MEAS压电电缆传感器PVDF在驾考系统的应用

大家好，我是【广州工控传感★科技】MEAS压电电缆传感器事业部，张工。

大家都了解压电共聚物薄膜的高灵敏度、宽带和大动态范围。应用范围从亚声频到很高的超声波频率。从八十年代末，传感器产品部（前AMP 传感器部，ATOCHEM 传感器部）就用电压共聚物直接在标准芯线上挤出了电缆形状并有传统编织层及护套，看上去很像小号同轴电缆,因为传感器的结构本身采用同轴电缆的结构方式,自屏蔽,防水,具有高电压灵敏度,柔性,线性和动态范围宽(线性动态范围超过80 dB)的特点.可以感测冲击或振动,可以检测从地表振动造成的微弱压力信号到高速重型卡车轴的冲击。

 

目前,在驾驶人科目二考试里,要求驾驶人完成规定的操作项目.目前这些考试项目的评定几乎全部实现了智能化监测，这里面就用到了很多的传感检测技术.这里简单的介绍一下目前常规的检测方法和电压电缆是如何应用来检测这些项目的。

 

1.1 电子桩考系统应用：

目前电子桩考系统中,通用的检测方法是采用红外线对射检测是否有车身越线,移库不入问题,以及碰擦标杆(上图中红白颜色标杆)检测.碰擦标杆的检测,通常采用振动传感器来检测,由于受外界环境的影响,比如刮风天气,标杆会受风力等的作用而有摇摆现象,造成误判,可靠性不是很好.,如果采用压电电缆铺设在检测杆上可以很好的解决此类问题,同时可以满足撞杆检测要求,大大提高了检测的可靠性.典型的压电电缆铺设方法为下图所示.缠绕方式和垂直安装.这2 种方式根据需要可做相应的调整.同时,为了保护压电电缆,可以采用外加护套,也可以选用新的带有装甲的压电电缆,可以很好的解决碰撞刮擦使用寿命问题.有车辆刮擦碰撞到标杆上,压电电缆会输出相应的信号.

 

1.2 连续通过障碍物系统应用

该项目要求将车驾于圆饼之上通过，车轮轨迹不得碰、擦、压圆饼，并且不得超、压两侧路边缘线。

 

为了满足上述检测要求,要求检测车轮是否经过圆饼,同时还要检测是否碰擦和压过圆饼.目前通常采用的技术是, 用电感线圈检测是否通过圆饼,用振动传感器检测是否擦边和压过圆饼。车辆是否通过圆饼也有采用在圆饼周围埋设磁传感器来检测。就圆饼碰擦和是否压过的检测, 依靠振动传感器来判断,存在着不可靠性,圆饼外界的震动,振动的幅度大小,传感器安装位置等等因素制约着系统的检测可靠性。采用压电缆检测可以大大提高灵敏度和可靠性。应用方法是将压电电缆封装在橡胶套里再安装在圆饼上，下图是典型的安装方法，可以检测侧面是否有擦碰，同时在圆饼的上面安装一条可以检测是否有车辆压过圆饼。

关于标杆擦碰检测可参照上述应用方法，对于直角转弯和曲线行驶，目前压线检测采用充气橡胶管,在橡胶管的一侧安装有气压检测元件来检测橡胶管内的气压变化,当有车轮压上去的时候,气压有明显变化.以便判断是否有行驶违规。采用充气橡胶管的检测方法, 橡胶管内气压不稳定,可靠性较差,使用寿命短,施工较麻烦.而采用路面铺设压电电缆的方法简单可靠。可以采用下图所示方法(或类似的结构),将压电电缆封装在橡胶护套里,将橡胶护套通过环氧树脂胶粘到水泥路面并通过分段用金属扣加固的方法铺设,需要注意的是橡胶套管预留空层,以便提供压电电缆的变形空间.

 

1.4 压电电缆在上述应用中的电路接口

通用的压电传感器接口电路可以采用电压模式或电荷模式。但由于上述应用中传感器和接口电路之间需要长距离传输，由于连接导线的电容和导通电阻的存在，采用电压模式，信号会有一定程度的衰减（取决于导线的电容）。建议采用电荷模式设计接口电路，因为电荷模式的接口电路，输出信号取决于电压传感器的输出电荷和电荷放大器的反馈电容，而与连接导线的电容量无关。