車輛檢測技術中環(huán)形線圈應用探究

1、車輛檢測技術中環(huán)形線圈應用探究摘要：本文研究了線圈車輛檢測系統(tǒng)的工作原理，對系統(tǒng) 中線圈的工作特性作了詳細的分析，計算了線圈產(chǎn)生的磁場 的分布規(guī)律，并根據(jù)該規(guī)律，提出了改進線圈檢測靈敏度的 幾種線圈設計方法。關鍵詞：線圈車輛檢測系統(tǒng)電感線圈磁通量1導言進入新世紀以來，隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，智能交通系統(tǒng)(its intelligent transportation system)在我國得到 了飛速的發(fā)展。在智能交通系統(tǒng)中，道路交通流量信息實時、 有效的檢測是交通信息系統(tǒng)的關鍵環(huán)節(jié)，已有很多的專家學 者運用各種先進的技術對車輛檢測的方法進行了開發(fā)研制。 本文將以正在使用的新型車輛檢測器作為基礎，對線

2、圈車輛 檢測系統(tǒng)中電感線圈的工作特性作深入的研究。線圈車輛檢測系統(tǒng)的原理簡介 線圈車輛檢測系統(tǒng)主要由電感線圈及與之相配套的車輛檢測儀組成。其中，電感線圈一般是由幾匝金屬導線繞制 成空心線圈，埋設于車道的路面下，通過饋線與車輛檢測器 相聯(lián)。車輛檢測器用高頻信號驅動地感線圈，在線圈的周圍就產(chǎn)生了交變的電磁場，這時，若有車輛通過線圈，在改變線 圈周圍空間的磁導率的同時切割磁感線，引起線圈電感量的 變化，并進而引起線圈阻抗的變化，這將導致車輛檢測器內 部振蕩信號頻率的變化，檢測電路可以檢測到這一頻率的變 化，據(jù)此就可以達到檢測車輛的目的了。3電感線圈的工作特性研究電感線圈在檢測系統(tǒng)中起到了傳感器的作用

3、，線圈的形 狀和埋設布局等對檢測系統(tǒng)的靈敏度將有很大的影響。為了 說明這一影響，首先應該了解線圈工作時的磁場分布規(guī)律。 我們將以畢奧一薩伐爾定律為工具著手研究。畢奧一薩伐爾定律是有關電流產(chǎn)生磁場的基本定律，即（1）其中&micro； o為真空磁導率（可近似認為是空氣中的 磁導率）db的方向可用右手螺旋定則來判斷，db垂直于dl 和r所組成的平面。根據(jù)（1）式可求出載流長直導線放在真空中時，導線 旁邊任意一點p的磁感應強度b,設有一長直導線ab,其中 的電流為i,如圖所示，在直導線上任取一電流元idl,根據(jù)畢奧一薩伐爾定理,該電流元在給定點p所產(chǎn)生的磁感應強度的大小為db, db 的方向

4、垂直于電流元idl和矢徑r所組成的平面。用右手螺 旋定則可知，直導線上各個電流元所產(chǎn)生的磁感應強度db 的方向都相同，因此，p點的磁感應強度就等于各電流元的 磁感應強度的代數(shù)和，用積分表示有：(2)且由圖1可知，積分的上下限為及，有：積分后得：(3)根據(jù)上述結論，我們可以來計算地感線圈所包圍的平面 內某一點的磁感應強度b,為計算簡便設有一單匝正方形線 圈，線圈的邊長為8a,線圈中電流為i,該線圈平面的中點 為p,該點的磁感應強度計算過程如下：令線圈右邊導線在p點所產(chǎn)生的磁感應強度為，則根據(jù) (3)式有由于該點的特殊性，同理可以退出其他三邊在該點所產(chǎn) 生的磁感應強度大小相等，由右手螺旋定則知，線

5、圈四個邊 所產(chǎn)生的磁感應強度b的方向都相同，所以根據(jù)畢奧一薩伐 爾定律的迭加原理，整個線圈在該點產(chǎn)生的磁感應強度大小 等于右邊導線產(chǎn)生磁感應強度的4倍。由上圖坐標知，方向指向x軸負向。利用上面的方法， 同理可計算出如圖所示另外線圈在另外四點p、p、p、p的 磁感應強度，=0.430； =0. 499； =0. 698； =0.909。對比 p、p、p、 p及p點的磁感應強度可以看出，線圈內各點 的磁感應強度是不一樣的，線圈中點處的磁感應強度比其 他點都小，越接近導線，磁感應強度越大，在線圈拐角的地 方，磁感應強度比其他同距離的地方都大。4地感線圈的應用探討根據(jù)上面的分析可以得出結論：地感線圈內部的磁場分 布并不均勻。當車輛經(jīng)過線圈中磁感應強度大的區(qū)域時，磁 通量變化率也相應增大，從而產(chǎn)生較大的感應電動勢，增加 了車輛檢測的靈敏度。據(jù)此，在地感線圈的設計和施工上， 我們主要考慮的就是使車輛通過時能引起較大的磁通量變 化。根據(jù)地感線圈的工作特性，可以從兩方面來考慮這個問 題，一是盡可能讓車能夠通過線圈拐角磁通量較大的地方， 二是盡可能增大車通過線圈時車體所覆蓋的線圈區(qū)域，為 此，我們可以考慮把線圈設計成菱形以提高車輛檢測的靈敏 度。見下圖，該線圈形狀的優(yōu)點在于覆蓋的路面范圍較大，對于要求 檢測摩托車的路口，可以有效提高檢測靈敏度。線圈車輛檢測系統(tǒng)是由線圈和車輛檢測