CN105842739A - 通过式特定金属探测门 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种通过式特定金属探测门，包括门头主控制箱和两侧门板，所述门头主控箱与两侧门板上端相连接形成探测通道，所述门头主控制箱包括微控制器、数据存储器、信号输出电路、信号采集电路、显示屏和电源；所述侧门板包括传感器板、探测区和示警灯，所述探测区内设置有电磁感应线圈、接收线圈和校准线圈。本专利由于在探测区设置有电磁感应线圈、接收线圈和校准线圈，所述电磁感应线圈形成覆盖探测区域的探测磁场，不同的金属在探测磁场中由于涡流产生不同的二次磁场，接收线圈接受到二次磁场的磁信号并将对应的电信号传递到微控制器，微控制器根据特定大小的电信号进行报警，从而实现对特定违禁金属报警。

Description

通过式特定金属探测门

技术领域

本发明涉及安检设备技术领域，更具体的说是一种通过式特定金属探测门。

背景技术

金属探测门又称金属安检门，在机场、车站、海关、法院等公共场所，广泛应用于探测隐藏在人体身上的金属物品，其目的在于探测出被检人员可能携带的金属违禁品，如管制刀具和枪械等威胁公共安全的物品。通过式金属探测门通常由左右两侧门板以及门头主控制箱构成一个探测通道，左右两侧门板内装有能够产生交变磁场的发射线圈和感应磁场信号的接收线圈，在门头主控制箱内部装有控制检测等相关电路以及报警显示单元。控制电路在两侧的门板内的发射线圈上施加一个交变的电流，使得在通道内产生一个交变磁场；接收线圈能接收到这个交变磁场尤其是它的变化量。当通道内有金属物品时，该金属物品受这个交变磁场的影响而产生涡电流，涡电流又会产生二次磁场，这个二次磁场又会影响通道内原有的磁场，接收线圈探测到这个变化从而探测出金属物品的存在。

目前现有的通过式金属探测门并不具备区分金属类型的能力，从而对所有探测到的金属都报警。而在日常生活中，几乎我们每个人身上都会有或大或小的金属物品，如衣服上的金属质纽扣、钥匙、皮带扣、手机等等，所以导致几乎所有人员通过金属探测门时都会产生报警。因此，目前的金属探测门在安检中并没有起到它应有的作用，更多的是一种威慑作用。实际在安检过程中，真正的违禁金属探测还必须再用手持式金属探测器结合手摸，才能发现是否携带金属违禁品。而且，这种多种方式相配合的探测方法只适合在人流量比较小的场合。在人流密集的场合，这种低效率的安检方法会导致通行速度缓慢而造成拥堵，极易产生安全隐患。

发明内容

本专利所要解决的技术问题是克服现有技术中的不足，提供一种只对设定的违禁金属报警而对其它类金属不报警的通过式特定金属探测门。

为解决现有技术问题，本专利采用的技术方案是：一种通过式特定金属探测门，包括门头主控制箱和两侧门板，所述门头主控箱与两侧门板上端相连接形成探测通道，所述门头主控制箱包括微控制器、数据存储器、信号输出电路、信号采集电路、显示屏、扬声器和电源；所述侧门板包括传感器板、探测区和示警灯，所述传感器板与微控制器、信号输出电路和信号采集电路连接，所述传感器板包括切换电路、校准电路和数字模拟转换电路，所述探测区内设置有电磁感应线圈、接收线圈和校准线圈，所述电磁感应线圈与数字模拟转换电路连接，所述接收线圈与切换电路连接，所述校准线圈与校准电路连接。本专利由于在探测区设置有电磁感应线圈、接收线圈和校准线圈，所述电磁感应线圈形成覆盖探测区域的探测磁场，不同的金属在探测磁场中由于涡流产生不同的二次磁场，接收线圈接受到二次磁场的磁信号并将对应的电信号传递到微控制器，微控制器根据特定大小的电信号进行报警，从而实现对特定违禁金属报警。

实现本发明的基本原理在于，金属导体在变化的磁场中或是在磁场中运动的金属导体都会因电磁感应而产生涡流，涡流在金属导体内部闭合流动形成二次场，其磁场的方向与原磁场方向相反，由涡流产生的磁场的大小取决于金属物体的形状、大小、距离，同时也取决于金属的电阻率、导磁率等。对于我们日常应用的这些金属而言，每种金属都有各自不同的电阻率和导磁率，而金属的不同电阻率和导磁率在因电磁感应而产生的涡流中，其相位特性也是不同的。通过检测接收到的与被探测金属产生的涡流信号相关的电信号的相位特性，从而对应到不同的金属，实现了金属的识别。

当被检人员通过金属探测门时，除了探测出是否携带有金属物品外，还能区分被检人员所携带的金属是否为某种金属违禁品-比如管制刀具或是枪械等。探测到携带的金属违禁品后将在相应的探测区域以声、光或其它可观察的形式示警，而对非违禁金属则不报警。采用本发明，由于可以区分出金属物品的种类，即使被检人员身上携带有金属物品，但这种金属物品为非违禁金属，特定式金属探测门不报警，这样就能有效提高检测效率，大大减少安检人员的手探复核工作量，加快被测人员通行速度，实现大人流量的快速安检。

所述信号输出电路还包括放大器或者功率放大器，所述信号输出电路通过数字模拟转换电路与电磁感应线圈连接。在工作过程中，微控制器通过控制信号输出电路来输出数字信号，所述数字信号经过放大器或者功率放大器进行放大，放大后的数字信号经过数字模拟转换电路转换为模拟电流信号，所述模拟电流信号输出到电磁感应线圈。根据电磁感应原理，在电磁感应线圈周围产生一定强度的交变磁场。

进一步的，所述电磁感应线圈包括电磁感应线圈一与电磁感应线圈二，所述电磁感应线圈一、校准线圈、电磁感应线圈二和接收线圈在同一平面按从外到里排布，所述线圈之间彼此间隔。在工作过程中，电磁感应线圈一和电磁感应线圈二中所输入的模拟电流信号方向相反，因此电磁感应线圈一和电磁感应线圈二在接收线圈区域所产生的交变磁场方向相反。这样，通过微控制器的对输出数字信号进行控制，可以使得两电磁感应线圈在接收线圈区域所产生的磁场等大反向，也即在接收线圈区域产生信号趋近于零的平衡磁场。此时，通过所述校准电路使校准线圈在接收线圈区域产生干扰磁场。接收线圈将对应该干扰磁场产生的电流信号通过信号采集电路传输至微控制器进行分析提取并产生参考量。这样，利用各种不同材质的违禁金属进行报警测试可以得到相对于参考量的特定电信号，记录这些电信号并保存在数据存储器的数据库中。

上述电路元件中：所述电磁感应线圈用于产生一个平衡的电磁场，当金属靠近电磁感应线圈，电磁场将失去原有平衡。所述接收线圈用于接收电磁感应线圈产生的电磁信号，当电磁感应线圈的电磁场失去平衡，所产生的电磁信号将会改变。所述校准线圈用于干扰电磁场使电磁场失去平衡，在接收线圈上产生一个固定的参考信号。

进一步的，所述接收线圈可为单个或多个线圈组成并且呈阵列排布，单个、多个接收线圈在同一平面的阵列排布的区别在于增加接收线圈个数以及切换电路。所述接收线圈为多个接收线圈单元组成并在同一平面呈阵列排布，所述接收线圈单元分别与切换电路切换连接，所述切换电路与信号采集电路连接。在工作过程中，每一个接收线圈单元探测一个部位，这样就可以区分出各个部位的金属特性信息，尽可能地避免出现漏检的情况，同时也方便安检人员定位进行复检或者审查。

进一步的，所述信号采集电路包括依次连接的模拟信号输入电路、放大器、滤波器和模拟数字转换电路。这样，在工作过程中，受检的金属物品由于受到两电磁感应线圈所产生的交变磁场的影响而产生涡电流，涡电流又会产生二次磁场使接收线圈上产生对应电信号。模拟信号输入电路将此电信号传输到放大器进行放大，并由滤波器消除杂讯，然后由模拟数字转换电路转化为数字信号传输到微控制器中。微控制器将此电信号和数据库中的违禁金属的电信号进行比较，若该电信号值大于等于违禁金属的电信号值，则引发违禁金属报警。

进一步的，所述校准电路为阻抗匹配电路，所述阻抗匹配电路与微控制器连接。这样，利用校准电路在接受线圈区域产生干扰磁场时，可保证电路的能量损耗最小，避免较多的能量损失。

所述显示屏为LCD液晶显示屏。在工作过程中，微处理控制器根据指令和程序控制显示内容，使显示器上显示探测门工作数据、报警信息、设置探测门参数、监视安检过程以及显示联网后台发送的预警报警信息及推送的文字和图像信息。这样，通过显示屏上的显示内容就可以清楚地了解到安检对象和设备本身的使用状态等。同时，还可以在显示屏直接进行相关设备控制操作。

进一步的，所述门头主控制箱上设有控制设备的按键。该按键可以是设备的开关机按键或紧急报警按键等，从而通过按键来实现对设备某方面主要功能的控制。

所述示警灯为分段显示的LED发光二级管，并配有探测金属物类型的图文指示，该图文指示包括一般金属品提示和违禁金属品提示。在工作过程中，如果探测对象是一般的常用金属物品，则示警灯中一般金属提示对应的部分发光，其余部分不发光，提示安检员该探测物为一般金属物品；若果探测对象是违禁金属品，则示警灯整体发光，提示安检员该探测物为违禁金属物品。

所述侧门板内侧还设有红外检测单元，所述红外检测单元由红外传感器组成，并设置为在侧门板上一侧发射一侧接收的对称结构。至少设置有一对红外检测单元，分别位于探测门前后。这样，当有探测对象通过探测门时，由红外检测单元触发探测系统进行探测；当探测对象离开时，红外检测单元触发探测系统进行其它的操作。

本发明在金属探测门的探测区中设置有电磁感应线圈、接收线圈和校准线圈，其中所述电磁感应线圈形成覆盖探测区域的探测磁场。不同的金属在探测磁场中由于涡流产生不同的二次磁场，接收线圈接受到二次磁场的磁信号并将对应的电信号传递到微控制器，微控制器根据特定大小的电信号进行报警，从而实现对特定违禁金属报警，有效地避免了对所有金属物品报警的情况。

采用本发明的技术方案，与现有公开技术相比，有如下显著效果：

(1)本发明的通过式特定金属探测门能对现有金属进行识别区分，电磁感应线圈产生平衡电磁场对被检人体形成电磁覆盖，能够全面检测人体的各个部位，覆盖范围广。探测装置将自动对金属信号进行采集、数字量化、分析、对比，将提取的特定金属信息与已存储的特定金属违禁品数据进行数字化分析，可有效区分出所携带的金属是否属于违禁品，准确性高，效果显著。

(2)本发明的通过式特定金属探测门，对已经探测到金属但是是非设定的报警金属材质不报警，大大减少了报警率，提高被检人员通过安检区域的速度，提升安检效率。

(3)本发明的通过式特定金属探测门接收线圈呈整列排布探测范围广，每一个接收线圈探测一个部位，区分出各个部位所含金属特性信息，方便安检人员定位进行复检或者审查。

(4)本发明的通过式特定金属探测门含有红外传感器，可对被检人员通过人数进行统计，也可对被检人员携带的金属信息进行存储并分类统计。

(5)本发明的通过式特定金属探测门，两侧门板对称设计，方便生产与安装。

附图说明

图1为本发明通过式特定金属探测门的系统结构框图。

图2为本发明通过式特定金属探测门的线圈结构示意图。

图3为本发明通过式特定金属探测门的工作流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本专利做进一步的解释说明。附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

如图1所述的一种通过式特定金属探测门，包括门头主控制箱和两侧门板，所述门头主控箱与两侧门板上端相连接形成探测通道，所述门头主控制箱包括微控制器、数据存储器、信号输出电路、信号采集电路、显示屏、扬声器和电源，所述信号输出电路还包括放大器；所述侧门板包括传感器板、探测区和示警灯，所述传感器板包括切换电路、校准电路和信号转换电路，所述校准电路为阻抗匹配电路，所述探测区内设置有电磁感应线圈、接收线圈和校准线圈，所述接收线圈为五个接收线圈单元组成并在同一平面呈阵列排布。

如图2所述通过式特定金属探测门的线圈，所述电磁感应线圈一4、校准线圈3、电磁感应线圈二2和接收线圈1在同一平面按从外到里排布，所述线圈之间彼此间隔。在工作过程中，电磁感应线圈一和电磁感应线圈二在接收线圈区域产生信号趋近于零的平衡磁场。此时，通过所述校准电路使校准线圈在接收线圈区域产生干扰磁场。接收线圈将对应该干扰磁场产生的电流信号通过信号采集电路传输至微控制器进行分析提取并产生参考量。这样，利用各种不同材质的违禁金属进行报警测试可以得到相对于参考量的特定电信号，记录这些电信号并保存在数据存储器的数据库中。

所述信号采集电路包括依次连接的模拟信号输入电路、放大器、滤波器和模拟数字转换电路。在工作过程中，受检的金属物品产生二次磁场。该二次磁场再接收线圈上产生对应电信号。模拟信号输入电路将该电信号传输到放大器进行放大，并由滤波器消除杂讯，然后由模拟数字转换电路转化为数字信号传输到微控制器中。微控制器将此电信号和数据库中的违禁金属的电信号进行比较，若该电信号值大于等于违禁金属的电信号值，则引发违禁金属报警。

所述显示屏为LCD液晶显示屏。这样，通过显示屏上的显示内容就可以清楚地了解到安检对象和设备本身的使用状态等。所述门头主控制箱上设有控制设备的开关机按键和紧急报警按键。

所述示警灯为分段显示的LED发光二级管，并配有探测金属物类型的图文指示。在工作过程中，根据探测对象的不同，示警灯出现不同的灯光显示。

所述探测门的侧门板内侧还设有红外检测单元，所述红外检测单元为在单块门板上一侧发射一侧接收的对称结构。设置有一对红外检测单元位于探测门前后侧，用于感应探测对象进出探测门。

如图3所述通过式特定金属探测门工作流程，当人进入安检区时，探测门开始对人体进行探测。微控制器将接受线圈中的电信号和数据库中金属物品的电信号进行初步比对分析，如果不含金属物品，则不示警；如果包含金属物品，则示警灯部分发光，提示探测物包含金属物品。此时，微控制器将接受线圈中的电信号和数据库中违禁金属物品的电信号做进一步的分析，若该电信号值大于等于违禁金属物品的电信号，则该金属物品是违禁金属物品，示警灯全部发光，提示探测物包含违禁金属物品；若该电信号值小于违禁金属物品的电信号，示警灯的灯光熄灭，提示该金属物品不是违禁金属物品。

本实施例的电磁感应线圈一4用于产生电磁场，电磁感应线圈二2用于产生平衡电磁场，使各个检测单元中的接收线圈1接收到一个处于零界点的平衡电磁场，且各接收线圈1呈阵列排布之间有一定的间距。电磁感应线圈4、电磁感应线圈2的信号输出电路包括顺次连接的放大或功率放大电路和数字模拟转换电路。数字模拟转换电路将数字型号转换模拟信号输出至放大电路，放大电路或功率放大电路将模拟信号输出至电磁感应线圈，使电磁感应线圈4与电磁感应线圈2产生一个交变电磁场，两个线圈同时作用产生一个对于接收线圈处于临界平衡状态的电磁场。

接收线圈1多个线圈的信号由传感器板上的切换电路连接至信号采集电路，采集电路包括顺次连接的信号切换电路、放大电路、滤波电路和模拟数字转换电路。信号切换电路用于切换多个接收线圈1产生的不同信号输出至放大电路。放大电路用于将接收线圈1产生的模拟信号进行放大输出至滤波电路。滤波电路用于将放大后的信号进行滤波去除干扰信号提高信噪比然后输出至模拟数字转换电路。模拟数字转换电路用于将模拟信号转换成数字信号传输给微控制器进行数据处理。

校准线圈3与传感器板的校准电路相连。校准电路包括一个由微控制器控制的阻抗匹配电路。信号校准电路用于使校准线圈3产生稳定的阻抗并使接收线圈1中产生一个干扰电磁平衡的稳定参考信号。

微控制器用于产生数字信号控制信号输出电路、校准电路、示警电路和数据库，并且接收采集电路产生的数字信号。

音频电路用于将收到音频信号功率放大输出至扬声器产生声音示警。

电磁感应线圈4产生的电磁场为交变电磁场，信号为频率稳定的正弦波。

电磁感应线圈2产生与电磁感应线圈磁性相反的交变电磁场。

接收线圈1中接收到的电磁场信号为临界的平衡电磁场，信号趋近于零。

校准线圈3中产生的阻抗将会影响电磁场，使接收线圈1中产生稳定的干扰信号。稳定的干扰信号由信号采集电路数字量化成数字信号输入至微控制器，微控制器进行数字信号分析产生参考量。

当有金属靠近时由于金属的导磁或导电特性如金属产生涡电流反向影响电磁场，使接收线圈1中的产生不稳定的干扰信号。信号由信号采集电路数字量化成数字信号输入至微控制器，微控制器进行数字信号分析对比数据库中的数据门限进行处理判断，产生示警信号。示警信号采用声、光或振动等可见、可观察的方式示警。

本实施例的金属检测装置在打开的状态下可根据数据库提供的金属特性信息对特定金属进行区分。

综上所述，通过式特定金属探测门的工作过程如下：

(1)打开金属检测装置，装置进行自检，电磁感应线圈一与电磁感应线圈二产生的电磁场对接收线圈产生一个临界的平衡电磁场。校准线圈在传感器板的控制下产生一个稳定的干扰信号，此信号由接收线圈与信号采集电路接收产生数字信号传输至微控制器，微控制器将信号进行分析、提取产生参考量。

(2)用各种不同材质的金属测试相对于参考量的特性关系，记录不同金属的特性关系在数据库中。

(3)电磁感应线圈产生平衡电磁场对被检金属形成电磁覆盖。由于被检金属的导磁特性或导电特性产生涡电流反向影响电磁场，使接收线圈上接收到偏置的磁感应信号。接收线圈上产生的磁感应信号进入信号采集、切换、放大、滤波和模拟数字转换后进行数字处理。磁感应信号变化大小对比数据库中的门限值判断是否存在金属。

(4)如果超过门限值，则判断存在金属。微控制器将对金属信号进行数据采集、对比分析、信号提取，并将探测到的金属特征信息与数据库中的数据进行违禁金属特征信息比较判断。如果该特征信息比较相符，则判定有携带金属违禁品，示警电路采用声、光或其它可见、可观察的方式示警，安检人员可对被检人员进行核查。如果该特征信息不相符，则说明该金属为非违禁金属品，示警电路不进行示警。

本实施例的通过式特定金属探测门可对现有金属进行智能识别区分，电磁感应线圈产生平衡电磁场对被检人体形成电磁覆盖，能够全面检测人体的各个部位，覆盖范围广。如果人体携带金属违禁品，探测装置将自动对金属信号进行采集、数字量化、分析、对比，将提取的特定金属信息与已存储的特定金属违禁品数据进行数字化分析，可有效区分出所携带的金属是否属于违禁品，准确性高，效果显著。

本实施例的通过式特定金属探测门安装红外传感器可对通过人数进行统计，也可对通过行人携带的金属信息进行存储，方便数据分析。

本实施例的通过式特定金属探测门安装方便，为方便生产与安装，两侧门板可完全相同，并互相通用。

显然，本专利的上述实施例仅仅是为清楚地说明本专利所作的举例，而并非是对本专利的实施方式的限定。在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本专利的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本专利权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种通过式特定金属探测门，包括门头主控制箱和两侧门板，所述门头主控箱与两侧门板上端相连接形成探测通道，所述门头主控制箱包括微控制器、信号输出电路、信号采集电路和电源；所述侧门板包括传感器板和探测区，所述传感器板包括切换电路、校准电路和数字模拟转换电路，其特征在于所述探测区内设置有电磁感应线圈、接收线圈和校准线圈，所述电磁感应线圈与数字模拟转换电路连接，所述接收线圈与切换电路连接，所述校准线圈与校准电路连接。

2.根据权利要求1所述的通过式特定金属探测门，其特征在于所述信号输出电路还包括放大器或者功率放大器，所述信号输出电路通过数字模拟转换电路与电磁感应线圈连接。

3.根据权利要求2所述的通过式特定金属探测门，其特征在于所述电磁感应线圈包括电磁感应线圈一与电磁感应线圈二，所述电磁感应线圈一、校准线圈、电磁感应线圈二和接收线圈在同一平面按从外到里排布，所述线圈之间彼此间隔。

4.根据权利要求3所述的通过式特定金属探测门，其特征在于所述接收线圈为多个接收线圈单元组成并在同一平面呈阵列排布，所述接收线圈单元分别与切换电路切换连接，所述切换电路与信号采集电路连接。

5.根据权利要求4所述的通过式特定金属探测门，其特征在于所述信号采集电路包括依次连接的模拟信号输入电路、放大器、滤波器和模拟数字转换电路。

6.根据权利要求5所述的通过式特定金属探测门，其特征在于所述校准电路为阻抗匹配电路，所述阻抗匹配电路与微控制器连接。

7.根据权利要求1至6任一项所述的通过式特定金属探测门，其特征在于还设有显示屏。

8.根据权利要求7所述的通过式特定金属探测门，其特征在于所述门头主控制箱上设有控制设备开机或关机等功能的按键。

9.根据权利要求1至6任一项所述的通过式特定金属探测门，其特征在于还包括示警灯，所述示警灯为分段显示的LED发光二级管，并配有探测金属物类型的图文指示。

10.根据权利要求1至6任一项所述的通过式特定金属探测门，其特征在于所述侧门板内侧还设有红外检测单元，所述红外检测单元由红外传感器组成，并设置为在侧门板上一侧发射另一侧接收的对称结构。