一種基于壓電薄膜的公交客流檢測裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及公交客流檢測領(lǐng)域，具體地涉及一種基于壓電薄膜的公交客流檢測裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]由于我國公共交通客運(yùn)車數(shù)量龐大，擁擠程度高，因此，對客流量進(jìn)行檢測統(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)約社會資源?，F(xiàn)有的公交客流檢測裝置有:
[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，通過發(fā)射特定波長的紅外線覆蓋一定的區(qū)域，并通過傳感器檢測從乘客身上反射回來的光線變化，從而識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，檢測精度高，但設(shè)備成本和技術(shù)門檻較高，且公交車過于擁擠時(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)確率會受影響；
[0004]B.車輛載重檢測傳感器。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。對于鋼板彈簧車輛，通過檢測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)確率會降低，更重要的是車輛載重檢測技術(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)紅外人體檢測技術(shù)和基于圖像識別的視頻技術(shù)的客流傳感器。被動(dòng)紅外人體檢測技術(shù)是熱釋電傳感器對人體的紅外輻射進(jìn)行監(jiān)測，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裝置，包括檢測模塊、調(diào)理電路和處理單元，其特征在于:所述檢測模塊包括兩塊硬質(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，通過調(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)約社會資源，同時(shí)，裝置結(jié)構(gòu)簡單，成本低，抗干擾能力強(qiáng)，檢測精度高，耐用。
【附圖說明】
[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】對本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。
[0021]如圖1所示，一種基壓電薄膜的公交客流檢測裝置，包括檢測模塊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))，所述檢測模塊100包括兩塊與公交車踏板一樣大小的扁平長方體硬質(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設(shè)置在亞克力板邊緣的亞克力長方塊體和設(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的型號為LF353P。
[0023]本實(shí)用新型的工作過程:檢測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，利用電荷積分電路，將收集的電荷信號進(jìn)行積分轉(zhuǎn)換后，輸出持續(xù)時(shí)間較長的電壓信號，再通過倍數(shù)可調(diào)放大電路進(jìn)行放大后，用濾波電路號進(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，濾波后的信號再經(jīng)過調(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，會引入工頻干擾，需要對電源進(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)，通過三通道的采集來獲得足夠豐富的數(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裝置，包括檢測模塊、調(diào)理電路和處理單元，其特征在于:所述檢測模塊包括兩塊硬質(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裝置，其特征在于:所述兩個(gè)硬質(zhì)板通過設(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裝置，包括檢測模塊、調(diào)理電路和處理單元，所述檢測模塊包括兩塊硬質(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，通過調(diào)理電路處理轉(zhuǎn)換，再通過計(jì)算機(jī)分析處理得到公交車客流量，結(jié)構(gòu)簡單，成本低，耐損耗且檢測精度高，具有較大推廣價(jià)值。
【IPC分類】G01L1-16
【公開號】CN204575228
【申請?zhí)枴緾N201520239131
【發(fā)明人】謝瑜, 胡昕彤, 吳靖南, 孟希赟, 劉云杰
【申請人】廈門大學(xué)
【公開日】2015年8月19日
【申請日】2015年4月20日