CN203217645U - 识别磁条上磁性图形的磁矩取向装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种识别磁条上磁性图形的磁矩取向装置,该装置包括永磁体、L形的软磁体和磁电阻芯片;所述软磁体包括底部和侧壁,所述永磁体设于所述软磁体的底部上,所述永磁体的一个侧面与所述软磁体的侧壁相向,且所述永磁体的侧面与所述软磁体的侧壁之间形成狭缝;所述磁电阻芯片设于所述软磁体的侧壁外侧,所述永磁体的磁化强度的方向垂直于所述软磁体的底部,所述永磁体和所述软磁体在所述狭缝上方形成的磁场的方向平行于所述永磁体的上端面和所述软磁体的上端面。所述识别磁条上磁性图形的磁矩取向装置能够通过检测纸币磁条上磁性图形中磁性介质材料的磁矩取向识别纸币的真伪。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种识别磁条上磁性图形的磁矩取向装置。
背景技术
通常,纸币例如人民币中包含有磁条,磁条上具有磁性图形,磁性图形含有磁介质材料。采用人民币真伪识别仪检测人民币中磁介质材料的磁性即可识别人民币的真伪。现有技术中,人民币真伪识别仪将人民币中磁性介质材料磁性的有、无作为人民币真伪的判定依据,或者将人民币中磁性介质材料的磁性强、弱作为人民币真伪的判定依据。
使用人民币真伪识别仪鉴别人民币的真伪时,设置于人民币真伪识别仪内部的永磁体产生垂直于纸币所在平面的磁场,该磁场能够使人民币中的磁性介质材料磁化,被磁化后的磁性介质材料产生新的磁场。通过检测被磁化后的磁性介质材料产生的磁场即可识别人民币的真伪。
现有技术中,用于人民币真伪识别仪的磁敏元件主要有霍尔元件、巨磁电阻(GMR)元件和隧道磁电阻(TMR)元件。霍尔元件例如碲化铟(InSb)霍尔元件用于检测人民币中磁性介质材料产生的垂直于人民币所在平面方向的磁场分量。GMR元件和TMR元件用于检测人民币中磁性介质材料产生的平行于人民币所在平面方向的磁场分量。使用时,上述用于人民币真伪识别仪的磁敏元件是在将人民币中的磁性介质材料磁化的同时检测磁性介质材料产生的磁场。因此,磁性介质材料的磁矩取向与人民币真伪识别仪内部的永磁体产生的磁场方向相同。在这种情况下,人民币真伪识别仪只能检测人民币中磁性介质材料的磁性的有无和强弱,并不能检测人民币中磁性介质材料的磁矩取向,从而不能将人民币中磁性介质材料的磁矩取向作为人民币真伪的判定依据。因此,现有技术的人民币真伪识别仪对人民币真伪的识别能力较低,并且限制了人民币防伪能力的提高。
目前,非常需要一种识别磁条上磁性图形的磁矩取向装置及其识别方法,该装置不仅能检测人民币中磁性介质材料磁性的有无和强弱,而且能检测人民币中磁性介质材料的磁矩取向,对人民币真伪的识别能力较高,有利于提高人民币的防伪能力。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种识别磁条上磁性图形的磁矩取向装置及其识别方法。
本实用新型提供的识别磁条上磁性图形的磁矩取向装置包括永磁体、L形的软磁体和磁电阻芯片;所述软磁体包括底部和侧壁,所述永磁体设于所述软磁体的底部上,所述永磁体的一个侧面与所述软磁体的侧壁相向,且所述永磁体的侧面与所述软磁体的侧壁之间形成狭缝;所述磁电阻芯片设于所述软磁体的侧壁外侧,所述永磁体的磁化强度的方向垂直于所述软磁体的底部,所述永磁体和所述软磁体在所述狭缝上方形成的磁场的方向平行于所述永磁体的上端面和所述软磁体的上端面;所述磁电阻芯片采用半桥或全桥,该半桥或全桥的各个桥臂的敏感方向相同,且该半桥或全桥的每一个桥臂包括至少一个磁电阻元件。
优选地,所述永磁体为长方体形。
优选地,所述软磁体的侧壁为长方体形。
优选地,所述永磁体的侧面与其上端面之间设有第一斜面。
优选地,所述软磁体的侧壁的内侧面与其上端面之间设有第二斜面。
优选地,所述磁电阻芯片的半桥或全桥的每一个桥臂包括多个串联和/或并联的磁电阻元件。
优选地,所述磁电阻元件为GMR元件或TMR元件。
优选地,所述永磁体的材质为钕铁硼、钐钴或硬磁铁氧体。
优选地,所述软磁体的材质为硅钢片、坡莫合金或软磁铁氧体。
本实用新型提供的应用所述识别磁条上磁性图形的磁矩取向装置识别磁条上磁性图形的磁矩取向方法包括如下步骤:
将磁条上磁性图形置于识别磁条上磁性图形的磁矩取向装置上方,并使磁条上磁性图形沿平行于永磁体上端面方向由永磁体向磁电阻芯片运动;
当磁条上磁性图形运动到永磁体正上方时,永磁体和软磁体形成的磁场沿垂直于永磁体上端面方向的分量达到峰值,磁条上磁性图形中的磁介质材料被永磁体和软磁体形成的磁场沿垂直于永磁体上端面方向的分量一次磁化,被一次磁化后的磁条上磁性图形中的全部磁介质材料的磁矩取向沿垂直于永磁体上端面方向;
当磁条上磁性图形运动到狭缝的正上方时,永磁体和软磁体形成的磁场沿平行于永磁体上端面方向的分量达到峰值,磁条上磁性图形中的易磁化轴方向沿平行于永磁体上端面方向的磁介质材料被永磁体和软磁体形成的磁场沿平行于永磁体上端面方向的分量二次磁化,被二次磁化后的磁条上磁性图形中易磁化轴方向沿平行于永磁体上端面方向的磁介质材料的磁矩取向沿平行于永磁体上端面方向,而被二次磁化后的磁条上磁性图形中易磁化轴方向沿垂直于永磁体上端面方向的磁介质材料的磁矩取向仍然沿垂直于永磁体上端面方向;
当磁条上磁性图形运动到磁电阻芯片上方时,磁条上磁性图形中易磁化轴方向分别沿平行和垂直于永磁体上端面方向的磁介质材料在磁电阻芯片上方产生的磁感应强度的分布具有明显的区别特征,磁电阻芯片通过检测磁条上磁性图形中磁介质材料在磁阻芯片上方产生的磁感应强度的分布即可辨别磁条上磁性图形中易磁化轴方向不同的磁介质材料的磁矩取向。
本实用新型具有如下有益效果:
(1) 所述识别磁条上磁性图形的磁矩取向装置不仅能检测磁条上磁性图形中磁性介质材料磁性的有无和强弱,而且能检测磁条上磁性图形中磁性介质材料的磁矩取向,从而能够通过检测纸币磁条上磁性图形中磁性介质材料的磁矩取向识别纸币的真伪,对纸币真伪的识别能力较高,且有利于提高纸币的防伪能力;
(2) 所述识别磁条上磁性图形的磁矩取向装置的磁电阻芯片采用全桥,因此具有很强的抑制共模磁场干扰的能力。
附图说明
图1为本实用新型实施例1提供的识别磁条上磁性图形的磁矩取向装置的示意图;
图2为本实用新型实施例1提供的识别磁条上磁性图形的磁矩取向装置的剖面图;
图3为本实用新型实施例1提供的识别磁条上磁性图形的磁矩取向装置的磁电阻芯片的半桥的结构示意图;
图4为本实用新型实施例1提供的识别磁条上磁性图形的磁矩取向装置的磁电阻芯片的半桥的等效电路图;
图5为本实用新型实施例1提供的识别磁条上磁性图形的磁矩取向装置上方的磁场分布曲线示意图;
图6为被一次磁化后的磁条上磁性图形中的磁介质材料的磁感应强度B随X轴方向的位置变化的曲线图;
图7为被二次磁化后的磁条上磁性图形中的磁介质材料的磁感应强度B随X轴方向的位置变化的曲线图;
图8为本实用新型实施例2提供的识别磁条上磁性图形的磁矩取向装置的示意图;
图9为本实用新型实施例2提供的识别磁条上磁性图形的磁矩取向装置的剖面图;
图10为本实用新型实施例2提供的识别磁条上磁性图形的磁矩取向装置的磁电阻芯片的全桥的结构示意图;
图11为本实用新型实施例2提供的识别磁条上磁性图形的磁矩取向装置的磁电阻芯片的全桥的等效电路图;
图12为本实用新型实施例2提供的识别磁条上磁性图形的磁矩取向装置上方的磁场分布曲线示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本实用新型的内容作进一步的描述。
实施例1
本实施例提供的识别磁条上磁性图形的磁矩取向装置包括永磁体1、L形的软磁体2和磁电阻芯片3,如图1和图2所示。软磁体2包括底部21和侧壁22。在本实施例中,永磁体1和软磁体2的侧壁22均呈例如长方体形。永磁体1设于软磁体2的底部21上。永磁体1的一个侧面11与软磁体2的侧壁22相向,且永磁体1的侧面11与软磁体2的侧壁22之间形成狭缝4。磁电阻芯片3设于软磁体2的侧壁22的外侧。永磁体1的磁化强度的方向5垂直于软磁体2的底部21,即永磁体1的磁化强度的方向5平行于Z轴方向。如图2所示,永磁体1和软磁体2形成的磁场构成一个闭合的磁路回路,且永磁体1和软磁体2在狭缝4上方形成的磁场的方向6平行于永磁体1的上端面12和软磁体2的上端面23,即永磁体1和软磁体2在狭缝4上方形成的磁场的方向6平行于X轴方向。永磁体1的材质为钕铁硼、钐钴或硬磁铁氧体。软磁体2的材质为硅钢片、坡莫合金或软磁铁氧体。
磁电阻芯片3采用半桥或全桥的电路结构。在本实施例中,磁电阻芯片3采用例如半桥31。如图3和图4所示,半桥31包括两个敏感方向相同的桥臂,即第一桥臂311和第二桥臂312。半桥31的每一个桥臂包括至少一个磁电阻元件。当半桥31的每一个桥臂包括多个磁电阻元件时,该多个磁电阻元件串联和/或并联。磁电阻元件为GMR元件或TMR元件。在本实施例中,半桥31的每一个桥臂包括例如串联的三个GMR元件。第一桥臂311和第二桥臂312的敏感方向都沿敏感方向7,如图3所示。磁条上磁性图形中的磁介质材料产生的磁场沿Z轴方向的分量为Hz,且该磁场分量Hz的大小呈梯度变化。如图3所示,第一桥臂311与第二桥臂312所在位置处的磁场分量Hz的大小不同。在本实施例中,当磁条上磁性图形位于磁电阻芯片3上方时,第一桥臂311所在位置处的磁场分量Hz大于第二桥臂312所在位置处的磁场分量Hz。半桥31的两个输入端为In1和In2,其中输入端In2接地,如图4所示。半桥31的输出端为Out。在输入端In1与输入端In2之间施加稳恒电压时,第一桥臂311与第二桥臂312的电阻值变化大小不同,因此输出端Out将输出电压信号。
图5为本实施例的识别磁条上磁性图形的磁矩取向装置上方的磁场分布曲线示意图。永磁体1和软磁体2形成的磁场的Z轴方向的分量Hz随X轴方向的位置变化的曲线如图5中的实线所示。永磁体1的正上方位置,永磁体1和软磁体2形成的磁场的Z轴方向的分量Hz达到峰值。永磁体1和软磁体2形成的磁场的X轴方向的分量Hx随X轴方向的位置变化的曲线如图5中的虚线所示。在狭缝4的正上方位置,永磁体1和软磁体2形成的磁场的X轴方向的分量Hx达到峰值。
应用本实施例的识别磁条上磁性图形的磁矩取向装置识别磁条上磁性图形磁矩取向的方法如下:
将磁条上磁性图形置于识别磁条上磁性图形的磁矩取向装置上方,并使磁条上磁性图形沿平行于永磁体1上端面12方向即X轴方向由永磁体1向磁电阻芯片3运动;
当磁条上磁性图形运动到永磁体1正上方时,永磁体1和软磁体2形成的磁场沿垂直于永磁体1上端面12方向即Z轴方向的分量Hz达到峰值,磁条上磁性图形中的磁介质材料被永磁体1和软磁体2形成的磁场沿垂直于永磁体1上端面12方向即Z轴方向的分量Hz一次磁化,被一次磁化后的磁条上磁性图形中的全部磁介质材料的磁矩取向沿垂直于永磁体1上端面12方向即Z轴方向,被一次磁化后的磁条上磁性图形中的磁介质材料在其正下方位置产生的磁感应强度B随X轴方向的位置变化的曲线如图6所示;
当磁条上磁性图形运动到狭缝4的正上方时,永磁体1和软磁体2形成的磁场沿平行于永磁体1上端面12方向即X轴方向的分量Hx达到峰值,磁条上磁性图形中的部分介质材料,即易磁化轴方向沿平行于永磁体1上端面12方向即X轴方向的磁介质材料被永磁体1和软磁体2形成的磁场沿平行于永磁体1上端面12方向即X轴方向的分量Hx二次磁化,被二次磁化后的磁条上磁性图形中易磁化轴方向沿平行于永磁体1上端面12方向即X轴方向的磁介质材料的磁矩取向沿平行于永磁体1上端面12方向即X轴方向,而被二次磁化后的磁条上磁性图形中易磁化轴方向沿垂直于永磁体1上端面12方向即Z轴方向的磁介质材料的磁矩取向仍然沿垂直于永磁体1上端面12方向即Z轴方向,被二次磁化后的磁条上磁性图形中的磁介质材料在其正下方位置产生的磁感应强度B随X轴方向的位置变化的曲线如图7所示;
当磁条上磁性图形运动到磁电阻芯片3上方时,由图6和图7可以看出,磁条上磁性图形中易磁化轴方向分别沿平行于永磁体1上端面12方向即X轴方向和沿垂直于永磁体1上端面12方向即Z轴方向的磁介质材料在磁电阻芯片3上方产生的磁感应强度B的分布具有明显的区别特征,因此,磁电阻芯片3通过检测磁条上磁性图形中磁介质材料在磁阻芯片3上方产生的磁感应强度B的分布即可辨别磁条上磁性图形中易磁化轴方向不同的磁介质材料的磁矩取向。
实施例2
本实施例提供的识别磁条上磁性图形的磁矩取向装置包括永磁体1、L形的软磁体2和磁电阻芯片3,如图8和图9所示。软磁体2包括底部21和侧壁22。永磁体1设于软磁体2的底部21上。永磁体1的一个侧面11与软磁体2的侧壁22相向,且永磁体1的侧面11与软磁体2的侧壁22之间形成狭缝4。在本实施例中,永磁体1的侧面11与其上端面12之间设有第一斜面13,且软磁体2的侧壁22的内侧面25与其上端面23之间设有第二斜面24。第一斜面13和第二斜面24呈倒置的“八”字形。磁电阻芯片3设于软磁体2的侧壁22的外侧。永磁体1的磁化强度的方向5垂直于软磁体2的底部21,即永磁体1的磁化强度的方向5平行于Z轴方向。如图9所示,永磁体1和软磁体2形成的磁场构成一个闭合的磁路回路,且永磁体1和软磁体2在狭缝4上方形成的磁场的方向6平行于永磁体1的上端面12和软磁体2的上端面23,即永磁体1和软磁体2在狭缝4上方形成的磁场的方向6平行于X轴方向。永磁体1的材质为钕铁硼、钐钴或硬磁铁氧体。软磁体2的材质为硅钢片、坡莫合金或软磁铁氧体。
磁电阻芯片3采用半桥或全桥的电路结构。在本实施例中,磁电阻芯片3采用例如全桥32。如图10和图11所示,全桥32包括四个敏感方向相同的桥臂,即第一桥臂321、第二桥臂322、第三桥臂323和第四桥臂324。全桥32的每一个桥臂包括至少一个磁电阻元件。当全桥32的每一个桥臂包括多个磁电阻元件时,该多个磁电阻元件串联和/或并联。磁电阻元件为GMR元件或TMR元件。在本实施例中,全桥32的每一个桥臂包括例如并联的五个TMR元件。第一桥臂321、第二桥臂322、第三桥臂323和第四桥臂324的敏感方向都沿敏感方向7。磁条上磁性图形中的磁介质材料产生的磁场沿Z轴方向的分量为Hz,且该磁场分量Hz的大小呈梯度变化。如图10所示,第一桥臂321和第二桥臂322所在位置处的磁场分量Hz的大小与第三桥臂323和第四桥臂324所在位置处的磁场分量Hz的大小不同。在本实施例中,当磁条上磁性图形位于磁电阻芯片3上方时,第一桥臂321和第二桥臂322所在位置处的磁场分量Hz大于第三桥臂323和第四桥臂324所在位置处的磁场分量Hz。全桥32的两个输入端为In1和In2,其中输入端In2接地,如图11所示。全桥32的输出端为Out1和Out2。在输入端In1与输入端In2之间施加稳恒电压时,第一桥臂321或第二桥臂322的电阻值变化大小与第三桥臂323或第四桥臂324的电阻值变化大小不同,因此输出端Out1和Out2之间将输出电压信号。
在共模磁场的作用下,全桥32的各个桥臂的电阻值变化相同,全桥32不输出电压信号。因此,全桥32具有很强的抑制共模磁场干扰的能力,从而使得识别磁条上磁性图形的磁矩取向装置具有很强的抑制共模磁场干扰的能力。
图12为本实施例的识别磁条上磁性图形的磁矩取向装置上方的磁场分布曲线示意图。永磁体1和软磁体2形成的磁场的Z轴方向的分量Hz随X轴方向的位置变化的曲线如图12中的实线所示。在永磁体1的正上方位置,永磁体1和软磁体2形成的磁场的Z轴方向的分量Hz达到峰值。永磁体1和软磁体2形成的磁场的X轴方向的分量Hx随X轴方向的位置变化的曲线如图12中的虚线所示。在狭缝4的正上方位置,永磁体1和软磁体2形成的磁场的X轴方向的分量Hx达到峰值。
所述识别磁条上磁性图形的磁矩取向装置不仅能检测磁条上磁性图形中磁性介质材料磁性的有无和强弱,而且能检测磁条上磁性图形中磁性介质材料的磁矩取向,从而能够通过检测磁条上磁性图形中磁性介质材料的磁矩取向识别纸币的真伪,对纸币真伪的识别能力较高,且有利于提高纸币的防伪能力;所述识别磁条上磁性图形的磁矩取向装置的磁电阻芯片采用全桥,因此具有很强的抑制共模磁场干扰的能力。
应当理解,以上借助优选实施例对本实用新型的技术方案进行的详细说明是示意性的而非限制性的。本领域的普通技术人员在阅读本实用新型说明书的基础上可以对各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (9)
1.识别磁条上磁性图形的磁矩取向装置,其特征在于,该装置包括永磁体(1)、L形的软磁体(2)和磁电阻芯片(3);
所述软磁体(2)包括底部(21)和侧壁(22),所述永磁体(1)设于所述软磁体(2)的底部(21)上,所述永磁体(1)的一个侧面(11)与所述软磁体(2)的侧壁(22)相向,且所述永磁体(1)的侧面(11)与所述软磁体(2)的侧壁(22)之间形成狭缝(4);
所述磁电阻芯片(3)设于所述软磁体(2)的侧壁(22)外侧,所述永磁体(1)的磁化强度的方向(5)垂直于所述软磁体(2)的底部(21),所述永磁体(1)和所述软磁体(2)在所述狭缝(4)上方形成的磁场的方向(6)平行于所述永磁体(1)的上端面(12)和所述软磁体(2)的上端面(23);
所述磁电阻芯片(3)采用半桥或全桥,该半桥或全桥的各个桥臂的敏感方向相同,且该半桥或全桥的每一个桥臂包括至少一个磁电阻元件。
2.根据权利要求1所述的识别磁条上磁性图形的磁矩取向装置,其特征在于,所述永磁体(1)为长方体形。
3.根据权利要求1或2所述的识别磁条上磁性图形的磁矩取向装置,其特征在于,所述软磁体(2)的侧壁(22)为长方体形。
4.根据权利要求1所述的识别磁条上磁性图形的磁矩取向装置,其特征在于,所述永磁体(1)的侧面(11)与其上端面(12)之间设有第一斜面(13)。
5.根据权利要求1或4所述的识别磁条上磁性图形的磁矩取向装置,其特征在于,所述软磁体(2)的侧壁(22)的内侧面(25)与其上端面(23)之间设有第二斜面(24)。
6.根据权利要求1所述的识别磁条上磁性图形的磁矩取向装置,其特征在于,所述磁电阻芯片(3)的半桥或全桥的每一个桥臂包括多个串联和/或并联的磁电阻元件。
7.根据权利要求1或6所述的识别磁条上磁性图形的磁矩取向装置,其特征在于,所述磁电阻元件为GMR元件或TMR元件。
8.根据权利要求1、2或4所述的识别磁条上磁性图形的磁矩取向装置,其特征在于,所述永磁体(1)的材质为钕铁硼、钐钴或硬磁铁氧体。
9.根据权利要求1所述的识别磁条上磁性图形的磁矩取向装置,其特征在于,所述软磁体(2)的材质为硅钢片、坡莫合金或软磁铁氧体。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
AV01 | Patent right actively abandoned |
Granted publication date: 20130925 Effective date of abandoning: 20150520 |
|
RGAV | Abandon patent right to avoid regrant |