專(zhuān)利名稱：基于測(cè)量線圈電感量變化的車(chē)輛檢測(cè)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種車(chē)輛檢測(cè)器，特別涉及一種基于測(cè)量線圈電感量變化的車(chē)輛檢測(cè)器。
背景技術(shù)：
在智能交通控制領(lǐng)域所使用的車(chē)輛檢測(cè)器，根據(jù)不同的技術(shù)原理，分為以下幾類(lèi) 環(huán)形線圈、紅外、視頻、微波、地磁感應(yīng)、超聲波、光纖壓力感應(yīng)、壓力開(kāi)關(guān)等。在這些不同的技術(shù)方案中，環(huán)形線圈車(chē)輛檢測(cè)器的性能最穩(wěn)定，并且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，適用面最廣，是主流的車(chē)輛檢測(cè)技術(shù)。目前，市面上的環(huán)形線圈車(chē)輛檢測(cè)器存在的“死鎖”(Lock up)問(wèn)題上還沒(méi)有得到徹底解決。這個(gè)問(wèn)題是由于外界強(qiáng)電磁干擾或大型卡車(chē)擠壓道路變形時(shí)導(dǎo)致線圈參數(shù)變化而引起的，這個(gè)問(wèn)題會(huì)使環(huán)形線圈車(chē)輛檢測(cè)器在一段時(shí)間內(nèi)不能正常工作，該問(wèn)題在中國(guó)專(zhuān)利文獻(xiàn)CN225^99Y中有一些描述。眾所周知，現(xiàn)有環(huán)形線圈車(chē)輛檢測(cè)器由以下三部分組成作為傳感器的環(huán)形線圈； 連接環(huán)形線圈與檢測(cè)處理單元的傳輸饋線；檢測(cè)處理單元。參見(jiàn)圖1，現(xiàn)有環(huán)形線圈車(chē)輛檢測(cè)器的基本原理是環(huán)形線圈作為一個(gè)電感線圈，其電感量與線圈周?chē)臻g的導(dǎo)磁率有關(guān)。 當(dāng)車(chē)輛通過(guò)或停留在線圈區(qū)域時(shí)，車(chē)體的導(dǎo)磁材料(鐵等)會(huì)改變周?chē)臻g的導(dǎo)磁率。使線圈的電感量發(fā)生變化。通過(guò)檢測(cè)線圈電感量的變化就可以檢測(cè)出車(chē)輛的通過(guò)或存在。更一般地利用LC構(gòu)成的振蕩電路，其輸出頻率在電感固定的情況下，會(huì)隨線圈電感量L的變化而變化。因此，只需要檢測(cè)頻率(或周期)的變化就可以檢測(cè)出車(chē)輛的通過(guò)或存在。關(guān)于用測(cè)頻率的方法來(lái)檢測(cè)車(chē)輛，在中國(guó)專(zhuān)利文獻(xiàn)CN101833862A中有比較詳細(xì)的描述。在現(xiàn)有的技術(shù)中，環(huán)形線圈車(chē)輛檢測(cè)器的檢測(cè)分為開(kāi)環(huán)系統(tǒng)和閉環(huán)系統(tǒng)兩種，開(kāi)環(huán)系統(tǒng)沒(méi)有反饋通道，會(huì)出現(xiàn)“死鎖”問(wèn)題，而閉環(huán)系統(tǒng)的靈敏度較差，做“通過(guò)型”檢測(cè)效果較好，但不能做“存在型”檢測(cè)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種基于測(cè)量線圈電感量變化的車(chē)輛檢測(cè)器，其無(wú)死鎖問(wèn)題，具有開(kāi)環(huán)系統(tǒng)的高靈敏度，又具備閉環(huán)系統(tǒng)的高穩(wěn)定性。為解決所述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種基于測(cè)量線圈電感量變化的車(chē)輛檢測(cè)器，其特征在于，其至少包括環(huán)形線圈，其電感量根據(jù)經(jīng)過(guò)車(chē)輛狀態(tài)和特征而變化；LC振蕩器，其LC振蕩頻率與車(chē)輛經(jīng)過(guò)環(huán)形線圈時(shí)引起的電感變化相關(guān)，并用于測(cè)量環(huán)形線圈的電感量之變化；通道掃描裝置，其用于分時(shí)地處理各個(gè)通道線圈電感的測(cè)量；中央處理裝置，其負(fù)責(zé)控制通道掃描裝置以便完成各個(gè)通道環(huán)形線圈電感量的測(cè)量，計(jì)算各個(gè)通道是否有車(chē)輛進(jìn)入或離開(kāi)或存在，并將結(jié)果數(shù)據(jù)通過(guò)輸出接口和/或通訊
3接輸出到測(cè)量檢測(cè)器外部；環(huán)形線圈、LC振蕩器、通道掃描裝置和中央處理裝置順序連接。優(yōu)選地，所述基于測(cè)量線圈電感量變化的車(chē)輛檢測(cè)器還包括信號(hào)調(diào)理裝置、參數(shù)設(shè)置裝置，信號(hào)調(diào)理裝置、參數(shù)設(shè)置裝置都與中央處理裝置連接，信號(hào)調(diào)理裝置將LC振蕩器輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)以便中央處理裝置處理，參數(shù)設(shè)置裝置用于設(shè)置車(chē)輛檢測(cè)器的工作參數(shù)。本實(shí)用新型的積極進(jìn)步效果在于本實(shí)用新型無(wú)死鎖問(wèn)題，具有開(kāi)環(huán)系統(tǒng)的高靈敏度，又具備閉環(huán)系統(tǒng)的高穩(wěn)定性。

圖1為現(xiàn)有環(huán)形線圈車(chē)輛檢測(cè)器的原理框圖。圖2為本實(shí)用新型基于測(cè)量線圈電感量變化的車(chē)輛檢測(cè)器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本實(shí)用新型中絕對(duì)閥值與輸出時(shí)刻關(guān)系的示意圖。圖4為本實(shí)用新型中絕對(duì)閥值與兩個(gè)線圈關(guān)系的示意圖。圖5為本實(shí)用新型進(jìn)行計(jì)數(shù)的原理框圖。圖6為本實(shí)用新型中車(chē)輛與環(huán)形線圈關(guān)系的示意圖。
具體實(shí)施方式
下面舉個(gè)較佳實(shí)施例，并結(jié)合附圖來(lái)更清楚完整地說(shuō)明本實(shí)用新型。如圖2所示，本實(shí)用新型基于測(cè)量線圈電感量變化的車(chē)輛檢測(cè)器包括環(huán)形線圈5，其利用其電感量在車(chē)輛通過(guò)時(shí)會(huì)發(fā)生變化的性質(zhì)，作為車(chē)輛檢測(cè)器的傳感器，即其電感量根據(jù)經(jīng)過(guò)車(chē)輛狀態(tài)和特征而變化；LC振蕩器3，其LC振蕩頻率與車(chē)輛經(jīng)過(guò)環(huán)形線圈時(shí)引起的電感變化相關(guān)，并用于測(cè)量環(huán)形線圈5的電感量之變化；信號(hào)調(diào)理裝置4，其將LC振蕩器3輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)以便中央處理裝置處理；通道掃描裝置2，其用于分時(shí)地處理各個(gè)通道線圈電感的測(cè)量；輸出接口 8，其將中央處理裝置1的分析結(jié)果輸出到外部，以便其它設(shè)備使用，主要負(fù)責(zé)信號(hào)驅(qū)動(dòng)、電平的轉(zhuǎn)換或信號(hào)隔離輸出。可選用的輸出方式包括但不限于 TTL (Transistor-Transistor Logic,晶體管-晶體管邏輯)電平輸出、光耦合隔離輸出、繼電器輸出。同時(shí)輸出接口還負(fù)責(zé)將內(nèi)部狀態(tài)通過(guò)LED指示燈進(jìn)行指示；通訊接口 7，其用于將中央處理裝置1檢測(cè)到數(shù)據(jù)或內(nèi)部狀態(tài)，通過(guò)通訊接口發(fā)送到遠(yuǎn)程的上位機(jī)。另外，使用通訊接口，還可以設(shè)置車(chē)輛檢測(cè)器的工作參數(shù)。選用的通訊接口包括但不限于RS232/RS485/CAN總線/LIN總線/以太網(wǎng)。選用通訊接口輸出數(shù)據(jù)或內(nèi)部狀態(tài)，應(yīng)當(dāng)包含一套通訊協(xié)議，以便上位機(jī)正確處理通訊數(shù)據(jù)；中央處理裝置1，其負(fù)責(zé)控制通道掃描裝置2以便完成各個(gè)通道環(huán)形線圈電感量的測(cè)量，計(jì)算各個(gè)通道是否有車(chē)輛進(jìn)入或離開(kāi)或存在，并將結(jié)果數(shù)據(jù)通過(guò)輸出接口 8和/或通訊接口 7輸出到測(cè)量檢測(cè)器外部，方便其它系統(tǒng)應(yīng)用；參數(shù)設(shè)置裝置6，其用于設(shè)置車(chē)輛檢測(cè)器的工作參數(shù)，包括靈敏度、通道選擇、測(cè)量線圈頻率所使用測(cè)量周期數(shù)N、數(shù)據(jù)輸出極性、數(shù)據(jù)輸出的方式(存在型、通過(guò)型、延遲輸出時(shí)間、脈沖寬度、進(jìn)入觸發(fā)/離開(kāi)觸發(fā)/進(jìn)入離開(kāi)觸發(fā))。當(dāng)然，車(chē)輛檢測(cè)器的工作參數(shù)，還可以通過(guò)通訊接口來(lái)設(shè)置。其中，環(huán)形線圈5、LC振蕩器3、通道掃描裝置2和中央處理裝置1順序連接。信號(hào)調(diào)理裝置4、參數(shù)設(shè)置裝置6都與中央處理裝置1連接。中央處理裝置使用的處理方法包括1)基于數(shù)字信號(hào)處理的基準(zhǔn)頻率的確定；幻基于單一閥值和相對(duì)閥值相結(jié)合的車(chē)輛狀態(tài)檢測(cè)方法；幻基于動(dòng)態(tài)可變的周期數(shù)的頻率測(cè)量方法。采用數(shù)字信號(hào)處理手段來(lái)確定基準(zhǔn)頻率，可以使得一個(gè)開(kāi)環(huán)系統(tǒng)變得十分穩(wěn)定，將“死鎖”問(wèn)題徹底消除?；趧?dòng)態(tài)可變的周期數(shù)頻率測(cè)量方法，能保證系統(tǒng)具有高靈敏度而不失去可靠性和穩(wěn)定性。用單一相對(duì)閥值的車(chē)輛狀態(tài)檢測(cè)方法，判斷車(chē)輛存在與否與靈敏度的高低無(wú)關(guān)，這對(duì)于測(cè)量車(chē)速十分重要， 對(duì)電子警察測(cè)量車(chē)輛的“通過(guò)”與“存在”也十分重要。不會(huì)因?yàn)殪`敏度不同導(dǎo)致車(chē)輛檢測(cè)的輸出時(shí)刻不同。參見(jiàn)圖3，如果使用絕對(duì)閥值，則不同的閥值意味著不同的輸出時(shí)刻。當(dāng)閥值很低時(shí)，可能在車(chē)輛還未進(jìn)入線圈時(shí)，就錯(cuò)誤地認(rèn)為車(chē)輛“已進(jìn)入”。參見(jiàn)圖4，如果使用絕對(duì)閥值，則同一車(chē)道的兩個(gè)線圈在測(cè)量車(chē)速時(shí)會(huì)因?yàn)殚y值的不同而導(dǎo)致時(shí)間差A(yù)t測(cè)量的不同，導(dǎo)致測(cè)速誤差增大。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)輛通過(guò)狀態(tài)的判斷，系統(tǒng)需要一個(gè)進(jìn)行判斷的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)。當(dāng)沒(méi)有車(chē)輛經(jīng)過(guò)時(shí)，設(shè)LC振蕩器輸出的為頻率FB，當(dāng)車(chē)輛經(jīng)過(guò)時(shí)，設(shè)LC振蕩器輸出的頻率為F0，通常FO大于FB。若FO與FB之間的頻率差大于設(shè)定的靈敏度值，則認(rèn)為車(chē)輛進(jìn)入線圈。將沒(méi)有車(chē)輛經(jīng)過(guò)環(huán)形線圈時(shí)LC振蕩器的輸出頻率設(shè)定為基準(zhǔn)頻率FB，LC振蕩器 FO與FB之間的頻差決定是否有車(chē)存在。因此FB的確定對(duì)車(chē)檢器的車(chē)輛檢測(cè)而言十分重要。由于環(huán)境的溫度變化，以及電容的老化，LC振蕩器在沒(méi)有車(chē)輛經(jīng)過(guò)時(shí)的FB也會(huì)發(fā)生變化，這就必須采用一種基準(zhǔn)頻率確定方法來(lái)跟蹤FB的變化。本實(shí)用新型采用數(shù)字濾波的方法，對(duì)采集到的頻率數(shù)據(jù)進(jìn)行HR低通濾波處理， 消除其中高于2Hz的頻率成分。HR低通濾波的截止頻率為2Hz，采樣率為100Hz。經(jīng)過(guò)數(shù)字濾波后的頻率數(shù)據(jù)，其變化的帶寬只有2Hz，可以抵抗很強(qiáng)的外部干擾，數(shù)字濾波后的頻率數(shù)據(jù)，在一個(gè)時(shí)間窗口為IOs 120s的時(shí)間范圍內(nèi)，還要經(jīng)過(guò)X-Il濾波方法進(jìn)行濾波處理，將頻率數(shù)據(jù)的趨勢(shì)成份，周期成份和隨機(jī)成份進(jìn)行區(qū)分，以解析出頻率變化的趨勢(shì)成份，這就是確定基準(zhǔn)頻率FB所需要的數(shù)據(jù)，通過(guò)這種方法所設(shè)定的基準(zhǔn)頻率FB能夠自動(dòng)適應(yīng)LC振蕩器中L以及C的溫度變化和老化帶來(lái)的頻率變化。為了實(shí)現(xiàn)很寬的靈明度范圍，本實(shí)用新型發(fā)明的車(chē)輛檢測(cè)器，具有一個(gè)可以程控的頻率測(cè)量電路，能夠選擇測(cè)量線圈頻率所需要的周期數(shù)N。參考圖5，GATE(門(mén))計(jì)數(shù)器根據(jù)八選一數(shù)據(jù)選擇器的選擇，對(duì)輸入頻率FO進(jìn)行計(jì)數(shù)，使輸出的GATE信號(hào)的高電平期間TGATE為輸入頻率FO信號(hào)周期時(shí)間TO的N倍。N取 16、32、64、1觀、256、512、1024、及2048中之一。設(shè)測(cè)頻計(jì)數(shù)器的參考頻率為FR，計(jì)數(shù)值為 NC，則有如下關(guān)系N+F0 = NC + FR ；FO = NXFR+NC。由于TGATE是TO的整數(shù)倍，沒(méi)有測(cè)量誤差，但TGATE —般不是參考頻率的周期TR的整數(shù)倍，因此NC對(duì)FR的計(jì)數(shù)存在士 1誤差。由此可見(jiàn)N越大，NC越大，則測(cè)量的精確度越高。同時(shí)可以看出，N較大時(shí)，所需要的測(cè)量時(shí)間也越長(zhǎng)，系統(tǒng)的響應(yīng)變長(zhǎng)，反應(yīng)速度下降。當(dāng)工程應(yīng)用于告訴公路車(chē)輛測(cè)速時(shí)，選擇比較小的N值，比如32或64 ；當(dāng)工程應(yīng)用于停車(chē)場(chǎng)的道閘控制時(shí)，選用比較大的N值，比如256或512 ；當(dāng)需要檢測(cè)的目標(biāo)運(yùn)動(dòng)速度很慢，但需要非常高的靈明度時(shí)，選用非常大的N值，比如IOM或2048。應(yīng)當(dāng)注意到，較小的N值(比如16或32)所測(cè)量的頻率誤差較大，超過(guò)外界的隨機(jī)干擾所引起的頻率變化，計(jì)算時(shí)不考慮外界隨機(jī)干擾。而對(duì)于較大的N值(比如128以上)所測(cè)量頻率誤差很少，外界隨機(jī)干擾引起的頻率變化可能比這個(gè)測(cè)量誤差要大，這時(shí)需要考慮外部干擾的影響。單一絕對(duì)閥值FTH與FB有關(guān)，在不同的N下，F(xiàn)B不同，對(duì)應(yīng)的單一絕對(duì)閥值FTH也不同。FB16表示N = 16時(shí)確定好基準(zhǔn)頻率，對(duì)應(yīng)的絕對(duì)閥值為FTH16 ；FB32表示N = 32時(shí)確定的基準(zhǔn)頻率，對(duì)應(yīng)的絕對(duì)閥值為FTH32 ；FB64表示N = 64時(shí)確定好基準(zhǔn)頻率，對(duì)應(yīng)的絕對(duì)閥值為FTH64 ；FB128表示N = 128時(shí)確定的基準(zhǔn)頻率，對(duì)應(yīng)的絕對(duì)閥值為FTHU8 ；FB256表示N = 256時(shí)確定好基準(zhǔn)頻率，對(duì)應(yīng)的絕對(duì)閥值為FTH256 ；FB512表示N = 512時(shí)確定的基準(zhǔn)頻率，對(duì)應(yīng)的絕對(duì)閥值為FTH512 ；FB1024表示N = 1024時(shí)確定好基準(zhǔn)頻率，對(duì)應(yīng)的絕對(duì)閥值為FTH1024 ；FB2048表示N = 2048時(shí)確定的基準(zhǔn)頻率，對(duì)應(yīng)的絕對(duì)閥值為FTH2048 ；相對(duì)閥值是頻率曲線的一階導(dǎo)數(shù)的第一個(gè)極大值點(diǎn)出現(xiàn)的時(shí)刻。對(duì)于任何類(lèi)型的車(chē)輛進(jìn)入線圈的過(guò)程，只有當(dāng)車(chē)頭進(jìn)入線圈區(qū)域后才會(huì)取得斜率變化的最大值。因此，在車(chē)輛進(jìn)入的過(guò)程中，通過(guò)判斷FO的一階導(dǎo)數(shù)的第一個(gè)極大值，就能判斷車(chē)輛是否進(jìn)入環(huán)形線圈的檢測(cè)區(qū)域(參見(jiàn)圖6)。雖然以上描述了本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解， 這些僅是舉例說(shuō)明，在不背離本實(shí)用新型的原理和實(shí)質(zhì)的前提下，可以對(duì)這些實(shí)施方式做出多種變更或修改。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍由所附權(quán)利要求書(shū)限定。
權(quán)利要求1.一種基于測(cè)量線圈電感量變化的車(chē)輛檢測(cè)器，其特征在于，基于測(cè)量線圈電感量變化的車(chē)輛檢測(cè)器至少包括環(huán)形線圈，其電感量根據(jù)經(jīng)過(guò)車(chē)輛狀態(tài)和特征而變化；LC振蕩器，其LC振蕩頻率與車(chē)輛經(jīng)過(guò)環(huán)形線圈時(shí)引起的電感變化相關(guān)，并用于測(cè)量環(huán)形線圈的電感量之變化；通道掃描裝置，其用于分時(shí)地處理各個(gè)通道線圈電感的測(cè)量； 中央處理裝置，其負(fù)責(zé)控制通道掃描裝置以便完成各個(gè)通道環(huán)形線圈電感量的測(cè)量， 計(jì)算各個(gè)通道是否有車(chē)輛進(jìn)入或離開(kāi)或存在，并將結(jié)果數(shù)據(jù)通過(guò)輸出接口和/或通訊接輸出到測(cè)量檢測(cè)器外部；環(huán)形線圈、LC振蕩器、通道掃描裝置和中央處理裝置順序連接。
2.如權(quán)利要求1所述的基于測(cè)量線圈電感量變化的車(chē)輛檢測(cè)器，其特征在于，所述基于測(cè)量線圈電感量變化的車(chē)輛檢測(cè)器還包括信號(hào)調(diào)理裝置、參數(shù)設(shè)置裝置，信號(hào)調(diào)理裝置、 參數(shù)設(shè)置裝置都與中央處理裝置連接，信號(hào)調(diào)理裝置將LC振蕩器輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)以便中央處理裝置處理，參數(shù)設(shè)置裝置用于設(shè)置車(chē)輛檢測(cè)器的工作參數(shù)。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種基于測(cè)量線圈電感量變化的車(chē)輛檢測(cè)器，其至少包括環(huán)形線圈，其電感量根據(jù)經(jīng)過(guò)車(chē)輛狀態(tài)和特征而變化；LC振蕩器，其LC振蕩頻率與車(chē)輛經(jīng)過(guò)環(huán)形線圈時(shí)引起的電感變化相關(guān)，并用于測(cè)量環(huán)形線圈的電感量之變化；通道掃描裝置，其用于分時(shí)地處理各個(gè)通道線圈電感的測(cè)量；中央處理裝置，其負(fù)責(zé)控制通道掃描裝置以便完成各個(gè)通道環(huán)形線圈電感量的測(cè)量，計(jì)算各個(gè)通道是否有車(chē)輛進(jìn)入或離開(kāi)或存在，并將結(jié)果數(shù)據(jù)通過(guò)輸出接口和/或通訊接輸出到測(cè)量檢測(cè)器外部；環(huán)形線圈、LC振蕩器、通道掃描裝置和中央處理裝置順序連接。本實(shí)用新型無(wú)死鎖問(wèn)題，具有開(kāi)環(huán)系統(tǒng)的高靈敏度，又具備閉環(huán)系統(tǒng)的高穩(wěn)定性。
文檔編號(hào)G08G1/042GK202153396SQ20112023558
公開(kāi)日2012年2月29日 申請(qǐng)日期2011年7月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月6日
發(fā)明者彭樹(shù)林, 敖小華, 沈朝暉 申請(qǐng)人:上海渠瀚實(shí)業(yè)有限公司