CN106355741A - 磁性传感器及基于其的磁性检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种磁性传感器及基于其的磁性检测系统。其中，磁性传感器包括：磁性检测元件和安装于所述磁性检测元件背面的线圈；所述磁性检测元件，用于在所述线圈未通电流和通电流时对被检测对象的同一区域分别进行检测并分别输出检测结果，以便根据所述检测结果判断所述区域是否为软磁区域。进一步的，根据检测结果可判断出所述区域是否为硬磁区域或无磁性区域。相比现有技术，本发明能够将硬磁区域和软磁区域区分出来，为后续判断有价证券等的真假提供了基础。

Description

磁性传感器及基于其的磁性检测系统

技术领域

本发明属于磁信号检测领域，具体的涉及一种通过调整线圈通入的电流对磁信号进行检测的磁性传感器及基于该磁性传感器的磁性检测系统。

背景技术

通常检测有价证券如纸币的磁性传感器都是由磁性检测元件加背磁组成。有价证券如纸币的磁性防伪特征分为硬磁和软磁两种，它分布在纸币的不同的区域(图案)中。背磁的作用是磁化被测物体，增强磁特征的被检测性。对于具有软磁特性的区域，一定要有背磁，在背磁的作用下，软磁区域被磁化，磁性检测元件就能测出该软磁区域，若无背磁的作用，软磁区域是没有磁特征的，磁性检测元件就无法检测出软磁区域；对于具有硬磁特性的区域，磁性检测元件无需加背磁就能有效的检测出硬磁区域。当然在有背磁的情况下，硬磁区域也是可以被检测出来的。因此，现有的磁性传感器都是有背磁的，这样就能同时检测出纸币的硬磁和软磁区域。纸币上的软磁在材料的选用和制作工艺上远比硬磁来的复杂，因此，到目前为止假币还无法用软磁材料来制作防伪特征，但显然，现有的磁性传感器由于都设有背磁，因而无法对硬磁区域和软磁区域做出区分，只能检测出是否为有磁区域，因而造假者多用硬磁冒充软磁，可见，现有的磁性传感器给了造假者以可乘之机。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种磁性传感器及基于其的磁性检测系统，通过调整线圈电流的有无对有价证券上的软、硬磁区域做出区分，以使造假者无法利用硬磁冒充软磁的方法进行造假。

基于上述目的，本发明实施例第一方面提供了一种磁性传感器，包括：

磁性检测元件和安装于所述磁性检测元件背面的线圈；

所述磁性检测元件，用于在所述线圈未通电流和通电流时对被检测对象的同一区域分别进行检测并分别输出检测结果，以便根据所述检测结果判断所述区域是否为软磁区域。

优选的，所述磁性检测元件，还用于根据所述检测结果判断所述区域是否为硬磁区域；

和或；

所述磁性检测元件，还用于根据所述检测结果判断所述区域是否为无磁性区域。

优选的，所述磁性检测元件，还用于在所述线圈分别通至少两个大小不同的电流时对被检测对象的所述区域分别进行检测并分别输出检测结果，以根据所述大小不同的电流对应的所述检测结果判断所述区域的矫顽力。

本发明另一方面还提供了一种磁性检测系统，包括电源、检测结果分析装置以及如权利要求1所述的磁性传感器；

所述电源，用于为所述线圈供电；

所述磁性传感器，用于在所述线圈未通电流时对所述被检测对象的一区域进行检测并输出第一检测结果，并用于在所述线圈通电流时对被检测对象的同一区域进行检测并输出第二检测结果；

所述检测结果分析装置，用于在根据所述第二检测结果判断到检测到磁信号且根据所述第一检测结果判断到没有检测到磁信号时，确定所述区域为软磁区域。

优选的，

所述检测结果分析装置，用于在根据所述第二检测结果判断到没有检测到磁信号时，确认所述区域为无磁性区域；

和/或；

所述检测结果分析装置，还用于在根据所述第一检测结果判断到检测到磁信号时，确定所述区域为硬磁区域。

优选的，所述磁性传感器，用于在所述线圈通至少两个不同大小的电流时，对所述被检测对象的所述区域分别进行检测并分别输出对应不同大小的电流的第三检测结果；

所述检测结果分析装置，还用于在判断到相邻大小的两个电流对应的第三检测结果的方向不同时，确定所述区域的硬磁的矫顽力在所述相邻大小的两个电流对应的矫顽力之间。

优选的，所述系统还包括控制器，用于控制所述电源依次向所述线圈通入0、11、I2。。。。。。In的电流，其中11、I2。。。。。。In依次增大，所述n为大于1的整数。

优选的，所述控制器用于控制所述电源周期性的依次向所述线圈通入0，I1、I2。。oo。。In的电流。

优选的，所述控制器用于控制所述电源输入正弦波、方波、三角波、梯形波中的至少一种。

优选的，所述被检测对象为有价证券；

和/或；

所述磁性检测元件为AMR磁性检测元件、GMA磁性检测元件或TMR磁性检测元件。

有益效果：

本发明通过在磁性检测元件背面安装线圈并控制通过线圈的电流，使得线圈在未通电流时相当于没有背磁，通电流时相当于安装了背磁，从而能够将硬磁和软磁区域分别检测出来。更进一步的，结合不同矫顽力的硬磁在电流下的不同反应，对线圈通大小不同的电流，从而检测出不同矫顽力的硬磁。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一提供的磁性传感器结构图；

图2为本发明实施例三提供的磁性检测系统结构图；

图3为本发明实施例四提供的磁性检测方法流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例旨在提供一种磁性传感器及基于其的磁性检测方法和系统，通过控制通入安装在磁性检测元件背面的线圈的电流检测被检测对象的不同磁性区域，即软磁区域和不同矫顽力的硬磁区域。

实施例一

如图1所示，为本发明实施例一提供的一种磁性传感器，包括磁性检测元件11和安装于磁性检测元件11背面的线圈12。

磁性检测元件11，用于在线圈12未通电流和通电流时对被检测对象的同一区域分别进行检测并分别输出检测结果，以便根据检测结果判断检测区域的磁性特征。

当线圈12通电流时，相当于磁性检测元件11上安装了背磁，因而只要被检测区域具有硬磁或软磁，都会被检测出来其具有磁性特征。当线圈12不通电流时，相当于磁性检测元件11上没有安装背磁，因而只有被检测区域具有硬磁，才会被检测出来其具有磁性特征。换言之，若线圈12不通电流时检测出一区域具有磁性特征，那么该区域为硬磁区域；若线圈12通电流时有磁性特征，不通电流时没有磁性特征，则该区域为软磁区域；若线圈12通电流时检测出一区域不具有磁性特征，那么该区域为无磁区域。

需要说明的是，在实际应用中，如果线圈12先通电流，检测到检测区域没有磁性特征，那么就可以确定该区域为无磁区域，则无需后续对线圈12不通电流时的情况进行检测。如果线圈12先不通电流，检测到检测区域有磁性特征，那么就可以确定该区域为硬磁区域，则无需后续向线圈12通电流进行判断。

当然，在涉及到检测时，被检测对象如有价证券上会有多个检测区域，此时，为方便整个检测过程，对每一区域的检测都可以设置为向线圈通入电流和不通电流，然后周期性的重复该过程，直至对所有检测区域检测完毕。

可见，本发明通过设置线圈，控制通入线圈的电流来实现磁性传感器背磁的有无，进而通过背磁有无时的检测结果可分析出检测区域的磁性特征为不具有磁性、具有软磁还是具有硬磁。

上述被检测对象通常为有价证券，如纸币等。上述磁性检测元件为AMR磁性检测元件、GMA磁性检测元件或TMR磁性检测元件。

实施例二

根据硬磁的物理原理，不同的硬磁材料有不同的矫顽力，外加磁场(背磁)的磁感应强度大于所用硬磁材料的矫顽力时，其硬磁材料的磁力方向就会发生翻转的现象。若外加磁场(背磁)的磁感应强度小于所用硬磁材料的矫顽力时，其硬磁材料的磁力方向就不可能会发生翻转。现在高防伪的有价证券如纸币，其磁特征不仅有硬磁和软磁之分，对硬磁也选用了不同的磁性材料，使其在不同的硬磁区域有不同的矫顽力，以提高防伪能力，而且不同的纸币，其矫顽力是不同的。

而传统的磁性传感器，由于其背磁是恒定磁感应强度的磁钢，因而无法有效、准确地检测出纸币上矫顽力各不相同的硬磁区域，只能简单的检测有无磁性。例如，假设背磁的磁感应强度是500Gs，而被测纸币上分别有200Gs和1000Gs两个矫顽力的防伪区域，显然，200Gsd的区域的磁力方向会发生翻转，而1000Gs的区域的磁力方向不会发生翻转。若背磁大于1000Gs，那么两个区域的磁力方向都会发生翻转，若小于200Gs,那两个区域的磁力方向都不会发生翻转。由此可见，传统的磁性传感器的恒定背磁是无法检测出纸币的具有不同矫顽力的硬磁区域。

为此，本发明在实施例一的基础上，在通电流时，设置为对上述线圈通至少两个大小不同的电流。不同的电流会产生不同磁感应强度的磁场，从而能够检测出不同矫顽力的硬磁区域。

假设被测纸币上分别有200Gs和1000Gs两个矫顽力的硬磁防伪区域，当线圈通第一电流时，产生的磁感应强度是500Gs，通第二电流时，产生的磁感应强度是1100Gs。那么在通第一电流时，会检测到200Gs矫顽力的防伪区域的磁力方向发生了翻转，而1000Gs矫顽力的防伪区域磁力方向未发生翻转，则会判断到200Gs矫顽力的防伪区域的矫顽力小于500Gs。进一步的，在通第二电流时，会检测到1000Gs矫顽力的防伪区域的磁力方向发生了翻转，从而判断到1000Gs矫顽力的防伪区域的矫顽力大于等于500Gs，小于1100Gs。即当线圈分别通大小相邻的两个电流时，某一区域的磁力方向发生了变化，则表示该区域的硬磁的矫顽力在这两个电流对应的磁感应强度之间。

显然的，通过向线圈通入更多以及大小之差更小的电流，能够更准确的检测出不同硬磁区域的矫顽力的大小。如上，若设置通第三电流和第四电流时，产生的磁感应强度分别是900Gs和1050Gs，那么就可以判断到1000Gs矫顽力的防伪区域的矫顽力在900Gs—1050Gs之间。

为方便检测结果的分析，本发明中可以按照从大到小或从小到大的顺序向所述线圈通入电流。

结合实施例一，在实施例二中，在检测某一区域时，可以对线圈不通电流、通入不同大小电流的检测结果进行分析判断。

具体的，当线圈不通电流时，检测出一区域具有磁性特征，那么该区域为硬磁区域，继而按照通入大小不同电流时的检测结果分析其矫顽力；若线圈通电流时有磁性特征，不通电流时没有磁性特征，则该区域为软磁区域；若线圈通电流时检测出一区域不具有磁性特征，那么该区域为无磁区域。

当然，在实际应用中，硬磁区域的判断还可以通过其他方法实现，为此，只要在确定某一区域为硬磁区域后，就可以按照通入大小不同电流时的检测结果分析其矫顽力。

事实上，磁力方向翻转的情况只出现在硬磁区域，因而无需事先确定某一区域为硬磁区域后在判断其矫顽力大小。而是直接根据磁力方向翻转判断一区域为硬磁区域，且判断其矫顽力大小。

实施例三

在上述实施例的基础上，本发明还提供了一种磁性检测系统，如图2所示，该系统包括电源21、检测结果分析装置22以及上述的磁性传感器23，磁性传感器23包括磁性检测元件231和线圈232。

其中电源21，用于为线圈232供电；磁性传感器23，用于在线圈232未通电流时对被检测对象的一区域进行检测并输出第一检测结果，并用于在线圈通电流时对被检测对象的同一区域进行检测并输出第二检测结果。

检测结果分析装置22，用于在根据第二检测结果判断到检测到磁信号且根据第一检测结果判断到没有检测到磁信号时，确定检测区域为软磁区域。

进一步的，检测结果分析装置22，用于在根据第二检测结果判断到没有检测到磁信号时，确认检测区域为无磁性区域或者检测结果分析装置22，还用于在根据第一检测结果判断到检测到磁信号时，确定检测区域为硬磁区域。

当然，本发明中也可以根据其他方式确定检测区域是否为硬磁区域或无磁性区域。

如前所述，被检测对象上可能设有不同矫顽力的硬磁材料，为此，本发明磁性传感器23，还用于在线圈232通至少两个不同大小的电流时，对被检测对象的所述区域分别进行检测并分别输出对应不同大小的电流的第三检测结果；

检测结果分析装置22，还用于在确定检测区域为硬磁区域且判断到相邻大小的两个电流对应的第三检测结果的方向不同时，确定检测区域的硬磁的矫顽力在所述相邻大小的两个电流对应的矫顽力之间。其具体分析方法可参见实施例二中的描述。

如图2所示，系统还包括控制器24，用于控制电源21向线圈232通入的电流。具体的，用于控制电源21依次向线圈232通入0、I1、I2。。。。。。In的电流，其中I1、I2。。。。。。In依次增大，其中n为大于1的整数。即在检测一区域时，控制器24控制电源21先不向线圈232通电流，此时磁性传感器23获取检测结果，之后控制器24控制电源21向线圈232先后通入依次增大的I1、I2。。。。。。In的电流，磁性传感器23获取对应每一电流的检测结果。

由于被检测对象可能具有多个检测区域，此时，控制器24可以控制电源21向线圈232周期性的依次向所述线圈通入0，I1、I2。。。。。。In的电流，以对应每一区域的检测。

优选实施例中，控制器24可以控制电源21输入正弦波、方波、三角波、梯形波中的

至少一种。

当输入多种交流时，可以产生一个交变混合磁场，以对被检测对象进行全幅扫描。

实施例四

对应上述三个实施例，本发明实施例四还提供了一种磁性检测方法，如图3所示，包括：

S11、在线圈未通电流时，对被检测对象的一区域进行检测并输出第一检测结果并在线圈通电流时，对被检测对象的同一区域进行检测并输出第二检测结果；线圈安装在磁性检测元件的背面。

S12、在根据第二检测结果判断到检测到磁信号且根据第一检测结果判断到没有检测到磁信号时，确定检测区域为软磁区域。

进一步的，磁性检测方法还包括：

S13、在根据第二检测结果判断到检测到没有磁信号时，确定检测区域为无磁性区域；

和/或；

S14、在根据第一检测结果判断到检测到磁信号时，确定检测区域为硬磁区域。

如之前所述，被检测对象上可能设有不同矫顽力的硬磁材料，为此，可以通过向线圈通大小不同的电流进行检测。基于此，本发明上述步骤S11中的在所述线圈通电流时，所述磁性检测元件对所述被检测对象的同一区域进行检测并输出第二检测结果包括：在所述线圈通至少两个不同大小的电流时，所述磁性检测元件对所述被检测对象的所述区域分别进行检测并分别输出对应不同大小的电流的第三检测结果；

所述方法还包括：

S15、在确定所述区域为硬磁区域且判断到相邻大小的两个电流对应的第三检测结果的方向不同时，确定所述区域的硬磁的矫顽力在所述相邻大小的两个电流对应的矫顽力之间。

具体的，假设被测纸币上分别有200Gs和1000Gs两个矫顽力的硬磁防伪区域，当线圈通第一电流时，产生的磁感应强度是500Gs，通第二电流时，产生的磁感应强度是1100Gs。那么在通第一电流时，会检测到200Gs矫顽力的防伪区域的磁力方向发生了翻转，而1000Gs矫顽力的防伪区域磁力方向未发生翻转，则会判断到200Gs矫顽力的防伪区域的矫顽力小于500Gs。进一步的，在通第二电流时，会检测到1000Gs矫顽力的防伪区域的磁力方向发生了翻转，从而判断到1000Gs矫顽力的防伪区域的矫顽力大于等于500Gs，小于1100Gs。即当线圈分别通大小相邻的两个电流时，某一区域的磁力方向发生了变化，则表示该区域的硬磁的矫顽力在这两个电流对应的磁感应强度之间。

显然的，通过向线圈通入更多以及大小之差更小的电流，能够更准确的检测出不同硬磁区域的矫顽力的大小。如上，若设置通第三电流和第四电流时，产生的磁感应强度分别是900Gs和1050Gs，那么就可以判断到1000Gs矫顽力的防伪区域的矫顽力在900Gs—1050Gs之间。

为方便检测结果的分析，本发明中可以按照从大到小或从小到大的顺序向所述线圈通入电流，如依次向所述线圈通入0，I1、I2。。。。。。In的电流，其中I1、I2。。。。。。In依次增大。

更进一步的，由于被检测对象在进行全幅扫描时，涉及多个检测区域，本发明中可周期性的依次向所述线圈通入0，I1、I2。。。。。。In的电流，以对应每一区域的检测。

上述线圈中输入的电流可以为正弦波、方波、三角波、梯形波中的至少一种。

当输入多种交流时，可以产生一个交变混合磁场，以对被检测对象进行全幅扫描。

在上述检测结果的基础上，可以与预存的真的有价证券的磁性特征相对比，来判断被检测的有价证券的真假。

以上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 (10)

1.一种磁性传感器，其特征在于，所述磁性传感器包括：

磁性检测元件和安装于所述磁性检测元件背面的线圈；

所述磁性检测元件，用于在所述线圈未通电流和通电流时对被检测对象的同一区域分别进行检测并分别输出检测结果，以便根据所述检测结果判断所述区域是否为软磁区域。

2.如权利要求1所述的磁性传感器，其特征在于，所述磁性检测元件，还用于根据所述检测结果判断所述区域是否为硬磁区域；

和或；

所述磁性检测元件，还用于根据所述检测结果判断所述区域是否为无磁性区域。

3.如权利要求1所述的磁性传感器，其特征在于，所述磁性检测元件，还用于在所述线圈分别通至少两个大小不同的电流时对被检测对象的所述区域分别进行检测并分别输出检测结果，以便根据所述大小不同的电流对应的所述检测结果判断所述区域的矫顽力。

4.一种磁性检测系统，其特征在于，所述磁性检测系统包括电源、检测结果分析装置以及如权利要求1所述的磁性传感器；

所述电源，用于为所述线圈供电；

所述磁性传感器，用于在所述线圈未通电流时对所述被检测对象的一区域进行检测并输出第一检测结果，并用于在所述线圈通电流时对被检测对象的同一区域进行检测并输出第二检测结果；

所述检测结果分析装置，用于在根据所述第二检测结果判断到检测到磁信号且根据所述第一检测结果判断到没有检测到磁信号时，确定所述区域为软磁区域。

5.如权利要求4所述的磁性检测系统，其特征在于，

所述检测结果分析装置，用于在根据所述第二检测结果判断到没有检测到磁信号时，确认所述区域为无磁性区域；

和/或；

所述检测结果分析装置，还用于在根据所述第一检测结果判断到检测到磁信号时，确定所述区域为硬磁区域。

6.如权利要求4所述的磁性检测系统，其特征在于，所述磁性传感器，用于在所述线圈通至少两个不同大小的电流时，对所述被检测对象的所述区域分别进行检测并分别输出对应不同大小的电流的第三检测结果；

所述检测结果分析装置，还用于在判断到相邻大小的两个电流对应的第三检测结果的方向不同时，确定所述区域的硬磁的矫顽力在所述相邻大小的两个电流对应的矫顽力之间。

7.如权利要求4-6中的任一项所述的磁性检测系统，其特征在于，所述系统还包括控制器，用于控制所述电源依次向所述线圈通入0、1至In的电流，其中I1至In依次增大，所述n为大于1的整数。

8.如权利要求7所述的磁性检测系统，其特征在于，所述控制器用于控制所述电源周期性的依次向所述线圈通入0，I1至In的电流。

9.如权利要求7所述的磁性检测系统，其特征在于，所述控制器用于控制所述电源输入正弦波、方波、三角波、梯形波中的至少一种。

10.如权利要求6所述的磁性检测系统，其特征在于,所述被检测对象为有价证券；

和/或；

所述磁性检测元件为AMR磁性检测元件、GMA磁性检测元件或TMR磁性检测元件。