交通檢測(cè)器分析

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1、交通檢測(cè)器分析1、概述現(xiàn)在社會(huì)交通的發(fā)展，交通檢測(cè)器的應(yīng)用越來(lái)越普及。交通檢測(cè)器以車輛為檢測(cè)目標(biāo)，檢測(cè)車輛的通過(guò)或存在狀況，也檢測(cè)路上車流的各種參數(shù)，其作用是為控制系統(tǒng)提供足夠的信息以便進(jìn)行最優(yōu)的控制。常用的檢測(cè)器有環(huán)形線圈檢測(cè)器、超聲波檢測(cè)器、紅外線檢測(cè)器、視頻圖像處理機(jī)等。檢測(cè)器種類很多，其工作原理大致可分為兩類：檢測(cè)能使某種開關(guān)觸點(diǎn)閉合的機(jī)械力；檢測(cè)因車輛的運(yùn)動(dòng)或存在引起的能量變化。壓力檢測(cè)器就是利用機(jī)械力檢測(cè)的例子，而利用能量變化進(jìn)行檢測(cè)則有環(huán)形線圈檢測(cè)器超聲波檢測(cè)器等等。按照能否檢測(cè)靜止車輛來(lái)分，檢測(cè)器可分為兩類

2、。有些檢測(cè)器如環(huán)形線圈、磁強(qiáng)計(jì)檢測(cè)器能檢測(cè)存在于檢測(cè)區(qū)域的靜止或運(yùn)動(dòng)的車輛，這類檢測(cè)器稱為存在型檢測(cè)器；而另一類檢測(cè)器只能檢測(cè)運(yùn)動(dòng)通過(guò)檢測(cè)區(qū)域的車輛，這類檢測(cè)器稱作通過(guò)型檢測(cè)器。檢測(cè)器還可以檢測(cè)和交通有關(guān)的環(huán)境條件，以便在出現(xiàn)有害的環(huán)境條件時(shí)能夠?qū)煌ㄟM(jìn)行控制或提出警告。2、常用的交通檢測(cè)器2.1環(huán)形線圈檢測(cè)器2.1.1環(huán)形線圈檢測(cè)器的構(gòu)成及其檢測(cè)原理9環(huán)形線圈檢測(cè)器是一種基于電磁感應(yīng)原理的車輛檢測(cè)器，它的傳感器是一個(gè)埋在路面下面、通過(guò)一定工作電流的環(huán)形線圈。當(dāng)車輛通過(guò)線圈或停在線圈上時(shí)，車輛引起線圈回路電感量的變化，檢測(cè)

3、器檢測(cè)出變化量就可以檢測(cè)出車輛的存在，從而達(dá)到檢測(cè)目的。環(huán)形線圈檢測(cè)器主要包括：環(huán)形線圈、線圈調(diào)諧回路和檢測(cè)電路。（1）環(huán)形線圈環(huán)形線圈是由專用電纜幾匝構(gòu)成（一般為4匝），一般規(guī)格為2m×2m的正方形，根據(jù)不同的需要，可以改變線圈的形狀和尺寸。對(duì)車輛檢測(cè)起直接作用的是環(huán)形線圈回路的總電感?？傠姼兄饕ōh(huán)形線圈的自感和線圈與車輛之間的互感。我們知道，任何載流導(dǎo)線都將在其周圍產(chǎn)生磁場(chǎng)，對(duì)于長(zhǎng)度為l，匝數(shù)為N的螺線管型線圈，線圈內(nèi)磁場(chǎng)強(qiáng)度均勻。道路上的環(huán)形線圈不能完全等同于螺線管，考慮其磁場(chǎng)的不均勻修正因子F1,其自感量可近似

4、于螺線管得自感量乘修正因子F1，即：（3-1）式中是介質(zhì)的相對(duì)磁導(dǎo)率，空氣的，；A為線圈面積。由上式可知，環(huán)形線圈自感的大小取決于線圈的周長(zhǎng)、橫截面的面積、匝數(shù)、周圍介質(zhì)情況，當(dāng)線圈埋設(shè)在路面下時(shí)，上述參數(shù)就基本確定了。而車輛進(jìn)入環(huán)線線圈是，改變了環(huán)形線圈周圍介質(zhì)情況。鐵磁車體使磁導(dǎo)率增加，從而感量增加。但另一方面，環(huán)形線圈是有源探頭在其中加上交變電流，則在其周圍建立起交變電場(chǎng)。當(dāng)鐵磁性的車體進(jìn)入環(huán)形線圈時(shí)，車體內(nèi)會(huì)感生渦電流，并且產(chǎn)生與環(huán)路向耦合但方向相反的電磁場(chǎng)，即互感，降低線圈環(huán)路電感。由于線圈設(shè)計(jì)成渦流影響占支配地

5、位的狀態(tài)，所以環(huán)路總電感量L減少。檢測(cè)出線圈環(huán)路電感量的變化，就可以判斷車輛的存在或通過(guò)。（2）調(diào)諧回路9環(huán)形線圈作為一個(gè)感應(yīng)元件，通過(guò)一個(gè)變壓器接到被恒流源支持的調(diào)諧回路上，該調(diào)諧回路是LC諧振回路，設(shè)計(jì)選擇電容C,使調(diào)諧回路有一個(gè)固定的震蕩頻率。由電子線路知識(shí)可知，LC諧振回路的震蕩頻率f為：（3-2）這表明，f與成反比。前面已分析，車輛進(jìn)入環(huán)形線圈將使回路總電感L減少，因而也會(huì)使震蕩回路頻率增大。只要將該回路的輸出送檢測(cè)電路處理得到頻率隨時(shí)間變化的信號(hào)就可以檢測(cè)出是否有車輛通過(guò)。（3）信號(hào)檢測(cè)與輸出檢測(cè)電路包括相位鎖

6、定器、相位比較器、輸出電路等，現(xiàn)在很多型號(hào)的環(huán)形線圈檢測(cè)器還包含微處理器，它與檢測(cè)電路一起構(gòu)成信號(hào)檢測(cè)處理單元。相位比較器的一個(gè)輸入信號(hào)是相位鎖定器的輸出信號(hào)，其頻率為調(diào)諧回路的固有震蕩頻率，另一個(gè)輸入信號(hào)跟蹤車輛通過(guò)線圈時(shí)諧振回路的頻率變化，從而使輸出的信號(hào)為一反映頻率隨時(shí)間變化的電壓信號(hào)也就是反映車輛通過(guò)環(huán)形線圈的過(guò)程的信號(hào)。輸出電路先將相位比較器輸出的信號(hào)進(jìn)行放大，然后以兩種方式輸出，即模擬量輸出、數(shù)字量輸出。模擬量輸出用來(lái)分別車型，數(shù)字信號(hào)輸出用來(lái)計(jì)數(shù)或控制。亦可用微機(jī)綜合處理輸出信號(hào)獲得各種交通參數(shù)。帶有微處理機(jī)

7、的環(huán)形線圈檢測(cè)器則可以直接做到這一點(diǎn)。從圖3-1可以看出，當(dāng)車輛前沿進(jìn)入線圈一邊時(shí)，檢測(cè)器被觸發(fā)產(chǎn)生信號(hào)輸出，而當(dāng)車輛后沿離駛線圈另一邊時(shí)，信號(hào)強(qiáng)度低于閾值，輸出電平降為零。車輛這個(gè)實(shí)際對(duì)環(huán)形線圈作用的長(zhǎng)度Lji稱為車輛有效長(zhǎng)度。車輛有效長(zhǎng)度數(shù)值上約等于車輛長(zhǎng)度與線圈長(zhǎng)度之和。顯然，大多數(shù)情況下都使用檢測(cè)器的數(shù)字電平輸出。為了檢測(cè)不同的交通參數(shù)和適應(yīng)不同檢測(cè)或控制要求可設(shè)置檢測(cè)器工作于方波和短脈沖兩種輸出方式。當(dāng)檢測(cè)器運(yùn)行于“方波”9的工作方式時(shí)，只要車輛進(jìn)入環(huán)形線圈，檢測(cè)器就產(chǎn)生并保持信號(hào)輸出（當(dāng)車輛離開環(huán)形線圈后，仍可

8、設(shè)置信號(hào)持續(xù)一段時(shí)間）。電路中的計(jì)時(shí)器自動(dòng)計(jì)測(cè)信號(hào)持續(xù)時(shí)間，這對(duì)有些交通控制參數(shù)如占有率等的檢測(cè)計(jì)算很有用處。當(dāng)檢測(cè)器運(yùn)行于“短脈沖”的輸出方式時(shí)，每當(dāng)車輛通過(guò)環(huán)形線圈檢測(cè)器就產(chǎn)生一個(gè)短脈沖（100μs~150μs），這種方式在雙線圈測(cè)速系統(tǒng)中得以應(yīng)用。2.1.2環(huán)形線圈檢測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)成環(huán)形線圈檢測(cè)系統(tǒng)包