一種硬幣檢測(cè)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種硬幣檢測(cè)系統(tǒng)，包括激勵(lì)線圈、徑向磁梯度計(jì)、軸向磁梯度計(jì)、定位裝置、信號(hào)激勵(lì)源、驅(qū)動(dòng)電路、模擬前端電路以及處理器。在信號(hào)激勵(lì)源和驅(qū)動(dòng)電路對(duì)激勵(lì)線圈進(jìn)行激勵(lì)后，激勵(lì)線圈產(chǎn)生了平行于待測(cè)硬幣軸向的激勵(lì)磁場(chǎng)，在激勵(lì)磁場(chǎng)的作用下，待測(cè)硬幣通過內(nèi)部產(chǎn)生的渦流進(jìn)而產(chǎn)生感生磁場(chǎng)，徑向磁梯度計(jì)和軸向磁梯度計(jì)檢測(cè)該磁場(chǎng)在待測(cè)硬幣徑向和軸向的磁場(chǎng)分量，并將檢測(cè)到的信號(hào)輸送給模擬前端電路進(jìn)行放大，處理器對(duì)模擬前端電路輸送的放大信號(hào)進(jìn)行處理并輸出，根據(jù)輸出信號(hào)的諧振幅度以及相位等信息，便能獲知硬幣的材料、花色、面值等信息并能分辨真?zhèn)?。本發(fā)明提供的硬幣檢測(cè)系統(tǒng)具有精度高、靈敏度高、動(dòng)態(tài)線性范圍寬等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】—種硬幣檢測(cè)系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種硬幣檢測(cè)系統(tǒng)，尤其涉及一種使用磁阻傳感器形成磁梯度計(jì)的硬幣檢測(cè)系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]硬幣是現(xiàn)代社會(huì)不可缺少的一部分，是人與人進(jìn)行物質(zhì)交換的必要工具，在日常生活中具有龐大的流通量。隨著硬幣使用越來越廣泛，交通、金融等機(jī)構(gòu)中對(duì)于硬幣的面值、真?zhèn)闻袛嘁约坝矌诺那妩c(diǎn)應(yīng)用的依賴程度越來越高。目前，對(duì)于硬幣清點(diǎn)及真?zhèn)舞b定主要有以下幾種方式:(1)通過對(duì)硬幣施加交變磁場(chǎng)，然后測(cè)量其感生渦流場(chǎng)來判斷硬幣的材料，進(jìn)而辨其真?zhèn)?，這種方法主要是通過采用感應(yīng)線圈或者是感應(yīng)線圈和霍爾傳感器組合來測(cè)量硬幣的軸向磁場(chǎng)，這只能測(cè)得一種辨別特征信號(hào)，對(duì)于那些具有相似諧振頻率、振幅或相位的不同硬幣，這種方法明顯不能準(zhǔn)確判斷真?zhèn)巍?2)使用多個(gè)磁阻傳感器構(gòu)成傳感單元陣列來檢測(cè)硬幣周圍的磁場(chǎng)分布，從而來判斷硬幣面值及其真?zhèn)?，如專利申?qǐng)CN103617669A公開的一種硬幣檢測(cè)裝置，這種裝置也只能檢測(cè)一個(gè)方向的信號(hào)，對(duì)于那些具有相似直徑，并在同一方向上具有相似響應(yīng)的硬幣，這種方法的判斷結(jié)果精確度也不夠高，并且其測(cè)量結(jié)果包含有所施加的脈沖場(chǎng)所產(chǎn)生新的信號(hào)，需要后續(xù)處理來將該信號(hào)去除，操作過程相對(duì)比較復(fù)雜，并且會(huì)降低其分辨率。(3)采用對(duì)發(fā)射線圈進(jìn)行可變頻率輸入，在不同頻率點(diǎn)測(cè)量接收器的輸出來檢驗(yàn)硬幣的真?zhèn)危缑绹?guó)專利申請(qǐng)US4086527所公開的檢驗(yàn)方法，該方法雖然能獲知輸出信號(hào)的振幅、相位、諧振頻率等信息，但其仍然采用的是單軸傳感器，很難辨別一些具有相似特征的硬幣。此外，還有采用脈沖場(chǎng)激勵(lì)再移除脈沖場(chǎng)以及相移等方法來檢驗(yàn)真?zhèn)?，這些方法都只能提供一種辨別特征的信號(hào)，不能準(zhǔn)確分辨出那些具有該種相似特征的硬幣。隨著硬幣偽造技術(shù)變得越來越高超，現(xiàn)有的硬幣檢測(cè)裝置不能滿足現(xiàn)代交通和金融等機(jī)構(gòu)中對(duì)硬幣檢測(cè)的高精度要求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)所存在的缺陷，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確度高、靈敏度高、動(dòng)態(tài)線性范圍寬的硬幣檢測(cè)系統(tǒng)。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:一種硬幣檢測(cè)系統(tǒng)，該硬幣檢測(cè)系統(tǒng)包括激勵(lì)線圈，徑向磁梯度計(jì)和軸向磁梯度計(jì)；
所述激勵(lì)線圈用于向待測(cè)硬幣提供軸向的激勵(lì)磁場(chǎng)，所述激勵(lì)磁場(chǎng)在所述待測(cè)硬幣內(nèi)部感生渦流，所述渦流產(chǎn)生感生磁場(chǎng)；
所述徑向磁梯度計(jì)包括至少兩個(gè)徑向磁阻傳感器且所述軸向磁梯度計(jì)包括至少兩個(gè)軸向磁阻傳感器，所述徑向磁阻傳感器和所述軸向磁阻傳感器各自分別相對(duì)所述激勵(lì)線圈的中心面或中心點(diǎn)對(duì)稱分布；所述徑向磁梯度計(jì)用于檢測(cè)所述感生磁場(chǎng)在所述激勵(lì)線圈對(duì)應(yīng)兩側(cè)且沿所述待測(cè)硬幣徑向上的磁場(chǎng)分量之差，所述軸向磁梯度計(jì)用于檢測(cè)所述感生磁場(chǎng)在所述激勵(lì)線圈對(duì)應(yīng)兩側(cè)且沿所述待測(cè)硬幣軸向上的磁場(chǎng)分量之差，所述對(duì)應(yīng)兩側(cè)是指沿著所述激勵(lì)線圈軸向上相對(duì)的兩側(cè)；
所述激勵(lì)線圈被定位，其定位方式使得所述待測(cè)硬幣的表面與所述激勵(lì)線圈的中心面平行，并且所述待測(cè)硬幣的表面與所述中心面之間的距離至少為所述激勵(lì)線圈高度的一半。
[0005]優(yōu)選的，所述硬幣檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)一步包括:用于激勵(lì)所述激勵(lì)線圈的信號(hào)激勵(lì)源和驅(qū)動(dòng)電路，用于放大所述徑向磁梯度計(jì)和所述軸向磁梯度計(jì)所產(chǎn)生的信號(hào)的模擬前端電路，以及用于計(jì)算所述模擬前端電路輸出的放大信號(hào)的實(shí)部分量和虛部分量的處理器。
[0006]優(yōu)選的，所述信號(hào)激勵(lì)源所產(chǎn)生的信號(hào)含有交流信號(hào)，所述交流信號(hào)包含有至少一個(gè)頻率分量；所述處理器計(jì)算與每一頻率分量相對(duì)應(yīng)的放大信號(hào)的實(shí)部分量和虛部分量。
[0007]優(yōu)選的，所述信號(hào)激勵(lì)源還用于在所述交流信號(hào)存續(xù)期間施加直流信號(hào)，所述激勵(lì)線圈所產(chǎn)生的激勵(lì)磁場(chǎng)為直流磁場(chǎng)和交流磁場(chǎng)的疊加場(chǎng)。
[0008]優(yōu)選的，當(dāng)所述待測(cè)硬幣的材料為鐵磁材料或所述待測(cè)硬幣的表面涂覆有鐵磁材料時(shí)，施加所述直流磁場(chǎng)后，輸出信號(hào)的幅值會(huì)降低；當(dāng)所述待測(cè)硬幣的材料為導(dǎo)體時(shí)，所述直流磁場(chǎng)不影響輸出信號(hào)的幅值。
[0009]優(yōu)選的，所述硬幣檢測(cè)系統(tǒng)能檢測(cè)出每種類型的硬幣所對(duì)應(yīng)的實(shí)部分量和虛部分量的幅值。
[0010]優(yōu)選的，所述激勵(lì)線圈為單個(gè)線圈或多個(gè)線圈相疊加組成的陣列，所述激勵(lì)線圈所圍成的圓周直徑大于或等于所述待測(cè)硬幣的直徑。
[0011]優(yōu)選的，所述徑向磁梯度計(jì)位于所述激勵(lì)線圈的內(nèi)部邊緣且位于所述待測(cè)硬幣邊緣的下方，所述徑向磁阻傳感器相對(duì)所述激勵(lì)線圈的中心對(duì)稱；所述軸向磁梯度計(jì)位于所述激勵(lì)線圈的內(nèi)部且位于或接近所述待測(cè)硬幣的中心的下方，所述軸向磁阻傳感器沿所述激勵(lì)線圈的軸向相對(duì)所述激勵(lì)線圈的中心對(duì)稱分布。
[0012]優(yōu)選的，所述硬幣檢測(cè)系統(tǒng)還包括第一 PCB和第二 PCB，所述徑向磁阻傳感器分別位于所述第一 PCB和第二 PCB上，所述軸向磁阻傳感器分別位于所述第一 PCB和第二 PCB上，所述激勵(lì)線圈被固定于所述第一 PCB和第二 PCB之間；所述待測(cè)硬幣位于第一 PCB和第二 PCB的上方。
[0013]優(yōu)選的，所述徑向磁阻傳感器為X軸線性傳感器，所述軸向磁阻傳感器為Z軸線性傳感器，所述X軸線性傳感器的敏感方向與所述待測(cè)硬幣的徑向平行，所述Z軸線性傳感器的敏感方向與所述待測(cè)硬幣的軸向平行。
[0014]優(yōu)選的，所述X軸線性傳感器、所述Z軸線性傳感器為單電阻、半橋或全橋結(jié)構(gòu)，所述單電阻、半橋的橋臂或全橋的橋臂由一個(gè)或多個(gè)相互電連接的磁電阻元件組成。
[0015]優(yōu)選的，所述磁性電阻元件為Hall, SMRE (半導(dǎo)體磁電阻元件)，AMR, GMR或TMR元件。
[0016]優(yōu)選的，所述硬幣檢測(cè)系統(tǒng)還包括一定位裝置，所述定位裝置用于定位所述待測(cè)硬幣所放置的位置，使得所述待測(cè)硬幣接近于所述徑向磁梯度計(jì)和所述軸向磁梯度計(jì)的一側(cè)。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下技術(shù)效果:
(I)使用徑向和軸向磁梯度計(jì)來感測(cè)待測(cè)硬幣所感生的渦流磁場(chǎng)的徑向和軸向磁場(chǎng)分量，實(shí)現(xiàn)雙軸測(cè)量，并且不受激勵(lì)磁場(chǎng)的影響，這能大大提高測(cè)量的準(zhǔn)確度；
(2)在沒有放置待測(cè)硬幣時(shí)，兩個(gè)磁梯度計(jì)不會(huì)顯示任何激勵(lì)信號(hào)，這能使得激勵(lì)信號(hào)不會(huì)產(chǎn)生飽和效應(yīng)，并能盡可能的提高增益，從而提高分辨率；
(3)徑向和軸向磁梯度計(jì)是由線性磁阻傳感器構(gòu)成，例如TMR傳感器，這能提高硬幣檢測(cè)系統(tǒng)的靈敏度以及增大動(dòng)態(tài)線性范圍；此外，相對(duì)于線圈，磁阻傳感器體積更小、成本更低，這使得硬幣檢測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)更加緊湊，還能節(jié)省成本；
(4)本發(fā)明中的兩個(gè)磁梯度計(jì)能溫度補(bǔ)償系統(tǒng)響應(yīng)，消除熱漂移誤差。
[0018]

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0020]圖1為本發(fā)明中硬幣檢測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖2為本發(fā)明中硬幣檢測(cè)系統(tǒng)部分細(xì)節(jié)剖面圖。
[0022]圖3為本發(fā)明中硬幣檢測(cè)系統(tǒng)部分細(xì)節(jié)俯視圖。
[0023]圖4A-4B為測(cè)量頻率為IKHz時(shí)，硬幣周圍磁場(chǎng)的實(shí)部和虛部分量與測(cè)量位置的關(guān)系曲線。
[0024]圖5A-5B為測(cè)量頻率為1KHz時(shí)，硬幣周圍磁場(chǎng)的實(shí)部和虛部分量與測(cè)量位置的關(guān)系曲線。
[0025]圖6A-6D為不同材質(zhì)的硬幣所感生的渦流場(chǎng)的實(shí)部分量和虛部分量與頻率之間關(guān)系的計(jì)算結(jié)果。
[0026]圖7A-7B為I元和0.1元硬幣的測(cè)試結(jié)果曲線。
[0027]圖8為10種類型硬幣在頻率為160Hz和9800Hz時(shí)的測(cè)量結(jié)果。
[0028]圖9A-9B分別為軸向磁梯度計(jì)和徑向磁梯度計(jì)對(duì)兩種類型硬幣進(jìn)行測(cè)量得到的輸出曲線。

【具體實(shí)施方式】
[0029]下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例，來詳細(xì)說明本發(fā)明。
實(shí)施例
[0030]圖1為本發(fā)明中的硬幣檢測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，該硬幣檢測(cè)系統(tǒng)包括信號(hào)激勵(lì)源
1、驅(qū)動(dòng)電路2、激勵(lì)線圈3、待測(cè)硬幣4、徑向磁梯度計(jì)5、軸向磁梯度計(jì)6、模擬前端電路7以及處理器8。工作時(shí)，在信號(hào)激勵(lì)源I和驅(qū)動(dòng)電路2對(duì)激勵(lì)線圈3進(jìn)行激勵(lì)后，激勵(lì)線圈3產(chǎn)生了平行于待測(cè)硬幣4軸向的激勵(lì)磁場(chǎng)10，在該激勵(lì)磁場(chǎng)10的作用下，在待測(cè)硬幣4內(nèi)部產(chǎn)生渦流進(jìn)而感生磁場(chǎng)11，徑向磁梯度計(jì)5和軸向磁梯度計(jì)6分別檢測(cè)該磁場(chǎng)在待測(cè)硬幣4的徑向和軸向方向上激勵(lì)線圈3對(duì)應(yīng)兩側(cè)的磁場(chǎng)分量之差，這里的對(duì)應(yīng)兩側(cè)是指沿著激勵(lì)線圈軸向(如圖2中縱向的虛線所示)上相對(duì)的兩側(cè)，在本實(shí)施例中是指上下兩側(cè)，然后將檢測(cè)到的信號(hào)輸送給模擬前端電路7進(jìn)行放大，處理器8對(duì)模擬前端電路7輸送的放大信號(hào)進(jìn)行處理并通過輸出端9輸出，處理器8可包含有MCU或DSP,所輸出的信號(hào)為電壓信號(hào)，可轉(zhuǎn)換為磁場(chǎng)信號(hào)，該磁場(chǎng)信號(hào)包含有實(shí)部和虛部，輸出信號(hào)與硬幣的材質(zhì)、大小、花色以及硬幣相對(duì)于徑向磁梯度計(jì)5和軸向磁梯度計(jì)6的位置有關(guān)，為了避免因位置不同而造成的影響，故用定位柱將待測(cè)硬幣定位。不同的硬幣具有其標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值，通過將檢測(cè)結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值對(duì)比分析，便能判斷出面值及其真?zhèn)?。在本?shí)施例中，信號(hào)激勵(lì)源I為正弦信號(hào)，但其也可為其他包含有一個(gè)或多個(gè)頻率分量的交流信號(hào)，在交流信號(hào)激勵(lì)成功后進(jìn)行檢測(cè)，將測(cè)量結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值對(duì)比分析，還可以在交流信號(hào)激勵(lì)成功并檢測(cè)輸出信號(hào)后，再對(duì)待測(cè)硬幣4施加個(gè)直流磁場(chǎng)，該直流磁場(chǎng)可由外加的永磁體產(chǎn)生，還可通過信號(hào)激勵(lì)源I對(duì)激勵(lì)線圈3施加直流信號(hào)產(chǎn)生，在本實(shí)施例中為后者，然后又再次檢測(cè)輸出信號(hào)，這種情況下對(duì)材質(zhì)為導(dǎo)體的硬幣，其測(cè)量結(jié)果沒有影響，但對(duì)材質(zhì)為鐵磁材料或表面涂覆有鐵磁層(例如鎳)的硬幣，其測(cè)量結(jié)果將會(huì)有所改變，輸出信號(hào)的幅值會(huì)呈現(xiàn)降低的趨勢(shì)，這樣能進(jìn)一步提高分辨硬幣真?zhèn)蔚臏?zhǔn)確度。
[0031]圖2和圖3分別為本硬幣檢測(cè)系統(tǒng)中激勵(lì)線圈、待測(cè)硬幣、徑向、軸向磁梯度計(jì)等的細(xì)節(jié)剖視圖和俯視圖。徑向磁梯度計(jì)和軸向磁梯度計(jì)被激勵(lì)線圈所包圍，它們分別包含有兩個(gè)X軸線性磁阻傳感器15，15’和兩個(gè)Z軸線性磁阻傳感器16，16’，其中X軸線性磁阻傳感器15，15’不僅位于激勵(lì)線圈3的內(nèi)部邊緣并相對(duì)于激勵(lì)線圈3的中心對(duì)稱，也對(duì)稱分布在待測(cè)硬幣4邊緣的下方，Z軸線性磁阻傳感器16，16’不僅相對(duì)于激勵(lì)線圈的中心相對(duì)稱，也分布在待測(cè)硬幣4中心的下方，也可以位于接近待測(cè)硬幣4中心的下方，X軸線性磁阻傳感器15，15’和Z軸線性磁阻傳感器16，16’對(duì)稱分布的目的在于:(1)無待測(cè)硬幣，但具有激勵(lì)磁場(chǎng)時(shí)，徑向磁梯度計(jì)和軸向磁梯度計(jì)的輸出信號(hào)均為O ;(2)在有待測(cè)硬幣時(shí)，徑向磁梯度計(jì)和軸向磁梯度計(jì)能測(cè)量對(duì)應(yīng)的磁場(chǎng)梯度。本發(fā)明中，X軸線性磁阻傳感器15，15’還可以分布在激勵(lì)線圈3的同一左側(cè)或右側(cè)，且上下對(duì)稱。當(dāng)然徑向磁梯度計(jì)和軸向磁梯度計(jì)也可位于激勵(lì)線圈的外部，本發(fā)明對(duì)此不做限制。
[0032]X軸線性磁阻傳感器15和Z軸線性磁阻傳感器16設(shè)置在靠近待測(cè)硬幣的PCB 13上，X軸線性磁阻傳感器15’和Z軸線性磁阻傳感器16’設(shè)置在遠(yuǎn)離待測(cè)硬幣4的PCB14上，PCB13和PCB14相同。X軸線性磁阻傳感器15，15’的敏感方向與待測(cè)硬幣4的徑向平行，即從待測(cè)硬幣4的中心指向其邊緣，Z軸線性磁阻傳感器16，16’的敏感方向與待測(cè)硬幣4的軸向平行，即從待測(cè)硬幣4的中心指向外，在圖2中由于PCB13和PCB14的放置方向相反，所以X軸線性磁阻傳感器15，15’和Z軸線性磁阻傳感器16，16’的敏感方向分別各自相互反平行。在本實(shí)例中，X軸線性傳感器15，15’和Z軸線性磁阻傳感器16，16’為梯度全橋結(jié)構(gòu)，其橋臂由一個(gè)或多個(gè)相互電連接的TMR元件組成。此外，X軸線性傳感器15，15’和Z軸線性磁阻傳感器16，16’為單電阻或梯度半橋結(jié)構(gòu)，其橋臂也可以由一個(gè)或多個(gè)相互電連接的Hall, AMR或GMR等磁電阻元件組成。激勵(lì)線圈3位于兩個(gè)PCB13，14之間，將X軸線性傳感器15，15’和Z軸線性磁阻傳感器16，16’圍住，激勵(lì)線圈3為單個(gè)線圈，但如有需要增強(qiáng)信號(hào)，并使得其所產(chǎn)生的在待測(cè)硬幣4周圍的磁場(chǎng)更加均勻，這時(shí)也可以使用多個(gè)線圈相疊加組成的陣列，激勵(lì)線圈3所圍成的圓周直徑大于或等于待測(cè)硬幣4的直徑，激勵(lì)線圈3被上下兩個(gè)PCB13，14定位，使得待測(cè)硬幣4位于其一側(cè)，在本實(shí)施例中，待測(cè)硬幣4位于其上方，詳細(xì)來說，就是待測(cè)硬幣4的表面與激勵(lì)線圈3的中心面(圖2中的橫向虛線所示)平行，并且待測(cè)硬幣4的表面與激勵(lì)線圈3中心面之間的距離至少為激勵(lì)線圈高度H的一半。激勵(lì)線圈3中的電流方向如圖2中的17，18所示，即從17進(jìn)入，從18出來，電流方向與激勵(lì)線圈的中心面平行，在X軸線性磁阻傳感器15和15’處所產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向相同，在Z軸線性磁阻傳感器16和16’處所產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向也相同,但它們的敏感方向分別相反，所以通過運(yùn)算可以使其相互抵消，對(duì)測(cè)量結(jié)果不造成影響。而相比X軸線性磁阻傳感器15’和Z軸線性磁阻傳感器16’，X軸線性磁阻傳感器15和Z軸線性磁阻傳感器16離待測(cè)硬幣4更近，從而對(duì)待測(cè)硬幣4所感生的渦流場(chǎng)形成梯度磁場(chǎng)測(cè)量。圖2和圖3的定位柱12是用于對(duì)待測(cè)硬幣4進(jìn)行定位，從而避免因待測(cè)硬幣4所放置的位置不同而造成的影響，定位柱12的放置位置并不限于圖中所示，例如，也可以放置在圖中所示位置的對(duì)側(cè)。
[0033]圖4A-4B分別為測(cè)量頻率為IKHz時(shí)，材質(zhì)為不銹鋼、表面鍍有鎳的硬幣所感生的渦流場(chǎng)的實(shí)部分量和虛部分量與測(cè)量位置的關(guān)系曲線。圖中的位置O代表著硬幣的中心點(diǎn)。其中，曲線19，22為軸向磁梯度計(jì)的模擬結(jié)果，曲線20，21為徑向磁梯度計(jì)的模擬結(jié)果。從圖4A中可以看出，在硬幣中心附近的軸向磁場(chǎng)分量最大并且分布均勻，而徑向磁場(chǎng)分量在硬幣邊緣最大，對(duì)比圖4A和圖4B可以發(fā)現(xiàn)，硬幣所感生的渦流場(chǎng)的實(shí)部分量受測(cè)量位置的影響更大。
[0034]圖5A-5B分別為測(cè)量頻率為1KHz時(shí)，材質(zhì)為不銹鋼、表面鍍有鎳的硬幣周圍磁場(chǎng)的實(shí)部分量和虛部分量與測(cè)量位置的關(guān)系曲線。其中，曲線23，26為軸向磁梯度計(jì)的模擬結(jié)果，曲線24，25為徑向磁梯度計(jì)的模擬結(jié)果。從圖5中也可以得出與圖4中相同的結(jié)論。
[0035]圖6A-6D為不同材質(zhì)的硬幣所感生的渦流場(chǎng)的實(shí)部分量和虛部分量與頻率之間關(guān)系的計(jì)算結(jié)果。其中，圖6A中硬幣材質(zhì)為純鎳，圖6B中硬幣材質(zhì)為不銹鋼表面鍍有厚度為10um的鎳，圖6C中硬幣材質(zhì)為不銹鋼表面鍍有厚度為1um的鎳，圖6D中硬幣材質(zhì)為純不銹鋼，曲線27，31，35，39為徑向磁梯度計(jì)所測(cè)得的實(shí)部分量，曲線28，32，36，40為徑向磁梯度計(jì)所測(cè)得的虛部分量，曲線29，33，37，41為軸向磁梯度計(jì)所測(cè)得的實(shí)部分量，曲線30，34，38，42為軸向磁梯度計(jì)所測(cè)得的虛部分量。從這幾幅圖中可以看出，不同材質(zhì)的硬幣，其測(cè)量結(jié)果也不同，實(shí)部分量對(duì)可磁導(dǎo)的材料更加敏感，而虛部分量敏感于渦流，根據(jù)各頻率所對(duì)應(yīng)的實(shí)、虛部分量便可獲知硬幣的面值、材質(zhì)等信息。
[0036]圖7A-7B分別為I元和0.1元硬幣的測(cè)試結(jié)果曲線。其中，曲線44，45和曲線48，49分別為軸向磁梯度計(jì)所測(cè)得的實(shí)部分量與虛部分量；曲線43，46和曲線47，50分別為徑向磁梯度計(jì)所測(cè)得的實(shí)部分量與虛部分量。對(duì)比這兩圖可以看出，不同面值的硬幣，其輸出結(jié)果也不同。將測(cè)量結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值對(duì)比，便可判斷出面值及其真假。有些硬幣在某個(gè)頻率處、某個(gè)方向上的測(cè)量結(jié)果相同或者很相近，導(dǎo)致不好判斷面值及其真假，這時(shí)需要結(jié)合多個(gè)頻率所對(duì)應(yīng)的輸出結(jié)果來進(jìn)行判斷。如表I及與表I相對(duì)應(yīng)的圖8所示:
表I

【權(quán)利要求】
1.一種硬幣檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，該硬幣檢測(cè)系統(tǒng)包括激勵(lì)線圈，徑向磁梯度計(jì)和軸向磁梯度計(jì)； 所述激勵(lì)線圈用于向待測(cè)硬幣提供軸向的激勵(lì)磁場(chǎng)，所述激勵(lì)磁場(chǎng)在所述待測(cè)硬幣內(nèi)部感生渦流，所述渦流產(chǎn)生感生磁場(chǎng)； 所述徑向磁梯度計(jì)包括至少兩個(gè)徑向磁阻傳感器且所述軸向磁梯度計(jì)包括至少兩個(gè)軸向磁阻傳感器，所述徑向磁阻傳感器和所述軸向磁阻傳感器各自分別相對(duì)所述激勵(lì)線圈的中心面或中心點(diǎn)對(duì)稱分布；所述徑向磁梯度計(jì)用于檢測(cè)所述感生磁場(chǎng)在所述激勵(lì)線圈對(duì)應(yīng)兩側(cè)且沿所述待測(cè)硬幣徑向上的磁場(chǎng)分量之差，所述軸向磁梯度計(jì)用于檢測(cè)所述感生磁場(chǎng)在所述激勵(lì)線圈對(duì)應(yīng)兩側(cè)且沿所述待測(cè)硬幣軸向上的磁場(chǎng)分量之差，所述對(duì)應(yīng)兩側(cè)是指沿著所述激勵(lì)線圈軸向上相對(duì)的兩側(cè)； 所述激勵(lì)線圈被定位，其定位方式使得所述待測(cè)硬幣的表面與所述激勵(lì)線圈的中心面平行，并且所述待測(cè)硬幣的表面與所述中心面之間的距離至少為所述激勵(lì)線圈高度的一半。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硬幣檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述硬幣檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)一步包括:用于激勵(lì)所述激勵(lì)線圈的信號(hào)激勵(lì)源和驅(qū)動(dòng)電路，用于放大所述徑向磁梯度計(jì)和所述軸向磁梯度計(jì)所產(chǎn)生的信號(hào)的模擬前端電路，以及用于計(jì)算所述模擬前端電路輸出的放大信號(hào)的實(shí)部分量和虛部分量的處理器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的硬幣檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述信號(hào)激勵(lì)源所產(chǎn)生的信號(hào)含有交流信號(hào)，所述交流信號(hào)包含有至少一個(gè)頻率分量；所述處理器計(jì)算與每一頻率分量相對(duì)應(yīng)的放大信號(hào)的實(shí)部分量和虛部分量。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的硬幣檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述信號(hào)激勵(lì)源還用于在所述交流信號(hào)存續(xù)期間施加直流信號(hào)，所述激勵(lì)線圈所產(chǎn)生的激勵(lì)磁場(chǎng)為直流磁場(chǎng)和交流磁場(chǎng)的疊加場(chǎng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的硬幣檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)所述待測(cè)硬幣的材料為鐵磁材料或所述待測(cè)硬幣的表面涂覆有鐵磁材料時(shí)，施加所述直流磁場(chǎng)后，輸出信號(hào)的幅值會(huì)降低；當(dāng)所述待測(cè)硬幣的材料為導(dǎo)體時(shí)，所述直流磁場(chǎng)不影響輸出信號(hào)的幅值。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的硬幣檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述硬幣檢測(cè)系統(tǒng)能檢測(cè)出每種類型的硬幣所對(duì)應(yīng)的實(shí)部分量和虛部分量的幅值。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的硬幣檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述激勵(lì)線圈為單個(gè)線圈或多個(gè)線圈相疊加組成的陣列，所述激勵(lì)線圈所圍成的圓周直徑大于或等于所述待測(cè)硬幣的直徑。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硬幣檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述徑向磁梯度計(jì)位于所述激勵(lì)線圈的內(nèi)部邊緣且位于所述待測(cè)硬幣邊緣的下方，所述徑向磁阻傳感器相對(duì)所述激勵(lì)線圈的中心對(duì)稱；所述軸向磁梯度計(jì)位于所述激勵(lì)線圈的內(nèi)部且位于或接近所述待測(cè)硬幣的中心的下方，所述軸向磁阻傳感器沿所述激勵(lì)線圈的軸向相對(duì)所述激勵(lì)線圈的中心對(duì)稱分布。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硬幣檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述硬幣檢測(cè)系統(tǒng)還包括第一PCB和第二 PCB，所述徑向磁阻傳感器分別位于所述第一 PCB和第二 PCB上，所述軸向磁阻傳感器分別位于所述第一 PCB和第二 PCB上，所述激勵(lì)線圈被固定于所述第一 PCB和第二PCB之間；所述待測(cè)硬幣位于第一 PCB和第二 PCB的上方。
10.根據(jù)權(quán)利要求1、2、7或8任一項(xiàng)所述的硬幣檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述徑向磁阻傳感器為X軸線性傳感器，所述軸向磁阻傳感器為Z軸線性傳感器，所述X軸線性傳感器的敏感方向與所述待測(cè)硬幣的徑向平行，所述Z軸線性傳感器的敏感方向與所述待測(cè)硬幣的軸向平行。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的硬幣檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述X軸線性傳感器、所述Z軸線性傳感器為單電阻、半橋或全橋結(jié)構(gòu)，所述單電阻、半橋的橋臂或全橋的橋臂由一個(gè)或多個(gè)相互電連接的磁電阻元件組成。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的硬幣檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述磁性電阻元件為Hall，AMR, GMR, TMR或半導(dǎo)體磁電阻元件。
13.根據(jù)權(quán)利要求1、2、7或8所述的硬幣檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述硬幣檢測(cè)系統(tǒng)還包括一定位裝置，所述定位裝置用于定位所述待測(cè)硬幣所放置的位置，使得所述待測(cè)硬幣接近于所述徑向磁梯度計(jì)和所述軸向磁梯度計(jì)的一側(cè)。
【文檔編號(hào)】G07D5/08GK104134269SQ201410284349
【公開日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2014年6月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月23日
【發(fā)明者】詹姆斯·G·迪克, 郭海平 申請(qǐng)人:江蘇多維科技有限公司