CN101943759B - 一种非接触式物体探测用传感器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种非接触式物体探测用传感器，包括传感器主体，所述传感器主体具有线路板，所述线路板具有两个电路单元；每个所述电路单元具体包括：三级管、接地电阻、电感、平板电容器和并联电阻；其中，所述三级管的发射极经所述接地电阻与电源负极相连，所述三级管的集电极经所述电感与电源正极相连，所述三级管的基极经所述平板电容器与所述集电极相连，所述并联电阻的两端连接所述平板电容器的两端。本发明能够提供较高的探测准确度，对不同大小的金属及非金属物体具有相同的探测能力。

Description

一种非接触式物体探测用传感器

技术领域

本发明涉及探测用传感器，特别是涉及一种非接触式物体探测用传感器。

背景技术

随着科技的发展，各种探测设备的应用也越来越广泛，例如安全检查的安检探测器，火灾预警的火焰探测器等等。其中，非接触式的探测传感器，是指不接触物体，就能探测物体的内部，典型的是金属探测器。

金属探测器是一种专门用来探测由金属组成的部件外，还可以用来探测隐蔽在墙壁内的电线、埋在地下的水管和电缆，及埋在地下的其它金属物体。

然而，现有的金属探测器存在以下缺陷：

1)探测准确度较低，对介质的成分及干湿度较为敏感；

2)只能对金属物体进行探测，不能探测非金属物体；

3)只能反映模拟探测信号的大小，不能探测和识别物体的形状。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种非接触式物体探测用传感器，能够提供较高的探测准确度、对不同大小的金属及非金属物体具有相同的探测能力。

为了实现上述目的，本发明提供了一种非接触式物体探测用传感器，包括传感器主体，所述传感器主体具有线路板，所述线路板上具有两个电路单元；

每个所述电路单元具体包括：三级管、接地电阻、电感、平板电容器和并联电阻；其中，所述三级管的发射极经所述接地电阻与电源负极相连，所述三级管的集电极经所述电感与电源正极相连，所述三级管的基极经所述平板电容器与所述集电极相连，所述并联电阻的两端连接所述平板电容器的两端。

优选地，上述的传感器中，所述两个电路单元在所述线路板上对称设置，所述平板电容器的两个电容极板之间具有可调整的夹角。

优选地，上述的传感器中，所述传感器主体还包括：安装底座和主体罩；

所述安装底座设置在所述线路板的下方，与所述线路板的底面相叠，所述主体罩从上方罩住所述线路板，所述安装底座、所述线路板和所述主体罩通过紧固装置固定连接。

优选地，上述的传感器中，还包括：

步进伺服电机，用于驱动所述传感器主体进行移动扫描，使之产生探测信号。

优选地，上述的传感器中，还包括：

信号处理模块，用于对所述探测信号进行采样和处理，生成具有灰度等级的点矩阵信号。

优选地，上述的传感器中，所述信号处理模块具体包括：

信号采样单元，用于对所述探测信号进行采样；

信号处理单元，用于对所述采样信号进行处理，生成具有灰度等级的点矩阵信号；

编码缓存单元，用于对所述点矩阵信号进行编码缓存；

通讯输出单元，用于输出所述点矩阵信号。

本发明实施例至少存在以下技术效果：

1，本探测传感器具有较高的探测准确度，对不同大小的金属及非金属物体具有相同探测能力。

2，本探测传感器输出的点矩阵通讯信号，阵点多，各阵点具有灰度等级，可从显示器件的图像上观察到所探物体，能反映出物体的外形。

3，本探测传感器采用可编程逻辑器件FPGA(Field Programmable GateArray即现场可编程门阵列)，CPLD(Complex Programmable Logic Device，复杂可编程逻辑器件)组成的信号处理编码电路，保密性好，处理程序不易被读出，且处理程序更改升级方便容易。

附图说明

图1为本发明实施例提供的传感器的电路图；

图2为本发明实施例提供的传感器的原理框图。

具体实施方式

为实现本发明实施例的目的，技术方案更加清楚，下面将结合附图对具体实施例进行详细描述：

本发明是一种非接触式物体探测传感器，对不同形状的大小物体，具有相同的探测能力。具有探测准确度高、抗干扰能力强、与人机界面显示部件结合、图形可视等优点。

本发明为非接触式物体探测用传感器，具有两个电路单元，每个电路单元具体包括：三级管、接地电阻、电感、平板电容器和并联电阻；其中，三级管的发射极经接地电阻与电源负极相连；三级管的集电极经电感与电源正极相连；三级管的基极经平板电容器与集电极相连；并联电阻的两端连接平板电容器的两端。

此外，所述两个电路单元在线路板上对称设置，平板电容器的两个电容极板之间具有可调整的夹角，用于针对不同的介质进行调整。

本探测传感器由传感器主体(即线路板、主体罩、安装底座组成的一体化装置主体)、由步进伺服电机驱动扫描部分、信号的采集处理缓存部分、数据通讯部分等组成，所述传感器主体包括电子线路板、主体罩及安装底座，安装底座与线路板底面相叠，主体罩则罩住线路板上的元器件，三者通过紧固装置固定联结。

本发明实施例提供的传感器电路图，如图1所示，所述线路板上设有平板电容式振荡--发射--接收一体化传感器，该传感器由两组对称的电路单元110、120组成，电路单元110中：三极管V1的发射极经电阻R11与电源负极相连，即接地，集电极经电感L1与电源正极相连，基极经平板电容器C1与集电极相连，平板电容器C1两端并联有电阻R12。

电路单元120中：三极管V2的发射极经电阻R21与电源负极相连，即接地，集电极经电感L2与电源正极相连，基极经平板电容器C2与集电极相连，平板电容器C2两端并联有电阻R22。三极管V1、V2的发射极及电源正、负极与主体罩相连。

其中，平板电容器的极板之间具有可调整的夹角，两个极板之间的距离为75～100毫米，每片极板的面积为42×32～60×50平方毫米。

具体使用时，探测传感器与所探测物体保持非接触状态，当检测到金属物体时，电容回路振荡频率下降，振幅上升；当检测到非金属物体时，如塑料，炸药、木材等，电容回路振荡频率上升，振幅下降；当介质中掺杂着石块，砖头时，其电容回路振荡频率和振幅无变化。

上述电容回路振荡频率和振幅的变化量，由DSP(digital singnal processor，信号处理器)，可编程逻辑器件FPGA，CPLD组成的电路处理编码后，变成有灰度等级的点矩阵通讯信号送入缓存器，由数据通讯系统将信号送出。

图2为本发明实施例提供的探测传感器的原理框图。本发明的非接触式物体探测传感器包括上述一体化装置主体210(传感器主体)和步进伺服电机220；

所述步进伺服电机220，用于驱动信号采样部件进行移动扫描。

传感器还包括：

信号处理模块230，用于对所述探测信号进行处理，生成具有灰度等级的点矩阵信号；

其中，所述信号处理模块230具体包括：

信号采样单元231，用于对所述探测信号进行采样；

信号处理单元232，用于对所述采样信号进行处理，生成具有灰度等级的点矩阵信号；

编码缓存单元233，用于对所述点矩阵信号进行编码缓存；

通讯输出单元234，用于输出所述点矩阵信号。

上述信号处理模块230，可以通过信号处理器DSP，可编程逻辑器件FPGA或CPLD等器件实现。

由上可知，本发明实施例具有以下优势：

1，本探测传感器具有较高的探测准确度，对不同大小的金属物体及非金属物体具有相同的探测能力。

2，本探测传感器输出的点矩阵通讯信号，阵点多，各阵点具有灰度等级，与人机界面显示部件结合能观察到所探测物体，且能反映出物体的外形。

3，本探测传感器采用可编程逻辑器件FPGA，CPLD组成的信号处理编码电路，保密性好，处理程序不易被读出，且处理程序更改升级，方便容易。

4.本传感器具有抗干扰能力强，结构轻巧、可移植性好等诸多优点。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种非接触式物体探测用传感器，包括传感器主体，所述传感器主体具有线路板，其特征在于，所述线路板具有两个电路单元；

每个所述电路单元具体包括：三级管、接地电阻、电感、平板电容器和并联电阻；其中，所述三级管的发射极经所述接地电阻与电源负极相连，所述三级管的集电极经所述电感与电源正极相连，所述三级管的基极经所述平板电容器与所述集电极相连，所述并联电阻的两端连接所述平板电容器的两端；

所述两个电路单元在所述线路板上对称设置，所述平板电容器的两个电容极板之间具有可调整的夹角；

所述传感器主体还包括：安装底座和主体罩；

所述安装底座设置在所述线路板的下方，与所述线路板的底面相叠，所述主体罩从上方罩住所述线路板，所述安装底座、所述线路板和所述主体罩通过紧固装置固定连接；

所述的传感器还包括：

步进伺服电机，用于驱动所述传感器主体进行移动扫描，使所述传感器主体产生探测信号；

信号处理模块，用于对所述探测信号进行采样和处理，生成具有灰度等级的点矩阵信号；

所述信号处理模块包括：

信号采样单元，用于对所述探测信号进行采样；

信号处理单元，用于对所述采样信号进行处理，生成具有灰度等级的点矩阵信号；

编码缓存单元，用于对所述点矩阵信号进行编码缓存；

通讯输出单元，用于输出所述点矩阵信号。

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