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，還有逐步降低的價格。它獨一無二的特性使其在日益擴展的應(yīng)用中成為理想的選擇。

壓電傳感器特點

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,在低頻時信號衰減很大,低速時應(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,一般為5公里/小時到200公里/小時,較成功的系統(tǒng)達到10米/分鐘(0.6公里/小時)。

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)量好可達一億次(ESAL)。
大信號: 200公斤輪載,在55英里速度行駛時,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小。包括路面躁聲和相鄰車道車輛的躁聲最小。
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: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,從而實現(xiàn)行駛中稱重(WIM),車輛分類統(tǒng)計,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，計軸數(shù)，測軸距，車速監(jiān)測，闖紅燈拍照，泊車區(qū)域監(jiān)控，收費站地磅，交通信息采集和統(tǒng)計(道路監(jiān)控)以及機場滑行道。

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，總重精度在±10％以內(nèi)，適用于ASTM—E1318-94標(biāo)準(zhǔn)I類動態(tài)稱重系統(tǒng)；臨時安裝在路面時，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的有關(guān)規(guī)定。通常可以保證的精度是±10％，個別成功的系統(tǒng)精度可達1-2％。

速度范圍可以從5公里／小時到200公里／小時，較成功的系統(tǒng)在低速端達到10米／分鐘(0.6公里／小時)。重量下限是自行車，上限經(jīng)受了50萬次60KN單輪胎實驗，等效于70噸(美國標(biāo)準(zhǔn)的9類車輛)，實測中水泥實驗路段被壓壞。

二、 車輛分類統(tǒng)計

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)過傳感器時建立的信號時間差乘以車速，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也很容易測出軸數(shù)，但在車流密集、低速及車型相似時，不能區(qū)分所計軸數(shù)是同一輛車還是兩輛車，而電感線圈不能計軸數(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行其它計算，兩個方案都可以，但前一個配置較好。

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)再加裝一個傳感器。當(dāng)雙輪胎經(jīng)過斜埋的傳感器時，會產(chǎn)生一個雙峰脈沖，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)，并與斜埋傳感器計數(shù)進行比較。根據(jù)交通部發(fā)布的“超限運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問題。

由于車流量的快速增長，ETC(電子不停車收費系統(tǒng))成為業(yè)內(nèi)人士關(guān)注的焦點。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)商的有機組合才能實現(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)。使用兩個傳感器可計算出車輛的速度。當(dāng)輪胎經(jīng)過傳感器A時，啟動電子時鐘，當(dāng)輪胎經(jīng)過傳感器B時，時鐘停止。兩個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，將兩個傳感器之間的距離除以兩個傳感器信號的時間周期，就可得出車速。根據(jù)德國PTB的報告，在汽車以200公里／小時的勻速行駛時，測量精度可達到1％。

壓電傳感器可以區(qū)分差別很小的車輛，這一點使其可與速度相機觸發(fā)器在固定地點一同使用。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)。當(dāng)輪胎經(jīng)過傳感器時，根據(jù)從A到B，再從B到C，最終從A到C的時間，計算出車速。然后對這幾個車速進行對比，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)定的時速，前輪經(jīng)過最后一個傳感器時，立刻給車輛拍照，并計算出車速。在第一張照片拍攝后的固定時間進行第二次拍照，這樣觀測儀可以校驗車速。即使在車流量很高的情況下，也可得到各個車道的信息。傳感器可以交錯安裝，以便照相機有穩(wěn)定的焦點，從而使得照片清晰可讀。