MEAS壓電電纜傳感器PVDF在駕考系統(tǒng)的應用

大家好，我是【廣州工控傳感★科技】MEAS壓電電纜傳感器事業(yè)部，張工。

大家都了解壓電共聚物薄膜的高靈敏度、寬帶和大動態(tài)范圍。應用范圍從亞聲頻到很高的超聲波頻率。從八十年代末，傳感器產(chǎn)品部（前AMP 傳感器部，ATOCHEM 傳感器部）就用電壓共聚物直接在標準芯線上擠出了電纜形狀并有傳統(tǒng)編織層及護套，看上去很像小號同軸電纜,因為傳感器的結構本身采用同軸電纜的結構方式,自屏蔽,防水,具有高電壓靈敏度,柔性,線性和動態(tài)范圍寬(線性動態(tài)范圍超過80 dB)的特點.可以感測沖擊或振動,可以檢測從地表振動造成的微弱壓力信號到高速重型卡車軸的沖擊。

目前,在駕駛人科目二考試里,要求駕駛人完成規(guī)定的操作項目.目前這些考試項目的評定幾乎全部實現(xiàn)了智能化監(jiān)測，這里面就用到了很多的傳感檢測技術.這里簡單的介紹一下目前常規(guī)的檢測方法和電壓電纜是如何應用來檢測這些項目的。

1.1 電子樁考系統(tǒng)應用：

目前電子樁考系統(tǒng)中,通用的檢測方法是采用紅外線對射檢測是否有車身越線,移庫不入問題,以及碰擦標桿(上圖中紅白顏色標桿)檢測.碰擦標桿的檢測,通常采用振動傳感器來檢測,由于受外界環(huán)境的影響,比如刮風天氣,標桿會受風力等的作用而有搖擺現(xiàn)象,造成誤判,可靠性不是很好.,如果采用壓電電纜鋪設在檢測桿上可以很好的解決此類問題,同時可以滿足撞桿檢測要求,大大提高了檢測的可靠性.典型的壓電電纜鋪設方法為下圖所示.纏繞方式和垂直安裝.這2 種方式根據(jù)需要可做相應的調整.同時,為了保護壓電電纜,可以采用外加護套,也可以選用新的帶有裝甲的壓電電纜,可以很好的解決碰撞刮擦使用壽命問題.有車輛刮擦碰撞到標桿上,壓電電纜會輸出相應的信號.

1.2 連續(xù)通過障礙物系統(tǒng)應用

該項目要求將車駕于圓餅之上通過，車輪軌跡不得碰、擦、壓圓餅，并且不得超、壓兩側路邊緣線。

為了滿足上述檢測要求,要求檢測車輪是否經(jīng)過圓餅,同時還要檢測是否碰擦和壓過圓餅.目前通常采用的技術是, 用電感線圈檢測是否通過圓餅,用振動傳感器檢測是否擦邊和壓過圓餅。車輛是否通過圓餅也有采用在圓餅周圍埋設磁傳感器來檢測。就圓餅碰擦和是否壓過的檢測, 依靠振動傳感器來判斷,存在著不可靠性,圓餅外界的震動,振動的幅度大小,傳感器安裝位置等等因素制約著系統(tǒng)的檢測可靠性。采用壓電纜檢測可以大大提高靈敏度和可靠性。應用方法是將壓電電纜封裝在橡膠套里再安裝在圓餅上，下圖是典型的安裝方法，可以檢測側面是否有擦碰，同時在圓餅的上面安裝一條可以檢測是否有車輛壓過圓餅。

關于標桿擦碰檢測可參照上述應用方法，對于直角轉彎和曲線行駛，目前壓線檢測采用充氣橡膠管,在橡膠管的一側安裝有氣壓檢測元件來檢測橡膠管內的氣壓變化,當有車輪壓上去的時候,氣壓有明顯變化.以便判斷是否有行駛違規(guī)。采用充氣橡膠管的檢測方法, 橡膠管內氣壓不穩(wěn)定,可靠性較差,使用壽命短,施工較麻煩.而采用路面鋪設壓電電纜的方法簡單可靠?？梢圆捎孟聢D所示方法(或類似的結構),將壓電電纜封裝在橡膠護套里,將橡膠護套通過環(huán)氧樹脂膠粘到水泥路面并通過分段用金屬扣加固的方法鋪設,需要注意的是橡膠套管預留空層,以便提供壓電電纜的變形空間.

1.4 壓電電纜在上述應用中的電路接口

通用的壓電傳感器接口電路可以采用電壓模式或電荷模式。但由于上述應用中傳感器和接口電路之間需要長距離傳輸，由于連接導線的電容和導通電阻的存在，采用電壓模式，信號會有一定程度的衰減（取決于導線的電容）。建議采用電荷模式設計接口電路，因為電荷模式的接口電路，輸出信號取決于電壓傳感器的輸出電荷和電荷放大器的反饋電容，而與連接導線的電容量無關。