壓電式傳感器探討與應(yīng)用.doc

編號 畢 業(yè) 論 文 題目：壓電式傳感器探討與應(yīng)用學(xué)生姓名：胡樹風(fēng)學(xué) 號：07655114專 業(yè)：檢測技術(shù)與應(yīng)用班 級：076551指導(dǎo)教師：黎正根老師 2010 年6月 目錄 一、 緒論、3二、 壓電式傳感器的基本原理、51、 壓電效應(yīng)2、 壓電材料3、 測量電路三、 壓電式壓力傳感器原理和結(jié)構(gòu)圖 、9四、 影響壓電式傳感器精度的因素分析、10五、 壓電式傳感器的舉例應(yīng)用、11六、 小結(jié)、20 ！ 一、緒論 國家標(biāo)準(zhǔn)GB7665-87對傳感器下的定義是：“能感受規(guī)定的被測量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用信號的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成”。傳感器是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將檢測感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。它是實(shí)現(xiàn)自動檢測和自動控制的首要環(huán)節(jié)。傳感器的作用人們?yōu)榱藦耐饨绔@取信息，必須借助于感覺器官。而單靠人們自身的感覺器官，在研究自然現(xiàn)象和規(guī)律以及生產(chǎn)活動中它們的功能就遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠了。為適應(yīng)這種情況，就需要傳感器。因此可以說，傳感器是人類五官的延長，又稱之為電五官。 新技術(shù)革命的到來，世界開始進(jìn)入信息時(shí)代。在利用信息的過程中，首先要解決的就是要獲取準(zhǔn)確可靠的信息，而傳感器是獲取自然和生產(chǎn)領(lǐng)域中信息的主要途徑與手段。 在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)尤其是自動化生產(chǎn)過程中，要用各種傳感器來監(jiān)視和控制生產(chǎn)過程中的各個(gè)參數(shù)，使設(shè)備工作在正常狀態(tài)或最佳狀態(tài)，并使產(chǎn)品達(dá)到最好的質(zhì)量。因此可以說，沒有眾多的優(yōu)良的傳感器，現(xiàn)代化生產(chǎn)也就失去了基礎(chǔ)。 在基礎(chǔ)學(xué)科研究中，傳感器更具有突出的地位?，F(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，進(jìn)入了許多新領(lǐng)域：例如在宏觀上要觀察上千光年的茫茫宇宙，微觀上要觀察小到 nm的粒子世界，縱向上要觀察長達(dá)數(shù)十萬年的天體演化，短到瞬間反應(yīng)。此外，還出現(xiàn)了對深化物質(zhì)認(rèn)識、開拓新能源、新材料等具有重要作用的各種極端技術(shù)研究，如超高溫、超低溫、超高壓、超高真空、超強(qiáng)磁場、超弱磁碭等等。顯然，要獲取大量人類感官無法直接獲取的信息，沒有相適應(yīng)的傳感器是不可能的。許多基礎(chǔ)科學(xué)研究的障礙，首先就在于對象信息的獲取存在困難，而一些新機(jī)理和高靈敏度的檢測傳感器的出現(xiàn)，往往會導(dǎo)致該領(lǐng)域內(nèi)的突破。一些傳感器的發(fā)展，往往是一些邊緣學(xué)科開發(fā)的先驅(qū)。 傳感器早已滲透到諸如工業(yè)生產(chǎn)、宇宙開發(fā)、海洋探測、環(huán)境保護(hù)、資源調(diào)查、醫(yī)學(xué)診斷、生物工程、甚至文物保護(hù)等等極其之泛的領(lǐng)域?？梢院敛豢鋸埖卣f，從茫茫的太空，到浩瀚的海洋，以至各種復(fù)雜的工程系統(tǒng)，幾乎每一個(gè)現(xiàn)代化項(xiàng)目，都離不開各種各樣的傳感器。 由此可見，傳感器發(fā)展經(jīng)濟(jì)、推動社會進(jìn)步方面的重要作用，是十分明顯的。世界各國都十分重視這一領(lǐng)域的發(fā)展。相信不久的將來，傳感器技術(shù)將會出現(xiàn)一個(gè)飛躍，達(dá)到與其重要地位相稱的新水平。 二、壓電式傳感器的基本原理1、壓電效應(yīng)壓電式傳感器是基于壓電效應(yīng)的傳感器。是一種自發(fā)電式和機(jī)電轉(zhuǎn)換式傳感器。它的敏感元件由壓電材料制成。壓電材料受力后表面產(chǎn)生電荷。此電荷經(jīng)電荷放大器和測量電路放大和變換阻抗后就成為正比于所受外力的電量輸出。常見有以下幾種壓電效應(yīng)模型（見圖1） 圖1壓電效應(yīng)可分為正壓電效應(yīng)和逆壓電效應(yīng)。正壓電效應(yīng)是指：當(dāng)晶體受到某固定方向外力的作用時(shí),內(nèi)部就產(chǎn)生電極化現(xiàn)象,同時(shí)在某兩個(gè)表面上產(chǎn)生符號相反的電荷；當(dāng)外力撤去后，晶體又恢復(fù)到不帶電的狀態(tài)；當(dāng)外力作用方向改變時(shí)，電荷的極性也隨之改變；晶體受力所產(chǎn)生的電荷量與外力的大小成正比。壓電式傳感器大多是利用正壓電效應(yīng)制成的。逆壓電效應(yīng)是指對晶體施加交變電場引起晶體機(jī)械變形的現(xiàn)象，又稱電致伸縮效應(yīng)。用逆壓電效應(yīng)制造的變送器可用于電聲和超聲工程。壓電敏感元件的受力變形有厚度變形型、長度變形型、體積變形型、厚度切變型、平面切變型 5種基本形式（見圖2）。 圖2壓電晶體是各向異性的，并非所有晶體都能在這 5種狀態(tài)下產(chǎn)生壓電效應(yīng)。例如石英晶體就沒有體積變形壓電效應(yīng)，但具有良好的厚度變形和長度變形壓電效應(yīng)。 壓電式傳感器大致可以分為4種，即：壓電式測力傳感器，壓電式壓力傳感器，壓電式加速度傳感器及高分子材料壓力傳感器。 2 、壓電材料(piezoelectric material) 選用合適的壓電材料是設(shè)計(jì)高性能傳感器的關(guān)鍵。一般應(yīng)考慮一下幾個(gè)方面：（1） 轉(zhuǎn)換性能：具有較高的耦合系數(shù)或具有較大的壓電常數(shù)。（2） 機(jī)械性能：壓電元件作為受力元件，希望它的機(jī)械強(qiáng)度高、機(jī)械剛度大。以期獲得寬的線性范圍和高的固有振動頻率。（3） 電性能：希望具有高的電阻率和大的介電常數(shù)，以期望減弱外部分布電容的影響而獲得良好的低率特性。（4） 溫度和濕度穩(wěn)定性要好：具有較高的居里點(diǎn)、以期望得到寬的工作溫度范圍。（5） 時(shí)間穩(wěn)定性：壓電特性不隨時(shí)間蛻變。 常見的壓電材料有：石英、鈦酸鋇陶瓷、鈣鈦礦型的鈮酸鹽等，下面簡單介紹兩種： 鈦酸鋇壓電陶瓷：鈦酸鋇（BaTiO3）是由碳酸鋇（BaCO3）和二氧化鈦（TiO2）按1：1分子比例在高溫下合成的壓電陶瓷。它具有很高的介電常數(shù)和較大的壓電系數(shù)（約為石英晶體的50倍）。不足之處是居里點(diǎn)溫度低（120），溫度穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度不如石英晶體。高分子壓電材料：某些合成高分子聚合物薄膜經(jīng)延展拉伸和電場極化后，具有一定的壓電性能，這類薄膜稱為高分子壓電薄膜。目前出現(xiàn)的壓電薄膜有聚二氟乙烯PVF2、聚氟乙烯PVF、聚氯乙烯PVC、聚甲基-L谷氨酸脂PMG等。高分子壓電材料是一種柔軟的壓電材料，不易破碎，可以大量生產(chǎn)和制成較大的面積。3、測量電路壓電式傳感器簡單的說就是壓電敏感元件的受力變形后表面產(chǎn)生電荷。此電荷經(jīng)電荷放大器和測量電路放大和變換阻抗后就成為正比于所受外力的電量輸出。電荷放大器由電荷變換級、適調(diào)級、低通濾波器、高通濾波器、末級功放、電源幾部分組成。壓電傳感器接放大器的等效電路如圖3： 圖3：（a） 放大器電路 （b） 等效電路三、壓電式壓力傳感器原理和結(jié)構(gòu)壓電式壓力傳感器（piezoelectric type pressure transducer）：基于壓電效應(yīng)的壓力傳感器。它的種類和型號繁多，按彈性敏感元件和受力機(jī)構(gòu)的形式可分為膜片式和活塞式兩類。膜片式主要由本體、膜片和壓電元件組成（見圖4）。壓電元件支撐于本體上，由膜片將被測壓力傳遞給壓電元件，再由壓電元件輸出與被測壓力成一定關(guān)系的電信號。這種傳感器的特點(diǎn)是體積小、動態(tài)特性好、耐高溫等?，F(xiàn)代測量技術(shù)對傳感器的性能出越來越高的要求。例如用壓力傳感器測量繪制內(nèi)燃機(jī)示功圖，在測量中不允許用水冷卻，并要求傳感器能耐高溫和體積小。壓電材料最適合于研制這種壓力傳感器。目前比較有效的辦法是選擇適合高溫條件的石英晶體切割方法,例如XY（+20+30）割型的石英晶體可耐350的高溫。而LiNbO3單晶的居里點(diǎn)高達(dá)1210，是制造高溫傳感器的理想壓電材料。 圖4四、影響壓電式傳感器精度的因素分析1、非線性壓電傳感器的幅值線性度是指被測物理量（如力、壓力、加速度等）的增加，其靈敏度的變化程度。2、橫向靈敏度 壓電加速度傳感器的橫向靈敏度是指當(dāng)加速度傳感器感受到與其主軸向（軸向靈敏度方向）垂直的單位加速度振動時(shí)的靈敏度，一般用它與主軸向靈敏度的百分比來表示，稱為橫向靈敏度比。3、環(huán)境溫度的影響環(huán)境溫度的變化對壓電材料的壓電常數(shù)和介電常數(shù)的影響都很大，它將使傳感器靈敏度發(fā)生變化，壓電材料不同，溫度影響的程度也不同。當(dāng)溫度低于400時(shí)，其壓電常數(shù)和介電常數(shù)都很穩(wěn)定。4、濕度的影響 環(huán)境濕度對壓電式傳感器性能的影響也很大。如果傳感器長期在高濕度環(huán)境下工作，其絕緣電阻將會減小，低頻響應(yīng)變壞。5、接地回路噪音 在測試系統(tǒng)中接有多種測量儀器，如果各儀器與傳感器分別接地，各接地點(diǎn)又有電位差，這便在測量系統(tǒng)中產(chǎn)生噪音。防止這種噪音的有效辦法是整個(gè)測量系統(tǒng)在一點(diǎn)接地。而且選擇指示器的輸入端為接入點(diǎn)。 五、壓電式傳感器的舉例應(yīng)用 1、壓電交通傳感器在ITS中的應(yīng)用Intelligent Transport System,簡稱ITS智能交通系統(tǒng)將先進(jìn)的信息技術(shù)、數(shù)據(jù)通訊傳輸技術(shù)、電子傳感技術(shù)、電子控制技術(shù)以及計(jì)算機(jī)處理技術(shù)等有效地集成運(yùn)用于整個(gè)交通運(yùn)輸管理體系，而建立起的一種在大范圍內(nèi)、全方位發(fā)揮作用的，實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、高效的綜合運(yùn)輸和管理系統(tǒng)。 隨著全球智能交通技術(shù)(ITS)的發(fā)展，與眾多的技術(shù)一樣，美國MSI（MICRO STAR INTERNATIONAL：微星科技）傳感器公司研發(fā)與生產(chǎn)的壓電傳感器在過去數(shù)年里取得了長足的發(fā)展。它為用戶提供的不僅僅是良好的性能，高度的可靠性，簡易的安裝方法，還有逐步降低的價(jià)格。它獨(dú)一無二的特性使其在日益擴(kuò)展的應(yīng)用中成為理想的選擇。壓電傳感器特點(diǎn)電容式傳感器：不能檢測靜止在傳感器上的車輛。只能檢測動態(tài)信號，內(nèi)阻很高，在低頻時(shí)信號衰減很大，低速時(shí)應(yīng)考慮采用較高的電路輸入阻抗，速度范圍取決于電路設(shè)計(jì)，一般為5公里/小時(shí)到200公里/小時(shí)，較成功的系統(tǒng)達(dá)到10米/分鐘(0.6公里/小時(shí))。無源傳感器：可在前置放大器前長距離傳送而不需要供電。壽命長：超過4千萬次ESAL(等效單軸負(fù)載)安裝質(zhì)量好可達(dá)一億次(ESAL)。大信號： 200公斤輪載，在55英里速度行駛時(shí)，輸出最小250mV信號。動態(tài)特性好：可測自行車，摩托車，小汽車及重型貨車。高信噪比：傳感器的扁平結(jié)構(gòu)即寬厚比為6:1使非受力方向的躁聲最校包括路面躁聲和相鄰車道車輛的躁聲最校最小的路面破壞：安裝切口僅為19mmx19mm。并可與路面輪廓一致。易搬運(yùn)：盤卷在600mmx600mm的紙盒內(nèi)，卷曲直徑不小于300mm就不會損壞。一次安裝獲取多種信號：如軸數(shù)，重量，車速，軸距，與電感線圈配合，從而實(shí)現(xiàn)行駛中稱重(WIM英文Microsoft Windows Imaging Format(WIM)的簡稱是基于文件的映像格式),車輛分類統(tǒng)計(jì)，車速監(jiān)測，闖紅燈拍照。壓電傳感器應(yīng)用范圍壓電傳感器主要應(yīng)用于行駛中稱重(WIM),車輛分類統(tǒng)計(jì)，計(jì)軸數(shù)，測軸距，車速監(jiān)測，闖紅燈拍照，泊車區(qū)域監(jiān)控，收費(fèi)站地磅，交通信息采集和統(tǒng)計(jì)(道路監(jiān)控)以及機(jī)場滑行道。一。行駛中稱重(WIM)在美國。巴西。德國。日本和韓國有大量應(yīng)用，其主要用途是高速公路車輛超重超載監(jiān)測的預(yù)選和橋梁超載警告系統(tǒng)，既判斷正在高速行駛中的車輛，尤其是駛過橋梁的車輛是否超載，由視頻系統(tǒng)拍下車牌號記錄在案，然后再由執(zhí)法機(jī)構(gòu)用精度較高的低速稱重系統(tǒng)判斷超載量并根據(jù)超載量罰款。性能符合ASTME1318-94動態(tài)稱重標(biāo)準(zhǔn)，傳感器長度方向上的輸出一致性小于7，埋設(shè)在路面下永久性安裝時(shí)，總重精度在10以內(nèi)，適用于ASTME1318-94標(biāo)準(zhǔn)I類動態(tài)稱重系統(tǒng)；臨時(shí)安裝在路面時(shí)，總重精度在15以內(nèi)，適用于ASTMEl318-94標(biāo)準(zhǔn)II類動態(tài)稱重系統(tǒng)。傳感器精度與車輛振動和跳動有關(guān)，與輪胎壓在傳感器上的面積有關(guān)，與溫度有關(guān)，需要溫度補(bǔ)償。尤其是道路質(zhì)量對系統(tǒng)精度影響很大，用在水泥路面較好，壽命長于瀝青路面，用于動態(tài)稱重的道路質(zhì)量應(yīng)符合ASTM（American Society for Testing and Materials系美國材料與試驗(yàn)協(xié)會的英文縮寫）的有關(guān)規(guī)定。通?？梢员ＷC的精度是10，個(gè)別成功的系統(tǒng)精度可達(dá)1-2。速度范圍可以從5公里小時(shí)到200公里小時(shí)，較成功的系統(tǒng)在低速端達(dá)到10米分鐘(0.6公里小時(shí))。重量下限是自行車，上限經(jīng)受了50萬次60KN單輪胎實(shí)驗(yàn)，等效于70噸(美國標(biāo)準(zhǔn)的9類車輛),實(shí)測中水泥實(shí)驗(yàn)路段被壓壞。二。車輛分類統(tǒng)計(jì)壓電傳感器的主要用途是車型分類，車速數(shù)據(jù)可被轉(zhuǎn)換為可靠的分類數(shù)據(jù)。不同的國家使用不同的分類表對車輛分類。在美國，F(xiàn)HWA（Federal Highway Administration：聯(lián)邦汽車運(yùn)輸安全管理局）把車輛定義為從摩托車到多用途拖車的13種類型(見高速公路動態(tài)稱重(WIM)系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范及用戶要求與試驗(yàn)方法ASTMl318-94)。車輛的類型是根據(jù)軸數(shù)和軸距確定的。軸距：由于車速在3米或小于3米的距離內(nèi)基本上是均速，用車軸經(jīng)過傳感器時(shí)建立的信號時(shí)間差乘以車速，就得出軸距。軸數(shù)：由于傳感器是檢測壓過輪胎的力，因此即使在車量靠得很近時(shí)也很容易測出軸數(shù)，但在車流密集。低速及車型相似時(shí)，不能區(qū)分所計(jì)軸數(shù)是同一輛車還是兩輛車，而電感線圈不能計(jì)軸數(shù)，因而用電感線圈+壓電傳感器的方案既可測得軸數(shù)又可測得車數(shù)。配置方案既可以是傳感器+線圈+傳感器，也可以是線圈十傳感器十線圈，為獲取車速信號芹進(jìn)行其它計(jì)算，兩個(gè)方案都可以，但前一個(gè)配置較好。輪距：有些國家如南韓，車輛的分類需要檢測輪距，我國車輛的種類很多，存在同軸距不同輪距的問題，如解放車和黃河車，其載重能力的差別很大。如果檢測器能分辨輪距，將增加系統(tǒng)的覆蓋率和準(zhǔn)確性。將傳感器以一定角度斜埋就可解決這個(gè)問題。輪胎數(shù)：其他國家車輛分類的標(biāo)準(zhǔn)，如巴西是以雙輪胎作為等級劃分標(biāo)準(zhǔn)的。為了探測雙輪胎，通常在與車流方向成一定角度(一般是30度到45度)再加裝一個(gè)傳感器。當(dāng)雙輪胎經(jīng)過斜埋的傳感器時(shí)，會產(chǎn)生一個(gè)雙峰脈沖，通過電路的處理可識別雙輪胎信號。垂直車流安裝的傳感器仍用來正常探測車速，軸數(shù)，并與斜埋傳感器計(jì)數(shù)進(jìn)行比較。根據(jù)交通部發(fā)布的“超限運(yùn)輸車輛行駛公路管理規(guī)定”，動態(tài)稱重系統(tǒng)應(yīng)具備識別單。雙輪胎的能力，通過斜埋壓電軸傳感器就可解決這個(gè)問題。由于車流量的快速增長，ETC(ETC = Electronic Toll Collection電子不停車收費(fèi)系統(tǒng))成為業(yè)內(nèi)人士關(guān)注的焦點(diǎn)。我國一直采用的是按噸位和按客車座位數(shù)分類，現(xiàn)在國內(nèi)行駛的車輛種類復(fù)雜，按這種分類法在ETC系統(tǒng)中引入自動分類十分困難。按軸距和軸數(shù)分類，再考慮載重，應(yīng)是比較合理的方法。建立合理的分類標(biāo)準(zhǔn)是解決ETC問題的關(guān)鍵。制定標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)是檢測手段。應(yīng)結(jié)合視頻技術(shù)，壓電軸傳感器及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)針對車輛的軸數(shù)。軸距。輪數(shù)。長。寬。高等物理特性設(shè)計(jì)車型識別系統(tǒng)。這需要管理部門，系統(tǒng)集成商及器件供應(yīng)商的有機(jī)組合才能實(shí)現(xiàn)。三。車速監(jiān)測通常在每條車道上安裝兩條傳感器，這便于分別地采集每條車道的數(shù)據(jù)。使用兩個(gè)傳感器可計(jì)算出車輛的速度。當(dāng)輪胎經(jīng)過傳感器A時(shí)，啟動電子時(shí)鐘，當(dāng)輪胎經(jīng)過傳感器B時(shí)，時(shí)鐘停止。兩個(gè)傳感器之間的距離一般是3米，或比3米短一些(可根據(jù)需要確定)。傳感器之間的距離已知，將兩個(gè)傳感器之間的距離除以兩個(gè)傳感器信號的時(shí)間周期，就可得出車速。根據(jù)德國PTB的報(bào)告，在汽車以200公里小時(shí)的勻速行駛時(shí)，測量精度可達(dá)到1。壓電傳感器可以區(qū)分差別很小的車輛，這一點(diǎn)使其可與速度相機(jī)觸發(fā)器在固定地點(diǎn)一同使用。通常都安裝2條傳感器作為一組，有的國家也安裝3條(增加了校驗(yàn))。當(dāng)輪胎經(jīng)過傳感器時(shí)，根據(jù)從A到B,再從B到C,最終從A到C的時(shí)間，計(jì)算出車速。然后對這幾個(gè)車速進(jìn)行對比，它們都應(yīng)在規(guī)定的范圍內(nèi)，通常不超過2。如果車輛超過了規(guī)定的時(shí)速，前輪經(jīng)過最后一個(gè)傳感器時(shí)，立刻給車輛拍照，并計(jì)算出車速。在第一張照片拍攝后的固定時(shí)間進(jìn)行第二次拍照，這樣觀測儀可以校驗(yàn)車速。即使在車流量很高的情況下，也可得到各個(gè)車道的信息。傳感器可以交錯(cuò)安裝，以便照相機(jī)有穩(wěn)定的焦點(diǎn)，從而使得照片清晰可讀。通過車速監(jiān)測既可以對超速車輛罰款，又可以根據(jù)車流量建立可變限速標(biāo)志和可變情報(bào)板。在車流量較高時(shí)，設(shè)置較低的限速；流量較低時(shí)，設(shè)置較高的限速，建立動態(tài)的管理系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)路面管理智能化。四。收費(fèi)站地磅壓電軸傳感器的一個(gè)應(yīng)用就是收費(fèi)站地磅。傳感器可以記錄高速行駛中車輛的數(shù)據(jù)。車速較低時(shí)，軸傳感器與電路的接口很關(guān)鍵，壓電傳感器對低頻信號會衰減，低頻衰減由傳感器的電容和電路輸入阻抗決定。壓電軸傳感器電路部分的另一個(gè)改進(jìn)就是允許傳感器在10米分鐘(0.6公里小時(shí))的速度時(shí)應(yīng)用。盡管壓電軸傳感器能探測出壓上傳感器然后從傳感器上移開的輪胎，但它不能檢測靜止在傳感器上的車輛。在一個(gè)非常小的距離內(nèi)可以同時(shí)應(yīng)用多個(gè)傳感器。以防止錯(cuò)誤的計(jì)數(shù)，芹改善計(jì)數(shù)的校驗(yàn)。壓電傳感器十分適合在收費(fèi)站自動分類車道上使用，因?yàn)樵谀抢镘囁俚淖兓艽?。壓電軸傳感器為收費(fèi)站地磅提供了一個(gè)非常有效的優(yōu)勢，壓電軸傳感器的壽命比普通的電阻式地磅要長得多。由于傳感器的固態(tài)結(jié)構(gòu)，壓電軸傳感器沒有可移動部分。傳感器中可見的變形在微米(um)范圍內(nèi)，而電阻式地磅通常在橡膠套中有幾毫米的變形，因此而引入了一個(gè)疲勞元件。電阻式傳感器壽命為100-500萬軸次，而壓電傳感器卻超過1億軸次。五。闖紅燈拍照壓電軸傳感器也可作為闖紅燈照相機(jī)的觸發(fā)器。在交叉路口的紅燈線前安裝兩個(gè)傳感器，傳感器與紅燈線的最小距離一般為2米。兩條傳感器的間距為1米或小于1米，可安裝在地感線圈的上方，所有數(shù)據(jù)由前輪采集，在車輛移動6(150mm)以前完成信號采集，信號采集與速度無關(guān)，與車輛類型無關(guān)，可在高密度交通流量時(shí)使用，照相機(jī)控制器與紅綠燈控制器相連，以便只在紅燈時(shí)完成動作。用兩條傳感器確定停車線前的車速，如果紅燈亮并且車速大于預(yù)置值，就會自動拍下第一張照片。第一張照片證明紅燈已亮，而且車輛在紅燈亮?xí)r未超越停車線，并可證明車速及已亮紅燈的時(shí)間。第二張照片根據(jù)車速在這以后固定的時(shí)間內(nèi)拍出，一般來說為1至2秒。第二張照片證明事實(shí)上車輛越過了停車線進(jìn)入交叉路口并闖了紅燈。在美國，因?yàn)殡[私的緣故，大部分照片都是在汽車尾部拍攝的，然后給車輛開罰單，方式與停車罰單類似。注冊的車主會收到罰單，其中包括兩張照片，并把車牌照號的部分放大。雖然數(shù)碼相機(jī)已被接受，但大部分系統(tǒng)還是采用35毫米或更大規(guī)格的濕膠片來拍攝的。初步證據(jù)在采用濕膠片或一次寫入多次讀取的數(shù)碼影像方式時(shí)對違章者是不利的。這樣就防止了對證據(jù)進(jìn)行數(shù)碼串改。在美國的馬里蘭州霍華德縣，由于安裝了采用壓電軸傳感器的闖紅燈拍照系統(tǒng)，在一年內(nèi)闖紅燈事件減少了53，只有3.2提出由法庭審判，90的法庭審判證明事主違章。在有一個(gè)像機(jī)的第一個(gè)交叉路口，沖突由1992年的15次年減少到1998年的8次年。20臺像機(jī)，發(fā)出21000次罰款通知。六。觸發(fā)器選擇壓電傳感器作闖紅燈照相機(jī)觸發(fā)器的原因與它們在速度照相機(jī)中的應(yīng)用相同。在照片中可以看到車輛仍在傳感器的上方。傳感器以有線方式連接到照相機(jī)上，將信息具體到某一車道。即使在兩條相鄰車道上，兩輛車緊挨著，傳到照相機(jī)控制器的數(shù)據(jù)將是該傳感器所在車道的數(shù)據(jù)。傳感器不象固定的雷達(dá)裝置那樣很難區(qū)分相鄰車輛，因此，壓電傳感器適用于多車道。收到罰單的人被再確認(rèn)他們確實(shí)是闖了紅燈或違反了車速規(guī)定，因?yàn)樗麄兛梢院芮宄乜吹秸宫F(xiàn)在他們眼前的證據(jù)。七。交通信息采集和統(tǒng)計(jì)(道路監(jiān)控)壓電軸傳感器的應(yīng)用已擴(kuò)展成一門技術(shù)，并更可靠，價(jià)格合理。這項(xiàng)技術(shù)起源于美國的聯(lián)邦高速公路署(FHWA)長期道路性能工程(LTPP)。在這個(gè)項(xiàng)目下，部分道路的交通負(fù)載，類型和重量被監(jiān)控，以確定道路的磨損。類型和等級。在這種方式下，通常采用的是周期信息采集，而幾乎沒有實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)采集。目前，由于我國的高速公路建設(shè)尚在起步階段，有