專利名稱：地埋式集成車輛探測器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種車輛探測裝置，特別是涉及一種地埋式集成車輛探測器，該裝置可用于城市或公路交通指揮管理系統(tǒng)及車輛靜態(tài)管理系統(tǒng)，可對車輛通行、車速、車流量、占道、堵車、?？繒r間等車輛動態(tài)或靜態(tài)信息的探測，適用于紅綠燈控制系統(tǒng)、電子警察照相系統(tǒng)、車輛收費(fèi)站系統(tǒng)、車輛門禁系統(tǒng)、停車場管理系統(tǒng)及路網(wǎng)交通的監(jiān)控管理系統(tǒng)等。
背景技術(shù)：
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，汽車越來越近地走近人們的生活，城市交通和公路交通擁堵現(xiàn)象時有發(fā)生，特別是大中型城市的交通狀況已是政府、民眾關(guān)注的焦點問題之一，使得大量的人力、物力、資金投入到道路改造和道路建設(shè)方面，即便如此，也跟不上交通壓力的高速增長，這種情況非常普遍，特別是經(jīng)濟(jì)越發(fā)達(dá)的地區(qū)，交通擁堵現(xiàn)象越嚴(yán)重；有些地區(qū)，由于資金不足、道路改造和道路建設(shè)客觀上也有難度，面對交通壓力的不利局面將會較長時期的存在；另一方面，道路資源沒有充分利用和挖潛，造成道路資源浪費(fèi)也相當(dāng)嚴(yán)重，讓人倍感痛惜。因此，怎樣充分利用和挖潛道路資源，低成本地、有效地改善和提高道路的使用率、車輛流量和車輛速度，是值得考慮和追求的目標(biāo)，解決這一問題需要建立完善的、高效的和低成本的交通信息系統(tǒng)和交通管理系統(tǒng)，而車輛和車流量探測器是其中的重要一環(huán)。
目前，有關(guān)車輛的探測器大多采用無源紅外線來探測車輛信號并進(jìn)行放大后傳輸?shù)浇煌ㄖ笓]部門，如專利西門子公司的申請?zhí)枮?8802297.4的《車輛探測裝置》等；還有一些是以大型感應(yīng)線圈為探測裝置，車輛經(jīng)過大型感應(yīng)線圈時，車輛駛經(jīng)或?？看笮透袘?yīng)線圈之上，使得其線圈的電感量發(fā)生變化，致使由該線圈與其它電路一起構(gòu)成的探測電路輸出的電信號也隨著發(fā)生變化，形成車輛探測信號，一般為頻率信號，送處理機(jī)處理，得到車流量等交通信息，這些探測裝置存在著對車輛探測方式單一，探測信息不全面，體積大、安裝不方便、安裝時對路面破壞嚴(yán)重、由于路面的龜裂易被損壞等缺點。另外，美國生產(chǎn)一種利用車輛磁映像(VMI)技術(shù)測量車流量的永久型無線車輛記錄器，但這種探測裝置對探測車輛的行駛速度，以及在對車速較慢的、或?？吭谄浒惭b位置處的、或?？吭谄浒惭b位置附近的車輛進(jìn)行探測時，具有功能或性能方面的局限性和不足，不能完全滿足城市交通路口、停車場和路網(wǎng)交通狀況的監(jiān)控、管理、指揮系統(tǒng)對車輛探測裝置的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種具有綜合探測能力、探測的車輛信息更全面、體積小的車輛探測裝置，以解決現(xiàn)有車輛探測裝置的不足。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種地埋式集成車輛探測器，其特征在于，它由產(chǎn)生交變磁場的帶有磁芯或線圈骨架的金屬感應(yīng)探測線圈及與其相配合的振蕩電路構(gòu)成的探測振蕩器、用于從探測振蕩器中檢測或鑒別出與金屬感應(yīng)探測線圈兩端的電壓幅值、通過金屬感應(yīng)探測線圈的感生電流或探測振蕩器振蕩頻率相關(guān)的信息中的至少一種信息的信號鑒別/檢測電路單元、用于完成對信號鑒別/檢測電路單元的輸出進(jìn)行放大、濾波、整形、比較、靈敏度調(diào)整、信號采集、邏輯分析及數(shù)據(jù)編碼和存儲工作中的至少一項工作的信號處理/邏輯處理單元、信號變換/傳輸接口單元、電源及殼體組成，電源為各部分供電，探測振蕩器與信號鑒別/檢測電路單元成相應(yīng)的電氣聯(lián)接，信號鑒別/檢測電路單元的輸出接駁信號處理/邏輯處理單元的相應(yīng)輸入端，信號處理/邏輯處理單元的輸出信號接駁信號變換/傳輸接口單元的輸入端。
上述的地埋式集成車輛探測器，其特征在于，信號鑒別/檢測電路單元由檢波器/整流器及比較器/門限器組成。
上述的地埋式集成車輛探測器，其特征在于，信號鑒別/檢測電路單元由差頻式基準(zhǔn)振蕩器組成，探測振蕩器與差頻式基準(zhǔn)振蕩器構(gòu)成雙頻自差式振蕩器，自差式振蕩器的輸出端接駁信號處理/邏輯處理單元的輸入端。
上述的地埋式集成車輛探測器，其特征在于，信號鑒別/檢測電路單元由基準(zhǔn)振蕩器和混頻器組成，探測振蕩器和基準(zhǔn)振蕩器的輸出分別接駁混頻器電路的相應(yīng)輸入端，混頻器電路的輸出端接駁信號處理/邏輯處理單元的輸入端。
上述的地埋式集成車輛探測器，其特征在于，信號鑒別/檢測電路單元由基準(zhǔn)振蕩器、兩路振蕩信號處理電路和混頻器電路組成，探測振蕩器和基準(zhǔn)振蕩器的輸出各接駁一路振蕩信號處理電路，振蕩信號處理電路分別接駁混頻器電路的輸入端，混頻器電路的輸出端接駁信號處理/邏輯處理單元的輸入端。
上述的地埋式集成車輛探測器，其特征在于，信號鑒別/檢測電路單元由超外差信號接收機(jī)電路構(gòu)成，探測振蕩器的金屬感應(yīng)探測線圈與超外差信號接收機(jī)電路的接收線圈平行緊靠，超外差信號接收機(jī)電路的輸出接駁信號處理/邏輯處理單元的輸入端。
上述的地埋式集成車輛探測器，金屬感應(yīng)探測線圈套裝有高導(dǎo)磁的中心軸向設(shè)有至少一端敞口的空腔磁芯或空腔線圈骨架，空腔內(nèi)用于設(shè)置車輛地磁映像探測單元，車輛地磁映像探測單元為帶有“棒狀”磁芯的車輛地磁映像感應(yīng)線圈或霍爾組件，信號處理/邏輯處理單元中設(shè)有車輛地磁映像信號處理電路，車輛地磁映像探測單元的信號輸出接駁信號處理/邏輯處理單元的相應(yīng)輸入端。
需要指出的是把車輛地磁映像探測單元放置于金屬感應(yīng)探測線圈磁芯的敞口的空腔里或線圈骨架的空腔里，是為了除掉探測器中設(shè)置的車輛地磁映像探測單元中的金屬體對金屬感應(yīng)探測電路功能和性能的影響，這樣不但保證了金屬感應(yīng)探測電路能正常工作，同時還能保證車輛地磁映像探測電路正常工作。
上述的地埋式集成車輛探測器，信號處理/邏輯處理單元中設(shè)置用于傳感路面溫度或本探測器溫度的溫度傳感元件及相應(yīng)的溫度信號處理電路。
上述的地埋式集成車輛探測器，信號變換/傳輸接口單元設(shè)置有用于探測信號輸出的高低電平/脈沖輸出電路裝置、音頻信號輸出電路裝置、電子開關(guān)通/斷輸出電路裝置、集電極輸出電路裝置、光電隔離傳輸電路裝置、標(biāo)準(zhǔn)/非標(biāo)準(zhǔn)通訊接口/總線傳輸電路裝置、無線電通訊信號傳輸電路裝置及光纖通訊信號傳輸?shù)碾娐费b置中的至少一種輸出/傳輸電路裝置，振蕩電路、信號鑒別/檢測電路單元、信號處理/邏輯處理單元、信號變換/傳輸接口單元設(shè)置成滿足不同需要的模塊，或利用大規(guī)模模擬/數(shù)字集成電路或微處理單片計算機(jī)把相應(yīng)的電路單元功能進(jìn)行有機(jī)地綜合設(shè)制成半一體化或一體化集成電路模塊，電路模塊和電路板設(shè)置于殼體內(nèi)或者把他們部分或全部設(shè)置于金屬感應(yīng)探測線圈磁芯的中心空腔里或線圈骨架的空腔里。金屬感應(yīng)探測線圈由一組線圈構(gòu)成或由多組線圈進(jìn)行串接套裝在同一個磁芯而成，金屬感應(yīng)探測線圈磁芯可為線圈外部開放式“磁管形”、“磁棒形”、“磁柱形”、“線盤形”或“磁罐形”，也可根據(jù)探測靈敏度的需要或設(shè)置車輛地磁映像探測單元和電路板的需要，綜合上述形狀制作成多段對接的“綜合幾何形”金屬感應(yīng)探測線圈磁芯。
需要指出的是把電路模塊和電路板放置于金屬感應(yīng)探測線圈磁芯的空腔里，是為了盡量多地祛掉電路模塊和電路板中的金屬體對金屬感應(yīng)探測電路靈敏度及其探測性能的影響，使車輛探測器更好地工作。
上述的地埋式集成車輛探測器，電源為具有穩(wěn)壓電路的有線供電、蓄電池或太陽能電池組，帶有磁芯的金屬感應(yīng)探測線圈的外形為圓柱形，殼體為可拆裝的獨(dú)立式或探測器組件整體塑封成形式，其外形呈圓柱形或扁圓形。
本發(fā)明的工作原理由于車輛底盤由大量的體積較大的金屬構(gòu)件制作而成，當(dāng)車輛駛經(jīng)或停靠在埋于路面的探測器處時，探測振蕩器的金屬感應(yīng)探測線圈產(chǎn)生交變磁場會使車輛底盤的金屬構(gòu)件因電磁感應(yīng)現(xiàn)象而產(chǎn)生感生渦流，感生渦流的電磁場要反抗原交變電磁場的變化，從而使原產(chǎn)生交變電磁場的振蕩電流在幅度和周期上均有所變化，距離越近，振蕩電流在幅度和周期上變化的越多，此改變的電流量、頻率或相對應(yīng)的檢波電壓經(jīng)過適當(dāng)?shù)奶幚砗?，可用來實現(xiàn)對車道上來往車輛或?？寇囕v的探測；另外當(dāng)車輛移動著經(jīng)過探測器時，會使探測器附近的地磁強(qiáng)度發(fā)生變化，形成車輛地磁映像，可利用傳感地磁強(qiáng)度變化的車輛地磁映像感應(yīng)線圈或者高靈敏度地磁霍爾組件，實現(xiàn)對車道上來往車輛的探測。
本發(fā)明主要通過金屬探測和車輛地磁映像兩種探測方式可分別采樣到車輛駛經(jīng)或?？繒r的信號，對這些信號的幅值、頻率、相位、寬度或時域特性進(jìn)行處理、綜合分析得到車流量、道路占用率、車速、停車時間、車輛長度等信息。達(dá)到探測信息取長補(bǔ)短的目的，提高了抗干擾能力和對車輛探測的可靠性和準(zhǔn)確性，同時增加了探測裝置的信息量，因此可更好地滿足不同的應(yīng)用場合和領(lǐng)域、不同的技術(shù)要求、不同的探測目的的需要。安裝時，可在車道上鉆孔埋設(shè)于道路路面，不占用道路路面以上的空間；當(dāng)然，也可安裝在道路路面以上、不影響車輛通過且不超過探測距離的空間位置。本發(fā)明的探測器體積小、模塊化、結(jié)構(gòu)緊湊、可靠性高，安裝靈活、方便、快捷，可采用全密封型外殼，對安裝環(huán)境條件要求低、免維護(hù)，特別適合室外和野外使用，惡劣的氣象環(huán)境如下雨、刮風(fēng)、沙塵暴、溫度變化對其使用效果沒有影響。本發(fā)明適用于大中小城市交通指揮和管理系統(tǒng)、區(qū)域交通信息網(wǎng)系統(tǒng)及停車場管理系統(tǒng)；適用于對車輛的車速、車流量、車輛停留和占道時間、道路占用率和路面溫度的探測，還適用于對安全監(jiān)控、報警系統(tǒng)中。


圖1為本發(fā)明實施例1的主剖視圖。
圖2為本發(fā)明實施例1的俯視圖。
圖3為本發(fā)明實施例1的電路圖。
圖4為本發(fā)明實施例2的主剖視圖。
圖5為本發(fā)明實施例2的電路圖。
圖6為本發(fā)明實施例3的主剖視圖。
圖7為本發(fā)明實施例3的俯視圖。
圖8為本發(fā)明實施例3的電路圖。
圖9為本發(fā)明實施例4的主剖視圖。
圖10為本發(fā)明實施例4的電路圖。
圖11為本發(fā)明實施例5的主剖視圖。
圖12為本發(fā)明實施例5的電路圖。
圖13為本發(fā)明實施例6的主剖視圖。
圖14為本發(fā)明實施例6的電路圖。
圖15為本發(fā)明實施例7的主剖視圖。
圖16為本發(fā)明實施例7的電路圖。
具體實施例方式
實施例1如圖1、2所示，本實施例的探測器由金屬感應(yīng)探測線圈(4)、金屬感應(yīng)探測線圈磁芯(5)、電路模塊線路板(7)、電源線和信號輸出電纜(10)、塑料殼體本體(11)及塑料殼體蓋(12)組成。金屬感應(yīng)探測線圈(4)繞裝在高導(dǎo)磁的“圓管形”金屬感應(yīng)探測線圈磁芯(5)的下段，磁芯(5)中心內(nèi)空腔中設(shè)置電路模塊線路板(7)，金屬感應(yīng)探測線圈(4)由其引出線(6)與電路模塊線路板(7)相連接、電源線及信號輸出電纜(10)通過塑料殼體(11、12)與電路模塊線路板(7)相連接。電路模塊線路板(7)包括金屬感應(yīng)探測振蕩器電路單元、檢波器電路單元、比較器電路單元、信號處理/邏輯處理單元、信號變換/傳輸接口單元和穩(wěn)壓電源單元。
如圖3所示為本實施例1的電路圖，U1為三端穩(wěn)壓電路，U1與C1、C2、C3構(gòu)成穩(wěn)壓電源單元，①為電源正，②為電源地；U2為感應(yīng)開關(guān)集成電路TDA0161D，TDA0161D內(nèi)部集成有振蕩器電路單元、檢波器電路單元、比較器電路單元及可變恒流源電路等，L1為金屬感應(yīng)探測線圈(4)，L1、C4、C5、R1與TDA0161D內(nèi)部振蕩器電路單元構(gòu)成探測振蕩器；可變電阻器R2作為信號處理電路用于探測靈敏度調(diào)整；R3、Q1構(gòu)成集電極③輸出的信號變換/傳輸接口單元；也可設(shè)置RO、電子開關(guān)K，組成電平③或通/斷④⑤輸出的信號變換/傳輸接口單元(雙點劃線所示)。
當(dāng)埋于路面的探測器處沒有車輛駛經(jīng)或停靠時，L1、C4、C5、R1與TDA0161D內(nèi)部振蕩器電路單元構(gòu)成探測振蕩器正常工作；U2的6腳低電平，Q1截止；或電子開關(guān)K不動作、處于常態(tài)。
當(dāng)車輛駛經(jīng)或?？吭诼裼诼访娴奶綔y器處時，金屬感應(yīng)探測線圈L1產(chǎn)生交變磁場會使車輛底盤的金屬構(gòu)件因電磁感應(yīng)現(xiàn)象而產(chǎn)生感生渦流，感生渦流的電磁場要反抗原交變電磁場的變化，從而使原產(chǎn)生交變電磁場的L1上的振蕩電流在幅度和周期上均有所變化，距離越近，振蕩電流在幅度和周期上變化量越大，當(dāng)車輛行駛到探測器上方時，U2的6腳由低電平變成高電平，Q1導(dǎo)通；或電子開關(guān)K動作。
實施例2如圖4所示，本實施例的探測器由車輛地磁映像感應(yīng)線圈(1)、車輛地磁映像感應(yīng)線圈磁芯(2)、金屬感應(yīng)探測線圈(4)、金屬感應(yīng)探測線圈磁芯(5)、1號電路模塊線路板(17)、線路板連接線(8)、2號電路模塊線路板(19)、電源線和信號輸出電纜(10)、塑料殼體本體(11)及塑料殼體蓋(12)組成。金屬感應(yīng)探測線圈(4)繞裝在高導(dǎo)磁的“圓管形”金屬感應(yīng)探測線圈磁芯(5)的下段，磁芯(5)中心軸向的通孔狀內(nèi)空腔的上段設(shè)置車輛地磁映像感應(yīng)線圈(1)，線圈(1)中設(shè)有“棒狀”磁芯(2)，磁芯(5)中心軸向的通孔狀內(nèi)空腔的下段設(shè)置1號電路模塊線路板(17)和2號電路模塊線路板(19)，線路板(17)和線路板(19)由線路板連接線(8)進(jìn)行電連接，車輛地磁映像感應(yīng)線圈(1)和金屬感應(yīng)探測線圈(4)分別由其相應(yīng)的引出線(3)、引出線(6)與電路模塊線路板(17、19)相連接、電源線及信號輸出電纜(10)通過塑料殼體(11、12)與電路模塊線路板(17、19)相連接。1號電路模塊線路板(17)包括金屬感應(yīng)探測的振蕩器電路單元、檢波器電路單元及比較器電路單元、車輛地磁映像感應(yīng)探測的信號處理電路，還包括對兩路探測信號進(jìn)行信號采集、數(shù)據(jù)處理及存儲的微處理單片機(jī)及其外圍器件電路，2號電路模塊線路板(19)包括穩(wěn)壓電源單元和傳輸接口單元，傳輸接口單元為標(biāo)準(zhǔn)型傳輸接口。
如圖5所示為本實施例的電路圖，U1為三端穩(wěn)壓電路，U1與C1、C2、C3構(gòu)成穩(wěn)壓電源單元；U2為感應(yīng)開關(guān)集成電路TDA0161D，TDA0161D內(nèi)部集成有振蕩器電路單元、檢波器電路單元、比較器電路單元及可變恒流源電路等，L1為金屬感應(yīng)探測線圈(4)，L1、C4、C5、R1與TDA0161D內(nèi)部振蕩器電路單元構(gòu)成金屬探測振蕩器；U3為4運(yùn)放，L2為車輛地磁映像感應(yīng)線圈(1)，L2、U3-1、U3-2、U3-3、C7、C8、C9、C10、C11、C12、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10及R11構(gòu)成車輛地磁映像感應(yīng)探測及其信號處理電路；U4是以微處理單片機(jī)為主要器件構(gòu)成的、對兩路探測信號進(jìn)行信號采集、數(shù)據(jù)分析和處理及存儲的智能邏輯處理單元；I/O為標(biāo)準(zhǔn)型傳輸接口單元；①為電源正，②為電源地，③為數(shù)據(jù)線。
當(dāng)埋于路面的探測器處沒有車輛駛經(jīng)或?？繒r，L1、C4、C5、R1與TDA0161D內(nèi)部振蕩器電路單元構(gòu)成探測振蕩器正常工作，同時車輛地磁映像感應(yīng)線圈L2兩端也沒有感應(yīng)電壓信號，探測器處于常態(tài)。
當(dāng)車輛駛經(jīng)或?？吭诼裼诼访娴奶綔y器處時，金屬感應(yīng)探測線圈L1產(chǎn)生交變磁場會使車輛底盤的金屬構(gòu)件因電磁感應(yīng)現(xiàn)象而產(chǎn)生感生渦流，感生渦流的電磁場要反抗原交變電磁場的變化，從而使原產(chǎn)生交變電磁場的L1上的振蕩電流在幅度和周期上均有所變化，距離越近，振蕩電流在幅度和周期上變化量越大，當(dāng)車輛行駛到探測器上方時，U2的6腳有低電平變成高電平；同時當(dāng)車輛駛經(jīng)、接近或離開埋于路面的探測器時，車輛地磁映像感應(yīng)線圈L2兩端有感應(yīng)電壓信號，U3-3的輸出腳有脈沖信號輸出；U4對兩路信號進(jìn)行信號采集、數(shù)據(jù)分析和處理，得到探測結(jié)果及控制命令，之后把探測結(jié)果存儲起來，或送至I/O標(biāo)準(zhǔn)型數(shù)據(jù)接口傳輸給其它裝置和系統(tǒng)，或控制相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作。
實施例3如圖6、7、8所示，本實施例的探測器與實施例2不同之處在于，設(shè)置了路面溫度傳感元件(13)，由帶有“磁棒”集磁器的地磁映像傳感霍爾組件H(15)取代了車輛地磁映像感應(yīng)線圈L2(1)，電源采用高能電池E供電，傳輸接口單元設(shè)置了無線電通訊輸出模塊(21)和天線T(22)。U4對三路信號進(jìn)行信號實時采集、數(shù)據(jù)分析和處理，得到探測結(jié)果或控制命令，并進(jìn)行數(shù)據(jù)編碼或地址編碼，之后把探測結(jié)果存儲起來，或經(jīng)I/O通過有線傳輸③方式或無線傳輸T方式送至傳輸給其它裝置和系統(tǒng)，或控制相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作。
實施例4如圖9所示，本實施例的探測器由金屬感應(yīng)探測線圈(4)、金屬感應(yīng)探測線圈磁芯(5)、電路模塊線路板(7)、電源線和信號輸出電纜(10)、塑料殼體本體(11)及塑料殼體蓋(12)組成。金屬感應(yīng)探測線圈(4)密繞在高導(dǎo)磁的“圓管形”金屬感應(yīng)探測線圈磁芯(5)上，磁芯(5)中心內(nèi)空腔中設(shè)置電路模塊線路板(7)，金屬感應(yīng)探測線圈(4)由其引出線(6)與電路模塊線路板(7)相連接、電源線及信號輸出電纜(10)通過塑料殼體(11、12)與電路模塊線路板(7)相連接。電路模塊線路板(7)包括金屬感應(yīng)探測振蕩器電路單元、差頻式基準(zhǔn)振蕩器、信號變換/傳輸接口單元和穩(wěn)壓電源單元。
如圖10所示為本實施例的電路圖，U1為三端穩(wěn)壓電路78LXX，U1與C1、C2、C3構(gòu)成穩(wěn)壓電源單元，①為電源正，②為電源地；以Q1、Q2、L1和C4為主構(gòu)成探測振蕩器；以Q1、Q3、L2和C6為主構(gòu)成差頻式基準(zhǔn)振蕩器；可變電阻器R6作為信號處理電路用于探測靈敏度調(diào)整；IC為LM386音頻放大集成電路，與③一起構(gòu)成信號變換/傳輸接口單元。
當(dāng)埋于路面的探測器處沒有車輛駛經(jīng)或停靠時，探測振蕩器的工作頻率與差頻式基準(zhǔn)振蕩器的工作頻率相同，Q3的發(fā)射極無音頻信號輸出，③端無信號輸出。
當(dāng)車輛駛經(jīng)或停靠在埋于路面的探測器處時，探測振蕩器的工作頻率發(fā)生變化，與差頻式基準(zhǔn)振蕩器的工作頻率有差值，Q3的發(fā)射極輸出一個音頻信號，經(jīng)IC放大后，在③端輸出一個音頻信號。
實施例5如圖11、12所示，本實施例的探測器由車輛地磁映像感應(yīng)線圈(1)、車輛地磁映像感應(yīng)線圈磁芯(2)、金屬感應(yīng)探測線圈(4)、金屬感應(yīng)探測線圈磁芯(5)、1號電路模塊線路板(17)、線路板連接線(8)、2號電路模塊線路板(19)、電源線和信號輸出電纜(10)、塑料殼體本體(11)及塑料殼體蓋(12)組成。金屬感應(yīng)探測線圈(4)密繞在高導(dǎo)磁的“圓管形”金屬感應(yīng)探測線圈磁芯(5)上，磁芯(5)中心軸向的通孔狀內(nèi)空腔的上段設(shè)置車輛地磁映像感應(yīng)線圈(1)，線圈(1)中設(shè)有“棒狀”磁芯(2)，磁芯(5)中心軸向的通孔狀內(nèi)空腔的下段設(shè)置1號電路模塊線路板(17)和2號電路模塊線路板(19)，線路板(17)和線路板(19)由線路板連接線(8)進(jìn)行電連接，車輛地磁映像感應(yīng)線圈(1)和金屬感應(yīng)探測線圈(4)分別由其相應(yīng)的引出線(3)、引出線(6)與電路模塊線路板(17、19)相連接、電源線及信號輸出電纜(10)通過塑料殼體(11、12)與電路模塊線路板(17、19)相連接。1號電路模塊線路板(17)包括金屬感應(yīng)探測振蕩器、基準(zhǔn)振蕩器、混頻器、車輛地磁映像感應(yīng)探測的信號處理電路，對兩路探測信號進(jìn)行信號采集、數(shù)據(jù)處理及存儲的微處理單片機(jī)及其外圍器件電路；2號電路模塊線路板(19)包括穩(wěn)壓電源單元和傳輸接口單元，傳輸接口單元①②③為標(biāo)準(zhǔn)型傳輸接口。
如圖12所示為本實施例的電路圖，U1為三端穩(wěn)壓電路78LXX，U1與C1、C2、C3構(gòu)成穩(wěn)壓電源單元；U2、U3為555時基集成電路，L1為金屬感應(yīng)探測線圈(4)，L1、U2、C4、R12構(gòu)成金屬探測振蕩器，L2為固定式色碼電感器，L2、U3、C6、R13構(gòu)成基準(zhǔn)振蕩器；D3、Q1、R14、R15和R16構(gòu)成混頻器，U4為4運(yùn)放，L3為車輛地磁映像感應(yīng)線圈，L3、U4-1、U4-2、U4-3、C8、C9、C10、C11、C12、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10及R11構(gòu)成車輛地磁映像感應(yīng)探測及其信號處理電路；U5是以微處理單片機(jī)為主要器件構(gòu)成的、對兩路探測信號進(jìn)行信號采集、數(shù)據(jù)分析和處理及存儲的智能邏輯處理單元；I/O為標(biāo)準(zhǔn)型傳輸接口單元①為電源正，②為電源地，③為數(shù)據(jù)線。
當(dāng)埋于路面的探測器處沒有車輛駛經(jīng)或?？繒r，探測振蕩器的工作頻率與基準(zhǔn)振蕩器的工作頻率有一設(shè)定的差值f，Q1的發(fā)射極輸出一個頻率為f的音頻信號，同時車輛地磁映像感應(yīng)線圈L3上沒有感應(yīng)電壓信號，經(jīng)U5數(shù)據(jù)采集、分析判斷后，給出無車輛駛過或停靠的結(jié)果。
當(dāng)車輛駛經(jīng)或?？吭诼裼诼访娴奶綔y器處時，探測振蕩器的工作頻率會發(fā)生變化Δf，它與基準(zhǔn)振蕩器工作頻率的差值會隨著發(fā)生變化Δf，Q1的發(fā)射極輸出一個頻率為f+Δf的音頻信號；當(dāng)車輛駛經(jīng)、接近或離開埋于路面的探測器時，車輛地磁映像感應(yīng)線圈L3兩端有感應(yīng)電壓信號，U3-3的輸出腳有脈沖信號輸出；U5對兩路信號進(jìn)行信號采集、數(shù)據(jù)分析和處理，得到探測結(jié)果及控制命令，之后把探測結(jié)果存儲起來，或送至I/O標(biāo)準(zhǔn)型數(shù)據(jù)接口(如RS-232、485、I2C或IEEE488等)傳輸給其它裝置和系統(tǒng)，或控制相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作。
實施例6如圖13所示，本實施例的探測器由金屬感應(yīng)探測線圈(4)、金屬感應(yīng)探測線圈骨架(25)、電路模塊線路板(7)、電源線和信號輸出電纜(10)、塑料殼體本體(11)及塑料殼體蓋(12)組成。金屬感應(yīng)探測線圈(4)繞在骨架(25)上，骨架(25)內(nèi)空腔中設(shè)置電路模塊線路板(7)，金屬感應(yīng)探測線圈(4)由其引出線(6)與電路模塊線路板(7)相連接、電源線及信號輸出電纜(10)通過塑料殼體(11、12)與電路模塊線路板(7)相連接。電路模塊線路板(7)包括金屬感應(yīng)探測振蕩器、基準(zhǔn)振蕩器、兩路振蕩信號處理電路、混頻器、信號處理/邏輯處理單元、信號變換/傳輸接口單元和穩(wěn)壓電源單元。
如圖14所示為本實施例的電路圖，C12、C13構(gòu)成穩(wěn)壓電路單元，①為電源正，②為電源地，R8用于限流，C9用于去電源濾波、毛刺；金屬感應(yīng)探測振蕩器以Q1、L1、C1、C2、C3、C4、R2、R3和R4為主構(gòu)成；基準(zhǔn)振蕩器以Q2、L2、C5、C6、C7、C8、R3、R4和R5為主構(gòu)成；IC為六非門集成電路，兩路振蕩信號處理電路，一路由IC-1、IC-2、IC-3、R6、R9、R11和C10構(gòu)成，一路由IC-4、IC-5、IC-6、R7、R10、R12和C11構(gòu)成；混頻器、信號處理/邏輯處理和信號變換/傳輸接口單元由D、R11、R12、R13、R14、C14和場效應(yīng)管QF及③綜合構(gòu)成。
接通電源后，探測振蕩器的工作頻率與基準(zhǔn)振蕩器的工作頻率相同，Q1和Q2的集電極分別輸出一個頻率相同的正弦波振蕩信號，兩信號經(jīng)各自的振蕩信號處理電路成為兩個頻率與幅度相同、而相位相反的矩形波信號，再經(jīng)R11、R12和D混合后送至QF的柵極。
當(dāng)埋于路面的探測器處沒有車輛駛經(jīng)或?？繒r，QF的柵極的電壓低于柵極門檻電壓，QF不工作，③端輸出高電平；當(dāng)車輛駛經(jīng)或?？吭诼裼诼访娴奶綔y器處時，探測振蕩器的工作頻率會發(fā)生變化，會使QF的柵極的電壓高于柵極門檻電壓，QF工作，③端的輸出電平會隨之變化。
實施例7如圖15、16所示，本實施例的探測器由金屬感應(yīng)探測線圈(4)、金屬感應(yīng)探測線圈磁芯(5)、電路模塊線路板(7)、電源線和信號輸出電纜(10)、塑料殼體本體(11)及塑料殼體蓋(12)組成。金屬感應(yīng)探測線圈(4)平繞在磁芯(5)上，金屬感應(yīng)探測線圈(4)之1/4處抽頭，由其引出線(6)與電路模塊線路板(7)相連接，調(diào)幅收音機(jī)調(diào)諧電路的接收線圈(24、34)平繞在磁芯(35)上，接收線圈(24、34)與金屬感應(yīng)探測線圈(4)平行緊靠，電源線及信號輸出電纜(10)通過塑料殼體(11、12)與電路模塊線路板(7)相連接。電路模塊線路板(7)包括LC單管振蕩器電路，單片超外差調(diào)幅收音機(jī)電路IC及其RCL外圍元件和穩(wěn)壓電源。
如圖16所示為本實施例的電路圖，U1為三端穩(wěn)壓電路，U1與C1、C2、C3構(gòu)成穩(wěn)壓電源單元，①為電源正，②為電源地；金屬感應(yīng)探測振蕩器由Q、L1-1、L1-2、C4、C5、C6和R1構(gòu)成；IC為單片超外差調(diào)幅收音機(jī)電路AN7222，RCL為單片超外差調(diào)幅收音機(jī)電路AN7222的外圍電路，超外差信號接收機(jī)電路由IC、調(diào)諧電路(L2、L3、C7、C8)、本振電路(B、C11)及RCL構(gòu)成，探測器輸出為AN7222的13端，接至③。
當(dāng)埋于路面的探測器處沒有車輛駛經(jīng)或停靠時，③端輸出一固定頻率的音頻信號；當(dāng)車輛駛經(jīng)或?？吭诼裼诼访娴奶綔y器處時，③端輸出的音頻信號的頻率隨之變化。
權(quán)利要求
1.一種地埋式集成車輛探測器，其特征在于，它由產(chǎn)生交變磁場的帶有磁芯或線圈骨架的金屬感應(yīng)探測線圈及與其相配合的振蕩電路構(gòu)成的探測振蕩器、用于從探測振蕩器中檢測或鑒別出與金屬感應(yīng)探測線圈兩端的電壓幅值、通過金屬感應(yīng)探測線圈的感生電流或探測振蕩器振蕩頻率相關(guān)的信息中的至少一種信息的信號鑒別/檢測電路單元、用于完成對信號鑒別/檢測電路單元輸出進(jìn)行放大、濾波、整形、比較、靈敏度調(diào)整、信號采集、邏輯分析及數(shù)據(jù)編碼和存儲工作中的至少一項工作的信號處理/邏輯處理單元、信號變換/傳輸接口單元、電源及殼體組成，電源為各部分供電，探測振蕩器與信號鑒別/檢測電路單元成相應(yīng)的電氣聯(lián)接，信號鑒別/檢測電路單元的輸出接駁信號處理/邏輯處理單元的相應(yīng)輸入端，信號處理/邏輯處理單元的輸出信號接駁信號變換/傳輸接口單元的輸入端。
2.如權(quán)利要求1所述的地埋式集成車輛探測器，其特征在于，信號鑒別/檢測電路單元由檢波器/整流器及比較器/門限器組成。
3.如權(quán)利要求1所述的地埋式集成車輛探測器，其特征在于，信號鑒別/檢測電路單元由差頻式基準(zhǔn)振蕩器組成，探測振蕩器與差頻式基準(zhǔn)振蕩器構(gòu)成雙頻自差式振蕩器，自差式振蕩器的輸出端接駁信號處理/邏輯處理單元的輸入端。
4.如權(quán)利要求1所述的地埋式集成車輛探測器，其特征在于，信號鑒別/檢測電路單元由基準(zhǔn)振蕩器和混頻器組成，探測振蕩器和基準(zhǔn)振蕩器的輸出分別接駁混頻器電路的相應(yīng)輸入端，混頻器電路的輸出端接駁信號處理/邏輯處理單元的輸入端。
5.如權(quán)利要求1所述的地埋式集成車輛探測器，其特征在于，信號鑒別/檢測電路單元由基準(zhǔn)振蕩器、兩路振蕩信號處理電路和混頻器電路組成，探測振蕩器和基準(zhǔn)振蕩器的輸出各接駁一路振蕩信號處理電路，振蕩信號處理電路分別接駁混頻器電路的輸入端，混頻器電路的輸出端接駁信號處理/邏輯處理單元的輸入端。
6.如權(quán)利要求1所述的地埋式集成車輛探測器，其特征在于，信號鑒別/檢測電路單元由超外差信號接收機(jī)電路構(gòu)成，探測振蕩器的金屬感應(yīng)探測線圈與超外差信號接收機(jī)電路的接收線圈平行緊靠，超外差信號接收機(jī)電路的輸出接駁信號處理/邏輯處理單元的輸入端。
7.如權(quán)利要求1、2、3、4、5或6所述的地埋式集成車輛探測器，其特征在于，金屬感應(yīng)探測線圈套裝有高導(dǎo)磁的中心軸向設(shè)有至少一端敞口的空腔磁芯或空腔線圈骨架，空腔內(nèi)用于設(shè)置車輛地磁映像探測單元，車輛地磁映像探測單元為帶有“棒狀”磁芯的車輛地磁映像感應(yīng)線圈或霍爾組件，信號處理/邏輯處理單元中設(shè)有車輛地磁映像信號處理電路，車輛地磁映像探測單元的信號輸出接駁信號處理/邏輯處理單元的相應(yīng)輸入端。
8.如權(quán)利要求1、2、3、4、5或6所述的地埋式集成車輛探測器，其特征在于，信號處理/邏輯處理單元中設(shè)置用于傳感路面溫度或本探測器溫度的溫度傳感元件及相應(yīng)的溫度信號處理電路。
9.如權(quán)利要求1、2、3、4、5或6所述的地埋式集成車輛探測器，其特征在于，信號變換/傳輸接口單元設(shè)置有用于探測信號輸出的高低電平/脈沖輸出電路裝置、音頻信號輸出電路裝置、電子開關(guān)通/斷輸出電路裝置、集電極輸出電路裝置、光電隔離傳輸電路裝置、標(biāo)準(zhǔn)/非標(biāo)準(zhǔn)通訊接口/總線傳輸電路裝置、無線電通訊信號傳輸電路裝置及光纖通訊信號傳輸?shù)碾娐费b置中的至少一種輸出/傳輸電路裝置，振蕩電路、信號鑒別/檢測電路單元、信號處理/邏輯處理單元、信號變換/傳輸接口單元設(shè)置成滿足不同需要的模塊，或利用大規(guī)模模擬/數(shù)字集成電路或微處理單片計算機(jī)把相應(yīng)的電路單元功能進(jìn)行有機(jī)地綜合設(shè)制成半一體化或一體化集成電路模塊，電路模塊和電路板設(shè)置于殼體內(nèi)或者把他們部分或全部設(shè)置于金屬感應(yīng)探測線圈磁芯的中心空腔里或線圈骨架的空腔里。金屬感應(yīng)探測線圈由一組線圈構(gòu)成或由多組線圈進(jìn)行串接套裝在同一個磁芯而成，金屬感應(yīng)探測線圈磁芯可為線圈外部開放式“磁管形”、“磁棒形”、“磁柱形”、“線盤形”或“磁罐形”，也可根據(jù)探測靈敏度的需要或設(shè)置車輛地磁映像探測單元和電路板的需要，綜合上述形狀制作成多段對接的“綜合幾何形”金屬感應(yīng)探測線圈磁芯。
10.如權(quán)利要求1、2、3、4、5或6所述的地埋式集成車輛探測器，其特征在于，電源為具有穩(wěn)壓電路的有線供電、蓄電池或太陽能電池組，帶有磁芯的金屬感應(yīng)探測線圈的外形為圓柱形，殼體為可拆裝的獨(dú)立式或探測器組件整體塑封成形式，其外形呈圓柱形或扁圓形。
全文摘要
一種地埋式集成車輛探測器，由金屬感應(yīng)探測線圈及其振蕩器單元、車輛地磁映像探測單元、信號鑒別/檢測電路單元、信號處理/邏輯處理單元、信號變換/傳輸接口單元、電源及殼體構(gòu)成；本發(fā)明可探測車流量、道路占用率、車速、停車時間和路面溫度等信息；廣泛應(yīng)用于交通和停車場的監(jiān)控、管理和指揮系統(tǒng)，且具有成本低、體積小、模塊化、可靠性高，采用全密封型外殼，埋于路面，安裝方便、快捷、免維護(hù)。本探測裝置還可應(yīng)用于安全報警、監(jiān)控系統(tǒng)。
文檔編號G01N27/00GK1699980SQ200410010280
公開日2005年11月23日 申請日期2004年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月21日
發(fā)明者林貴生 申請人:林貴生