一种基于压电薄膜的公交客流检测装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及公交客流检测领域，具体地涉及一种基于压电薄膜的公交客流检测装置。
【背景技术】
[0002]由于我国公共交通客运车数量庞大，拥挤程度高，因此，对客流量进行检测统计，能够帮助交通运输管理部门了解各线路公交车承载情况，规划更加合理的线路，且能防止因为超载而造成安全隐患，节约社会资源。现有的公交客流检测装置有:
[0003]A.红外光幕传感器。该技术属于主动红外技术，将传感器安装在公交车门附近，通过发射特定波长的红外线覆盖一定的区域，并通过传感器检测从乘客身上反射回来的光线变化，从而识别乘客的上下车方向及人数，该技术采用自身光源，受外界环境温度、光线状况的影响较小，检测精度高，但设备成本和技术门槛较高，且公交车过于拥挤时，拥挤人群使得红外光幕技术在上下车方向和计数的准确率会受影响；
[0004]B.车辆载重检测传感器。它是在公交车的空气悬架或钢板弹簧悬架上安装压力传感器，检测气囊的压力，再结合气囊支撑截面变化曲线及温度补偿、倾斜补偿等算法可以计算出气囊的承载重量。对于钢板弹簧车辆，通过检测钢板弹簧受压后的变形量，再结合钢板弹簧的压力变形曲线图及倾斜补偿等算法可以计算出钢板弹簧的承载重量。根据这种方法可以检测到载客的总重量，再根据乘客的平均体重就可以计算出车厢载客人数。但是当车上人数为10人以下时，且人均体重差异较大时，准确率会降低，更重要的是车辆载重检测技术需要在公交车底的悬架上安装，安装不便。
[0005]C.基于被动红外人体检测技术和基于图像识别的视频技术的客流传感器。被动红外人体检测技术是热释电传感器对人体的红外辐射进行监测，从而达到乘客计数的目的，该项技术的缺点是易受外界环境温度、光线的影响，鲁棒性不够强。通过视频技术获得上下车乘客的数目的方法成本较高，且易受车身振动、光线的影响，图像处理的特性决定了算法计算量大，动态分辨处理要求高，使得CPU的性能不能低，提高了设备成本。
【发明内容】
[0006]本实用新型的目的在于为克服上述不足而提供一种检测精度高，抗干扰能力强，耐用且成本低的基于压电薄膜的公交客流检测装置。
[0007]为此，本实用新型公开了一种基于压电薄膜的公交客流检测装置，包括检测模块、调理电路和处理单元，其特征在于:所述检测模块包括两块硬质板和至少一个压电聚偏氟乙烯高分子膜(PVDF，以下均以该英文缩写表示)传感器，所述两块硬质板重叠，所述PVDF压电传感器设在两块硬质板之间，所述调理电路包括电荷积分电路、放大电路、滤波电路、调零电路和电源电路，所述PVDF压电传感器的信号输出端接电荷积分电路的输入端，所述电荷积分电路的输出端接放大电路的输入端，所述放大电路的输出端接滤波电路的输入端，所述滤波电路的输出端接调零电路的输入端，所述调零电路的输出端接处理单元的输入端，所述电源电路的电源输出端分别与电荷积分电路、放大电路、滤波电路、调零电路和处理单元的电源输入端连接。
[0008]进一步的，所述两个硬质板通过设置在硬质板边缘的块体和设置在中间的柱体粘结固定重叠，所述电聚偏氟乙烯高分子膜压电传感器设在柱体与硬质板之间。
[0009]进一步的，所述PVDF压电传感器等间距设在硬质板的轴线上。
[0010]进一步的，所述PVDF压电传感器的型号为DT2-028K w/rivets。
[0011]进一步的，所述放大电路为倍数可调放大电路。
[0012]进一步的，所述电源电路的电源输出端与电荷积分电路、放大电路、滤波电路、调零电路和处理单元的电源输入端之间串有电源滤波电路。
[0013]本实用新型的有益技术效果:
[0014]本实用新型利用PVDF压电传感器感受人体重力所造成的压力变化，产生电荷信号，通过调理电路和处理单元进行采样分析处理，得出公交客流量，能够帮助交通运输管理部门了解各线路公交车承载情况，规划更加合理的线路，且能防止因为超载而造成安全隐患，节约社会资源，同时，装置结构简单，成本低，抗干扰能力强，检测精度高，耐用。
【附图说明】
[0015]图1为本实用新型实施例的结构框架示意图；
[0016]图2Ca)为本实用新型实施例的检测模块的结构示意图；
[0017]图2 (b)为本实用新型实施例的PVDF压电传感器的结构示意图；
[0018]图3为本实用新型实施例的PVDF压电传感器布局示意图；
[0019]图4为本实用新型实施例的调理电路的电路原理图。
【具体实施方式】
[0020]现结合附图和【具体实施方式】对本实用新型进一步说明。
[0021]如图1所示，一种基压电薄膜的公交客流检测装置，包括检测模块100、调理电路和处理单元600(本实施例中为单片计算机)，所述检测模块100包括两块与公交车踏板一样大小的扁平长方体硬质板(如图2(a)所示，本实施例中为亚克力板，在其它实施例中也可以是钢板等其它硬质板)和至少一个压电聚偏氟乙烯高分子膜(PVDF)传感器(本实施例中选用美国MEAS传感器公司DT系列带引出压电薄膜传感器DT2-028K w/rivets，如图2 (b)所示，101为PVDF压电薄膜、102为导电层、103为引出线，数量为3个)，所述两块亚克力板通过设置在亚克力板边缘的亚克力长方块体和设置在中间的亚克力柱体粘结固定重叠(本实施例中，长方块体和柱体选用亚克力材料，可以与亚克力板一体成型，降低制造成本)，3个PVDF压电传感器设在亚克力柱体与亚克力板之间，且等间距分布在亚克力板的长轴线上，如图3所示，黑色圆为PVDF压电传感器放置点，所述调理电路包括电荷积分电路200、放大电路(本实施例中为倍数可调放大电路)300、滤波电路400、调零电路500和电源电路700，PVDF压电传感器的引出线(信号输出端)接电荷积分电路200的输入端，电荷积分电路200的输出端接倍数可调放大电路300的输入端，倍数可调放大电路300的输出端接滤波电路400的输入端，滤波电路400的输出端接调零电路500的输入端，调零电路500的输出端接处理单元600的信号输入端，电源电路700的电源输出端分别与电荷积分电路200、倍数可调放大电路300、滤波电路400、调零电路500和处理单元600的电源输入端连接，在本实施例中，为了去除干扰，在电源电路700的电源输出端与电荷积分电路200、倍数可调放大电路300、滤波电路400、调零电路500和处理单元600的电源输入端之间串有电源滤波电路800。
[0022]本实施例调理电路的电路原理图如图4所示，其中运算放大器U1A、U2A、U1B和U2B的型号为LF353P。
[0023]本实用新型的工作过程:检测模块安装在公交车踏板上，当乘客上下车时，PVDF压电传感器在感应受力变化后输出脉冲形式电荷信号，利用电荷积分电路，将收集的电荷信号进行积分转换后，输出持续时间较长的电压信号，再通过倍数可调放大电路进行放大后，用滤波电路号进行两次高频滤波，滤波器的截止频率应根据PVDF压电薄膜的固有振荡频率进行确定，滤波后的信号再经过调零电路进行电平调整后传输给单片计算机进行处理运算，得出上下公交的乘客数量。
[0024]工作过程中，调理电路的芯片和单片计算机由220V交流电源进行供电，会引入工频干扰，需要对电源进行滤波，选择将两个不同大小的电容ClO和Cll进行并联，其中电容值较大电容Cll滤去低频波，电容值较小的电容ClO滤去高频波。同时，通过三通道的采集来获得足够丰富的数据进行分析，每个通道使用上述的信号调理电路。
[0025]尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本实用新型做出各种变化，均为本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种基于压电薄膜的公交客流检测装置，包括检测模块、调理电路和处理单元，其特征在于:所述检测模块包括两块硬质板和至少一个压电聚偏氟乙烯高分子膜传感器，所述两块硬质板重叠，所述压电聚偏氟乙烯高分子膜压电传感器设在两块硬质板之间，所述调理电路包括电荷积分电路、放大电路、滤波电路、调零电路和电源电路，所述压电聚偏氟乙稀高分子膜压电传感器的信号输出端接电荷积分电路的输入端，所述电荷积分电路的输出端接放大电路的输入端，所述放大电路的输出端接滤波电路的输入端，所述滤波电路的输出端接调零电路的输入端，所述调零电路的输出端接处理单元的输入端，所述电源电路的电源输出端分别与电荷积分电路、放大电路、滤波电路、调零电路和处理单元的电源输入端连接。
2.根据权利要求1所述的基于压电薄膜的公交客流检测装置，其特征在于:所述两个硬质板通过设置在硬质板边缘的块体和设置在中间的柱体粘结固定重叠，所述电聚偏氟乙烯高分子膜压电传感器设在柱体与硬质板之间。
3.根据权利要求1所述的基于压电薄膜的公交客流检测装置，其特征在于:所述压电聚偏氟乙烯高分子膜压电传感器等间距设在硬质板的轴线上。
4.根据权利要求1所述的基于压电薄膜的公交客流检测装置，其特征在于:所述压电聚偏氟乙稀高分子膜压电传感器的型号为DT2-028K w/rivetso
5.根据权利要求1所述的基于压电薄膜的公交客流检测装置，其特征在于:所述放大电路为倍数可调放大电路。
6.根据权利要求1所述的基于压电薄膜的公交客流检测装置，其特征在于:所述电源电路的电源输出端与电荷积分电路、放大电路、滤波电路、调零电路和处理单元的电源输入端之间串有电源滤波电路。
【专利摘要】本实用新型涉及一种基于压电薄膜的公交客流检测装置，包括检测模块、调理电路和处理单元，所述检测模块包括两块硬质板和至少一个压电聚偏氟乙烯高分子膜(PVDF)传感器，所述调理电路包括电荷积分电路、放大电路、滤波电路、调零电路和电源电路。本实用新型利用PVDF压电传感器感受人体重力所造成的压力变化，产生电荷信号，通过调理电路处理转换，再通过计算机分析处理得到公交车客流量，结构简单，成本低，耐损耗且检测精度高，具有较大推广价值。
【IPC分类】G01L1-16
【公开号】CN204575228
【申请号】CN201520239131
【发明人】谢瑜, 胡昕彤, 吴靖南, 孟希赟, 刘云杰
【申请人】厦门大学
【公开日】2015年8月19日
【申请日】2015年4月20日