專利名稱：脈沖激勵(lì)電磁諧振安檢方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電磁無損檢測技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
國內(nèi)外申請的安全檢查方面的專利已有多項(xiàng)，但大多數(shù)是利用X射線或γ射線的高度透射特性，如申請?zhí)枮?2289591.4的中國專利披露的一種γ放射性安全檢測裝置、申請?zhí)枮?9100298.9的中國專利披露的高集成化低能量X射線陣列傳感裝置、申請?zhí)枮?9113199.1的中國專利披露的多功能工業(yè)X射線成像系統(tǒng)、申請?zhí)枮?0103530.0的中國專利披露的便攜式X光透視記錄儀等。其中有些專利已經(jīng)轉(zhuǎn)化為成熟的產(chǎn)品，如廣泛應(yīng)用于車站、碼頭、機(jī)場等場所入口處的安檢裝置，這些裝置均是采用了X射線透視成像技術(shù)，除了結(jié)構(gòu)復(fù)雜造價(jià)昂貴之外，其輻射性也會(huì)在正常工作時(shí)對生物體及膠卷等感光物質(zhì)產(chǎn)生一定的危害和損傷。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的輻射危害等不足之處，本發(fā)明根據(jù)電磁無損檢測理論，提出了一種脈沖激勵(lì)電磁諧振安檢方法及裝置。
本發(fā)明的目的是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)1)利用激勵(lì)源產(chǎn)生的控制信號(hào)控制一個(gè)晶體管開關(guān)，對激勵(lì)線圈進(jìn)行瞬態(tài)高能沖擊激勵(lì)得到激勵(lì)信號(hào)，所述激勵(lì)信號(hào)的初始脈寬由所述控制信號(hào)的占空比來控制；2)經(jīng)瞬態(tài)激勵(lì)后的激勵(lì)線圈在空間建立了一個(gè)諧振衰減磁場，利用檢出線圈感知所述空間磁場的激變，得到檢出信號(hào)；3)將檢出信號(hào)經(jīng)低通濾波、放大、峰值采樣處理后，與可調(diào)的設(shè)定閾值進(jìn)行差分比較，從而實(shí)時(shí)靈敏的判斷是否存在鐵磁性物體。
本發(fā)明還提供了一種實(shí)施如上述方法的安檢專用裝置，包括激勵(lì)部分和檢出部分，其特征在于所述激勵(lì)部分主要由激勵(lì)源、晶體管開關(guān)、激勵(lì)線圈和諧振電容組成，在激勵(lì)部分中，所述激勵(lì)源的控制信號(hào)輸出端和所述晶體管開關(guān)的控制端相連，所述晶體管開關(guān)的輸入端與激勵(lì)能量輸入端相連，所述晶體管開關(guān)的輸出端通過一個(gè)開關(guān)二極管與激勵(lì)線圈相連，所述激勵(lì)線圈和諧振電容并聯(lián)，實(shí)現(xiàn)有效振蕩；所述檢出部分主要由檢出線圈、低通濾波電路、放大電路、峰值采樣電路、差分比較電路及報(bào)警電路組成，在檢出部分，所述檢出線圈通過低通濾波電路、放大電路和峰值采樣電路相連，所述峰值采樣電路經(jīng)過差分比較電路后與報(bào)警電路相連。
本發(fā)明所述激勵(lì)線圈和檢出線圈軸向平行并排放置。
本發(fā)明所述的安檢專用裝置還包括一個(gè)大容量儲(chǔ)能電容，它與所述晶體管開關(guān)并聯(lián)，保證向激勵(lì)線圈中注入充足的電流。
本發(fā)明所述的安檢專用裝置還包括一個(gè)閾值設(shè)定可調(diào)電路，它與所述差分比較電路相連，用以調(diào)節(jié)報(bào)警閾值。
本發(fā)明所述的脈沖激勵(lì)電磁諧振安檢方法使用小于等于10kHz的低頻脈沖進(jìn)行激勵(lì)，激勵(lì)線圈在空間建立一個(gè)諧振衰減磁場，從信號(hào)的衰減過程中提取所需要的信號(hào)，對所檢測的空間磁場變化較為敏感。檢出線圈用以感應(yīng)空間磁場的變化。當(dāng)空間磁場中有鐵磁性物體經(jīng)過時(shí)，空間磁場就會(huì)發(fā)生激變，進(jìn)而導(dǎo)致檢出線圈的阻抗變化，實(shí)現(xiàn)對鐵磁性物體的檢出，避免了對生物體及膠卷等感光物質(zhì)產(chǎn)生的危害和損傷。初步的研究結(jié)果顯示，脈沖激勵(lì)電磁諧振安檢方法無輻射危害，能夠?qū)崟r(shí)靈敏的檢出鐵磁性物體，通過調(diào)節(jié)報(bào)警閾值，以適應(yīng)不同的安檢需求。本發(fā)明提出了一個(gè)有別于傳統(tǒng)安檢方法的新方法，對國家安檢系統(tǒng)及相關(guān)領(lǐng)域有重要意義。


圖1是本發(fā)明所述方法的原理框圖。
圖2是本發(fā)明所述激勵(lì)部分的電路原理圖。
圖3是本發(fā)明所述檢出部分的原理框圖。
圖4是激勵(lì)線圈中的信號(hào)波形圖。
圖5是檢出線圈中的檢出信號(hào)經(jīng)低通濾波并放大后的信號(hào)波形圖。
圖6是激勵(lì)線圈中的信號(hào)和檢出線圈中的檢出信號(hào)經(jīng)低通濾波并放大后的信號(hào)波形對應(yīng)關(guān)系圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明。
圖1為方法原理框圖?？臻g磁場10把激勵(lì)部分和檢出部分聯(lián)系在一起，激勵(lì)線圈20由激勵(lì)源40產(chǎn)生的控制信號(hào)通過晶體管開關(guān)30進(jìn)行瞬態(tài)高能沖擊激勵(lì)，激勵(lì)信號(hào)在空間建立了一個(gè)諧振衰減磁場，即空間磁場10?？刂菩盘?hào)的占空比大小決定激勵(lì)信號(hào)的初始脈寬，進(jìn)而控制激勵(lì)信號(hào)的最大值，即諧振衰減磁場的最大值。其中，激勵(lì)能量輸入端采用大于等于5V的直流電壓；由于線圈儲(chǔ)存能量的局限性，當(dāng)占空比增大到10％以上時(shí)，激勵(lì)信號(hào)的最大值并不能成比例上升，基本與10％的效果持平；小于10％時(shí)，增大占空比有利于提高空間磁場的靈敏度。
當(dāng)鐵磁性物體經(jīng)過空間磁場10時(shí)，引起空間磁場10激變，檢出線圈50感知磁場激變信號(hào)，經(jīng)過信號(hào)處理電路60的低通濾波、放大、峰值采樣處理后，與可調(diào)的設(shè)定閾值進(jìn)行差分比較，實(shí)時(shí)靈敏地判斷出鐵磁性物體的存在。
本發(fā)明所述的安檢裝置包括激勵(lì)部分和檢出部分。
圖2是激勵(lì)部分的電路原理圖。所述激勵(lì)部分主要由激勵(lì)源、晶體管開關(guān)、激勵(lì)線圈和諧振電容組成。晶體管開關(guān)30包括NPN晶體管、PNP晶體管和兩個(gè)連接電阻，激勵(lì)源40的控制信號(hào)輸出端Vo通過一個(gè)連接電阻和NPN晶體管的基極相連，控制激勵(lì)能量的沖入頻率和脈寬，NPN晶體管的集極通過另一個(gè)連接電阻和所述PNP晶體管的基極連接，PNP晶體管的射極與激勵(lì)能量輸入端100相連，PNP晶體管的集極通過一個(gè)開關(guān)二極管70與激勵(lì)線圈20相連，開關(guān)二極管70用來控制能量的流入方向，與晶體管開關(guān)30協(xié)同作用，利于電磁諧振的發(fā)生；激勵(lì)線圈20和諧振電容90并聯(lián)，實(shí)現(xiàn)有效振蕩。該裝置還可包括一個(gè)與晶體管開關(guān)30并聯(lián)的大容量儲(chǔ)能電容80，保證向激勵(lì)線圈中注入充足的電流，用以輔助瞬態(tài)高能沖擊激勵(lì)時(shí)所需的能量。本發(fā)明所述激勵(lì)源電路由555芯片為核心，輔以電阻、電容和二極管構(gòu)成。本裝置所述的所述激勵(lì)線圈和檢出線圈軸向平行并排放置，參數(shù)如下表，鐵氧體磁芯參數(shù)60×14×14mm。
表1 線圈參數(shù)表激勵(lì)線圈檢出線圈匝數(shù)300 300電感45.07mH 44.60mH電阻98.7ohm 96.2ohm圖3是本發(fā)明所述檢出部分的原理框圖。所述檢出部分主要由檢出線圈50、低通濾波電路130、放大電路140、峰值采樣電路150、差分比較電路160及報(bào)警電路110組成。檢出線圈50感知得到的檢出信號(hào)經(jīng)過RC低通濾波電路130濾波后，首先利用放大電路140(如運(yùn)算放大器OP27)進(jìn)行放大，其次利用由射極跟隨電路、二極管和電容組成的峰值采樣電路150對放大后的信號(hào)進(jìn)行峰值采樣，接著利用由比較器LM393組成的差分比較電路160對峰值采樣后的信號(hào)與設(shè)定閾值進(jìn)行差分比較，最后與常用的報(bào)警電路110連接。上述設(shè)定閾值可由常規(guī)的閾值設(shè)定可調(diào)電路170提供，它與所述差分比較電路160相連，從而調(diào)節(jié)報(bào)警閾值。
圖4是激勵(lì)線圈中的信號(hào)波形圖，它顯示了空間的諧振衰減磁場信號(hào)的波形。
圖5是檢出線圈中的檢出信號(hào)經(jīng)低通濾波并放大后的信號(hào)波形圖。由此可見，檢出線圈對進(jìn)入空間磁場的鐵磁性物體有極其敏感的反應(yīng)。
圖6是激勵(lì)線圈中的信號(hào)和檢出線圈中的檢出信號(hào)經(jīng)低通濾波并放大后的信號(hào)波形對應(yīng)關(guān)系圖。它說明了激勵(lì)信號(hào)和檢出信號(hào)對應(yīng)的相位關(guān)系和幅度關(guān)系。
權(quán)利要求
1.脈沖激勵(lì)電磁諧振安檢方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟1)利用激勵(lì)源產(chǎn)生的控制信號(hào)控制一個(gè)晶體管開關(guān)，對激勵(lì)線圈進(jìn)行瞬態(tài)高能沖擊激勵(lì)得到激勵(lì)信號(hào)，所述激勵(lì)信號(hào)的初始脈寬由所述控制信號(hào)的占空比來控制；2)經(jīng)瞬態(tài)激勵(lì)后的激勵(lì)線圈在空間建立了一個(gè)諧振衰減磁場，利用檢出線圈感知所述空間磁場的激變，得到檢出信號(hào)；3)將檢出信號(hào)經(jīng)低通濾波、放大、峰值采樣處理后，與可調(diào)的設(shè)定閾值進(jìn)行差分比較，從而實(shí)時(shí)靈敏地判斷是否存在鐵磁性物體。
2.一種實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述安檢方法的專用裝置，包括激勵(lì)部分和檢出部分，其特征在于所述激勵(lì)部分主要由激勵(lì)源、晶體管開關(guān)、激勵(lì)線圈和諧振電容組成，在激勵(lì)部分中，所述激勵(lì)源的控制信號(hào)輸出端和所述晶體管開關(guān)的控制端相連，所述晶體管開關(guān)的輸入端與激勵(lì)能量輸入端相連，所述晶體管開關(guān)的輸出端通過一個(gè)開關(guān)二極管與激勵(lì)線圈相連，所述激勵(lì)線圈和諧振電容并聯(lián)，實(shí)現(xiàn)有效振蕩；所述檢出部分主要由檢出線圈、低通濾波電路、放大電路、峰值采樣電路、差分比較電路及報(bào)警電路組成，在檢出部分，所述檢出線圈通過低通濾波電路、放大電路和峰值采樣電路相連，所述峰值采樣電路經(jīng)過差分比較電路后與報(bào)警電路相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的安檢專用裝置，其特征在于所述激勵(lì)線圈和檢出線圈軸向平行并排放置。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的安檢專用裝置，其特征在于該裝置還包括一個(gè)大容量儲(chǔ)能電容，它與所述晶體管開關(guān)并聯(lián)，保證向激勵(lì)線圈中注入充足的電流。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的安檢專用裝置，其特征在于該裝置還包括一個(gè)閾值設(shè)定可調(diào)電路，它與所述差分比較電路相連，用以調(diào)節(jié)報(bào)警閾值。
全文摘要
脈沖激勵(lì)電磁諧振安檢方法及裝置，屬于電磁無損檢測技術(shù)領(lǐng)域。針對現(xiàn)有技術(shù)的輻射危害等不足之處，本發(fā)明根據(jù)電磁無損檢測理論，提出了一種脈沖激勵(lì)電磁諧振安檢方法及其裝置。本發(fā)明有別于傳統(tǒng)安檢方法，采用瞬態(tài)高能沖擊激勵(lì)的激勵(lì)線圈，在空間建立了一個(gè)衰減諧振磁場，用以感知空間磁場激變的檢出線圈經(jīng)過信號(hào)處理電路與報(bào)警電路連接。本發(fā)明無輻射危害，能夠?qū)崟r(shí)靈敏的檢出鐵磁性物體，通過調(diào)節(jié)報(bào)警閾值，以適應(yīng)不同的安檢需求。
文檔編號(hào)G01N27/00GK1603803SQ20041009118
公開日2005年4月6日 申請日期2004年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月23日
發(fā)明者李路明, 文雄偉, 郝紅偉, 曹益平, 黃剛 申請人:清華大學(xué)