波频车辆检测技术——超声波检测器学习教案.pptx

会计学1波频车辆波频车辆(chling)检测技术检测技术超声波超声波检测器检测器第一页，共24页。n n应用类型：连续式、无人值守观测站、车辆检测(jin c)器（VD）n n检测(jin c)类型：非接触式检测(jin c)n n检测(jin c)技术：采用超声波第1页/共24页第二页，共24页。n n第一代超声波采用单排检测(jin c)方式（如图一）。这种方法仅具有计数和分型功能。第2页/共24页第三页，共24页。n n每车道各增加了一个超声波探头每车道各增加了一个超声波探头n n因超声波的空气传播特性，若要达到部颁因超声波的空气传播特性，若要达到部颁90%90%的测速精度，前后的测速精度，前后(qinhu)(qinhu)两排（新两排（新-旧）探头的距旧）探头的距离要拉开离要拉开20 20 米以上。由于实际安装条件的限制，一般只能拉开米以上。由于实际安装条件的限制，一般只能拉开2-3 2-3 米，这导致单车测速误差过大米，这导致单车测速误差过大第3页/共24页第四页，共24页。一、超声波车辆检测器结构一、超声波车辆检测器结构(jigu)及作用及作用1、超声波探头（变送器）发射接收超声波压电型换能片、喇叭体、阻尼块2、检测主机(zhj)（检测电路）由发射器和接收器组成第4页/共24页第五页，共24页。n n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(zn d)。n n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。n n阻尼块是为降低压电片的机械品质因数，吸收声能量，防止电震荡脉冲停止时，压电片因惯性作用而继续振动。第5页/共24页第六页，共24页。二、超声波探头的安装二、超声波探头的安装(nzhung)方式方式n n悬挂，车道(chdo)正上方57mn n1、正向安装第6页/共24页第七页，共24页。n n2、侧向(c xin)安装第7页/共24页第八页，共24页。三、超声波检测三、超声波检测(jin c)器检测器检测(jin c)原理原理n n首先由传感器发射一束能量到检测区，然后接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(sh fu)存在或与传感器的位置。n n分为脉冲型、谐振型和连续波型超声波检测器。第8页/共24页第九页，共24页。超声波车辆超声波车辆(chling)检测器分类检测器分类脉冲脉冲(michng)式式 悬挂在车道上方悬挂在车道上方(shn fn)，向车道发射超声波能脉冲，并接受回波。，向车道发射超声波能脉冲，并接受回波。有车经过，从车顶反射而不是路面发射回波。有车经过，从车顶反射而不是路面发射回波。谐振波型谐振波型连续波型连续波型车道两侧安装发射和接受器，发射谐振型超声波，波横越车道被接收，车道两侧安装发射和接受器，发射谐振型超声波，波横越车道被接收，车辆通过截断波束，检测出车辆。车辆通过截断波束，检测出车辆。发射一个连续的超声波能束射向驶近的车辆，由多普勒发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发射波能频率的变化，检测车辆的存在。效应引起的来车发射波能频率的变化，检测车辆的存在。第9页/共24页第十页，共24页。1、脉冲、脉冲(michng)式超声波车辆式超声波车辆检测器检测器第10页/共24页第十一页，共24页。n n1）、反射波时间差法检测原理n n超声波探头与地面(dmin)距离是一定的，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，则表明有车辆通过或存在。n n检测车辆的存在和通过n n检测车辆高度、车流量和车辆的时间占有率第11页/共24页第十二页，共24页。第12页/共24页第十三页，共24页。2）、脉冲发射周期T发射的时间间隔3080ms选择，下限大于30ms应不小于脉冲声波(shn b)从发射经地面反射并被探头接收的往返时间。下限值Tmin超声波(shn b)速度331m/s安装高度5m发射经路面反射的往返时间（5*2）/331=30ms第13页/共24页第十四页，共24页。n n上限值的选择Tmaxn n长度5m小汽车 140km/hn n直径0.5m的检测区域(qy)n n行驶时间t=（5+0.5）/140/3600=141msn n如果设为200ms，则这辆车很容易窜出去，造成漏检n n应不大于高速（180km/h）车辆穿过检测区域(qy)所需的时间（110ms）n n发射周期较大时，只能勉强用于交通量检测，不宜于车型识别。第14页/共24页第十五页，共24页。图6-22 超声波传播时间差法检测车辆(chling)原理a超声波探头与车高；b脉冲序列第15页/共24页第十六页，共24页。n n3）检测(jin c)过程第16页/共24页第十七页，共24页。第17页/共24页第十八页，共24页。第18页/共24页第十九页，共24页。第19页/共24页第二十页，共24页。2、谐振、谐振(xizhn)波型超声波车波型超声波车辆检测器辆检测器第20页/共24页第二十一页，共24页。3 3、连续、连续、连续、连续(linx)(linx)波型超声波检测器（多普勒法波型超声波检测器（多普勒法波型超声波检测器（多普勒法波型超声波检测器（多普勒法原理）原理）原理）原理）第21页/共24页第二十二页，共24页。n n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发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。n n多普勒频率n n检测车速(ch s)n n检测精度与多普勒雷达相当第22页/共24页第二十三页，共24页。四、超声波车辆四、超声波车辆(chling)检测检测器的优缺点器的优缺点n n优点：n n不需开挖路面，不受路面变形影响(yngxing)n n使用寿命长，可移动、架设方便n n缺点：n n检测范围呈锥形，受车型、车高变化的影响(yngxing)n n检测精度较差，特别是车流严重拥挤情况下n n易受环境影响(yngxing)，大风、暴雨等。第23页/共24页第二十四页，共24页。