波频车辆检测技术——3超声波检测器

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：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（检测电路） 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 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。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。谐振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 效应引起的来车发射波能频率的变化，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。 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 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 如果设为200ms，则这辆车很容易窜出去，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） 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。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。 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、架设方便 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，特别是车流严重拥挤情况下 易受环境影响，大风、暴雨等。