交通信号灯如何知道车辆在路口等待信号灯改变?

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　　对于交通信号灯“知道”您停在那里(一旦您停下，它们就会改变颜色)，您也许会觉得有些奇怪吧! 它们是如何检测到您停在那里的?

　　有些交通信号灯不安装任何探测器。例如，在大城市中，交通信号灯可能只是按时变色，这是因为不管是在一天中的什么时间，都会有很大的交通流量。 但在郊区和乡村道路上，交通信号灯通常都装有探测器。 交通信号灯可能会检测到有汽车到了十字路口，或者检测到十字路口处有过多的汽车在排队等候(以便控制灯变色的时间)，或者检测到有汽车进入转弯车道(以便使箭头指示灯亮起)。

　　目前有各种各样的汽车探测技术，例如从激光到充有空气的橡胶管等等。 到目前为止，最常用的技术是感应线圈。 感应线圈只不过是嵌入在道路表面的一个线圈。 要安装线圈，需要先铺设沥青，然后再用锯在沥青上锯开一个槽。 将线圈置入槽中，并用橡胶状化合物密封。 因为橡胶状化合物很显眼，所以您通常可以看到道路上的这些较大的矩形线圈切口。

　　感应线圈通过检测电感的变化来工作。 要了解其工作原理，让我们先来了解一下什么是电感。 下图可帮您理解电感：

　　图中显示的是电池、灯泡、缠绕在铁(黄色部分)上的线圈以及开关。 这里的线圈是一个感应器。如果读过电磁体工作原理一文，您就会知道这个感应器就是一个电磁体。

　　如果将感应器从此电路中拿开，则剩余部分就是一个普通的灯泡开关装置。 合上开关，灯泡就会亮。 但当如图所示，将感应器置于电路中时，其行为则会完全不同。 灯泡是一个电阻器(电阻生成的热使灯泡中的灯丝发光)。 线圈的电阻要小的多(它们只是导线)，因而您会认为，当合上开关时灯泡会亮但光线非常暗。 大部分电流应流经电阻小的线圈。 但实际情况是，当您合上开关时灯泡首先会很亮然后才变暗。 当您打开开关时，灯泡先变得非常亮，然后很快熄灭。

　　感应器造成了这种奇怪的现象。 在电流一开始流经线圈时，线圈会产生磁场。 在产生磁场的过程中，线圈抑制电流的通过。 磁场一旦建立，电流就可以正常流经线圈。 打开开关时，线圈周围的磁场使电流继续流经线圈，直至磁场消失。 这样的电流甚至可以让灯泡在开关打开之后亮上一段时间。

　　感应器的容量受两方面因素的影响：

　　线圈的数量

　　线圈缠绕的材料(磁芯)

　　用铁来作为感应器的芯会比以空气或任何其他非磁性材料能获得大得多的电感。 有多种装置可以测量线圈的电感，标准测量单位为亨利。

　　现在， 假如您有一个直径约为1.5米的五环或六环线圈。 您在道路上开槽，然后将线圈置入槽中。 在线圈上连一个电感计，然后查看线圈的电感是多少。 现在，在线圈上停一辆车，然后再查看电感。 由于有汽车这样的大型钢制物体在线圈的磁场中，因而此时的电感会很大。 停在线圈上的汽车的作用就像是感应器的芯，它的存在改变了线圈的电感。

交通信号灯的传感器就是以同样的方式使用线圈。 它不断测试道路中线圈的电感，如果电感增大，它就知道有汽车在那里等候了!

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