环形线圈检测技术课件.ppt

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1、《交通控制技术基础》交通信息检测与处理系统示意图2.交通信息检测技术在进行交通规划、路网设计及交通管理等众多交通方面中，交通信息检测是至关重要的，它是交通发展规划和道路交通科学管理的重要基础和前提。智能型交通信息检测技术主要是运用新型电子技术、信息技术等手段对动态交通信息进行检测的技术。为交通规划与管理提供更可靠的信息基础。2.交通信息检测技术该章的主要内容为：环形线圈感应式检测技术视频检测技术微波检测技术红外及超声波检测技术2.1环形线圈感应式检测技术该节的主要内容：环形线圈检测器的基本原理环形线圈检测器的布设基于环形线

2、圈的交通量获取技术环形线圈的优缺点2.1环形线圈感应式检测技术环形线圈感应式检测技术是运用环形线圈作为检测传感器来检测车辆通过或存在于检测区域的技术。主要由三部分组成：环形线圈车辆传感器、传输馈线、检测处理单元。多个线圈检测到的信息经控制单元、调制解调后传给控制中心，组成整个车辆检查系统。如下图所示：环形线圈检测器结构车辆检测系统组成框图2.1.1环形线圈传感器的工作原理线圈中的总电感（线圈自感和线圈与车辆间互感）起直接作用。自感：环形线圈自感的大小取决于线圈的周长、环绕面积、匝数及周围介质情况。当车辆进入环形线圈时，改变

3、了线圈周围的介质情况，铁磁车体使导磁率增加，从而自感量增加。互感：环形线圈被加上了交变电流，在其周围产生了交变电磁场当铁磁性的车体进入环形线圈时，车体内就会产生涡流。此涡流会损耗环形线圈产生的电磁能，即此涡流产生的磁场与原磁场的方向相反，对环形线圈的磁场具有去磁作用，因此，会使环形线圈的电感量减少。线圈的频率通常设在几十Khz～100Khz内，此时涡流的去磁作用占主导地位，当车辆进入环形线圈的范围时，其电感量将减小。2.1.1环形线圈传感器的工作原理在检测时，车辆可以被等效地看成是具有一定电路参数的电路，它与环形线圈之间存

4、在一定的互感。可将其关系等效为以下电路图：车辆线圈环形线圈车辆传感器等效电路图根据等效电路建立其关系方程：由上方程组可得出：（1）（2）2.1.1环形线圈传感器的工作原理式（2）中分母即为车通过时环的等效阻抗，实部为等效电阻，是M的函数，M增大，等效损耗增加。等效电感为：（3）上式中，第一项的变化幅度与车辆材料的导磁率有关（自感），第二项与涡电流效应有关（互感），M平方正比。检测时车辆覆盖线圈的面积愈大，车辆的底盘愈低，则互感系数M越大，检测灵敏度也越高。2.1.1环形线圈检测器的工作原理自感：由电磁场理论可知，任何载流导

5、线都将在其周围产生磁场。对于长度为l、匝数为N的螺线管型线圈，其内磁场强度均匀，其自感量为：2.1.1环形线圈传感器的工作原理环形线圈检测器主要由环形线圈、调谐回路、检测电路和输出放大器组成，另外新型环形线圈检测器还有微处理器。通常是由几匝金属线绕制成的环形线圈作为传感器，用作调谐回路中的一个电感元件，与车辆检测器的振荡回路一起形成LC谐振。2.1.1环形线圈传感器的工作原理LC谐振电路：通过LC谐振电路可以检测电感量的变化。选择合适的电容C，使调谐回路有一个固有振荡频率（即谐振频率）：可知，当车辆进入环形线圈的区域时，其

6、总的电感量L将减小，谐振回路的频率将增加。由检测电路检测出这个频率的变化就可以判断是否有车辆经过。2.1.1环形线圈传感器的工作原理检测这个电感变化量一般来说有两种方式:（1）、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;（2）、利用相位锁存器和相位比较器,对相位的变化进行检测。2.1.1环形线圈传感器的工作原理检测器通过检测该电感变化量就可以检测出车辆的存在，在微处理器（更强的信号处理功能）的参与下，输出电路先将脉冲信号进行放大，然后以频率、模拟量或数字输出。频率输出可以用来测速、车辆存在、占有率;模拟量输

7、出可以用来判别车辆类型;数字输出可以用于计数。2.1.1环形线圈传感器的工作原理环形线圈检测器的工作原理概括：根据电磁场耦合原理设计而成，当环形线圈中通过一定频率的电流时，若给线圈断面加钢板，线圈涡流的去磁作用会大于铁磁质的增磁作用而使得线圈的等效电感量明显减小；而车辆通过与加钢板情况相似，检测线圈根据这一原理达到检测目的。涡流在金属体中有一定的径向范围，它在对应激励线圈的外径处，电流密度最大，而在小于和大于线圈外径的地方衰减很快，形成一个导电环；环形线圈的磁场并不是均匀分布，线圈中点处的磁感应强度比其他点都弱一些，越靠近

8、导线的地方，磁感应强度越大，而在线圈拐弯处，磁感应强度为最大。设计线圈形状及尺寸原则：由于环形线圈的磁场并不是均匀分布，为增大检测灵敏度（即增大互感系数M），在设计线圈形状及尺寸时应使车体覆盖磁感应强度大的区域以及车体覆盖较大的环形感应线圈面积。2.1.2环形线圈传感器的布设为提高检测灵敏度一般绕法线圈