一種硬幣檢測探頭及其檢測系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及磁性傳感器技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種硬幣檢測探頭及其檢測系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著硬幣使用越來越廣泛，交通、金融等機(jī)構(gòu)中對于硬幣的幣值、真?zhèn)闻袛嘁约坝?幣的清點(diǎn)應(yīng)用的依賴度越來越高。現(xiàn)有的對于硬幣清點(diǎn)和真?zhèn)舞b定的方式主要有三種：（1) 根據(jù)硬幣的重量來判斷面值和真?zhèn)?；?)通過光學(xué)方法檢測硬幣的花色來判斷其面值和真 偽；（3)通過對硬幣施加高頻交變磁場然后測量其感生渦流場來判斷硬幣的材料來檢測硬 幣的真?zhèn)?。對于采用測重的方法來檢測硬幣，由于假幣和硬幣的重量相同，且日常生活中 硬幣由于磨損和沾污的原因，其重量各不相同，即使提高對重量的測量精度，依然無法準(zhǔn)確 地判斷真?zhèn)?；對于采用判斷硬幣花色的方法來檢測硬幣，由于現(xiàn)在的假幣制作在花色上與 真幣已經(jīng)幾乎沒有區(qū)別，現(xiàn)有的檢測精度根本無法區(qū)分真幣和假幣；對于測量硬幣的渦流 場來判斷真?zhèn)?，現(xiàn)有的方法是采用是電感線圈作為電渦流傳感器，通過分析線圈的阻抗得 到檢測硬幣的信息，但是其測量精度和靈敏度較低，其滲透深度也低，無法測量更深處的渦 流場信號，且抗干擾能力差，而且由于目前市場上通常采用的是一個感應(yīng)線圈，僅能測量硬 幣一個部位的信號，則其測量準(zhǔn)確度也是非常低的，面對越來越高明的硬幣偽造技術(shù)，我們 不難看出，現(xiàn)有的硬幣檢測設(shè)備不能滿足現(xiàn)代交通和金融等機(jī)構(gòu)中對硬幣檢測的高精度要 求。
[0003] 針對上述問題，中國公開號為CN103617669A的專利披露了一種采用巨磁電阻元 件或磁性隧道結(jié)元件為敏感元件的硬幣檢測傳感器，其通過激勵線圈向硬幣施加激勵磁 場，此時硬幣會產(chǎn)生一定的渦流場，磁場傳感單元通過測量磁場的分布配合硬幣的標(biāo)準(zhǔn)曲 線來判定硬幣的真?zhèn)?。采用該方式測量硬幣理論上可以實(shí)現(xiàn)全頻段的分析，具有超高精度 和小體積的優(yōu)勢，但是采用上述專利披露的技術(shù)制作的硬幣檢測傳感器在實(shí)際生產(chǎn)和使用 中卻存在一定的問題：（1)由于激勵線圈具有電感，會產(chǎn)生損耗，為了能夠施加高頻信號， 激勵線圈往往設(shè)計的體積很大，因此其功耗很高，易發(fā)熱；（2)解高頻信號的電路往往很復(fù) 雜，該電路所占的體積很大且解值精度偏低；（3)渦流線圈頻率附近的噪聲信號很嚴(yán)重，難 以濾除。
[0004] 由上述可以看出，現(xiàn)有的硬幣檢測方式不能同時滿足高精度和體積小的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種硬幣檢測探 頭及其檢測系統(tǒng)，本實(shí)用新型的硬幣檢測探頭精度高，體積小，動態(tài)范圍寬，抗干擾能力強(qiáng) 且功耗低。
[0006] 本實(shí)用新型為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案：
[0007] 根據(jù)本實(shí)用新型提出的一種硬幣檢測探頭，包括多個磁性傳感單元和電流導(dǎo)線，
[0008] 所述電流導(dǎo)線用于向待測硬幣提供激勵磁場脈沖，從而使待測硬幣產(chǎn)生渦流場；
[0009] 所述多個磁性傳感單元規(guī)則排列，磁場敏感方向相同，用以檢測渦流場。
[0010] 作為本實(shí)用新型所述的一種硬幣檢測探頭進(jìn)一步優(yōu)化方案，所述磁性傳感單元導(dǎo) 入交流電。
[0011] 作為本實(shí)用新型所述的一種硬幣檢測探頭進(jìn)一步優(yōu)化方案，所述磁性傳感單元為 單電阻結(jié)構(gòu)或半橋結(jié)構(gòu)或全橋結(jié)構(gòu)；所述單電阻結(jié)構(gòu)包括一個磁電阻；所述半橋結(jié)構(gòu)包括 兩個串聯(lián)的磁電阻；所述全橋結(jié)構(gòu)包括四個磁電阻，其中的兩個串聯(lián)的磁電阻與另兩個串 聯(lián)的磁電阻并聯(lián)；所述磁電阻由一個或多個磁性傳感元件串聯(lián)和/或并聯(lián)構(gòu)成。
[0012] 作為本實(shí)用新型所述的一種硬幣檢測探頭進(jìn)一步優(yōu)化方案，所述磁性傳感元件為 各向異性磁電阻元件、巨磁電阻元件和/或磁性隧道結(jié)元件；所述半橋結(jié)構(gòu)為推挽半橋或 參考半橋或梯度半橋，所述全橋結(jié)構(gòu)為推挽全橋或參考全橋或梯度全橋。
[0013] 作為本實(shí)用新型所述的一種硬幣檢測探頭進(jìn)一步優(yōu)化方案，還包括運(yùn)算放大器， 所述運(yùn)算放大器與磁性傳感單元連接。
[0014] 作為本實(shí)用新型所述的一種硬幣檢測探頭進(jìn)一步優(yōu)化方案，所述電流導(dǎo)線向待測 硬幣提供不同頻率的激勵磁場脈沖。
[0015] 作為本實(shí)用新型所述的一種硬幣檢測探頭進(jìn)一步優(yōu)化方案，所述電流導(dǎo)線向待測 硬幣提供激勵磁場脈沖為方波。
[0016] 作為本實(shí)用新型所述的一種硬幣檢測探頭進(jìn)一步優(yōu)化方案，所述多個磁性傳感單 元排成一列或多列，每個磁性傳感單元的磁場敏感方向相同。
[0017] 作為本實(shí)用新型所述的一種硬幣檢測探頭進(jìn)一步優(yōu)化方案，還包括濾波器，所述 濾波器與磁性傳感單元連接。
[0018] -種硬幣檢測系統(tǒng)，包括如上所述的硬幣檢測探頭、檢測模塊；其中，
[0019] 所述硬幣檢測探頭中的電流導(dǎo)線用于向待測硬幣提供激勵磁場脈沖，從而使待測 硬幣產(chǎn)生頻率為CO 1的渦流場；
[0020] 所述硬幣檢測探頭中的磁性傳感單元導(dǎo)入頻率為ω。的交流電，磁性傳感單元用 于檢測渦流場并輸出峰值頻率為ω 1Ν ωι-ω。和ω 1+ω。的信號至檢測模塊；
[0021] 檢測模塊用于將ω^Ρ /或ω ^ω。和/或ω fco。作為判定硬幣真?zhèn)蔚奶卣餍盘?頻率進(jìn)行檢測處理。
[0022] 本實(shí)用新型采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果：本實(shí)用新型 的硬幣檢測探頭精度高，體積小，動態(tài)范圍寬，抗干擾能力強(qiáng)且功耗低。
【附圖說明】
[0023] 圖1是本實(shí)用新型提出的硬幣檢測探頭的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024] 圖2是梯度全橋式磁性傳感單元的電連接示意圖。
[0025] 圖3是梯度全橋式磁性傳感單元的物理位置示意圖。
[0026] 圖4是單路磁性傳感單元的頻譜分析曲線。
[0027] 圖中的附圖標(biāo)記解釋為：1_磁場敏感方向，Ila-第一磁性傳感單元，Ilb-第二 磁性傳感單元，Ilc-第三磁性傳感單元，Iln-第η磁性傳感單元，12-電流導(dǎo)線，13-PCB， 20-待測硬幣，21-第一磁電阻，22-第二磁電阻，23-第三磁電阻，24-第四磁電阻，25-第五 磁電阻，26-第六磁電阻，27-第七磁電阻，28-第八磁電阻，11-磁性傳感單元，32-渦流場。
【具體實(shí)施方式】
[0028] 下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)說明：
[0029] 為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本申請中的技術(shù)方案，下面將結(jié)合本申請實(shí) 施例中的附圖，對本申請實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施 例僅僅是本申請一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒旧暾堉械膶?shí)施例，本領(lǐng)域普通 技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本申請保護(hù) 的范圍。
[0030] 如圖1所示，本實(shí)用新型提出的硬幣檢測探頭包括多個磁性傳感單元（lla、llb、 He……lln)、電流導(dǎo)線12、n為大于1的整數(shù)，PCB13以及輸出引針（圖中未標(biāo)示）。所述 多個磁性傳感單元的磁場敏感方向1相同，排成一列，以該列為y軸，待測硬幣20的側(cè)面平 行于y軸。多個磁性傳感單元的磁場敏感方向1平行于z軸，而待測硬幣20的行進(jìn)方向?yàn)?X軸，其中，X、y、z軸兩兩平行。多個磁性傳感單元和電流導(dǎo)線12設(shè)置在PCB13上，且多個 磁性傳感單元沿z軸方向位于電流導(dǎo)線12的一側(cè)。工作時，電流導(dǎo)線12對待測硬幣20施 加激勵磁場，待測硬幣20的因此而產(chǎn)生電渦流，同時電渦流附近形成渦流場32,多個磁性 傳感單元則用以測量所在位置的渦流場32,并將多組信號通過輸出引針輸出至后端，因此 在待測硬幣通過后可以掃描到其一側(cè)的整個表面的渦流場32的信號，其中待測硬幣的運(yùn) 動方向?yàn)閄軸。其中，輸出引針分別和多個磁性傳感單元以及電流導(dǎo)線12電連接，用來導(dǎo) 入工作電流和輸出信號。多個磁場傳感單元和電流導(dǎo)線12可設(shè)置在PCB13上，也可集成在 一個芯片（Die)上，也可以將多個磁性傳感單元集成在一個芯片上，將電流導(dǎo)線12集成在 另一個芯片上。采用電流導(dǎo)線12取代激勵線圈可以大大降低探頭的體積，可以將探頭設(shè)置 為輕薄的PCB結(jié)構(gòu)或直接集成為芯片，實(shí)現(xiàn)了該類傳感器的小體積和輕薄化。電流導(dǎo)線12 和多個磁性傳感單元都具有相應(yīng)的輸入端和輸出端，所述輸出端和輸入端可通過焊接或引 線的方式與后端連接。
[0031] 激勵磁場的滲透深度和其頻率相關(guān)且成反比，因此低頻段的滲透深度高，但是其 渦流場密度小，而通常采用的電感線圈傳感單元的靈敏度和精度都很低，無法測得低頻段 的渦流場，其輸出信號動態(tài)范圍窄且無法測量材料表面下更深處的渦流信號，因此在本實(shí) 用新型提出的硬幣檢測探頭的磁性傳感單元采用的是靈敏度和精度都很高的各向異性磁 電阻元件、巨磁電阻元件或磁性隧道結(jié)元件為敏感元件，根據(jù)現(xiàn)有的技術(shù)，上述各向異性磁 電阻元件、巨磁電阻元件或磁性隧道結(jié)元件的電阻值R隨外場H在其飽和場-見和H s之間 線性變化，當(dāng)施加的外場沿其敏感方向