6波频车辆检测技术——3超声波检测器全解.ppt

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1、6.3 6.3 超声波交通检测器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：采用超声波第一代超声波采用单排检测方式（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，若要达到部颁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、超声波车辆检测器结构及作用一、超声波车辆检测器结构及作用1 1、超声波探头（变送器）、超声波探头（变送器）发射接收超声波发射接收超声波压电型换能片、喇叭体、阻尼块压电型换能片、喇叭体、

2、阻尼块2 2、检测主机（检测电路）、检测主机（检测电路）由发射器和接收器组成由发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。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，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。使超声波能够向希望的方向传

3、播。阻尼块是为降低压电片的机械品质因数，吸收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。性作用而继续振动。二、超声波探头的安装方式二、超声波探头的安装方式悬挂，车道正上方悬挂，车道正上方57m57m1 1、正向安装、正向安装2 2、侧向安装、侧向安装三、超声波检测器检测原理三、超声波检测器检测原理首先由传感器发射一束能量到检测区，然后接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，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，依据此数据判别将能量转

4、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。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。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超声波车辆检测器分类脉冲式脉冲式 悬挂在车道上方，向车道发射超声波能脉冲，并接受回悬挂在车道上方，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。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。越车道

5、被接收，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。1 1、脉冲式超声波车辆检测器、脉冲式超声波车辆检测器1 1）、反射波时间差法检测原理）、反射波时间差法检测原理超声波探头与地面距离是一定的，探头发出超超声波探头与地面距离是一定的，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

6、缩短，则表明有车辆通过或存到反射波的时间缩短，则表明有车辆通过或存在。在。检测车辆的存在和通过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检测车辆高度、车流量和车辆的时间占有率2 2）、脉冲发射周期）、脉冲发射周期T T发射的时间间隔发射的时间间隔3080ms3080ms选择，下限大于选择，下限大于30ms30ms应不小于脉冲声波从发射经地面反射并被探头应不小于脉冲声波从发射经地面反射并被探头接收的往返时间。接收的往返时间。下限值下限值TminTmin超声波速度超声波速度331m/s331m/s安装高度安装高度5m5m发射经路面反射的往返时间（发射经路面反射的往返时间（5*25*

7、2）/331=30ms/331=30ms上限值的选择上限值的选择TmaxTmax长度长度5m5m小汽车小汽车 140km/h140km/h直径直径0.5m0.5m的检测区域的检测区域行驶时间行驶时间t=t=（5+0.55+0.5）/140/3600=141ms/140/3600=141ms如果设为如果设为200ms200ms，则这辆车很容易窜出去，造，则这辆车很容易窜出去，造成漏检成漏检应不大于高速（应不大于高速（180km/h180km/h）车辆穿过检测区域）车辆穿过检测区域所需的时间（所需的时间（110ms110ms）发射周期较大时，只能勉强用于交通量检测，发射周期较大时，只能勉强用于交通

8、量检测，不宜于车型识别。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 3）检测过程）检测过程2 2、谐振波型超声波车辆检测器谐振波型超声波车辆检测器3 3、连续波型超声波检测器（多普勒法原理）、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。频率，与声波接收端运动的相对速度成正比。多普勒频率多普勒频率检测车速检测车速检测精度与多普勒雷达相当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四、超声波车辆检测器的优缺点优点：优点：不需开挖路面，不受路面变形影响不需开挖路面，不受路面变形影响使用寿命长，可移动、架设方便使用寿命长，可移动、架设方便缺点：缺点：检测范围呈锥形，受车型、车高变化的影响检测范围呈锥形，受车型、车高变化的影响检测精度较差，特别是车流严重拥挤情况下检测精度较差，特别是车流严重拥挤情况下易受环境影响，大风、暴雨等。易受环境影响，大风、暴雨等。