[實用新型]一種交通探測傳感器

有效

• 申請號: 201420670579.8
• 申請日: 2014-11-11
• 公開（公告）號: CN204199204U
• 公開（公告）日: 2015-03-11
• 發明（設計）人: 韓寶國;丁思齊;劉威;歐進萍
• 申請（專利權）人: 大連理工大學;中國五洲工程設計集團有限公司
• 主分類號: E01F11/00
• 分類號: E01F11/00
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 李洪福

技術領域

本實用新型涉及一種智能交通管理系統的交通探測系統，特別是一種交通探測傳感器。

背景技術

智能交通系統(ITS)是一種在大范圍內實時、準確、高效、全方位發揮作用的綜合運輸和管理系統，交通探測系統是智能交通系統的重要組成部分，負責采集交通流量、車速、車頭間距、交通密度和車道占有率等交通數據。目前交通探測系統中用于采集這些交通數據的傳感器有多種類型，如電學傳感器、磁敏傳感器、光敏傳感器、聲敏傳感器等。在這些傳感器中，由于具有成熟的技術、低廉的價格和對環境的良好魯棒性，其中感應線圈檢測器是最常用的交通探測傳感器。感應線圈檢測器可以較為準確的監測車道占有率、車速和車頭間距，一般安裝在路面下方。近年來信息技術、通訊技術、傳感技術以及計算機技術的發展促進了其它探測技術(微波雷達、紅外線傳感器、視頻圖像處理器)的發展，這些探測技術具有較高的精確度，使用方便，應用范圍也較廣。

感應線圈檢測器需要切開路面進行布置，其與路面的相容性較差，影響了道路的使用年限，并且對汽車結構有一定的要求，準確度一般。

微波雷達、紅外線傳感器、視頻圖像處理器功能單一，價格較貴、維修費用較高而且惡劣環境(雨、雪、霧)下的工作性能較差。另外，這些探測技術在使用過程中，需長期處于工作狀態，能耗較大。

發明內容

為解決現有技術存在的上述問題，本實用新型要設計一種探測結果準確、制造成本低廉、能耗較小的交通探測傳感器。

為了實現上述目的，本實用新型的技術方案如下：一種交通探測傳感器，包括傳感器組件和硬質金屬板，所述的傳感器組件包括復合材料薄片、上銅電極、下銅電極和導線；

所述的上銅電極和下銅電極分別通過強力膠粘貼在復合材料薄片的上下表面，然后噴涂一層防護密封材料；

所述的上銅電極和下銅電極分別與導線連接；

所述的硬質金屬板通過強力膠固定在下銅電極上；

所述的復合材料薄片采用量子隧道效應復合材料制成，所述的量子隧道效應復合材料的制造方法包括以下步驟：

A、將刺球狀鎳粉摻入液態硅橡膠，所述的刺球狀鎳粉和硅橡膠的質量比為3:1-5:1；

B、攪拌5-20min后壓制成型并硫化；

C、切割成長方形的薄片。

本實用新型所述的傳感器組件有兩個或兩個以上，采用分布式的方式固定在硬質金屬板上。

本實用新型所述的鎳粉為納米或微米級刺球形鎳粉。

本實用新型的工作原理是：本實用新型的復合材料薄片是由刺球狀鎳粉均勻地分布在硅橡膠基體中而制成，由于硅橡膠的包覆，鎳粉間未形成導電通路，在未受壓時，復合材料電阻高達10¹³Ω，可近似認為是絕緣體。在電場作用下，刺球狀鎳粉的刺尖周圍形成局部高電場，可以壓抑鎳粉的表面勢壘,使其高度降低、寬度變窄,從而導致鎳粉內的電子由于隧道效應穿透表面勢壘逸出形成場致電子發射。同時，當鎳粉摻量達到一定值時,鎳粉粒子間距離很小,復合材料內部的局部高場強也能導致形成隧道效應。當復合材料受壓變形時，由于鎳粉粒子間的間距減小，當局部區域中鎳粉粒子間的距離減小到一定程度時，量子隧道效應增強，宏觀上表現為復合材料的電阻迅速減小，最小可降至1Ω甚至1Ω以下，變成良好的導體。鎳粉摻量越大的硅橡膠復合材料的壓敏效應越顯著。綜上所述,鎳粉硅橡膠復合材料的超高壓敏性是由于量子隧道效應而產生的。本實用新型利用這種復合材料的超高壓敏性，當車輛通過時，傳感器發生變形，表現出電阻急劇下降或傳感器兩端電壓瞬間減小，從而探測出車輛的通過。

本實用新型工作時，通過數據采集卡采集由引出導線引出的電極間的電壓、電阻等電學信號，經計算獲得車流量、車速、車重量等交通參數，實現了對交通狀況的監測，對電學信號可通過有線或無線的方式采集并傳輸。

與現有技術相比，本實用新型具有以下有益效果：

1、本實用新型由于原材料廉價易得，耐久性好，制備方法簡便，具有結構簡單，造價低、耐久性好、維護方便，壽命長和不受環境因素影響等特點。

2、與磁感應線圈相比，本實用新型體積小，可以直接安置于路面進行交通監測，無需切割路面進行安裝，具有安裝方便，不破壞路面的有點。由于其超高壓敏性，所以具有響應速度快，精度高等優點。另外，與其它探測技術，如微波雷達(測車速)、視頻圖像處理器(車違章)等相比，本實用新型可以同時集車速、車流量、車道占有率和車型等交通數據監測于一體，可以大大節約成本，提高路面利用率。