课程设计(论文)-基于环形感应线圈的车辆检测器设计

课程设计（论文）-基于环形感应线圈的车辆检测器设计基于环形感应线圈的车辆检测器设计

1任务要求

1.1任务要求

本课程设计的主要任务是设计基于环形感应线圈的车辆检测器，要求运用PROTEL电路设计与制版工具对环形感应线圈车辆检测器进行硬件电路设计

1、熟悉环形线圈车辆检测器的工作原理;

2、了解环形线感应线圈的原理和输出信号的特点;

3、设计出可将环形线感应线圈的电感变化信号转换为频率变化信号的振荡电路;

4、设计出放大、滤波和整形处理电路

1.2原理介绍

检测器的工作原理:环形感应线圈车辆检测器又称为地感，多为埋设式检测系统一种基于电磁感应原理车辆检测器, 它的传感器是一个埋在路面下, 通有一定工作电流的环形线圈。当车辆通过环形地埋线圈或停在环形地埋线圈上时, 车辆自身铁质切割磁通线, 引起线圈回路电感量的变化, 检测器通过检测该电感量就可以检测出车辆的存在, 检测这个电感变化量一般来说有两种方式: 一种是利用相位锁存器和相位比较器, 对相位的变化进行检测; 另一种方式则是利用由环形地埋线圈构成回路的耦合电路对其振荡频率进行检测。本设计采用了后一种检测方式。感应式环形线圈行驶车辆检测器具有性能稳定、性价比高、工程应用方便、免维护、技术不复杂等特点, 目前在工程上应用很广。

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基于环形感应线圈的车辆检测器设计

2 总体方案选择与设计

2.1 背景

2.1.1车辆检测系统概述

随着经济技术的发展，城市化的迅速推进，带来了机动车数量的迅速增长，造成城市道路交通的需求严重不平衡，因此智能交通成为当前缓解交通拥挤的重要手段。自适应交通信号控制系统是智能交通控制系统的核心，能够根据实际车流量的状况，在线实时地自动调整信号控制参数以适应交通流的变化。

道路交通流信息(包括交通流量、车速、行程时问、车道占有率以及车流密度等参数)是制定道路发展规划，安排道路养护经费规划和养护生产作业的主要依据，也是向交通城建规划与环保以及公安交通管理部门提供改善、优化道路交通的实际参考资料和数据。获得交通状况信息在道路网络中的分布情况，可以确定道路网络密度是否能够满足现在和未来的交通需求，解决交通设施的供给与需求的矛盾，使道路网络布局合理化。因此，实时准确地检测道路车辆的交通流信息并预测未来道路交通状况，进而将预测信息提供给交通控制中心，这样，就能够有效地诱导交通避免交通阻塞，减少出行时间和交通事故的发生。这方面，车辆检测器则发挥了重大作用

车辆检测器的运用是随着高速公路的建设而发展起来的。从20世纪30年代开始在美国、英国生产了气动橡皮管式的车辆感应信号控制器，用以检测交通流量，调整绿灯时间长短，减少车辆在路口的延误，比定时控制灵活，以后又

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基于环形感应线圈的车辆检测器设计

发明了雷达、超声波、光电、地磁、微波以及红外等检测器。车辆检测器是高速公路和城市交通道路监控系统中不可缺少的组成部分，主要是通过数据采集和设备监视等方式，向监控系统中的信息处理和信息发布单元提供各种交通参数，作为

监控中心分析、判断、发出信息和提出控制方案的主要依据。因此，车辆检测器及其检测技术水平的高低直接影响到公路交通监控系统的整体运行管理水平。

对于交通自动控制检测和数据采集起了很大作用当前用得最广的是环形线圈检测器。环形线圈车辆检测器出现于20世纪60年代，自从出现了用于监控和观测道路交通的磁感应技术后，感应线圈检测器的发展非常迅速。这种检测器可以检测车辆经过时引起的磁场变化，这种技术称为车辆磁场测量,与其它检测技术相比更稳定、可靠、易于维护。

随着微电子技术、信息处理技术的发展，特别是近年来智能车路系统的飞速发展，基于环形线圈的交通检测器也在不断改进。美国的一家公司研制出一种免维修环形线圈系统，这种检测器借助于聚丙烯护套核对线圈内部实行橡胶一沥青充压处理，克服了以往环形线圈所存在的安装要求高、线圈易损坏等大多数问题，使线圈寿命保持在1O年，这是感应线圈检测器在质上的一个飞跃。目前环形线圈检测器仍以高准确率，低成本，和高可靠性而被大量便用。

线圈检测技术的发展已很成熟，国内外生产厂家也较多，价格相对合理，被高速公路广泛采用，特别是城市道路公安交警用于抓拍违章车辆也常用这种方法?”。从对交通检测器的介绍中可以看出，交通检测器的种类很多，并且不同的检测方法各有其不同的优缺点。但是环形线圈检测器仍然是目前交通控制中应用中最广的交通量检测器，是道路监控系统中非常重要的一部分。利用线圈感应来检测交通参数是目前世界上技术较为成熟的检测方法，可以获得当前监控路面

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基于环形感应线圈的车辆检测器设计

的交通量、占有率、速度、车型等数据，并以其检测功能全面、检测精度高、检测数据准确、可靠、灵敏度高、受环境气候影响小等优点，在相当长的时间内仍

是国内主流的交通检测产品。随着线圈检测器设计精度和可靠性的提高，它将在我国智能交通系统中发挥更大的作用

2.1.2 传统车辆检测系统的不足

1.检测精度低。检测域为锥形，无法适应车型和车辆高度的变化，存

在车辆相互遮拦问题。特别是小车紧贴着大车行驶时，往往出现漏

检。严重拥挤时，误报率也很大。

。 2.抗干扰能力弱，六级以上大风使检测声束产生漂移，无法正常检测。

3.对公路的路面会造成破坏，影响路面寿命，因为线圈车辆检测器的使用需要预先在每条车道下埋设线圈，那必然要先切割路面。

4.使用寿命不长，一般就为一年左右。因为长期使用后，线圈容易被重型车辆、路面修理等损坏，更换线圈时工作量较大。而且施工时需要封闭车道，这也影响了交通。

5.对于跨车道行驶的车辆还不能正确识别处理，这需要在硬件上或软件上做相应的改进研究。

2.1.3 我国车辆检测系统的发展状况

早在20世纪20年代末，国外就已经将车辆检测器用于道路的交通信号控制中。经过了这么多年的研究与试验，车辆检测技术达到了一个很高的水平。还有，出于对交通安全的重视，国外的发达国家通常将道路的监控放在首位。一旦

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哪里发生了交通事故，就可以及时赶到现场救助当事者并及时疏导交通，要做到这一点，没有先进的车辆检测技术是不行的，强烈的需求刺激了国外检测器研究的飞速发展。