專利名稱:主動式檢測系統(tǒng)的制作方法
主動式檢測系統(tǒng)是一種對特定物品的測量監(jiān)視裝置。它可以廣泛應用于圖書管理及其它管理場合。
本發(fā)明屬物理類報警裝置。
本發(fā)明利用磁性材料磁化曲線的非線性特性，在交直流磁場同時作用下，感應磁場呈非線性變化的原理制成。首先在一定空間內(nèi)產(chǎn)生一個交變磁場，直流磁場則利用地球磁場。當某一種磁性材料置于交直流磁場空間時，將被磁化產(chǎn)生感應磁場，若外界磁場強度大于磁性材料的飽和磁化場強時，感應磁場將是非線性的。由于直流磁場的存在，又使得感應磁場呈現(xiàn)不對稱的非線性變化，把這種不對稱的非線性感應磁場按富利埃級數(shù)展開可知，它除了含有奇次諧波分量之外，還含有豐富的偶次諧波分量，系統(tǒng)對感應磁場的某次諧波分量進行檢測，即可發(fā)現(xiàn)磁性材料的存在。若把磁性材料隱藏在其它物品中，則系統(tǒng)即可建立起對該物品的檢測監(jiān)視作用。
大家知道，能夠被磁場磁化產(chǎn)生感應磁場的磁性材料是很多的，人們平常攜帶使用的鐵盒、小刀、鑰匙等都能對系統(tǒng)起作用，這就要求檢測系統(tǒng)能夠把這類物品與特定的監(jiān)測物品相區(qū)別。研究各類磁性材料磁特性上的差異發(fā)現(xiàn)，在比較弱的外磁場作用下，一般鐵制物品的感應磁場的交流諧波分量很弱，而高導磁率磁性材料的感應磁場具有豐富的高次諧波分量，如果檢測系統(tǒng)對這種高導磁率磁性材料感應磁場的高次諧波進行檢測，便能將一般常人攜帶的鐵制物品與特定的監(jiān)測物品區(qū)別開來，避免誤報現(xiàn)象。
中國專利局85100545號申請，是一種有源防竊系統(tǒng)，它由交流磁化源和直流磁化源分別產(chǎn)生交流磁場和直流磁場。地球磁場會對系統(tǒng)的直流磁場產(chǎn)生迭加或抵消作用，系統(tǒng)靈敏度不夠穩(wěn)定。另外，直流磁化源是由交流電源經(jīng)整流后獲得，電源中的干擾常出現(xiàn)高次諧波，進入系統(tǒng)后容易出現(xiàn)誤報現(xiàn)象。
本發(fā)明巧妙地利用地球磁場來作檢測系統(tǒng)的直流磁場。取消了原來的直流磁化源。這樣，上述缺點可以克服，同時也減少整個系統(tǒng)的電源消耗，系統(tǒng)本身更加簡化，降低了成本。
85100545號申請的有源防竊系統(tǒng)，檢測作用是通過標簽來實現(xiàn)的，當標簽長軸方向與外磁場方向一致時，磁化作用最強，產(chǎn)生的檢測信號最強。反之，當標簽長軸方向與外磁場方向垂直時，則檢測信號最弱，可能被系統(tǒng)漏檢。標簽通過磁場空間的方向是隨機性的，隨不同物品、不同攜帶者而不同，為了保證系統(tǒng)能夠準確地檢測到被檢物品，通道空間內(nèi)的磁場分布應盡量均勻，并且在三個方向上(沿通道的縱向、橫向和垂直方向)都具有足夠的磁場分量。磁場的空間分布情況是由磁化線卷的形狀決定的，85100545號申請的防竊系統(tǒng)，它的磁化線卷是由兩個矩形線卷部分交疊構成的，它的磁場分量分布很不均勻，例如在某些位置上沒有垂直方向分量，或者很弱，標簽垂直地處在這些位置時就不能為系統(tǒng)檢測到，形成“死區(qū)”，影響檢測系統(tǒng)的報警靈敏度。
本發(fā)明將磁化線卷改為一組含有水平、垂直和傾斜三部分的多邊形，適當縮小線卷外形尺寸，使它所形成的磁場更為集中、均勻，提高了系統(tǒng)的檢測靈敏度，克服了“死區(qū)”。
圖1是主動式檢測系統(tǒng)構成圖。由下列各部分組成支架(1、2)、監(jiān)測儀(4)、充敏消敏裝置(5)、隱藏在被測物品中的標簽(3)和安裝在支架(1、2)內(nèi)的四個線卷諧振迥路。
本系統(tǒng)可以安放在房間、大廳的出口處。支架(1、2)平行放置在出口的兩側，形成一個檢測通道。監(jiān)測儀和充敏消敏裝置可放在管理人員方便的工作臺上。支架內(nèi)的線卷由導線與監(jiān)測儀相連接。隱藏標簽的物品未經(jīng)管理人員許可攜出，經(jīng)過檢測通道時，系統(tǒng)即可發(fā)現(xiàn)而報警，將物品截獲。若物品經(jīng)過允許攜出時，只須將標簽在充敏消敏裝置上進行消敏處理，檢測系統(tǒng)便可允許物品攜出而不報警。物品歸還后，管理人員只要把標簽在充敏消敏裝置上再充敏處理一下，則檢測系統(tǒng)又可恢復對該物品的檢測保護作用。
圖2是監(jiān)測儀與線卷諧振回路的工作原理圖。音頻振蕩源(6)產(chǎn)生一個音頻振蕩信號，經(jīng)功率放大器(7)放大，再經(jīng)濾波器(8)濾波后，饋送到支架(1)內(nèi)的磁化線卷(9)，線卷周圍空間內(nèi)便會產(chǎn)生音頻交變磁場。電容器(10)與磁化線卷(9)并聯(lián)諧振在音頻信號頻率上，電容器(10)也安裝在支架(1)內(nèi)。為了使通道空間內(nèi)磁場分布均勻，在支架(2)內(nèi)安裝了線卷(11)和電容器(12)，它們并聯(lián)形成一個無源并聯(lián)諧振回路，也諧振在音頻信號頻率上。
接收線卷(13)和電容器(14)并聯(lián)，形成并聯(lián)諧振接收回路，安裝在支架(2)內(nèi)，它們諧振在音頻信號的某高次諧波頻率上。當標簽在通道空間內(nèi)出現(xiàn)時，它的感應磁場的高次諧波信號進入接收回路后，經(jīng)過濾波器(15)濾波，接收信號經(jīng)交流放大器(16)放大后，再經(jīng)檢測電路(17)比較，當信號強度超過一定門限值時，即去推動報警控制電路(18)，發(fā)出三種控制信號使報警指示燈閃亮;使揚聲器嗚響;還可輸出鎖門信號，使鎖門裝置動作，把出口關閉。為了使檢測信號的磁場分布更加均勻，在支架(1)內(nèi)安裝一個無源諧振回路，由線卷(22)和電容器(23)并聯(lián)構成，與接收回路諧振在同一高次諧波頻率上。
四個諧振回路在支架(1、2)內(nèi)的安裝組合不是唯一的，另外也可以把磁化線卷(9)，電容器(10)和接收線卷(13)，電容器(14)安裝在支架(1)內(nèi)，而把線卷(11)、電容器(12)和線卷(22)、電容器(23)安裝在支架(2)內(nèi)，這樣支架(2)內(nèi)的兩個諧振回路都是無源的，沒有導線與外面連接，給現(xiàn)場安裝帶來靈活與方便。若在支架(1)的兩側各安放一個支架(2)，一套檢測系統(tǒng)就有兩個檢測通道，可以提高檢測速度。
有時為了便于統(tǒng)計人數(shù)，本檢測系統(tǒng)還可安裝計數(shù)裝置，由光電發(fā)射頭(24)、光電接收頭(25)和計數(shù)器(26)組成，它們均可向市場購買現(xiàn)成產(chǎn)品組裝而成。
主動式檢測系統(tǒng)采用220伏50周交流電經(jīng)電源變換器(27)變換成直流電和6.3伏交流電，向系統(tǒng)的各部分供電。
如前所述，通道空間內(nèi)磁場的分布情況是由線卷形狀決定的，為了使磁場分布具有三個方向上的分量，本發(fā)明的線卷采用特殊的結構形狀。磁化線卷(9)和線卷(11)由一個繞組構成，它們形狀相同，如圖3所示，線卷中包括垂直、水平和傾斜部分，傾斜邊與水平方向成30°～60°的傾角時，效果較好。
接收線卷(13)和線卷(22)結構、形狀相同，如圖4所示。它們是由二個相同的繞組反向串聯(lián)而成，線卷也包括水平、垂直和傾斜三部分。傾斜邊與水平方向成30°～60°傾角時效果較好。由于接收線卷的兩個繞組大小相同、方向相反，音頻信號磁場在兩個繞組中的感應電流大小相等、方向相反，相互抵消，這樣在整個接收回路中就沒有音頻信號了。對于高次諧波來說，標簽不可能處在兩個繞組的對稱位置上。它在兩個繞組中產(chǎn)生的感應信號是不相等的，不能相互抵消，所以，在整個接收回路中就會有高次諧波的信號輸出。
由于采用了這種特殊形狀的線卷結構，它們的磁場在三個方向上都具有足夠的磁場分量，保證了檢測系統(tǒng)的靈敏度。消除了“死區(qū)”。
本系統(tǒng)通過探測隱藏于物品中的標簽來確定物品的存在。圖5是標簽(3)的構成圖。在一長條高導磁率材料(28)上，粘接3～4片半軟硬磁性材料(29)構成。每片半軟硬磁性材料之間留有一定間隔。半軟硬磁性材料是指它的磁特性介于軟磁性材料和硬磁性材料之間，例如低碳鋼，它們受磁場作用時容易被磁化而帶有剩磁，同時它們的磁場又比較容易地被消除，可以反復被充磁、消磁。本發(fā)明中的高導磁率材料是采用“非晶態(tài)”材料。所謂“非晶態(tài)”材料是一種新型磁性材料，因材料內(nèi)部原子排列不是整齊的晶格狀態(tài)而得名。這種材料的穩(wěn)定性好，外界沖擊、彎曲對其磁特性無影響。另外，它的飽和磁化場強低，這對降低本系統(tǒng)的磁場功率十分有利。由于這種材料的突出優(yōu)點，用它來做標簽時可以使其尺寸大為減小。既能降低成本，又提高了標簽在物品中的隱藏性。
當標簽被充磁時，半軟硬磁性材料(29)被磁化帶有一定磁性，這一磁性大到足以使“非晶態(tài)”材料達到磁飽和狀態(tài)，標簽經(jīng)過系統(tǒng)的通道空間時，空間內(nèi)的磁場不會再使“非晶態(tài)”材料磁化，系統(tǒng)對標簽失去檢測作用，讓其順利通過而不會報警。反之，標簽不帶磁性，經(jīng)過通道空間時被磁場磁化，它的感應信號被系統(tǒng)檢測到，系統(tǒng)即會發(fā)出警報。這種實施方案對于經(jīng)常出借又歸還的物品(例如圖書)特別適宜。若被保護的物品不允許攜帶外出時，則標簽就不需要粘接半軟硬磁性材料了。這時充敏消敏裝置也可以取消。
圖6是充敏消敏裝置原理圖，由開口磁鐵芯(30)、線卷(31)、電容器(32)、雙向開關(33)、直流電源(34)、和交流電源(35)構成。當線卷與交流電源接通時，可對標簽進行充敏處理。當線卷與直流電源接通時，可對標簽進行消敏處理。
本發(fā)明可廣泛應用于圖書、商品、文物、公安、賓館等許多管理場合。應用本發(fā)明的檢測系統(tǒng)參與管理，能大大提高工作效率，防止物品丟失，減少損失。
實施例圖書防竊系統(tǒng)圖書防竊系統(tǒng)，用于防止圖書開架閱覽和開架出借而造成的圖書失竊。把圖書防竊系統(tǒng)安裝在開架閱覽室或書庫的出口處。將標簽隱藏在圖書內(nèi)，未經(jīng)許可私自攜帶圖書經(jīng)過系統(tǒng)通道時即會被系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)而報警，將圖書截獲。經(jīng)管理人員辦理借閱手續(xù)的圖書經(jīng)過通道時則系統(tǒng)讓其通過而不報警。圖書歸還后再經(jīng)充敏處理，系統(tǒng)又可恢復對它的保護。
圖7是圖書防竊系統(tǒng)的原理圖。音頻振蕩器(401)產(chǎn)生一個音頻振蕩信號，經(jīng)功率放大器(402)放大，再經(jīng)濾波器(403)濾波，最后音頻信號饋送至磁化線卷(9)和電容器(10)構成的并聯(lián)諧振回路，磁化線卷周圍便形成交變磁場。
標簽在系統(tǒng)通道空間內(nèi)出現(xiàn)時，標簽的感應磁場信號被接收線卷(13)接收下來。接收線卷(13)和電容器(14)諧振于某高次諧波，此高次諧波即是系統(tǒng)的工作信號，經(jīng)濾波器(404)濾波后進入交流放大器放大，經(jīng)整流器(405)整流以后的直流信號再經(jīng)過直流放大器(406)放大。改變直流放大器的反饋電壓，可以改變放大器的放大倍數(shù)，從而改變輸出靈敏度。靈敏度分高、中、低三檔，由波段開關(407)進行選擇。直流放大器的輸出信號分成兩路一路輸入電表(408)，作為信號大小的指示，另一路輸入直流放大器(409)作線性整流后，輸入到晶體管(411，412)構成的施密特電路。輸入的電壓幅度未達到一定值時，晶體管(411)處于截止狀態(tài)，晶體管(412)處于飽和導通狀態(tài)，輸出端為低電平。當輸入電壓幅度達到一定值時，施密特電路便翻轉，輸出端則由低電平跳至高電平。推動報警控制電路。當輸入電壓幅度低于一定值時，施密特電路又會自動翻轉，恢復到原來的狀態(tài)。施密特電路輸出的高電壓經(jīng)放大輸入繼電器(413)的線卷，使繼電器的四組常開觸頭閉合，分別控制報警指示燈(19)、揚聲器(20)，第三組輸入到中間繼電器(416)去控制220伏電壓輸出，使鎖門裝置動作，第四組觸頭用來解鎖，只需按一下除警按鈕(417)，繼電器(413)即會釋放。系統(tǒng)恢復到原來狀態(tài)。報警形式的選擇，可以由波段開關(418)來完成。
本系統(tǒng)所需要的電源，由220伏50周交流市電變換后取得。電源變壓器(419)將220伏交流電降壓，再經(jīng)整流穩(wěn)壓，獲得二組直流電壓和一組6.3伏交流電壓，供系統(tǒng)工作使用。
權利要求
1.一個探測帶有特制標簽的物品的檢測系統(tǒng)。它由支架(1、2)、標簽(3)、監(jiān)測儀(4)構成，其特征在于磁化線卷(9)、線卷(11)及接收線卷(13)是由水平邊、垂直邊和傾斜邊構成的多邊形。
2.一個探測帶有特制標簽的物品的檢測系統(tǒng)。它由支架(1、2)、標簽(3)、監(jiān)測儀(4)、充敏消敏裝置(5)構成，其特征在于磁化線卷(9)、線卷(11)、接收線卷(13)是由水平邊、垂直邊和傾斜邊構成的多邊形。
3.根據(jù)權利要求
1、2的檢測系統(tǒng)，其特征是線卷傾斜邊與水平方向成30°～60°的傾角。
4.根據(jù)權利要求
1、2的檢測系統(tǒng)，其特征在于線卷(22)和電容器(23)構成無源并聯(lián)諧振回路。
5.根據(jù)權利要求
1、2的檢測系統(tǒng)，其特征是接收線卷(13)的兩個繞組相同且反向串接。
6.根據(jù)權利要求
4的檢測系統(tǒng)，其特征是線卷(22)由水平邊、垂直邊和傾斜邊構成多邊形，其傾斜邊與水平方向成30°～60°傾角。
7.根據(jù)權利要求
4的檢測系統(tǒng)，其特征是線卷(22)的兩個繞組相同，且反向串接。
8.根據(jù)權利要求
1、2的檢測系統(tǒng)，其特征是一套檢測系統(tǒng)可以具有兩個檢測通道。
專利摘要
主動式檢測系統(tǒng)。是一種對特定物品的監(jiān)視報警裝置。由支架、標簽、監(jiān)測儀、充敏消敏裝置和線圈諧振回路構成。系統(tǒng)產(chǎn)生一個磁場，特制標簽在磁場中出現(xiàn)時，產(chǎn)生感應磁場信號，系統(tǒng)對感應信號進行檢測，即可發(fā)現(xiàn)標簽的存在。若把標簽隱藏在其它物品中，系統(tǒng)即可對該物品進行監(jiān)視。本系統(tǒng)使用方便，檢測靈敏度高，可廣泛應用于圖書、商品、文物、公安、賓館等許多管理場合，提高工作效率，防止物品失竊，具有明顯的經(jīng)濟效益和社會效益。
文檔編號G08B13/24GK86101513SQ86101513
公開日1987年2月11日 申請日期1986年7月16日
發(fā)明者王月娟, 姚俊才, 孫國良, 翁行泰 申請人:上海交通大學導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan