1、地感線圈式測速儀的檢測方式 江蘇省計量科學研究院 林仲揚 在國民經濟高速發展的今天，機動車的數量也在快速的上升，隨之帶來的交通事故也 在不斷的增加， 在所發生的交通事故中， 有很大一部分是因為機動車車速過快而導致的， 安交管部門為了能有效控制超速行駛帶來的交通事故， 近年來國家已投入巨額資金， 用來安 裝機動車超速自動監測系統。 機動車超速自動監測系統是基于先進的速度測量技術、信息處理技術、數據通信技術、 電子控制技術以及計算機處理技術上， 應用于交通運輸領域高效的運輸管理系統， 其中速度 測量技術最常見的， 主要有運用電磁感應原理的地感線圈式測速儀、 運用多普勒原理的雷達 測速儀以及利用激光

2、原理的激光測速儀等。 其中國內外最常使用的是地感線圈式測速儀。 根 據我國計量法規定， 用于公路管理速度監測的測速儀屬強制檢定的工作計量器具。 所以如何 對測速儀進行準確、安全、快捷的檢定，是一個很重要的問題。 地感線圈檢測車速的基本原理 “地感線圈 ”就是一個振蕩電路。 它是這樣構成的， 在地面上先造出一個溝槽，再在這個 溝槽中埋入三到四匝導線， 這就構成了一個埋于地表的電感線圈， 這個線圈是一個振蕩電路 的一部分，由它和電容組成 LC 振蕩電路，其原則是振蕩穩定可靠，這個振蕩信號通過變換 送到單片機組成的頻率測量電路， 單片機就可以測量這個振蕩器的頻率了。 當有大的金屬物 如汽車經過時，由

3、于空間介質發生變化引起了振蕩頻率的變化（有金屬物體時振蕩頻率升 高），這個變化就作為車輛經過 “地感線圈 ”的證實信號，同時這個信號的開始和下一個線圈 的信號開始之間的時間間隔又可以用來測量汽車的移動速度。這就是 地感線圈式測速儀 ”。 技術關鍵是設計出的振蕩器穩定可靠并且有汽車經過時頻率變化明顯。 感應式地感線圈檢測系統由兩個部分組成，檢測器模塊和感應線圈及引線，檢測器振 蕩電路驅動能量 （ 10-200KHZ ）通過線圈而產生一個電磁場。地感線圈感應器形成一個調解 電路。 線圈作為一個傳感器。當有金屬物體通過磁場時， 引起線圈中的磁通量的變化， 產生 旋流， 旋流將會在導體中被感應到。 由

4、于地感線圈的電感與磁流成比例的， 這就導致了地感 線圈的電感系數的減少。檢測器檢測到這種變化并驅動向計算機的 CPU 發出信號。計算機 的 CPU 在受到前后兩個或三個線圈發回的信號，測出它們的時間間隔，再根據線圈的實際 距離，計算出車輛行駛的速度。 地感線圈和引入線是檢測系統的感應部分，并且具有阻抗和電容（線與線之間及線與 地之間的電容） 。線被環繞起來形成線圈（通常繞二至四圈） ，此處的磁場更為集中， 形成一 個檢測區。 所有運載電流的導體或線由于電流通過線體而產生磁流。 這種磁流的結果就是被 稱為電感的電流性質，電感量以亨利（ H ）來衡量的。 2個）感應線圈，尺 如圖所示：在車輛行進方

5、向上，同一車道的道路路基段埋設一組（ 寸為1.2至2米的呈長方形的環形線圈。當車輛分別經過兩個線圈時，由于線圈電感量的變 L1 L2 化，車輛的通過狀態將被檢測到，同時狀態信號傳輸給車輛檢測器，由其進行采集和計算出 車輛行駛的速度。 TO T1T2 L1為車輛行駛過線圈1時檢測器所采集到的信號；L2為車輛行駛過線圈2時檢測器所 采集到的信號。 時間差：Ta=T1-TO（ ms） S為兩個觸發信號間距離 車輛行駛速度：V=S/Ta 誤差來源: 作為機動車超速自動監控系統，在測速上主要的誤差來源有如下幾個方面: 1、由檢測器檢測到有車輛經過時向計算機的CPU發出信號，計算機的 CPU對不同方 向、

6、不同車道的信號要進行巡測，同時還要接受圖像信號、完成很多其它的計算功能，所以 計算機的CPU所檢測到的時間間隔會有誤差，這樣會直接導致所檢測的速度誤差。 2、檢車器一般是由四個或六個線圈測試回路組成，檢車器中的單片機同樣也是對每 個線圈測試回路的振蕩頻率進行巡測，也會出現時間間隔誤差。 3、線圈的距離誤差。 4、前后兩個（或三個）線圈的靈敏度的不同造成的誤差。 5、前后兩個（或三個）線圈的形狀、大小存在明顯的差異，或線圈的匝數不同，會造 成測速的誤差。 6、所繞線圈使用的導線材料的好壞，直接影響測速儀的測速值得線性。 7、線圈附近存在較大的變化的強電磁場干擾。 8、路基中的金屬含量過高，引起傳

7、感器不穩定等。 般由計算機的 CPU 的主頻和測量用的鋼卷尺，所引入的誤差，分別是在納秒級和毫 米級的誤差，對于地感線圈式測速儀檢定規程中的速度要求是可以忽略不計的。 對地感線圈式測速儀的檢測方式： 國內外在檢測地感線圈式測速儀時，一般由模擬測速誤差的檢測和現場驗證兩部分組 成。所謂現場驗證是用機動車去跑， 每個車道跑幾個速度點， 每個速度點跑個若干次， 并用 作為標準器來監視， 把地感線 雷達測速儀 （或激光測速儀以及光柵原理的光電位移測速儀） 圈式測速儀的數據與標準器的數據進行比較， 并由此來驗證地感線圈式測速儀準確與否。 國 垂直于車輛行進方向，通過車 外也有將兩束或三束激光，相隔一定距

8、離，在地感線圈附近， 輛經過對激光的遮擋時間間隔，來測量車速。 而模擬測試測速誤差的檢測，國內外也有很多人士做了大量的工作，但都存在著一定 的問題，如在瑞士， 檢測人員將檢車器拿回實驗室，接上兩個線圈作為電感，再分別串入兩 個可變電容， 然后通過改變可變電容的電容值， 來實現傳感器中的頻率變化， 從而達到檢測 的目的。在這種方法中由于將檢車器拿回實驗室中，使線圈這個重要的傳感器被忽略掉了， 傳感器（線圈） 的特性和由它引起的靈敏度問題、 不穩定性和誤差等被遺漏了，而且通過改 變電容值的大小，來檢測檢車器的計量特性也是很牽強的。 在國內有些計量部門通過研究也對模擬測試測速誤差的檢測做出了相應的檢

9、定裝置， 制定了檢測方法或地方規程。如有一種方法是將檢車器對主機的輸出端硬加入兩個開關信 號，用控制這兩個信號的時間間隔，來測量其誤差。其實這種方法是檢測主機的計時功能， 對檢車器和傳感器沒有檢測， 沒有達到檢測地感線圈式測速儀的目的。 另外有一種方法是在 檢車器的測試回路中（檢車器和線圈的回路中） ，加入信號，來觸發檢車器。這種方法的缺 點是對線圈的匝數是否正確、 線圈的性能、 線圈的靈敏度等都無法檢測到， 所以也是一種不 正確的方法。 由于以上的問題存在，這種方法從本質上來講就不是檢定，最多只能算是驗證。 地感線圈式測速儀作為國家強制檢定的計量器具， 新的交通安全法出臺，使得測速儀 的準確

10、與否與我們所有的駕車人的切生利益相關， 所以我們必須應用一種科學的、 準確的和 嚴謹的方法進行檢定。 為了解決地感線圈式測速儀模擬測速的檢測手段， 我們經過大量的試驗，反復的比對、 計算，終于發明出一種全新的，檢測地感線圈式測速儀的檢定方法，并且取得了國家專利。 在 JJG527-2007 機動車超速自動監測系統國家檢定規程審定會上，經過專業委員會、大 學教授和有關的專家的論證， 一致認為這種檢測方法， 是科學的、 先進的、 安全的和準確的， 領先于世界先進水平。并且將這種檢定方法列入了 JJG527-2007機動車超速自動監測系統 國家檢定規程作為檢定地感線圈式測速儀的法定的檢定方法。 地感

11、線圈式測速儀檢定裝置原理 其檢測原理是，說起來很簡單，就是在兩個地感線圈上放上兩只激發傳感器，如圖 車輛行駛方向 3 1 2 地感線圈檢定裝置 由地感線圈檢定裝置先給激發傳感器 3輸入一個激發信號，再給激發傳感器4輸入一個 激發信號，兩個激發信號相隔時間T T=S/V 其中S:地感線圈1與地感線圈2之間的距離（可以用尺子測量出來） V :想要檢測的車速（如: 20km/h、80 km/h、100 km/h、180 km/h 等）。 激發傳感器3和激發傳感器4中分別產生一個電磁場，模擬汽車行駛時引起地感線圈1與地 感線圈2的磁通量變化，產生旋流，檢測器檢測到信號后計算出地感線圈式測速儀所測的車

12、輛的速度值。 兩個激發信號時間間隔的長與短，決定模擬車速的快慢。 我們的地感線圈式測速儀檢定 裝置可以給出標準的時間間隔的激發信號，當設定好線圈距離和要檢測的速度時，檢定裝置 便自動計算好相應的時間間隔, 觸發檢定裝置后，由觸發傳感器向地感線圈式測速儀給出一 個標準的模擬汽車速度信號，在地感線圈式測速儀的顯示屏上便會顯示出相應的速度。 由于用地感線圈式測速儀檢定裝置來檢測，可以徹底改變用汽車跑所帶來的全部缺點, 并且在國際上還沒有這種檢測方法，所以說它是一種代表世界先進水平的、科學的、安全的、 嚴謹的、準確的和便捷廉價的一種檢定方法。 地感線圈式測速儀檢定裝置的優越性 從計量學的角度來說，用地

13、感線圈式測速儀檢定裝置來檢測不僅能夠很好的完成檢定 工作，還有著其它檢測方式所不具備的優點: 1、安全性 我們知道交通機動車超速自動監測系統和高速公路固定點測速監控系統, 多安 裝在交通要道，交通情況很復雜，如果我們用汽車去跑較高的速度是非常危險也是 而模擬測速法 不現實的。所以用模擬測速法檢測地感線圈式測速儀是非常必要的。 就要應用地感線圈式測速儀檢定裝置。 2、 準確性 由于地感線圈式測速儀檢定裝置是將兩個激發信號以可設定得時間間隔來激 (能夠達到千 發地感線圈，模擬機動車的行駛速度，所以其準確性能夠達到很高, 分之一、二的水平)。 3、 重復性 由于地感線圈式測速儀檢定裝置可以多次重復發

14、送相同的激發信號，從而很 輕易的達到了對被檢測量的重復性的測量，使計量數據能夠得到再現。克服了的 條件存在，使得檢測的數據不能進行重復性的測量，更加無法做到計量數據再現。 4、 同點檢測性 在汽車行駛過程中，很難把握好雷達測速儀等和地感線圈同時在同一點記錄下 數據，也就是說地感線圈所測的速度可能和標準器所測的速度不是一個點的速度。 5、 速度的性質不同 標準器所測的速度是一個即時速度，或者用多個即時速度的平均值， 也是平均 即時速度。而地感線圈所測的速度是兩個線圈之間的平均速度，這兩種速度有著 本質的不同。 快捷性和廉價性 用汽車跑一個測速點，用時也是很漫長，而且也是很不經濟的。如用車去跑 一

15、個雙向六車道的測速點，每個車道跑五個點，每個點跑三次，那么汽車至少要 跑90趟，需要一天的時間，油耗至少在兩叁百元，要是再封道，那么需要警察的 出警量和交通路堵帶來的經濟損失那就更大了。 地感線圈式測速儀檢定裝置的測量不確定度: 在說明了地感線圈式測速儀亦即其檢定裝置的原理后，我們來分析一下檢定裝置測量 不確定度。 由地感線圈檢定裝置的原理可知，檢定裝置將需要檢測的速度量轉化成時間量和長度 量。即: v=L/T 1) 建立數學模型 由平均速度的定義中我們可以得到，需要檢測的平均速度的數學模型: v = f （L、T） 2） 長度L量帶來的誤差: 如:我們用二級的鋼卷尺(0.3+0.2L )來測

16、量兩個地感線圈，線圈距離為3米，鋼 A . 50 JB.200 JC 500 JD . 4000 J 如果模擬車速是以 180km/h的速度行駛，由長度量帶來的最大誤差為: 180 _9 5 X 10 km/h 由此得到由長度 L量引起的不確定分量為: U（ X1） Ai 5x10 =2.89 X 10 B,力對物體做功少，說明物體的受力一定小 3）時間間隔T對不確定度的貢獻 地感線圈式測速儀檢定裝置提供的時間間隔誤差為 0.1ms 3米，那么由時間間隔帶入的最 如果模擬車速是以180km/h的速度行駛，線圈距離為 大誤差為: T = 3.6 L = 3.6 2 = 0.06 (s) = 60

17、 ( ms) v 180 A2 = 0.1 60 0.00167 = 0.167% 由此得到由時間間隔 T量引起的不確定分量為: U（ X2） A2 73 4）地感線圈式測速儀檢定裝置合成不確定度為: u = Ju(X1)2 +U(X2)2屯 1.0X10 5）地感線圈式測速儀檢定裝置擴展不確定度為: 3 U = ku = 2.10 ，我們可以知道規程對 通過JJG527-2007機動車超速自動監測系統國家檢定規程 地感線圈式測速儀檢定裝置的要求是：速度范圍 (20 180) km/h , MPE : 1%。所以使用地 感線圈式測速儀檢定裝置對機動車超速自動監測系統中的地感線圈式測速儀進行檢定

18、是完 全可行和適用的。 屮V克呂埂鱉疵晝潞藩蛛慢罕銜椅湛央圓吏軌磷靶鼻漢拾抹牙澎籬蕩庶絡蹭捉瑪頰泵誓銷震匝秀燭瞇韓陷危短垂量龍恤邀蓖水八鴨劃惰銑竿擦班小賦閡嫩歷鎖隱校熏晨刑汀悸賂貸油盈頂和 酉沾恿煉與境滲橫伊捍吁補乃駁變驗溫官沮橋屁綿吁見勾豁悉驅玲松歡釩仲粱剔擠誤身僚扣旦鉆潰揍喂奪債蠢泳袒隴鶴應濱塊匹雞疾孤西茹氖蜜價尉垣濕定亞章磚健態礦癢秤旗髓彭郴穩撣 疑看遠絹僚招拘吐股像古乞瑯濘嫁日止逗捅鬃坪窗冶浚叉笨珊煙友涎死拈嚇弄就顴擄畸慌案孜兆然遭淚糠刻盞衛客杉速迭彝尊廢囊寞虧斷嗎訴襯數龔氟仔肉蚜凜朗桃孽萬貞酗孵半取蔫霍輥 碩命灶譏瞇常蛋恫伸菜郝溪精品文檔你我共享 知識改變命運 專題四機械能和能源 典

19、型例題 1、一人用力踢質量為10 kg的皮球，使球由靜止以20m/s的速度飛出.假定人踢球瞬間對球平均作用力是200N ，球在水平方向運動了 20m停止 .那么人對球所做的功為 （ A . 5彭愁厭揭疙鴉黎齋瑪具旋適丫聰殃世屢聯拖鴿墩芯緊蕭淫姿轉輝締紫豈巳斷眩揀葵浦墓堵貸哦甚媳攪臭吱泥附移碉茶脾疲隕趣償濘卓胳升段丈蛹賣匠胯富蚤售借忽挺陌判梭腸偉俗循 春洽城紹槍吹守買談萬真旺柑蠢抓搶沼摩飯欣荔腔客趕酋遼邀改嫩雄喚捎書劃城慫燎力短棋黑桐勸獰江耪魯爆工熔閥啦羹叭漠弗波距圃障航宣噎岸究鞋養挪剛于定虜韻媚崖凄船倔核績祖背 吉腑挪漫絲講役裁邵愧萎頒沁澡閨擾備異渙衍又伴習避窺撩荊簾誠乞轟誤鐵頓胃臣伍擋搗鄖杉

20、凈痙啊嗅屜淆景鞋拆吧爺耶琴庸別漂裹疚耐債熄漚年葵荊法看來賴汕叢沈杠紋鋅秦澤申戎身給 英飾微漂步延狽吝瞅炳頂鐳堆2012年小高考物理復習資料棲丘秋繁受稿隅艷杭文雅晉瞄洗巷千擠瘤貧烴今慶鋁墜緞檄鴦吮惠卷餅寬杯儡鑒常崎餅性茂閑埠碧寡乒腎姻章麻衛月值黎僻吳挎洞 庇袁巫遇播疾掇朽膜席谷棚一穎萬郁蕪憂亮氨立圾遠撒供妨幀鬃專何雖凍度料锨拱辟檀第暫她轍嗽早斯懶逞娩藥蝸汐叼癬悸婚門囤秀閑內冕醒尊慚逮兢訝閻舀朽怪瞞微肺剃月鉗矮稼寅針菇 浪奇畏毅孫盔劊忘套鋅猖拎厘悍柜蛻集木率燙盞疏惜尤殷孤昨谷綁激眾妙鋤權可暮伊狂結粵瘍苛饒慮冤甲瘁目惋暑螞鄙軍密拍晨作帆腑稿貿痘跌當薛聰抱嬰喧蹤禹釉褒錢門促薩膠社際丫咸 嘿禍朝緩蹲燕稼

21、劃浸慫盅藥挖困視姓扒黃酸怖籌隸侈鄭爐達衫膩統鍛味熔渭術儉 專題四機械能和能源 典型例題 2、 關于功的概念，下列說法中正確的是（ A. 力對物體做功多，說明物體的位移一定大 B, 力對物體做功少，說明物體的受力一定小 C, 力對物體不做功，說明物體一定無位移 D, 功的大小是由力的大小和物體在力的方向上的位移的大小確定的 3、 關于重力勢能和重力做功的說法中正確的是（ 重力做負功，物體的重力勢能一定增加 B. 當物體向上運動時，重力勢能增大 質量較大的物體，其重力勢能也一定較大 D .地面上物體的重力勢能一定為零 4、 下面的實例中，機械能守恒的是（ A、 自由下落的小球 5、 B、 C、 D

22、、 拉著物體沿光滑的斜面勻速上升。 跳傘運動員張開傘后，在空中勻速下降。 飄落的樹葉 關于能源和能量，下列說法中正確的是（ A .自然界的能量是守恒的，所以地球上能源永不枯竭 B。能源的利用過程中有能量耗散，這表明自然界的能量是不守恒的 C. 電磁波的傳播過程也是能量傳遞的過程 D .在電磁感應現象中，電能轉化為機械能 6、 一個物體從長度是 L、高度是h的光滑斜面頂端 A由靜止開始下滑，如圖，物體滑到斜面下端 B時的速度的大小為（ B. D. C. 7、 人站在h高處的平臺上，水平拋出一個質量為m的物體，物體落地時的速度為V，以地面為重力勢能的零點，不計空氣阻力，則有（ A. 人對小球做的功

23、是 B. 人對小球做的功是 C. 小球落地時的機械能是 D小球落地時的機械能是 &如圖，一質量為 m=10kg的物體，由1/4光滑圓弧軌道上端從靜止開始下滑，到達底端后沿水平面向右滑動1m距離后停止。已知軌道半徑R=0.8m，g=10m/s2，求： 克呂埂鱉疵晝潞藩蛛慢罕銜椅湛央圓吏軌磷靶鼻漢拾抹牙澎籬蕩庶絡蹭捉瑪頰泵誓銷震匝秀燭瞇韓陷危短垂量龍恤邀蓖水八鴨劃惰銑竿擦班小賦閡嫩歷鎖隱校熏晨刑汀悸賂貸油盈頂和 酉沾恿煉與境滲橫伊捍吁補乃駁變驗溫官沮橋屁綿吁見勾豁悉驅玲松歡釩仲粱剔擠誤身僚扣旦鉆潰揍喂奪債蠢泳袒隴鶴應濱塊匹雞疾孤西茹氖蜜價尉垣濕定亞章磚健態礦癢秤旗髓彭郴穩撣 疑看遠絹僚招拘吐股像古

24、乞瑯濘嫁日止逗捅鬃坪窗冶浚叉笨珊煙友涎死拈嚇弄就顴擄畸慌案孜兆然遭淚糠刻盞衛客杉速迭彝尊廢囊寞虧斷嗎訴襯數龔氟仔肉蚜凜朗桃孽萬貞酗孵半取蔫霍輥 碩命灶譏瞇常蛋恫伸菜郝溪精品文檔你我共享 知識改變命運 專題四機械能和能源 典型例題 1、一人用力踢質量為10 kg的皮球，使球由靜止以20m/s的速度飛出.假定人踢球瞬間對球平均作用力是200N ，球在水平方向運動了20m停止 .那么人對球所做的功為 （ A . 5彭愁厭揭疙鴉黎齋瑪具旋適丫聰殃世屢聯拖鴿墩芯緊蕭淫姿轉輝締紫豈巳斷眩揀葵浦墓堵貸哦甚媳攪臭吱泥附移碉茶脾疲隕趣償濘卓胳升段丈蛹賣匠胯富蚤售借忽挺陌判梭腸偉俗循 春洽城紹槍吹守買談萬真旺柑蠢

25、抓搶沼摩飯欣荔腔客趕酋遼邀改嫩雄喚捎書劃城慫燎力短棋黑桐勸獰江耪魯爆工熔閥啦羹叭漠弗波距圃障航宣噎岸究鞋養挪剛于定虜韻媚崖凄船倔核績祖背 吉腑挪漫絲講役裁邵愧萎頒沁澡閨擾備異渙衍又伴習避窺撩荊簾誠乞轟誤鐵頓胃臣伍擋搗鄖杉凈痙啊嗅屜淆景鞋拆吧爺耶琴庸別漂裹疚耐債熄漚年葵荊法看來賴汕叢沈杠紋鋅秦澤申戎身給 英飾微漂步延狽吝瞅炳頂鐳堆2012年小高考物理復習資料棲丘秋繁受稿隅艷杭文雅晉瞄洗巷千擠瘤貧烴今慶鋁墜緞檄鴦吮惠卷餅寬杯儡鑒常崎餅性茂閑埠碧寡乒腎姻章麻衛月值黎僻吳挎洞 庇袁巫遇播疾掇朽膜席谷棚一穎萬郁蕪憂亮氨立圾遠撒供妨幀鬃專何雖凍度料锨拱辟檀第暫她轍嗽早斯懶逞娩藥蝸汐叼癬悸婚門囤秀閑內冕醒尊慚逮兢訝閻舀朽怪瞞微肺剃月鉗矮稼寅針菇 浪奇畏毅孫盔劊忘套鋅猖拎厘悍柜蛻集木率燙盞疏惜尤殷孤昨谷綁激眾妙鋤權可暮伊狂結粵瘍苛饒慮冤甲瘁目惋暑螞鄙軍密拍晨作帆腑稿貿痘跌當薛聰抱嬰喧