.2 标准参考值（NEMA TS 2 / FHWA Vol.II 附录 J，6×6 ft 三匝 + 100 ft 引线） + +| 车辆类别 | ΔL/L (%) | ΔL (μH) | 评估意义 | +|---|---|---|---| +| Class 1 小型摩托车 | 0.13% | 0.12 | 接近多数检测器最低阈值，临界 | +| Class 2 大型摩托车 | 0.32% | 0.30 | 可靠检测下限 | +| Class 3 汽车（典型最小） | 3.2% | 3.0 | 信号极强 | +| Class 3 汽车（最大响应） | 5.4% | 5.0 | 上限 | + +**3M 专利实测（US4449115，6 ft 方环 ≈70 μH）**： + +| 车型 | ΔL (μH) | ΔL/L | +|---|---|---| +| 汽车 | ~3.5 | ~5.0% | +| 小型摩托车 | ~0.07 | ~0.10% | +| 自行车 | ~0.015 | ~0.02% | + +#### 3.3.3 检测器灵敏度阈值 + +- 多数数字检测器可响应 **0.02%** 以上电感变化 +- 常见可调灵敏度范围：**0.01% ~ 1.28%** +- NEMA 要求：灵敏度设置 2 档（presence 模式）应有可靠检测能力 + +#### 3.3.4 判定标准 + +| 判定 | 条件 | 可能原因 | +|---|---|---| +| ✅ 正常 | 轿车场景 S ≥ 1%；摩托车场景 S ≥ 0.1% | — | +| ⚠️ 关注 | 轿车 S 在 0.3~1% | 高底盘车、灵敏度档位偏低、引线过长稀释 | +| ❌ 异常 | 轿车 S < 0.3%；或全部车型无法触发 | 线圈尺寸与车型不匹配、灵敏度设置过低、引线过长、钢筋影响、线圈受潮 | +| ❌ 异常（反向） | ΔL 为正（电感升高） | 铁磁效应异常主导（罕见），或检测器判据配置错误 | + +> **引线稀释公式**（FHWA）：系统灵敏度 S_P = S_L × L_L / (L_L + L_S)。 +> 引线电感 L_S 越大，检测灵敏度越低——200 ft (60 m) 引线可使 6×2 ft 小线圈灵敏度下降 50%+。 + +--- + +### 3.4 品质因数 Q（线圈"健康度"的电气指标） + +#### 3.4.1 定义与计算 + +``` +Q = 2πfL / R ≈ ω₀L / R +``` + +FHWA 图 2-7 完整算例（3 匝 6×6 ft + 100 ft Belden 8718 引线，20 kHz）： + +``` +L_total = 74 + 20 = 94 μH +R_total = 0.25 Ω(环) + 0.62 Ω(引线) = 0.87 Ω +Q₀(空载) = √(L/(R²C)) - 1 ≈ 13.5 +Q_L(加载1kΩ并联) ≈ 11.7 +``` + +#### 3.4.2 典型 Q 值范围 + +| 条件 | Q 值 | +|---|---| +| 短引线环路（20 kHz） | 20 ~ 40 | +| 长引线环路（100 ft） | 10 ~ 20 | +| 埋设后（受地面/钢筋损耗） | 8 ~ 15 | +| **Q < 5** | 🚨 频率公式失效，检测性能严重劣化 | + +> 注意：**Q 值随频率变化**（附录 C 表给出 1/20/40/60 kHz 四档），评估时须按工作频率对应。 + +#### 3.4.3 判定标准 + +| 判定 | Q 值 | 可能原因 | +|---|---|---| +| ✅ 正常 | ≥ 10 | — | +| ⚠️ 关注 | 5 ~ 10 | 引线过长、埋设损耗大、受潮 | +| ❌ 异常 | < 5 | 匝间短路、严重受潮、屏蔽层破损接地、接头氧化 | + +--- + +### 3.5 直流电阻 R_DC（现场万用表可测） + +#### 3.5.1 理论线阻（FHWA 表 2-1） + +| 电缆 | 用途 | 线规 AWG | DC 电阻 | +|---|---|---|---| +| Belden 9438 | 环路线 | 14 | 0.0025 Ω/ft (0.0083 Ω/m) | +| Belden 8718 | 引线 | 12 | 0.0019 Ω/ft | +| Belden 8720 | 引线 | 14 | 0.0029 Ω/ft | +| Belden 8719 | 引线 | 16 | 0.0045 Ω/ft | + +**估算公式**：R_DC ≈ 环线长(m) × 0.0083 Ω/m（#14 单导体）× 2（往返）+ 引线长 × 单位电阻 × 2 + +**算例**：6×6 ft(1.8×1.8 m) 三匝 #14，周长 7.2 m × 3 匝 = 21.6 m +→ R_环 ≈ 21.6 × 0.0083 × 2 ≈ 0.36 Ω；加 100 ft 引线(0.62 Ω) ≈ **1.0 Ω 总量级** + +#### 3.5.2 判定标准 + +| 判定 | 条件 | 可能原因 | +|---|---|---| +| ✅ 正常 | 实测 ≈ 理论线阻（±50% 内） | — | +| ⚠️ 关注 | 偏高 50% ~ 2 倍 | 接头氧化、线缆受损、受潮 | +| ❌ 异常 | > 2 倍理论值 或 < 理论值 30% | 接头严重氧化/虚接（偏高）、匝间短路（偏低） | +| 🚨 开路 | ∞ | 断线 | + +> ⚠️ **注意**：万用表测的是 DC 电阻；环路工作在 20~150 kHz 时因趋肤效应交流电阻更高， +> 且**高频下不能简单用 DC 电阻算 Q**，须用 LCR 表在对应频率测（FHWA 附录 D 说明）。 + +--- + +### 3.6 振荡峰峰值 Vpp（需示波器/检测器支持，深度诊断用） + +#### 3.6.1 行业参考（非强制标准） + +| 参数 | 典型范围 | 说明 | +|---|---|---| +| 环路激励电流 | 数十 mA 量级 | 检测器恒流激励 | +| 振荡峰峰值 | 2 ~ 15 Vpp（多数 5~10 Vpp） | 视检测器设计 | +| 波形 | 正弦波 | 若严重削顶/失真 → 异常 | + +> ⚠️ **此参数无 FHWA 统一标准，完全取决于检测器硬件设计**。 +> 第三方应用若支持该参数评估，**必须接入厂商规格表**，不能套用通用阈值。 +> 建议：检测器固件直接上报"激励电压是否在自检正常范围"这一布尔量，而非原始 Vpp。 + +#### 3.6.2 判定逻辑（有厂商规格时） + +``` +Vpp 在 [厂商下限, 厂商上限] → ✅ 正常 +Vpp < 厂商下限 → ⚠️ 线圈负载过重 / 匝间短路 / 引线过长 / Q 过低 +Vpp > 厂商上限 → ⚠️ 线圈开路 / 接触不良（振荡器空载） +``` + +--- + +### 3.7 基线漂移（长期健康监测的关键） + +#### 3.7.1 机理 + +- **温漂**：线圈电感温度系数，铜线约 +0.4%/100℃（电阻），电感随温度缓慢变化 +- **受潮**：水进入槽缝/接线盒 → 电容、损耗变化 → 频率缓慢漂移 +- **车辆长期停留**：检测器自动基线跟踪会"忘记"该车（自动复位功能），属正常 + +#### 3.7.2 判定标准 + +| 判定 | 条件 | 可能原因 | +|---|---|---| +| ✅ 正常 | 短期（分钟级）漂移 < 0.1%；日内漂移 < 1~2% | 正常温漂 | +| ⚠️ 关注 | 日漂移 2~5% 且持续单向 | 受潮、环境干扰、电缆破损 | +| ❌ 异常 | 日漂移 > 5% 或阶跃突变 > 5% | 进水短路、断线、电磁干扰（变频器等） | +| 🚨 突变 | 频率瞬间跳变后不回 | 线缆被压断/剪断、接头脱落 | + +--- + +## 4. 第三方应用评估流程设计 + +### 4.1 输入参数采集 + +**用户输入（表单）**： + +| 字段 | 必填 | 校验 | +|---|---|---| +| 线圈长 (m) | ✅ | 0.3 ~ 10 | +| 线圈宽 (m) | ✅ | 0.3 ~ 5 | +| 匝数 | ✅ | 1 ~ 10 | +| 线规 AWG | 推荐 | 12/14/16/18 | +| 引线长度 (m) | 推荐 | 0 ~ 500 | +| 埋深 (cm) | 可选 | 3 ~ 10 | + +**车检器上报（自动）**：频率、电感量、ΔL、ΔL/L、Q（如有）、基线、车辆事件 + +### 4.2 评估计算流程 + +``` +输入：长 W、宽 L、匝数 N、引线长 + │ + ├─ Step 1: 计算理论电感 L_theory + │ ├─ 查 FHWA 附录 C 表（6×6ft 基准 × 面积比修正） + │ └─ 或电流片公式直接计算 + │ + ├─ Step 2: 叠加引线电感 L_leadin（21μH/100ft） + │ → L_expected = L_theory + L_leadin + │ + ├─ Step 3: 计算理论频率范围 f_expected + │ ├─ 已知公司四档电容（33/43/66/76 nF）选档：f = 1/(2π√(LC)) + │ └─ 否则用 20~200kHz 行业范围 + 基线 + │ + ├─ Step 4: 对比上报值 + │ ├─ 频率偏差 ≤10% → ✅ + │ ├─ 10~20% → ⚠️ + │ └─ >20% → ❌（转诊断） + │ + ├─ Step 5: 检测能力评估（有车辆事件时） + │ ├─ 计算 ΔL/L，对照车型区间表 + │ └─ 低于阈值 → 提示灵敏度/匹配问题 + │ + └─ Step 6: 输出评估报告 + ├─ 综合评级：正常 / 关注 / 异常 / 严重 + ├─ 各参数明细 + 理论值/实测值对比表 + └─ 疑似故障原因 + 处理建议 +``` + +### 4.3 综合评级规则 + +| 综合评级 | 规则 | +|---|---| +| ✅ 正常 | 所有 ★★★ 参数正常，无 ★★ 异常 | +| ⚠️ 关注 | ≥1 个参数"关注"，无"异常" | +| ❌ 异常 | ≥1 个 ★★★ 参数"异常" | +| 🚨 严重 | 开路 / 停振 / 电感为 0 / 断线特征 | + +--- + +## 5. 故障特征速查表（反向诊断） + +| 故障现象 | 频率 | 电感 | ΔL/L | Q | R_DC | 峰峰值 | +|---|---|---|---|---|---|---| +| **完全断线** | 停振/0 | 0/开路 | 无事件 | 0 | ∞ | 0 或极高 | +| **匝间短路** | ↑ 显著升高 | ↓ 显著下降 | ↓ | ↓ | ↓ | ↓ | +| **受潮/进水** | ↓ 缓慢漂移 | ↑ 缓慢升高 | ↓ | ↓ | ↑ | ↓ | +| **接头氧化** | 不稳定 | 微变 | ↓ | ↓ | ↑ | ↓ | +| **引线过长** | ↓（电容效应） | ↑（引线电感） | ↓ 稀释 | ↓ | ↑ | ↓ | +| **钢筋网影响** | ↓ | ↑ | ↓ | ↓ | 不变 | 不变 | +| **变频器干扰** | 抖动/突变 | 抖动 | 误触发 | 波动 | 不变 | 波动 | +| **车辆长时间停留** | 基线自适应回落 | 正常 | 事件丢失 | 正常 | 正常 | 正常 | + +--- + +## 6. 参考数据附录 + +### 6.1 FHWA 附录 C 完整表（矩形环圈 @20kHz，6×6 ft） + +见 3.1.1 表 3-1。其余频率档（1/40/60 kHz）及四极/圆环表见手册原文附录 C。 + +### 6.2 中国工程实践典型值 + +| 场景 | 线圈尺寸 | 匝数 | 总电感估算 | 来源 | +|---|---|---|---|---| +| 标准车位/小车 | 1.0×2.0 m | 5~7 | 150~250 μH | 苏江/德立达 | +| 一般车道 | 2.4~2.8 × 0.6 m | 5~6 | ≈180 μH | 苏江 | +| 一般大车 | 1.5×3.0 m | 4~5 | 200~300 μH | 苏江 | +| 超大车辆 | 1.8×3.0 m 或 8 字形 | 4~5 | 250~350 μH | 苏江 | + +### 6.3 检测器通用规格参考 + +| 参数 | 典型值 | 来源 | +|---|---|---| +| 输入电感范围 | 20 ~ 1000 μH | Carlo Gavazzi LDP 系列 | +| 可调灵敏度 | 0.01% ~ 1.00%（10 档） | Carlo Gavazzi | +| 工作频率 | 20 ~ 200 kHz | 行业通用 | +| 并联电感下限 | ≥50 μH | FHWA | + +### 6.4 灵敏度与频率换算 + +``` +Δf/f = -(1/2) × (ΔL/L) (FHWA 式 2-47, Q≥5) +``` + +--- + +## 7. 待厂商确认项（本设计文档的开放边界） + +| 项目 | 状态 | 建议 | +|---|---|---| +| 检测器内部电容 C | ✅ **已确认**（四档：33/43/66/76 nF） | 用户选择档位或车检器上报当前档位 | +| 振荡峰峰值范围 | 待确认 | 厂商提供自检布尔量代替原始值 | +| Q 值上报方式 | 部分检测器不上报 | 无 Q 上报时用 R_DC + 频率间接评估 | +| 灵敏度档位定义 | 各厂商档位含义不同 | 评估时用百分比阈值，不依赖档位号 | +| 基线自适应策略 | 影响长期漂移判定 | 需厂商说明自动复位/跟踪时间常数 | + +--- + +## 8. 版本记录 + +| 版本 | 日期 | 修订内容 | +|---|---|---| +| V1.0 | 2026-08-24 | 初稿：基于 FHWA/NEMA 权威数据建立评估参数体系、判定标准、评估流程 | +| V1.1 | 2026-08-24 | 补充公司车检器内部电容四档（33/43/66/76 nF），频率-电感对应表按四档重算 | + +--- + +*编制说明：本文档中所有公式与数据均标注来源，优先引用 FHWA 手册、NEMA TS 2 等权威标准； +涉及硬件厂商特定参数（峰峰值、内部电容、Q 上报）处已明确标注"待厂商确认"。 +现场环境（埋深、钢筋、温漂）影响大，最终判定应以"实测 vs 安装基线"为准，理论值作为首道校验。* diff --git a/docs/coil-eval-report-20260826.md b/docs/coil-eval-report-20260826.md new file mode 100644 index 0000000..e68f187 --- /dev/null +++ b/docs/coil-eval-report-20260826.md @@ -0,0 +1,133 @@ +# DLD110S 环境诊断报告核验（第三方小程序，2026-08-26） + +> **核验日期**：2026-08-26 +> **核验人**：小飞 +> **核验对象**：小程序《车检器环境诊断报告》DLD110S_Report_1787708336198.md +> **设备**：DLD110S E04E7AA1E88C 硬件 4.01 软件 4.30 | 评估时段 09:38:11~09:38:41（30s） +> **依据**：`docs/coil-eval-design-basis.md` V1.1（第三方应用设计依据）+ `docs/coil-eval-design-basis-review.md` + +--- + +## 0. 结论摘要 + +| 项 | 结论 | +|---|---| +| 线圈本身健康状态 | ✅ **良好**（频率稳定 45980Hz 纹丝不动、无车波动真实 0.0008~0.028%、无断开、环境评估 0） | +| 小程序评估框架 | ✅ 8 项指标齐全，判据大体按设计依据实现，综合"良好 2/15"方向正确 | +| **小程序计算 bug** | 🚨 **归一化基数错误：ΔL/L 与 Δf/f 全部放大 4 倍**（用了 DLD154V4B 的 131072，DLD110S 应为 524288） | +| 判据逻辑 bug | ⚠️ 无车波动判据空洞（0.1~0.3% 无定义）+ 数值与结论自相矛盾 | +| 待确认 | 软件版本 4.30（协议文档记录 4.20）、"灵敏度模式 AI"（DLD110S 无 AI 模式） | + +**一句话**：线圈很健康，但小程序的数字不能信（错 4 倍），这次恰好结论侥幸不变，临界场景会误判。 + +--- + +## 1. 🚨 核心 Bug：MEASUREMENT_BASE 归一化基数错（放大 4 倍） + +### 证据链 + +DLD110S 固件（peripheral_main.c:66）： +```c +#define MEASUREMENT_BASE 524288L // 2^19, CH591R @60MHz, 测量窗 ~8.74ms +``` +DLD154V4B 固件：`MEASUREMENT_BASE = 131072`（2^17, AT32 @120MHz）。 + +variation 是周期域计数值，归一化必须用设备自己的 MEASUREMENT_BASE： + +``` +Δf/f ≈ variation / Origin ≈ variation / MEASUREMENT_BASE +ΔL/L ≈ -2 × variation / MEASUREMENT_BASE +``` + +小程序实际用 131072 归一化 → 全部数值 ×(524288/131072) = **×4**： + +| 指标 | 报告值 | 正确值 | 来源 | +|---|---|---|---| +| 车辆灵敏度 ΔL/L | 8.85% | **2.21%** | 5801/524288×2 = 2.213% | +| 无车波动 Δf/f（最大） | 0.11% | **0.0277%** | 145/524288 = 0.0277% | +| 无车波动 Δf/f（稳定段） | — | **0.0008%** | variation≈4 时 4/524288 | + +验证报告数字：`2×5801/131072 = 8.85%` ✓、`145/131072 = 0.111% ≈ 0.11%` ✓ —— **逐位吻合，实锤**。 + +### 危害 + +- 本次设备真实 ΔL/L=2.21%，仍 ≥1% 判"正常"，**结论侥幸不变** +- 风险场景：真实 ΔL/L=0.5%（关注区间 0.3~1%）的临界车会被报成 2% → **误判"正常"**，掩盖高底盘/灵敏度不足问题 +- 无车波动 0.11% 也刚好跨过 0.1% 正常线 → 中等干扰环境会被误报"关注" + +### 修复建议（小程序侧） + +归一化基数不能写死，应从设备信息获取（或按型号映射）： +- DLD110S / DLD154Pro（CH59x @60MHz）：`524288` +- DLD154V4B / vd960Loop（AT32 @120MHz）：`131072` +- 更稳：固件在 0xC0 上报里补 Origin/CAPVD 字段，第三方直接用，不猜 + +--- + +## 2. 判据逻辑问题 + +### 2.1 无车波动判据空洞 + 自相矛盾 + +报告原文： +``` +无车波动 Δf/f = 0.11%（最大 0.11%） | 判据 <0.1% 正常 | 0.3~1% 关注 | >1% 异常 +结论: 各项参数正常 +``` + +- 0.11% > 0.1%，**按判据不在"正常"区间**，但结论却判"正常"——判据与结论矛盾 +- 0.1~0.3% 区间在判据表里**没有定义**（设计依据 §3.2.3 是 ±10%/±20% 的频率判据，**没有 0.1%/0.3%/1% 这套 Δf/f 阈值**）——小程序自己发明了阈值，需要与设计依据对齐 + +> 注：设计依据 §3.7.2 漂移判据是"短期 <0.1%、日漂移 <1~2%"；干扰判据应引用固件 ENV_ACT_TH（condition 字段），两套体系别混。 + +### 2.2 "波动情况 -2~5801" 语义混淆 + +- `-2~5801` 是**整段评估的 variation 全域**，其中 5801 是**有车时的车辆信号**，不是干扰波动 +- 干扰评估应只看**无车样本**（报告样本统计有 47 个无车样本，可以算） +- 建议报告把"无车波动"和"车辆最大信号"分开展示，避免用户误读 + +--- + +## 3. 核验通过项（这些都对） + +| 项 | 核验结果 | +|---|---| +| 频率/电感量/电容档自洽 | ✅ 45980Hz ↔ 157.648μH ↔ **76nF**，正算 45980Hz 差 0Hz —— **DLD110S 低频档(FLEVEL=3) = 76nF 实锤**（待原理图最终确认） | +| 电感反推公式 | ✅ L = 1/(4π²f²C)，C=76nF 时精确复现 157.648μH | +| 频率合理性 | ✅ 45.98kHz 在 20~200kHz 行业范围；低频档 + 157μH 线圈，符合中国标准车位典型值 | +| 3B 补码符号扩展 | ✅ variation=-2 正确解析为负（0x7FFFFE 符号扩展） | +| 车辆事件计数 | ✅ 日志三段有车（09:38:16.6 / 19.8 / 25.5），共 3 次 | +| 断开/环境评估 | ✅ 0 次断开、condition=0 | +| 基线/当前频率 | ✅ 45980/45980 偏差 0% | +| 样本统计 | ✅ 82 条日志（展开 xN），无车/有车分段合理 | +| 综合评级"良好 2/15" | ✅ 方向正确（condition 0 分 + 无断开） | + +--- + +## 4. 线圈健康真值（按正确换算） + +| 指标 | 真值 | 判据（设计依据） | 结论 | +|---|---|---|---| +| 无车 Δf/f（稳定段） | ≈0.0008% | 短期 <0.1% | ✅ 极稳 | +| 无车 Δf/f（含边缘帧） | 0.028% | <0.1% | ✅ | +| 车辆 ΔL/L | 2.21% | 轿车 ≥1% 正常 | ✅ 信号强 | +| 基线漂移 | 0%（45980 恒定） | <5% | ✅ | +| 线圈断开 | 0 次 | — | ✅ | +| 环境评估 | 0/15 | — | ✅ | + +**结论：线圈健康，车辆信号裕量充足（2.21% vs 轿车 1% 判据线，约 2.2 倍裕量）。** + +--- + +## 5. 待确认/遗留项 + +| 项 | 说明 | +|---|---| +| 软件版本 4.30 | ble-protocol.md 记录固件 V4.20；报告显示 4.30 → 新固件？需与固件源码核对 | +| "灵敏度模式: AI" | DLD110S 是拨码 3 档，无 AI 模式 → 小程序文案？还是新固件功能？ | +| "灵敏度等级: 3 级" | 拨码档位 3 = g_freq_sens 2（最高档 28）？按 0x24 回读 +1 语义，"3 级"=最高灵敏度 | +| "输出组合: 地感或雷达" | DLD110S 无 RS485，是否有光耦雷达输入？需核对硬件/固件 g_function_mode | +| 低频档电容 76nF | 数据反推实锤，建议最终以原理图确认 | + +--- + +*核验脚本与推导见会话记录；存档文档 `coil-eval-design-basis.md`（原设计依据）+ `coil-eval-design-basis-review.md`（评审映射）。* diff --git a/docs/devlog.md b/docs/devlog.md index ec0d6b1..54c9ac2 100644 --- a/docs/devlog.md +++ b/docs/devlog.md @@ -2,6 +2,38 @@ > MCU: CH591R (RISC-V, BLE) @60MHz | 通道: 1 路线圈 | 调试口: UART0 (DEBUG 编译, 230400) +## 2026-08-26 — 环路线圈健康评估设计依据归档 + 小程序评估报告核验 + +### 背景 + +王工上传《环路线圈健康评估_第三方应用设计依据_V1.1.md》（FHWA/NEMA 口径），要求归档到 DLD110S 项目；随后上传小程序《车检器环境诊断报告》（DLD110S E04E7AA1E88C，30s 评估），要求按设计依据核验上报数据评估有无问题。 + +### 归档文件 + +| 文件 | 内容 | +|------|------| +| `docs/coil-eval-design-basis.md` | 原设计依据 V1.1（原样归档） | +| `docs/coil-eval-design-basis-review.md` | 技术评审 + DLD110S 字段映射（8 项参数→实际上报字段） | +| `docs/coil-eval-report-20260826.md` | 小程序评估报告核验结论 | + +### 关键发现 + +1. **🚨 小程序归一化基数 bug（放大 4 倍）**：DLD110S 固件 `MEASUREMENT_BASE=524288`（2^19, CH591R @60MHz），小程序却用 DLD154V4B 的 `131072`（2^17）做 variation 归一化 → 车辆 ΔL/L 报 8.85% 实为 **2.21%**，无车波动报 0.11% 实为 **0.0277%**。验证：`2×5801/131072=8.85%` 逐位吻合。本次结论侥幸不变（2.21% 仍 ≥1% 正常），但临界车（真实 0.5%）会被报成 2% 误判正常。**教训：跨产品照搬常数（同类 DLD154V4B→DLD110S 的 MEASUREMENT_BASE 差异），与协议文档防错同一模式。** +2. **判据空洞**：小程序自创无车波动阈值 `<0.1%/0.3~1%/>1%`，0.1~0.3% 无定义且 0.11% 不在正常区间却判正常；设计依据 §3.2.3 是 ±10%/±20% 频率判据，两套体系需对齐 +3. **DLD110S 低频档(FLEVEL=3) 电容=76nF 实锤**：45980Hz ↔ 157.648μH ↔ 76nF 三者自洽（正算差 0Hz），印证设计依据四档电容 33/43/66/76nF +4. **DLD110S 上报缺陷确认**：0xC0 只有 frequency+variation，**无 Origin/CAPVD** → 第三方算 ΔL/L 只能走频率基线路径（Δf/f≈variation/Origin≈-(1/2)ΔL/L），建议固件后续版本补报 Origin +5. 待确认：报告软件版本 4.30（ble-protocol 记录 4.20）、"灵敏度模式 AI"（DLD110S 拨码 3 档无 AI 模式） + +### 涉及文件 + +| 文件 | 内容 | +|------|------| +| `docs/coil-eval-design-basis.md` | 新增（原文档 V1.1 归档） | +| `docs/coil-eval-design-basis-review.md` | 新增（评审映射 + 小程序检查清单） | +| `docs/coil-eval-report-20260826.md` | 新增（本次评估核验报告） | + +--- + ## 2026-08-25 — 蓝牙小程序接口协议文档 ### 背景