現在社會交通的發展，交通檢測器的應用越來越普及。交通檢測器以車輛為檢測目標，檢測車輛的通過或存在狀況，也檢測路上車流的各種引數，其作用是為控制系統提供足夠的資訊以便進行最優的控制。常用的檢測器有環形線圈檢測器、超聲波檢測器、紅外線檢測器、**影象處理機等。
檢測器種類很多，其工作原理大致可分為兩類：檢測能使某種開關觸點閉合的機械力；檢測因車輛的運動或存在引起的能量變化。壓力檢測器就是利用機械力檢測的例子，而利用能量變化進行檢測則有環形線圈檢測器超聲波檢測器等等。
按照能否檢測靜止車輛來分，檢測器可分為兩類。有些檢測器如環形線圈、磁強計檢測器能檢測存在於檢測區域的靜止或運動的車輛，這類檢測器稱為存在型檢測器；而另一類檢測器只能檢測運動通過檢測區域的車輛，這類檢測器稱作通過型檢測器。
檢測器還可以檢測和交通有關的環境條件，以便在出現有害的環境條件時能夠對交通進行控制或提出警告。
2.1.1環形線圈檢測器的構成及其檢測原理
環形線圈檢測器是一種基於電磁感應原理的車輛檢測器，它的感測器是乙個埋在路面下面、通過一定工作電流的環形線圈。當車輛通過線圈或停**圈上時，車輛引起線圈迴路電感量的變化，檢測器檢測出變化量就可以檢測出車輛的存在，從而達到檢測目的。
環形線圈檢測器主要包括：環形線圈、線圈調諧迴路和檢測電路。
（1）環形線圈
環形線圈是由專用電纜幾匝構成（一般為4匝），一般規格為2m×2m的正方形，根據不同的需要，可以改變線圈的形狀和尺寸。
對車輛檢測起直接作用的是環形線圈迴路的總電感。總電感主要包括環形線圈的自感和線圈與車輛之間的互感。我們知道，任何載流導線都將在其周圍產生磁場，對於長度為l，匝數為n的螺線管型線圈，線圈內磁場強度均勻。
道路上的環形線圈不能完全等同於螺線管，考慮其磁場的不均勻修正因子f1,其自感量可近似於螺線管得自感量乘修正因子f1，即：
3-1）
式中是介質的相對磁導率，空氣的，；a為線圈面積。
由上式可知，環形線圈自感的大小取決於線圈的周長、橫截面的面積、匝數、周圍介質情況，當線圈埋設在路面下時，上述引數就基本確定了。而車輛進入環線線圈是，改變了環形線圈周圍介質情況。鐵磁車體使磁導率增加，從而感量增加。
但另一方面，環形線圈是有源探頭在其中加上交變電流，則在其周圍建立起交變電場。當鐵磁性的車體進入環形線圈時，車體內會感生渦電流，並且產生與環路向耦合但方向相反的電磁場，即互感，降低線圈環路電感。由於線圈設計成渦流影響佔支配地位的狀態，所以環路總電感量l減少。
檢測出線圈環路電感量的變化，就可以判斷車輛的存在或通過。
（2）調諧迴路
環形線圈作為乙個感應元件，通過乙個變壓器接到被恆流源支援的調諧回路上，該調諧迴路是lc諧振迴路，設計選擇電容c,使調諧迴路有乙個固定的**頻率。由電子線路知識可知，lc諧振迴路的**頻率f為：
3-2）
這表明，f與成反比。前面已分析，車輛進入環形線圈將使迴路總電感l減少，因而也會使**迴路頻率增大。只要將該迴路的輸出送檢測電路處理得到頻率隨時間變化的訊號就可以檢測出是否有車輛通過。
（3）訊號檢測與輸出
檢測電路包括相位鎖定器、相位比較器、輸出電路等，現在很多態號的環形線圈檢測器還包含微處理器，它與檢測電路一起構成訊號檢測處理單元。
相位比較器的乙個輸入訊號是相位鎖定器的輸出訊號，其頻率為調諧迴路的固有**頻率，另乙個輸入訊號跟蹤車輛通過線圈時諧振迴路的頻率變化，從而使輸出的訊號為一反映頻率隨時間變化的電壓訊號也就是反映車輛通過環形線圈的過程的訊號。
輸出電路先將相位比較器輸出的訊號進行放大，然後以兩種方式輸出，即模擬量輸出、數字量輸出。模擬量輸出用來分別車型，數碼訊號輸出用來計數或控制。亦可用微機綜合處理輸出訊號獲得各種交通引數。
帶有微處理機的環形線圈檢測器則可以直接做到這一點。
從圖3-1可以看出，當車輛前沿進入線圈一邊時，檢測器被觸發產生訊號輸出，而當車輛後沿離駛線圈另一邊時，訊號強度低於閾值，輸出電平降為零。車輛這個實際對環形線圈作用的長度lji稱為車輛有效長度。車輛有效長度數值上約等於車輛長度與線圈長度之和。
顯然，大多數情況下都使用檢測器的數字電平輸出。為了檢測不同的交通引數和適應不同檢測或控制要求可設定檢測器工作於方波和短脈衝兩種輸出方式。當檢測器執行於「方波」的工作方式時，只要車輛進入環形線圈，檢測器就產生並保持訊號輸出（當車輛離開環形線圈後，仍可設定訊號持續一段時間）。
電路中的計時器自動計測訊號持續時間，這對有些交通控制引數如占有率等的檢測計算很有用處。當檢測器執行於「短脈衝」的輸出方式時，每當車輛通過環形線圈檢測器就產生乙個短脈衝（100μs~150μs），這種方式在雙線圈測速系統中得以應用。
2.1.2環形線圈檢測系統的構成
環形線圈檢測系統包括埋於路面下面的環形線圈、接線盒、傳輸電纜、訊號檢測處理單元等。檢測車輛時，將乙個或多個環形線圈按一定的方法埋於路面下，線頭接入接線盒，訊號由傳輸電纜送入訊號檢測處理單元，該電路單元通常包括了微處理器，直接處理檢測資料，計算一些交通控制引數。
環形線圈檢測系統與控制中心的主控機通過電纜連線、通訊，主控機可傳送訊號，設定檢測器的檢測週期等工作狀態，並監測檢測器故障；檢測器則將檢測資料如車輛計數、占有率等傳送至主控機，以便完成控制系統的資訊儲存、優化配置、方案選擇和事件檢測等功能，實現系統的最佳控制效果。
超聲波檢測器是一種在高速公路上應用較多的檢測器，它利用車輛形狀對超聲波波前的影響來實現檢測。超聲波車輛檢測的探頭具有發射和接受雙重功能，被設定於道路的正上方或斜上方，向路面發射超聲波，並接收來自車輛的反射波。
超聲波車輛檢測器的工作原理可分為兩種：傳播時間差法和都卜勒法。
（1） 傳播時間差法
這是一種將超聲波分割成脈衝射向路面並接收其反射波的方法。當有車輛時，超聲波會經車輛提前返回，檢測出超前於路面的反射波，就表明車輛存在或通過。
如圖3-3a所示，若超聲波探頭距地面高度為h，車輛高度為h，波速v，發自探頭的超聲波脈衝的反射波從路面和車輛返回的時間分別為t和t』，則：
t= t3-13）
可見時間t』與車輛高度h向對應。這個特點即用來判別車輛存在，也可用於估計車高。從圖3-3b還可看出，調整啟動脈衝的啟動時間和寬度，能夠限制輸出訊號發生的時間t』的範圍，由式（3-13）就可以得出能被檢測出來的車輛對應的車高範圍。
一般超聲波檢測器能檢測出車高處於0.75m~1.6m的車輛。
圖3-3 超聲波傳播時間差法檢測車輛原理
a超聲波探頭與車高；b脈衝序列
（2） 都卜勒法
超聲波探頭向空間發射超聲波同時接收訊號，如果有移動物體，那麼接收到的反射波訊號就會呈現都卜勒效應。利用此方法可檢測正在駛近或正在遠離的車輛，而不能檢測出處於檢測範圍內的靜止車輛。
由於超聲波檢測器採用懸掛式安裝，這與路面埋設式檢測器（如環形線圈）相比有許多優點。首先是不需破壞路面，也不受路面變形的影響；其次使用壽命長，可移動，架設方便，在日本交通工程中被大量採用。其不足之處是容易受環境的影響，當風速6級以上時，反射波產生飄移而無法正常檢測；探頭下方通過的人或物也會產生反射波，造成誤檢。
所以超聲波檢測器要按照一定的規範安裝。
從架設方便，使用壽命長等方面來說，路面埋設式檢測器不如超聲波檢測器，所以超聲波檢測器成為目前使用量僅次於環形線圈的一種檢測器。
基於光學原理的車輛檢測器用得比較多的是紅外檢測器與雷射檢測器，下面主要介紹紅外檢測器（圖3-4）。
圖3-4 紅外檢測器檢測框圖
紅外檢測一般採用反射式或阻斷式檢測技術。例如反射式檢測探頭，它包括乙個紅外發光管和乙個接收管。無車時，接收管不受光；有車時，接受車體反射的紅外線。
其工作原理是由調製脈衝發生器產生調製脈衝，經紅外探頭向道路上輻射，當由車輛通過時，紅外線脈衝從車體反射回來，被探頭的接收管接收。經紅外調解器調解，再通過選通、放大、整流和濾波後觸發驅動器輸出乙個檢測訊號。
這類檢測器存在的缺點是：工作現場的灰塵、冰霧會影響系統的正常工作。
基於**影象處理的車輛檢測技術是近年來逐步發展起來的一種新型車輛檢測方法，它具有無線、可一次檢測多引數和檢測範圍較大的特點，使用靈活，有著良好的應用前景。
**影象處理車輛檢測系統通常由電子攝像機、影象處理機（包含微處理器）、顯示器等部分組成。如圖3-5，攝像機對道路的一定區域範圍攝像，影象經傳輸線送入影象處理機，影象處理機對訊號進行模/數轉換、格式轉換等，再由微處理器處理影象背景，實時識別車輛的存在，判別車型，由此進一步推導其他交通引數。影象處理機還可根據需要給監控系統的主控機、報警器等裝置提供訊號，控制中心則根據這些訊號制定控制策略，發出整個控制系統的控制訊號。
圖3-5 影象處理車輛檢測系統
**影象處理方法處理的是攝像機攝取的影象。目前的系統一般還不能立即處理連續影象，而是以某一速度處理一系列的影象幀。攝像機將視場場景即光學影象轉換成一幀一幀的電子訊號。
具體來說，設一幀影象由n個一定大小的像元組成，光電元件將每個像元的平均光亮度轉換成電訊號，經掃瞄裝置逐個掃瞄，這些像元相應的電訊號依次通過通道被傳送出來，成為一幀電訊號。如圖3-5，攝像機設定於道路上方或側上方，設s(x，y，t)表示攝像機視場範圍內一點（x，y）,在t時刻的反射光強，通過攝像機攝像，該點影象強度用函式i(x，y，t)表示，該訊號被轉化成數碼訊號儲存、處理。
由於每幀影象包含數十萬個像元，攝像頻率約30幀/s，所以需要大量的儲存空間。為了減少像元所佔儲存空間，提高實時處理速度，通常在多幀影象中取一幀中的一些特定線段作為檢測線進行處理。一旦選定檢測線，影象處理機中的處理程式就估測無車時檢測線上的背景強度（最簡單的方法就是估算背景的統計平均值）從而得到閾值。
將檢測線中所含的像元的強度i(x，y，t)與閾值比較，超過閾值，說明在點（x，y）處有車輛存在或通過，否則就表示無車通過。
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