CN204244186U - 一种差动放大电路及金属检测门检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及检测装置技术领域，尤其是一种差动放大电路及金属检测门检测系统。其中，差动放大电路包括功率放大器，功率放大器的反相输入端与同相输入端之间依次串联有第一电阻、第二电阻、电位调节器、第三电阻和第四电阻；功率放大器的同相输入端还通过第五电阻接地，第一电阻和第二电阻通过第一电容接地，第三电阻和第四电阻通过第二电容接地；功率放大器的反相输入端与输出端之间连接有第三电容，第三电容的两端并联有第六电阻。本实用新型利用电路输入端的两个积分时间常数较小且常数差异较大的特点，对干扰信号进行强效抑制并放大目标信号；其在应用于检测系统时，能够有效提高系统的抗扰能力、降低系统的误报漏报率，具有很强的实用性。

Description

一种差动放大电路及金属检测门检测系统

技术领域

本实用新型涉及检测装置技术领域，尤其是一种差动放大电路及金属检测门检测系统。

背景技术

安检门又称金属探测器或者步行通过式金属探测安检门，其广泛应用于海关、机场、车站、码头的安检部门以及工厂生产线中非导电材料物流检测。图1示出了现有金属安检门的门板的组成结构(即由发射线圈、探测线圈和调零线圈等组成)；图2则示出了现有金属安检门的检测系统所具有的结构，其检测原理为发射线圈在周围空间内产生交变磁场，当没有金属物品通过时，探测线圈检测到恒定的交变磁场；当由金属物品通过时，会在金属物品内形成涡流，并产生二次场叠加到空间磁场内，探测线圈探测到此交变磁场的变化。再有电磁感应现象得知，探测线圈内的感应电流随空间磁场的变化而变化，变化的感应电流信号经后级电路分析处理，产生报警信号以达到探测金属导体存在的目的。

然而，目前的金属检测门却普遍存在抗干扰能力差、灵敏度低、容易产生误报和漏报等现象。其中，造成误动作的原因有很多，如附近大型金属构件的移动或者安装支架的振动，均可对检测门产生影响，而严重的误动作则回事检测门失去使用的意义。

实用新型内容

针对上述现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种电路结构简单、能够对干扰信号进行强效抑制并放大目标信号的的差动放大电路；本实用新型的另一个目的在于提供一种基于此差动放大电路所形成的金属检测门检测系统，其具有系统结构简单、抗干扰能力强、灵敏度高、误报漏报率低的特点。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种差动放大电路，它包括功率放大器，所述功率放大器的反相输入端与同相输入端之间依次串联有第一电阻、第二电阻、电位调节器、第三电阻和第四电阻；

所述功率放大器的同相输入端还通过第五电阻接地，所述第一电阻和第二电阻通过第一电容接地，所述第三电阻和第四电阻通过第二电容接地；

所述功率放大器的反相输入端与输出端之间连接有第三电容，所述第三电容的两端并联有第六电阻；

所述功率放大器的正极输入端通过第一电容组连接12V外部电源的正极端、负极输入端通过第二电容组连接12V外部电源的负极端。

一种金属检测门检测系统，它包括信号探测部分，所述信号探测部分包括探测线圈、交流放大电路和MCU报警控制电路，它还包括依次连接于交流放大电路与MCU报警控制电路之间的有效值转换电路、上述差动放大电路、跟随滤波电路和窗口比较电路；

所述探测线圈产生交变信号并输出至交流放大电路进行功率放大，所述有效值转换电路将交变信号转换为对应有效值的直流信号，所述差动放大电路将直流信号输出至跟随滤波电路并抑制系统周围的干扰信号，所述跟随滤波电路进一步滤除直流信号中的干扰信号并放大后输出至窗口比较电路，所述窗口比较电路将直流信号转化为数字信号后输出至MCU报警控制电路，所述MCU报警控制电路触发报警并显示。

由于采用了上述方案，本实用新型利用电路输入端的两个积分时间常数较小且常数差异较大的特点，对干扰信号进行强效抑制并放大目标信号；其在应用于检测系统时，能够有效提高系统的抗扰能力、降低系统的误报漏报率，具有很强的实用性。

附图说明

图1是现有技术中金属检测门的门体结构示意图；

图2是现有技术中金属检测门检测系统的原理框图；

图3是本实用新型实施例的差动放大电路的电路结构图；

图4是本实用新型实施例的检测系统的原理框图；

图5是本实用新型实施例的有效值转换电路的电路结构图；

图6是本实用新型实施例的跟随滤波电路的电路结构图；

图7是本实用新型实施例的窗口比较电路的电路结构图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

如图3所示，本实施例的差动放大电路，它包括功率放大器U5A，其中，功率放大器U5A的反相输入端与同相输入端之间依次串联有第一电阻R1、第二电阻R2、电位调节器R、第三电阻R3和第四电阻R4；功率放大器U5A的同相输入端还通过第五电阻R5接地，第一电阻R1和第二电阻R2通过第一电容C1接地，第三电阻R3和第四电阻R4通过第二电容C2接地；功率放大器U5A的反相输入端与输出端之间连接有第三电容C3，在第三电容C3的两端并联有第六电阻R6；同时，功率放大器U5A的正极输入端通过由电容C41和C42并联而成的第一电容组连接12V外部电源的正极端、负极输入端通过由电容C45和C46并联而成的第二电容组连接12V外部电源的负极端。

如此，第二电阻R2、第一电容C1和第三电阻R3、第二电容C2可构成差动积分电路，其作用是对慢变化信号和直流信号进行抑制，而对快变化信号进行功率放大；同时，电位调节器R可使整个电路高度对称，当慢变化信号或直流信号输入时，整个电路输出为0。

如图3所示，根据一阶RC零状态响应可知，V1和V2两点电压为

$V_1=V_{\mathrm{in}}(1-e^{-t/t_1})---\left(1\right)$

$V_2=V_{\mathrm{in}}(1-e^{-t/t_2})---\left(2\right)$

电路的输出电压V0为

$V_o=\frac{R_{23}}{R_{17}}(V_2-V_1)=470V_{\mathrm{in}}(e^{-t/t_1}-e^{-t/t_2})---\left(3\right)$

式中，t1、t2为时间常数，t为输入信号的周期。

当Vin是一个慢变化信号或直流信号时，由于差动积分电路时间常数较小，t远大于t1和t2，第一电容C1和第二电容C2等效失去作用，由式中(1)和(2)可知，V1≈V2，电路输出V0＝0；当Vin是快变信号时，经推导可知，电路输出V0＝470(V2-V1)。亦即，当检测门中没有金属物品通过时，电路输出为零，一旦有金属物品通过，则输出不为零。以此可知，本实施例的差动放大电路利用输入端两个金粉时间常数较小且常数差异较大的特点，对干扰信号进行强效抑制并放大目标信号。

如图4所示，基于上述差动放大电路的结构，本实施例还提供了一种金属检测门检测系统，它包括信号探测部分，信号探测部分包括探测线圈7、交流放大电路1和MCU报警控制电路2，以及依次连接于交流放大电路1与MCU报警控制电路2之间的有效值转换电路3、上述电路结构的差动放大电路4、跟随滤波电路5和窗口比较电路6；其中，探测线圈7产生交变信号并输出至交流放大电路1进行功率放大，有效值转换电路3将交变信号转换为对应有效值的直流信号，差动放大电路4将直流信号输出至跟随滤波电路5并抑制系统周围的干扰信号，跟随滤波电路5进一步滤除直流信号中的干扰信号并放大后输出至窗口比较电路6，窗口比较电路6将直流信号转化为数字信号后输出至MCU报警控制电路2，MCU报警控制电路2触发报警并显示。

本实施例的检测系统的相关电路可根据实际情况进行选择，如选择目前较为成熟且具有相关功能的电路，也可采用如下方式，即：有效值转换电路3选用如图5所示的电路结构，跟随滤波电路5可采用如图6所示的电路结构，窗口比较电路6则可采用图7所示的电路结构；MCU报警控制电路2可采用ATmega16型控制芯片。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (2)

1.一种差动放大电路，其特征在于：它包括功率放大器，所述功率放大器的反相输入端与同相输入端之间依次串联有第一电阻、第二电阻、电位调节器、第三电阻和第四电阻；

所述功率放大器的同相输入端还通过第五电阻接地，所述第一电阻和第二电阻通过第一电容接地，所述第三电阻和第四电阻通过第二电容接地；

所述功率放大器的反相输入端与输出端之间连接有第三电容，所述第三电容的两端并联有第六电阻；

所述功率放大器的正极输入端通过第一电容组连接12V外部电源的正极端、负极输入端通过第二电容组连接12V外部电源的负极端。

2.一种金属检测门检测系统，它包括信号探测部分，所述信号探测部分包括探测线圈、交流放大电路和MCU报警控制电路，其特征在于：它还包括依次连接于交流放大电路与MCU报警控制电路之间的有效值转换电路、如权利要求1所述的差动放大电路、跟随滤波电路和窗口比较电路；

所述探测线圈产生交变信号并输出至交流放大电路进行功率放大，所述有效值转换电路将交变信号转换为对应有效值的直流信号，所述差动放大电路将直流信号输出至跟随滤波电路并抑制系统周围的干扰信号，所述跟随滤波电路进一步滤除直流信号中的干扰信号并放大后输出至窗口比较电路，所述窗口比较电路将直流信号转化为数字信号后输出至MCU报警控制电路，所述MCU报警控制电路触发报警并显示。