CN111190232A - 一种金属违禁物品检测装置及其多参数综合判定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电或磁的探测，尤其是涉及一种探测金属违禁物品检测装置及其多参数综合判定方法。本发明解决的技术问题是：通过采用多参数综合判定的方法，来提高检测的准确性。本发明的目的之一是提供一种金属违禁物品多参数综合判定检测装置；包括：安装在检测门板内的线圈组、控制电路、信号发生电路、信号调理电路和报警指示辅助电路。所述线圈组包括：发射线圈、补偿线圈、接收线圈、闭合线圈、控制电路、信号发生电路、信号调理电路和报警指示辅助电路。本发明的目的之二是提供一种采用上述线圈组的综合判定检测方法，通过测定幅值、相位值等参数，来综合判断被检物品的种类，并在显示器上输出检测结果或报警。
Description
技术领域
本发明涉及一种电或磁的探测，尤其是涉及一种探测金属违禁物品检测装置及其多参数综合判定方法。
背景技术
现有技术中，金属探测门又称安检门，其主要应用在车站、展会、机场等公共场所，主要用于探测隐藏在人体身上的管制刀具和枪械等，可能威胁社会公共安全的物品。早期的金属探测门的探测机理为：当被测金属进入电磁场内，就会会引起电磁场的变化。
所述电磁场变化的数学表达式为：F＝Asin(ωt+β)，根据该表达式可知，可以通过两个参数进行检测，即：
1)对A(幅度值)的检测(A为常数)：A越大，则表示金属体积越大；反之，表示金属体积越小。A也表示金属与探测门框线圈的距离，A越大，表示距离越近；反之，A越小，表示距离越远。如此，通过检测幅度值A，只能区分金属的大小，或距离的远近，不能区分金属的种类。
2)对β(相位角)的检测：通过检测β(相位角)，则能确认金属的种类。
现有技术中，均采用探测幅度值A的原理，来实现安检门的检测。其安检门的基本原理是：探测门的过道中，只要有金属物通过，就会立即报警。
然而，在日常生活中，每个人的身上，几乎都会有各种各样的金属物品，如钥匙、手表、皮带扣、手机等多种金属物品。因此，凡是人体经过安检门，都会产生报警。为安全考虑，安检人员还必须再用手持式金属探测器，同时结合手摸的形式，才能确认是否携带金属违禁物品。可想而知，在人流密集的场合，这种低效率的安检方法，会导致通行速度缓慢，造成安检门的拥堵，极易产生安全隐患。
ZL201610291906.2号中国发明专利,公开了一种采用“金属标定法”对被测金属物进行检测。所述金属标定法的探测机理是：首先，并在市场上根据用户的需求，寻找被测目标金属物族，及与目标被测金属有关的典型金属；再分别测出典型金属的相位值，以及各同类产品的平均相位值；再确立相位值范围(也称相位值区域)；最后，建立各典型金属及其同类产品的样本族的标定相位值数据库。如：根据机场用户需求，选定被测目标，即：刀具、枪械、手机、钥匙、皮带和手表等常用物品；再测得上述被测目标金属物族及对应的典型金属的相位值的范围，建立一个被测目标样本标定数据库。其次，在实际检测过程中，将通过安检门的被测金属物的相位值与数据库中的标定值进行比对。再其次，如两数据相同或相近，则能判定被测金属物品就是对应的标定物。
由上述探测机理可知，所述金属标定法的探测存在下列问题：
(1)要建立完整的样品数据库非常困难。
要检测出被测金属物，必须预先建立检测目标金属样本的数据库，并针对所有被测目标的金属样本以及同类产品的相位值及其范围进行一一标定。但是，如果被测金属违禁物在社会上比较罕见，未被预先标定在金属样本数据库中，就会发生无法识别，或者是错误判断的现象。这缺陷被不法分子所掌握的后果是非常严重的；另外，现代冶炼工业的发达，各种金属的合金材料层出不穷，金属样本数据库不可能预先完整建立。因此，存在极大的漏洞。
(2)两种(或以上)纯金属(体积不同)放在一起，无法按照相位值准确判断。
例如：某纯金属材质的被测物，根据其相位值能相对准确地确定该金属物品。
例如：两种(或以上)纯金属混合的被测物，其相位值是由两种金属共同作用的结果。
例如：两种被测金属物均是纯金属，当体积大小和形状完全一致时，则叠放方式不同，其共同作用下的相位值可能相差很大。
假设1，当两种金属A和金属B组合时，如果两个金属体积一致，且在检测线圈中的面积和距离都相等；又如，两者的相位值分别为X和Y，那么合成后的相位值是1/2X+1/2Y。
假设2，当两种金属A和金属B叠加摆放时，如果两种被测金属物的体积大小不同；且有可能相对于检测门的接收线圈，所复盖的面积不同；也有可能两种金属叠放后，被带入检测门的接收线圈的角度不同；则都会导致不同的结果。即：合成的相位值，可能遍布于相位X与相位Y之间的任何一点。也就是说，导致识别错误或是识别模糊。
(3)在两种(或以上)合金组合时，无法按照相位值及其范围准确判别违禁物。
假设3：当被测物是合金A和合金B时，则两者的相位值ΔX和ΔY的范围为1/2(ΔX+ΔY)，则落在ΔX和ΔY的交叠区。即：有相邻或相交两种情况；(a)ΔA或ΔB,或者(b)ΔA和ΔB。
假设4，当合金A和合金B的范围不相邻或不相交时，那么1/2(ΔX+ΔY)就会落在非A非B区。在这种情况下，在这个相位值的区域，可能是另外一种金属物C的范围。即，其测得的结果，就是合金A和合金B两种物品一起通过时，检测结果会是C，发生误报。
综上所述，多种金属(或合金)的叠加检测，其相位值的合成更加复杂；而且，更容易导致判断错误。多种金属物的检测，是在安检通道内，行走的过程中发生的。
(4)不同被测物，其相位值相同时，不能区分被测物的种类。
例如：被测金属物在检测后，所得的相位值与样品数据库的刀具类材质的相位值相对应时，则能判断为刀具。
又例如：日常用品中的钥匙含有钢的材质，如何区分含有钢质的钥匙和管制刀具，仅通过检测相位值是无法区分的。因此，通过标定比对法会产生误报警。
再例如：被测人体上还可能有其他小金属的物品，如：金属纽扣、皮带扣、手表等。其中，铁质的金属纽扣的材质，可能与压力气体罐采用的材质是相同的。因此，通过金属标定对比法，必然会把金属钮扣误报为压力气体罐，产生误报。
(5)当被测物经安检门时，被测物与安检门两侧接收线圈的距离是不同，两侧所检测到的信号强度是不同。
被测物的间距越近，接收线圈的信号越强，测得相位值越准确；被测物的间距越远，则接收线圈的信号越弱，测得的相位值抖动(即：在极短的时间内数据发生变化)越大，相位值偏离越大；即：分类变得粗糙与模糊。
例如：在标定的某金属相位值及其动态范围内，一旦被测金属物的数据发生抖动，其相位值如超过所设定的相位值范围，则会发生漏报的情况。
又例如：被测金属物的数据发生抖动时，落到另外某种金属材质的标定值范围内，则会发生误报。
虽然，通过扩大标定物相位值的动态范围，可以解决弱信号偏离情况的发生。但是，扩大范围的同时，也将导致检测的指向性变差，使在相位值的范围内，可能包含有多种金属。
本发明的一种金属违禁物品的多参数综合检测装置及其检测方法要解决的技术问题是，通过采用多参数综合判定的方法，来提高检测的准确性。所述参数包括：相位值、幅度值、相位的集中度，相位的分布状态，以及影响的线圈个数和线圈位置等参数。
本发明的目的之一是这样实现的，一种金属违禁物品多参数综合判定检测装置；包括：安装在检测门板内的线圈组1、控制电路2、信号发生电路3、信号调理电路4和报警指示辅助电路5，其特征在于：所述线圈组1包括：
发射线圈11，所述发射线圈11由发射部分11a和反馈部分11b反相串接构成，所述发射部分11a设置在门板框边缘的内侧，由一个大线圈构成；所述反馈部分11b由N个头尾串接反馈小线圈11b(N)构成，并在门板中间纵向设置；
补偿线圈12(N)，所述补偿线圈12(N)分别设置在N个反馈小线圈11b(N)的线圈骨架上，用于因反馈小线圈11b(N)加工误差，引起的原始磁场与反馈磁场的不平衡；
接收线圈13(N)，所述接收线圈13(N)分别设置在N个反馈小线圈11b(N)的线圈骨架上，用于接收被测金属物的二次磁场；
闭合线圈14(M)，M个所述闭合线圈14(M)设置在检测门边缘的内侧；
控制电路2，所述控制电路2用于控制信号发生电路3；
信号发生电路3，所述信号发生电路3向串接的发射线圈11和N个反馈小线圈提供正旋波电流信号i11；同时，向补偿线圈12提供正旋波电流信号i12(N)；
信号调理电路4，所述信号调理电路4用于放大和过滤接收线圈13输出的电流i12(N)，该电流i12(N)来之于被测物所产生的二次磁场；
报警指示辅助电路5，所述报警指示辅助电路5用于接收控制电路2的输出信号。
所述N＝5。
所述M＝4。
本发明的目的之二是这样实现的，一种金属违禁物多参数综合判定检测方法，包括检测装置，其特征在于：所述检测方法的步骤如下：
步骤1：初始化；
步骤2：当被测金属物被认为带入检测门的通道时，所述控制电路以一定速率，分别对所有接收线圈2的感应信号进行数据采集，并保存上述数据信号；
步骤3：判断金属材质：根据被测金属物的相位值，判断其是否落入预先设定的金属相位值范围内，从而确定金属材质；
步骤4：判断金属的体积：根据幅值、相位值、线圈数量和线圈位置判断被测金属的体积；
步骤5：判断金属材质和混合材质：根据金属的抖动情况，判断被测金属是否是一种金属材质或混合多种金属材质；
步骤6：位置判断：根据被测物品在人体中的具***置判断。
步骤7：综合分析和判断：根据被测金属物的上述检测结果，以及N个接收线圈13(N)之间的关系，再被测物品的分类。
步骤8：在综合上述特征信息后，判断是否满足预先设置的特征；若满足，所述控制电路将发出警告，并输出被测金属所在的位置。
所述数据信号包括相位值和幅值；所述数据信号按采集到的时间顺序存放。
本发明的有益效果是：采用本发明的检测装置，检测精度高。经多参数综合判定方法准确度高，大大降低了检测人员的劳动强度。
附图说明：
图1：是金属违禁物品检测装置的结构框图。
图2：是金属违禁物品检测装置探测线圈的结构原理图。
图3：金属违禁物多参数综合判定检测方法流程图之一。
图4：金属违禁物多参数综合判定检测方法流程图之二。
本发明的检测机理：
1.在变化磁场中的金属导体，或在磁场中运动的金属导体，都会因电磁感应而产生涡流；所述涡流是在金属导体内部形成的，二次磁场的静电电流。该电流的二次磁场的方向与发射线圈产生的原始磁场的方向相反。
2.被测金属物的材质不同，则其导电率和导磁率也不同。因此，其二次磁场的感应电流的相位直也不同。由此可知，根据被测金属物的具体相位值，可以判断金属材质的种类。例如：根据具体的相位值，可以确认被测物金属物是铁质类、铝质类、钢质类和铜质类等。
3.被测金属物与测量的接收线圈，在等距离的条件下，被测金属物感应电流的强弱(即：感应电流的幅值大小)与被测金属物的体积成正比。体积越大信号越强，体积越小信号越弱。因此，在忽略测量距离的条件下，根据信号的大小，可以大致判断被测金属物的大小。
4.在被测金属物等体积的条件下，感应电流的强弱与测量距离的平方成反比。距离越近，信号(电流)越强(大)；距离越远，信号(电流)越弱(小)。因此，结合上述第3条，则能判断出被测金属物的相对大小。
5.不同被测金属(或合金)物的材质，其相位角通常分布在不同的范围。因此，通过设置各种纯金属的基准值，则能减小被测金属的累积误差。例如：设T1、T2、T3、T4和T5分别表示，不同的典型纯金属的相位值，及其合金的相位值范围，则：
T1表示铝质类(含铝合金)的其相位值及其范围；
T2表示铜质类(含铜合金)的其相位值及其范围；
T3表示铁质类(如马口铁材质)的相位值及其范围；
T4表示钢质类(马氏体钢)的限位值及其范围；
T5表示钢质类(如奥氏体钢)的相位值及其范围。
各种纯金属的基准相位值及其合金的范围的设置，有两种方法。(1)可通过检测门的检测软件，在初始化过程中，采用闭合线圈的方法，自动校准该测量基准。(2)可通过选取典型的金属，事先测得标准相位值后，并在检测软件中设置该基准值。另外，由于某种金属及其合金的导电或导磁率的不同；因此还存在一个相位值的范围。
综上，T1-T5表示5种典型纯金属的相位值及其范围，所述相位值以及范围是由纯金属及其合金自身特性决定。例如：各种铝合金材料由于合金的比例不同，其相位值及其范围，分布在纯铝的相位值T1的周边范围内。每种金属及其合金都有不同的相位值及周边范围。
如此，本发明是根据检测违禁金属物上述机理，采用多参数综合判定的方法，对被测金属物采用材质判断、体积判断、混合材质判断、位置判断和综合统计等，多种方式进行综合判断之方法，确认被测金属是否属于某种金属违禁物。各种具体的判断方法，分别介绍如下：
(1)材质判断法(根据相位值判断)：
根据安检门的每个接收线圈所检测得的数据，与数据库中相位值的范围进行比较，可分辨出不同材质的金属，以及从下至上第几个接收线圈的所在位置。
(2)体积判断法(根据幅值、相位值、线圈数量和线圈位置判断)：
根据安检门的每个接收线圈采集的数据组进行判断。首先，逐一对每个接收线圈的数据进行分析，判断出被测金属的材质、线圈数量和线圈位置。其次，对上述测得的金属对应线圈的数据进行判断，确定被测金属物感应电流的幅值是否大于设定范围，初步判断出被测金属物体积的大小。其三，再对该接收线圈位置的相邻接收线圈，判断该金属的相位值是否在范围内，并判断是否为不同的金属材质；如金属材质相同，则可确定为大体积金属物。其四，若金属材质不同，则再判断该接收线圈的金属感应电流的幅值；如大于设定范围值时，则有可能是另一种金属。如此，可以判断被测金属物的体积或有两件以上金属物体。
(3)混合材质判断法(根据相位值的抖动情况判断)：
当被测金属物通过检测门时，对检测过程中所取得的数据组进行判断。首先，对每个线圈中在相位值进行分析，如被测数据出现抖动(数据的瞬间变化)，则表明相位值的数据是不稳定的。相位值抖动越大，表示相位值在数据中，数值的变化范围越大，则表明金属材质不均匀；或存在多种金属材质混合的情况。反之，相位值的抖动越低，表明被测金属材质越单一。若相位值抖动大于设定范围，表明被测金属是混合金属材质。在单个线圈或相近线圈中，有不同金属的相位值，则表示有多种不同的金属材质。
(4)位置判断法(根据物品在人体中的具***置判断)：
当被测金属物通过检测门时，对检测取得的数据组进行判断。首先，根据数据组中数据信号的幅度和相位，以及随时间变化的数据信号，在数据组中的前后位置进行判断，则可以取得人体携带的金属物，在通道内的上下位置(对应人体某部位)。其次，再根据数据信号幅度和相位值，在上下线圈的位置中，则可以判断金属物在门的高度位置关系。再次，根据数据信号幅度和相位，在左右线圈的位置关系中，则可以判读金属物所在的左右位置以及偏向。综合以上各种位置信息，则可以判断对应的金属材质物品。所在人体的具***置。
(5)综合分析法(综合上述判断结果)：
当被测金属物通过检测门时，对检测过程中所取得的数据组进行判断。首先，对每个线圈中的数据进行判断，针对金属材料的种类、体积、混合材质和位置等特征数据进行分析。根据预先设定的目标标准相位值，判断被测金属物的种类。若满足设定特征，则为识别到该金属物，发出警示，并指示金属物的位置。
为增加安检的效率，我们对下列物品进行定义分类：
1.日常物品，如：钥匙、皮带扣、手表、金属纽扣、金属饰品等。其特点是：体积小，材质复杂，可能由金、银、铜、铁、钢和铝及其合金等多种材质构成。其相位范围为T1-T5。
2.管制刀具，如：钢、钢铝(刀刃钢，外壳铝)、钢铜(刀刃钢，手柄铜)等材质。所述管制刀具的特点是由特定钢材制成，且其体积比较大。通常的相位值的范围为：T4或T4+T1或T4+T2。
3.警械枪械类，如：钢，钢铝(部分材质为钢，部分材质为铝)材质。所述警械枪械类的特点：由特定的钢材制成，且大体积。通常，相位值的范围为：T4或T4+T2。
4.压力气体罐类，如：铁质或马口铁罐材质。其代表物为：丁烷气体罐；所述马口铁的特点是，由特定的单一材质构成，且体积为大圆柱体。通常，相位值的范围T3。
5.液体罐类，如：铝合金类材质；代表物为：啤酒罐和可乐罐；所述液体罐类的特点是，由特定的铝制材质制成，且体积为：大圆柱体。通常，相位值的范围为：T1。
6.金属管体类，如:铜管、铝管、铁管材质；所述金属管体类的特点是，由单一材质构成；且体积大。通常，相位值的范围为：T1或T2或T3。
7.手机类，如：由铝、铜、铝合金等材质构成；所述手机类的特点是，由多材质的铝铜合金构成，且体积大。通常，相位值的集中度差，相位范围值为T1-T2。
8.保温杯类，如：由奥氏体钢材质制成；所述保温杯类的特点是，由单一材质的奥氏体钢构成，且其体积大；通常，奥氏体钢材的相位值范围为T5。
具体实施例：
一.本发明的基本构成
本发明的一种金属违禁物品多参数综合判定装置，包括：安装在两侧门板内的线圈组、控制电路2、信号发射电路3、信号调理电路4和报警指示辅助电路5组成。
所述线圈组包括一个发射线圈11、N个补偿线圈12、N个接收线圈13以及N个闭合线圈14，本实施例中N＝5。所述发射线圈11由发射部分11a和反馈部分11b反相串接构成，所述发射部分11a设置在门板框边缘的内侧，由一个大线圈构成；所述反馈部分11b由N个头尾串接反馈小线圈11b(N)构成，并在门板中间纵向设置。
所述信号发生电路3实现在控制电路2的管理下，输出幅度与相位值可控的正玄波信号，分别施加到发射线圈11、补偿线圈12中，并产生相应的电磁场。所述信号调理电路4实现接收信号的放大和滤波功能，调理后的接收信号输入到控制电路2，做进一步的分析与处理。所述控制电路2包括中央处理单元、模数/数模转换单元、控制驱动单元等电路，完成检测发射控制与接收信号的判断、分析、处理等功能，最后结果由所述报警指示辅助电路5输出。
二.关于检测线圈装置及其灵敏度
本实施例中：
1.所述检测门，其通道两侧门板是左、右对称设置的。因此，线圈组1也是左、右两侧对称安装的。为了简化描述，仅对一侧门板进行描述，另一侧完全相同。
2.所述检测门的金属违禁物多参数综合判定检测方法，所谓多参数综合判定的基础是相位值的检测；因此，要提高判定的准确性，务必提高检测相位值的精度。
(1)发射线圈11
所述发射线圈11共两部分，由发射部分11a和反馈部分11b反相串接而成；所述发射部分11a设置在门板框边的大线圈；所述反馈部分11b由N个反馈小线圈11b(n)串接而成，并在门板中间纵向设置；所述发射部分11a与反馈部分11b反相串接。其中，所述反馈小线圈11b(n)由线圈骨架和绕制在线圈骨架上的铜丝构成。
所述发射线圈11在所述控制电路2的控制下，由信号发射电路3向发出线圈11输出正旋波电流信号。
所述发射线圈11的工作机理是：所述发射部分11a在信号发射电路3电流的作用下，在检测门的通道内形成一个均匀的原始磁场；所述反馈小线圈11b(N)产生一个反馈磁场，所述反馈磁场与原始磁场的幅值相等，相位相反，理论上讲两者相互平衡。
但是，由于N个反馈小线圈11b(N)，在加工时线圈的绕制，会产生误差，致使发射部分11a的原始磁场与N个反馈小线圈11b(N)的反馈磁场之间，相互之间不平衡，会影响探测线圈的精度。
(2)补偿线圈12(N)
所述补偿线圈12(N)为N个绕制在反馈小线圈11b(N)骨架之上的附加线圈。当原始磁场与反馈磁场相互不平衡时，所述补偿线圈11(N)在所述控制电路2的控制下，由信号发射电路3分别向补偿线圈11b(N)输出一个受控的正旋波电流信号，使补偿线圈12(N)产生一个附加的补偿磁场，用于补偿原始磁场与反馈磁场的不平衡，使两者平衡。如此，检测线圈装置将具有较高的灵敏度。
(3)接收线圈13(N)
所述接收线圈13(N)为N个绕制在反馈小线圈11b(N)骨架之上的附加线圈。当被测金属被带入检测门内时，所述原始磁场与反馈磁场平衡的平衡被破坏，在所述接收线圈13(N)内产生感应电流，该感应电流经过信号调理电路4的放大和过滤，再输出至控制电路2；表示检测门的通道内，有金属物通过，检测装置将根据软件的指令进行检测。
当所述原始磁场与反馈磁场平衡时，所述接收线圈13内产生感应电流为“零”，表示检测门的通道内，没有被测物通过。
(4)关于检测线圈装置的灵敏度自动调节
所述探测门的检测误差与检测线圈装置的灵敏度有关，检测误差来自于两方面：
(1)反馈小线圈的加工误差：由于发射线圈11中，反馈部分11b(N)反馈小线圈存在加工误差，致使原始磁场与反馈磁场之间相互不平衡。这种磁场的不平衡，会导致接收线圈13(N)在非检测状态的电流不为“零”，将直接导致探测门检测结果的误差。
(2)检测环境的影响：当安检门的检测现场处在一个磁场环境中时，将破坏原始磁场与反馈磁场的平衡关系。这种磁场的不平衡，也会导致接收线圈13(N)在非检测状态的电流不为“零”，同样会导致探测门检测结果的误差。
因此，本发明可以通过初始化程序，自动检测和纠正，可以使本发明的检测线圈装置的灵敏度，保持在较高的水平。
三、检测线圈装置的精度及其闭合线圈
由于所有金属的相位值均在一个相位周期的范围内；然而，每一种纯金属的相位值都是固定值。为了减少检测的累积误差，采用对常用纯金属进行自动标定的方法，可以提高被测金属物的检测精度。
所述闭合线圈组14(M)的工作机理是：在初始化时,将选定的M个闭合线圈14用于对选定的纯金属的相位值的精确定位。闭合线圈14既能避免在恶劣的使用环境下，对检测装置精度的干扰和影响；又能避免原始磁场对接收线圈12产生磁场干扰；从而减小了检测装置的累积误差。使检测装置能准确地区分不同的金属材质，提高不同金属的检测精度。所述闭合线圈组在图2中未显示，其位置在侧门板周边的内侧，由M个独立线圈构成，平时不接电源。
首先，我们采用模拟的方法，在发射线圈11产生的磁场内，分别使用不同的典型材质的金属线圈，定位典型金属材质与相位值之间的关系，所述闭合线圈14至少包括一个闭合线圈；
本发明的实施例中，所述闭合线圈14的数量M＝4。分别采用四种各自独立的闭合线圈；具体为：铜质闭合线圈141、铝合金闭合线圈142、铁质闭合线圈143和钢质闭合线圈144；或也可以用对应的金属线或箔或带进行替代。这四种具体材质，是根据安检用被检目标的侧重点不同而确定，还可以根据各部门检测目标的实际需要，选取其他材料。采取多个闭合线圈14的优点是，定位更简单、更准确。
通常，在正常工作状态下，闭合线圈处于开路状态，此时没有涡流，对原检测不产生影响。只有在初始化状态下，所述控制电路2分别采样时，才会分别使某一闭合线圈闭合。当某一闭合线圈形成闭合时，该闭合线圈产生涡流信号并形成二次场。此时，所述控制电路2分别与对应的接收线圈进行相位检测与记录；并定位该金属在各接收线圈13上的相位值。
本实施列中，以上述四种典型金属闭合线圈14为例，经过分别闭合并定位，能测得四种金属材质与相位值的对应关系；并且还能测得四种金属的相位值范围，作为四种金属的特征相位值，或称相位特征值。上述四种典型金属材质的相位特征值，均匀地分布在整个金属相位的响应区段上。同时，这四种金属材质基本覆盖了主要金属违禁品的种类。如：钢线对应刀具枪械类，铁线对应压力气体罐类等等。
本发明采用闭合线圈组14定位的优点是：(1)闭合线圈组14在两侧门板上的位置固定，涡流二次场信号稳定，定位一致性好；(2)采取初始化自动定位，不需要人工干预；(3)适应环境能力强，根据需要可以随时重启自动定位；(4)如果采用多材质定位，其金属相位材质更精准。
三.关于检测方法
步骤1：初始化，所述初始化包括：读取初始化参数、设置检测参数、金属校准参数、检测装置进行信号数据采集包括：采集基准金属相位值和校准基准相位值两部分。其中，所述参数涉及工作条件，这里不再赘述。
步骤2：首先，在人体通过安检门的过程中，所述控制电路以一定速率，分别对所有接收线圈2的数据信号进行采集，并保存上述数据信号。所述控制电路2检测获取的数据信号，包括：左、右两侧门板内的,N个接收线圈的所感应的数据信号，且每个接收线圈所采集的数据，按采集到的时间顺序存放。所述数据信号包括数据信号的相位值和幅度值；所述N大于等于1，小于等于5。
假设:所述控制电路2以15Hz/每秒速率采集数据；且被测人体以正常的行走速度通过安检门，其平均时间大约是1.5s。那么，人体通过安检门的检测过程中，每个线圈可以获得N＝1.5*15＝22.5(约22)组数据，且数据信号按时间顺序排列。
步骤3：所述控制电路2依次对每个接收线圈的数据信号组进行分析：先判断被测金属物的相位值，再判断该相位值是否落入了预先设定的金属相位值的范围，从而确定被测金属物的金属材质。
步骤4：在上述基础上，根据被测金属物的幅值和5个接收线圈之间的关系，判断被测金属的体积；
步骤5：判断被测金属物材质，或判断由几种金属材质的混合而成；
步骤6：判断被测金属物所处的位置(即：在第几个发射线圈的位置)。
步骤7：在综合上述特征信息基础上，再判断是否满足预先设置的特征。
步骤8：若满足，所述控制电路2将发出警告，并输出被测金属物的名称和所在位置，最后结束。
测试实例：
例1，单一金属材质的区分：
单金属的被测物，由于各种金属材质的相位值不同，很容易区分。例如：压力气体罐与液体罐，根据检测到的金属相位值数据，二者分别落在T3和T1的范围内；再根据体积判断，两者都属于大金属物品，不可能是日常金属物品。所以落进T3范围内的一定是压力气体罐，而落进T1范围内的一定是液体罐。二者不会混淆。
例2，两种相同金属或相近似金属材质的区分。
多种金属被测物，以铝质钥匙、铝管、可乐罐(铝合金罐体)、手机(电池、元件为铝或铝合金)等为例，说明上述区分步骤：
(1)判断被测金属物的材质：由于上述四种被测金属物均为铝或铝合金材质，其相位值均落入T1范围内；因此，仅靠相位值无法区分。
(2)判断被测金属物的体积：由于钥匙体积最小，属于小金属物品，其幅值小；因此，首先能区分出钥匙。
(3)判断被测金属物，以及是否为混合材质：由于铝管和可乐罐均铝质,属于T1相位值的范围内，所以相位集中度好；然而，手机的外壳是由多种金属材料合成(铝合金、铜箔等)，其相位的集中度差；因此，可是识别出手机。
(4)判断被测金属物是否为铝合金材质：由于铝管为纯铝材质，可乐罐为铝锰合金材质，二者的导电、导磁率不同，其相位值分布在T1范围内的两端。因此，根据相位值的不同，依据设定法的特征分析，能区分铝罐与可乐罐(铝合金罐体)。例3，两种不同金属叠放一起的区分：
为了容易理解，假设被测金属物是两块体积相等的钢和铝块叠放在一起，检测步骤如下：
(1)首先，从被测金属的材质进行判断，在一对应接收线圈中，能检测到一组连续的相位值，落入T1相位值的范围。同时，也有另一组连续的相位值，落入T3相位值的范围,说明被检测金属物含有种金属(钢和铝)构成；
(2)其次，从被测物的体积和混合材质进行判断，假设：测得相位角幅度值为V，影响接收线圈的个数I，连续取得个数N，相位角的集中度A。如果影响发射线圈数量I＝1，连续数据个数N很小，则说明体积很小，应当判读为日常物品，可能是两种材质的钥匙。如果相位角的幅度值V比较大，检测到的连续个数N也比较大，或者I大于1，则可判断为管制刀具类(钢铝材质，集中度好属于两种纯单一材质金属，影响线圈数量中等，说明体积中等)。如果幅度值V很大，连续个数N很大，影响线圈个数I大于3个，则可判断为枪械类(钢铝材质，集中度好，属于两种纯单一材质的金属，影响线圈数量大，说明体积大)。这种能准确检测到是两种不同材质的混合，所以不会判断成两种金属的合金(两种金属的合金，其导电导磁变化后，相位值也会跟着变化)，因此不会误报。
Claims (5)
1.一种金属违禁物品多参数综合判定检测装置；包括：安装在检测门板内的线圈组1、控制电路2、信号发生电路3、信号调理电路4和报警指示辅助电路5，其特征在于：所述线圈组1包括：
发射线圈11，所述发射线圈11由发射部分11a和反馈部分11b反相串接构成，所述发射部分11a设置在门板框边缘的内侧，由一个大线圈构成；所述反馈部分11b由N个头尾串接反馈小线圈11b(N)构成，并在门板中间纵向设置；
补偿线圈12(N)，所述补偿线圈12(N)分别设置在N个反馈小线圈11b(N)的线圈骨架上，用于因反馈小线圈11b(N)加工误差，引起的原始磁场与反馈磁场的不平衡；
接收线圈13(N)，所述接收线圈13(N)分别设置在N个反馈小线圈11b(N)的线圈骨架上，用于接收被测金属物的二次磁场；
闭合线圈14(M)，M个所述闭合线圈14(M)设置在检测门边缘的内侧；
控制电路2，所述控制电路2用于控制信号发生电路3；
信号发生电路3，所述信号发生电路3向串接的发射线圈11和N个反馈小线圈提供正旋波电流信号i11；同时，向补偿线圈12提供正旋波电流信号i12(N)；
信号调理电路4，所述信号调理电路4用于放大和过滤接收线圈13输出的电流i12(N)，该电流i12(N)来之于被测物所产生的二次磁场；
报警指示辅助电路5，所述报警指示辅助电路5用于接收控制电路2的输出信号。
2.根据权利要求1所述的一种金属违禁物品多参数综合判定检测装置，其特征在于：所述N＝5。
3.根据权利要求1所述的一种金属违禁物品多参数综合判定检测装置，其特征在于：所述M＝4。
4.一种采用上述线圈组的金属违禁物多参数综合判定检测方法，包括检测装置，其特征在于：所述检测方法的步骤如下：
步骤1：初始化；
步骤2：当被测金属物被认为带入检测门的通道时，所述控制电路以一定速率，分别对所有接收线圈2的感应信号进行数据采集，并保存上述数据信号；
步骤3：判断金属材质：根据被测金属物的相位值，判断其是否落入预先设定的金属相位值范围内，从而确定金属材质；
步骤4：判断金属的体积：根据幅值、相位值、线圈数量和线圈位置判断被测金属的体积；
步骤5：判断金属材质和混合材质：根据金属的抖动情况，判断被测金属是否是一种金属材质或混合多种金属材质；
步骤6：位置判断：根据被测物品在人体中的具***置判断；
步骤7：综合分析和判断：根据被测金属物的上述检测结果，以及N个接收线圈13(N)之间的关系，再被测物品的分类；
步骤8：在综合上述特征信息后，判断是否满足预先设置的特征；若满足，所述控制电路将发出警告，并输出被测金属所在的位置。
5.根据权利要求4所述的一种采用上述线圈组的金属违禁物多参数综合判定检测方法，其特征在于：所述数据信号包括相位值和幅值；所述数据信号按采集到的时间顺序存放。
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|---|---|
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113138423A (zh) * | 2021-03-12 | 2021-07-20 | 中国科学院信息工程研究所 | 金属检测方法和装置 |
| CN113156522A (zh) * | 2021-03-12 | 2021-07-23 | 中国科学院信息工程研究所 | 一种基于检测门框的安全检测方法和装置 |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5521583A (en) * | 1994-01-19 | 1996-05-28 | Ranger Security Detectors, Inc. | Metal detection system |
| US20080054892A1 (en) * | 2004-09-29 | 2008-03-06 | Robert Bosch Gmbh | Detector for Locating Metallic Objects |
| CN101196479A (zh) * | 2007-10-15 | 2008-06-11 | 深圳市赛时特科技有限公司 | 通道式综合安检*** |
| CN201110898Y (zh) * | 2007-10-15 | 2008-09-03 | 深圳市赛时特科技有限公司 | 通道式综合安检门 |
| CN105842739A (zh) * | 2016-06-15 | 2016-08-10 | 大同市快安科技有限公司 | 通过式特定金属探测门 |
| CN105866176A (zh) * | 2016-03-25 | 2016-08-17 | 东莞市华盾电子科技有限公司 | 金属分类探测的标定方法、测试方法及其*** |
| CN105911599A (zh) * | 2016-03-28 | 2016-08-31 | 大同市快安科技有限公司 | 一种基于金属探测自动平衡补偿技术的探测设备及方法 |
| CN107831547A (zh) * | 2017-09-22 | 2018-03-23 | 永康市卓图工贸有限公司 | 一种金属探测器以及金属探测器对其检测线圈进行补偿的方法 |
| CN209690533U (zh) * | 2019-03-27 | 2019-11-26 | 北京快安科技有限公司 | 一种带有数据双向传输功能且可远程控制的安检门 |
| CN110850487A (zh) * | 2019-12-04 | 2020-02-28 | 北京快安科技有限公司 | 具有脚部探测增强安检装置的金属探测门 |
-
2020
- 2020-03-05 CN CN202010147165.7A patent/CN111190232B/zh active Active
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5521583A (en) * | 1994-01-19 | 1996-05-28 | Ranger Security Detectors, Inc. | Metal detection system |
| US20080054892A1 (en) * | 2004-09-29 | 2008-03-06 | Robert Bosch Gmbh | Detector for Locating Metallic Objects |
| CN101196479A (zh) * | 2007-10-15 | 2008-06-11 | 深圳市赛时特科技有限公司 | 通道式综合安检*** |
| CN201110898Y (zh) * | 2007-10-15 | 2008-09-03 | 深圳市赛时特科技有限公司 | 通道式综合安检门 |
| CN105866176A (zh) * | 2016-03-25 | 2016-08-17 | 东莞市华盾电子科技有限公司 | 金属分类探测的标定方法、测试方法及其*** |
| CN105911599A (zh) * | 2016-03-28 | 2016-08-31 | 大同市快安科技有限公司 | 一种基于金属探测自动平衡补偿技术的探测设备及方法 |
| CN105842739A (zh) * | 2016-06-15 | 2016-08-10 | 大同市快安科技有限公司 | 通过式特定金属探测门 |
| CN107831547A (zh) * | 2017-09-22 | 2018-03-23 | 永康市卓图工贸有限公司 | 一种金属探测器以及金属探测器对其检测线圈进行补偿的方法 |
| CN209690533U (zh) * | 2019-03-27 | 2019-11-26 | 北京快安科技有限公司 | 一种带有数据双向传输功能且可远程控制的安检门 |
| CN110850487A (zh) * | 2019-12-04 | 2020-02-28 | 北京快安科技有限公司 | 具有脚部探测增强安检装置的金属探测门 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113138423A (zh) * | 2021-03-12 | 2021-07-20 | 中国科学院信息工程研究所 | 金属检测方法和装置 |
| CN113156522A (zh) * | 2021-03-12 | 2021-07-23 | 中国科学院信息工程研究所 | 一种基于检测门框的安全检测方法和装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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