5磁频车辆检测——1环形线圈检测器

匝间电容 馈线电缆
检测线路板
调谐电容
图2 环形线圈检测器原理示意图
汽 车
环形线圈
汽 车
实际开始计时
实际终止计时
t
tji t
• 3、环形线圈检测器分类 • 通过型：无源地磁感应线圈，即环形线圈无源 激励。线圈两端有感应电动势产生。 • 存在型：有源激励检测。一定振荡频率的激励 源 • 流量，线圈长度尽可能小于车间距 • 车速和占有率，两个线圈
二、电磁式车辆检测器
• 电磁探头和检测电路两部分组成 两轴式磁通门磁力计，一个初级线圈，两个次级线 • • • • 圈，通过线圈两端电压反应磁场强度。 1khz励磁信号，车辆通过，扰动原磁场，线圈磁场发 生畸变，幅度变化 整形输出800ms的脉冲方波 优点:灵敏度高检测率95%，安装容易 缺点：工作稳定性差
双车道-单台设备安装示意图
现场安装示意图
图1-11d 双车道-胶布固定方式
图1-11c 双车道-路钉固定方式
多车道-两台设备安装示意图
3、优缺点及适用性
（1）优点
• ①快速安装，电源用量少，费用低，维修简单； • ②一次检测可获得多种交通数据，对同一数据实现多种交 通流特性分析报告，具有数据过滤功能、数据质量审核功 能，能精确的研究每一辆车。
2、安装
• 安装位臵的选择要注意以下几点： • （1）所选择的位臵一定使车辆能够匀速的通过气压管，如果可能，要避免 选择那些会让车辆加速或减速的位臵，如转弯，陡坡，交通灯或十字路口 处；
• （2）一定要避免选择车辆会停在气压管传感器上的位臵；
• （3）一定要使车辆垂直通过气压管，避免选择那些会斜向通过气压管的位 臵； • （4）避免由于突然转向或换道而只通过一个气压管的位臵； • （5）要为路旁单元选择一个安全合适的位臵，避免线杆或树木之类的障碍 物。
五、环形线圈车辆检测器的优缺点
优点： 1、技术成熟 2、传感器简单 3、直接测试的量多 4、全天候工作 缺点： 1、只能进行单车道检测，多车道需多个检测器 2、无大局观，不能实时测量排队长度、大区域内车流密 度及车辆拐弯等 3、安装郭晨对检测器可靠性和寿命影响很大 4、线圈容易被重型车辆、路面修理等损坏 5、感应线圈易受冰冻、路基下沉、盐碱等自然环境影响
3、优缺点及适用性
• 优点是可检测小型车辆，包括自行车； • 缺点是很难分辨纵向过于靠近的车辆，无法测量静止的单 位； • 适合装在不便安装线圈场合，比如桥面。
总结：磁频车辆检测器的应用范围
主要用于交通流信息采集系统、交通信号控制系 统、交通诱导以及停车管理系统。 1、交通流信息 交通量、流向、车速、车道占有率、排队 长度等。 2、交通事件信息 车辆超速、违规停车、车辆存在 3、实现闯红灯电子警察触发、车辆违规抓拍、 交通信号自适应控制等
• 5.2地磁与电磁车辆检测器
一、地磁式车辆检测器
• 被动式检测器，本身不发射任何信号，主要由 地磁探头和检测电路组成。
地球磁场如何与偶极磁场叠加引起磁场波动
偶极对罗盘指示数和传感器输出的影响
• 检测车辆存在和车型识别 • 车链通过时对地磁的影响达到地磁强度的几分之一，地磁传感器可分辨 出地磁1/6000的变化。 • 探测车辆通过时对地磁场产生的扰动来探测车辆的。 • 灵敏度高，国外应用广泛
二、环形线圈检测电路原理
• 3、检测器电路原理分析
fi 调谐 电路 相位比较器 （PD） Vd 压控振荡器 （VCO） Vf 低通滤波器 fc （LPF） Vc 输出 DIGout 电路
ANout
电流源
三、环形线圈的设计
• 确定环形线圈的形状、尺寸及其匝数 • 1、形状 • 长方形：适合汽车和货车的检测
二、环形线圈检测电路原理
• 1、调谐电路 • 基于电磁感应原理的车辆检测器
二、环形线圈检测电路原理
• 2、环形线圈车辆检测方案 • （1）相位变化的检测 • 锁相环技术和双振荡器方案 • （2）频率变化的检测 • 对整个谐振回路的振荡频率进行检测 • （3）阻抗变化的检测 • 阻抗——电压电平——检波输出
• 1、检测原理及技术性能 • 车辆通过时，改变探头上磁力线的分布，即穿 过线圈的磁通量发生变化。在探头两端感应出 30~100mv电动势。 • 对汽车速度有一定要求，不能检测静止车辆。 • 可测车速：大于8km/h • 检测精度：约95%
• 有线：路面开一条5mm宽的缝 • 无线：在路面打一个直径55mm，深150mm的 洞
电压—时间曲线
地磁通线
2、安装
• 常用的磁映像检测器是HiStar NC200袖珍交通 流量计，相对于视频检测器而言，NC-200对 安装环境要求较低，可以安装到快速路系统的 任何位臵。
2、安装
• 安装时，将NC200臵于车道中间，然后将保护壳盖在流量计上面，在保护 壳上的8个凹下的圆孔处各放入一个垫圈，用铁锤将水泥钢钉从垫圈钉入路 面，对水泥混凝土路面应钉入1/2英寸深；而沥青路面则应钉入2英寸深。 • 在安装时要特别注意，NC200外壳上部铸有一个大箭头，这个箭头应指向 车辆流动方向，应正确安装。假如安装方向相反，它仍旧能统计车辆数量但 却不能对车辆进行分类。
• 3、长度的确定 • 根据检测目的，确定不同的环形线圈长度。 • 检测车队存在时，环形线圈长度要大于车间距， 而用于车辆计数时，环形线圈必须小于车间距。
• 4、检测区域 • 平行于线圈边，大于线圈槽约1m范围内
• 5、匝数确定 • 匝数取决于环形线圈的 尺寸 线圈周长 3米以下 3—6米 6—10米 10--25米 线圈匝数 根据实际情况，保证电感值在 100uH－200uH之间即可 5-6匝 4-5匝 3匝
• 5.1环形线圈（感应）车辆检测器 • 接触式检测 • 检测车辆通过或存在
一、环形线圈车辆检测器的工作原理 • 环路感应器是通过探测金属物在感应线圈上造 成的电感量变化来探测到金属物的。 • 线圈是由多匝导线绕制成的，埋在路面下，用 水泥填充好。当金属物通过感应线圈时，导致 了线圈的电感量发生了一些变化。这个变化被 检测到后，通过内部控制器的运算判断出有金 属物，并通过输出继电器输出信号。
3) 压电检测器
压电材料：将动能转化成电能的材料，
产生的模拟信号与作用在检测器上的压
力成比例。
应用：动态称重，车型分类（轴数，轴
距），车速检测（多个联合应用）。
4) 道路管检测器
• 原理：车辆经过橡皮管时，发出气压脉冲 信号，使压力起动开关闭合，向计数器发 出电信号。 • 优点：简单，实用，灵活性强。 • 缺点：车流量大时，准确度下降。
•
车辆磁映像（Vehicle Magnetic Imaging-VMI） 技术是美国Nu-metrics公司的专利，属于便携式综 合数据调查检测技术，是固定式的被动声学检测设 备，本身不产生磁场，放在道路上截取磁性的扰动。
• 利用车辆对通过地磁场的影响，检测车辆交通参数。
1、基本原理
• 采用低功耗、高灵敏度的强导磁材料，将地磁磁通线集中约束在比较小 的空间，当车辆接近磁力检测传感器的检测区域时，检测区域的磁力线 受挤压；当车辆将要通过检测区域时，磁力线沿中心聚合；当车辆正在 通过检测区域时，磁力线沿中心发散。这样利用车辆接近、将要通过及 正在通过检测区域时磁力线的变化对车辆进行检测。
1、环形线圈检测器结构
馈线 环 形 线 圈
图1、线圈检测系统图
检测处理单元
检测处理单元组成：
1）中央处理器，
2）检测卡。
•环形线圈传感器、传输馈线、信号检测处理单元、背板框架
• 2、检测原理 • 谐振回路的频率：
f
1 2 LC
• 有源激励检测
车辆 涡流 路面
交变磁场
感应线圈所 展示的两匝 导线
• 3、干线系统
图3.5 开放网络干线和道路封闭网络关联交叉口控制中的交通信号结构。
四、环形线圈的定位
• 4、高速公路监控
图3.8 高速公路事件检测方案
事件过程中的交通流特点
四、环形线圈的定位
• 5、高速公路匝道
图3.9 匝道仪控传感器和路口配置
• 协调的交通响应控制
SWARM1算法
• SWARM 匝道仪控算法的原则
5、磁频车辆检测器
• 磁频车辆检测 • 以电磁感应为检测参数、以磁频车辆检测器 为检测设备的可以检测车辆通过或存在于检 测区域的技术。 • 固定型检测 • 通过分析车辆经过检测区域后引发的传感器 的脉冲信号的方法对交通流信息进行检测。
主要设备
• • • • • • • • 环形线圈 地磁式 电磁式 微星线圈 磁成像 摩擦电 磁力 ……
三、环形线圈的设计
• 1、形状 • 菱形：适合电动单车和自行车的检测
三、环形线圈的设计
• 1、形状 • 8字形：此电环有较低横向灵敏度，适合安装 在非常靠近闸门的地方或容易受横向干扰的场 合。如轨道车辆旁和自动伸缩门等
三、环形线圈的设计
• 2、尺寸 • 根据道路条件和检测目的及要求而确定 • 平行于车辆行驶方向的线圈边长为环形线圈的 长度； • 垂直于车辆行驶方向的线圈边长为线圈的宽度。 • 通常宽度至少应覆盖一个车道宽度的50%~60 %
3、优缺点及适用性
（2）缺点
• ①当车流量大、空气开关对温度比较敏感、车辆轮胎对气 压管造成磨损和破坏的情况下，检测精度会受到影响； • ②车辆停在气压管传感器上时，精度失真。
3、优缺点及适用性
（3）适用性 • 气压管一般安装在垂直于交通流运行的 方向，更适用于双向两车道的检测，用 于测量短期交通量，可广泛用于城市道 路路段和交叉口。
六、环形线圈的安装调节
• 1、环形线圈的测试 • 500V电压下，线圈对地的绝缘电阻>=10M • 车辆通过线圈末端的瞬间，线圈交流阻抗<= 500，正常 • 绝缘电阻<10M,检测器需重新调整 • 绝缘电阻<2M，线圈或馈线需立即更换
• 2、检测器灵敏度的调节 • 理论上，环形线圈检测器的线圈和馈线电缆的 电感系数范围为20~750uH。 • 在较理想情况下，环形线圈检测器的检测精度 能够达到大于0.02%小于0.1%的精度。 • 实际情况下，检测器的灵敏度会因环境因素 （温度、湿度、噪声等）引起线圈阻抗的变化 而使检测器产生误差。
25米以上
2匝
四、环形线圈的定位
• 确定环形线圈在道路上的埋设位臵，取决于检 测目的、道路条件及交通状况等。 • 需要对路口几何尺寸和交通状况进行详细地调 查，并统计好路口高低峰的车流量。
Baidu Nhomakorabea
四、环形线圈的定位
• 1、独立交叉口
四、环形线圈的定位
• 2、全触发交叉口控制传感器的设臵
四、环形线圈的定位
1、基本原理
• 当车辆经过气压管传感器时，气压管 内部便产生一股微弱的气流并传到检 测设备上的空气开关，从而便形成了 一个车轴电信号。橡胶气压管传感器 技术采用2个气压管传感器提供信号， 精确记录每个车轴的时间标，然后利 用交通管理软件对车轴数据进行处理， 可获得交通量、车速、车辆类型、车 • 典型—MetroCount 5600，由MC 流密度等交通流参数。 5600路旁单元及安装套件、MTE 3.18交通数据分析管理软件组成。