专利名称：金属检测门的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种金属检测门。
背景技术：
20世纪70年代随着航空业迅速发展，劫机和危险事件的发生使航空及机场安全 逐渐受到重视，于是在机场众多设备中，金属探测门扮演着排查违禁物品的重要角色同样 在20世纪70年代，由于金属探测门在机场安检中崭露头角，大型运动会如奥运会、展览会 及政府重要部门的安全保卫工作中开始启用金属探测门作为必不可少的安检仪器。目前，在国内安检门领域，国外产品占了很大一部分。国内产品与国外产品相比还 有一定的技术差距。主要体现在漏报和误报。漏报是因为灵敏度达不到，误报是因为抗干 扰能力较差。而国外产品在这方面却有很大的优势，因此很大一部分政府机关、企业、大型 活动组织者都倾向于购买国外产品。衡量一个安检门的优势除了误报和漏报两个重要指标 外，还有其它一些技术性能，也是衡量一个安检门质量好坏的重要参数。一个高性能的安检 门应具有以下技术指标1精确定位在门的两侧有精确的定位灯直观显示目标物的位置，方便操作者进
一步检查。2模块设计一个安检门主要包括控制系统、发射系统和接收系统。把这几个部份 做成模块，不但装起来非常方便，而且出现故障也易于排除，可以使用组件替换的方式，使 问题很快得到决。3自我诊断功能安检门内置自我诊断程序，开机时，会对安检门硬、软件自检，如 果出现问题会马上给出错误提示，帮助操作人员和维修人员排除问题。4微处理器技术使系统控制部分有了质的飞跃，减轻了整个安检门的重量，而且控 制起来更加灵活，现在通过控制面板就可以很容易的对程序和灵敏度进行设置。5防止两种金属感应抵消功能因为安检门的探测原理是有金属物体通过时引起 了原来磁场变化而被探测到。但是存在不同种类金属产生的感应磁场可能相互抵消。安检 门必须采取特殊技术而防止这种情况发生。6复合电路设计，红外线装置采用这种设计，可以大大增强安检门的抗干扰能 力，同时红外线装置可以统计通过安检门的人数。7灵敏度可调可以通过调节灵敏度来达到安检要求，但太高的灵敏度会降低抗 干扰能力。8密码保护设置只有输入正确的密码才能改变程序和灵敏度，以及其它参数设置。9滤波器可以通过调整此设置来屏蔽周围环境干扰的电磁波，使安检门工作在 最稳定状态。10灵敏度自动设定功能自动分析被测物处在哪个灵敏度范围，才能被探测到， 从而给出一个合适的灵敏度数值供操作人员设置。[0014]目前最新的金属检测们主要由信号发射与信号检测两部分组成，如图1所示，其 信号发射部分包含RC振荡信号发生器和发射线圈，信号探测部分由探测线圈、交流放大 其、峰值检波、AD转换、报警系统和显示组成。在没有金属靠近时，探测线圈的感生信号的 幅度不是变化的，然后通过检波器，AD采样得到的峰值是固定不变的。因而没有报警信号 输出。当线圈周围有金属靠近时，在金属上产生的次级感生信号对探测线圈的感生信号的 输出有影响。从而得到一个变化幅度的信号，通过峰值检波器后，由AD采样得到的幅度和 原来的不相同，从而产生一个报警。对于现有的这种金属检测系统，只要周围有一定的干扰信号时，或是震动时，信号 经过AD采样得到的幅度会有变化，从而会产生误报。
发明内容为解决上述中存在的问题与缺陷，本实用新型提供了一种金属检测门。所述技术 方案如下一种金属检测门，包括包括信号发生装置和信号探测装置，所述信号发生装置包括发射线圈和振荡信号 电路，所述信号探测装置包括探测线圈、交流放大电路、报警装置与显示装置，其特征在于， 所述信号发生装置还包括一放大电路，且该放大电路与所述振荡信号电路相连，所述振荡 信号电路输出正弦波信号连接放大电路放大输出到发射线圈；所述信号探测装置还包括真 有效值转换电路、差动放大器和窗口比较器，所述交流放大电路输入正弦波信号到真有效 值转换电路，所述真有效值输出的直流信号连接到差动放大器，所述差动放大器输出脉冲 信号连接到窗口比较器，所述窗口比较器输出数字信号到一单片机，该且单片机输出数字 控制信号与灵敏度信号连接到显示装置与报警装置。本实用新型提供的技术方案的有益效果是通过其设置的真有效值电路、差动放大器和窗口比较器，使其金属引起的模拟信 号变化转换成数字信号，其得到的数字信号可以方便的由单片机进行处理，提高了滤波效 率及系统的抗干扰能力，能够使系统进行稳定的工作；而且该实用新型还大大降低了系统 的成本。

图1是现有技术结构示意图；图2是本实用新型的整体结构示意图；图3是多谐振荡信号电路结构示意图；图4是真有效值转换电路结构示意图；图5是差动放大器电路结构示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新 型实施方式作进一步地详细描述如图2所示，展示了本实用新型的整体结构，包括信号发生装置和信号探测装置，信号发生装置和信号探测装置是彼此相互独立的。信号发生装置包括发射线圈、放大电路 和多谐振荡信号电路；信号探测装置包括探测线圈、交流放大电路、真有效值转换电路、差 动放大器、窗口比较器和单片机。其中多谐振荡信号电路输出正弦波信号，且该正弦波信号 经过放大电路进行放大后输出到发射线圈。探测线圈探测到感生信号后输出到交流放大电 路进行放大，然后经过真有效值转换电路实现感生正弦信号与相应有效值的直流信号的转 化，当有金属物品靠近时，直流信号有一个瞬间的变化，在差动放大器的输出端将得到一个 脉冲信号，通过窗口比较器后，将变化的信号转化成数字信号，由单片机系统检测并触发报 警并显示。此处采用窗口比较器主要是因为每种金属的磁导率各不相同，从而差动输出的 脉冲信号有正负之分。经过实验得到，整个系统的灵敏度可达到0. ImV的峰值变化将引起 差动放大器输出IOmV的脉冲。也即是距离探测门一边40cm处能很好的检测到一枚环形针。如图3所示为多谐振荡信号电路结构，采用文氏桥正弦波发生器产生一个9KHz的 正弦波信号。C27、R13和C28、R14是文氏桥的两臂，构成正反馈电路；电阻Rll、R12和R5 构成负反馈电路；振荡条件C27 = C28，R13 = R14且R5彡2*(R11+R12)。其频率f = 1/ (R13*C27*2 π )。本设计利用二极管正向伏安特性的非线性可实现正弦波发生器的自动稳 幅。电路中并四个二极管和两个稳压二极管组成一个自动稳幅电路。然后经过TDA2030进 行功率放大，输出良好的正弦波信号加载到发射线圈。如图4所示为真有效值转换电路，实现感生正弦信号与相应有效值的直流信号的 转化。此图是AD637的两级Sallen-Key滤波电路应用方案。由真有效值芯片AD637及电 容C29、C31、R7、R9、C33外围电路组成。交变的感生信号经过放大后经过隔直电容C27输 入，然后在AD637的14脚输出直流信号。其输入信号幅度与输出有效值的电压关系为Vo =Um V 2/2，电容C31，C33和电阻R9、R7及AD637内部共同组成一个两级Sallen-Key滤 波电路。其作用是滤除输出直流电压信号中的交流成份。如图5所示为差动放大电路，其中R13、C35和R14、C37构成差动积分电路。其作 用是对变换较慢的直流信号进行抑制，而对变换快的信号放大100倍。Α、静态分析当Vin是一个慢直流信号时，由于差动积分电路时间常数较小(tl = R13*C35 = 10ms, t2 = R14*C37 = 200ms) C35和C37等效失去作用。则该放大器为一普通差动放大， 由于电路高度对称，所以Vo = 0。B、动态分析如图所示，Vl = Vin*(l-e-t/tl)，V2 = Vin* (l_e_t/t2)，贝1J，Vo = R23(V2_V1)/R17 = IOOVin (e-tl-e_t2)(1-1)其中Vl和V2是差动放大器的两个差动输入信号。当Vin是脉动信号是，及在原输入信号的基础上有一变化信号AV。由于t2时间 较长，则V2基本保持不变Vin，而Vl = Vin+Δ V。则由式(1_1)得Vo = 100 Δ V。以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式
，但本实用新型的保护范围并不 局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该 以权利要求的保护范围为准。
权利要求金属检测门，包括信号发生装置和信号探测装置，所述信号发生装置包括发射线圈和振荡信号电路，所述信号探测装置包括探测线圈、交流放大电路、报警装置与显示装置，其特征在于，所述信号发生装置还包括一放大电路，且该放大电路与所述振荡信号电路相连，所述振荡信号电路输出正弦波信号连接放大电路放大输出到发射线圈；所述信号探测装置还包括真有效值转换电路、差动放大器和窗口比较器，所述交流放大电路输入正弦波信号到真有效值转换电路，所述真有效值输出的直流信号连接到差动放大器，所述差动放大器输出脉冲信号连接到窗口比较器，所述窗口比较器输出数字信号到一单片机，该且单片机输出数字控制信号与灵敏度信号连接到显示装置与报警装置。
2.根据权利要求1所述的金属检测门，其特征在于，所述振荡信号电路为多谐振荡信 号电路，且该多谐振荡信号电路包括一自动稳幅电路，该自动稳幅电路包括四个二极管和 两个稳压二极管。
3.根据权利要求1所述的金属检测门，其特征在于，所述真有效值转换电路包括一滤 波电路，该滤波电路由有效值芯片AD637、电容及外围元器件构成。
4.根据权利要求1所述的金属检测门，其特征在于，所述差动放大器包括一对直流信 号进行抑制与放大的差动积分电路，该差动积分电路由电容和电阻构成。
专利摘要本实用新型公开了一种金属检测门，包括信号发生装置和信号探测装置，所述信号发生装置包括发射线圈、放大电路和振荡信号电路，所述信号探测装置包括探测线圈、交流放大电路、真有效值转换电路、差动放大器、窗口比较器和单片机，所述放大电路与所述振荡信号电路相连；所述真有效转换电路和差动放大器主要完成将交变信号的真有效值转化为便于处理的直流信号，在其差动放大器的输出端将得到一个脉冲信号，通过窗口比较器后，将变化的信号转化成数字信号。本实用新型提高了系统的抗干扰能力，而且能使系统进行稳定的工作。
文档编号G01V3/11GK201622355SQ20102015758
公开日2010年11月3日 申请日期2010年4月14日 优先权日2010年4月14日
发明者张庆贤, 曾国强, 李勍, 王广西, 程峰, 肖明, 谷懿 申请人:成都理工大学