道路交通控制原理及應用課程作業
交通資訊是城市交通規劃和交通管理的重要基礎資訊，通過全面、豐富、實時的交通資訊不但可以把握城市道路交通的發展現狀，而且可以對未來發展進行**。因此，交通資訊採集與處理技術無論對城市的規劃、路網建設、交通管理，還是對未來智慧型交通系統功能的實現都非常重要。
動態交通資訊採集系統的目標是全面、自動、連續地從路網上獲得不同地點和路段上的交通流資訊。而要實現這一目標，就離不開資訊感測器。
一、感測器的涵義及組成
國家標準（gb7665—1987）對感測器下的定義是：能感受到規定的被測量的量，並依據一定的規律轉換成可用於輸出訊號的器件或裝置。
在現代科學技術的發展過程中，非電量（例如壓力、力矩、應變、位移、速度、流量、液位等）的測量技術（感測技術）已經成為各領域的重要組成部分，但感測技術最主要的應用領域是自動檢測和自動控制，它將諸如溫度、壓力、流量等非電量變化為電量，然後通過電的方法進行測量和控制。因此，感測器是一種獲得資訊的手段，它獲得的資訊正確與否，關係到整個測量系統的精度。
感測器一般是利用物理、化學、生物等學科的某些反應或原理，按照一定的製造工藝研製出來的。因此，感測器的組成將隨不同的情況而有較大差異。但是，總的來說，感測器是由敏感元件、感測元件、訊號調節與轉換電路和輔助電路組成。
敏感元件是直接感受非電量，並按一定規律轉換成與被測量有確定關係的其他量（一般仍為非電量）的元件。感測元件又稱變換器，一般情況下，它不直接感受被測量，而是將敏感元件輸出的量轉換成為電量輸出。這種劃分並無嚴格的界限，並不是所有的感測器都必須包含敏感元件和感測元件。
如果敏感元件直接輸出的是電量，它同時兼作為感測元件。
訊號調節與轉換電路一般是指把感測元件輸出的電訊號轉換成為便於顯示、記錄、處理和控制的有用訊號的電路。輔助電路通常包括電源，有些感測器系統採用電池供電。
二、交通檢測中常見的感測器技術
1、紅外線感測器
紅外感測器是波束檢測裝置的一種，有主動和被動兩種形式。主動式發射器和接收器分別為半導體雷射器和光電二極體，將兩者對中，水平安裝在車道旁邊。無車通過時，接收器接收細束線狀紅外光，有訊號輸出；車輛通過時，遮斷光束，接收器無輸出，通-斷轉換是對車輛的檢測訊號。
新型主動反射式紅外檢測器的原理為：在相同的紅外光輻射下，反射物的大小、材料和結構不同，反射能量就不一樣。
被動式紅外檢測沒有發射器，只有接收器。接收器感受路面和車輛以紅外波長為主的輻射能量。路面和車體的材料溫度和表面光潔度都不一樣，它們的輻射能量也必然不相等。
現代紅外測溫的解析度已達到0.1%℃，因此區分道路和車輛己不存在困難。
2、環行線圈檢測器
目前,道路檢測交通流狀態用的最多的感測器件是環形線圈，它可以檢測交通量、車速、占有率、車頭時距、車長、長車比和車輛存在等多個專案。
環形線圈檢測原理如圖所示。線圈由專用電纜繞幾匝(一般為4匝)及其饋線構成，它通過乙個變壓器接到被恆流源支援的調諧迴路，有源環形線圈構成lc調諧迴路的電感部分，並**圈周圍的空間產生電磁場。當含有鐵金屬的車體進入線圈磁場範圍，車輛鐵構件內產生自成閉迴路的感應電渦流，此渦流又產生與原有磁場方向相反的新磁場，導致線圈的總電感變小，引起調諧頻率偏離原有數值，從而發出車輛通過或存在的訊號。
3、超聲波感測器
超聲波感測器是一種在道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。超聲波車輛檢測器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，並接受來自車輛的反射波。
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。傳播時間差法這是一種將超聲波分割成脈衝射向路面然後接受其反射波的方法。
當有車輛時，超聲波會經車輛反射提前返回，檢測出超前於地面的反射波，就表明車輛存在或通過。
泊車超聲波探測器
都卜勒法是將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在遠離的車輛，而不能檢測處於檢測範圍內的靜止車輛。
4、微波交通檢測器
前面介紹的超聲、紅外和光學檢測器有一共同的嚴重缺點是穿透雲霧、雨滴和雪花的能力很弱，無法在這些氣候條件下進行檢測。而波長3cm左右的電磁波對雲、雨的透射率達70%一90%。為此，人們利用成熟的雷達測距、測速和成像技術開發出微波交通檢測器。
微波檢測器檢測區發射小功率以不同中心頻率連續調製微波，中心頻率大於1oghz(波長約3cm)，寬度45mhz，進行分割槽掃瞄，獲得被測物的反射回波。掃瞄區域的數量和大小可由軟體控制，最多可分為8個區，每區長度2一10m(可調)，寬度為2m(覆蓋乙個車道)；每區還可進一步細分為2一4個小區，供測速使用。檢測器最多可檢測8個車道的交通量、平均車速、占有率、按長度劃分的車型和排隊長度等引數。
檢測器面對高速公路車道行駛方向布設，稱為前視檢測。通常將一條車道劃分為乙個檢測區，配置一台檢測器。檢測車速時，需要在檢測區內沿行駛方向細分成幾個窄區，並設定窄區間的距離長度；對通過窄區的車輛計時，就可測出車速及其他交通引數。
前視可延長縱向區(車道)監測長度，以提供更精確的資料。檢測區及窄區的劃分均由軟體設定，修改軟體可重新設定。因此，可應用於高速公路監測，城市交通檢測，城市交通訊號控制和區域交通事件報警等不同場合。
檢測器沿車道橫向布置，稱為側視檢測，可同時得出個車道的交通流狀態變數的實時資料。在城市道路十字路口，可以採用多個探頭對四個道口的車輛檢測和處理，對監視和控制路**通效果良好。
5、**車輛檢測器
**車輛檢測器是運用**影象處理和計算機圖形識別技術於近年開發出來的新產品，它可以取代環形線圈，進行高效益的廣域**監視並現場實時採集各種交通引數。
在需要重點監測的路段，安裝一台或多台(如4臺)數字式攝像機，將一定範圍的交通影象，經過乙個影象處理硬體，輸入計算機顯示器；通過互動控制軟體,用滑鼠操作在螢幕交通影象上，設定和疊加檢測區，其尺寸、數量可隨時調校。操作設定一旦建立，車輛經過檢測區，就會產生檢測訊號，經過分析和處理(軟體)，可得到交通量、平均車速、占有率、車頭間距隨和排隊長度等各種引數。在軟體支援下，還可對不同檢測區的訊號進行邏輯處理(與、或、非等)，對交通情況作出正確判斷。
在具有交通事件門限值和演算法軟體的配合下，可對交通事件的發生作出判別，發出預警訊號。與其他交通控制軟體結合，還可對城市交叉路口的交通訊號控制，作出決策。由於檢測元件是在螢幕上畫出來的，在布置上有很大的靈活性，檢測專案也可視需要而增設，功能存在巨大開發潛力。
**車輛檢測器由攝像機、聯接箱、計算機(附外設)和專用軟體等組成。其中聯接箱用來接收多個攝像機拍攝的交通影象，傳輸給計算機或加以儲存。**車輛檢測器可以在-34一+74攝氏度和95%相對濕度下工作。
6、壓電感測器
壓電感測器可檢測軸數、軸載和車速，其主要特點是體積小，使用方便。壓電感測器的工作原理為壓電效應，由套管形壓電聚合體，其內外均鍍以金屬層，形成一條可彎曲變形的壓電電纜。當沿徑向施加外力時，在兩金屬表面產生符號相反的電荷，電荷量與外力成正比。
壓電感測器的輸出能量非常微弱，為了減小檢測量誤差，一般先將訊號送到具有高輸入阻抗的前置放大器(電壓或電荷放大器)，然後再進行一般的放大、檢波等處理，最終輸出指示訊號。
市場**管形壓電檢測器，壓電電纜被凝結在擠壓成性的工程塑料殼體內，殼體連同殼座一併埋設在車道路面下。當車輪滾過檢測器時，檢測器承受載荷而輸出訊號，每通過一根車軸，就會出現乙個脈衝，故常用來監測車輛的軸數。脈衝的峰值越高，軸載也越大。
因此，也可檢測軸載和車載。隔一定距離埋設兩根壓電檢測器，測出時間和已知距離，車速也就被測出。
壓電感測器主要適用於動態稱重、車輛分類統計、車速檢測、計軸數、測軸距、闖紅燈拍照、泊車區域監控、收費站地磅、交通資訊採集和統計。
三、感測器技術的未來發展趨勢
感測器技術發展整體呈現高精度、微型化、整合化、數位化、聲表面波感測器、微加工技術等特點。同時還將朝著加速開發新型材料、高可靠性、寬溫度範圍、微功耗及無源化的方向發展。多感測器資訊融合，mems技術進一步的發展，敏感材料與智慧型材料系統的應用，奈米機械裝置和感測器、化學感測器等新感測器的不斷湧現，未來感測器產業將終將發展成為網路化感測器趨向。
《感測器與檢測技術》串講
目錄 感測器與檢測技術 串講資料 1 第一篇分章指導 1 第一章概述 1 第二章位移檢測感測器 6 第三章速度 加速度感測器 17 第四章力 扭矩和壓力感測器 23 第五章視覺 觸覺感測器 35 第六章溫度感測器 35 第七章氣敏 濕度 水份感測器 39 第八章感測檢測系統的構成 41 第九章訊號分...
感測器與檢測技術總結
第一章概述 一 感測器的作用是 感測器是各種資訊的感知 採集 轉換 傳輸和處理的功能器件，具有不可替代的重要作用。二 感測器的定義 能夠感受規定的被測量並按照一定規律轉換成可用輸出訊號的器件或裝置。三 感測器的組成 被測量量 敏感元件 轉換元件 基本轉換電路 電量輸出 四 感測器的分類 按被測量物件...
感測器與檢測技術試題
班級 姓名學號成績 一 填空 20分 1 測量系統的靜態特性指標主要有線性度 遲滯 重複性 分辨力 穩定性 溫度穩定性 各種抗干擾穩定性等。2分 2 霍爾元件靈敏度的物理意義是表示在單位磁感應強度相單位控制電流時的霍爾電勢的大小。2分 3 光電感測器的理論基礎是光電效應。通常把光線照射到物體表面後產...