CN101526627B - 一种用于监测考场作弊的差动探磁器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于监测考场作弊的差动探磁器，主要结构由机盒、机座、电路板、电池、电源电路、信号指示开关、监测指示变换开关、散热窗组成，电路由9个分电路组成整体电路，它是根据无线耳机产生的磁场，利用磁场传感器芯片组成的监控电路，对磁感应强度大小进行比较存在的异形物质，确定作弊的位置，并显示信号，可准确无误的找出作弊者，此探磁器设计合理，结构紧凑，体积小，便于携带，操作使用方便，采用+9V直流电源，监测直线半径距离为200-300mm，监测准确，准确率＞95％，是十分理想的探测考场作弊的探磁装置，此装置填补了此类技术的科研空白。

Description

一种用于监测考场作弊的差动探磁器

技术领域

本发明涉及一种用于监测考场作弊的差动探磁器，属监测考场作弊的电子设备与方法的技术领域。

背景技术

随着社会进步和经济的发展，对于高素质人才的需求日益增大，考试作为一种人才考核的重要形式，是必不可少的，是检验人才质量的重要环节；在高等教育中，随着对教学水平的要求不断提高，学习成绩的影响力越来越大，与此同时，考试作弊问题也日趋严重，总有少数人想走捷径，在考场作弊，尤其是在国家大规模考试中，比如英语四、六级考试、研究生入学考试，利用无线通讯、无线耳机等接收考场外的作弊传输信号，即听即答试题，或接收提示，违纪做考越来越严重，且越来越高科技，考场违纪导致考生成绩的不真实，埋没了有真才实学的考生，致使学风败落，学生学习的积极性下降。

目前，针对考试作弊现象，也推出了一些电子监考监控设备，例如“电子狗”、“监考大师”等产品，此类产品虽然也能检测到考生作弊时的音频信号和电磁场信号，可以确定存在作弊的一定范围，但经常无法准确定位考生本人，此类产品存在着一定的局限性，在实际应用时，因无法确定具体人，而使作弊考生逃脱，影响了考试的公平公正性，虽深感痛绝，却束手无策。

发明内容

发明目的

本发明的目的就是针对背景技术的不足，采用新的电子技术，设计一种差动式电子探磁器，利用磁场传感器芯片，与其他电子器件组成检测电路，对作弊无线耳机进行准确的探测，迅速确定作弊考生的位置，以大幅度提高考场的电子监控质量和准确性，以最大程度地进行考场净化。

技术方案

本发明主要结构由机盒、机座、前面板、标示牌、电源指示灯、电源开关、监测指示灯、监测开关、后盖、散热窗、电路板、电池组成；机盒21呈矩形，机盒21下部为机座22，机盒21前部为前面板31，前面板31正面中间为标示牌32，前面板31左下部设有电源指示灯23、电源开关24，在前面板31右下部设有监测指示灯25、26、监测开关27、28；机盒21后部为后盖33，后盖33上设有散热窗34；在机盒21内设置电路板37、电池38、电源电路板39，电路板37上设置电子器件40，并由导线41按电路图联接，在后盖33上设有工艺口35、36，在后盖两侧部设有工艺口29、30、42、43。

所述的电路板41上的电路由：信号摄取放大传感电路IC1、信号摄取放大传感电路IC2、窗口比较监测电路IC3、显示报警电路IC4、差动放大电路IC5、脉冲整形电路IC6、复位电路IC7、电源管理电路IC8、信号指示电路IC9组成整体电路，各电路之间由导线端1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16按相互位置联接；

信号摄取放大传感电路IC1，磁场传感器芯片U72的左上部通过V(A)端联接+5V电源、左下部通过G(A₁)、G(A₂)、S/R-端接地，U72采用传感器芯片HMC1052；右上部通过O+(A)、O-(A)端联接运算放大器U70，U70采用运算放大器AD623，U70通过导线联接差动放大器U2；右下部通过S/R+端联接脉冲整形电路IC6；U70上部联接+5V电源、电阻R82、下部接地；

信号摄取放大传感电路IC2，磁场传感器芯片U73的左上部通过V(A)端联接+5V电源、左下部通过G(A₁)、G(A₂)、S/R-端接地，U73采用传感器芯片HMC1052；右上部通过O+(A)、O-(A)端联接运算放大器U71，U71采用运算放大器AD623，U71通过导线联接差动放大器U2；右下部通过S/R+端联接脉冲整形电路IC6；U71上部联接+5V电源、电阻R83、下部接地；

运算放大器U70、U71通过导线共同联接电阻R78、+5V电源、电阻R81并接地；

差动放大电路IC5，由运算放大器U70、U71共同联接差动放大电路IC5，并传输信号；差动放大电路IC5采用差动放大器U2，U2采用运算放大器AD623，U2上部联接+5V电源、电阻R4、下部接地；U2下部另一端联接电阻R12、+5V电源、电阻R13并接地；

差动放大器U2与窗口比较电路IC3联接；

窗口比较监测电路IC3，由四个比较器U40A、U40B、U40C、U40D进行信号比较，均采用比较放大器LM339，左部联接电阻R49、R50、R45、R47、R46、R51、R44，左上部联接+5V电源，左下部接地；右部联接电阻R52、R53、+5V电源，并接地；经窗口比较器处理后，U40A、U40B联接反向器U41A，U40C、U40D联接反向器U41B，U41A、U41B均采用逻辑电路7404；

反向器U41A、U41B与显示报警电路IC4联接；

显示报警电路IC4，接收窗口比较监测电路IC3的信息后，由触发器U43进行信息处理，U43采用逻辑电路4013，U43左部通过CLK1、CLK2端分别联接反相器U41B、U41A，U43下部通过GND、S1、S2端接地，上部通过D1、D2、VCC端联接+5V电源，左部通过R1、R2端联接脉冲整形电路IC6、复位电路IC7，U43通过Q1、Q2端联接电阻R41、R42、发光二极管LED40、LED42及+5V电源；

脉冲整形电路IC6，接收信号摄取放大传感电路IC1、IC2、显示报警电路IC4信息，脉冲整形电路IC6由三极管T1、T2、电容C1、C2组成，上部联接电容C6并接地、电阻R1、R2及+5V电源、下部联接电阻R3并接地，三极管T1采用A1015、三极管T2采用C1623；

复位电路IC7，通过导线与显示报警电路IC4、脉冲整形电路IC6联接，发出复位信息，脉冲产生芯片U1采用逻辑电路74HC123，U1左部通过Q端与脉冲整形电路IC6联接，通过RCext、Cext、A端联接电阻R7、R8、电容C5、复位键S1、RST，上部联接+5V电源，下部接地；U1右上部通过VCC、CLR、B端联接+5V电源、下部通过A、B、CLR、GND端接地；

电源管理电路IC8，由逻辑电路U42实现电源管理，U42采用逻辑电路4013，电池DC9VIN的正极J41联接U42的电源端VCC、负极J42端联接U42的Q1、D1、R1、R2、S1、S2、CLK2、D2、GND端，U42右部的Q1端联接电阻R40、R54、R55、三极管T40、稳压电源U44的VIN端，U42右部的CLK1端联接电容C42、电源开关键BT40、PW；稳压电源U44的GND端接地、VOUT端联接电容C41、C40，并输出+5V电源，稳压电源U44采用AS1117-5；

信号指示电路IC9，由电阻R43联接发光二极管LED44、+5V电源并接地；

电源管理电路IC8、信号指示电路IC9通过导线与各分电路联接。

所述的监测考场作弊的差动探磁器的监测直线半径距离为200-300mm。

所述的监测考场作弊的差动探磁器的发明原理是：

在地球磁场作用下，磁场传感器芯片U72、U73会有同等性质的输出，这种情况下，二者之差则为零；但是，若探测器周边有磁性物质存在，则该物质由于不可能对磁场传感器芯片U72、U73产生同样的作用，因此就导致U72和U73的输出之差不为零，根据这一原理，便可得知周边是否有较弱的磁物质存在；

U72、U73磁场传感器芯片规格、参数相同，输出电压随磁场变化而改变，U72经U70-AD623放大器放大、U73经U71-AD623放大器放大后，输入至U2-AD623放大器放大；在仅有地磁场影响的情况下，由于U72、U73平行放置，故U72、U73受到的地磁场是相同的，所以无论怎样摆动探磁器，输出信号均为零，U2-AD623的输出就不会有变化；当探磁器周围有磁铁时，磁铁的磁场不会像地磁场一样均匀地影响U72、U73，这就导致了输入信号之差不为零，从而使U2产生输出；

U2输出送入窗口比较检测电路，窗口检测器由比较器U40A、U40B、U40C、U40D组成，当输入信号在V1-V2之间变化时，U40A、U40B构成的窗口比较电路不产生输出，保持高电平；

当输入信号＞V2端或＜V1端时，U40A、U40B构成的输出发生翻转，经U41A反相后产生正触发脉冲，触发U43的CLK2端，从而使发光二极管LED40点亮，表示周围有磁铁存在，但磁场较弱；当输出信号＞V4端或＜V3端时，U40C、U40B产生输出，这一输出触发U43的CLK1端，使发光二极管LED42点亮，表示周围有较强磁场存在；

U72、U73有复位信号，由复位键S1、RST、逻辑电路U1、三极管T1、T2组成，复位信号送入U72、U73的S/R+端，同时也使U43初始化，熄灭发光二极管LED40、LED42；

电源管理电路由逻辑电路U42、稳压电源U44、发光二极管LED44组成。

有益效果

本发明与背景技术相比具有明显的先进性，它是根据目前考场作弊现象和监测技术的落后和不足而设计的一种全新产品，即差动式电子探磁器，它是根据考生携带的无线耳机产生磁场的磁感应强度的变化，采用磁场感应芯片对磁感强度大小进行比较存在的异形物质，进行测量并显示信号，确定无线耳机方位，准确无误地找出作弊者，主要结构由机盒、电路板、信号显示、监控开关组成，监测电路由两个信号摄取放大传感电路，窗口比较监测电路、显示报警电路、脉冲整形电路、复位电路、差动放大电路、电源管理电路、信号指示电路组成整体电路，该探磁器设计合理，结构紧凑，体积小，携带方便，采用+9V直流电源，操作使用方便，监测直线半径距离为200-300mm，监测准确，准确率＞95％，是十分理想的用于监测考场作弊的探磁装置，填补了此类技术的科研空白。

附图说明

图1为整体结构主视图

图2为整体结构后视图

图3为整体结构侧视图

图4为图1的A-A剖面图

图5为电路板电路图

图中所示，附图标记清单如下：

1、导线端，2、导线端，3、导线端，4、导线端，5、导线端，6、导线端，7、导线端，8、导线端，9、导线端，10、导线端，11、导线端，12、导线端，13、导线端，14、导线端，15、导线端，16、导线端，21、机盒，22、机座，23、电源指示灯，24、电源开关，25、监测指示灯，26、监测指示灯，27、监测开关，28、监测开关，29、工艺口，30、工艺口，31、前面板，32、标示牌，33、后盖，34、散热窗，35、工艺口，36、工艺口，37、电路板，38、电池，39、电源电路板，40、电子器件，41、导线，42、工艺口，43、工艺口。

IC1、信号摄取放大传感电路，IC2、信号摄取放大传感电路，IC3、窗口比较监测电路，IC4、显示报警电路，IC5、差动放大电路，IC6、脉冲整形电路，IC7、复位电路，IC8、电源管理电路，IC9、信号指示电路。

U72、磁场传感器芯片，U73、磁场传感器芯片，U70、运算放大器，U2、差动放大器，U71、运算放大器，U40A、比较器，U40B、比较器，U40C、比较器，U41A、反向器，U41B、反向器，U43、触发器，U1、脉冲产生芯片，U42、逻辑电路。

J41、正电极，J42、负电极，DC9VIN、电池。

R、电阻，C、电容，T、三极管，LED、发光二极管，S1、复位键，RST、复位键，BT、按键，PW、按键。

V(A)、联接端，G(A₁)、联接端，G(A₂)、联接端，S/R+、联接端，S/R-、联接端，O+(A)、联接端，O-(A)、联接端，CLK、联接端，R1、联接端，R2、联接端，GND、联接端，S1、联接端，S2、联接端，Q2、联接端，Q1、联接端，RCext、联接端，Cext、联接端，VCC、联接端，CLR、联接端，B、联接端，A、联接端，D1、联接端，D2、联接端，CLK2、联接端，CLK1、联接端，VIN、联接端，VOUT、联接端。

具体实施方式

以下结合附图对本发明做进一步说明：

图1、2、3、4所示，为探磁器整体结构图，机盒21为矩形，可用塑胶材料制作，要强度好，前面板31上部设有标示牌32，标示探磁器使用方法和基本参数，电源开启后电源指示灯23启亮，监控指示灯25启亮时，说明在磁场有感应信号，监控指示灯26启亮时，确认有磁场感应，并进行走动巡示探测方位。

机盒21后部设有散热窗34散热，后部、侧部设有工艺口35、36、29、30、42、43，并可拆装和调试。

电路板37装在机盒21内，上部为主板及电子器件40，下部装有电池38、电源电路板39、各电路间由导线41联接。

图5所示，为电路图，各分电路联接关系要正确，信号摄取放大传感电路IC1、信号摄取放大传感电路IC2、窗口比较监测电路IC3、显示报警电路IC4、差动放大电路IC5、脉冲整形电路IC6、复位电路IC7、电源管理电路IC8、信号指示电路IC9组成完整整体电路，各分电路协调功能，统一显示，电源为+9V直流电源，安全稳定可靠。

实施例1

使用方法如下：

(1)机盒上的电源指示、电源开关、监测指示、监测开关、电路板电路、电池、电源电路均处于准工作状态；

(2)开启电源开关，指示灯显示；

(3)开启监测开关，查看监测指示灯是否启亮，如启亮，再开启另一监控开关，查看另一监测指示灯是否启亮；

(4)走动巡视监测，在监测指示灯启亮状态下，走动巡视监测无线耳机磁场方位，如监测指示灯在某方位一直启亮时，即可确定作弊考生方位，并指出作弊人；

(5)监测完成后，关闭探磁器，各部复位；

(6)重新启动，即可进行下一次监测。

Claims (3)

1.一种用于监测考场作弊的差动探磁器，其特征在于：主要结构由机盒、机座、前面板、标示牌、电源指示灯、电源开关、监测指示灯、监测开关、后盖、散热窗、电路板、电池组成；机盒(21)呈矩形，机盒(21)下部为机座(22)，机盒(21)前部为前面板(31)，前面板(31)正面中间为标示牌(32)，前面板(31)左下部设有电源指示灯(23)、电源开关(24)，在前面板(31)右下部设有监测指示灯(25、26)、监测开关(27、28)；机盒(21)后部为后盖(33)，后盖(33)上设有散热窗(34)；在机盒(21)内设置电路板(37)、电池(38)、电源电路板(39)，电路板(37)上设置电子器件(40)，电子器件(40)由导线(41)按电路图联接，在后盖(33)上设有工艺口(35、36)，在后盖两侧部设有工艺口(29、30、42、43)；

所述的电路板(37)上的电路由：第一信号摄取放大传感电路(IC1)、第二信号摄取放大传感电路(IC2)、窗口比较监测电路(IC3)、显示报警电路(IC4)、差动放大电路(IC5)、脉冲整形电路(IC6)、复位电路(IC7)、电源管理电路(IC8)、信号指示电路(IC9)组成整体电路，各电路之间由导线端(1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16)按相互位置联接；

第一信号摄取放大传感电路(IC1)中，磁场传感器芯片U72的左上部通过V(A)端联接+5V电源、左下部通过G(A1)、G(A2)、S/R-端接地，U72采用传感器芯片HMC1052；右上部通过O+(A)、O-(A)端联接运算放大器U70，U70采用运算放大器AD623，U70通过导线联接差动放大器U2；右下部通过S/R+端联接脉冲整形电路(IC6)；U70上部联接+5V电源、电阻R82、下部接地；

第二信号摄取放大传感电路(IC2)中，磁场传感器芯片U73的左上部通过V(A)端联接+5V电源、左下部通过G(A₁)、G(A₂)、S/R-端接地，U73采用传感器芯片HMC1052；右上部通过O+(A)、O-(A)端联接运算放大器U71，U71采用运算放大器AD623，U71通过导线联接差动放大器U2；右下部通过S/R+端联接脉冲整形电路(IC6)；U71上部联接+5V电源、电阻R83、下部接地；

运算放大器U70、U71通过导线共同联接电阻R78、+5V电源、电阻R81并接地；

差动放大电路(IC5)，由运算放大器U70、U71共同联接差动放大电路(IC5)，并传输信号；差动放大电路(IC5)采用差动放大器U2，U2采用运算放大器AD623，U2上部联接+5V电源、电阻R4、下部接地；U2下部另一端联接电阻R12、+5V电源、电阻R13并接地；

差动放大器U2与窗口比较监测电路(IC3)联接；

窗口比较监测电路(IC3)，由四个比较器U40A、U40B、U40C、U40D进行信号比较，均采用比较放大器LM339，左部联接电阻R49、R50、R45、R47、R46、R51、R44，左上部联接+5V电源，左下部接地；右部联接电阻R52、R53、+5V电源，并接地；经窗口比较器处理后，U40A、U40B联接反向器U41A，U40C、U40D联接反向器U41B，U41A、U41B均采用逻辑电路7404；

反向器U41A、U41B与显示报警电路(IC4)联接；

显示报警电路(IC4)，接收窗口比较监测电路(IC3)的信息后，由触发器U43进行信息处理，U43采用逻辑电路4013，U43左部通过CLK1、CLK2端分别联接反相器U41B、U41A，U43下部通过GND、S1、S2端接地，上部通过D1、D2、VCC端联接+5V电源，左部通过R1、R2端联接脉冲整形电路(IC6)、复位电路(IC7)，U43通过Q1、Q2端联接电阻R41、R42、发光二极管LED40、LED42及+5V电源；

脉冲整形电路(IC6)，接收第一、第二信号摄取放大传感电路(IC1、IC2)、显示报警电路(IC4)信息，脉冲整形电路(IC6)由三极管T1、T2、电容C1、C2组成，上部联接电容C6并接地、电阻R1、R2及+5V电源、下部联接电阻R3并接地，三极管T1采用A1015、三极管T2采用C1623；

复位电路(IC7)，通过导线与显示报警电路(IC4)、脉冲整形电路(IC6)联接，发出复位信息，脉冲产生芯片U1采用逻辑电路74HC123，U1左部通过Q端与脉冲整形电路(IC6)联接，通过RCext、Cext、A端联接电阻R7、R8、电容C5、复位键S1、RST，上部联接+5V电源，下部接地；U1右上部通过VCC、CLR、B端联接+5V电源、下部通过A、B、CLR、GND端接地；

电源管理电路(IC8)，由逻辑电路U42实现电源管理，U42采用逻辑电路4013，电池DC9VIN的正极J41联接U42的电源端VCC、负极J42端联接U42的Q1、D1、R1、R2、S1、S2、CLK2、D2、GND端，U42右部的Q1端联接电阻R40、R54、R55、三极管T40、稳压电源U44的VIN端，U42右部的CLK1端联接电容C42、电源开关键BT40、PW；稳压电源U44的GND端接地、VOUT端联接电容C41、C40，并输出+5V电源，稳压电源U44采用AS1117-5；

信号指示电路(IC9)，由电阻R43联接发光二极管LED44、+5V电源并接地；

电源管理电路(IC8)、信号指示电路(IC9)通过导线与各分电路联接。

2.根据权利要求1所述的一种用于监测考场作弊的差动探磁器，其特征在于：所述的监测考场作弊的差动探磁器的发明原理是：

在地球磁场作用下，磁场传感器芯片U72、U73会有同等性质的输出，这种情况下，二者之差则为零；但是，若探测器周边有磁性物质存在，则该物质由于不可能对磁场传感器芯片U72、U73产生同样的作用，因此就导致U72和U73的输出之差不为零，根据这一原理，便可得知周边是否有较弱的磁物质存在；

U72、U73磁场传感器芯片规格、参数相同，输出电压随磁场变化而改变，U72经U70放大、U73经U71放大后，输入至U2放大；在仅有地磁场影响的情况下，由于U72、U73平行放置，故U72、U73受到的地磁场是相同的，所以无论怎样摆动探磁器，输出信号均为零，U2的输出就不会有变化；当探磁器周围有磁铁时，磁铁的磁场不会像地磁场一样均匀地影响U72、U73，这就导致了输入信号之差不为零，从而使U2产生输出；

U2输出送入窗口比较监测电路，窗口比较监测电路由比较器U40A、U40B、U40C、U40D组成，当输入信号在V1-V2之间变化时，U40A、U40B构成的窗口比较电路不产生输出，保持高电平；

当输入信号＞V2端或＜V1端时，U40A、U40B构成的输出发生翻转，经U41A反相后产生正触发脉冲，触发U43的CLK2端，从而使发光二极管LED40点亮，表示周围有磁铁存在，但磁场较弱；当输出信号＞V4端或＜V3端时，U40C、U40B产生输出，这一输出触发U43的CLK1端，使发光二极管LED42点亮，表示周围有较强磁场存在；

U72、U73有复位信号，由复位键S1、RST、逻辑电路U1、三极管T1、T2组成，复位信号送入U72、U73的S/R+端，同时也使U43初始化，熄灭发光二极管LED40、LED42；

电源管理电路由逻辑电路U42、稳压电源U44、发光二极管LED44组成。

3.根据权利要求1所述的一种用于监测考场作弊的差动探磁器，其特征在于：使用方法如下：

(1)机盒上的电源指示、电源开关、监测指示、监测开关、电路板电路、电池、电源电路均处于准工作状态；

(2)开启电源开关，指示灯显示；

(3)开启监测开关，查看监测指示灯是否启亮，如启亮，再开启另一监控开关，查看另一监测指示灯是否启亮；

(4)走动巡视监测，在监测指示灯启亮状态下，走动巡视监测无线耳机磁场方位，如监测指示灯在某方位一直启亮时，即可确定作弊考生方位，并指出作弊人；

(5)监测完成后，关闭探磁器，各部复位；

(6)重新启动，即可进行下一次监测。

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