一種環(huán)形線圈車輛檢測器的模擬測試系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開一種環(huán)形線圈車輛檢測器的模擬測試系統(tǒng)，包括模擬線圈、負載線圈、驅(qū)動電路、線圈車輛檢測器、控制單元和動態(tài)測頻計，模擬線圈和負載線圈串接，模擬線圈的兩端接在線圈車輛檢測器的兩個接線端子上，兩個接線端子分別為正接線端子和負接線端子，正接線端子還接驅(qū)動電路的輸入端，驅(qū)動電路的輸出端接負載線圈的一端，負載線圈的另一端接地，控制單元控制驅(qū)動電路；所述動態(tài)測頻計接在模擬線圈的兩端。采用系統(tǒng)可在實驗室內(nèi)進行檢測，大大減少研究人員對車輛檢測和監(jiān)控系統(tǒng)進行測試的工作量，使得研究人員可不用去道路現(xiàn)場而只在實驗室就可對監(jiān)控系統(tǒng)進行維護和測試，提高了包括環(huán)形線圈車檢器的車輛監(jiān)控系統(tǒng)的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。
【專利說明】一種環(huán)形線圈車輛檢測器的模擬測試系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及智能交通系統(tǒng)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種環(huán)形線圈車輛檢測器的模擬測試系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在智能交通系統(tǒng)中，交通信息采集是一個極為重要的組成環(huán)節(jié)。它為交通預(yù)測、交通指揮與信息服務(wù)等提供基礎(chǔ)的信息源，是對交通系統(tǒng)有效監(jiān)控的前提條件。交通信息依其功能可分有三類:交通流、環(huán)境狀況與設(shè)備狀態(tài)。其中屬于交通流一類的參數(shù)有:車速、道路占有率、車型、交通量、車頭時距、車長比、排隊長度等。所謂車輛檢測即是對這一類交通流參數(shù)的檢測。
[0003]根據(jù)不同的檢測技術(shù)主要分為線圈檢測、地磁檢測、視頻檢測、微波檢測、紅外線檢測、雷達檢測、激光檢測等。環(huán)形線圈車輛檢測器，相對于其他檢測器具有高可靠性、高檢測精度、全天候工作的優(yōu)點，再加上成本較為低廉，是目前應(yīng)用最廣泛的車輛檢測器之一。
[0004]目前在高速公路或城市道路現(xiàn)場應(yīng)用的車檢器都不是單獨使用，只是作為前端檢測系統(tǒng)，和抓拍攝像系統(tǒng)、后端傳輸系統(tǒng)構(gòu)成了車輛檢測和違法監(jiān)控記錄系統(tǒng)，即所謂的“電子警察”。檢測監(jiān)控系統(tǒng)安裝在外部道路現(xiàn)場之后，受到安裝環(huán)境的影響，當(dāng)系統(tǒng)中的車檢器出現(xiàn)問題和故障時，在現(xiàn)場是不方便進行維修和測試，只能將出現(xiàn)故障的設(shè)備部分拿回實驗室進行檢修，這樣造成了 一段時間內(nèi)檢測監(jiān)控系統(tǒng)不能工作，對交通狀況檢測和監(jiān)控構(gòu)成了影響。同時，在實驗室內(nèi)又不具備車檢器在外部道路現(xiàn)場需要的檢測環(huán)境，不能實時地根據(jù)道路現(xiàn)場上車輛通行情況對其檢測效果進行測試。
實用新型內(nèi)容
[0005]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型提出一種環(huán)形線圈車輛檢測器的模擬測試系統(tǒng)，用于在實驗室環(huán)境下對道路上安裝的以環(huán)形線圈車輛檢測器組成的車輛檢測與監(jiān)控系統(tǒng)進行檢測和測試，及早發(fā)現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)的問題，確定監(jiān)控系統(tǒng)能夠正常工作，之后就可以安裝在外部道路現(xiàn)場。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術(shù)方案為:
[0007]一種環(huán)形線圈車輛檢測器的模擬測試系統(tǒng)，包括模擬線圈、負載線圈、驅(qū)動電路、線圈車輛檢測器、控制單元和動態(tài)測頻計，所述模擬線圈和負載線圈串接，模擬線圈的兩端接在線圈車輛檢測器的兩個接線端子上，兩個接線端子分別為正接線端子和負接線端子，正接線端子還接驅(qū)動電路的輸入端，驅(qū)動電路的輸出端接負載線圈的一端，負載線圈的另一端接地，所述控制單元控制驅(qū)動電路；所述動態(tài)測頻計接在模擬線圈的兩端。
[0008]為了能夠可以在實驗室環(huán)境下對道路上安裝的車輛檢測器進行檢測，關(guān)鍵需要模擬出道路上的環(huán)形線圈以及車輛駛過該環(huán)形線圈時線圈振蕩頻率的變化。故本實用新型的模擬測試系統(tǒng)的關(guān)鍵是設(shè)計出一個磁場變化的裝置，即模擬一個環(huán)形線圈，使其振蕩頻率的變化與實際車輛經(jīng)過環(huán)形線圈時振蕩頻率的變化相同，并采用動態(tài)測頻計實時的測量頻率的變換情況。
[0009]為了實現(xiàn)線圈振蕩頻率的變化，本實用新型先利用LC振蕩電路使模擬線圈發(fā)生振蕩，然后通過電磁感應(yīng)原理和互感原理使模擬線圈的電感發(fā)生變化，從而使其振蕩頻率發(fā)生改變。
[0010]通過采用LC振蕩電路時，根據(jù)振蕩的L、C關(guān)系的公式:希望通過L的變化實現(xiàn)f的變化，即實現(xiàn)一個可變電感L。
[0011 ] 上述模擬線圈和負載線圈的自感值和互感值是一定，故通過控制單元控制電位器的電位變化，從而改變電感L，繼而實現(xiàn)頻率的改變。
[0012]在一種優(yōu)選的方案中，所述驅(qū)動電路包括電壓跟隨器、電位器、比例運算電路和功率放大電路，正接線端子接驅(qū)動電路的電壓跟隨器一輸入端，電壓跟隨器的另一輸入端接電壓跟隨器輸出端，電壓跟隨器的輸出端接電位器的一端，電位器的另一端接地，電位器的中間端接比例運算電路的一輸入端，比例運算電路的另一輸入端接地，且該輸入端接比例運算電路的輸出端，比例運算電路的輸出端接功率放大電路的輸入端，功率放大電路的輸出端接負載線圈的一端；所述控制單元控制電位器。
[0013]在一種優(yōu)選的方案中，所述比例運算電路包括運算放大器、電阻Rl和電阻R2，電位器的中間端接運算放大器的一輸入端，運算放大器的另一輸入端通過電阻Rl接地，且該輸入端通過電阻R2接運算放大器的輸出端，運算放大器的輸出端接功率放大電路的輸入端。
[0014]在一種優(yōu)選的方案中，所述控制單元為單片機。
[0015]為了增強模擬線圈和負載線圈兩者之間的互感，所述模擬線圈和負載線圈的中心軸線重合；模擬線圈和負載線圈呈圓柱狀，兩者的半徑相同。
[0016]在一種優(yōu)選的方案中，所述動態(tài)測頻計信號采集電路、限幅整形電路、信號處理裝置和顯示裝置，所述信號采集電路采集被測信號，信號采集電路的輸出端接限幅整形電路的輸入端，所述限幅整形電路的輸出端接信號處理裝置的輸入端，所述信號處理裝置的輸出端接顯示裝置。
[0017]該動態(tài)測頻計能同時測量高頻信號以及低頻信號，保證測量的精度和速度，同時能動態(tài)顯示被測頻率的數(shù)據(jù)。
[0018]在一種優(yōu)選的方案中，所述信號處理裝置通過串口接顯示裝置。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果為:
[0020]在實驗室環(huán)境下對道路上安裝的以環(huán)形線圈車輛檢測器組成的車輛檢測與監(jiān)控系統(tǒng)進行檢測和測試，及早發(fā)現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)的問題，確定監(jiān)控系統(tǒng)能夠正常工作，之后就可以安裝在外部道路現(xiàn)場。采用本模擬測試系統(tǒng)，可以在實驗室內(nèi)進行檢測，大大減少了研究人員對車輛檢測和監(jiān)控系統(tǒng)進行測試的工作量，使得研究人員可以不用去道路現(xiàn)場而只在實驗室內(nèi)就可以對監(jiān)控系統(tǒng)進行維護和測試，提高了包括環(huán)形線圈車檢器的車輛監(jiān)控系統(tǒng)的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為車輛通過線圈振蕩頻率變化圖。[0022]圖2為現(xiàn)有可變電感的類型示意圖。
[0023]圖3為本實用新型的結(jié)構(gòu)原理圖。
[0024]圖4為LC振湯網(wǎng)絡(luò)不意圖。
【具體實施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖對本實用新型做進一步的描述，但本實用新型的實施方式并不限于此。
[0026]根據(jù)環(huán)形線圈檢測原理，當(dāng)車輛經(jīng)過環(huán)形線圈時，線圈振蕩頻率的變化如圖1所示,在實驗室內(nèi)，通過模擬一個環(huán)形線圈,使其振蕩頻率能夠發(fā)生和圖1所示線圈頻率相同的變化，之后通過控制使得模擬線圈的振蕩頻率能夠發(fā)生多種變化，并且使得這些變化與實際情況下不同類型車輛通行時線圈振蕩頻率的變化對應(yīng)一致。
[0027]要實現(xiàn)使模擬線圈的振蕩頻率發(fā)生變化，設(shè)想是通過采用LC振蕩電路時，根據(jù)振
蕩的L、C關(guān)系的公式:/ =，希望通過L的變化實現(xiàn)f的變化，即實現(xiàn)一個可變電
感?，F(xiàn)有的可變電感分為磁芯可調(diào)電感器、銅芯可調(diào)電感器、滑動接點可調(diào)電感器、串聯(lián)互感可調(diào)電感器和多抽頭可調(diào)電感器，具體調(diào)節(jié)方式如下:
[0028](I)磁芯可調(diào)電感器和銅芯可調(diào)電感器是在線圈中插入磁芯或銅芯，通過改變它們在線圈中的位置便可改變電感量，如圖2 (a)所示。一些超短波用的線圈往往采用銅芯來調(diào)節(jié)電感量。
[0029](2)滑動接點可調(diào)電感器是在電感線圈上設(shè)置一滑動的接點，改變接點在線圈上的位置，即可調(diào)節(jié)電感量，如圖2 (b)所示。
[0030](3)串聯(lián)互感可調(diào)電感器是將兩個線圈電感串聯(lián)，均勻地改變兩線圈之間的位置，靠線圈的互感變化使電感量發(fā)生變化，如圖2 (C)所示。
[0031](4)多抽頭可調(diào)電感器將線圈電感引出數(shù)個抽頭，加波段開關(guān)s連接，如圖2 Cd)所示。這種方法的最大缺點是不能平滑地對電感量進行調(diào)節(jié)。
[0032]從現(xiàn)有的可變電感的特點可以知道，目前的可變電感雖然可以改變電感的大小，但是缺點是其在改變電感值不能實時準(zhǔn)確的獲取當(dāng)前的電感值，也不能準(zhǔn)確的調(diào)節(jié)到用戶需要得到的電感值進行。
[0033]故在本實施例中，為了要實現(xiàn)對電感進行精確的控制，設(shè)計出一種新的可變電感L，使其能夠準(zhǔn)確控制。
[0034]如圖3，為本實用新型的結(jié)構(gòu)原理圖，一種環(huán)形線圈車輛檢測器的模擬測試系統(tǒng)，包括線圈電感L1 (模擬線圈)、線圈電感L2 (負載線圈)、驅(qū)動電路、線圈車輛檢測器、單片機和動態(tài)測頻計，模擬線圈和負載線圈串接，模擬線圈的兩端接在線圈車輛檢測器的兩個接線端子上，兩個接線端子分別為正接線端子和負接線端子，正接線端子還接驅(qū)動電路的輸入端，驅(qū)動電路的輸出端接負載線圈的一端，負載線圈的另一端接地，單片機控制驅(qū)動電路；動態(tài)測頻計接在模擬線圈的兩端。
[0035]驅(qū)動電路包括電壓跟隨器、電位器、比例運算電路和功率放大電路，其中比例運算電路包括運算放大器、電阻Rl和電阻R2 ;正接線端子接驅(qū)動電路的電壓跟隨器一輸入端，電壓跟隨器的另一輸入端接電壓跟隨器輸出端，電壓跟隨器的輸出端接電位器的一端，電位器的另一端接地，電位器的中間端接運算放大器的一輸入端，運算放大器的另一輸入端通過電阻Rl接地，且該輸入端通過電阻R2接運算放大器的輸出端，運算放大器的輸出端接功率放大電路的輸入端，功率放大電路的輸出端接負載線圈的一端；單片機控制電位器。
[0036]動態(tài)測頻計包括信號采集電路、限幅整形電路、信號處理裝置和顯示裝置，所述信號采集電路采集被測信號，信號采集電路的輸出端接限幅整形電路的輸入端，所述限幅整形電路的輸出端接信號處理裝置的輸入端，所述信號處理裝置的輸出端接顯示裝置。
[0037]從圖中線圈電感L1 (定義為模擬線圈)和線圈電感L2 (定義為負載線圈)兩個回路中可以推導(dǎo)出以下兩個等式:
【權(quán)利要求】
1.一種環(huán)形線圈車輛檢測器的模擬測試系統(tǒng)，其特征在于，包括模擬線圈、負載線圈、驅(qū)動電路、線圈車輛檢測器、控制單元和動態(tài)測頻計，所述模擬線圈和負載線圈串接，模擬線圈的兩端接在線圈車輛檢測器的兩個接線端子上，兩個接線端子分別為正接線端子和負接線端子，正接線端子還接驅(qū)動電路的輸入端，驅(qū)動電路的輸出端接負載線圈的一端，負載線圈的另一端接地，所述控制單元控制驅(qū)動電路；所述動態(tài)測頻計接在模擬線圈的兩端； 所述驅(qū)動電路包括電壓跟隨器、電位器、比例運算電路和功率放大電路，正接線端子接驅(qū)動電路的電壓跟隨器一輸入端，電壓跟隨器的另一輸入端接電壓跟隨器輸出端，電壓跟隨器的輸出端接電位器的一端，電位器的另一端接地，電位器的中間端接比例運算電路的一輸入端，比例運算電路的另一輸入端接地，且該輸入端接比例運算電路的輸出端，比例運算電路的輸出端接功率放大電路的輸入端，功率放大電路的輸出端接負載線圈的一端；控制單元控制電位器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)形線圈車輛檢測器的模擬測試系統(tǒng)，其特征在于，所述比例運算電路包括運算放大器、電阻Rl和電阻R2，電位器的中間端接運算放大器的一輸入端，運算放大器的另一輸入端通過電阻Rl接地，且該輸入端通過電阻R2接運算放大器的輸出端，運算放大器的輸出端接功率放大電路的輸入端。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的環(huán)形線圈車輛檢測器的模擬測試系統(tǒng)，其特征在于，所述控制單元為單片機。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的環(huán)形線圈車輛檢測器的模擬測試系統(tǒng)，其特征在于，所述模擬線圈和負載線圈的中心軸線重合。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的環(huán)形線圈車輛檢測器的模擬測試系統(tǒng)，其特征在于，所述模擬線圈和負載線圈呈圓柱狀，兩者的半徑相同。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)形線圈車輛檢測器的模擬測試系統(tǒng)，其特征在于，所述動態(tài)測頻計包括信號采集電路、限幅整形電路、信號處理裝置和顯示裝置，所述信號采集電路采集被測信號，信號采集電路的輸出端接限幅整形電路的輸入端，所述限幅整形電路的輸出端接信號處理裝置的輸入端，所述信號處理裝置的輸出端接顯示裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的環(huán)形線圈車輛檢測器的模擬測試系統(tǒng)，其特征在于，所述信號處理裝置通過串口接顯示裝置。
【文檔編號】G08G1/042GK203706429SQ201320815257
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2013年12月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月10日
【發(fā)明者】張輝, 唐勁 申請人:中山大學(xué), 東莞中山大學(xué)研究院