基于無源磁通的移動磁性目標(biāo)用探測系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電磁感應(yīng)探測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用磁芯線圈電磁感應(yīng)探測技術(shù)實(shí)現(xiàn)對移動磁性目標(biāo)如手機(jī)的監(jiān)測。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，國防軍工及各高新技術(shù)企業(yè)出于保密和技術(shù)壁皇設(shè)置等方面的考慮，對電子設(shè)備的管控要求不斷加強(qiáng)。
[0003]智能手機(jī)作為發(fā)展最快的一種電子設(shè)備，其所擁有的功能也越來越強(qiáng)大。為增強(qiáng)保密與嚴(yán)密性，在單位管控區(qū)域，以及在單位招聘、學(xué)?？荚?、項(xiàng)目評審、重要會議等場合，已經(jīng)不允許攜帶手機(jī)入場。為了限制手機(jī)帶入上述區(qū)域或場合，一般在入口設(shè)置手機(jī)監(jiān)測報(bào)警裝置，或在重要場合開啟手機(jī)信號屏蔽器。
[0004]目前，探測磁性目標(biāo)的方式主要由兩種:金屬探測器和基于磁強(qiáng)計(jì)的探測系統(tǒng)。
[0005]金屬探測器至少包含兩部分，一部分是發(fā)射變化磁場的激勵(lì)線圈，另一部分是接收線圈，當(dāng)金屬目標(biāo)通過激勵(lì)線圈產(chǎn)生磁場區(qū)域時(shí)，金屬中會形成渦流，渦流產(chǎn)生磁場，通過接收線圈可檢測出該磁場，從而達(dá)到探測金屬目標(biāo)的目的。該方法會產(chǎn)生電磁輻射，長期使用對身體有害;無法區(qū)分是否是手機(jī)等磁性電子設(shè)備。
[0006]基于磁強(qiáng)計(jì)的磁性目標(biāo)探測系統(tǒng)，主要包含用于測量空間某點(diǎn)磁感強(qiáng)度的磁強(qiáng)計(jì)，該系統(tǒng)直接通過測量空間磁感強(qiáng)度的變化來判斷是否有運(yùn)動磁性目標(biāo)，該系統(tǒng)對探測距離十分敏感，抗電磁干擾能力較差，對于探測手機(jī)等弱磁性目標(biāo)的成本較高。
[0007]在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中存在有輻射、誤報(bào)率高、可靠性低、成本尚等缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種基于無源磁通的移動磁性目標(biāo)用探測系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用帶磁芯(坡莫合金)的螺繞線圈(磁芯線圈)作為磁通探測傳感器。當(dāng)行人攜帶具有磁性的手機(jī)通過傳感器附近時(shí)會擾動磁場分布，使得磁芯線圈的磁通量發(fā)生異常變化，從而在磁芯線圈上產(chǎn)生感應(yīng)電壓信號，將該信號檢測出，并利用小波分析等信號處理手段將檢測信號中的背景干擾排除，從而達(dá)到不間斷偵測，識別移動磁性目標(biāo)如手機(jī)，定位移動磁性目標(biāo)的位置，并發(fā)出相應(yīng)提示。
[0009 ]本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
[0010]一種基于無源磁通的移動磁性目標(biāo)用探測系統(tǒng)，包括三個(gè)高度依次增加探測部分、與三個(gè)探測部分分別電連接的電壓數(shù)采系統(tǒng)及控制系統(tǒng);第一部分高度對應(yīng)人體的腳跟至膝蓋，第二部分高度對應(yīng)人體的膝蓋至肚臍，第三部分高度對應(yīng)人體的肚臍至頭頂，其中，第一部分和第三部分各布置一高度方向上的磁芯感應(yīng)線圈A和磁芯感應(yīng)線圈B，磁芯感應(yīng)線圈A和磁芯感應(yīng)線圈B的長度分別為0.15m-0.6m;第二部分由從下而上平行排列的2-16個(gè)磁芯感應(yīng)線圈組構(gòu)成，每組包含1-3個(gè)磁芯感應(yīng)線圈C，其中高度方向上的磁芯感應(yīng)線圈C與磁芯感應(yīng)線圈A和磁芯感應(yīng)線圈B在同一直線上，磁芯感應(yīng)線圈C的長度在Ο.08m-0.5m之間，每個(gè)磁芯感應(yīng)線圈分別引線至電壓數(shù)采系統(tǒng)，電壓數(shù)采系統(tǒng)分時(shí)復(fù)用采集每個(gè)磁芯感應(yīng)線圈的感應(yīng)電壓信號的時(shí)域波形，然后控制系統(tǒng)根據(jù)信號波形幅值、周期特征、頻域特征提取目標(biāo)磁性特征，判斷出目標(biāo)類型并計(jì)算出磁性目標(biāo)的高度，提出相應(yīng)的警示。
[0011]進(jìn)一步地，磁芯感應(yīng)線圈為帶坡莫合金磁芯的螺旋線圈。
[0012]進(jìn)一步地，磁芯感應(yīng)線圈A和磁芯感應(yīng)線圈B的坡莫合金鐵芯半徑在3mm?25mm之間；磁芯感應(yīng)線圈C的坡莫合金鐵芯半徑在2mm?22mm之間。
[0013]其中，移動磁性目標(biāo)為手機(jī)、平板電腦等具有通信功能的電子設(shè)備，以及行人隨身攜帶的磁性物體(如鐵質(zhì)皮帶扣)。
[0014]其中，磁芯感應(yīng)線圈A布置在第一部分的最下端，磁芯感應(yīng)線圈A布置在第三部分的中間位置，除線圈A、B之外的所有磁芯感應(yīng)線圈組均勻分布在第二部分。
[0015]其中，磁芯感應(yīng)線圈A、B的螺旋繞線匝數(shù)在200?5000之間，其他所有線圈匝數(shù)在100?3000之間。
[0016]本發(fā)明的基于無源磁通的移動磁性目標(biāo)用探測系統(tǒng)，不發(fā)射激勵(lì)射頻信號，只通過被動式電磁感應(yīng)的方式監(jiān)測磁性目標(biāo)。該系統(tǒng)具有以下特點(diǎn):1)全被動探測，無輻射;2)靈敏度高;3)可監(jiān)測任何狀態(tài)(開機(jī)、關(guān)機(jī))下帶磁性電子設(shè)備;4)低成本，高可靠。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明的基于無源磁通的移動磁性目標(biāo)用探測系統(tǒng)示意圖；
[0018]其中，1 一磁芯感應(yīng)線圈A;2 —磁芯感應(yīng)線圈B;3-14均為磁芯感應(yīng)線圈C。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的本發(fā)明的基于無源磁通的移動磁性目標(biāo)用探測系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步說明，該說明僅僅是示例性的，并不旨在限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0020]參見圖1，圖1為本發(fā)明的基于無源磁通的移動磁性目標(biāo)用探測系統(tǒng)示意圖。為了檢測人體攜帶手機(jī)的情況，首先按照人體身高模型，將身高分成三段，第一段為膝下區(qū)(0.267倍身高)，范圍從腳跟至膝蓋，第二段為臍膝區(qū)(0.333倍身高)，范圍從膝蓋至肚臍，第三段臍頂區(qū)(0.4倍身高)，范圍從肚臍至頭頂。根據(jù)人的一般習(xí)慣，手機(jī)會拿在手中，放在褲兜或上衣兜。在這三種情況中，手機(jī)均處于膝蓋至肚臍區(qū)域，即臍膝區(qū)。而手機(jī)出現(xiàn)在膝下區(qū)和臍頂區(qū)的可能性很小。因此，本發(fā)明的基于無源磁通的移動磁性目標(biāo)用探測系統(tǒng)，共采用了 14個(gè)磁芯線圈(帶)，設(shè)計(jì)成圖1所示的探測系統(tǒng)。該探測系統(tǒng)包括三個(gè)高度依次增加探測部分、與三個(gè)探測部分分別電連接的電壓數(shù)采系統(tǒng)及控制系統(tǒng);第一部分(即膝下區(qū))高度對應(yīng)人體的腳跟至膝蓋，第二部分(臍膝區(qū))高度對應(yīng)人體的膝蓋至肚臍，第三部分(臍頂區(qū))高度對應(yīng)人體的肚臍至頭頂，根據(jù)圖示的XYZ坐標(biāo)系，在膝下區(qū)和臍頂區(qū)各布置一個(gè)尺寸相對大一點(diǎn)的Z向(高度方向)磁芯感應(yīng)線圈A(在圖1中標(biāo)示為1)和磁芯感應(yīng)線圈B(在圖1中標(biāo)示為2)，而在臍膝區(qū)增大探測分辨率，一共布置4組磁芯感應(yīng)線圈，每組磁芯感應(yīng)線圈包括3個(gè)磁芯感應(yīng)線圈C，共12個(gè)，S卩磁芯感應(yīng)線圈3-14。4組磁芯感應(yīng)線圈在Z方向均勻排列，每組的3個(gè)探頭兩兩垂直設(shè)置(不相連)，分別用于探測X、Y(人通過探測門方向)、Z坐標(biāo)軸方向的磁通量。其中，4組磁芯感應(yīng)線圈Z向上的磁芯感應(yīng)線圈C與磁芯感應(yīng)線圈A、磁芯感應(yīng)線圈B在同一直線上。每個(gè)磁芯感應(yīng)線圈分別引線至電壓數(shù)采系統(tǒng)，電壓數(shù)采系統(tǒng)分時(shí)復(fù)用采集每個(gè)磁芯感應(yīng)線圈的感應(yīng)電壓信號的時(shí)域波形，然后控制系統(tǒng)根據(jù)信號波形幅值、周期特征、頻域特征提取目標(biāo)磁性特征，判斷出目標(biāo)類型并計(jì)算出磁性目標(biāo)的高度，提出相應(yīng)的警示。
[0021]在一具體的實(shí)施方式中，設(shè)定人的身高范圍為1.5m?2m，優(yōu)先考慮臍膝區(qū)的探測覆蓋，則膝下區(qū)高度范圍為0?0.4m，臍膝區(qū)0.4m?1.2m，臍頂區(qū)1.2m?2m，則探測系統(tǒng)的總高度2m，磁芯感應(yīng)線圈A布置在膝下區(qū)最下端，磁芯感應(yīng)線圈B布置在臍頂區(qū)中間位置，臍膝區(qū)的4組探頭均勻分布在0.4m?1.2m之間。
[0022]其中，磁芯感應(yīng)線圈A和磁芯感應(yīng)線圈B尺寸一致，長度在0.3m?0.4m之間取值，其帶有的坡莫合金鐵芯半徑在5mm?10mm之間取值;每個(gè)磁芯感應(yīng)線圈C的尺寸一致，長度在
0.lm?0.2m之間取值，帶有的坡莫合金鐵芯半徑在3mm?8mm之間取值。
[0023]本發(fā)明的控制系統(tǒng)的作用是將采集到的電壓信號進(jìn)行濾波、時(shí)頻變換、小波分析等處理，并結(jié)合時(shí)域電壓信號波形特征(脈寬、幅值等)，從而識別目標(biāo)，重點(diǎn)分辨目標(biāo)是否是手機(jī)之類的通信設(shè)備。
[0024]本發(fā)明針對手機(jī)等電子通信設(shè)備具有無法消除的磁性這一特點(diǎn)，采用基于無源磁通的被動探測方式監(jiān)測手機(jī)。當(dāng)使用該探測系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測時(shí)，只需將該探測系統(tǒng)放置于管控區(qū)域等特殊場合的入場口邊緣?？刂葡到y(tǒng)會根據(jù)數(shù)采系統(tǒng)采集的各個(gè)磁芯線圈感應(yīng)電壓信號波形幅值、周期特征、頻域特征，提取目標(biāo)磁性特征，并結(jié)合線圈的位置，判斷出目標(biāo)類型并計(jì)算出磁性目標(biāo)的高度，提出相應(yīng)的警示。
[0025]盡管上文對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】給予了詳細(xì)描述和說明，但是應(yīng)該指明的是，我們可以依據(jù)本發(fā)明的構(gòu)想對上述實(shí)施方式進(jìn)行各種等效改變和修改，其所產(chǎn)生的功能作用仍未超出說明書及附圖所涵蓋的精神時(shí)，均應(yīng)在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于無源磁通的移動磁性目標(biāo)用探測系統(tǒng)，包括三個(gè)高度依次增加的探測部分、與三個(gè)探測部分分別電連接的電壓數(shù)采系統(tǒng)及控制系統(tǒng);第一部分高度對應(yīng)人體的腳跟至膝蓋，第二部分高度對應(yīng)人體的膝蓋至肚臍，第三部分高度對應(yīng)人體的肚臍至頭頂，其中，第一部分和第三部分各布置一高度方向上的磁芯感應(yīng)線圈A和磁芯感應(yīng)線圈B，磁芯感應(yīng)線圈A和磁芯感應(yīng)線圈B的長度分別為0.15m-0.6m;第二部分由從下而上平行排列的2?16個(gè)磁芯感應(yīng)線圈組構(gòu)成，每組由1?3個(gè)磁芯感應(yīng)線圈C，其中高度方向上的磁芯感應(yīng)線圈C與磁芯感應(yīng)線圈A和磁芯感應(yīng)線圈B在同一直線上，磁芯感應(yīng)線圈C的長度在0.08m-0.5m之間，每個(gè)磁芯感應(yīng)線圈分別引線至電壓數(shù)采系統(tǒng)，電壓數(shù)采系統(tǒng)分時(shí)復(fù)用采集每個(gè)磁芯感應(yīng)線圈的感應(yīng)電壓信號的時(shí)域波形，然后控制系統(tǒng)根據(jù)信號波形幅值、周期特征、頻域特征提取目標(biāo)磁性特征，判斷出目標(biāo)類型并計(jì)算出磁性目標(biāo)的高度，提出相應(yīng)的警示。2.如權(quán)利要求1所述的移動磁性目標(biāo)用探測系統(tǒng)，其中，磁芯感應(yīng)線圈為帶坡莫合金磁芯的螺旋線圈。3.如權(quán)利要求2所述的移動磁性目標(biāo)用探測系統(tǒng)，其中，磁芯感應(yīng)線圈A和磁芯感應(yīng)線圈B的坡莫合金鐵芯半徑在3mm?25mm之間；磁芯感應(yīng)線圈C的坡莫合金鐵芯半徑在2mm?2 2mm之間。4.如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的移動磁性目標(biāo)用探測系統(tǒng)，其中，移動磁性目標(biāo)為手機(jī)、平板電腦或行人隨身攜帶的磁性物體。5.如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的移動磁性目標(biāo)用探測系統(tǒng)，其中，磁芯感應(yīng)線圈A布置在第一部分的最下端，磁芯感應(yīng)線圈B布置在第三部分的中間位置，除線圈A、B之外的所有磁芯感應(yīng)線圈組均勻分布在第二部分。6.如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的移動磁性目標(biāo)用探測系統(tǒng)，其中，磁芯感應(yīng)線圈A、B的螺旋繞線匝數(shù)在200?5000之間，其他所有線圈匝數(shù)在100?3000之間。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于無源磁通的移動磁性目標(biāo)用探測系統(tǒng)，包括三個(gè)高度依次增加的探測部分、與三個(gè)探測部分的每個(gè)磁芯感應(yīng)線圈分別電連接的電壓數(shù)采系統(tǒng)及控制系統(tǒng)；第一部分高度對應(yīng)人體的腳跟至膝蓋，第二部分高度對應(yīng)人體的膝蓋至肚臍，第三部分高度對應(yīng)人體的肚臍至頭頂，其中，第一部分和第三部分各布置一高度方向上的磁芯感應(yīng)線圈A和磁芯感應(yīng)線圈B,第二部分由從下而上平行排列的2～16組磁芯感應(yīng)線圈組構(gòu)成，每組包含1～3個(gè)磁芯感應(yīng)線圈C，其中高度方向上的四個(gè)磁芯感應(yīng)線圈C與磁芯感應(yīng)線圈A和磁芯感應(yīng)線圈B在同一直線上。本發(fā)明的系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)無輻射地全被動探測，靈敏度高，可監(jiān)測任何狀態(tài)下的帶磁性電子設(shè)備,且成本低，可靠性高。
【IPC分類】G01V3/11
【公開號】CN105425303
【申請?zhí)枴緾N201510922515
【發(fā)明人】易忠, 唐小金, 孟立飛, 張超, 王斌, 張紹華, 代佳龍, 劉超波, 肖琦, 黃魁
【申請人】北京衛(wèi)星環(huán)境工程研究所
【公開日】2016年3月23日
【申請日】2015年12月14日