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热释电红外传感器应用与车流量检測系统王捷,等
热释电红外传感器应用与车流量检测系统
Application of Pyroelectric Infrared Sensor and Monitoring System
for Flow Rate of Vehicles
王捷过红
(北方エ业大学自动化及现场总线北京市重点实验室,北京1004:北京信息科技大学自动化学院2,北京100192)
摘要:在道路交通管理过程中,车流址是决定控制策略的关键因素之一。利用热释电红外传感器,设计了车流量自动计数检测系统。
该红外检测系统采用红外传感器作为探头来检测外界是否有车辆通过,红外传感器输出的微弱电信号经运算放大器放大以及比较器电
路滤除干扰后,由单片机进行脉冲序列的分析,从而完成对车流量的检测。整个系统成本低,在未来应用中将有很大的发展空间。
关键词:检测放大电路热释电红外传感器车流量计数
中图分类号:TP274.5
文献标志码
Abstract In traffic control, the flow rate of vehicles is one of the critical factors to decide the control strategy. By using pyroelectric infrared
sensors, the automatic counting and detecting system for flow rate of vehicles has been designed. In this detecting system, the pyroelectric inra
red sensons are used to detect if any vehicle is passing, the weak signal outpul of the sensor is amplif ed through the operation amplifier; and in-
terference is filtered out by the comparer. Finally, the pulse sequence analysis is conducted in single chip computer, thus the flow rate of vehi-
cles is detected. The whole system is in low cost, so it posseses large developing space in future.
Keywords Detection Amplif ing circui Pyroelectric Infrared sensor Flow rate of vehicles Count
0引言
是热释电效应,它是一种温度敏感传感器。当传感器
监测范围内温度有△的变化时,热释电效应会在两
在城市管理和维护过程中,交通道路的建设尤为个电极上产生电荷△の,并在两电极之间产生一个微
重要,合理的安排道路可以保证人们日常工作生活的弱电压△"l
需要。在市区道路车流管理过程中,车流量是分析道
由于热释电元件的输岀阻抗极高,因此,传感器中
路情况的重要指标,因此,车流量检测的硏究也越来越有一个场效应管进行阻抗变换。热释电效应所产生的
重要。车流量检测的方法一般采用在路面埋设地感线电荷△Q会与空气中的离子所结合而消失。当环境温
器和红外检测两种方式。由于红外检测方式具有工程度稳定不变,即△T=0时,传感器无输出;当检測区间的
量小的优点,因此,本文采用了红外检测方式对车流量温度分布发生变化产生△T时,则有信号输出;当检测区
进行检测,即利用热释电传感器为核心元件,配以相应间的温度分布保持稳定时,传感器没有输出。因此,传
的测量电路和单片机,实现车流量的自动检测、判别、慼器能够根据温度场的变化检测物体的移动状态。传
计数和数据传输等功能。
感器主要由外壳、滤光片、热释电元件、场效应管等组
1热释电红外传感器的性能
成。其中,滤光片设置在窗口处,组成红外线通过的窗
口,即滤去无用的红外线,让有用的红外线进入窗口;场
1.1热释电效应原理
效应管起到阻抗变换的作用;热释电元件将红外信号的
当一些晶体受热时,在晶体两端会产生数量相等微弱变化转変为电信号。
而极性相反的电荷,这种由热变化产生的电极化现象1.2热释电红外传感器的性能
被称为热释电效应。当温度变化时,晶体结构中的正
任何发热物体都会产生红外线,而凡是温度高于绝
负电荷重心发生相对移位,晶体表面产生电荷耗尽,电对零度的物体都是红外辐射源。环境与自身的温度变
荷耗尽的状况正比于极化程度。热释电传感器利用的化由其内部结构决定了不向外输出信号,而传感器的低
频响应和特定的红外波长响应决定了传感器只对外界
修改稍收到日期:2009-08-14
第一作者王,另,1962年生,1984年毕业于天津大学自动化似表专
的红外辐射敏感并引起本身的温度变化,即只对相关物
业,讲师;主兵从事自动化似表方面的听究。
体的运动敏感。因此,传感器可以抵抗可见光及其中大
PROCESS AUTOMATION INSTRUMENTATION Vol 31 No.3 March 2010
万方数据