智能磁传感器和基于智能磁传感器的车辆检测方法_3

文档序号:9348972阅读:来源:国知局
玻璃纤维,也即本实施例中具体所采用的非晶丝,该管理控制电路也即本实施例中的管理电路。
[0068]在一具体的实施方式中,如图6所示,所述补偿电路包括磁补偿线圈、磁共振驱动电路、激励振荡器;所述磁补偿线圈设置在非晶丝外侧,所述非晶丝分别与磁共振驱动电路、激励振荡器连接,所述激励振荡器与所述磁共振驱动电路连接。
[0069]在一具体的实施方式中,如图7所示,所述磁补偿线圈、磁检出线圈分别串接一电容器,以隔离直流电流或交流电流。当交流电流和直流电流流过磁补偿线圈、磁检出线圈时,产生交流调制磁场和直流偏置磁场,而此时设置电容器Cl,C2分别与磁补偿线圈、磁检出线圈串接,可以有效隔离直流电流或交流电流。当一个适当的直流偏置磁场被施加到传感器时,由于非晶丝的BH曲线的非线性,所述交流电压的振幅与外部场的变化将如图8所示,这即是磁传感器的检测原理。
[0070]在一具体的实施方式中,所述非晶丝采用Co-Fe-M-S1-B非晶丝材料;所述非晶丝外层包覆一层玻璃。
[0071]本传感器是一种响应极快地磁异常检测传感器,适用高速磁场变化和缓变磁场比值,如远距离磁开关、海底潜艇检测传感器网络、高速铁磁检测等,还可适用于地磁异常检测,如舰艇、船舰检测、边防武器车辆坦克等磁异常检测、地质探勘、地震磁异常检测等。
[0072]在一具体的实施方式中,所述智能磁传感器可以设置成为模拟信号输出型或者数字信号输出型,即分别输出模拟检测信号、数字检测信号,该数字输出型设置有微处理器。
[0073]本传感器按开关量输出,适用于智能交通车辆检测,替代传统的地感线圈检测器,可广泛用于交通路口、智能控制红绿灯、路边泊位停车、停车场出入口、自动控制的门、高速公路车流量监测等方面。
[0074]实施例2
[0075]本发明还提供了一种磁传感器探头,所述探头包括非晶丝焊盘、导体焊盘、导线、非晶丝、绕线轴和骨架;所述骨架中间段设置为绕线轴,骨架两端分别设置有端头,所述绕线轴截面积小于端头截面积;在所述骨架中心埋入所述非晶丝,所述非晶丝与绕线轴同心放置;所述骨架上设置有2个非晶丝焊盘、4个导体焊盘。
[0076]如图9所示,为本实施例一【具体实施方式】中骨架的形状以及参数设置,该骨架可以制成一哑铃形状,中间设置为绕线轴,用来绕制导线线圈,图9中的尺寸仅作为一示例性的优选实施方式使用,并不作为本发明的范围限定。
[0077]在一具体的实施方式中,如图10所示,所述4个导体焊盘的材料与绕线线圈的材料相适应,用以保证导电性和焊接性;所述2个非晶丝焊盘分别位于所述探头的两端顶侧,如图10中骨架两端的矩形焊盘;所述4个导体焊盘位于所述探头的中部,相对于绕线轴对称设置,并靠近绕线轴一侧,如图10中位于骨架中间的四个正方形小焊盘。当然,图10中的具体尺寸设置,仅作为一个具体的实施方式的示例,并不作为限定本发明保护范围的理解。所述的焊盘,设置成为矩形或正方形,仅仅是一示例,该些焊盘也可以设置成为其他的任意形状,该些形状可以根据具体制作的工艺需要来设置,而这些焊盘的位置设置,图10中也仅是一优选的实施方式,也可以将非晶丝焊盘设置在骨架的靠近中间位置,而在不影响绕线需要的情况下,导体焊盘也可以设置在其他的位置上,本领域技术人员应当理解,该些常规的位置以及焊盘形状的设置更改,均应视为落入本发明的保护范围之内。
[0078]此外,所述的4个导体焊盘的材料与绕线线圈的材料相适应,以利于优良的导电性和焊接性,具体的焊盘材料可以依据导体材料而定,此处不再赘述。
[0079]在一具体的实施方式中,所述探头通过MEMS工艺制造,在硅晶上设计,并预制出6个绑定点,基于该绑定点上述探头可以实现供电、数据的传输等。具体而言,在一具体的实施方式中,在6英寸硅晶圆上设计数量超过400个,并且预制出6个经过特殊材料选择的绑定点。该方法利用半导体工艺,通过绑定点和敏感材料的匹配设计,有效提高了工艺一致性和焊接质量。
[0080]在一具体的实施方式中,所述非晶丝采用Co-Fe-M-S1-B非晶丝材料。如图11所示的一示例性实施例中,所述非晶丝的非晶材料断裂拉伸强度为3000Mpa,非晶丝直径为0.0328mm,外层包覆一层0.002mm的玻璃,此处的直径与玻璃层厚度,为本实施例中的一优选实施方式,并不作为限定本发明保护范围的理解;所述非晶丝两端在注塑前剥除玻璃层。
[0081]在一具体的实施方式中,所述骨架材质为LCP或PEI ;所述绕线轴直径为Φ0.3±0.02mm。所述非晶丝焊盘和导体焊盘的厚度为0.lmm-0.2mm ;所述焊盘的电极材料采用镀金或沉金。
[0082]在一具体的实施方式中,如图12所示,该磁传感器可以封装为盒式的,将工艺加工完成的磁传感器封装为立方体形状,以方便与其他电路的组装和使用。当然,此处仅作为一优选的示例,该封装也可以采用其他的方式,例如弧形、圆环等形状,该些形状的改变,可以根据实际检测目标和使用环境的不同而进行更改,该些更改均应视为落入本申请的保护范围之内。
[0083]所述非晶丝采用Co-Fe-M-S1-B非晶丝材料,其响应速度小于10纳秒,灵敏度高(满量程输出100mV左右)、长度小于5毫米,直径范围为:30微米-100微米,耐腐蚀、抗冲击能力强。
[0084]实施例3
[0085]在一具体的实施方式中,在上述实施例的基础上,本发明还提供了一种使用上述的智能磁传感器的车辆检测器,如图13所示,所述车辆检测器包括智能磁传感器、系统微处理器(MCU)、无线发射模块、无线RFID读卡器模块;所述智能磁传感器用于监测停车位的车辆扰动地磁场磁异常信号,所述系统微处理器用于对检测到的停车位车辆有无信号和车辆扰动地磁场磁异常信号进行模数转换、采集及信号处理分析,以获得停车位的车辆信息,并将所述停车信息通过无线发射模块进行发送;所述RFID读卡器模块用于读取车辆RFID射频卡所携带的车辆信息。
[0086]该智能磁传感器具有检测缓变磁场信号和瞬变磁场信号功能,而不同的车底盘高度,将会对地磁场产生大小不同的扰动影响,因此,基于此,该智能磁传感器可适用于泊车状态的停车位置上面的车辆有无状态的检测判断、车辆类型的检测及判断。当车辆经过智能磁传感器附近时,由于车辆是具有磁导材料的,因此,会对所在位置处的地磁场产生扰动,智能磁传感器可以敏锐地检测到这一地磁扰动,从而检测出车辆在该位置处,并将检测及处理后的信号传递给系统微处理器,即MCU。在一具体的实施方式中,该智能磁传感器可以预先买入需要检测的位置处的地面下,也可以嵌入地面附近的其他物体中,具体位置可以根据检测环境而定。
[0087]在一具体的实施方式中,振荡器用来激励非晶丝,加快其响应速度,放大器用于放大非晶丝探头的信号并送入A/D转换器变为数字信号进入系统微处理器,系统微处理器对采集的信息进行处理,通过陶瓷天线,系统微处理器发送数据到交通流动态参数采集存贮处理系统的数据接收天线。通过磁传感器探头,将磁场信号转换为交流电信号,再由电路进行计算处理。系统微处理器采集磁场信号,经软件识别,进行环境地磁分析和车辆扰动地磁检测。系统微处理器通过无线通信方式与交通流动态参数采集存贮处理系统中的单片机进行通信,交通流动态参数采集、存贮、处理系统能实时处理车辆的通过数量、车速等。
[0088]在一具体的实施方式中,该智能磁传感器也可应用于行驶中的车辆检测,该车辆检测装置检测车辆时采用以下方法:
[0089]本发明还提供了一种用于检测车辆各类信息的方法,其使用到如上技术方案中所述的智能磁传感器,该方法步骤如下:
[0090]将所述智能磁传感器设置在车辆检测地点;
[0091]以一预设采样速率检测所述车辆检测地点地磁场信号的变化;
[0092]并在地磁场增高的变化率超过阈值时,发出车辆驶入信号。
[0093]在一具体的实施方式中,当地磁场降低的变化率超过阈值时,发出车辆驶出信号。
[0094]在一具体的实施方式中,发出车辆驶入信号的同时进行计时,并在发出车辆驶出信号时,停止计时,从而获取车辆停留的时长,并发送时长信号。如图14所示,车辆对地磁场造成的扰动变化,主要是由车轮造成,而对于某类特殊车辆,例如坦克车,则其驶过造成的地磁扰动将是基本连续的,可以通过对这些扰动的变化的检测,实现对车辆多种信息检测。
[0095]这一驶入与驶出可以是应用在停车检测上,也可以应用在道路中的车辆通过检测,此时,检测可以设定一不同的时间阈值,例如,检测停车时,阈值可以较长,检测高速公路车辆时,阈值可以较短;当时间小于某一阈值时,默认为同一辆车的不同轮胎造成的扰动,也可以根据在该时间阈值以内的轮胎扰动次数,简单确定车辆的类型,例如是六轮工程车辆,还是四轮普通车辆,或者军用坦克、军用特殊车辆等等。
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