汽车前照灯检测：提升汽车使用性能与安全

【知识引导】

知识点一　前照灯评价指标

前照灯是汽车在夜间或在能见度较低的条件下，为驾驶员提供行车道路照明的重要设备，也是驾驶员发出警示联络的灯光信号装置。在行车过程中，汽车受到振动，可能引起前照灯部件的安装位置发生变动，从而改变光束的正确照射方向；同时，灯泡在使用过程中会逐步老化，反射镜也会受到污染而使其聚光效果变差，导致前照灯的亮度不足。这些变化，都会使驾驶员对前方道路情况辨认不清，或在与对面来车交会时造成对方驾驶员炫目等，从而导致事故的发生，影响行车安全，所以前照灯必须有足够的发光强度和正确的照射方向。因此，应定期对前照灯的发光强度和光束照射位置进行检测、校正。

1.发光强度

发光强度表示光源在一定方向范围内发出的可见光辐射强弱的物理量，单位为坎德拉，简称“坎”，用符号“cd”表示。按国际标准单位SI 的规定，若一光源在给定方向上发出频率540 ×1012Hz 的单色辐射，且在此方向上的辐射强度为每球面度1/683 W 时，则此光源在该方向上的发光强度为1 cd。照度指受光物体被光源照明的程度，其单位为勒克斯，用符号“lx”表示。1 lx 等于1.02 cd 的点光源在半径为1 m 的球面上产生的光照度。在前照灯发光强度不变的情况下，被照物体离光源越远，被照明的程度越差，照度越小。若发光强度用I（cd）表示，照度用E（lx）表示，前照灯距物体的距离为S（m），则三者之间的关系为

2.光轴偏移量

光束的照射方向是以其最亮点的区域为中心，把前照灯光束最亮之处定义为光轴。用中心对水平和垂直坐标轴交点的偏移量来描述光轴偏移量，如图7-1 所示。

图7-1　光束照射位置

3.配光特性

GB 4599—2007《汽车用灯丝灯泡前照灯》对国产汽车前照灯配光特性做了明确规定：前照灯远光灯配光特性是对称的椭圆形，水平方向宽，垂直方向窄，光形中心区域最亮，如图7-2（a）所示。而前照灯近光灯配光特性是非对称形的，有明显的明暗截止线，在明暗截止线的左上方是一个比较暗的暗区，在明暗截止线的右下方是一个比较亮的亮区。它有两种形式：一种是在配光屏幕上，在V-V 线左边，明暗截止线是一条水平线，在V-V 线右边，明暗截止线是一条向上倾斜15°的斜线，如图7-2（b）所示。另一种是明暗截止线右半边与水平线成45°的斜线至距V-V 线25 cm 转向成为水平的折线，由于明暗截止线呈Z 字形，又称Z 形配光，如图7-2（c）所示。

图7-2　配光特性

知识点二　汽车前照灯检测设备及原理

前照灯检验仪是按一定测量距离放在被检车对面，用来检验前照灯发光强度和光轴偏斜量的专用设备。

1.前照灯检测仪的检测原理

前照灯检测仪的类型很多，但基本检测原理类似，一般均采用能把吸收的光能变成电流的光电池作为传感器，按照前照灯主光束照射光电池产生电流的大小和比例，来测量前照灯发光强度和光轴偏斜量。

（1）发光强度的检测原理

测量前照灯发光强度的电路由光度计、可变电阻和光电池等组成，如图7-3 所示。按规定的距离使前照灯照射光电池，光电池按接收光强度的大小产生相应的光电流使光度计指针摆动，指示出前照灯的发光强度。

图7-3　发光强度的检测原理图

（2）光轴偏斜量的检测原理

测量前照灯光轴偏斜量的电路如图7-4 所示，由两对光电池组成。左右一对光电池S左、S右上接有左右偏斜指示计，用于检测光束中心的左右偏斜量；上下一对光电池S上、S下上接有上下偏斜指示计，用于检测光束中心的上下偏斜量。当光电池受到前照灯光束照射时，如果光束照射方向偏斜，将分别使光电池的受光面不一致，因而产生的电流大小也不一致。光电池产生的电流差值分别使上下偏斜指示计及左右偏斜指示计的指针摆动，从而检测出光轴的偏斜方向和偏斜量。

图7-4　光轴偏斜量检测原理图

图7-5 所示为光轴无偏斜时的情况，这时上下偏斜指示计的指针和左右偏斜指示计的指针均垂直向下，即处于零位。图7-6 所示为光轴有偏斜时的情况，这时上下偏斜指示计的指针向“下”方向偏斜，左右偏斜指示计的指针向“左”方向偏斜。

图7-5　光轴无偏斜时的情况

图7-6　光轴有偏斜时的情况

若通过适当的调节机构，调整光线照射光电池的位置，使S左、S右和S上、S下每对光电池受到的光照度相同，此时每对光电池输出的电流相等，两偏斜指示计的指针均指向零位，其调节量反映了光束中心的偏斜量。当偏斜指示计指针处于零位时，光电池受到的光照最强，四块光电池所输出电流之和即可表明前照灯的发光强度。

2.前照灯检测仪的类型与结构

按照前照灯检测仪的结构特征与测量方法不同，常用汽车前照灯检测仪可分为聚光式、屏幕式、投影式和自动追踪光轴式4 种类型。这些不同类型的前照灯检测仪均由接收前照灯光束的受光器、使受光器与汽车前照灯对正的照准装置、前照灯发光强度指示装置、光轴偏斜方向和偏斜量指示装置及支柱、底板、导轨、汽车摆正找准装置等组成，此处主要介绍投影式前照灯检测仪。

投影式前照灯检测仪采用把前照灯光束的影像映射到投影屏上，来检测发光强度和光轴偏斜量。检测时，测试距离一般为3 m。其构造如图7-7 所示。

图7-7　投影式前照灯检测仪

在聚光透镜的上下和左右方向装有4 个光电池。前照灯光束的影像通过聚光透镜、光度计的光电池和反射镜后，映射到投影屏上。检测时，通过上下、左右移动受光器使光轴偏斜指示计指示为零，从而找到被测前照灯主光轴的方向，然后根据投影屏上前照灯光束影像的位置，即可得出主光轴的偏斜量，同时可从光度计的指示中读取发光强度。根据投影式前照灯检测仪光轴偏斜量的检测方法不同，有投影屏刻度检测法和光轴刻度盘检测法。

投影屏刻度检测法是在投影屏上刻有表示光轴偏斜量的刻度线，根据前照灯影像中心在投影屏上所处的位置，即可直接读出光轴的偏斜量。

光轴刻度盘检测法是转动上下与左右光轴刻度盘，使前照灯光束影像中心与投影屏坐标原点重合，然后从光轴刻度盘上光轴指示计读取光轴偏斜量。

知识点三　汽车前照灯检测项目实施

1.屏幕法检测

（1）准备工作

① 检查场地应平整。

② 被检验的车辆应为空载、轮胎气压正常、允许乘坐1 名驾驶员。

③ 在距汽车前照灯10 m 处设一专用屏幕，屏幕与场地应垂直，如图7-8 所示。

图7-8　屏幕法检测前照灯光束照射位置

（2）屏幕画法

屏幕上画有3 条垂直线和3 条水平线：中间垂直线V-V 与被检车辆的纵向中心垂直面对齐。两侧的垂直线VL-VL和VR-VR分别为被检车辆左右前照灯基准中心的垂直线。水平线中的h-h 线与被检车辆前照灯的基准中心等高，距地面高度为H（mm），H 为被检车辆前照灯基准中心距地面的高度，其值视被检车型而定。中间水平线与被检车辆前照灯远光光束的中心等高，距地面高度为H1（mm），H1＝（0.85～0.90）H。下边水平线与被检车辆前照灯近光光束的中心等高，距地面高度为H2（mm），H2＝（0.60～0.80）H。

（3）检测方法

检测时，先遮盖住一边的前照灯，然后打开前照灯的近光开关，未被遮盖的前照灯的近光明暗截止线转角或光束中心应落在图中下边水平线与VL-VL或VR-VR线的交点位置上。否则，为光束照射位置偏斜。其偏斜方向和偏斜量可在屏幕上直接测量。用同样的方法，检测另一边前照灯近光光束照射位置。

根据检测标准，检测调整前照灯光束的照射位置时，对远、近双光束灯应以检测调整近光光束为主。对于远光单光束前照灯，则要检测远光光束的照射位置，检测方法同前。其光中心应落在中间水平线与VL-VL或VR-VR线的交点位置上。

用屏幕法检测前照灯简单易行，但只能检测出光束的照射位置，不能检测发光强度。而且，为适应不同车型的检测，需经常更换屏幕，检测效率低，需要占用较大场地。因此广泛采用前照灯检测仪对汽车前照灯进行检测。

2.前照灯检测仪检测

（1）准备工作

① 前照灯检测仪的准备

a.检查光度计和光轴偏斜量指示计是否在零位，否则调零。

b.检查并清除聚光透镜和反射镜镜面污物。

c.检查并清除导轨上的泥土或杂物。

d.检查水准器中的气泡是否在红线框内，如图7-9 所示，否则调整。

图7-9　仪器水平调整

② 被检车辆的准备

a.清洁前照灯，检查轮胎气压，应符合汽车制造厂的规定，汽车空载1 人。

b.检查前照灯开关和变光器应处于良好状态。

c.检查蓄电池和充电系统应处于良好状态。

（2）检测方法

由于前照灯检测仪的厂牌、形式不同，其检测发光强度和光轴偏斜量的具体方法也不尽相同。这里仅就NHD1050 型前照灯检测仪的检测方法作简单介绍。

① 仪器与车辆对准

将被检汽车尽可能与前照灯检测仪的轨道保持垂直方向驶近检测仪，使前照灯与检测仪受光器相距1 m，如图7-10（a）所示。

用汽车摆正找准器使检测仪与被检汽车对准，如图7-10（b）所示。否则，应重新停放车辆，或者通过旋转摆正旋钮，如图7-10（c）所示，使光接收箱旋转一定角度，从而使仪器与车辆对准。

图7-10　仪器与车辆对准

② 仪器与远光对准(www.chuimin.cn)

打开前照灯远光，移动检测仪，使光束照射到受光器上，利用影像观察器（见图7-11），使仪器和被测前照灯的远光对准。注意：被测前照灯远光的光斑在影像观察器中心，如图7-12 所示。

图7-11　影像观察器

图7-12　仪器与远光对准

把测量状态选择开关转至“远光高度”位置，则“光强/灯中心高”表头上绿色的高度指示灯点亮，下方显示出当前车灯的中心高，如图7-13 所示。

图7-13　远光灯高测量

③ 远光检测

把测量状态选择开关转至“远光光强”位置，调整左右、上下光轴刻度盘调整旋钮，使左右、上下偏移量指示表绿灯亮，从左右、上下偏移量指示表读取偏移量，从“发光光强/灯中心高”指示表上读取发光强度，如图7-14 所示。

图7-14　远光检测结果显示界面

注意：对于四灯制前照灯，应将辅助灯（或主动）用黑布遮挡，单独对主灯（或辅助灯）检测，然后再对辅助灯（或主动）进行检测。左右和上下指示表指示偏移方向时，哪一边偏差级别显示LED 红色多段数码管点亮，就是提示光轴刻度盘旋钮要向这个方向旋转。远光测量时，红色多段数码管点亮的段数越多，表示光轴偏差越大；绿色LED 点亮时，表示光轴在此方向对正。

④ 近光检测

打开前照灯近光，移动检测仪，使光束照射到受光器上，利用影像观察器使仪器和被测前照灯的近光对准。注意：被测前照灯近光的光斑在影像观察器中心。把测量状态选择开关转至“近光高度”位置，则“发光强度/灯中心高”表头上绿色的高度指示灯点亮，下方显示出当前车灯的中心高。

把测量状态选择开关旋转至“近光光强”位置，把仪器侧面的测量转换手柄搬至近光测量位置，如图7-15 所示。调整左右、上下光轴刻度盘调整旋钮，使明暗截止线的拐点与屏幕上的原点位置重合，从左右、上下偏移量指示表读取偏移量，从“发光光强/灯中心高”指示表上读取发光强度，如图7-16 所示。

图7-15　测量转换手柄

图7-16　近光检测结果示意图

（3）注意事项

① 停车位置要准确，车身纵向中心线要垂直于前照灯检测仪的受光面，否则会影响光束左右偏测量的准确性。

② 初检与复检时尽量由同一检验员引车操作，驾驶员体重的变化会对光束上下偏测量的准确性和重复性造成影响，尤其对微型车影响较大。

③ 前照灯检测仪正在移动或将要移动时，严禁车辆通过。

④ 检测完毕后车辆要及时驶离，车身不得长时间挡住轨道。

（4）前照灯检测仪的保养

① 仪器的立柱应保持清洁，同时每天加润滑油少许，以利于滑行。

② 导轨的表面应保持洁净，去除沙粒、油泥、小石子等。严禁加油对其表面进行润滑。

③ 每年按期对前照灯检测仪进行校准。

3.汽车前照灯的检测标准

国家标准《机动车运行安全技术条件》（GB 7258—2017）中，对机动车前照灯光束照射位置和前照灯光束发光强度做了规定。

（1）前照灯远光光束发光强度检测标准

前照灯远光光束发光强度检测标准如表7-1 所示。

（2）前照灯光束偏移量检测标准

① 检验前照灯近光光束照射位置时，前照灯照射在距离10 m 的屏幕上，乘用车前照灯近光光束明暗截止线转角或中点的高度应为0.7～0.9H（H 为前照灯基准中心高度，下同），其他机动车（拖拉机运输机组除外）应为0.6～0.8H。机动车（装用一只前照灯的机动车除外）前照灯近光光束水平方向位置向左偏移量应小于等于170 mm，向右偏移量应小于等于350 mm。

② 轮式拖拉机运输机组装用的前照灯近光光束的照射位置，按照上述方法检验时，要求在屏幕上光束中点的离地高度应小于等于0.7H；水平位置要求，向右偏移量应小于等于350 mm，不得向左偏移。

表7-1　前照灯远光光束发光强度检测标准　单位：cd

③ 检验前照灯远光照射位置时，对于能单独调整远光光束的前照灯，前照灯照射在距离10 m 的屏幕上时，要求在屏幕光束中心离地高度：乘用车为0.85～0.95H（但不得低于前照灯近光光束明暗截止线转角或中点的高度），其他机动车为0.8～0.95H；机动车（装用一只前照灯的机动车除外）前照灯远光光束水平位置要求，左灯向左偏移量应小于等于170 mm，向右偏移量应小于等于350 mm，右灯向左或向右的偏移量均应小于等于350 mm。

4.汽车前照灯检测结果分析

前照灯检验不合格有以下几种情况：

（1）前照灯发光强度偏低

① 检查前照灯反光镜的光泽是否明亮，如昏暗或镀层剥落或发黑应予以更换。

② 检查灯泡是否老化，质量是否符合要求，如老化或质量不符合要求，光照度偏低者应予以更换。

③ 检查蓄电池端电压是否偏低，如端电压偏低，应先充足电再检测。送检汽车普遍存在蓄电池电量不足、端电压偏低的现象。如由蓄电池供电，前照灯发光强度一般很难达到标准的规定。如由发电机供电，则大部分汽车前照灯发光强度增加，多数可达到标准规定。

（2）左右前照灯发光强度不一致

检查发光强度偏低的前照灯的反射镜光泽是否灰暗，灯泡是否老化，质量是否符合要求。一般故障多为搭铁线路接触不良。

（3）前照灯光束照射位置偏斜

前照灯安装位置不当或因强烈振动而错位致使光束照射位置偏斜超标，应予以调整。前灯光束照射位置偏斜的调整可在前照灯检验仪上进行。

根据检测标准，在检测调整光束照射位置时，对远、近双光束灯以检测调整近光光束为主。如果制造质量合格的灯泡，近光调整合格后，远光光束一般也能合格；若近光光束调整合格后，经复核远光光束照射方向不合格，则应更换灯泡。

知识点四　知识拓展

1.聚光式前照灯检测仪

聚光式前照灯检测仪是利用受光器的聚光透镜把前照灯的散射光束聚合起来，并导引到光电池的光照面上，根据其对光电池的照射强度，来检测前照灯的发光强度和光轴偏斜量。检测时，检测仪放在距前照灯前方1 m 处。聚光式前照灯检测仪结构如图7-17所示。

图7-17　聚光式前照灯检测仪

2.屏幕式前照灯检测仪

屏幕式前照灯检测仪在固定屏幕上装有可以左右移动的活动屏幕，在活动屏幕上装有能上下移动的内部带有光电池的受光器。前照灯的光束照射到屏幕上，检测发光强度和光轴偏斜量。通常测试距离为3 m。

屏幕式前照灯检测仪的构造如图7-18 所示。在固定的屏幕上装有可以左右移动的活动屏幕，在活动屏幕上装有能上下移动的内部带光电池的受光器。检验时，移动受光器和活动屏幕，根据光度计指示值为最大时的位置找到主光轴的方向，然后由固定屏幕和活动屏幕上的光轴刻度尺即可读出光轴偏斜量，同时可从光度计的指示值得出发光强度。

图7-18　屏幕式前照灯检测仪

3.自动追踪光轴式前照灯检测仪

自动追踪光轴式前照灯检测仪采用受光器自动追踪光轴的方法检测前照灯发光强度和光轴偏斜量，一般检测距离为3 m。其构造如图7-19 所示。

图7-19　自动追踪光轴式前照灯检测仪

检测时，前照灯的光束照射到检测仪的受光器上。此时，若前照灯光束照射方向偏斜，则主、副受光器的上下光电池或左右光电池的受光量不等，由其电流的差值控制受光器上下移动的电动机运转，或使控制箱左右移动的电动机运转，并通过传动机构牵动受光器上下移动或驱动控制箱在轨道上左右移动，直至受光器上下、左右光电池受光量相等为止。在追踪光轴时，受光器的位移方向和位移量由光轴偏斜指示计指示，此即前照灯光束的偏斜方向和偏斜量，发光强度由光度计指示。

4.采用CCD 图像传感器的全自动前照灯远近光检测仪简介

常见的检测设备有QD-1003、NHD-6101、QDC-1B、FD-103 型远近光检测仪，它们是在全自动远光检测仪基础上结合CCD 图像传感器和先进的图像处理技术发展而来的。

NHD-6101 型检测仪和FD-103 型检测仪在透镜的前后安装有两个CCD 摄像机，分别负责光轴的跟踪和前照灯配光性能及照射方向的分析，QD-1003 型检测仪在透镜后安装有一个CCD 摄像机，用于前照灯配光性能和照射方向的分析，而光轴的跟踪仍沿用以前的光电池方法。有的检测仪的立柱上装有扫描光电管阵列，其作用是扫描汽车前照灯的大概位置，以便光接收箱快速定位。

（1）前照灯光轴的定位原理

根据机动车前照灯远光或近光的配光特性、CCD 测量技术特点和聚光透镜的聚光特性，可以对进入仪器光接收箱未进行聚光的机动车前照灯远光光束进行拍摄，利用高性能计算机和先进的图像处理技术对整个光斑进行量化分析处理，找出前照灯的光轴中心，通过控制系统控制驱动电机，使光接收箱的光学中心和前照灯的远光（或近光）光束中心准确重合。当光接收箱的光学中心和前照灯的远光光束中心准确重合时[见图 7-20（a）]，上下、左右电机不动，仪器处于平衡状态；当光接收箱的光学中心和前照灯的远光光束中心不重合时[见图 7-20（b）]，计算机会发出指令，使上下、左右电机转动，直到光接收箱的光学中心和前照灯的远光光束中心准确重合。

图7-20　远光光束中心未进行聚光时的灰度图像

（2）偏角和光强的测量

对准光轴后，利用CCD 对进入仪器光接收箱经过聚光镜聚光后聚集在焦平面屏幕上的机动车前照灯远光光斑进行拍摄，利用高性能计算机和先进的图像处理技术对整个焦平面光斑进行量化分析处理，找出其光束中心。不同的偏角光束其光学中心成像在焦平面上的位置也不同，不同光强的点，其在图像上的灰度也不同，光强越强的点，光斑越白，光强越小的点，光斑越暗。FD-103 型前照灯检测仪可以测出机动车前照灯远光的角度和光强。当机动车前照灯远光的偏角为0°时，远光（或近光）灯光束经过聚光透镜聚光后，其成像在焦平面光学中心也在焦平面的中心。其成像在焦平面的光分布图如图7-21（a）所示。当机动车前照灯远光的偏角不为0°时，远光灯光束经过聚光透镜聚光后，其成像不在焦平面光学中心，也不在焦平面的中心。其成像在焦平面的光分布图，如图7-21（b）所示。

图7-21　聚光后焦平面的光分布图