CN200962255Y - 新型光纤车辆检测器 - Google Patents

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祖鹏
葛春风
胡志雄
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Anhui Wantong Technology Co., Ltd.
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TIANJIN JINGEI BOGUANG COMMUNICATION TECHNOLOGY Co Ltd
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Abstract

本实用新型公开了一种新型光纤车辆检测器，包括光源、光纤传感器单元、探测器、数据采集处理单元，光纤传感器单元为两个改进型Mach－Zehnder干涉型传感器，干涉型传感器在标准结构内增加不锈钢杆和轻质塑料片，轻质塑料片设置在光纤干涉传感器的两个传感臂之间，轻质塑料片通过不锈钢杆与公路路面下的钢筋连接探知路面震动信号。有益效果是：由于在干涉传感器的传感臂中加入了不锈钢杆和塑料片，当塑料片和不锈钢杆一起震动时，传感臂中总有一臂作为参考臂，另一臂作为信号臂，并且参考臂相对保护盒不动，相当于电子线路中差动放大器的共模抑制，因此提高检测器的灵敏度及抗电磁干扰性能，且不受自然环境影响，提高了信噪比。

Description

新型光纤车辆检测器
技术领域
本实用新型涉及一种车辆检测器，特别是涉及一种光纤地感传感车辆检测器。
背景技术
为解决交通拥挤阻塞、交通事故频发、交通污染严重、能源短缺等世界性问题，本世纪80年代末90年代初出现了智能运输系统(ITS-IntelligentTransportation Systems)。ITS通过对有关交通信息的实时采集、传输和处理，把握当前交通运行状况和预测未来的交通状况，借助多种手段和设备，对各种交通情况进行处理，通过有力的信息交流手段，使用户迅速获知交通信息，从而有效地提高了交通效率和安全，并使交通设施得到充分利用，实现交通运输的集约式发展。
ITS的实时信息采集与处理能力使管理者能够全面地了解交通运行状况，能自如地处理各种道路交通异常情况，其发布信息能力又使管理及时将决策传达给交通行为者。这里的实时信息采集与处理就是通过车辆检测器来实现的。
目前的车辆检测器可划分为三大类：磁频车辆检测器、波频车辆检测器和视频车辆检测器。
磁频车辆检测器包括目前常用的感应(环形)线圈检测器，以及磁性、电磁、地磁、磁成像检测器等。检测器根据埋设在路面下的环形线圈引起线圈磁场的变化，计算出车辆的流量、速度、时间占有率和长度等交通参数。此方法技术成熟，易于掌握，是目前世界上用量最大的一种检测器。其缺点是检测结果不精确、数据处理方法复杂、易受电磁环境影响、易损坏等，同时感应线圈易受冰冻、路基下沉、盐碱等自然环境影响，而且在实际安装和维护中，必须封闭车道，开挖路面，造成维护成本高，路面的维护增加困难。
波频车辆检测器是以微波、超声波、光波和红外线等对车辆发射电磁波产生感应的检测器，多为悬挂式检测系统，属非接触式。其优点是可同时检测多个车道交通参数、可以检测道路动态、静态状况、检测精度相对较高，可全天候工作，但其安装要求高，成本也相对较高。
视频车辆检测器利用摄象机等设备对出现在视野范围内的道路状况进行监视，结合图像处理技术计算得到交通参数。其优点是直观可视，安装无须破坏路面，缺点是对软件图像处理要求高，受天气、灯光、阴影等环境影响。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是，克服已有技术的缺点，提供一种安装维护方便、检测结果精确和结构简单耐用的全新型光纤车辆检测器。
本实用新型采用的技术方案是：新型光纤车辆检测器，包括光源、光纤传感器单元、探测器、数据采集处理单元、3dB光耦合器(100)和光纤；所述光源与3dB光耦合器光学连接，光源发出的光输入3dB光耦合器后分为两束，分别经两个光纤传感器到达探测器，所述探测器将探测信号传送到数据采集和处理单元；车辆检测器还包括有钢筋；所述钢筋设置在路面下与所述光纤传感器紧密接触，采集路面上通过车辆的信息，所述光纤传感器单元为两个改进型Mach-Zehnder干涉型传感器。
所述改进型Mach-Zehnder干涉型传感器在标准结构内增加不锈钢杆和轻质塑料片，所述轻质塑料片设置在光纤干涉传感器的两个传感臂之间，所述不锈钢杆的一端与所述轻质塑料片接触，所述轻质塑料片通过不锈钢杆的另一端与公路路面下的钢筋连接探知路面震动信号。
所述轻质塑料片为圆形，直径φ100mm、厚度0.5mm；所述不锈钢杆的直径为φ2mm。
光纤Mach-Zehnder干涉仪的传感臂和参考臂，两臂长度均为5.5m，将两臂盘成直径φ80mm的圆环设置在光纤接续保护盒内。
本实用新型的有益效果是：其一，由于在干涉传感器的传感臂中加入了不锈钢杆和塑料片，当塑料片和不锈钢杆一起震动时，传感臂分别设置在塑料片的上下两侧，使得传感臂中总有一臂作为参考臂，另一臂作为信号臂，并且参考臂相对保护盒不动，相当于电子线路中差动放大器的共模抑制，因此提高检测器的灵敏度及抗电磁干扰性能，且不受自然环境影响，提高了信噪比。其二，检测器不需要供电，可以省去铺设供电线路的成本，节约了能源。其三，检测器安装在路旁，不与被测车辆直接接触，安装和维护时无须破坏路面及封闭公路，可避免路基下沉等自然环境影响以及超载车辆对传感器的损坏，使用寿命长。其四，结构简单、拓展方便，可根据需要在全路段上设置多个检测器，形成检测网络系统。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作一步详细说明：
图1是本实用新型新型光纤车辆检测器结构示意图；
图2是本实用新型改进型Mach-Zehnder干涉型传感器结构示意图。
图中：
1.8FC/PC接头        2.不锈钢杆        3.10保护钢管
4.6光耦合器         5.塑料片          7.光纤
9.保护盒            11.12传感臂
具体实施方式
图1是本实用新型新型光纤车辆检测器结构示意图。
如图1所示，本实用新型包括光源、光纤传感器单元、探测器、数据采集处理单元、3dB光耦合器100和光纤40；光源采用1550nm DFB激光器，光源与3dB光耦合器100光学连接，光源发出的光被送入3dB光耦合器后分为两束，分别经两个光纤传感器到达探测器，所述探测器将探测信号传送到数据采集和处理单元；车辆检测器还包括有钢筋20、30；所述钢筋20、30设置在路面下与所述光纤传感器紧密接触，采集路面上通过车辆的信息，所述光纤传感器单元为两个改进型Mach-Zehnder干涉型传感器，可有效的提高信噪比，方便后续数据信息处理；探测器为尾纤型PIN管；数据采集设备为PCI同步采集卡，计算机分析处理程序采用LABVIEW软件。当车辆经过车辆检测器所在路段时，检测器记录车辆先后通过传感器1、2的信号，即可分析出速度、轴距、轴重和流量等交通参数，并将数据信息传至指挥中心。
现有标准的Mach-Zehnder干涉型传感器包括FC/PC接头(1，8)，光纤接续点保护钢管(3，10)，3dB光耦合器(4，6)，光纤7、光纤接续保护盒9，光纤Mach-Zehnder干涉仪的传感臂和参考臂(11，12)；光纤Mach-Zehnder干涉仪由光纤接续保护盒9探测外界信号，由于接续盒9本身震动频率限制，会导致信号的高频分量丢失，使得传感臂和参考臂(11，12)探测光纤接续保护盒9的震动信号灵敏度低；光纤接续保护盒9的自身的震动也是噪声来源之一，导致传感器的信噪比降低。
图2是本实用新型改进型Mach-Zehnder干涉型传感器结构示意图。
如图2所示，光纤传感器为改进的Mach-Zehnder干涉型传感器，所述干涉型传感器还包括不锈钢杆2，轻质塑料片5；所述不锈钢杆2的直径可为Φ1mm～Φ3mm，最佳选择为Φ2mm，所述轻质塑料片5最好选用圆形，其直径Φ80mm～Φ120mm，最佳选择Φ100，厚度可选择0.3-0.7mm，最佳厚度为0.5mm，所述轻质圆形塑料片设置在光纤干涉传感器的两个传感臂之间；干涉仪的传感臂和参考臂(11，12)两臂长度相等，臂的长度直接影响传感器的灵敏度，壁长可为5-6m，最佳选择为5.5m，将其盘成直径Φ60mm～Φ100mm的圆环，最佳直径为Φ80mm，将圆环放入光纤接续保护盒9中，在传感臂和参考臂(11、12)之间加入轻质塑料片5，轻质塑料片5通过不锈钢杆2探知外界震动信号，当轻质塑料片5和不锈钢杆2一起振动时，由于传感臂和参考臂(11、12)分别在轻质塑料片5的上下两侧，其中作为参考臂相对保护盒不动，相当于电子线路中差动放大器的共模抑制效果，这种结构设计可以有效的提高信噪比和检测器的灵敏度以及抗电磁干扰性能。
现对Mach-Zehnder干涉型传感器的工作原理作进一步说明：光源发出的光由Mach-Zehnder干涉型传感器FC/PC接头1输入，输入光经3dB光耦合器4分成两路光束，分别作为信号光和参考光在干涉传感器的传感臂和参考臂中传输，输出端两臂在3dB光耦合器中发生干涉汇合，输出携带信号经FC/PC接头8送出传感器。
本实用新型并不局限于所述的特定实施例，在不超出权利要求范围所要求的发明构思的情况下，对于具有本实用新型所属技术领域的基本知识的人员，可以实施很多的变型，而这些变型应属于本实用新型权利要求范围内。

Claims (4)

1.一种新型光纤车辆检测器，包括光源、光纤传感器单元、探测器、数据采集处理单元、3dB光耦合器(100)和光纤(40)；所述光源与3dB光耦合器(100)光学连接，光源发出的光输入3dB光耦合器(100)后分为两束，分别经两个光纤传感器到达探测器，所述探测器将探测信号传送到数据采集和处理单元；其特征在于：车辆检测器还包括有钢筋(20，30)；所述钢筋(20，30)设置在路面下与所述光纤传感器紧密接触，采集路面上通过车辆的信息，所述光纤传感器单元为两个改进型Mach-Zehnder干涉型传感器。
2.根据权利要求1所述的新型光纤车辆检测器，其特征在于：所述改进型Mach-Zehnder干涉型传感器在标准结构内增加不锈钢杆(2)和轻质塑料片(5)，所述轻质塑料片(5)设置在光纤干涉传感器的两个传感臂(11，12)之间，所述不锈钢杆(2)的一端与所述轻质塑料片(5)接触，所述轻质塑料片(5)通过不锈钢杆(2)的另一端与公路路面下的钢筋(20，30)连接探知路面震动信号。
3.根据权利要求2所述的新型光纤车辆检测器，其特征在于：所述轻质塑料片(5)为圆形，直径φ100mm、厚度0.5mm；所述不锈钢杆(2)的直径为φ2mm。
4.根据权利要求1或2所述的新型光纤车辆检测器，其特征在于：光纤Mach-Zehnder干涉仪的传感臂和参考臂(11，12)，两臂长度均为5.5m，将两臂盘成直径φ80mm的圆环设置在光纤接续保护盒(9)内。
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