专利名称：感应环检测器的制作方法
技术领域：
本发明涉及感应环检测器领域。具体地说，本发明涉及与保护罩一体形成的感应环检测器，该保护罩可安装在表面或安装在地面中。
背景技术：
本领域公知通常用于电动机车辆检测的感应环检测器。该环一般包括一圈或多圈设置在其上通过将被检测的车辆的公路等地表面之下或之内的感应线。一般来说，该环为矩形或正方形，测量跨度大约为1.5至2米，而且包括导线尾部，该尾部连接至公知的电子设备，该电子设备使该环以预定频率振荡。监测环中的频率变化，以检测出现在该环之上或附近的车辆。
通常通过将混凝土路面或沥青剖开大约40毫米深、3毫米宽的图形式狭长切口，而制成感应环检测器。之后，把导线敷设到呈图形结构的预剖开的狭长切口中，绕该图形至少2至4圈，从而形成感应环线圈。之后利用水泥、灰浆混合物或其他粘合密封剂把导线封入预剖开的狭长切口。当锁相(phase-locked)频率利用外部电子控制设备穿过导线环结构时，置于地面中的感应环被触发。有源环用作用于检测正在靠近的电动机车辆的金属检测设备。这种类型的感应环检测器设计成主要检测车辆的轮缘，而且相对于金属检测，特别是对于地表面的高度，具有相对较短的电场灵敏度范围。置于地面内的感应环检测器通常用于触发电子门，特别是快速打开门帘、门或者入口，该检测器也应用在公路上，以通过检测正在靠近的电动机车辆而触发交通控制信号灯。
例如Henderson等人的美国专利US4,945,356中，已描述了表面安装式检测器。这种检测器容易受到重型车辆通过的压力、磨损、天气和坠落的腐蚀性物质的潜在损坏。另外，这些检测器经常受到故意破坏。
本发明试图至少部分地克服现有技术中存在的这些已被认识的问题。
发明内容
因此在第一个方面，本发明提供一种表面安装感应环检测器，包括垫，该垫具有封装在其内的感应环，该感应环适用于连接到外部电子控制器设备；所述垫被固定在已硬化的、倾斜周缘内，该周缘设有用于把该垫固定到表面的装置。
为保护该感应环，优选该垫具有弹性或半刚性等。
该硬化的、倾斜周缘可与该垫或者其内固定该垫的间断结构形成一体。
优选该垫的硬化的、倾斜周缘包括金属环，该金属环对该垫的边缘提供保护和强度。进一步地，特别优选该金属环在其结构中具有至少一个间断。
在第二方面，本发明相应地提供一种表面安装感应环检测器，包括感应环，该感应环适用于连接到外部电子控制器设备；保护罩，该保护罩为具有基本上呈柔性的圆环，该圆环具有硬化的、倾斜周缘；所述圆环适用于容纳位于安装表面和圆环下表面之间的感应环，并设有用于把检测器固定到安装表面的装置。
优选地，该圆环包括位于其下表面上的通道，可在该通道内盘绕该感应环。为了某些用途，在该圆环中，可将该检测器至少部分地埋入表面(例如沥青或者混凝土表面)之内或之下，该通道可利用第二圆环封装，以保护感应环。
圆环的内周缘优选被硬化并与外缘类似地倾斜。但是，如果需要提供填充盘封闭圆环的内部区域，则内周缘设有结合肩部。
优选保护环由金属材料构成。这种金属环为感应环提供保护并增加检测器的结构性强度。
在本发明的两个方面中，可以发现，在检测器中结合金属环，与未加保护的环相比，可感应到感应环的电场强度降低大约50％。
已经发现这种缺点可通过使用间断金属环来克服。优选地，通过穿过该圆环的宽度形成大约1毫米径向切口而在圆环中提供间断。这种特征不但能克服电场强度的降低，而且还具有在水平和垂直方向中把感应电场增强大约30％的效果，这样就可使用较小的检测器获得给定的区域覆盖范围。
根据所需的给定目的，间断金属环可以是多段的，但是如果圆环中的切口从1、2、3或4中变化，则电场强度增加的优点就不明显。
不锈钢间断圆环提供良好的强度特性，并可增强电场强度。利用航空级别的铝、铝合金、轻型或硬化钢材等中可获得类似的特性。
一般来说，最有利的是，检测器基本上呈圆形，但是诸如椭圆形、卵形等可供选择的形状也适合。
虽然感应环的导线尾部可敷设在其上安装检测器的表面中的切口或者凹陷内，但优选检测器包括用于导线尾部的保护罩，该保护罩包括连接在保护圆环并适用于连接到表面的倾斜的、硬化的导轨装置。
图1是根据本发明的第一方面所述的表面安装感应环检测器的俯视图。
图2是图1所示检测器的仰视图。
图3是图1所示检测器的金属环的俯视图。
图4是图1所示检测器的金属环的仰视图。
图5是图1所示检测器的横向剖视图。
图6是图1所示检测器的塑料盘垫的俯视图。
图7是图6所示塑料盘垫的横向剖视图。
图8是图1所示检测器的载线导轨装置(wire carrier track)的俯视图；图9是图8所示导轨装置的横截面；图10是图1所示检测器的载线导轨装置和耦合接头的横向剖视图；图11是根据本发明的第二方面所述表面安装感应环检测器的俯视图
图12是图11所示检测器的仰视图；图13是图11所示检测器的侧剖视图；图14是根据本发明的第二方面所述的检测器的可供选择的实施例的侧剖视图；图15是图13所示检测器的放大的横向剖视图；图16是图11所示检测器的载线导轨装置的俯视图；图17是图16所示导轨装置的横截面；图18是图11所示检测器的载线导轨装置和耦合接头的横向剖视图；图19是图13的分解示意图，示出了怎样将环引导件插入位于保护罩底部的通道；图20是图19所示环引导件的侧剖视图；图21是环引导件和导线环的俯视图；图22是从图示在图21的虚线区域内的环引导件退出的导线尾部的放大示意图；图23是用于保护使用中的环引导件和导线环的、分段的第二圆环的平面示意图，其中图11或14所示的检测器将被埋入表面之内或之下；以及图24是适用于容纳图23所示的第二圆环的图13或14所示检测器的侧剖视图。
具体实施例方式
本发明的第一方面图1和2所示的根据本发明所述的表面安装感应环检测器1包括基本上平坦的圆盘，该圆盘包括两个主要部件。如图6和7所示的弹性、耐切割、硬质塑料型圆盘垫2(以下将称作“塑料盘”)固定在如图3和4所示的硬质金属外圆环3内部。金属环具有间断，该间断为宽度大约为1mm的单个径向间隙17。
图7所示的塑料盘2环绕其整个圆周具有唇缘4，该唇缘4与金属环内圆周内的肩部结合。塑料盘还具有圆周通道5，以容纳和保护图2、5和7所示的盘绕的感应导线环结构6。由于其保护覆层的强度，优选直径为1.5毫米至2毫米的、包覆有聚四氟乙烯的导线作为感应线。在通道内部环绕塑料盘的圆周将导线盘绕多圈。为使滤波器环发挥功效，半径大约为150毫米或者更小的感应环垫需要最少盘绕6圈导线。盘绕5圈或者更少则不能使滤波器环感应到电子控制器装置。
可由诸如聚丙烯、硬质尼龙、橡胶、聚碳酸酯、玻璃纤维、环氧树脂或者其它类似类型的复合材料等各种塑料类材料模制或注模形成、或者机械加工成塑料盘。根据需要，塑料盘表面可具有纹理结构，或者形成有高出的凸起(未示出)，以使圆盘具有易操作的表面并具有吸收磨蚀损伤的作用。例如合适的高出凸起的形状可为半球形的，其大致尺寸为高约0.5毫米，直径约30毫米。
外金属环起到保护塑料盘的作用，特别是保护圆盘的外缘不受外部损伤，该圆盘容纳图2和5所示的盘绕导线环结构。金属环3具有倾斜缘7，以抗掘橇和转移撞击。图4示出了金属环的仰视图，该图示出了穿过耦合接头9的通道8，该耦合接头用于将环形导线输送到载线导轨装置10。图2示出了检测器的仰视图，图示了盘绕导线环结构6和通过金属环引出并离开检测器的环的导线尾部11。如图5所示的方形截面的不锈钢圆环12用于桥接容纳在塑料盘中的感应环导线结构和外金属环之间的滤波器环电场，以保持最佳电场的完整性，并确保在设备正常工作期间电场检测范围没有损失。方形截面圆环12还可通过把塑料盘压向位于金属环3内周缘内部的肩部13，而用于把塑料盘固定在金属环内部。
除保护塑料盘的优点之外，金属环还用于把感应环的电场灵敏度范围增加3倍，这样可使功效设备具有大约为100毫米的最小外部圆环半径。
由于其整体强度和可硬化特性、以及从各方面抗天气和化学腐蚀，因此对于金属环的结构，不锈钢为优选材料。从航空级别的铝、铝合金、轻型或硬化钢材等中可获得类似的特性。可把金属板锻造、辗轧、浇铸、硬模浇铸和/或机械加工成金属环。
根据所需的应用情况，把表面安装垫栓接和/或粘合到所需表面。作为用于安装的辅助设备，金属环设有适用于接收螺栓或类似紧固件的多个孔14。
表面安装感应环垫具有导线尾部11，该尾部用于连接到通常距离该垫2至10米设置的外部电子控制设备。在大多数情况下，导线不得不敷设在混凝土或沥青中的预切开的狭长切口中，并用合适的密封化合物密封。为取消切开表面并将连接导线密封在表面内的方法，连接导线引至地面之上的控制器，并在图8和9所示的金属载线导轨装置10中得到保护，该导轨装置10可向下栓接和/或粘合到所选取的表面。根据需要，设置合适的孔15，以接收螺栓或类似紧固件。
金属载线导轨装置具有图9所示的球形截面的内部结构16，该结构16容纳连接导线并耦合到图10所示的相应球形截面的耦合接头9，球形接头为图3和4所示的部分金属环。球形截面的载线导轨装置和相应的接头可相对各自的安装情况所需的安装位置对载线导轨装置进行角度调整。载线导轨装置优选由不锈钢制成，并具有辐射式或倾斜式侧缘，以抗掘橇、以及使与特定作业环境有关的可能损伤导致的各种形式的损坏产生转向。
本发明的第二方面图11和12所示的根据本发明所述的表面安装感应环检测器101包括由保护罩保护的导线感应环102，该保护罩基本上是平坦金属环103。该金属环具有间断，该间断为宽度大约为1mm的单个径向间隙117。
金属环具有倾斜外缘，以抗撅橇和转移撞击。金属环的顶部表面可以具有滚花、刻点、纹理或者凹痕，以提供易操纵的表面。图12图示出金属环的仰视图，示出了穿过耦合接头105的通道104，该耦合接头用于使穿过保护环的环形导线的尾部传输到载线导轨装置107。
金属环设有两种内缘结构中的一种。图13所示的内缘结构108呈倾斜形状，而且这种特定形状可在没有内盘或垫的情况下使用金属环。如图14所示的第二内缘结构109设置成用于保持塑料填充盘、橡胶或其他类型的合成物、或者有机复合物类的材料等等。图14中用虚线阴影的形式示出了盘110。内盘的顶部表面可具有刻点、纹理或凹痕，以提供易操纵和/或美感的表面。
如图15和19所示，圆环的下表面包括矩形截面的通道111。该通道容纳图20和21所示的圆环形环引导件115，该引导件在其圆周缘内部具有凹槽116。该凹槽用于缠绕导线环结构，以在其内部形成和支撑到感应环102。环引导件优选设置成塑料圆环。为用于形成感应环，由于其保护覆层的强度，优选导线包覆有1.5毫米-2毫米的聚四氟乙烯。该导线环绕凹槽内的环形引导件的圆周盘绕多圈。图22图示了导线的绕组，并示出离开环形引导件的感应环102的导线尾部106。外圆环半径大约为150毫米的感应环的圆环需要最少盘绕6圈导线，以使滤波器环产生功用。盘绕5圈或者更少则不能使滤波器环感应到电子控制器装置。
在把检测器至少部分地埋入表面之内或之下的情况下，通道111被用于保护感应环102的第二圆环118封住。如图23所示，为便于放入检测器或者从检测器取出，第二圆环118由三段间断的段(118a，118b，118c)制成。通过把两个肩部119压配合在通道111的下圆周上，可将第二圆环118保持就位。
除保护感应环的优点之外，间断金属环还用于把感应环的电场灵敏度范围增加30％(与未加保护的环相比)，这样可使功效设备具有大约为100毫米的最小外部圆环半径。
由于其整体强度和可硬化特性、以及从各方面抗天气和化学腐蚀，因此对于金属环的结构，不锈钢为优选材料。从航空级别的铝、铝合金、轻型或硬化钢材等中可获得类似的特性。可把金属板锻造、辗轧、浇铸、硬模浇铸和/或机械加工成金属环。
根据所需的应用情况，把表面安装检测器垫栓接和/或粘合到所需表面。作为用于安装的辅助设备，金属环设有适用于接收螺栓或类似紧固件的多个孔112。
表面安装感应环具有导线尾部11，该尾部用于连接到通常距离该检测器2至10米设置的外部电子控制设备。在大多数情况下，导线不得不敷设在混凝土或沥青中的预切开的狭长切口中，并用合适的密封化合物密封。为取消切开表面并将连接导线密封在表面内的方法，连接导线引至地面之上的控制器，并在图16和17所示的金属载线导轨装置107中得到保护，该导轨装置107可向下栓接和/或粘合到所选取的表面。根据需要，设置合适的孔113，以接收螺栓或类似紧固件。
金属载线导轨装置具有图17所示的球形截面的内部结构114，该结构114容纳连接导线并耦合到图18所示的相应球形截面的耦合接头105，球形接头为图11和12所示的金属环的一部分。球形截面的金属载线导轨装置和相应的接头可相对各自的安装情况所需的安装位置，对金属载线导轨装置进行角度调整。金属载线导轨装置优选由不锈钢制成，并具有辐射式或倾斜式侧缘，以抗掘橇、以及使各种相关形式的损伤或与特定作业环境有关的可能损伤转向。可根据需要在导轨装置上表面设置纹理，以提供易操纵的表面。
本发明所述的表面安装感应环检测器执行相同的功能，即用作置于地面内的感应环检测器设备，但不具有与普通置于地面中的设备相关的常见缺点。主要是，该表面安装感应环检测器不需要在混凝土或沥青中切割狭长切口形状的机构，考虑到下列情况对于该过程金刚石刀刃切割锯需要提供水，而灰浆和水导致的混乱场面是很辛苦的清扫工作，需要使用湿干真空设备。一般来说，切割和密封的整个过程对其他在现场的工人来说是一种妨害和障碍。进一步地，在混凝土中切割狭长切口特别关系到混凝土路面承受的载荷和路表面凝结或类似情况的美观。另一种与安装在地面中的感应环检测器通常有关的问题是磨损和开裂，这是由于当环形导线敷设到沥青公路中时，沥青的移动、膨胀和压缩有可能拉断环形导线，这就需要再次切割和密封该环。由于这些相同的公路也大多数受到破损、开裂和周期性重修所造成的共同的影响，这是一种特别的麻烦，而且在涉及到繁忙交通公路的情况下，这也是一种安全隐患，特别是需要辅助交通控制信号灯和/或控制器的情况下。
为发挥滤波器环的功能，本电子环形检测器控制设备对导线环结构的最小尺寸设定了限度；该最小尺寸在导线环结构的内圆周上的半径大约为75毫米。如图2或12所示，当间断金属环设置在盘绕导线环结构的外圆周附近或其之上时，利用该间断金属环延伸用于金属检测的电场灵敏度的范围。其外圆周半径的给定尺寸为115毫米的导线环结构的电场范围、从导线环结构向外延伸大约60毫米、并从地表面向上延伸大约100毫米。半径同样为115毫米的导线环结构上的金属环的增加量将电场范围从导线环结构向外延伸大约180毫米，并从地表面向上延伸大约300毫米。因此，如图1或11所示的、给定外圆周环半径为150毫米的表面安装感应环检测器的电场范围为大约300毫米，而且可很容易检测车辆的车体外壳、车轮或其他金属部件。间断金属环的作用是利用大约3倍的系数对利用感应线圈进行检测的金属的电场灵敏度的活动范围进行放大。但是，电场灵敏度的放大程度直接正比于检测器的感应导线环结构的整个尺寸。增加导线环结构的部件就正比地降低利用金属环实现的电场灵敏度的放大程度。另外，认为一旦金属环的尺寸增加到其半径超出大约200毫米，则表现出在垂直方向的电场灵敏度增益不再进一步增加，而水平方向的灵敏度可继续增加。
可根据各自意图的应用情况改变检测器的尺寸，并且由于相对的形状不能妨碍设备的性能，因此根据相关意图的应用情况，使检测器的形状在圆形、椭圆形、矩形、正方形或者其他形状的范围内变化。设备的形状与所需的表面区域覆盖范围相对于用于设备的每种个别形状的金属检测情况的电场灵敏度需求的范围成正比关系。
一般地，由于这些类型的环检测设备通常预期为被移动车辆的轮缘触发，因此置于地面中的感应环检测器有效地覆盖需要被感应环传感器覆盖的各个表面区域的50％至100％。但是，这种数量的区域范围妨碍叉车升降机对门口附近的储存区进行作业，特别是在不需要经常触发开启(trip open)的有关门处的这些区域内进行装载和卸载的情况下。与传统上置于地面内的环检测器设备不同，其外部圆环半径大约为150毫米的根据本发明所述的圆环检测器，提供了相对于金属检测灵敏度，在半径为大约300毫米的地表面覆盖范围上的电场灵敏度的有效范围，同时灵敏度的地面高度范围大约为300毫米。这种检测器可很容易避免在同一区域用叉车升降机进行装载和卸载出现的问题，并因此使该检测器在不需要时不会经常使门触发开启。
当用于与表面安装载线导轨装置结合时，该表面安装感应环检测器不需要为了安装而对混凝土或沥青、或者其他类型的表面剖开切口。这种免剖开式表面安装方法将安装时间降低了大约80％，当感应式环检测器在公共道路上剖开沥青时，就要优先考虑这种方法。另外，该方法不影响特定混凝土路面的负载承受规格。
可以理解，虽然上面借助于图示说明了本发明的实例，但是，对于本领域的技术人员来说，很明显对这些实例所作的改进和变化都将落入本文所述的本发明的主要保护范围内。
权利要求
1.一种表面安装感应环检测器，包括垫，该垫具有被封装在其内的感应环，该感应环适用于连接到外部电子控制器设备；所述垫被固定在已硬化的、倾斜周缘内，该周缘设有用于把该垫固定到表面的装置。
2.如权利要求1所述的检测器，其中所述硬化的倾斜周缘为间断结构，其内固定该垫。
3.如权利要求2所述的检测器，其中所述垫的周缘包括金属环，该金属环用于对该垫的边缘提供保护和强度。
4.如权利要求3所述的检测器，其中所述金属环在其结构中具有间断。
5.如权利要求4所述的检测器，其中所述垫具有弹性或半刚性。
6.一种表面安装感应环检测器，包括感应环，该感应环适用于连接到外部电子控制器设备；保护罩，该保护罩为具有基本上呈柔性的圆环，该圆环具有硬化的、倾斜外周缘；所述圆环适用于容纳位于安装表面和圆环下表面之间的感应环，并设有用于把检测器固定到安装表面的装置。
7.如权利要求6所述的检测器，其中所述圆环包括位于其下表面上的通道，所述感应环盘绕在该通道内。
8.如权利要求7所述的检测器，其中所述该通道可利用第二圆环封装，以保护感应环。
9.如权利要求7所述的检测器，其中所述圆环的内周缘被硬化并与外缘类似地倾斜。
10.如权利要求7所述的检测器，其中所述检测器包括用于封闭圆环的内部区域的填充盘，而且所述内周缘设有与该盘相结合的肩部。
11.如权利要求9所述的检测器，其中所述保护环是金属环。
12.如权利要求11所述的检测器，其中所述金属环在其结构中具有间断。
13.如权利要求12所述的检测器，其中所述间断是穿经径向的切口。
14.如权利要求11所述的检测器，其中所述金属环为多段的。
15.如权利要求1或6所述的检测器，包括用于感应环的尾部的保护罩，该感应环包括倾斜的、硬化的导轨装置，该导轨装置连接到保护环并适用于连接到表面。
全文摘要
在第一方面，本发明提供一种表面安装感应环检测器，包括垫，该垫具有被封装在其内的感应环，该感应环适用于连接到外部电子控制器设备；所述垫被固定在已硬化的、倾斜外周缘内，该外周缘设有用于把该垫固定到表面的装置。在第二方面，本发明提供一种表面安装感应环检测器，包括感应环，该感应环适用于连接到外部电子控制器设备；保护罩，该保护罩为具有基本上呈柔性的圆环，该圆环具有硬化的、倾斜外周缘；所述圆环适用于容纳位于安装表面和圆环下表面之间的感应环，并设有用于把检测器固定到安装表面的装置。
文档编号G08G1/042GK1561511SQ02819187
公开日2005年1月5日 申请日期2002年9月27日 优先权日2001年9月27日
发明者罗兰 申请人:罗兰