CN1238053A - 物品的识别与鉴定 - Google Patents

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Abstract

一种用于检测防伪物品(158)真实性的方法，其中的防伪物品包含有具有饱和磁场Hs大于100A/m的磁性颗粒。该方法包括如下步骤：(a)产生一个或多个基频的交流场；(b)将待检测物品(158)置于所说场中；(c)探测从所说要检测的物品中得到的检测信号；(d)检验出现所述基频的任何特定谐波或所述基频的任何线性组合和所述谐波的任何线性组合的检测信号，所述特定的谐波或任何线性组合表示磁性颗粒的存在。该方法应用于交易点，使要探测的物品紧靠传感器。

Description

物品的识别与鉴定
发明领域
本发明涉及用于识别物品以得到鉴定的方法和装置，尤其是主要由非磁性材料和加入具有可识别的磁特性的磁性纤维构成的物品。本发明特别适用于高价值票据的领域，例如，原始的合同、钞票、有价息票、证券、护照以及类似物等。然而，本发明并不局限于这样的票据，而且同样可适用于任何放入可识别磁性颗粒的非磁性物品的识别和鉴别。
相关申请
在1996年12月12日申请的EP 96203529.1中已经建议，把作为防伪特征的具特定形状与磁特性的磁性颗粒加入需要识别的物品中。至今该建议已经与禁止由彩色复制机照相复制高价值票据(例如钞票)联系起来，而且该建议已将适当的传感器加入彩色复制机中，该传感器自动检测放在复制台板上的票据中磁性颗粒或纤维的存在。在检测这样一个票据时，将传感器设置为产生在复制机内利用的信号，该信号通过禁止机器的复制功能或破坏复制而使物品的复制失效，以便不能由复制过程正确地再生物品。
用安装在扫描架上的多传感器头已经实现了彩色复制机中的检测系统。由玻璃或台板厚度、扫描头与玻璃之间的容许间隔以及玻璃上方光学系统的焦深的组合来限定传感器和票据之间的间隔。这意味着多传感器应相隔几厘米距离工作。
对于距离和磁扫描头的空心线圈的组合，一开始就会注意到，用可接受的线圈质量、尺寸以及功耗这将会导致最大磁场，意味着磁性颗粒理论上需要在1000A/m下饱和，即具有低于1000A/m的饱和磁场Hs。
术语“饱和磁场Hs”在此定义为铁磁颗粒中在磁通密度饱和开始处的所加磁场，高于饱和点之后磁通密度随所加场的变化变为基本非线性。此外，注意到，可实际使用的场的强度不能实现饱和，除非退磁因数N小于1/250，优选小于1/1000，以提供由硬拉材料(例如坡莫合金)产生的磁导率的典型值。这意味着需要长、细的颗粒，而圆形的颗粒不适用。
由下面众所周知的公式定义退磁因数N:
Hin=Happ-N×M
其中M是材料的磁化强度，Happ是所加的磁场，Hin是该材料的内部磁场，N是退磁因数。
概括其它一些磁特性，磁性颗粒具有：
ⅰ)大于100A/m，优选大于200A/m，大于300A/m更好；选择较低的值以便不触发EAS(电子物品监视)报警器的饱和磁场Hs；
ⅱ)大于0.1忒斯拉的磁饱和磁通密度Bs；
ⅲ)范围为10至10000的动磁导率μd。
术语“动磁导率μd”在此定义为在饱和起始点的磁通密度与磁场和自由空间的磁导率乘积的比。
发明概述
为此应用提出的传感器是一个适合“交易点”鉴定的磁场发射和检测器件，例如，“交易点”这里防伪物品作为货物、服务或货币进行交换。“交易点”的位置可以是商店钱柜、银行和建筑物公共柜台、火车站售票处、交易所(Bureau de Change)以及类似的地方。
本发明的一个目的是要提供一种小型装置，该装置包括一个适合于与要识别的物品接近或实际上与要识别的物品接触的探头，以便能对其进行响应产生电信号，用于鉴别呈现给探头的物品。
本发明的另一目的是要提供一种手持的手指或拇指佩戴装置，用在交易点，通常与包括电源、信号处理和报警部件的壳架相组合，为了同一目的。
本发明的又一目的是提供一种将传感器用于可能包括或不包括磁性纤维或颗粒的物品的方法，该方法使产生的电信号表示颗粒是否出现在所关心的物品中。
根据本发明的一个方面，提供一种检验防伪物品真实性的方法，所述防伪物品包含饱和磁场Hs大于100A/m的磁性颗粒。所述方法包括如下步骤：
(a)产生一个或多个基频的交流场；
(b)使要检验的物品位于场中；
(c)检测由待检测的物品发出的检测信号；
(d)检验出现基频的任何特定谐波或基频的任何线性组合和谐波的任何线性组合的检测信号，其中该特定的谐波或线性组合表示磁性颗粒的存在。
或者，从另一角度来看，提供一种检验防伪物品真实性的方法，如果是真实的，所述防伪物品具有所选择的饱和磁场Hs大于100A/m的磁性颗粒，所述方法包括如下步骤：
(a)产生一个或多个基频的交流场；
(b)使要检验的物品位于场的一个区域中，所述场的强度足以在所选磁性颗粒中引起磁通密度的实质上非线性响应，从而产生所述基频之一的至少一个谐波和/或所述基频的任何线性组合和所述谐波的任何线性组合；
(c)检测由所述的响应产生的信号；
(d)检验出现所述基频之一的至少一个谐波和/或所述基频的任何线性组合和所述谐波的任何线性组合的检测信号，所述谐波或线性组合预定为表示所述所选磁性颗粒的存在。
或者，再从另一个角度来看，提供一种由与可检测物品有关的磁性材料的颗粒来制造可检验物品的方法，通过使所述物品位于交流磁场以确定是否至少有一个特定谐波响应来检测所述物品，所述特定谐波响应是因磁通密度随所加场的非线性响应所引起的在物品和场之间的相互作用而产生。该方法的特征在于选择磁性材料的性质和颗粒的形状以便它们具有大于100A/m的饱和磁场(最好大于300A/m)而避免触发也具有磁场的电子物品监视(EAS)系统，以及将所述颗粒加到所述物品中。
根据本发明的另一方面，提供一种能检验防伪物品的系统，在该系统中已将所选择的形状的、所选择的磁性材料的颗粒加入到真实的物品中，所述颗粒通过交流磁场能饱和从而产生至少交流场的基频的一个谐波，其中设置有一个传感器，传感器的第一部分产生局部交流磁场，如前面所述的物品位于所述局部交流磁场中用于检验，传感器的第二部分通过感应产生电信号，这些电信号表示构成物品的材料对所述交流场的响应。设有信号分析装置，适合于确定是否在所产生的信号中存在一个特定的频率或频谱。该系统的特征在于磁性材料的选择和颗粒形状的选择限制在颗粒在变为饱和之前需要磁场超过100A/m(最好超过300A/m)的颗粒，以防止上述的真实物品触发电子物品监视警报，而且如果在紧靠或接触传感器的情况下，传感器的第一部分会产生一个足够强的局域场来使任何这样的颗粒饱和。
根据本发明的再一个方面，提供一种用于实现本发明的方法的装置或用在本发明的系统中的装置。
更特别地，本发明提供一种检测物品真实性的方法，在该方法中将传感器移动到“紧靠”物品或与物品接触。如果探测到具有不可少的特性的磁性颗粒或纤维出现在物品中，就会产生可听见的或可看到的或振动的或者它们的任何组合的鉴别确认信号。
在本发明的范围内，术语“紧靠”意味着距离小于10.0mm，一般小于2.0mm，例如距离小于1.0mm。
这种很小距离的结果能具有甚至使球形颗粒(即颗粒具有小于1/3，例如小于1/20的退磁因子N)饱和的设计。
然而，防伪措施的一个非常重要的问题在于要使它自身的防伪特征尽可能难以复制。利用EP96203529.1提出的方法，防伪特征是细长的磁性颗粒，如具有特定组份和直径最好小于30微米的硬拉金属纤维。这种防伪特征比球形磁性粉末更难以仿造。此外，金属纤维特殊的特性使得它们实际上隐藏在基底(如纸张或塑料)中，不会从具有正常柔性用途和使用期的基底中暴露出来，这就能够使其产生非常特殊的信号。使用具有特殊的矫玩力、磁导率和形状的材料能实现后一个目的，所说的材料提供了基本大于EAS门中所发现的饱和磁场并基本小于其他普通物体(例如包括磁性粉末)中所发现的饱和磁场。
因此，在本发明的一个优选实施例中，退磁因子N还是小于1/250，而且发现便于在传感器头的电极上方距离为1.0mm处将饱和磁场限制到接近1000A/m至2000A/m。
本发明还提供了一种检测物品(如防伪票据)的真实性的方法，其特征在于将物品移动到紧靠传感器或与传感器接触，或者将传感器移动到紧靠物品或与物品接触。
本发明还提供了一种在物品与传感器之间引入相对移动的方法，以便如果万一个没有磁性颗粒或纤维的区域由传感器记录了，该移动就会或者通过传感器相对于物品移动，或者通过物品相对于传感器移动来移动到与传感器接近的位置，使确实包含纤维或颗粒的区域移动到与传感器接近的位置，从而能够产生鉴别信号。
如果传感器不比需要的大，特别地如果能将它插入钱柜中或者将它插入与钢笔一样的手持装置中，这就很有利，由于整个物品中磁性颗粒或纤维的分布可能不均匀，所以包括在传感器与物品之间相对移动的方法就克服了与只由一个小的传感器探测物品的有限区域有关的问题。
本发明的方法主要应用于钞票的鉴定中，所述钞票印在含有所说的磁性纤维或颗粒的片状材料上。然而，本发明并不局限于钞票，本发明的方法同样可以应用于对由任何含有磁性颗粒或具有特定磁特性的纤维的非磁材料构成的物品进行识别。
在前述每一方法中，传感器包括一个发射装置和一个探测系统，该发射装置产生一个或多个基频的交流场，探测系统对一个频率的磁场变化具有增强响应，该频率是发射交流场的基频的一个谐波或基频的任何线性组合的一个谐波，由于形成颗粒或纤维的材料对所发射的交流场的非线性磁响应的结果，因此该频率是磁性颗粒或纤维产生的第二磁场的主要组成部分。
这样，本发明的优选方法包括步骤：产生第一频率的第一交流场；将含有至少一个磁性元件的物品加入包含第一交流场的磁通量集中的区域，该磁性元件对交流场频率的磁场的变化具有非线性磁化响应，进而将在基频的至少一个谐波的第二场变化加入磁场；探测由磁性元件对第一交流场的场变化的非线性响应所产生的第二磁场变化；由所说的非线性响应产生的第二磁场引起产生谐波频率电信号；有选择性地处理由谐波频率场和非线性响应特性所产生的电信号，这些电信号与由第一交流场所产生的电信号相反；探测所说谐波频率的电信号的存在，并且如果探测到这样的信号就产生一个信号。
这样，如果在已处理的信号中探测到相应的谐波，就能产生鉴别信号，没有这样的谐波，就不会产生鉴别信号，这就表明物品中不存在适当的磁性元件(如纤维或颗粒)。
根据本方法的优选特征，设有接近要探测的物品的电感器，并使一个通常的正弦波电流在电感器中流动，以产生与其接近的物品耦合的第一正弦变化磁场。用于选择信号处理系统的输入信号由电感器产生，调节信号处理系统以使其不响应产生第一磁场的正弦交流的基频或它的低次谐波的电信号，但有意义地响应所说交流频率的至少一个所选择的较高次谐波的频率的电信号。只要电感器也与由纤维中颗粒的非线性响应所产生的第二磁场的磁通量耦合，如果有基频非线性磁响应以产生信号处理系统响应的所选择较高次谐波的第二变化磁场，就可以探测出位于第一磁场中的磁性颗粒或纤维。
在一种方法中，电感器至少包括两个分开的绕组，将产生交流电流的第一磁场提供给一个绕组，由于由在检测物品中非线性响应颗粒或纤维产生的第二磁通通过第二绕组的耦合所感应的电压，至少有一个与第一绕组密切相关的第二绕组会给信号处理系统提供电信号。
在第二方法中，可以使用单个绕组，将第一交流电流提供给单个绕组来产生第一场，将电信号由单个绕组传递给处理系统，根据其响应，单个绕组将不会大大地响应频率接近第一电流频率的电信号，但是，如果具有特定的非线性特性的纤维或颗粒与由第一电流产生的交流磁通耦合，单个绕组将响应仅在此时出现的较高次谐波。
本发明还提供了一种传感器和一种用于实现前面所述的本发明的装置。
在这种装置的一个实施例中，提供了一个平台，可以将物品放在平台上面进行检测，该平台至少装有一个传感器，用于产生第一交流磁场并将其传送给物品，而且响应从物品返回的第二交流磁场。从物品返回的交流磁场具有比传送给物品的场的频率高得多的频率。提供的信号处理电路装置用于响应由所说较高频率的返回磁通量所感应的电压，该装置主要用于响应该频率的信号以产生鉴别信号。由于由磁性颗粒或纤维对第一场的非线性响应所产生的返回磁场，如果在该频率下的磁通量出现在传感器中，这种情况才会出现。本发明也能够利用不只一个由磁性颗粒或纤维所产生的谐波频率，以改进灵敏度或帮助鉴别试图复制本应用中所描述的颗粒或纤维的磁特性的伪造品。
在传感器的横截面积很小以致只能记录很小的物品面积的地方，可以提供一种使传感器相对于平台移动(由此相对于其上的静止物品移动)的装置，以便在一次检测中能使传感器探测到物品的不同区域。
另外，平台可以设计为使物品以擦拭作用穿过其表面，以便如果物品的表面不与装在其中的传感器接触，也紧靠着传感器。以此方式，在不需要使传感器相对于平台或其上的物品移动的情况下，就可以将物品的不同区域依次呈现给传感器。这对于物品为象钞票之类的柔性的片状材料具有特别的价值。
平台通常由在传感器磁极部上薄的非磁性(如塑料)的薄层或薄膜形成。此外，磁极部本身也能形成平台。在一个优选实施例中，平台就是小盒子表面的一部分或者全部，该盒子可以包含信号处理电子电路和指示器，如果由于在测试的物品中磁性纤维或颗粒的存在检测到较高次谐波磁通就驱动指示器。指示器可能是发声器或灯，或是它们二者。盒子可以包含自备电源或外接电源。
在本发明的另一个实施例中，传感器可能位于一根细长笔状元件的末端，该笔状元件可以按书写器的方式握在手指和拇指之间，并能够在要探测的物品表面上拉动，就好象用传感器在所说的表面上画线。
在一个实施例中，可以说本发明提供了一支传感器笔，可以将该笔收起并用来检测前述物品，而且这样的传感器笔可以包括用于驱动装置的按键开关，以便将物品的检测限制在例如用使用者的食指按键的时候。
细长型笔状装置可以容纳与选择信号处理或振动器系统有关的电路装置，和发声器或灯具或它们两者，如果由于在检测的物品中存在磁性纤维而探测到较高次谐波磁通量，发声器或灯具或二者就会被驱动。细长型元件也可以装有用于供电的自备电源，例如电池。
此外，用一根电缆可以将传感器笔与一个辅助元件连接，该辅助元件可以是一个含有电源和/或电子电路和/或发声器和/或灯的独立的盒子，而且可以是一种象在银行或公共建筑物中的出纳员使用的现金出纳机或计算机。
另外，传感器可以包含一个票据筛分器，该票据筛分器采用支票阅读器或类似物形式，如护照之类的证件可以对着该票据筛分器。
这里，与物品的表面接触和在其上施加轻的压力都是许可的，传感器可以装在一个单独的盒子里，该盒子相对于主盒可以移动，如果轻压传感器盒使其与要探测的物品接触，开关装置就能通过传感器盒的相对移动而从打开状态变到关闭状态，反之亦然。在这种方式中，使用者没有必要按开关来使装置工作。
开关可以包括机械触头或者可以是耗能很少的电容开关。
由于对于装置正确起作用的关闭开关是重要的，因此当关闭开关时，装置可以适合于产生第一音或使第一灯发光，若由信号处理系统探测到基频的所选择较高次谐波或谐波的信号，就产生第二音代替第一音(或第二灯代替第一灯)。这样就由音调或灯光告知使用者，装置是否正探测到适中的纤维或颗粒的存在，和是否有必要在物品表面上移动装置以试图发现在检测的物品中的颗粒或纤维。
利用这样的传感器，可以提示使用者听第一音，并在物品上移动该传感器和听第二音。只有产生第二音，物品才被使用者识别。
由于如果不产生第一音，就不能在第一位置进行检测，而且从第一音到第二音的变化只出现在有适中的颗粒或纤维的情况下，因此，本方法相对而言不保险。
第一音优选为第一相对低的音调而第二音优选为相对较高的音调，以便使用者不可能错误地认为已经产生第二音。
根据本发明这方面的优选特征，即使信号处理系统探测到了适当的谐波内容，第一音也要在能产生第二音之前的预定时间期间产生，以便使用者在能产生和听到第二音之前必须听到第一音。
根据本发明这方面的另一特征，可以在一个比第一音大的多的功率级上产生第二音，以便甚至在噪音相对大的环境下也能听到第二音。
本发明在验钞领域具有特别的应用，由于这些工作是戴着拇指或手指护套的出纳员进行的日常工作，因此根据本发明的另一方面，可以将前面所说的传感器插在拇指护套或手指护套中，护套中也可以插有微型信号处理系统和信令装置，或连接在腕带中这些系统和装置上，指示在由护套接触的钞票中何时出现磁性颗粒或纤维。装有电子电路和电源的第二元件可以包括可听，可视或振动报警。作为替换或另外可以将电子电路与报警器插入其他通常与出纳员位置(例如计算机或钱柜或现金出纳机)有关的设备中。
由于手指或拇指护套必须与使用的票据接触，因此也可以将压敏开关装置装入前述护套中，为响应由装在护套中的传感器所探测的与之相接触的票据中的适中磁性纤维或颗粒，会产生可听声音或振动或者使灯发光。
根据本发明这一方面的另一特征，拇指或手指护套中的信号处理系统可以产生到此提出的鉴别信号的反相信号，以便如果护套与包含适中颗粒或纤维的票据接触，与其连接的发声器(或者第二个与之连接的装置)不会产生可听的音，但在护套压到含有这样的纤维或颗粒的票据上的情况下，产生报警信号。用这种方式，护套每触到真的票据，操作员不会听到由此产生的连续的声音，但是，当护套与不产生适中响应的票据接触时，就会发出报警，因此这可能是假票据。
根据本发明的进一步修改，与传感器有关的压敏开关可以设置为当首先将传感器压到与要检测的物品接触时，红灯灭，黄灯亮。然后在物品中出现适中的颗粒或纤维的情况下黄灯灭而绿灯亮，作为物品真实性的可视确认。在持续压力下没有探测到颗粒或纤维，就会发出报警信号，而且黄灯在给定的时间期间后不熄灭。
根据本发明的优选特征，事实上颗粒是细长的纤维，而且在物品的制造期间，将纤维设置在基本相同的平面上。此外纤维可以按特定方式取向，以便它们不仅都在同一平面上，而且都按与平面内特定的方向平行或正交的方向延伸，从而可以提供两级识别，第一级只探测纤维是否存在，第二级确定纤维相对于物品的取向。
此外，随着具有大于100A/m的饱和场但具有不同磁特性(如饱和场强，矫玩力或动磁导率)的磁性颗粒或纤维的加入，可以设置两级以上识别。
通过使纤维在片状材料内按不同方向取向，由此材料形成钞票，因此后一方法对识别特定价值(例如不同面额的钞票)的票据可能具有优势。
不管纤维是否与一个方向平行取向，在它们基本上是同平面的地方，虽然在其中随机分布，但由传感器所产生的交流场是优选设置的，以便由交流电流所产生的磁场基本上在该平面上取向，其中磁性纤维有它们的主轴，当通过交流磁场通过它们的B-H曲线的非线性区驱动它们时，将与传感器有关的探测系统设置为接收来自磁性纤维的发射。
可以替代探测所产生的磁场的感应线圈的器件包括霍耳效应器件，磁致电阻器件，磁致电感器件，磁通闸门和磁致阻抗传感器。由于这些替代器件频率响应可延伸低到0Hz，因此，在待探测的频率很低时，它们优于感应线圈。
在传感器的一个实施例中，提供的感应器包括一个绕在具有称为E型截面的铁氧体磁心的中央部分的线圈。
在另一优选实施例中，使用了一种罐型铁心，其中包含一个与有线圈绕着的中央铁氧体磁心结合的圆柱形铁氧体帽。
在两种情况(E型截面和罐型铁心)下，需要两个或多个绕组，这些都在中央部分。
E型铁氧体磁心和罐型铁心设计的优点在于它们使平面中磁通量正好集中在中央铁心的暴露端，以致在中央铁心与外铁氧体部分之间的磁通量在与罐型铁心的开口端平行的平面中最集中。有利于将待测的片状材料(如钞票或其它票据)放在该平面中。
优选选择形成铁心和环绕罐心的铁氧体材料，以便限制基频驱动场的谐波的产生和最好使基频驱动场的谐波最小。
根据本发明的另一方面，信号处理系统包括一个限制在驱动磁场的一个或多个较高次谐波的窄频带通滤波器。通常用这样一种窄频带通滤波器将谐波之一隔离。
根据本发明的优选特征，可以将通常用在无线电中的表面声波滤波器加入信号处理系统中。
除使用表面声波滤波器外或不用表面声波滤波器，后一信号处理系统可以包括一个用锁定到第一驱动场频率的参数频率的相敏检波器，以便最大限度地抑制不需要的频率和使需要的谐波最大地分开。
可以将使用本发明的装置加入现金出纳机或钱柜或计算机终端来提供给建筑物或银行的出纳员或职员。
这样，本发明还在于当修改时，现金出纳机或钱柜或计算机终端包括一个票据阅读器，所述票据阅读器适用于检测加入到票据中的特定磁性纤维或颗粒的存在，所述磁性纤维或颗粒对特定频率的交流场磁通量具有非线性的磁响应，以便产生一个或多个激励磁场频率的谐波的磁通量的响应。
本发明的一个实施例还在于给中央计算机提供数据链路，通过所述计算机，可以将识别票据的信息，如种类和编号按时间和日期、柜台或地址存储起来，在所述地址已经提交了假票据，也可能包括提供假钞的人的详情。这种信息可以由银行职员或出纳员输入，或是由隐藏的摄像机拍摄的人的电子摄像图像，如设在临近钱柜或现金点的微型CCD TV照相机，以便可以获得提供假钞的人的电子图像，并将其传送给中央计算机以及存储与有关交易的其它数据相关的信息。
附图简介
下面将参考附图通过实例描述本发明，其中：
图1描述常规的现金出纳机；
图2用侧视图描述一个销售验钞器点，该验钞器与带有传感器的常规现金出纳机相连接；
图3是图2中传感器的顶端的平面图；
图4是另一种验钞机的侧视图，该验钞机可以是整体为手提式的或用在如钱柜或现金出纳机的销售点上；
图5是图4所示器件的顶视图；
图6表示探头与图4装置的主体之间的自然耦合是怎样使得装置保持在使用者更习惯的角度；
图7是与图6所示相似的图，该装置旋转了90度，并用隐线表示该装置的内部部件；
图8表示与图4所示相似的另一种装置；
图9是图8所示装置的顶视平面图；
图10与图7相似，表示图8所示装置的内部结构；
图11表示探头是怎样通过弹簧与图4所示装置主壳的底端连接的；
图12表示图11中探头的圆形底边；
图13表示当让探头保持与正在检查的钞票接触时，弹簧是怎样使探头轴与主体轴之间调整为锐角的；
图14表示图13中探头的圆形底边；
图15表示安装弹簧使主体相对于探头调整角度活动的另一种设置；
图16表示普通矩形的探头；
图17和图18表示旋转了90度的图15和16中所示的装置；
图19表示本发明的另一个实施例，其中传感器插在拇指护套中；
图20表示与E型磁心有关的磁通量图形；
图21表示在离E型磁心装置表面0.5mm的水平方向上磁通密度B的曲线；
图22是可以用作传感器的E型磁心装置的侧视图；
图23是根据图24中穿过已发现比E型磁心更优的罐形铁心的平面ⅩⅩⅪ-ⅩⅩⅪ的截面图；
图24是图23中所示的罐形铁心装置的端视图；和
图25是与传感器有关的电子电路的方框示意图，该传感器用作处理钞票鉴定装置的一个部分；
图26是验钞机基本装置的内部图，而且图27是这种基本装置的顶视图。
附图的详细描述
在图1中，例如在商店的付款处所用的钱柜110在钱柜抽屉116上的架子114的112处配有验钞器。鉴别过程包括出纳员依次拿着每一张钞票并将其压在验钞器112的鉴定按钮上，如果是允许的，将检验的钞票放在或夹在架子114上。抽屉116以正常的方式打开而且能取出找钱并将找钱给顾客，检验过的钞票放在抽屉中，可关上抽屉为下一次交易做准备。
在图2上以放大的比例示出了验钞器，不用说，该验钞器可与钱柜分开，或者，如图1所示，位于架子114上的112处。
验钞器112包括主体118以及盖124，主体118例如可装有一个或多个电池(例如120)、印刷电路板(例如122)，盖124通过弹簧部件(没有示出)弹性地安装在机座118上以便能如箭头126所示相对于机座118上下移动。在盖124内安装有电磁探头128，在将具有适当电磁材料的钞票紧压住通常指定的盖的上部130的情况下，电磁探头128通过印刷电路板产生用于处理的电信号。
尽管没有示出，在两部分部件内装有通常在断开方式的一个开关，但当相对于机座118向下压盖124时，该开关就变为接通方式。
如图3所示，132和134处的发光二极管表示传感器的状态。这样，一旦向下压盖124,LED132就发光，而如果与平台130相连接的元件包含有适中的磁性材料，LED134就发光。
在基座118中可以设有一个能发出声音的蜂鸣器或报警器，所设的蜂鸣器或报警器在已向下压住盖124和LED134已发光例如超过2秒或者更短，而且没有探测到适当的磁性材料的情况下能发出声音。在探头128记录的第一区域包含不适当的磁性材料而产生验证信号时，该时间持续时间就要使操作员在平台顶端130的表面上滑动一张钞票。
一张没有包含适中的磁性材料的钞票将不能使LED134发光，然而钞票在盖124上的持续压力将导致发声器发声，进而提醒出纳员和顾客该钞票可能是一张假钞票。
尽管没有示出，可以在朝着顾客站立的现金出纳机处设置一台电视摄像机，并且可以将一台重复录像机与该摄像机连接，以便对持假钞票的人进行录像，以作为必要的证据。
图4至18表示了相当不同的概念。这里的传感器为可以夹在操作员的母指和其它手指之间的细长笔状装置，并示出了各种不同的形状。
在图4至7的设置中，笔体136通常在平面图内呈矩形(如图5所示)，它包含有可以使该装置固定在口袋里或系在一根带子上的夹子138。壳136通常是空心的并通过一个具有电源插口142的帽140在笔体的上端闭合，笔体的另一端装有包含要描述的电磁探头146的磁性传感器144。传感器壳144可以固定地装在笔体136的其他部分上，或者优选通过一个通常由148指代的活动耦合来连接。
笔体136内装有一块包含与探头146相连的电子电路的印刷电路板150和一节或多节可充电的电池(如152)，以及一个报警器或蜂鸣器或振动器154。笔体136中还示出了一个LED156，它表示该传感器的状态。
图6表示当传感器壳144保持与平放在平滑的支持面上的票据如钞票158面对面接触时，活动耦合148是怎样使笔主体136相对于传感器壳144倾斜的。
活动耦合可以使壳144相对于笔主体136倾斜，然而，如图9所示，后者保持在笔体136具有与壳已有倾斜角度的平面的较宽的同平面位置。图4所示的各种元件都可以通过它们在图7中所表示的类似的参考标记来表示，图7表示了第二电池153是怎样安装的，也表示了电源插座160是怎样插入插口142而通过一根活动电线162与分开的DC电源连接的，从而使电池充电和/或在不漏电的情况下使用该装置。
图7也表示了当相对于传感器壳144按通常的向下方向压笔体136时，用164表示的开/关装置是怎样装在笔体136的下部的，在此使用了一个可以与探头或传感器壳144相耦合的传动臂(未示出)。
通过这样的相对运动，不论笔体136相对于票据158的表面是否有角度倾斜，开/关装置优选置于接通方式。
图8,9和10表示了另一种方案，其中如参考标记166所示笔杆的横截面通常为圆柱形，而且还包括一种用于将该笔状装置固定在口袋中或系在带子上的夹子168。以170表示状态和通过或故障LED，而电磁探头172装在一个波纹管延伸部分174的下端，该波纹管延伸部分的上端安装在笔杆166的下开口处。笔杆166的上端由帽176盖着，帽76包含有类似于图4中元件142的电源插口178。
波纹管延伸部分174通过一个装在波纹管中的螺旋弹簧180使174正常伸直到其最大程度。
接触环182和184提供了一个用于使装置接通和断开的简单装置。如图所示，环是分开的，装置是断开的。通过将装置186的下端按到与如图10所示的如188表示的平面接触，然后倾斜图10所示的笔杆166，两个环182和184开始接触并使装置通电。
笔杆166的内部与图4所示的相似，而且相同的参考标记用于代表相似的元件。
图11以及以下的图中表示了探头壳190和主体192之间活动耦合的不同设置。
在图11中，螺旋弹簧194将探头或传感器壳190与主壳192的下端连接，而且如果后者按箭头195所示与纸的平面呈角度相交，弹簧194可以使190和192两部分呈一定的角度，同时使传感器壳190的底侧与一平面(如196)保持同平面的接触。
图12中200表示探头壳190的下侧。
图13表示了另一种但类似的方案，其中主壳198现在向下延伸以与探头壳190的大体锥形表面接合，弹簧194起着图11所示的相同作用，但是，由于壳198的底端与探头壳190接触，所以这种设置比起图11所示的情况就不太容易损坏。
图14中200表示探头壳198的下侧。
图11至14中所示的设置大体都是圆截面，以便于主壳相对于探头壳在任何方向上都可以成角度相交。
然而螺旋弹簧的活动耦合并不局限于这样的设置，图15至18中所示的弹簧耦合202将大体为矩形截面的主壳204与相似的大体为矩形截面的探头壳206相连，它的截面可以从图18中很好地看到。这种设置能使主壳204倾斜成角，以采用图15中的208和图17中的210所示的位置，而不论它是否与旋转轴平行或垂直的主要范围呈角度倾斜。
图19表示了本发明的另一种改进，其中虚线212所示的电磁探头插在适合由出纳员配戴的拇指护套214中。护套包括将它与类似于手表的腕带216相连的弹性连接215，代替手表由腕带在218处戴壳体，在壳体中装有电子电路，电池和振动器。
后者可以发出声音或者可以简单地设置为对使用者的手腕产生振动。
在第一种方式中，如果与拇指护套接触的钞票是真的(例如包含有适度的磁性材料)，就可以使电子电路产生振动。在第二种的另一方式中，如果钞票是伪造的，它就只产生振动。
在任何一种情况下，如果要节省电源，将开/关薄膜开关220插入拇指护套中，以便当手指护套压到钞票或者待鉴定的其它器件时使探头212变得敏感。
手腕部分优选包括一种薄膜开关，以便一旦出现振动使用者能关掉它，在此装置按第二种方式操作，即，通过紧压表面使拇指护套薄膜开关关闭，而探头212已探测到无磁性材料。
通过将装置设置为只振动而不发声，在没有必要提醒顾客出纳员已发现钞票是假的情况下，可以提醒出纳员该钞票可能是假的。
该装置可以由一个操作员在销售点用来检查钱，处理护照等证件，对用特别防伪的包装材料使包装用物生效的包装法进行检查，或者用在票证检查中，这里已将适中的磁性材料加入票证中，并让检查员以隐蔽的方式鉴定证件的真伪。
虽然，示出了拇指护套，但图19所示的装置也可以容易地改作为一种手指护套以方便计算和检验成捆纸币的银行职员或出纳员。在这种情况下，手腕上振动器的响应时间可能不合适，而根据拇指或手指护套中的开/关薄膜的操作和没有来自探头的确定信号(这种信号只有当与拇指护套或手指护套接触的材料包含有适中的磁性材料时才存在)，将需要另一种短响应时间报警系统。在这种情况下，几乎立即能够发出报警声，以便在有一张正在手上的票据没有产生适中的磁和电响应时立即提醒正在快速计算或检查一捆票据的出纳员。
探头212需要与腕带连接，虚线所示的一根缆绳222连接到了这一端。通过在手的内侧提供这一缆绳，很明显拇指或手指护套与普通的手指就没有什么不同。
本发明的成功取决于一个非常敏感的电磁探头。不优选使用大的空心线圈，已发现使用铁氧体磁心线圈最合适。用于这种线圈早期的一种类型是E型磁心，那是一种呈大写E形，具有绕E形中央心柱绕组的铁氧体磁心。图20中的参考标记224表示了与这样一种磁心对应的磁通量图，待检测防伪票据以226表示。图21表示了对于一个离磁心的末端0.5mm的E型磁心装置的磁通密度B与位置X的函数关系。
图22中，参考标记228表示E型磁心，230表示驱动线圈和232表示检测或探测线圈。在希望去掉由驱动线圈产生的磁场的主基波的位置使用两个这样的线圈。在随后电信号处理具有足够窄的带宽和低频抑制的地方，这可能不需要，而且也认为在实际中可以使用一个线圈代替两个线圈。
图23和24中表示一种在探测平面中以圆环形分布磁场的罐形铁心。罐形铁心是通过使E型磁心绕它的中央对称轴旋转而有效地形成的。最后的形状包括一个中央圆柱形心柱234，它的外面有一个通过圆柱形板238在底板连接的圆柱形套筒236。实际上，这种设置可以整体形成，或者也可以随意地由单独部件构成。
图23表示穿过图24中的罐形铁心的横截面以及驱动线圈240和探测线圈242的两个分开的绕组。
图25是表示与两个线圈(如240和242)有关的电子电路的方框示意图。
用可能包括功率输出级的正弦波振荡器244得到线圈240的驱动电流，通过缓冲放大器和高通滤波器246将探测线圈信号提供给窄带通滤波器248。后者可能是一个SAW滤波器。用一个高增益放大器250将来自248的滤波输出放大，由于电子电路的前级之间的电耦合优选为AC耦合，用252和254对输出进行检波和低通滤波或积分以提供平均DC信号，将该信号与传感器256中的DC阈值比较来判断在一段等于谐波的几个周期的时间上带通滤波器248是否已经通过了适当的信号，从而指出探测线圈242正响应在正弦波振荡器244的适当谐波上振荡的磁场。如果如此，阈值传感器256就会使蜂鸣器或信号灯258工作以指示与探测线圈接触的物品含有适中的磁性材料。
在电路的另一个方案中，用一个相敏检波器取代检波器252，该相敏检波器的相位锁定到振荡器244。
图26和27表示了用在本发明中的一个装置的非常小巧和简单的方案。该装置适合于钞票鉴定。该装置可以是用在任何地方“单独竖立”的仪器，或者可以将它放在商店里靠近钱柜的位置或在银行或建筑物靠近计算机终端的位置。该仪器包括一个具有薄壁塑料部分262(图中未示出薄度)的盒子260，薄壁塑料部分262在具有磁极265的传感器264之上，磁极265在定位点266后面，在盒子260的表面上印有定位点。盒子260包含有一块具有信号处理电子电路270的印刷电路板268，一个可见光指示器272和一个可听蜂鸣器274。该仪器可以通过电源线276而自备电源。鉴定过程包括使用者将票据放在定位点266上面，或者让票据擦过定位点266。含有特定磁性颗粒的真票据将给出一种使蜂鸣器发声和光指示器发亮的信号。
磁性材料和在板材(如防伪票据纸)中加入这样的材料优选如在1996年12月12日申请的欧洲专利申请NO.96203529.1号中所描述的。

Claims (57)

1．一种检验防伪物品真实性的方法，所述防伪物品包括饱和磁场Hs大于100A/m的磁性颗粒，所述方法包括如下步骤：
(a)产生一个或多个基频的交流场；
(b)使要检验的物品位于场中；
(c)检测由待检测的物品发出的检测信号；
(d)检验出现基频的任何特定谐波或基频的任何线性组合和谐波的任何线性组合的检测信号，其中特定的谐波或任何线性组合表示磁性颗粒的存在。
2．一种检验防伪物品真实性的方法，如果是真实的，所述防伪物品具有所选择的饱和磁场Hs大于100A/m的磁性颗粒，所述方法包括如下步骤：
(a)产生一个或多个基频的交流场；
(b)使要检验的物品位于场的一个区域中，所述场的强度足以在所选磁性颗粒中引起磁通密度的实质上非线性响应，从而由磁性颗粒对交流场的非线性响应产生所述基频之一的至少一个谐波和/或所述基频的任何线性组合和所述谐波的任何线性组合；
(c)检测由所述的响应产生的信号；
(d)检验出现所述基频之一的至少一个谐波和/或所述基频的任何线性组合和所述谐波的任何线性组合的检测信号，预定为表示所述所选磁性颗粒的存在。
3．如权利要求1或2所述的方法，其中所述所产生的交流场仅有一个基频。
4．如权利要求1或2所述的方法，其中所述饱和磁场大于200A/m。
5．如权利要求4所述的方法，其中所述饱和磁场大于300A/m。
6．如前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中所述磁性颗粒具有小于1/20的退磁因数N。
7．如权利要求6所述的方法，其中所述磁性颗粒具有小于1/250的退磁因数N。
8．如前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中所述交流场是一个紧靠着待检测物品起作用的局部场。
9．如权利要求8所述的方法，其中通过一传感器产生所述局部场，并使所述传感器与待检测的物品接触，或者使待检测的物品与所述传感器接触。
10．如权利要求9所述的方法，其中在所述传感器和所述待检测物品之间加入相对运动，以便如果万一无所述磁性颗粒的区域在有传感器的记录处，则该运动将引起不包含所述磁性颗粒的区域在有传感器的记录处移动。
11．如权利要求10所述的方法，其中所述运动包括所述传感器相对于所述待检测物品的擦拭作用或者反之亦然，以使物品的不同区域受到传感器检测。
12．如权利要求9至11中任一个权利要求所述的方法，其中所述方法进一步包括驱动所述传感器以便将一个物品的检验限制在驱动传感器的时候的起始步骤。
13．如前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中所述方法包括在所述待检测物品的至少一个区域中检测到磁性颗粒的情况下产生鉴别信号的一个步骤。
14．如权利要求1至12中任一权利要求所述的方法，其中所述方法包括在所述待检测物品中检测到无磁性颗粒的情况下产生一个报警信号的一个步骤。
15．如权利要求13或14所述的方法，其中产生一可见的鉴别信号。
16．如权利要求15所述的方法，其中所述方法包括如下步骤：
当驱动所述传感器并且当检测到无磁性颗粒时使第一灯工作；
当检测到磁性颗粒时使第二灯工作。
17．如权利要求13至16中任一权利要求所述的方法，其中产生一可听的的鉴别信号。
18．如权利要求17所述的方法，其中所述方法包括如下步骤：
当驱动所述传感器时产生第一音；
当检测到磁性颗粒时产生第二音代替第一音。
19．如权利要求18所述的方法，其中所述第一音和所述第二音处于基本上不同的音调。
20．如权利要求18或19所述的方法，其中所述第一音和所述第二音在基本上不同的功率级上。
21．如权利要求18至20中任一权利要求所述的方法，其中在能产生第二音之前的预定时间期间产生第一音，从而任何用户必须首先听到第一音。
22．如权利要求13至21中任一权利要求所述的方法，其中产生一振动鉴别信号。
23．如前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中所述一个或者每一个所述基频都高于1kHz。
24．一种制造可检验物品的方法，通过使所述物品位于交流磁场以确定是否至少有一个特定谐波响应来检测所述物品，所述特定谐波响应是因磁通密度随来自与可检测物品有关的磁性材料的颗粒所加场的非线性响应所引起的在物品和场之间的相互作用而产生的，其特征在于选择磁性材料的性质和颗粒的形状以便它们具有大于100A/m的饱和磁场(最好大于300A/m)而避免触发也具有磁场的电子物品监视(EAS)系统，以及将所述颗粒加到所述物品中。
25．一种能检验防伪物品的系统，在该系统中已将所选择的形状的、所选择的磁性材料的颗粒加入到真实的物品，所述颗粒通过交流磁场能饱和从而产生至少交流场的基频的一个谐波，其中还在于设置一个传感器，传感器的第一部分产生局部交流磁场，如前所述物品位于所述局部交流磁场中用于检验，传感器的第二部分通过感应产生表示构成物品的材料对所述交流场的响应的电信号；设有信号分析装置，适合于确定是否在所产生的信号中存在一个特定的谐波或谐波的频谱；其中所述磁性材料的选择和所述形状的选择只限于要求颗粒在变为饱和之前有大于100A/m(最好大于300A/m)的磁场，以防止如前所述的真实的物品触发电子物品监视报警器，传感器的第一部分产生足够强的局部场，所述局部场使紧靠着或者与传感器接触的任何这样的颗粒饱和。
26．一种适合实现如权利要求1至23中任一权利要求所述方法的装置。
27．如权利要求26所述的装置，包括用于产生所述交流场和检测所述检测信号的电感器装置。
28．如权利要求27所述的装置，其中所述电感器装置至少包括两个分开的绕组，第一绕组与所述交流场相联系，第二绕组与所述待检测物品发出的场相联系。
29．如权利要求27所述的装置，其中所述电感器装置包括与所述交流场和所述待检测物品发出的场两者相联系的一个绕组。
30．如权利要求28或29所述的装置，其中所述绕组绕在一铁氧体磁心上。
31．如权利要求30所述的装置，其中所述铁氧体磁心具有E型截面。
32．如权利要求30所述的装置，其中所述铁氧体磁心为罐形铁心。
33．如权利要求26至32中任一权利要求所述的装置，其中所述装置包括霍耳效应器件。
34．如权利要求26至33中任一权利要求所述的装置，其中所述装置包括一个磁致电阻器件。
35．如权利要求26至34中任一权利要求所述的装置，所述装置包括检查检测信号的部件，其中所述检查检测信号的部件包括限制在一个信号源信号谐波的或一组信号源信号谐波的一个窄频带通滤波器。
36．如权利要求35所述的装置，其中所述检查检测信号的部件包括表面声波滤波器。
37．如权利要求35至36任一权利要求所述的装置，其中所述检查检测信号的部件包括一个相敏检波器，从而最大量抑制不要的频率并最大量区分想要的谐波。
38．如权利要求26至37中任一权利要求所述的装置，其中所述装置进一步包括产生鉴别信号的部件。
39．如权利要求26至38中任一权利要求所述的装置，其中所述装置进一步包括一个待检测票据能位于其中的票据筛选器。
40．如权利要求26至39中任一权利要求所述的装置，其中所述传感器包括驱动该装置的部件，以便物品的检验只限于驱动该装置的时候。
41．如权利要求40所述的装置，其中所述驱动该装置的部件包括开关，如果将该装置压到与待检测物品接触，所述开关可从开到闭状态操作，反之亦然。
42．适用于握在手中的手提式器件，包括如权利要求26至41中任一权利要求所述的装置。
43．如权利要求42所述的手提式器件，其中所述器件采用一个细长的笔式构件形式。
44．如权利要求42所述的手握式器件，其中所述器件采用拇指护套或手指护套形式。
45．如权利要求26至41中任一权利要求所述的装置，其中所述装置进一步包括一个工件台，待检测的物品放在该工件台上。
46．如权利要求45所述的装置，进一步包括相对于工件台移动所述传感器以便能检测物品的不同区域。
47．一种包括如权利要求26至41中任一权利要求所述装置的现金出纳机。
48．一种包括如权利要求26至41中任一权利要求所述装置的计算机终端。
49．一种自动售货机，包括如权利要求26至41中任一权利要求所述的装置。
50．一种自动点钞机，包括如权利要求26至41中任一权利要求所述的装置。
51．一种验钞机，包括如权利要求26至41中任一权利要求所述的装置。
52、一种检验例如防伪物品、钞票或类似物之类的物品的真实性的方法，如果是真实的所述物品具有可磁化的颗粒，可磁化的颗粒具有可识别的特征，以便当位于足够强度的交流磁场中时，在一个频率产生在所述一个频率的一个谐波的至少一个交流磁场，其特征在于：移动物品和一个传感器(它们的部分紧靠前述磁场)，使其紧靠着或彼此接触，仅在由传感器的另一部分检测到所述谐波频率的或此频率与例如磁场的基频之类的其它频率的组合的交流场时，产生鉴别信号的可听和/或可见的确认，表示在物品中存在或存在着伴随物品产生的具有所述可识别特性的可磁化颗粒。
53．一种证明物品是真实的方法，所述物品至少包含一种磁性元件，该磁性元件对波幅大于饱和场的第一频率的第一交流场具有非线性磁化响应，进而产生第一频率的谐波的至少一个第二交流场，该方法包括步骤：将前面所述的一种物品放入第一场的一个区域中；检测由加入传感器的电压所产生的第二磁场的存在，该磁场的频率与第一和任何谐波交流场频率对应；优先于其它频率的信号而有选择地处理所说的至少一个谐波频率的电信号；在所说选择处理的输出中探测信号的存在，并产生响应所说检测的鉴别信号。
54．如权利要求53所述的方法，其特征在于非线性响应产生多于一个的谐波信号，而且检测步骤包括响应至少两个所述谐波有选择地处理信号，检测磁性材料存在的步骤包括检测在选择处理的输出中响应至少两个谐波的信号的存在，鉴别信号只有在所有所说的两个谐波都被探测到的情况下才会产生。
55．如权利要求52,53或54所述的方法，其特征在于颗粒的磁性材料和形状使得需要至少100A/m(优选超过300A/m)的磁场使颗粒基本饱和，以防止物品在出口处触发电子物品监视报警。
56．如权利要求52所述的方法，其中所述交流场具有多于一个频率。
57．如权利要求53所述的方法，其中所述第一交流场具有不同于所述第一频率和除所述第一频率之外的其它基频。
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