基于磁感线圈的车流量检测的研究

摘要：为了解决车辆计数问题，将环形线圈作为传感器，铺设在公路行车道上。当车辆通过线圈上面时，由于电感L发生变化，引起振荡电路的频率发生变化；通过锁相环芯片检测频率的变化，使模拟信号转化成数字信号，将锁相环产生的输出信号传入单片机；当单片机检测到锁相环的输出电平由高变到低时，便计数一次，从而完成对车流量的检测。在检测模型的测试中，该系统表现出较快的检测速率和较低的误检率，具有一定的抗干扰能力。
关键词：车流量检测；环形线圈；振荡电路；锁相环

交通控制一直是社会的一个大问题，随着社会节奏的加快，效率逐渐成为人们的重点考虑的问题，有效地疏导和提高十字路口的通行效率显得越来越重要。在普通的交通灯设计系统中，显示时间是固定的，这样就无法有效地利用道路交通资源。为了解决这个问题，引入了车流量检测，通过检测车流量的大小，来自动调节红绿灯的显示时间。为此本文通过在地面铺设环形线圈传感器，测量车辆通过情况，然后传输到控制系。文中主要介绍车流量测器的具体设计。

1 环形线圈传感器电路
将环形线圈埋入地面下，当有车辆经过时，车的铁外壳使得磁感线圈电感发生变化，将此环形电感接入振荡电路，使电感量的变化转换成谐振频率的变化，通过检测频率的变化来实现对车辆的检测。
1．1 振荡器的原理
振荡电路由决定振荡频率的选频网络和维持振荡的正反馈放大器组成，其中反馈振荡器由主网络和反馈网络组成，如图1所示。其中Ui，Uo，Uf分别为输入电压，主网络输出电压，反馈电压。设A=Uo／Ui，F=Uf／Uo。其中A为主网络增益，F为反馈系数。振幅起振条件为AF>1，相位起振条件为φT(ω0)=2nπ，只有同时满足振幅起振条件和相位起振条件才能起振。另外，还必须满足振荡的稳定条件，才能是电路稳定振荡，即选频网络的相频特性为负斜率。

1．2 电容三点式电路
基于电容三点式电路的振幅起振条件容易满足，且并联LC回路的阻抗特性也为负斜率，该电路的反馈电压中高次谐波分量小，输出波形较好等原因，这里将使用电容三点式振荡电路，电容三点式电路图如图2所示。其中C1，C2为回路电容，L为回路电感，C3，C1分别为高频旁路电容和耦合电容，且有C3，C4比回路电容C1，C2大一个以上数量级。电路中的三极管实现信号放大，以便为后边的检测提供方便。先选定检测频率为440 kHz，又由于电容容量一般都是固定的，不容易改变，而电感可以很容易通过改变线圈的圈数和形状来改变。取电容C1，C2等于1 nF，由此求出的电感为130μH，即130μH的电感是有车经过时的电感。经过模型测试，有车经过时电感的变化量大概为20μH，所以选定无车经过时电感为110μH。图2中电感量为无车辆经过时的电感。