压电传感器用于车辆测速和承重、车型识别

压电材料制成压电薄膜交通传感器，即将压电材料、金属编织芯线、金属外壳制成同轴结构， 在强电场中极化压电材料， 每毫米厚的压电材料数量级约为1万V , 极化场将非结晶聚合物变成半晶体， 同时保留了聚合物的灵活性。高分子压电交通传感器施加压力时， 产生电荷， 卸载时， 会产生相反极性的信号， 它产生的电压可以相当高, 但传感器产生的电流相对较小。高分子压电传感器的检测原理是在轮胎通过传感器时收集信息， 与施加到传感器上的压力成正比的模拟信号， 输出周期与轮胎停留在传感器上的时间相同。每当一个轮胎过传感器时， 传感器产生新的电子脉冲。它的优点在于感测冲击或振动范围宽, 从地表振动引起的微弱压力信号到高速重型卡车轴的冲击。
将压电传感器产生的电子脉冲送给配套仪表， 分析其波形情况, 获取车速、车型数据， 将车速、车型数据与国家标准车辆分类数据表进行比较， 转换为可靠的分类数据。根据轴数和轴距确定车辆类型。这样就可以判断车辆的速度、载荷分布和车型。轴距: 由于车速在3m 或< 3m 距离基本均速， 车轴通过传感器时建立的信号时差乘以速度， 获得轴距。轴数: 由于传感器检测压力轮胎的力， 所以即使车量很近，也很容易测量轴数。 但当车流密集、低速、车型相似时， 无法区分所计轴数是同一辆车还是两辆车， 电感线圈不能计轴数， 因此，使用电感线圈 压电传感器的方案可以测量轴数和车数。配置方案可以是传感器 线圈 传感器, 也可以是线圈十传感器十线圈， 其他计算是为了获取速度信号， 两个方案都可以， 但是前一个配置比较好。
轮距: 有些国家如南韩, 车辆分类需要检测轮距， 我国车辆种类繁多， 存在同轴距不同轮距的问题， 解放车和黄河车， 其承载能力差别很大。若检测器能分辨出轮距， 提高系统的覆盖率和准确性。这个问题可以通过斜埋传感器来解决。轮胎数: 其他国家的车辆分类标准， 比如巴西以双轮胎为等级划分标准。检测双轮胎， 通常在与交通方向相一定的角度(通常是30°到45°) 再加一个传感器。当双轮胎通过斜埋聚合物压电传感器时， 会产生双峰脉冲， 双轮胎信号可通过电路处理识别。垂直车流安装的传感器仍用于正常检测速度、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条例》， 动态称重系统应具有识别单、双轮胎的能力， 这个问题可以通过斜埋压轴传感器来解决。
两个传感器通常安装在每条车道上， 每条车道的数据道的数据很容易。使用两个传感器可计算出车辆的速度。当轮胎通过传感器时A 时, 启动电子时钟， 当轮胎通过传感器时B 时, 时钟停止。两个传感器之间的距离一般为3m , 或比3m 较短(可根据需要确定)。已知传感器之间的距离， 将两个传感器之间的距离除以两个传感器信号的时间周期， 你可以得到速度。根据德国PTB 的报告, 在汽车以200km ?h 匀速行驶时， 测量精度可达1%。压电传感器可以区分差异很小的车辆， 这使得它可以与速度相机触发器相机触发器一起使用。通常都安装2 条传感器作为一组， 有的国家也安装3 条(增加校验)。当轮胎通过传感器时， 根据从A 到B, 再从B 到C, 最终从A 到C 的时间, 计算速度。然后比较这些速度， 它们都应在规定的范围内， 通常不超过2%。若车辆超过规定时速， 前轮通过最后一个传感
器时, 立即给车辆拍照， 并计算速度。第一张照片拍摄后的固定时间， 这样，观测器就可以检查速度。即使交通流量很高， 还可以获得各车道的信息。传感器可装传感器， 以便照相机有稳定的焦点, 使照片清晰可读。例如: 如图所示, 两根聚合物压电电缆相距相距L =2m , 平行埋在柏油公路下约50条路面mm , 它可以用来测量速度， 确定载荷， 并根据存储在计算机内的国家标准车辆分类数据表， 判断车型。现在一辆事故车辆冲过测速传感器， 在两根PVDF 输出号在压电电缆上。
(1) 估计速度km ?h ?
由图可知, 每个波形轴表示25m s 的时间, 纵轴上每格表示200mV 的电压。当汽车前轮通过第一根压电电缆时， 产生A 波的第一脉冲， 当前轮通过第二根压电电缆时， 产生B 波的第一脉冲； 当汽车后轮通过第一根压电电缆时， 产生A 波的第二个脉冲， 当后轮通过第二根压电电缆时，产生B 波的第二脉冲。因此, 速度等于两根压电电缆之间的间距L 除前轮从第一根压电缆到第二根压电缆或后轮从第一根压电缆到第二根压电缆外


(2) 如何估计汽车前后轮间距d?
在(1) 在估计速度的情况下， 前轮和后轮之间的间距等于乘以前轮压力的第一根压力电缆到后轮压力的第一根压力电缆或前轮压力的第二根压力电缆到后轮压力的第二根压力电缆的结束。也就是说，A 波两脉冲信号之间的时间B 波两脉冲信号之间的时间。按前者计算， 即:

(3) 如何判断载荷情况？
我们也可以从图中看到， 载荷越大，载荷越大，载荷越大，载荷越大，载荷越大，载荷越大，载荷越大，载荷越大，载荷越大，载荷越大，载荷越大，载荷越大，载荷越大，载荷越大，载荷越大，载荷越大，载荷越大，载荷越大，载荷越大，载荷越大，载荷越大，载荷越大，载荷越大，载荷越大，载荷越大，载荷越大，载荷越大，载荷越大，载荷越大，载荷越大，载荷越大，载荷越大，载荷越大，载荷越大，载荷越大，载荷越大，载荷越大，载荷越大，载荷越大，载荷越大，载荷越大，载荷越大，载荷越大，载荷越大，载荷载越大，载荷越大，载荷越大，载荷越大，载荷越大，载荷越大，载荷越大，载荷越大，载荷载越大，载越大，载荷越大，载荷越大，载荷越大，载越大，载越大，载越大，载越大，载越大，载越大，载荷载荷载荷越大，载越大，载越大，载越大，载越大，载荷载荷越大，载越大，载越大，载越大，载越大，载越大，载越大，载越大，载越大，载越大，载越大，载越大，载越大，载越大，载越大，载越大，载越大，载越大，载越大，载荷载荷越大，载越大，载越大，载越大，载越大，载越大，载越大，载越大，载越大，载越大，载越大，载越大，载越大，载越大，载越大，载越大，载越大，载越大，载越大，载越大，载荷载荷载荷越大，载越大，载越大，载越大，载越大，载越大，载越大，载越大，载越大，载越大，载越大，载越大，载越大，载越大，载越大，载越大，载越大，载越大，载越大，载越大，载越大，载越大，载越大，载越大，载越 压电传感器输出脉冲的电压范围越大， 同一辆车, 前后轮通过同一压电电缆产生的两个脉冲电压范围也不同。前轮通过压电电缆产生的电子脉冲信号电压范围较小， 压电电缆后轮产生的电子脉冲信号电压范围较大。据此, 可观察车辆载荷。超速车辆可以通过速监测罚款， 可变限速标志和可变情报板也可以根据交通流量建立。当交通流量较高时， 设置较低限速； 当流量较低时， 设置较高的限速， 建立动态管理系统， 实现智能路面管理。