CN115576019A - 一种通过式探测器的线圈结构及通过式探测器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种通过式探测器的线圈结构及通过式探测器，包括双边相对设置的发射线圈组，双边发射线圈组之间形成中间通道用于通过被测物；双边发射线圈组的单边发射线圈内交替流过不同频率的电流，使得不同频率电流流通的时间内构造出被测区域分布的磁场进行交替变换。所述单边发射线圈交替流过不同频率的电流，双边发射线圈组在不同频率下被测区域产生的磁场分布不同，利用不同磁场的交替变化改变在被测区域空间内同一点的磁感应强度，来避免被测区域空间内单一磁场分布存在某一区域或某些区域磁感应强度弱，而造成的漏检。

Description

一种通过式探测器的线圈结构及通过式探测器

技术领域

本发明涉及通过式探测器技术领域，尤其涉及一种通过式探测器的线圈结构及通过式探测器。

背景技术

探测器广泛应用于各个领域，在金属加工厂或原材料冶炼厂中为防止工作人员携带厂内生产的金属面板或废料外出，通常会选择安装通过式探测器对工作人员进行检测；而在一些机关单位、考试等场合为了禁止相关人员携带手机出入，也会选择安装通过式探测器。在通过式探测器的使用场合中，大量快速的人流决定了探测器的检测效果必须高效可靠，然而现有传统的检测技术中，通过式探测器两侧门板内分别设置发射线圈，探测器内部的磁力线由一侧门板到另一侧分布基本沿水平方向，当被测人员携带一金属面板或者手机，经过通过式探测器过程中保持金属面板或手机最大截面与水平磁力线方向平行，这时候，金属面板或手机由于侧边穿过水平磁力线的截面很小，穿过的磁力线较少，因此产生的涡流效应较小，检测到涡流信号较弱，就可能导致探测器出现漏判现象，探测结果可靠性大大降低，即传统通过式探测器不能保证金属面板或手机任何姿态下都能被检测到。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种通过式探测器的线圈结构及通过式探测器，提高通过式探测器的检测可靠度，减少漏判情况。

本发明采用以下技术方案：

一方面，本发明提供一种通过式探测器的线圈结构，其特征在于，包括双边相对设置的发射线圈组，双边发射线圈组之间形成中间通道用于通过被测物；

双边发射线圈组的单边发射线圈内交替流过不同频率的电流，使得不同频率电流流通的时间内构造出被测区域分布的磁场进行交替变换。

本方案中，所述单边发射线圈交替流过不同频率的电流，双边发射线圈组在不同频率电流流通的时间内构造出被测区域产生的磁场分布不同，利用不同磁场的交替变化改变在被测区域空间内同一点的磁感应强度，来避免被测区域空间内单一磁场分布存在某一区域或某些区域磁感应强度弱，而造成的漏检。

不同频率电流产生的电磁场相互配合，形成一个x、y、z三个方向的空间电磁场，利用三个方向接收到的信息，获取被测物品的三维金属信息，同时对被测物品的形状做出大概判断。

可选地，另一方案中，所述单边发射线圈交替流过不同频率的电流，双边发射线圈组在不同频率电流流通的时间内构造出被测区域产生的磁场分布相同，多个频率信号，如果第一频率产生的被测区域分布磁场已经能产生三维的第一磁场了，第二频率产生的被测区域分布磁场也不需要跟第一磁场不同。

即不同频率电流流通的时间内构造出被测区域分布的磁场可以相同或不同。

作为上述方案的改进，所述双边发射线圈组的电流频率相同。所述双边发射线圈组的电流信号的相位相差0度或180度。本方案中，当双边发射线圈的电流信号的相位相差0度时，沿x轴磁场水平分布，当双边发射线圈的电流信号的相位相差180度时，双边发射线圈的法线相对挤压，发生产生y轴、z轴的磁场偏移，在两种不同磁场的交替变换下，形成一个x、y、z三个方向的空间电磁场，提高空间磁感应强度，避免漏检。

作为上述方案的改进，所述双边发射线圈组的电流频率不相同。如权利要求4所述的通过式探测器的线圈结构，其特征在于，所述双边发射线圈组的电流信号的相位相差0度或180度。本方案中，当双边发射线圈的电流信号的相位相差0度时，沿x轴磁场水平分布，当双边发射线圈的电流信号的相位相差180度时，双边发射线圈的法线相对挤压，发生产生y轴、z轴的磁场偏移，在两种不同磁场的交替变换下，形成一个x、y、z三个方向的空间电磁场，提高空间磁感应强度，避免漏检。

可选地，所述双边发射线圈内电流的流通回路相同或不同。本方案中，双边发射线圈一边设置口字线圈，另一边设置上部线圈和下部线圈，使得双边发射线圈内电流的流通回路不同；双边线圈结构相同则电流流通回路相同。

优选地，可以预设所述不同频率电流流通的时间。

优选地，所述不同频率电流流通的时间之间预设切换停顿时间，用于保证不同频率切换时系统保持稳定。

优选地，所述单边发射线圈组包括反向绕制的上部线圈和下部线圈。所述上部线圈和所述下部线圈电气连接或断开。所述单边发射线圈内不同频率的电流流经相同或不同的流通回路。本方案中，当上部线圈和下部线圈电气连接，单边发射线圈内不同频率流过相同的流通回路；当上部线圈和下部线圈电气断开，上部线圈和下部线圈同时经过频率1的流通回路，仅上部线圈经过频率2的流通回路，仅下部线圈经过频率3的流通回路，因此单边发射线圈内不同频率的电流流经不同流通回路。

优选地，所述双边发射线圈组的线圈形状大小相同，线圈正投影重叠。

可选地，所述双边发射线圈组的线圈形状大小不同，线圈正投影部分交叠。

可选地，设置至少两对所述双边发射线圈组。

可选地，至少两对所述双边发射线圈组的线圈位置交错。

作为上述方案的改进，所述双边或单边的上部线圈和下部线圈构成的发射线圈单元结构，其上部和/或底部设置线圈，该线圈的频率与所述发射线圈单元结构的频率不同。本方案，可以增加被测区域磁场的磁感应强度，提高检出率，以及为了防止被测物检测位置串区。

可选地，所述双边发射线圈组的线圈匝数相等或不等。

另一方面，本发明提供一种通过式探测器，包括主体结构，主体结构内设有主机和与之相连的用于通过式探测器的线圈结构，其特征在于，该用于通过式探测器的线圈结构为所述的通过式探测器的线圈结构。

与现有技术相比较，本发明的有益效果是：本发明在探测器的中间通道中，线圈中的电流为交变电流，双边发射线圈交替流过不同频率的电流，以产生相同或不同的电磁场，不同频率电流产生的电磁场相互配合，形成一个x、y、z三个方向的空间电磁场，利用三个方向的接收到的信息，获取被测物品的三维金属信息，同时对被测物品的形状做出大概判断，无论被测物品以何种姿态通过探测器，都能被系统检测到，大大提高了金属检测的可靠性，有效地避免了通过式探测器漏判错判现象，保证安检工作的顺利进行。

附图说明

图1a是本发明的通过式探测器的线圈结构第一实例第一频率的示意图；

图1b是本发明的通过式探测器的线圈结构第一实例第二频率的示意图；

图2a是本发明的通过式探测器的线圈结构第一实例第一频率的主视图；

图2b是本发明的通过式探测器的线圈结构第一实例第二频率的主视图；

图3a是本发明的通过式探测器的线圈结构第一实例第一频率的俯视图；

图3b是本发明的通过式探测器的线圈结构第一实例第二频率的俯视图；

图4a是本发明的通过式探测器的线圈结构第一实例第一频率的仰视图；

图4b是本发明的通过式探测器的线圈结构第一实例第二频率的仰视图；

图5a是本发明的通过式探测器的线圈结构第一实例第一频率电流流向的示意图；

图5b是本发明的通过式探测器的线圈结构第二实例第一频率电流流向的示意图；

图5c是本发明的通过式探测器的线圈结构第一实例第二频率电流流向的示意图；

图5d是本发明的通过式探测器的线圈结构第二实例第二频率电流流向的示意图；

图6是本发明的通过式探测器的线圈结构第三实例示意图；

图7是本发明的通过式探测器的线圈结构第四实例示意图；

图8是本发明的通过式探测器的线圈结构第五实例示意图；

图9是本发明的通过式探测器的线圈结构第六实例示意图；

图10是本发明的通过式探测器的线圈结构第七实例示意图。

具体实施方式

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。

本发明各个实施例所述用于通过式探测器的线圈结构包括发射线圈1、发射线圈2和接收线圈(未示出)。发射线圈1、发射线圈2分别与接收线圈以电磁耦合方式连接。发射线圈1、发射线圈2分别位于通过式探测器300的门板两侧，相对设置，两者之间形成中间通道用于通过被测物。其中，发射线圈组1、2的线圈电流为交变电流，当通过发射线圈发送激励信号，接收线圈会产生感应信号。发射线圈组中电流为交变电流，接收线圈感应电压值来检测被测物。

通过式探测器的线圈结构及其构成的通过式探测器的所有实施例符合以下规则：

在流通电流规则上，发射线圈1(或发射线圈2)流过多个频率的电流。

在流通回路规则上，发射线圈1(或发射线圈2)内电流的流通回路可以有多种方式，不同频率的电流可以采用相同的流通回路，也可以采用不同的流通回路。

在不同时刻电流交替流通的时间规则上，发射线圈1(或发射线圈2)内不同频率电流流通的时间可以相同，也可以不相同。

在不同时刻电流切换的时间间隔规则上，发射线圈1(或发射线圈2)内不同频率电流切换的时候中间可以存在时间间隔，也可以不存在时间间隔。

在不同时刻电流产生的磁场规则上，发射线圈1(或发射线圈2)内不同频率电流产生的磁场可以相同，也可以不同。

在线圈形状大小规则上，发射线圈1和发射线圈2的形状大小可以相同，也可以不相等。

在匝数规则上，发射线圈1和发射线圈2的匝数可以相等，也可以不相等。

在位置规则上，发射线圈1和发射线圈2的位置可以沿中间通道方向左右对称，也可以不对称。

在接线规则上，单边发射线圈组内的不同部分发射线圈可存在实际电气连接，也可不存在实际电气连接。

在线圈类型和数量规则上，可以存在多组相同或不同的发射线圈组。

参考图1a和图1b，图1a是本发明的通过式探测器的线圈结构第一实例第一频率的示意图，图1b是本发明的通过式探测器的线圈结构第一实例第二频率的示意图。该通过式探测器的线圈结构的发射线圈1由上部线圈111和下部线圈112组成，上部线圈111和下部线圈112为同一条导线正反绕制线圈。发射线圈2由上部线圈211和下部线圈212组成，上部线圈211和下部线圈212为同一条导线正反绕制线圈。发射线圈1和发射线圈2线圈形状大小相同，双边线圈中心重合，即线圈投影重叠。发射线圈1和发射线圈2频率相同，两者交替流过第一频率和第二频率的电流产生不同的磁场。

如图1a所示建立直角坐标系，发射线圈1和发射线圈2平行于y轴和z轴，垂直于x轴，y轴为被测物穿过的通道，发射线圈1和发射线圈2离z轴和y轴距离相等。在发射线圈1和发射线圈2流经第一频率电流的某一时刻，沿x轴正方向看发射线圈1上部线圈111电流为逆时针流法，发射线圈1下部线圈112电流为顺时针流法，发射线圈2上部线圈211电流为逆时针流法，发射线圈2下部线圈212电流为顺时针流法，由右手定则可知，该时刻，上部线圈111产生的磁感线沿x轴负方向平行，上部线圈211产生的磁感线沿x轴负方向平行，下部线圈112产生的磁感线沿x轴正方向平行，下部线圈212产生的磁感线沿x轴正方向平行。

如图1b所示建立直角坐标系，发射线圈1和发射线圈2平行于y轴和z轴，垂直于x轴，y轴为被测物穿过的通道，发射线圈1和发射线圈2离z轴和y轴距离相等。在发射线圈1和发射线圈2流经第二频率电流的某一时刻，沿x轴正方向看发射线圈1上部线圈111电流为逆时针流法，发射线圈1下部线圈112电流为顺时针流法，发射线圈2上部线圈211电流为顺时针流法，发射线圈2下部线圈212电流为逆时针流法，由右手定则可知，该时刻，上部线圈111产生的磁感线沿x轴负方向平行，上部线圈211产生的磁感线沿x轴正方向平行，下部线圈112产生的磁感线沿x轴正方向平行，下部线圈212产生的磁感线沿x轴负方向平行。

请参考图2a，图2a是本发明的通过式探测器的线圈结构第一实例第一频率的主视图；在发射线圈1和发射线圈2流经第一频率电流的某一时刻，同一水平上左右线圈磁感线方向相同，故在此区域内产生了x轴方向的磁场；在垂直方向上靠近发射线圈上部线圈和下部线圈的交接区域，磁感线沿逆时针方向环绕交接线段，故在此区域内产生了z轴方向的磁场。

请参考图2b，图2b是本发明的通过式探测器的线圈结构第一实例第二频率的主视图；在发射线圈1和发射线圈2流经第二频率电流的某一时刻，同一水平上左右线圈磁感线方向相反，在中间通道内磁感线向y轴平行方向偏转，故在此区域内产生了y轴方向的磁场。

请参考图3a，图3a是本发明的通过式探测器的线圈结构第一实例第一频率的俯视图；在发射线圈1和发射线圈2流经第一频率电流的某一时刻，左右线圈磁感线方向相同，故在此区域内产生了x轴方向的磁场。

请参考图3b，图3b是本发明的通过式探测器的线圈结构第一实例第二频率的俯视图；在发射线圈1和发射线圈2流经第二频率电流的某一时刻，左右线圈磁感线方向相反，在中间通道内磁感线向z轴方向偏转，故在此区域内产生了z轴方向的磁场。

请参考图4a，图4a是本发明的通过式探测器的线圈结构第一实例第一频率的仰视图；在发射线圈1和发射线圈2流经第一频率电流的某一时刻，左右线圈磁感线方向相同，故在此区域内产生了x轴方向的磁场。

请参考图4b，图4b是本发明的通过式探测器的线圈结构第一实例第二时刻的仰视图；在发射线圈1和发射线圈2流经第二频率电流的某一时刻，左右线圈磁感线方向相反，在中间通道内磁感线向z轴平行方向偏转，故在此区域内产生了z轴方向的磁场。

发射线圈1和发射线圈2在第一频率电流流经的时间与第二频率电流流经的时间，两时间长短可以相同或不同，两时间之间存在切换停顿时间，且切换停顿时间的长短可以设置，用来保证不同频率切换时保持稳定。发射线圈1和发射线圈2流经第一频率电流的时段内，发射线圈1和发射线圈2双边的信号相位相差0度，双边线圈法线同向，发射线圈1和发射线圈2的之间被测区域空间内的磁场主要是沿x轴水平方向的磁场，以及上部线圈与下部线圈之间交接处的环状磁场，沿x轴水平方向的磁感应强度最大；发射线圈1和发射线圈2流经第二频率电流的时段内，发射线圈1和发射线圈2双边的信号相位相差180度，双边线圈法线相反，产生的双边上部线圈磁力线相对挤压，在中间通道内磁感线向y、z轴偏移，双边下部线圈法线相反，在中间通道内形成更大的环状磁场，在中间通道y、z轴方向产生的磁感应强度最大；利用发射线圈1和发射线圈2第一频率电流流经时段内被测区域空间分布的磁场与第二频率电流流经时段内被测区域空间内分布的磁场交替，来改变在被测区域空间内同一点位置的磁感应强度，即对被检测在同一点进行两次检测；当金属板体和手机最大截面平行于x轴时，第一频率电流流经线圈时，被测区域空间内磁场的磁力线穿过金属板体和手机的侧面，涡流效应小，检测不出被测物，易漏检，在交替后第二频率电流流经线圈时，在中间通道z轴方向产生的磁感应强度最大，被测区域空间内磁场的磁力线穿过金属板体和手机最大截面，涡流效应最大，可检测到被测物；当金属板体和手机最大截面平行于z轴时，第一频率电流流经线圈时，被测区域空间内磁场的平行于x轴磁力线穿过金属板体和手机最大截面，涡流效应最大，可检测到被测物，在交替后第二频率电流流经线圈时，由于被测区域空间内磁场平行于z轴磁力线穿过金属板体和手机的侧面，涡流效应小，检测不出被测物，易漏检。通过被测区域空间内不同分布磁场在不同时刻的交替互补配合，形成同时存在x、y、z轴三个方向的磁场，故对于被测物金属板和手机不管以任何姿势通过探测器，其最大截面积都能产生有效的涡流磁场，极大提高了被测物品的检出率，提升了通过式探测器的可靠性。

进一步地分别对x、y、z轴采集到的信息进行分析，可确定被测物品的三维金属信息，从而对被测物品金属形状做出大概判断。

本发明通过式探测器的线圈结构提供的第二实施例与第一实施例的区别在于电流流向不同，工作原理相同。

请参考图5a，图5a是本发明的通过式探测器的线圈结构第一实例第一频率电流流向的示意图。沿x轴正方向看上部线圈111为逆时针流法，上部线圈211为逆时针流法，下部线圈112为顺时针流法，下部线圈212为顺时针流法。

请参考图5b，图5b是本发明的通过式探测器的线圈结构第二实例第一频率电流流向的示意图。沿x轴正方向看上部线圈111为顺时针流法，上部线圈211为顺时针流法，下部线圈112为逆时针流法，下部线圈212为逆时针流法。

请参考图5c，图5c是本发明的通过式探测器的线圈结构第一实例第二频率电流流向的示意图。沿x轴正方向看上部线圈111为逆时针流法，上部线圈211为顺时针流法，下部线圈112为顺时针流法，下部线圈212为逆时针流法。

请参考图5d，图5d是本发明的通过式探测器的线圈结构第二实例第二频率电流流向的示意图。沿x轴正方向看上部线圈111为顺时针流法，上部线圈211为逆时针流法，下部线圈112为逆时针流法，下部线圈212为顺时针流法。

请参考图6，图6是本发明的通过式探测器的线圈结构第三实例示意图。实施例三基于实施例一，其区别仅在于：发射线圈1和发射线圈2的形状相同，大小不相同，线圈中心重合，双边线圈投影部分交叠。

请参考图7，图7是本发明的通过式探测器的线圈结构第四实例示意图。实施例四基于实施例一，其区别仅在于：发射线圈1和发射线圈2的形状相同，大小相同，线圈中心不重合，双边线圈投影部分交叠；也即发射线圈1和发射线圈2以y轴线为对称中心线，左右非对称，但线圈投影部分交叠。

请参考图8，图8是本发明的通过式探测器的线圈结构第五实例示意图。实施例五与实施例一的区别仅在于：发射线圈1的上部线圈111和下部线圈112不存在实际电气断开，发射线圈2的上部线圈211和下部线圈212电气断开。两实施例工作原理相同。

请参考图9，图9是本发明的通过式探测器的线圈结构第六实例示意图。实施例六基于实施例一，其区别仅在于：两侧门板上设置两对发射线圈组，发射线圈1和发射线圈2为一对，发射线圈1’和发射线圈2’为一对，两对发射线圈组可以一致或交错。本实施例发射线圈的对数数量可根据需要进行设置。

参考图10，图10是本发明的通过式探测器的线圈结构第七实例示意图。实施例七基于实施例一，其区别仅在于：本实施例除发射线圈1和发射线圈2外，还在其他区域存在线圈结构不同的发射线圈3、发射线圈4、发射线圈5和发射线圈6，线圈3、4、5、6的频率与发射线圈1、2的频率不同。不同频率的设置为了防止被测物检测位置串区，以及加强中间通道上分布的在x、y、z三个方向的磁场。

本发明通过式探测器的线圈结构提供的第八实施例，发射线圈1包括上部线圈111和下部线圈112，发射线圈2包括一个口字线圈，上部线圈111和下部线圈112的正投影与发射线圈2重叠。发射线圈1(或发射线圈2)流过多个频率的电流。

另一方面提供一种通过式探测器，包括探测器壳体以及安装在控制器壳体上的射线圈组、接收线圈和主机，探测器壳体的中部设有安检通道，发射线圈组的发射线圈组1和发射线圈组2分别设置在安检通道的两侧，发射线圈组与接收线圈以电磁耦合方式连接，发射线圈组和接收线圈均与主机电连接，其中，所述发射线圈组中线圈的电流为交变电流，发射线圈1由上部线圈111和下部线圈112组成，上部线圈111和下部线圈112为同一条导线正反绕制线圈。发射线圈2由上部线圈211和下部线圈212组成，上部线圈211和下部线圈212为同一条导线正反绕制线圈。发射线圈1和发射线圈2线圈形状大小相同，双边线圈中心重合。在发射线圈1和发射线圈2内交替流过相同或不同的磁场，形成xyZ三个方向的电磁场，两种不同的分布磁场互补配合，提高被测物品的检出率，提升了通过式探测器的可靠性。利用三个方向接收到的信息，获取被测物品的三维金属信息，同时对被测物品的形状做出大概判断。

通过式探测器包括线圈结构，其具体实施方式参考实施例一至八，此处不再赘述。

使用本发明用于探测器的线圈结构构建通过式探测器，可以有效解决通过式探测器中存在的漏报率较高的问题，极大提升通过式探测器的可靠性和探测效率。

以上所述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，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (18)

1.一种通过式探测器的线圈结构，其特征在于，包括双边相对设置的发射线圈组，双边发射线圈组之间形成中间通道用于通过被测物；

双边发射线圈组的单边发射线圈内交替流过不同频率的电流，使得不同频率电流流通的时间内构造出被测区域分布的磁场进行交替变换。

2.如权利要求1所述的通过式探测器的线圈结构，其特征在于，所述双边发射线圈组的电流频率相同。

3.如权利要求2所述的通过式探测器的线圈结构，其特征在于，所述双边发射线圈组的电流信号的相位相差0度或180度。

4.如权利要求1所述的通过式探测器的线圈结构，其特征在于，所述双边发射线圈组的电流频率不相同。

5.如权利要求4所述的通过式探测器的线圈结构，其特征在于，所述双边发射线圈组的电流信号的相位相差0度或180度。

6.如权利要求1所述的通过式探测器的线圈结构，其特征在于，所述双边发射线圈内电流的流通回路相同或不同。

7.如权利要求1所述的通过式探测器的线圈结构，其特征在于，可以预设所述不同频率电流流通的时间。

8.如权利要求1所述的通过式探测器的线圈结构，其特征在于，所述不同频率电流流通的时间之间预设切换停顿时间。

9.如权利要求1-8中任一所述的通过式探测器的线圈结构，其特征在于，所述单边发射线圈组包括反向绕制的上部线圈和下部线圈。

10.如权利要求9所述的通过式探测器的线圈结构，其特征在于，所述上部线圈和所述下部线圈电气连接或断开。

11.如权利要求10所述的通过式探测器的线圈结构，其特征在于，所述单边发射线圈内不同频率的电流流经相同或不同的流通回路。

12.如权利要求1-8中任一所述的通过式探测器的线圈结构，其特征在于，所述双边发射线圈组的线圈形状大小相同，线圈正投影重叠。

13.如权利要求1-8中任一所述的通过式探测器的线圈结构，其特征在于，所述双边发射线圈组的线圈形状大小不同，线圈正投影部分交叠。

14.如权利要求9所述的通过式探测器的线圈结构，其特征在于，设置至少两对所述双边发射线圈组。

15.如权利要求14所述的通过式探测器的线圈结构，其特征在于，至少两对所述双边发射线圈组的线圈位置交错。

16.如权利要求9所述的通过式探测器的线圈结构，其特征在于，所述双边或单边的上部线圈和下部线圈构成的发射线圈单元结构，其上部和/或底部设置线圈，该线圈的频率与所述发射线圈单元结构的频率不同。

17.如权利要求1-8中任一权利要求所述的通过式探测器的线圈结构，其特征在于，所述双边发射线圈组的线圈匝数相等或不等。

18.一种通过式探测器，包括主体结构，主体结构内设有主机和与之相连的用于通过式探测器的线圈结构，其特征在于，所述通过式探测器的线圈结构如权利要求1-17中任一权利要求所述的通过式探测器的线圈结构。

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