CN108303750A - 用于检测受保护门口组件处铁磁性物体的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于保护受保护区域入口的装置，其包括测量第一感应区内环境磁场或梯度的磁性传感器和配置成测量主检测区内是否存在物体的非磁性传感器、设置成与磁传感装置和非磁性传感装置通信的信号处理电路及由信号处理电路的输出信号控制的报警装置，该报警装置配置成提供警报。信号处理电路识别由于铁磁性物体在环境磁场内运动而产生的瞬时变化并将其与非磁性传感装置在其检测区内检测到物体存在的情况相关联，并且在该关联指明在主检测区内存在铁磁性物体的情况下引起报警装置运行。该装置还利用来自非磁性传感装置的信号确定物体接近门口的方向并基于该方向更改报警装置的运行。

Description

用于检测受保护门口组件处铁磁性物体的装置

本案是申请号为201380067644.6，申请日为2013年10月21日，发明名称为《用于检测受保护门口组件处铁磁性物体的装置》发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及用于保护门口组件的装置、受保护的门口及保护门口的方法；特别是涉及减少通常与这类装置相关的错误或多余警报，但不仅限于此。

本发明涉及用于检测是否存在铁磁性物体的装置及房间的受保护门口组件，该组件包括用于检测铁磁性物体的装置；本发明特别涉及一种用于检测包含核磁共振成像(MRI)扫描仪的房间的门口附近是否存在铁磁性物体的装置。

背景技术

GB 2395276给出一种能够通过提供主传感装置来检测铁磁性物体的装置，该主传感装置包括第一和第二无源磁性传感器，用于检测当物体通过环境磁场时在磁场内出现的干扰。所述装置还包括非磁性次传感装置，其检测主传感装置附近物体的运动。如果主传感装置和次传感装置都检测到运动的物体，则警报被触发。该专利提出可以将上述装置安装在包含核磁共振成像仪器的房间门口的任一侧墙上，同时设置次传感装置以检测接近或将要穿过门口的物体。由于所述主传感装置和次传感装置都必须检测物体，因此这种设置方式有助于减少错误警报。

上述装置对无意间将要把铁磁性物体带到核磁共振室的人具有很好的提示作用。据了解，过去曾发生过多起由于含铁物体进入核磁共振室并由磁力高速推动到室内的核磁共振机器中的不幸事故。这被称为投射效应(projectile effect),详细描述请参阅GB2395276。

近来人们趋向在核磁共振室的门口处设置朝外开的门，即房门打开时位于房间之外。这意味着房门会经过位于房间外墙上的装置的感应区。

两方面问题可能引发监控门口处铁磁性物体的系统出现故障。其一，房门通常带有铁磁性物件，例如门把手或锁具零件，当房门和这些物件穿过所述区域时，由于在这些门把手或锁具零件或房门自身内形成的涡电流(Eddy currents),可能会触发警报，发出错误的警报。其二，当次传感装置包括光束时，房门会阻挡光束，这时任何在主传感装置范围内，但并不会穿过房门的铁磁性物体都会触发错误的警报。

人们曾提出在装有朝外开的房门时可通过将检测装置置于磁共振室内来解决此问题。这种方法确保房门不会经过该装置的次传感装置的感应区。然而，申请人并不认为这是好的解决方案。核磁共振室受到来自核磁共振设备的高强度磁性辐射，可能会对检测装置产生干扰。由于这个原因，很多人都不喜欢房间内部具有系统的任何有源器件(activepart)。类似地，核磁共振设备也对外部辐射易感，因此可能需要屏蔽所述装置以防止对核磁共振设备产生干扰。人们提出一旦房门关上就关掉装置来改善此问题，但这会导致更高的复杂度及其他不稳定因素。将传感器放置在受保护区内还意味着仅在不安全物体已经进入受保护区后才会发出警报。

可选地，将装置放置在房间外的门口前面足够远的位置，使房门不会进入感应区，从而可以解决该问题。然而，这会使该装置占用大量空间，并且可能还需要在该装置与门口之间设置屏障，以防人们不经过感应区就进入房间。在门口位于走廊侧壁的情况下，以这种方式安装装置可能会阻断走廊，因此并不切合实际。

WO 2012/022971给出另一可选方案，其中使用一对相对房门而设置的光束，从而在房门敞开的状态下，当有人经过门口时，这两道光束均会被打断，触发警报，然而在房门打开的过程中，房门自身绝不会致使这两道光束被打断。这种方法可确保打开房门不会触发警报。除具有两束光以外，所述系统的运行方式与GB 2395276所述的系统大致相同，但该系统中房门朝外开。

上述所有系统，某些时候还是会发出错误警报或者可能发出虽然正确但却无用的警报，甚至申请人所知的其他全部市售系统亦然。

发生错误警报的第一种情形是系统被含有铁磁性材料的房门移动而触发。例如，核磁共振室的房门通常是固态金属门用于提供屏蔽，防止辐射通过房门进入房间或辐射通过房门漏出房间。当金属经过磁场时，房门内会产生强涡电流，而该系统检测到这种强涡电流。随后，当有人或物体经过房门时，因为该系统认为人或物体具有铁磁性而触发错误警报，但事实上却是房门。

操作人员认为并不理想的另一种情形是当有人携带或穿戴铁磁性物件或者可能无意间推动铁磁性物体进入房间时产生警报。这种警报本身并非错误警报，而只是不理想的警报。一种典型的情境是受过培训的操作人员穿着已磁化的文胸进入房间。这种情况仍会触发警报，即便这是一种安全的情形，并且操作人员经验丰富并能够得以充分信赖而做出忽略此警报的决定。

当有人或物体离开房间并被系统检测到时，也会发出多余的警报。例如，操作人员将铁磁性物体移出核磁共振室，尽管其不存在相应危险，但仍会造成发出警报。

多余警报可能引起操作人员的恼怒，并且可能导致他们对真正有用的警报的关注减少。

发明内容

本发明在其至少一方面的目的在于，改善上文中描述的若干问题。

根据第一方面，本发明提供用于保护受保护区域入口的装置，该装置包括：

磁性传感装置，其配置成测量由至少一个磁性传感器的第一感应区所界定空间的局部体积内的环境磁场或梯度并产生相应的测量信号，

非磁性传感装置，其配置成检测在磁性传感装置附近的主检测区内是否存在物体，

信号处理电路，其设置成与所述磁性传感装置和所述非磁性传感装置通信，以及

报警装置，其可由所述信号处理电路的输出信号控制，该报警装置配置成在装置附近范围内提供可听警报和可视警报中的至少一种警报；

进一步，其中，所述信号处理电路配置成识别测量信号中由于环境磁场内的铁磁性物体运动而产生的瞬时变化并将已识别的测量信号的瞬时变化与所述非磁性传感装置在其检测区内检测到存在物体的情况相关联，并且所述信号处理电路设置成在该关联指明主检测范围内存在铁磁性物体的情况下引发报警装置运行，

更进一步，其中，所述信号处理电路配置成从所述非磁性传感装置的输出信号确定物体接近门口的方向并基于该接近方向更改警报器的运行。

所述非磁性传感装置可包括配置成检测在主检测区内是否存在物体的第一非磁性传感器和配置成检测在第二检测区内是否存在物体的第二非磁性传感器，该第二检测区可与主检测区仅部分重叠或与主检测区的任何部分均未重叠。所述第一和第二传感器可以是独立装置或者也可以设置利用配置成执行两个感应功能的单个装置，实际上，可让单个装置充当第一和第二传感器二者。

所述第二非磁性传感器的检测区可至少部分区别于所述第一非磁性传感器的检测区，并且如果物体已在其进入第一检测区前先进入第二检测区，信号处理电路可确定物体已从某一方向接近，如果该物体在进入第二区之前进入第一检测区，信号处理电路可确定物体已从不同方向接近。因此，通过结合所述两个传感器的输出确定行进的方向。

所述受保护区域可包括核磁共振室，房门为到/从该房间的入口/出口。

因此，本发明提供一种产生足够信息的非磁性传感装置，这些信息使所述装置能够在对应于物体从某一方向接近房门的特定条件下，对比该物体从不同方向接近时的警报而更改警报。

所述非磁性传感装置可设置成从该受保护区域内接近房门的物体在进入第一区前先进入第二检测区，在这种情况下会抑制警报。这就意味着当有人或物体离开该受保护区域时不会引发警报。如果物体在正进入或即将进入受保护区域时被检测到，则警报可能不会受到抑制。

对警报的更改可包括完全或部分抑制警报。例如，如果警报既可听又可视，则可听部分可受到抑制，而可视警报仍然发出。

所述第二非磁性传感器在使用位置可设置成在第一非磁性传感器检测到从受保护区域内接近门口的物体之前检测到该物体，从而每当目标(例如人)从该受保护区内接近门口时都会抑制警报。当物体或人离开受保护区时允许警报受到抑制。

在此种设置方式中，所述信号处理电路可在一定时间段内抑制警报，足以容许人进入并随后离开第一传感装置的检测区而通过门口。

延时可为10秒到30秒。优选地，延时保持尽量短。最佳地，通过设置第三传感器以在第二传感器被触发前仅检测接近极短距离的物体而实现这种延时。

可选地，所述时间段无需预先设定，并且所述信号处理电路可抑制警报，直至物体已进入并随后离开第一传感装置的检测区。

本申请人理解，当人或物体离开受保护区域(如核磁共振室)时，无需发出警报，并且，当具有铁磁性的人或物体通过门口时，抑制警报实际上会使警报器可能运行的次数减半。通过这种方式减少警报声响的次数会使得安全性提高，同时令用户对装置的满意度提高，其原因是在人安全离开房间时发出警报视为滋扰行为。

所述受保护区域可包括核磁共振室的内部，并且第二检测区在使用过程中可覆盖跨过门口延伸至房间内的区域。所述第一检测区可位于入口处或入口附近，即位于核磁共振室之外。实际上，只要物体通过入口就必须经过第一检测区，而在离开受保护区域时则会在进入第一区前先进入第二检测区。本领域技术人员可以理解在检测区域的选择上具有灵活性。

所述第一非磁性传感器和所述第二非磁性传感器均可包括光学传感器和光束，该光束延伸穿过界定各自检测区的空间区域。对于所述第二非磁性传感器，在核磁共振室内界定检测区，光源可位于房门外将光束射到位于房间内的反光镜上，该反光镜将光束反射回位于房间外的光学传感器。光束可调整方位，从而只要房门敞开时，光束即连接传感器和反光镜并横跨门口的宽度。

所述第一和第二非磁性传感器可包括光电传感器、光纤传感器、无源红外传感器、照相机、超声传感器、雷达传感器、静电传感器及毫米波传感器中的至少一个。本文中的光检测器是指任何能够检测可见或不可见光谱中入射光子的检测器。

在一设置方式中，所述第一非磁性传感器可包括一对光检测器，每一光检测器都与产生光束的光源关联，该光束撞击该光检测器，当各自的光束被打断时，各光检测器的输出改变状态。可以将所述光束对齐以使它们在空间上不重叠，在这种情况下，可以由光束的整体界定出这两个次传感器的检测区。可选地，所述光束可以于所述两个次传感器各自的检测区外的区域内在空间上重叠。

当光束用于包括房门的环境中时，只需将其对齐以使房门不会经过光束在空间上重叠的区域。

为有助于对齐排列，可以将所述光检测器和相关光源安置于固定至装置本体的可旋转的外罩或转台之上或之内，从而能够容易调整光束的方位。一旦安装完成，即可设置锁紧螺钉将外罩紧固至所需角度。该可旋转外罩可包括固定于顶部或底部大外罩的箱，用于容置该装置的其他部件，如信号处理器。

本申请人已意识到，可以将所述可旋转外罩与GB2395276或WO 2012/022971公开的较早设置方式结合使用，通过引用将这两篇专利的教导合并于此。借由本申请，申请人要求保护包括一个或多个安装于可旋转外罩或转台上的光学传感器的较早申请公开的装置或本申请任一权利所述的装置。

本文中的可旋转是指所述外罩可固定在至少两个相对于装置本体的不同角度位置。该外罩可定位在与中间位置的每侧成10度、20度或90度范围内的无限个角度位置上。例如，所述本体可包括长外罩，该长外罩一端具有转台，优选在下端具有转台。警报器可置于该长外罩的另一端，优选上端。在安装过程中，可以先将外罩固定于门口旁边的墙上，然后在固定转台前将其旋转至所需位置。转台可在一个平面或两个平面上旋转。

在一可选设置方式中，非磁性传感装置可包括超声传感器，其发射超声幅射并检测所发射辐射的反射部分。非磁性传感装置可包括雷达传感器，其发射雷达波并监控所发射波的反射部分。可以使用单个超声或雷达传感器基于反射信号的特性既检测主检测区内的物体，又检测其行进的方向。通常，这些传感器取决于随后被检测为反射的短脉冲辐射的传输，检测到反射的射行时间用于检测位置。运用众所周知的多普勒效应(Dopplereffect)，还可以通过察看检测到反射部分的频率并将其与相关的传输信号的频率相关联来检测行进方向。在其他申请中已习知这种技术，故本文不再赘述传感器的运行。

可以使用光学传感器界定主检测区，并使用超声或雷达传感器检测接近门口的物体。或者，可以使用单个传感器检测主区内的物体并检测从该主区内或该区外接近门口的物体。因此，单个超声或雷达传感装置可以形成第一和第二非磁性传感器二者。

所述磁性传感装置可包括至少两个主传感器，每一传感器配置成测量由第一和第二磁性传感器的感应区所界定空间的局部体积内的环境磁场或其梯度并产生相应的测量信号，这两个传感器分别固定于门口两侧的位置。

这两个磁性传感器或每一磁性传感器可以与信号处理电路分离，以使在使用中至少一个分离式传感器可置于远离信号处理装置的地方。类似地，次传感装置也可与信号处理电路分离且视情况可与主传感装置分离。

所述信号处理装置可包括滤波装置，其设置为大体上过滤掉所测磁场中的乱真变化。滤波装置可包括高通滤波器，在有利设置方式中，该滤波器可以对由主传感装置产生的测量信号做出响应，以衰减其中频率小于0.3Hz的变化信号。

所述滤波装置还可以额外包括低通滤波器，其可对由主传感装置产生的测量信号做出响应，以衰减其中频率大于3Hz的变化信号。

所述信号处理电路可包括用于将来自滤波装置的输出振幅与可调的阈电平作出比较的装置，以指明由于环境磁场中铁磁性物体的运动而在测量信号中产生的瞬时变化。

根据本发明的第一方面有利于当物体离开受保护区域时防止发出警报，然而本申请人还认识到，对于离开受保护区域的物体、或进入该区域的物体或者进出的物体而言，更具选择性的抑制警报十分有利。

因此，根据第二方面，本发明提供用于保护受保护区域入口的装置，该装置包括：

至少一个磁性传感器，其配置成测量由该至少一个磁性传感器的第一感应区所界定空间的局部体积内的环境磁场或梯度，并产生相应的测量信号，

非磁性传感装置，其配置成检测所述磁性传感装置附近的主检测区内是否存在物体，

射频接收器，其配置成当变换器处于检测区内时接收来自该变换器的识别信号，

存储器，其存储一个或多个对应于变换器的各自身份的识别码，

信号处理电路，其设置成与所述磁性传感装置、所述非磁性传感装置及射频接收器通信，以及

报警装置，其可由所述信号处理电路的输出信号控制，该报警装置配置成在所述主传感装置附近提供可听和可视警报中的至少一种警报；

进一步，所述信号处理电路配置成识别测量信号中由于环境磁场内铁磁性物体的运动而产生的瞬时变化并将已识别的测量信号的瞬时变化与非磁性传感装置在其检测区内检测到存在物体的情况相关联，并且信号处理电路设置成在该关联指明主检测区内存在铁磁性物体的情况下引起报警装置运行，而在射频接收器检测到身份储存在存储器的变换器的另一情况下则更改报警的运行。

该射频接收器可包括RFID标签阅读器和变换器射频识别标签(RFID tags)。该接收器可对超高频(UHF)或高频(HF)辐射感应，并可具有几十厘米的顺序检测范围，通常可达到30cm。

所述更改可以包括在RFID接收器检测到存在已知身份的射频识别标签的情况下抑制警报。

在一优化方案中，当检测到已知的RFID标签时，根据由磁性传感器检测到的磁场内的瞬时变化的强度，系统可能并非抑制警报，而是修改触发警报的阈值。

例如，所述存储器可以对存储器中每一身份并存指明与RFID标签相关的铁磁性特性的值，该特性由所述装置用于设定可触发警报的磁场变化的阈电平。电路可查阅该值并相应地触发且发出警报。

所述存储器可以分配一组预定阈值中的一个阈值。例如，一些标签可与低阈值关联，以使该系统的灵敏度较高，当弱铁磁性(或较小而铁磁性较强的)物体通过则发出警报。其它标签可以与较高阈值关联，以使较大的物体能够通过而不发出警报。一些标签可以与当检测到标签时即完全抑制警报的值关联。

除为每个标签分配阈值外，所述存储器还可储存指明与每一标签相关的抑制所需持续时间的信息。信号处理器随后可在存储器内所储存的时间内采取抑制。一旦超过这一时间，当检测到标签时即在满足条件的情况下可发出警报(并未抑制)。可以理解的是，对于装置的一些大尺寸零部件，可能需要较长时间通过门口，因此所需的抑制时间较长。对于较小物件，例如个人衣物，可以预料它们会迅速通过门口，因此适于较短的抑制时间。无疑地，警报受到抑制的时间越短，其它未经确认但具有潜在危险的物件却经允许通过而不发出警报的机会就越小。

因此，所述装置可包括至少一个RFID标签，可将该标签分配给通过入口的人，或者可将其粘贴、嵌入或以其他方式附至可能经过受保护入口的物体上。

所述装置可进一步包括一个或多个已附有RFID标签的铁磁性物体，该RFID标签的身份储存于装置的存储器中。最优选地，存储器还对身份并存对应于物体的铁磁性特性的值。

第一方面和第二方面的本发明可以用于减少发出可能认定为多余警报的次数。就此而言，可将第一和第二方面的特征结合，产生具有用于检测区域内物体接近的第二非磁性传感器的装置，同时射频阅读器用于区别不同类型的安全及危险物体。然而，根据本发明的第一或第二方面，本发明并未直接独立解决由于房门是由铁磁性材料制成、包括铁磁性材料的物件或已诱发涡电流而使房门自身可能导致真正错误警报的问题。

因此，根据第三方面，本发明提出用于保护受保护区域入口的装置，其包括：

至少一个磁性传感器，其配置成测量由该至少一个磁性传感器的第一感应区所界定空间的局部体积内的环境磁场或梯度，并产生相应的测量信号，

非磁性传感装置，其配置成检测该磁性传感装置附近的检测区内是否存在物体，

信号处理电路，其设置成与所述磁性传感装置和所述非磁性传感装置通信，及

报警装置，其可由所述信号处理电路的输出信号控制，该报警装置配置成在主传感装置附近提供可听和可视警报中的至少一种警报；

其中，所述信号处理电路配置成识别测量信号中由于环境磁场内铁磁性物体的运动而产生的瞬时变化并将已识别的测量信号的瞬时变化与非磁性传感装置在其检测区内检测到存在物体的情况相关联，并且在该关联指明在主传感装置附近存在铁磁性物体的请况下使报警装置发出警报；

并且，所述装置进一步包括：

房门位置传感装置，其配置成监控入口处房门的角度位置，

其中，所述信号处理电路配置成在该房门位置传感装置的输出指明房门正在移动的情况下更改警报的运行。

当房门正移动或房门正移动且还满足一个或多个条件时，装置即可通过抑制警报来更改警报的运行。

当房门正移动时抑制警报的运行排除了产生错误警报的机会，但同时忽略了房门打开时铁磁性物体可能会通过房门的可能性。

因此，在一优化方案中，当房门正移动时，装置即可并非完全抑制警报，而是根据房门所处的位置和/或房门打开或关闭的速率来改变引发警报的阈值。这可令由房门引起的磁效应得到补偿。

抑制警报的持续时间可由所述信号处理装置进行控制。可以设置用户可操作的输入端(如开关或按钮)，使用户根据需要开启或关闭抑制。例如，装置可以设置成决不会发生警报抑制(所谓的超控模式(override mode))或设置成当房门打开或关闭时抑制警报。

在另一优化方案中，装置可以包括存储器，该存储器存储有关磁性传感器的感应区内环境磁场变化的历史数据信息，并且，在第二传感器指明在第一检测区内存在物体的同时房门位置传感装置的输出指明房门正移动的情况下，装置设置成当存储的历史数据指明环境磁场在房门开始移动前已发生变化时即引发警报。

所述历史信息可以通过定期对该磁性传感器的输出采样来获取。

回视房门开始移动之前的时刻磁场是否正发生变化，对铁磁性物体是否已接近房门提供了良好的估计，并且，基于假定房门正移动时非磁性传感装置的检测区内的同一物体即为已检测到的同一铁磁性物体，发出警报。这样可能导致发生错误警报，但比起彻底抑制警报，这可能是更佳选择。

在一优化方案中，信号处理电路可配置成将存储的历史数据与基线数据和指明房门位置的信息关联，以将房门移动效应从所述数据中删除，在相关数据指明在磁性传感器的检测区内存在移动的磁性物体的情况下，可恢复警报。

即使当房门正在移动时，此方案也可允许使用已记录的数据，而不是回视房门开始移动的前一时刻获取的历史数据。

装置可以将基线数据存储在存储器内。该数据可以是装置安装期间在房门打开和关闭并对磁性传感器的输出采样时获取的实际数据。同时，可对位置传感器的输出采样并连同磁性数据一起储存。每扇房门可能会引起磁场的独一变化，并且通过将其存储在存储器里能够将其从所观察到的变化中“减去”，以将房门的移动效应从警报发出期间所使用的任一关联中删除。

房门位置传感装置可包括连接房门和门框的旋转编码器。该房门位置传感装置包括具有光源和检测器的光学传感器和将光从光源反射至检测器的反光镜，所述光源和检测器固定于房门上或相对于门框固定，该传感器确定检测器与反光镜之间的距离。房门位置传感装置可包括红外或超声波测距传感器、线性编码器、电位式传感器、应变仪、照相机、具压力传感器的气囊(pneumatic bladder)。

房门位置传感器可以使用红外光。可以将该房门位置传感器与非磁性传感装置结合为单个传感装置。例如，超声传感器或雷达传感器可检测门口附近物体的存在和运动，包括感应房门的位置。这可以通过将房门和主检测区设于传感器的视野内而得以实现。所述传感器还可以确定房门是处于移动还是静止。

根据第四方面，本发明提出一种用于保护受保护区域入口的装置，其包括：

至少一个磁性传感器，其配置成测量由该至少一个磁性传感器的第一感应区所界定空间的局部体积内的环境磁场或梯度，并产生相应的测量信号，

非磁性传感装置，其配置成检测所述磁性传感装置附近的检测区内是否存在物体，

信号处理电路，其设置成与所述磁性传感装置和所述非磁性传感装置通信，以及

报警装置，其可由所述信号处理电路的输出信号控制，该报警装置配置成在所述磁性传感器附近提供可听和可视警报中的至少一种警报；

其中，所述信号处理电路配置成识别测量信号中由于环境磁场内铁磁性物体的运动而产生的瞬时变化并将已识别的测量信号的瞬时变化与非磁性传感装置在其检测区内检测到存在物体的情况相关联，并在该关联指明在主传感装置附近存在铁磁性物体的请况下使报警装置发出警报；

并且，装置进一步包括：

房门位置传感装置，其配置成监控相对于入口处房门的房门角度位置，并且

装置进一步包括存储器和关联装置，存储器在使用中存储由于环境磁场中铁磁性物体的运动而引起测量信号的历史瞬时变化，关联装置配置成将在房门移动前已储存的测量信号的历史瞬时变化与非磁性传感装置在其检测区内检测到存在物体的发生相关联，其中，装置设置成在该关联(即便该关联在时域内分离)指明在磁性传感器附近存在磁性物体的情况下使报警装置发出警报。

当然，可将本发明的第一、第二、第三和第四方面结合，以提供具有上述特征的任一结合形式的装置。

根据第五方面，本发明提出一种用于房间的受保护门口组件，其包括：

包裹房门的门框，及根据本发明的第一、第二或第三方面中的一个或多个方面的装置。

该门口可包括通向核磁共振室的门口。

根据第六方面，本发明提出一种保护房间(如核磁共振室)门口的方法，其包括以下步骤：

(a)使用包括磁性传感器的无源主传感装置测量环境磁场或其梯度，并产生相应的测量信号；

(b)使用包括至少一个传感器的第一非磁性传感装置检测主传感装置附近物体的运动，该至少一个传感器配置成检测在主传感装置附近的各自区域内是否存在物体；

(c)识别由磁性传感装置产生的测量信号由于铁磁性物体在由磁性传感器的感应区所界定空间的局部体积内的环境磁场中的运动所产生的瞬时变化；

(d)结合由非磁性传感装置检测到的物体运动评估已识别的测量信号的瞬时变化，以确定二者之间的关联；及

(e)在发生这种关联并且所述两个传感器在其各自区域内识别同时存在物体的情况下，提供表明铁磁性物体存在的指示；

(f)使用第二非磁性传感装置检测磁性传感装置附近物体的运动，该第二非磁性传感装置包括至少一个传感器，其配置成检测在主传感装置附近的各自区域内是否存在物体，该主传感装置定位成物体会在进入该第二传感装置的检测区之前先进入其检测区。

以及

(g)在物体进入第二传感器的检测区之前在第二非磁性传感装置的检测区内检测到该物体之后，在一段时间内抑制警报信号。

根据第七方面，本发明提出一种保护房间(如核磁共振室)门口的方法，其包括以下步骤：

(a)使用包括至少一个第一磁性传感器的无源主传感装置测量环境磁场或其梯度，并产生相应的测量信号；

(b)使用第二非磁性传感装置检测主传感装置附近物体的运动，该第二传感装置包括至少一个传感器，其配置成检测在主传感装置附近的各自区域内是否存在物体；

(c)识别由第一传感装置产生的测量信号由于铁磁性物体在由磁性传感器的感应区所界定空间的局部体积内的环境磁场中的运动所产生的瞬时变化；

(d)结合由第二非磁性传感装置检测到的物体运动评估已识别的测量信号的瞬时变化，以确定二者之间的关联；及

(e)在发生这种关联并且所述两个次传感器在其各自区域内识别同时存在物体的情况下，提供表明铁磁性物体存在的指示；

其中，提供表明铁磁性物体存在的指示的步骤包括在主传感装置附近产生可听和可视警报中的至少一种警报的步骤，

(f)使用第三非磁性传感装置检测主传感装置附近物体的运动，该第三传感装置包括至少一个传感器，其配置成检测门口处房门的移动；

(g)及在房门正移动的情况下更改警报。

该方法可包括当房门正移动时即抑制警报。

该方法可包括，当房门正移动时，仅使用在房门开始移动的前一时刻获取的测量信号的历史瞬时变化来执行关联。

根据第八方面，本发明提供一种保护房间(如核磁共振室)门口的方法，其包括以下步骤：

(a)使用包括至少一个第一磁性传感器的无源主传感装置测量环境磁场或其梯度，并产生相应的测量信号；

(b)在存储器中存储测量信号由于铁磁性物体在环境磁场中的运动而产生的历史瞬时变化；

(c)使用第二非磁性传感装置检测主传感装置附近物体的运动，该第二传感装置包括至少一个传感器，其配置成检测在主传感装置附近的各自区域内是否存在物体；

(d)识别由第一传感装置产生的测量信号由于铁磁性物体在由磁性传感器的感应区所界定空间的局部体积内的环境磁场中的运动所产生的瞬时变化；

(e)结合由第二非磁性传感装置检测到的物体运动评估已识别的测量信号的瞬时变化，以确定二者之间的关联；及

(f)在发生这种关联并且所述两个次传感器在其各自区域内识别同时存在物体的情况下，提供表明铁磁性物体存在的指示；

其中，提供表明铁磁性物体存在的指示的步骤包括在主传感装置附近产生可听和可视警报中的至少一种警报的步骤，

(g)使用第三非磁性传感装置检测该主传感装置附近物体的运动，该第三传感装置包括至少一个传感器，其配置成检测门口处房门的移动；

(h)在房门正移动的情况下，将在房门移动前已存储的测量信号的历史瞬时变化与非磁性传感装置在其检测区内检测到存在物体的发生相关联，及

(i)在房门正移动的情况下，当此该关联(即便该关联在时域内分离，)指明在磁性传感器附近存在磁性物体时，也会通过发出警报来更改警报；或者，当该关联(即便该关联在时域内分离，)并未指明在磁性传感器附近存在磁性物体时，也会通过抑制警报来更改警报。

下面仅通过举例(几个实施例)的方式描述本发明。

附图说明

图1是本发明第一实施例的示意图，该实施例包括第二光束，检测来自房间内部的物体的接近；

图2是本发明第二实施例的示意图，该实施例包括RFID标签阅读器和至少一个附于接近受保护门口的人或物体上的RFID标签；

图3是本发明第三实施例的示意图，该实施例包括房门位置传感器，且当房门正移动时即抑制警报；

图4是受保护的核磁共振室门口的全视图，显示本发明装置可能的安装位置；

图5为显示图1实施例中传感器的位置及相关检测区的程式化表示的俯视图；

图6为显示图2实施例中传感器的位置及相关检测区的程式化表示的俯视图；

图7为显示图3实施例中传感器的位置及相关检测区的程式化表示的俯视图；

图8为图1中第一实施例的信号处理电路中使用的逻辑说明；

图9为图2中第二实施例的信号处理电路中使用的逻辑说明；

图10为图3中第三实施例的信号处理电路中使用的逻辑说明；

图11为图3中第三实施例的一修改型中的信号处理电路中使用的逻辑说明；

图12为图2装置中不同传感器的一组信号-时间曲线，指明在房门正移动的情况下如何使用历史信号信息以确定是否有物体接近受保护区域。

具体实施方式

参阅图1，显示用于保护受保护区域入口的保护装置的第一实施例。为了此例的目的，受保护区域为核磁共振室，通常，核磁共振室是置有核磁共振成像机器(MRI机器)的屏蔽空间。这些房间经常会设在大型医院或高校。所述入口包括门口，该门口安装有位于门框内的磁屏蔽型平开房门。当该装置检测到铁磁性物体经过或即将经过门口时，该装置即会在合适的情况下通过发出警报来保护房间门口。

该装置包括主磁性传感装置，该主磁性传感装置包括磁性传感器4，如磁通门传感器、磁阻传感器、磁阻抗传感器、霍尔效应传感器或电线圈传感器，该磁性传感器4输出入射到传感器4上的磁场的测量信号。传感器4可以设置成一个以上的子传感器，如平衡传感器对或磁力仪阵列。由于通常将装置固定在受保护门口的邻近位置，大部分时间里，由于大地或入口门以及核磁共振成像机器，传感器会记录大体上不变的磁场，地磁场和核磁共振成像磁体的边缘磁场的组合。这构成了传感器输出的较大偏移。可通过高通滤波器来去除这种固有偏移。传感器也可能会测量到与位于门口附近的电气设备的电源供给有关的磁场规律性变化，这会使输出在电源频率及其谐波变化。还可以使用低通滤波器过滤掉这些变化。这些滤波器共同构成带通滤波器6来执行这些功能。

众所周知，一个人通过门口通常需要0.3秒到3秒的时间。这些时间的倒数定义传感器4的输出中目标的频率，即0.3到3Hz。

当有人携带、拉动或推动铁磁性物体接近传感器4时，环境磁场即会发生改变，导致传感器4的输出中产生变化。该变化会通过滤波器6并由放大器8放大。为触发警报，将该信号的大小与预先设定的阈值相比较。

由于信号可能是正信号或负信号，阈值检测器由整流级10及后接的比较器12组成，该比较器12具有用于提供阈值电压的电路14。可选地，对正、负信号使用不同的比较器取代整流器10和单一比较器12，并将它们的输出相结合以产生单一的警报信号。可以设置可选的锁存器12a，将从比较器输出的信号值保持一段预定的时间，比如，保持1秒。因此，锁存器的输出是数字信号，为逻辑值“0”或逻辑值“1”。在如下概述的一些情况下，锁存器的输出呈现逻辑值“1”时会引发警报。

为引发警报，锁存器12a的输出输入信号处理电路16，该信号处理电路16的输出输入一个或多个报警装置，如可听报警器20和可视报警器22及可选的外部报警器24。已证实，同时设置可听报警器和可视报警器十分有利，但并非必须如此。

另外，可以包括磁信号幅度的视觉指示器11。例如，可以提供一串琥珀色的光“条”，其随输出信号的强度增至阈值而相继点亮，一旦信号达到阈值则红光点亮。比较器的输出可以设置成在信号没有超过阈值的状态下具有逻辑电平“0”，而在信号超出阈值的状态下具有逻辑电平“1”。一旦物体已穿出磁性传感器4的范围，逻辑电平已降到阈值以下，逻辑电平就恢复至0。实际中，更佳地，警报持续一段运行时间，该运行时间由复位延时限定，并且锁存器(如触发器)将输出保持在逻辑0直至按下按钮。

为减少错误的警报，装置进一步包括额外的非磁性次传感装置30，当有人通过门口或即将通过门口时产生感应。在该实施例中，非磁性传感装置包括非磁性传感器30，其具有特有的保护区。当然，该区域应至少局部位于主传感装置能够感应到含铁物体的区域内。该区域的范围以程式化形式显示于图5中，图5对应如图4中所示的典型的将该装置固定于房门的安装方式。

在第一实施例的示例中，非磁性传感器30包括光电传感器(或任何其他感应入射光的装置)，该光电传感器设置成检测何时有人或其他物体通过指向该传感器的光束。该光束可以是可见或不可见光束。光束由光源31(如LED)产生，并且该光源与光检测器关联。为保护门口，光束于高于地面约1到2英尺处完全横跨门口的宽度。光束通过的空间区域界定传感器的感应区。当物体位于光束路径上时，该物体即处于该区域内并会打断光束。一般来说，当有人或大型物体试图通过门口时就会打断光束。为实现更好的保护，若干光束可以沿不同的路径交叉通过门口。光学传感器及光源置于装置主体100底部的可旋转转台110内。

当光束并未被打断时，传感器30的输出即为逻辑0，并且当光束由于物体移入光束路径而被打断时，输出即变成逻辑电平1。当然，在可选实施例中，逻辑值可以颠倒。可以利用锁存器(未示出)将每一传感器的输出保持一段时间，例如保持1秒。

传感器30的输出馈送至信号处理电路16的一个输入端，在简单的设置方式中，该信号处理电路可包括使用数字逻辑分立元件建立的数字逻辑电路。在其最简单的形式中，如图8所示，该信号处理电路包括“与”门16a，传感器30的输出馈送至该“与”门的一个输入端且该门16a的输出馈送至数字锁存器17。该“与”门16a的另一输入端馈有磁传感比较器12的输出。

在使用中，信号处理电路16执行磁性与非磁性传感器间的关联功能。当有关联表明光束被打断且环境磁场中出现大的变化时，该电路通常即会输出信号，该信号传递到警报电路(如图所示，锁存器的直接输出连接至警报电路)。

此外，在图1的实施例中，非磁性传感装置包括第二非磁性传感器32。该第二非磁性传感器32包括光电传感器(或任何其他感应入射光的装置)，该光电传感器设置成以类似于第一非磁性传感装置的方式检测何时有人或其他物体通过指向该传感器的光束。光束仍然可以是可见或不可见光束。光束由光源33(如LED)产生，并且该光源与光检测器32关联。对该实施例的重点在于，第二光束延伸穿过靠近受保护房间内部的区域(如图5所示)。该设置的重要性在于，光束被打断的顺序可令信号处理电路确定物体正在运动的方向。

第二光电传感器的光束设置成会在第一非磁性传感装置的光束被打断之前由正从核磁共振室内部(受保护区域)的位置接近房门的物体打断。第二传感器的输出馈送至数字电路16，并且在其指明物体已在第一光束被打断之前打断第二光束的情况下，数字逻辑电路引起警报信号18的抑制。使用逻辑“与”门16b将该信号与锁存器的输出结合，以使只要抑制信号为逻辑值“1”，“与”门的输出就为低并且通过将信号18保持在低值抑制警报。

数字电路包括定时器电路，该定时器电路产生时间延迟，在高逻辑电平下保持抑制信号一段预定时间，比如1-3秒。这就为物体通过门口提供足够的时间，期间警报受到抑制。

特别地，当物体从房间外面接近门口时，第一光束常常即会先于第二光束被打断，由此不会发生抑制警报。因此，第一实施例的装置对离开受保护房间的物体提供警报抑制，同时对进入房间的物体保持全面警报。

在改进的示例中(未示出)，信号处理电路并不依赖定时器对警报的抑制产生指定时间延迟。作为代替，抑制警报直至物体已打断第一光束并且随后该第一光束已复原。这样就给出了物体已离开门口的指示。

应当理解，可以设置不同的传感器。该实施例可以应用超声或雷达传感器来代替光学传感器。这些传感器可以设置成提供位置信息，检测界定区内的物体或运动信息，可令视野内物体的运动被检测到。可以使用单个发射机和发射器为信息处理装置提供位置和运动信息。典型地，能够检测运动的传感器利用多普勒效应并且能够区分物体接近传感器或从传感器离开。

本发明的第二实施例如图2所示。该实施例与第一实施例大体上相似，为清楚起见，采用相同的附图标记表示装置的相似部分。实际上，该装置包括第一实施例中除针对离开核磁共振室的物体使警报受到抑制的第二光束之外的所有部件。

作为第二光束的替代，设置不同类型的附加传感器34，其采取RF识别标签阅读器34、可以存储与该装置相关的已知RFID标签身份的存储器50及某些对信号处理电路的逻辑操作的改进(如图10所示)的形式。装置旨在连同若干RFID标签40一起使用，并且随同该装置一并提供这些标签。图6示出传感器在受保护门口周围的可能位置以及传感器检测区的程式化表示。

在本领域中，RFID阅读器已众所周知，因此本文不再对其进行赘述。仅需指出，将阅读器设置成提供数字信号作为输出，该数字信号提供在检测区内检测到的任一RFID标签的身份。为优化操作，该检测区应延伸穿过离房门更远的区域且至少与磁性传感器的感应区重叠。理想地，阅读器的检测范围应相当小，或许只是房门周围几十厘米处，以便仅读取靠近房门的标签。

在使用该装置前，将系统所配标签的身份加载到存储器中。对该示例而言，具有两个RFID标签并且存储器存储这两个标签的身份。可以通过将装置设成学习模式而将这些标签的身份加载到存储器中并依次将每一标签移到阅读器的范围内。

在使用中，一旦物体进入RFID标签阅读器的范围，标签的身份就会从阅读器中输出并馈送至信号处理电路。该电路将标签与存储器中的身份进行比较。当匹配时，即提升标志位(从低逻辑值移到高逻辑值)以表明已知标签之一在门口附近。然后，通过第一实施例所述的同样方式，根据磁性传感器与光检测器的输出信号的关联，引发或抑制警报。之后，警报信号连同标志的反相值(inverted value)馈送至“与”门，从而在检测到已知RFID标签的情况下抑制警报。

本申请人认为该系统可有助于解除由于操作人员携带铁磁性物体经过房门而有理由相信该操作人员仅在安全的情况下才做出这种行为却仍引起多余的警报。例如，受过安全移动物体的培训且由此假定不会将任何危险物体带入房间的操作人员可以携带RFID标签，由此决不会触发警报。这种系统会适于操作人员可能穿着已磁化的文胸的情况，否则他们时常会引发警报或被要求更换衣服。

可选地，存储器40还可对存储器内每一身份并存确定灵敏度等级的值，在该灵敏度等级会触发锁存器。例如，更可信的使用者可能具有与较高阈值关联的标签，对缺乏经验的使用者给予与较低阈值关联的标签。然后，标签由电路识别之后，可以根据与其并存在存储器内的对应值设定触发警报的等级。

据设想，在标签固定于铁磁性物体(如手推车)的情况下，后一特征尤为有益。当物体移动到磁性传感器的检测范围内时，该物体会具有如磁性传感器所查看到的铁磁性特性。特别地，该特性支配磁场中的峰值变化，由于物体的存在，这一峰值变化预计会由磁性传感器观测到。这可用于设定锁存器触发的阈值，以使物体本身不会引发警报，而是除该物体以外还存在任一磁性物体的情况下才会导致超出阈值，从而引发警报。

还一实施例如图3所示。仍以同样的附图标记表示与第一和第二实施例相同的部件表示。该装置包括磁性传感器4和第一光检测器30，该第一光检测器30检测延伸跨过受保护房间门口的光束的打断。

另外，在该实施例中设置房门位置传感器36，其产生指明房门角度位置的输出信号。房门传感器的位置如图7所示。该传感器36的输出馈送至信号处理电路(如图10所示)，该信号处理电路处理信号以确定在给定时间的房门位置并且确定该房门是否正移动或静止。在该示例中，这可通过即时将在该给定时刻的房门位置与稍前时刻的房门位置相比较得以实现。将房门位置信号馈送至存储器内的先进后出(FILO)缓冲区为实现该目的提供足够的信息。

当房门移动时，信号处理电路即产生具有高逻辑值的房门移动信号，当房门静止时则产生具有低逻辑值的房门移动信号。随后，使用逻辑“与”门将其与锁存器的输出相结合以提供馈送至报警装置的信号。由此，当锁存器输出为高时，指明铁磁性物体已打断光电传感器的光束，则引发警报；而在房门正移动的情况下则抑制警报。

当房门移动时即抑制警报可令装置和铁磁性房门一起使用，否则在铁磁性房门移动时可能会引起错误警报。

在另一方案中，如图11所示，装置包括附加存储器，其存储来自磁性传感器的历史环境磁场信息。如图11所示，基于房门移动信号走高指明该房门已开始移动，信号处理电路针对当前时间停止使用磁场传感器的输出作为检测是否存在在感应区内移动的铁磁性物体的基础，而是查看在房门移动信号走高前存储在存储器中的历史值。当其提供指示表明在房门移动前铁磁性物体正在感应区内移动时，则电路会无视房门移动信号的高逻辑值，以使不再抑制警报，而是引发警报。

通过查看历史数据，报警器能够保持激活，装置却转而基于房门移动前所获取的信息，因此消除移动房门对报警器运行的影响。

图12阐明当铁磁性物体接近房门且随后房门开始移动时(如同有人携带物体接近房门并随后推开房门)来自磁性传感器、光束、房门位置传感器和射频接收器的信号。

可以看出，当信号处理电路检测到房门正移动时，其即时回看房门开始移动前的磁信号。当其指明铁磁性物体正在磁性传感器的检测区内移动(如图所示)时，即引发警报状态。随后，检查RFID标签情况以查看警报是否应当受到抑制。当检测到已知RFID标签时，即可抑制警报或根据持有的关于RFID标签的信息更改警报。

本领域技术人员应当理解可将这些实施例的任意特征加入其他任何实施例中。例如，房门移动抑制可与第二光束结合使用，以在物体离开房间时抑制警报。

还应理解，本文阐明的简化式分立逻辑电路并非理解为限定作用。利用“或”门、“与”门、“或非”门及“异或”门的结合作为分立元件或作为在数字处理装置上执行的计算机实施程序中的逻辑步骤，能够容易应用一组近乎无限可能的数字电路，实现相同的整体逻辑功能。

Claims (9)

1.用于保护受保护区域入口的装置，其包括：

至少一个磁性传感器，其配置成测量由该至少一个磁性传感器的第一感应区所界定空间的局部体积内的环境磁场或梯度并产生相应的测量信号，

非磁性传感装置，其配置成检测所述磁性传感装置附近的检测区内是否存在物体，

信号处理电路，其设置成与所述磁性传感装置和所述非磁性传感装置通信，及

报警装置，其由所述信号处理电路的输出信号控制，该报警装置配置成在所述磁性传感装置附近提供可听和可视警报中的至少一种警报；

其中，所述信号处理电路配置成识别所述测量信号中由于环境磁场内铁磁性物体的运动而产生的瞬时变化并将已识别的测量信号的瞬时变化与所述非磁性传感装置在其检测区内检测到存在物体的情况相关联，并且在该关联指明在所述磁性传感装置附近存在铁磁性物体的请况下使所述报警装置发出警报；

并且，所述装置进一步包括：

房门位置传感装置，其配置成监控所述入口处房门的角度位置，

其中，所述信号处理电路配置成在所述房门位置传感装置的输出指明房门正在移动的情况下更改警报的运行。

2.根据权利要求1的装置，所述装置设置成当房门正移动或者房门正移动且满足一个或多个条件时即通过抑制警报来更改警报的运行。

3.根据权利要求1的装置，该装置设置成根据房门所处的位置和/或房门打开或关闭的速率，通过改变引发警报的阈值来更改警报的运行。

4.根据权利要求1的装置，所述装置包括存储器，该存储器存储有关所述磁性传感器的感应区内环境磁场变化的历史数据信息，并且，在所述非磁性传感器指明在所述第一检测区内存在物体的同时所述房门位置传感装置的输出指明房门正移动的情况下，所述装置设置成当存储的历史数据指明所述环境磁场在房门开始移动前已发生变化时即引发警报。

5.根据权利要求4的装置，其中所述信号处理电路配置成将存储的历史数据与指明由于房门的独自运动导致所述磁性传感器的输出变化的基线数据和指明房门位置的信息关联，以将房门移动效应从所述数据中删除，在已关联的数据指明在所述磁性传感器的检测区内存在移动的磁性物体的情况下，则引发警报。

6.根据权利要求5的装置，其中所述基线数据包括所述装置安装期间在房门打开和关闭并对所述磁性传感器的输出采样时获取的实际数据。

7.根据权利要求1的装置，其中所述存储器在使用中存储房门打开前至少1秒或至少5秒时间段内的历史数据。

8.根据权利要求7的装置，其中所述存储器包括至多5秒、至多10秒或至多30秒内的历史数据。

9.根据权利要求1的装置，其中所述房门位置传感装置包括连接房门和门框的旋转编码器或者红外或超声波测距传感器、线性编码器、电位式传感器、应变仪、照相机、具压力传感器的气囊。