6波频车辆检测技术——3超声波检测器全解

*,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,南京理工大学,6.3 超声波交通检测器,应用类型：连续式、无人值守观测站、车辆检测器VD,检测类型：非接触式检测,检测技术：承受超声波,第一代超声波承受单排检测方式如图一。这种方法仅具有计数和分型功能。,每车道各增加了一个超声波探头,因超声波的空气传播特性，假设要到达部颁90%的测速精度，前后两排新-旧探头的距离要拉开20 米以上。由于实际安装条件的限制，一般只能拉开2-3 米，这导致单车测速误差过大,一、超声波车辆检测器构造及作用,1、超声波探头变送器,放射接收超声波,压电型换能片、喇叭体、阻尼块,2、检测主机检测电路,由放射器和接收器组成,压电陶瓷片本身存在固有的谐振频率，与压电片的厚度成反比。当外加电场交变电场频率接近该谐振频率时，所得到的机械振动声振动的振幅会明显增大。,喇叭体是将压电陶瓷片的超声振动很好地传播到空气中去。喇叭体可加强超声波的指向性，使超声波能够向希望的方向传播。,阻尼块是为降低压电片的机械品质因数，吸取声能量，防止电震荡脉冲停顿时，压电片因惯性作用而连续振动。,二、超声波探头的安装方式,悬挂，车道正上方57m,1、正向安装,2、侧向安装,三、超声波检测器检测原理,首先由传感器放射一束能量到检测区，然后承受反射回来的能量束，通过有关的换能装置，将能量转换成所需要的数据，依据此数据判别被检测物是否存在或与传感器的位置。,分为脉冲型、谐振型和连续波型超声波检测器。,超声波车辆检测器分类,脉冲式,悬挂在车道上方，向车道放射超声波能脉冲，并承受回波。有车经过，从车顶反射而不是路面放射回波。,谐振波型,连续波型,车道两侧安装放射和承受器，放射谐振型超声波，波横越车道被接收，车辆通过截断波束，检测出车辆。,放射一个连续的超声波能束射向驶近的车辆，由多普勒效应引起的来车放射波能频率的变化，检测车辆的存在。,1、脉冲式超声波车辆检测器,1、反射波时间差法检测原理,超声波探头与地面距离是肯定的，探头发出超声波并接收反射波的时间也是固定的。当有车辆通过时，由于车辆本身的高度，使探头接收到反射波的时间缩短，则说明有车辆通过或存在。,检测车辆的存在和通过,检测车辆高度、车流量和车辆的时间占有率,2、脉冲放射周期T,放射的时间间隔3080ms选择，下限大于30ms,应不小于脉冲声波从放射经地面反射并被探头接收的来回时间。,下限值Tmin,超声波速度331m/s,安装高度5m,放射经路面反射的来回时间5*2/331=30ms,上限值的选择Tmax,长度5m小汽车 140km/h,直径0.5m的检测区域,行驶时间t=5+0.5/140/3600=141ms,假设设为200ms，则这辆车很简洁窜出去，造成漏检,应不大于高速180km/h车辆穿过检测区域所需的时间110ms,放射周期较大时，只能牵强用于交通量检测，不宜于车型识别。,图6-22 超声波传播时间差法检测车辆原理,a超声波探头与车高；b脉冲序列,3检测过程,2、,谐振波型超声波车辆检测器,3、连续波型超声波检测器多普勒法原理,多普勒原理：声波接收端以某一相对速度相对于声源移动时，接收到的声波的频率相对于放射的声波频率有一个偏移，偏移量叫做多普勒频率，与声波接收端运动的相对速度成正比。,多普勒频率,检测车速,检测精度与多普勒雷达相当,四、超声波车辆检测器的优缺点,优点：,不需开挖路面，不受路面变形影响,使用寿命长，可移动、架设便利,缺点：,检测范围呈锥形，受车型、车高变化的影响,检测精度较差，特殊是车流严峻拥挤状况下,易受环境影响，大风、暴雨等。,