專利名稱：脈沖激勵電磁諧振安檢方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于電磁無損檢測技術領域。
背景技術：
國內外申請的安全檢查方面的專利已有多項，但大多數(shù)是利用X射線或γ射線的高度透射特性，如申請?zhí)枮?2289591.4的中國專利披露的一種γ放射性安全檢測裝置、申請?zhí)枮?9100298.9的中國專利披露的高集成化低能量X射線陣列傳感裝置、申請?zhí)枮?9113199.1的中國專利披露的多功能工業(yè)X射線成像系統(tǒng)、申請?zhí)枮?0103530.0的中國專利披露的便攜式X光透視記錄儀等。其中有些專利已經轉化為成熟的產品，如廣泛應用于車站、碼頭、機場等場所入口處的安檢裝置，這些裝置均是采用了X射線透視成像技術，除了結構復雜造價昂貴之外，其輻射性也會在正常工作時對生物體及膠卷等感光物質產生一定的危害和損傷。

發(fā)明內容
針對現(xiàn)有技術的輻射危害等不足之處，本發(fā)明根據(jù)電磁無損檢測理論，提出了一種脈沖激勵電磁諧振安檢方法及裝置。
本發(fā)明的目的是通過如下技術方案實現(xiàn)1)利用激勵源產生的控制信號控制一個晶體管開關，對激勵線圈進行瞬態(tài)高能沖擊激勵得到激勵信號，所述激勵信號的初始脈寬由所述控制信號的占空比來控制；2)經瞬態(tài)激勵后的激勵線圈在空間建立了一個諧振衰減磁場，利用檢出線圈感知所述空間磁場的激變，得到檢出信號；3)將檢出信號經低通濾波、放大、峰值采樣處理后，與可調的設定閾值進行差分比較，從而實時靈敏的判斷是否存在鐵磁性物體。
本發(fā)明還提供了一種實施如上述方法的安檢專用裝置，包括激勵部分和檢出部分，其特征在于所述激勵部分主要由激勵源、晶體管開關、激勵線圈和諧振電容組成，在激勵部分中，所述激勵源的控制信號輸出端和所述晶體管開關的控制端相連，所述晶體管開關的輸入端與激勵能量輸入端相連，所述晶體管開關的輸出端通過一個開關二極管與激勵線圈相連，所述激勵線圈和諧振電容并聯(lián)，實現(xiàn)有效振蕩；所述檢出部分主要由檢出線圈、低通濾波電路、放大電路、峰值采樣電路、差分比較電路及報警電路組成，在檢出部分，所述檢出線圈通過低通濾波電路、放大電路和峰值采樣電路相連，所述峰值采樣電路經過差分比較電路后與報警電路相連。
本發(fā)明所述激勵線圈和檢出線圈軸向平行并排放置。
本發(fā)明所述的安檢專用裝置還包括一個大容量儲能電容，它與所述晶體管開關并聯(lián)，保證向激勵線圈中注入充足的電流。
本發(fā)明所述的安檢專用裝置還包括一個閾值設定可調電路，它與所述差分比較電路相連，用以調節(jié)報警閾值。
本發(fā)明所述的脈沖激勵電磁諧振安檢方法使用小于等于10kHz的低頻脈沖進行激勵，激勵線圈在空間建立一個諧振衰減磁場，從信號的衰減過程中提取所需要的信號，對所檢測的空間磁場變化較為敏感。檢出線圈用以感應空間磁場的變化。當空間磁場中有鐵磁性物體經過時，空間磁場就會發(fā)生激變，進而導致檢出線圈的阻抗變化，實現(xiàn)對鐵磁性物體的檢出，避免了對生物體及膠卷等感光物質產生的危害和損傷。初步的研究結果顯示，脈沖激勵電磁諧振安檢方法無輻射危害，能夠實時靈敏的檢出鐵磁性物體，通過調節(jié)報警閾值，以適應不同的安檢需求。本發(fā)明提出了一個有別于傳統(tǒng)安檢方法的新方法，對國家安檢系統(tǒng)及相關領域有重要意義。


圖1是本發(fā)明所述方法的原理框圖。
圖2是本發(fā)明所述激勵部分的電路原理圖。
圖3是本發(fā)明所述檢出部分的原理框圖。
圖4是激勵線圈中的信號波形圖。
圖5是檢出線圈中的檢出信號經低通濾波并放大后的信號波形圖。
圖6是激勵線圈中的信號和檢出線圈中的檢出信號經低通濾波并放大后的信號波形對應關系圖。
具體實施例方式
下面結合附圖進一步說明本發(fā)明。
圖1為方法原理框圖?？臻g磁場10把激勵部分和檢出部分聯(lián)系在一起，激勵線圈20由激勵源40產生的控制信號通過晶體管開關30進行瞬態(tài)高能沖擊激勵，激勵信號在空間建立了一個諧振衰減磁場，即空間磁場10?？刂菩盘柕恼伎毡却笮Q定激勵信號的初始脈寬，進而控制激勵信號的最大值，即諧振衰減磁場的最大值。其中，激勵能量輸入端采用大于等于5V的直流電壓；由于線圈儲存能量的局限性，當占空比增大到10％以上時，激勵信號的最大值并不能成比例上升，基本與10％的效果持平；小于10％時，增大占空比有利于提高空間磁場的靈敏度。
當鐵磁性物體經過空間磁場10時，引起空間磁場10激變，檢出線圈50感知磁場激變信號，經過信號處理電路60的低通濾波、放大、峰值采樣處理后，與可調的設定閾值進行差分比較，實時靈敏地判斷出鐵磁性物體的存在。
本發(fā)明所述的安檢裝置包括激勵部分和檢出部分。
圖2是激勵部分的電路原理圖。所述激勵部分主要由激勵源、晶體管開關、激勵線圈和諧振電容組成。晶體管開關30包括NPN晶體管、PNP晶體管和兩個連接電阻，激勵源40的控制信號輸出端Vo通過一個連接電阻和NPN晶體管的基極相連，控制激勵能量的沖入頻率和脈寬，NPN晶體管的集極通過另一個連接電阻和所述PNP晶體管的基極連接，PNP晶體管的射極與激勵能量輸入端100相連，PNP晶體管的集極通過一個開關二極管70與激勵線圈20相連，開關二極管70用來控制能量的流入方向，與晶體管開關30協(xié)同作用，利于電磁諧振的發(fā)生；激勵線圈20和諧振電容90并聯(lián)，實現(xiàn)有效振蕩。該裝置還可包括一個與晶體管開關30并聯(lián)的大容量儲能電容80，保證向激勵線圈中注入充足的電流，用以輔助瞬態(tài)高能沖擊激勵時所需的能量。本發(fā)明所述激勵源電路由555芯片為核心，輔以電阻、電容和二極管構成。本裝置所述的所述激勵線圈和檢出線圈軸向平行并排放置，參數(shù)如下表，鐵氧體磁芯參數(shù)60×14×14mm。
表1 線圈參數(shù)表激勵線圈檢出線圈匝數(shù)300 300電感45.07mH 44.60mH電阻98.7ohm 96.2ohm圖3是本發(fā)明所述檢出部分的原理框圖。所述檢出部分主要由檢出線圈50、低通濾波電路130、放大電路140、峰值采樣電路150、差分比較電路160及報警電路110組成。檢出線圈50感知得到的檢出信號經過RC低通濾波電路130濾波后，首先利用放大電路140(如運算放大器OP27)進行放大，其次利用由射極跟隨電路、二極管和電容組成的峰值采樣電路150對放大后的信號進行峰值采樣，接著利用由比較器LM393組成的差分比較電路160對峰值采樣后的信號與設定閾值進行差分比較，最后與常用的報警電路110連接。上述設定閾值可由常規(guī)的閾值設定可調電路170提供，它與所述差分比較電路160相連，從而調節(jié)報警閾值。
圖4是激勵線圈中的信號波形圖，它顯示了空間的諧振衰減磁場信號的波形。
圖5是檢出線圈中的檢出信號經低通濾波并放大后的信號波形圖。由此可見，檢出線圈對進入空間磁場的鐵磁性物體有極其敏感的反應。
圖6是激勵線圈中的信號和檢出線圈中的檢出信號經低通濾波并放大后的信號波形對應關系圖。它說明了激勵信號和檢出信號對應的相位關系和幅度關系。
權利要求
1.脈沖激勵電磁諧振安檢方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟1)利用激勵源產生的控制信號控制一個晶體管開關，對激勵線圈進行瞬態(tài)高能沖擊激勵得到激勵信號，所述激勵信號的初始脈寬由所述控制信號的占空比來控制；2)經瞬態(tài)激勵后的激勵線圈在空間建立了一個諧振衰減磁場，利用檢出線圈感知所述空間磁場的激變，得到檢出信號；3)將檢出信號經低通濾波、放大、峰值采樣處理后，與可調的設定閾值進行差分比較，從而實時靈敏地判斷是否存在鐵磁性物體。
2.一種實現(xiàn)權利要求1所述安檢方法的專用裝置，包括激勵部分和檢出部分，其特征在于所述激勵部分主要由激勵源、晶體管開關、激勵線圈和諧振電容組成，在激勵部分中，所述激勵源的控制信號輸出端和所述晶體管開關的控制端相連，所述晶體管開關的輸入端與激勵能量輸入端相連，所述晶體管開關的輸出端通過一個開關二極管與激勵線圈相連，所述激勵線圈和諧振電容并聯(lián)，實現(xiàn)有效振蕩；所述檢出部分主要由檢出線圈、低通濾波電路、放大電路、峰值采樣電路、差分比較電路及報警電路組成，在檢出部分，所述檢出線圈通過低通濾波電路、放大電路和峰值采樣電路相連，所述峰值采樣電路經過差分比較電路后與報警電路相連。
3.根據(jù)權利要求2所述的安檢專用裝置，其特征在于所述激勵線圈和檢出線圈軸向平行并排放置。
4.根據(jù)權利要求2所述的安檢專用裝置，其特征在于該裝置還包括一個大容量儲能電容，它與所述晶體管開關并聯(lián)，保證向激勵線圈中注入充足的電流。
5.根據(jù)權利要求2所述的安檢專用裝置，其特征在于該裝置還包括一個閾值設定可調電路，它與所述差分比較電路相連，用以調節(jié)報警閾值。
全文摘要
脈沖激勵電磁諧振安檢方法及裝置，屬于電磁無損檢測技術領域。針對現(xiàn)有技術的輻射危害等不足之處，本發(fā)明根據(jù)電磁無損檢測理論，提出了一種脈沖激勵電磁諧振安檢方法及其裝置。本發(fā)明有別于傳統(tǒng)安檢方法，采用瞬態(tài)高能沖擊激勵的激勵線圈，在空間建立了一個衰減諧振磁場，用以感知空間磁場激變的檢出線圈經過信號處理電路與報警電路連接。本發(fā)明無輻射危害，能夠實時靈敏的檢出鐵磁性物體，通過調節(jié)報警閾值，以適應不同的安檢需求。
文檔編號G01N27/00GK1603803SQ20041009118
公開日2005年4月6日 申請日期2004年11月23日 優(yōu)先權日2004年11月23日
發(fā)明者李路明, 文雄偉, 郝紅偉, 曹益平, 黃剛 申請人:清華大學