用于安检的手持式金属探测仪设计文献综述

 2022-03-05 21:59:35

1.国外研究现状

金属探测仪最早诞生于1960年,刚开始是运用于矿业。用于检测地下是否含有大量金属矿,可以说金属探测仪的发明极大的推动了矿业的发展,从而使得人类社会快速发展。金属探测器的发明使得一种新兴的行业开始进入市场,也就是安检。70年代,航天技术的重要性逐渐显现出来,各国也开始重点发展航空航天技术,安检的重要性也随之被大众知晓,可以说金属探测仪的发明使得人类的安全意识进入了一个新纪元。金属探测器最初运用于安检的原因是那时候美国的监狱时常出现斗殴现象因为有很多囚犯进出时候偷偷携带大量刀具等武器,为此监狱人员就推广的金属探测仪的使用,使得监狱内的斗殴伤人现象大大减少,到后来渐渐推广到一些公共场所比如机场之类。到后来美国911事件后,人们开始意识到恐怖袭击的可怕,为了防止此类事情的发展,加大了安检力度,也极大的推动了金属探测仪的发展,手持式金属探测仪的慢慢发展起来,因为当时都是安检门,相对而言会有所疏漏,手持式金属探测仪的发明是为了配合安检门的使用,从而极大的增加准确性。

金属探测器的另一个技术进步就是分段限时技术的出现, 世界几大著名的金属探测器生产厂商,如EIPaso、 CeiaUSA、 Rangeramp;Metorex等,均投入了相当的资金从事这项研究、开发工作。它利用探测器的侧面或另一仪表盘上的灯光来指示或显示出人体中金属物品的近似位置,可以用在诸如法庭以及其他不允许发出声音的地方,虽然关闭了探测器的音量,但它仍能显示并提醒操作人员何时何处有金属物品存在。金属探测器可以与其他的出入控制装置,如入口读卡机等整合在一起。银行业是该出入整合设备的最大客户。

2.国内研究现状

国内金属探测仪相对而言起步比较慢,在2002年之前,我国的金属探测仪相对而言质量不过关,从而导致百分之八十的市场份额被国外的品牌占有。2002年后,政府对安防行业的大力支持及“十五计划”指导思想的延伸,使一些生产厂商越来越注重提高产品质量,无论产品性能还是外观,都越来越接近国外产品,甚至在某些功能上超过国外产品。在产品开发、生产过程中,考虑最多的也是如何适应国内安检市场、满足客户要求,实现安检设备国产化。这也极大的促进了我国金属探测仪的推广和使用。现在手持式的金属探测仪也十分常见,见到最多的就是考场上为了防止学生偷偷携带手机或者其他电子设备来作弊还有地铁之类的公共交通工具进站时候的检查。可以说金属探测仪的准确度和灵敏度在很大程度影响国民的安全和社会的秩序稳定。

金属探测仪最初是使用模拟信号技术,到后来使用连续波技术,再到现在的数字脉冲技术。传统的金属探测仪其探头由LC正弦波振荡电路组成,当金属物体经过探头或在附近移动时, 在金属体内产生涡流,引起振荡电路正弦波幅值和频率的变化,通过检测该信号变化来检测金属物体是否存在。但是这类金属探测仪也存在很多缺陷和不足。最主要就是这类金属探测仪一般采用模拟电路设计,抗干扰能力比较差,易出现振荡失真或停振现象,导致系统无法正常工作;测量灵敏度较低, 不能满足使用要求;而灵敏度高的探测仪成本也相对较高,并且结构复杂, 安装、调试困难, 使用不便。

比如考场的常常使用的手持式金属探测仪一般有两种,一种是条形的,还有一种是环形的。相对而且条形的一次检测面积比较大,所有检测速度也比较快,所有运用比较多,而环形的由于环的面积不大,所以检测时间相对较长。在灵敏度上两者差距不大。对小型的金属器件和金属含量较少的物品,如果扫的速度较快很多情况下很难扫出来。

为了提高手持式金属探测仪的准确度和抗干扰性,国内的研究人员也提出了一些可实施的方法。首先,一种方法是采用巨磁电阻,巨磁电阻的磁阻变化率远大于基于各向异性的磁阻 。所以巨磁电阻与霍尔传感器及AMR传感器相比较,它具有很大优势。例如灵敏度更高, 尺寸更小, 信号范围更广, 温度稳定性更好等。探头部分则采用磁敏电阻,原理是当金属在变化的磁场中时,会产生电涡流,而电涡流的磁场会影响线圈周围的磁场强度,这个变化可以用磁敏电阻检测出来。另外一种则时使用80C196单片机来提高金属探测仪的性能,使其更加数字化智能化。这种方案控制电路采用1片16位80C196为控制核心,系统应用软件则时利用PLM86语言, 采用模块化、结构化的设计方法。该方法最大的优点是抗干扰能力极强,适合在环境恶劣的地方使用。还有一些是使用W741L250单片机和STM单片机的原理和前面类似,主要程序之间有所差别。这些就是暂时我所了解到的国内研究的现状,国外的现状和国内也很相似,因为近些年国内外在这个领域内的差距越来越小。希望在未来我国在这方面的研究能得到更好更完善的发展。

3.研究现状总结

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