一种硬币检测系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种硬币检测系统，包括激励线圈、径向磁梯度计、轴向磁梯度计、定位装置、信号激励源、驱动电路、模拟前端电路以及处理器。在信号激励源和驱动电路对激励线圈进行激励后，激励线圈产生了平行于待测硬币轴向的激励磁场，在激励磁场的作用下，待测硬币通过内部产生的涡流进而产生感生磁场，径向磁梯度计和轴向磁梯度计检测该磁场在待测硬币径向和轴向的磁场分量，并将检测到的信号输送给模拟前端电路进行放大，处理器对模拟前端电路输送的放大信号进行处理并输出，根据输出信号的谐振幅度以及相位等信息，便能获知硬币的材料、花色、面值等信息并能分辨真伪。本实用新型专利技术提供的硬币检测系统具有精度高、灵敏度高、动态线性范围宽等优点。

【技术实现步骤摘要】
-种硬币检测系统
本专利技术涉及一种硬币检测系统，尤其涉及一种使用磁阻传感器形成磁梯度计的硬 币检测系统。
技术介绍
硬币是现代社会不可缺少的一部分，是人与人进行物质交换的必要工具，在日常 生活中具有鹿大的流通量。随着硬币使用越来越广泛，交通、金融等机构中对于硬币的面 值、真伪判断W及硬币的清点应用的依赖程度越来越高。目前，对于硬币清点及真伪鉴定 主要有W下几种方式；（1)通过对硬币施加交变磁场，然后测量其感生润流场来判断硬币 的材料，进而辨其真伪，该种方法主要是通过采用感应线圈或者是感应线圈和霍尔传感器 组合来测量硬币的轴向磁场，该只能测得一种辨别特征信号，对于那些具有相似谐振频率、 振幅或相位的不同硬币，该种方法明显不能准确判断真伪。（2)使用多个磁阻传感器构 成传感单元阵列来检测硬币周围的磁场分布，从而来判断硬币面值及其真伪，如专利申请 CN103617669A公开的一种硬币检测装置，该种装置也只能检测一个方向的信号，对于那些 具有相似直径，并在同一方向上具有相似响应的硬币，该种方法的判断结果精确度也不够 高，并且其测量结果包含有所施加的脉冲场所产生新的信号，需要后续处理来将该信号去 除，操作过程相对比较复杂，并且会降低其分辨率。（3)采用对发射线圈进行可变频率输入， 在不同频率点测量接收器的输出来检验硬币的真伪，如美国专利申请US4086527所公开的 检验方法，该方法虽然能获知输出信号的振幅、相位、谐振频率等信息，但其仍然采用的是 单轴传感器，很难辨别一些具有相似特征的硬币。此外，还有采用脉冲场激励再移除脉冲场 W及相移等方法来检验真伪，该些方法都只能提供一种辨别特征的信号，不能准确分辨出 那些具有该种相似特征的硬币。随着硬币伪造技术变得越来越高超，现有的硬币检测装置 不能满足现代交通和金融等机构中对硬币检测的高精度要求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术所存在的缺陷，提供一种结构简单、准确度高、灵 敏度高、动态线性范围宽的硬币检测系统。 为实现上述目的，本专利技术采用W下技术方案；一种硬币检测系统，该硬币检测系统 包括激励线圈，径向磁梯度计和轴向磁梯度计； 所述激励线圈用于向待测硬币提供轴向的激励磁场，所述激励磁场在所述待测硬 币内部感生润流，所述润流产生感生磁场； 所述径向磁梯度计包括至少两个径向磁阻传感器且所述轴向磁梯度计包括至少 两个轴向磁阻传感器，所述径向磁阻传感器和所述轴向磁阻传感器各自分别相对所述激励 线圈的中也面或中也点对称分布；所述径向磁梯度计用于检测所述感生磁场在所述激励线 圈对应两侧且沿所述待测硬币径向上的磁场分量之差，所述轴向磁梯度计用于检测所述感 生磁场在所述激励线圈对应两侧且沿所述待测硬币轴向上的磁场分量之差，所述对应两侧 是指沿着所述激励线圈轴向上相对的两侧； 所述激励线圈被定位，其定位方式使得所述待测硬币的表面与所述激励线圈的中 也面平行，并且所述待测硬币的表面与所述中也面之间的距离至少为所述激励线圈高度的 一半。 优选的，所述硬币检测系统进一步包括；用于激励所述激励线圈的信号激励源和 驱动电路，用于放大所述径向磁梯度计和所述轴向磁梯度计所产生的信号的模拟前端电 路，W及用于计算所述模拟前端电路输出的放大信号的实部分量和虚部分量的处理器。 优选的，所述信号激励源所产生的信号含有交流信号，所述交流信号包含有至少 一个频率分量；所述处理器计算与每一频率分量相对应的放大信号的实部分量和虚部分 量。 优选的，所述信号激励源还用于在所述交流信号存续期间施加直流信号，所述激 励线圈所产生的激励磁场为直流磁场和交流磁场的叠加场。 优选的，当所述待测硬币的材料为铁磁材料或所述待测硬币的表面涂覆有铁磁材 料时，施加所述直流磁场后，输出信号的幅值会降低；当所述待测硬币的材料为导体时，所 述直流磁场不影响输出信号的幅值。 优选的，所述硬币检测系统能检测出每种类型的硬币所对应的实部分量和虚部分 量的幅值。 优选的，所述激励线圈为单个线圈或多个线圈相叠加组成的阵列，所述激励线圈 所围成的圆周直径大于或等于所述待测硬币的直径。 优选的，所述径向磁梯度计位于所述激励线圈的内部边缘且位于所述待测硬币边 缘的下方，所述径向磁阻传感器相对所述激励线圈的中也对称；所述轴向磁梯度计位于所 述激励线圈的内部且位于或接近所述待测硬币的中也的下方，所述轴向磁阻传感器沿所述 激励线圈的轴向相对所述激励线圈的中也对称分布。 优选的，所述硬币检测系统还包括第一 PCB和第二PCB，所述径向磁阻传感器分别 位于所述第一 PCB和第二PCB上，所述轴向磁阻传感器分别位于所述第一 PCB和第二PCB 上，所述激励线圈被固定于所述第一 PCB和第二PCB之间；所述待测硬币位于第一 PCB和第 二PCB的上方。 优选的，所述径向磁阻传感器为X轴线性传感器，所述轴向磁阻传感器为Z轴线性 传感器，所述X轴线性传感器的敏感方向与所述待测硬币的径向平行，所述Z轴线性传感器 的敏感方向与所述待测硬币的轴向平行。 优选的，所述X轴线性传感器、所述Z轴线性传感器为单电阻、半桥或全桥结构，所 述单电阻、半桥的桥臂或全桥的桥臂由一个或多个相互电连接的磁电阻元件组成。 [001引优选的，所述磁电阻元件为化11，SMRE巧导体磁电阻元件)，AMR, GMR或TMR元 件。 优选的，所述硬币检测系统还包括一定位装置，所述定位装置用于定位所述待测 硬币所放置的位置，使得所述待测硬币接近于所述径向磁梯度计和所述轴向磁梯度计的一 侧。 与现有技术相比，本专利技术具有W下技术效果： (1)使用径向和轴向磁梯度计来感测待测硬币所感生的润流磁场的径向和轴向磁 场分量，实现双轴测量，并且不受激励磁场的影响，该能大大提高测量的准确度； ( 2 )在没有放置待测硬币时，两个磁梯度计不会显示任何激励信号，该能使得激励 信号不会产生饱和效应，并能尽可能的提高增益，从而提高分辨率； [002引（3)径向和轴向磁梯度计是由线性磁阻传感器构成，例如TMR传感器，该能提高硬 币检测系统的灵敏度W及增大动态线性范围；此外，相对于线圈，磁阻传感器体积更小、成 本更低，该使得硬币检测系统的结构更加紧凑，还能节省成本； (4)本专利技术中的两个磁梯度计能温度补偿系统响应，消除热漂移误差。 【附图说明】 为了更清楚地说明本专利技术实施例技术中的技术方案，下面将对实施例技术描述中 所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实 施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可W根据该些附图 获得其他的附图。 图1为本专利技术中硬币检测系统的结构示意图。 图2为本专利技术中硬币检测系统部分细节剖面图。 图3为本专利技术中硬币检测系统部分细节俯视图。 图4A-4B为测量频率为IKHz时，硬币周围磁场的实部和虚部分量与测量位置的关 系曲线。 图5A-5B为测量频率为IOKHz时，硬币周围磁场的实部和虚部分量与测量位置的 关系曲线。 图6A-抓为不同材质的硬币所感生的润流场的实部分量和虚部分量与频率之间 关本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种硬币检测系统，其特征在于，该硬币检测系统包括激励线圈，径向磁梯度计和轴向磁梯度计； 所述激励线圈用于向待测硬币提供轴向的激励磁场，所述激励磁场在所述待测硬币内部感生涡流，所述涡流产生感生磁场； 所述径向磁梯度计包括至少两个径向磁阻传感器且所述轴向磁梯度计包括至少两个轴向磁阻传感器，所述径向磁阻传感器和所述轴向磁阻传感器各自分别相对所述激励线圈的中心面或中心点对称分布；所述径向磁梯度计用于检测所述感生磁场在所述激励线圈对应两侧且沿所述待测硬币径向上的磁场分量之差，所述轴向磁梯度计用于检测所述感生磁场在所述激励线圈对应两侧且沿所述待测硬币轴向上的磁场分量之差，所述对应两侧是指沿着所述激励线圈轴向上相对的两侧； 所述激励线圈被定位，其定位方式使得所述待测硬币的表面与所述激励线圈的中心面平行，并且所述待测硬币的表面与所述中心面之间的距离至少为所述激励线圈高度的一半。

【技术特征摘要】
1. 一种硬币检测系统，其特征在于，该硬币检测系统包括激励线圈，径向磁梯度计和轴 向磁梯度计； 所述激励线圈用于向待测硬币提供轴向的激励磁场，所述激励磁场在所述待测硬币内 部感生涡流，所述涡流产生感生磁场； 所述径向磁梯度计包括至少两个径向磁阻传感器且所述轴向磁梯度计包括至少两个 轴向磁阻传感器，所述径向磁阻传感器和所述轴向磁阻传感器各自分别相对所述激励线圈 的中心面或中心点对称分布；所述径向磁梯度计用于检测所述感生磁场在所述激励线圈对 应两侧且沿所述待测硬币径向上的磁场分量之差，所述轴向磁梯度计用于检测所述感生磁 场在所述激励线圈对应两侧且沿所述待测硬币轴向上的磁场分量之差，所述对应两侧是指 沿着所述激励线圈轴向上相对的两侧； 所述激励线圈被定位，其定位方式使得所述待测硬币的表面与所述激励线圈的中心 面平行，并且所述待测硬币的表面与所述中心面之间的距离至少为所述激励线圈高度的一 半。2. 根据权利要求1所述的硬币检测系统，其特征在于，所述硬币检测系统进一步包括： 用于激励所述激励线圈的信号激励源和驱动电路，用于放大所述径向磁梯度计和所述轴向 磁梯度计所产生的信号的模拟前端电路，以及用于计算所述模拟前端电路输出的放大信号 的实部分量和虚部分量的处理器。3. 根据权利要求2所述的硬币检测系统，其特征在于，所述信号激励源所产生的信号 含有交流信号，所述交流信号包含有至少一个频率分量；所述处理器计算与每一频率分量 相对应的放大信号的实部分量和虚部分量。4. 根据权利要求3所述的硬币检测系统，其特征在于，所述信号激励源还用于在所述 交流信号存续期间施加直流信号，所述激励线圈所产生的激励磁场为直流磁场和交流磁场 的叠加场。5. 根据权利要求4所述的硬币检测系统，其特征在于，当所述待测硬币的材料为铁磁 材料或所述待测硬币的表面涂覆有铁磁材料时，施加所述直流磁场后，输出信号的幅值会 降低；当所述待测硬币的材料为导体时，所述直流磁场不影响输出信号的幅值。6. 根据权利要求3所述的硬币...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹姆斯·G·迪克，郭海平，
申请(专利权)人：江苏多维科技有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32