随着全球智能交通技术(ITS)的发展,与众多的技术一样,美国MSI传感器公司研发与生产的压电传感器在过去数年里取得了长足的发展。它为用户提供的不仅仅是良好的性能,高度的可靠性,简易的安装方法,还有逐步降低的价格。它独一无二的特性使其在日益扩展的应用中成为理想的选择。
压电传感器特点
电容式传感器:不能检测静止在传感器上的车辆。只能检测动态信号,内阻很高,在低频时信号衰减很大,低速时应考虑采用较高的电路输入阻抗,速度范围取决于电路设计,一般为5公里/小时到200公里/小时,较成功的系统达到10米/分钟(0.6公里/小时)。
无源传感器:可在前置放大器前长距离传送而不需要供电。
寿命长: 超过4千万次ESAL(等效单轴负载)安装质量好可达一亿次(ESAL)。
大信号: 200公斤轮载,在55英里速度行驶时,输出最小250mV信号。
动态特性好: 可测自行车,摩托车,小汽车及重型货车。
高信噪比:传感器的扁平结构即宽厚比为6:1使非受力方向的躁声最小。包括路面躁声和相邻车道车辆的躁声最小。
最小的路面破坏:安装切口仅为19mmx19mm。
易搬运:盘卷在600mmx600mm的纸盒内, 卷曲直径不小于300mm就不会损坏。
一次安装获取多种信号:如轴数CONTROL ENGINEERING China版权所有,重量,车速,轴距,与电感线圈配合,从而实现行驶中称重(WIM),车辆分类统计,车速监测CONTROL ENGINEERING China版权所有,闯红灯拍照。
压电传感器应用范围
压电传感器主要应用于行驶中称重(WIM),车辆分类统计www.cechina.cn,计轴数,测轴距,车速监测,闯红灯拍照,泊车区域监控,收费站地磅,交通信息采集和统计(道路监控)以及机场滑行道。
一. 行驶中称重(WIM)
在美国、巴西、德国、日本和韩国有大量应用,其主要用途是高速公路车辆超重超载监测的预选和桥梁超载警告系统,既判断正在高速行驶中的车辆,尤其是驶过桥梁的车辆是否超载,由视频系统拍下车牌号记录在案,然后再由执法机构用精度较高的低速称重系统判断超载量并根据超载量罚款。
性能符合ASTME1318-94动态称重标准,传感器长度方向上的输出一致性小于±7%,埋设在路面下永久性安装时,总重精度在±10%以内,适用于ASTM-E1318-94标准I类动态称重系统;临时安装在路面时,总重精度在±15%以内,适用于ASTMEl318-94标准II类动态称重系统。
传感器精度与车辆振动和跳动有关,与轮胎压在传感器上的面积有关,与温度有关,需要温度补偿。尤其是道路质量对系统精度影响很大,用在水泥路面较好,寿命长于沥青路面CONTROL ENGINEERING China版权所有,用于动态称重的道路质量应符合ASTM的有关规定。通常可以保证的精度是±10%,个别成功的系统精度可达1-2%。
速度范围可以从5公里/小时到200公里/小时,较成功的系统在低速端达到10米/分钟(0.6公里/小时)。重量下限是自行车,上限经受了50万次60KN单轮胎实验,等效于70吨(美国标准的9类车辆),实测中水泥实验路段被压坏。
二、 车辆分类统计
压电传感器的主要用途是车型分类,车速数据可被转换为可靠的分类数据。不同的国家使用不同的分类表对车辆分类。在美国,FHWA把车辆定义为从摩托车到多用途拖车的13种类型(见高速公路动态称重(WIM)系统的标准规范及用户要求与试验方法ASTMl318-94)。车辆的类型是根据轴数和轴距确定的。
轴距:由于车速在3米或小于3米的距离内基本上是均速,用车轴经过传感器时建立的信号时间差乘以车速,就得出轴距。
轴数:由于传感器是检测压过轮胎的力,因此即使在车量靠得很近时也很容易测出轴数,但在车流密集、低速及车型相似时,不能区分所计轴数是同一辆车还是两辆车,而电感线圈不能计轴数,因而用电感线圈+压电传感器的方案既可测得轴数又可测得车数。配置方案既可以是传感器+线圈+传感器CONTROL ENGINEERING China版权所有,也可以是线圈十传感器十线圈,为获取车速信号芹进行其它计算,两个方案都可以,但前一个配置较好。
轮距:有些国家如南韩,车辆的分类需要检测轮距,我国车辆的种类很多,存在同轴距不同轮距的问题,如解放车和黄河车,其载重能力的差别很大。如果检测器能分辨轮距,将增加系统的覆盖率和准确性。将传感器以一定角度斜埋就可解决这个问题。
轮胎数:其他国家车辆分类的标准,如巴西是以双轮胎作为等级划分标准的。为了探测双轮胎,通常在与车流方向成一定角度(一般是30度到45度)再加装一个传感器。当双轮胎经过斜埋的传感器时,会产生一个双峰脉冲,通过电路的处理可识别双轮胎信号。垂直车流安装的传感器仍用来正常探测车速,轴数,并与斜埋传感器计数进行比较。根据交通部发布的"超限运输车辆行驶公路管理规定",动态称重系统应具备识别单、双轮胎的能