一種基于壓電薄膜的公交客流檢測(cè)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及公交客流檢測(cè)領(lǐng)域，具體地涉及一種基于壓電薄膜的公交客流檢測(cè)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]由于我國(guó)公共交通客運(yùn)車數(shù)量龐大，擁擠程度高，因此，對(duì)客流量進(jìn)行檢測(cè)統(tǒng)計(jì)，能夠幫助交通運(yùn)輸管理部門了解各線路公交車承載情況，規(guī)劃更加合理的線路，且能防止因?yàn)槌d而造成安全隱患，節(jié)約社會(huì)資源?，F(xiàn)有的公交客流檢測(cè)裝置有:
[0003]A.紅外光幕傳感器。該技術(shù)屬于主動(dòng)紅外技術(shù)，將傳感器安裝在公交車門附近，通過(guò)發(fā)射特定波長(zhǎng)的紅外線覆蓋一定的區(qū)域，并通過(guò)傳感器檢測(cè)從乘客身上反射回來(lái)的光線變化，從而識(shí)別乘客的上下車方向及人數(shù)，該技術(shù)采用自身光源，受外界環(huán)境溫度、光線狀況的影響較小，檢測(cè)精度高，但設(shè)備成本和技術(shù)門檻較高，且公交車過(guò)于擁擠時(shí)，擁擠人群使得紅外光幕技術(shù)在上下車方向和計(jì)數(shù)的準(zhǔn)確率會(huì)受影響；
[0004]B.車輛載重檢測(cè)傳感器。它是在公交車的空氣懸架或鋼板彈簧懸架上安裝壓力傳感器，檢測(cè)氣囊的壓力，再結(jié)合氣囊支撐截面變化曲線及溫度補(bǔ)償、傾斜補(bǔ)償?shù)人惴梢杂?jì)算出氣囊的承載重量。對(duì)于鋼板彈簧車輛，通過(guò)檢測(cè)鋼板彈簧受壓后的變形量，再結(jié)合鋼板彈簧的壓力變形曲線圖及傾斜補(bǔ)償?shù)人惴梢杂?jì)算出鋼板彈簧的承載重量。根據(jù)這種方法可以檢測(cè)到載客的總重量，再根據(jù)乘客的平均體重就可以計(jì)算出車廂載客人數(shù)。但是當(dāng)車上人數(shù)為10人以下時(shí)，且人均體重差異較大時(shí)，準(zhǔn)確率會(huì)降低，更重要的是車輛載重檢測(cè)技術(shù)需要在公交車底的懸架上安裝，安裝不便。
[0005]C.基于被動(dòng)紅外人體檢測(cè)技術(shù)和基于圖像識(shí)別的視頻技術(shù)的客流傳感器。被動(dòng)紅外人體檢測(cè)技術(shù)是熱釋電傳感器對(duì)人體的紅外輻射進(jìn)行監(jiān)測(cè)，從而達(dá)到乘客計(jì)數(shù)的目的，該項(xiàng)技術(shù)的缺點(diǎn)是易受外界環(huán)境溫度、光線的影響，魯棒性不夠強(qiáng)。通過(guò)視頻技術(shù)獲得上下車乘客的數(shù)目的方法成本較高，且易受車身振動(dòng)、光線的影響，圖像處理的特性決定了算法計(jì)算量大，動(dòng)態(tài)分辨處理要求高，使得CPU的性能不能低，提高了設(shè)備成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實(shí)用新型的目的在于為克服上述不足而提供一種檢測(cè)精度高，抗干擾能力強(qiáng)，耐用且成本低的基于壓電薄膜的公交客流檢測(cè)裝置。
[0007]為此，本實(shí)用新型公開了一種基于壓電薄膜的公交客流檢測(cè)裝置，包括檢測(cè)模塊、調(diào)理電路和處理單元，其特征在于:所述檢測(cè)模塊包括兩塊硬質(zhì)板和至少一個(gè)壓電聚偏氟乙烯高分子膜(PVDF，以下均以該英文縮寫表示)傳感器，所述兩塊硬質(zhì)板重疊，所述PVDF壓電傳感器設(shè)在兩塊硬質(zhì)板之間，所述調(diào)理電路包括電荷積分電路、放大電路、濾波電路、調(diào)零電路和電源電路，所述PVDF壓電傳感器的信號(hào)輸出端接電荷積分電路的輸入端，所述電荷積分電路的輸出端接放大電路的輸入端，所述放大電路的輸出端接濾波電路的輸入端，所述濾波電路的輸出端接調(diào)零電路的輸入端，所述調(diào)零電路的輸出端接處理單元的輸入端，所述電源電路的電源輸出端分別與電荷積分電路、放大電路、濾波電路、調(diào)零電路和處理單元的電源輸入端連接。
[0008]進(jìn)一步的，所述兩個(gè)硬質(zhì)板通過(guò)設(shè)置在硬質(zhì)板邊緣的塊體和設(shè)置在中間的柱體粘結(jié)固定重疊，所述電聚偏氟乙烯高分子膜壓電傳感器設(shè)在柱體與硬質(zhì)板之間。
[0009]進(jìn)一步的，所述PVDF壓電傳感器等間距設(shè)在硬質(zhì)板的軸線上。
[0010]進(jìn)一步的，所述PVDF壓電傳感器的型號(hào)為DT2-028K w/rivets。
[0011]進(jìn)一步的，所述放大電路為倍數(shù)可調(diào)放大電路。
[0012]進(jìn)一步的，所述電源電路的電源輸出端與電荷積分電路、放大電路、濾波電路、調(diào)零電路和處理單元的電源輸入端之間串有電源濾波電路。
[0013]本實(shí)用新型的有益技術(shù)效果:
[0014]本實(shí)用新型利用PVDF壓電傳感器感受人體重力所造成的壓力變化，產(chǎn)生電荷信號(hào)，通過(guò)調(diào)理電路和處理單元進(jìn)行采樣分析處理，得出公交客流量，能夠幫助交通運(yùn)輸管理部門了解各線路公交車承載情況，規(guī)劃更加合理的線路，且能防止因?yàn)槌d而造成安全隱患，節(jié)約社會(huì)資源，同時(shí)，裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，抗干擾能力強(qiáng)，檢測(cè)精度高，耐用。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例的結(jié)構(gòu)框架示意圖；
[0016]圖2Ca)為本實(shí)用新型實(shí)施例的檢測(cè)模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2 (b)為本實(shí)用新型實(shí)施例的PVDF壓電傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例的PVDF壓電傳感器布局示意圖；
[0019]圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例的調(diào)理電路的電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]現(xiàn)結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。
[0021]如圖1所示，一種基壓電薄膜的公交客流檢測(cè)裝置，包括檢測(cè)模塊100、調(diào)理電路和處理單元600(本實(shí)施例中為單片計(jì)算機(jī))，所述檢測(cè)模塊100包括兩塊與公交車踏板一樣大小的扁平長(zhǎng)方體硬質(zhì)板(如圖2(a)所示，本實(shí)施例中為亞克力板，在其它實(shí)施例中也可以是鋼板等其它硬質(zhì)板)和至少一個(gè)壓電聚偏氟乙烯高分子膜(PVDF)傳感器(本實(shí)施例中選用美國(guó)MEAS傳感器公司DT系列帶引出壓電薄膜傳感器DT2-028K w/rivets，如圖2 (b)所示，101為PVDF壓電薄膜、102為導(dǎo)電層、103為引出線，數(shù)量為3個(gè))，所述兩塊亞克力板通過(guò)設(shè)置在亞克力板邊緣的亞克力長(zhǎng)方塊體和設(shè)置在中間的亞克力柱體粘結(jié)固定重疊(本實(shí)施例中，長(zhǎng)方塊體和柱體選用亞克力材料，可以與亞克力板一體成型，降低制造成本)，3個(gè)PVDF壓電傳感器設(shè)在亞克力柱體與亞克力板之間，且等間距分布在亞克力板的長(zhǎng)軸線上，如圖3所示，黑色圓為PVDF壓電傳感器放置點(diǎn)，所述調(diào)理電路包括電荷積分電路200、放大電路(本實(shí)施例中為倍數(shù)可調(diào)放大電路)300、濾波電路400、調(diào)零電路500和電源電路700，PVDF壓電傳感器的引出線(信號(hào)輸出端)接電荷積分電路200的輸入端，電荷積分電路200的輸出端接倍數(shù)可調(diào)放大電路300的輸入端，倍數(shù)可調(diào)放大電路300的輸出端接濾波電路400的輸入端，濾波電路400的輸出端接調(diào)零電路500的輸入端，調(diào)零電路500的輸出端接處理單元600的信號(hào)輸入端，電源電路700的電源輸出端分別與電荷積分電路200、倍數(shù)可調(diào)放大電路300、濾波電路400、調(diào)零電路500和處理單元600的電源輸入端連接，在本實(shí)施例中，為了去除干擾，在電源電路700的電源輸出端與電荷積分電路200、倍數(shù)可調(diào)放大電路300、濾波電路400、調(diào)零電路500和處理單元600的電源輸入端之間串有電源濾波電路800。
[0022]本實(shí)施例調(diào)理電路的電路原理圖如圖4所示，其中運(yùn)算放大器U1A、U2A、U1B和U2B的型號(hào)為L(zhǎng)F353P。
[0023]本實(shí)用新型的工作過(guò)程:檢測(cè)模塊安裝在公交車踏板上，當(dāng)乘客上下車時(shí)，PVDF壓電傳感器在感應(yīng)受力變化后輸出脈沖形式電荷信號(hào)，利用電荷積分電路，將收集的電荷信號(hào)進(jìn)行積分轉(zhuǎn)換后，輸出持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)的電壓信號(hào)，再通過(guò)倍數(shù)可調(diào)放大電路進(jìn)行放大后，用濾波電路號(hào)進(jìn)行兩次高頻濾波，濾波器的截止頻率應(yīng)根據(jù)PVDF壓電薄膜的固有振蕩頻率進(jìn)行確定，濾波后的信號(hào)再經(jīng)過(guò)調(diào)零電路進(jìn)行電平調(diào)整后傳輸給單片計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理運(yùn)算，得出上下公交的乘客數(shù)量。
[0024]工作過(guò)程中，調(diào)理電路的芯片和單片計(jì)算機(jī)由220V交流電源進(jìn)行供電，會(huì)引入工頻干擾，需要對(duì)電源進(jìn)行濾波，選擇將兩個(gè)不同大小的電容ClO和Cll進(jìn)行并聯(lián)，其中電容值較大電容Cll濾去低頻波，電容值較小的電容ClO濾去高頻波。同時(shí)，通過(guò)三通道的采集來(lái)獲得足夠豐富的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，每個(gè)通道使用上述的信號(hào)調(diào)理電路。
[0025]盡管結(jié)合優(yōu)選實(shí)施方案具體展示和介紹了本實(shí)用新型，但所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明白，在不脫離所附權(quán)利要求書所限定的本實(shí)用新型的精神和范圍內(nèi)，在形式上和細(xì)節(jié)上可以對(duì)本實(shí)用新型做出各種變化，均為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于壓電薄膜的公交客流檢測(cè)裝置，包括檢測(cè)模塊、調(diào)理電路和處理單元，其特征在于:所述檢測(cè)模塊包括兩塊硬質(zhì)板和至少一個(gè)壓電聚偏氟乙烯高分子膜傳感器，所述兩塊硬質(zhì)板重疊，所述壓電聚偏氟乙烯高分子膜壓電傳感器設(shè)在兩塊硬質(zhì)板之間，所述調(diào)理電路包括電荷積分電路、放大電路、濾波電路、調(diào)零電路和電源電路，所述壓電聚偏氟乙稀高分子膜壓電傳感器的信號(hào)輸出端接電荷積分電路的輸入端，所述電荷積分電路的輸出端接放大電路的輸入端，所述放大電路的輸出端接濾波電路的輸入端，所述濾波電路的輸出端接調(diào)零電路的輸入端，所述調(diào)零電路的輸出端接處理單元的輸入端，所述電源電路的電源輸出端分別與電荷積分電路、放大電路、濾波電路、調(diào)零電路和處理單元的電源輸入端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于壓電薄膜的公交客流檢測(cè)裝置，其特征在于:所述兩個(gè)硬質(zhì)板通過(guò)設(shè)置在硬質(zhì)板邊緣的塊體和設(shè)置在中間的柱體粘結(jié)固定重疊，所述電聚偏氟乙烯高分子膜壓電傳感器設(shè)在柱體與硬質(zhì)板之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于壓電薄膜的公交客流檢測(cè)裝置，其特征在于:所述壓電聚偏氟乙烯高分子膜壓電傳感器等間距設(shè)在硬質(zhì)板的軸線上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于壓電薄膜的公交客流檢測(cè)裝置，其特征在于:所述壓電聚偏氟乙稀高分子膜壓電傳感器的型號(hào)為DT2-028K w/rivetso
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于壓電薄膜的公交客流檢測(cè)裝置，其特征在于:所述放大電路為倍數(shù)可調(diào)放大電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于壓電薄膜的公交客流檢測(cè)裝置，其特征在于:所述電源電路的電源輸出端與電荷積分電路、放大電路、濾波電路、調(diào)零電路和處理單元的電源輸入端之間串有電源濾波電路。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種基于壓電薄膜的公交客流檢測(cè)裝置，包括檢測(cè)模塊、調(diào)理電路和處理單元，所述檢測(cè)模塊包括兩塊硬質(zhì)板和至少一個(gè)壓電聚偏氟乙烯高分子膜(PVDF)傳感器，所述調(diào)理電路包括電荷積分電路、放大電路、濾波電路、調(diào)零電路和電源電路。本實(shí)用新型利用PVDF壓電傳感器感受人體重力所造成的壓力變化，產(chǎn)生電荷信號(hào)，通過(guò)調(diào)理電路處理轉(zhuǎn)換，再通過(guò)計(jì)算機(jī)分析處理得到公交車客流量，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，耐損耗且檢測(cè)精度高，具有較大推廣價(jià)值。
【IPC分類】G01L1-16
【公開號(hào)】CN204575228
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520239131
【發(fā)明人】謝瑜, 胡昕彤, 吳靖南, 孟希赟, 劉云杰
【申請(qǐng)人】廈門大學(xué)
【公開日】2015年8月19日
【申請(qǐng)日】2015年4月20日