近年来,在学校、医院、火车站等公众聚集场所突发的危害公共安全暴力事件数量呈现上升趋势,一系列的暴力袭击事件表明防止可疑人员携带砍刀、铁棍、枪支等金属物进入公共场合是安检的工作重点,在安检设备研发方面,相关研究机构通过应用不同的技术,研发了不同类型的金属探测设备。通过设置金属探测器对人群进行探测,将探测结果进行处理即可快速筛选,同时与视频监控相结合可快速的排除安全隐患。
金属探测器的设计方法按照探测方式可分为主动探测与被动探测。
主动探测的金属探测器利用了电磁感应原理。探头由两个特制的金属线圈构成,一个线圈用于发射信号,另一个线圈用于接收探测到金属物体的返回信号。当发射线圈发射的探测磁场检测到金属物体时,金属物体由于涡流效应会使其周围空间的探测磁场发生变化,这时接收线圈会探测到变化后的感应磁场,感应磁场作用的接收线圈也会产生相应的感应电流使其感应电动势变化[1]。接收信号线圈受到感应磁场的作用产生的感应电动势可以分解为两种不同的分量,其中一个信号和发射线圈发射出的信号具有相同的相位,统称为电阻分量,另一个信号相比较于发射的低频信号相位会有90°的偏移,这个信号统称为电抗分量 。可以从接收线圈中信号的相位和幅值来判断检测金属目标的大小或者深度,并且可以鉴别金属的类别[2]。在某些情况下接收线圈的信号的频率同样会变化[3],这同样可以用于探测金属并判断分类。
主动探测的金属探测器有其局限性,由于发射线圈需要主动发射信号,这导致了探测器的功耗问题不容忽略。此外,发射线圈发射的信号对医用电子设备的干扰同样应引起重视。[4]
被动探测的金属探测器利用了金属物体对地磁场的干扰。当一个金属被置于地球的磁场中时,该区域的地磁场会被扰乱,由此产生的扰动被称为磁异常。产生的信号的形状取决于诸如物体的类型、它与传感器的距离以及它在地球磁场中的方向等因素[5]。每一种铁磁性材料在地球磁场中都有独特的磁性特征。这些磁信号的唯一性可以用来识别和分类地球磁场中的铁磁性物体[6]。被动探测的金属探测器解决了主动探测的金属探测器的局限性。由于不会没有产生电磁脉冲,所以探测器的功耗较低[7],同时不会对医用电子设备造成干扰[5]。除此之外,探测器的探测距离大。灵敏度达到1nT,对于一些强磁性金属物,可实现远距离的金属探测。[6]
金属探测器不仅在安保方面有应用,在其他应用领域也有使用,因此介绍的金属探测器应用领域最新的进展不会局限于安全方面应用[8]。在其他应用领域对金属的识别判断对安保应用同样具有启发作用。
Bjerrum[96]设计了一种用于食品工业的金属探测器。它是通过辐射有源磁场来工作的。当电磁场落在金属靶上时,它会发生畸变,电磁场的振幅、相位和频率会随之改变。从金属探测器头线圈接收到的信号中提取振幅和相位差。利用协方差和贝叶斯分类器对金属物品进行分类。
Murori [10]设计了一种用于安全用途的金属探测系统,探测门两边均放有传感器,通过对传感器采集的信号与阈值进行比较从而判断是否属于违禁金属物品。在检测器的框架上,连续的磁传感器相距30cm。因此,所有长于30cm的细长铁磁物品都被归类为“威胁物品”。这些物体必须由两个或多个传感器检测到。
Sajjad [11]设计了一种基于计算机的铁磁物体定位和识别的金属探测器。目标检测、识别和序列定位采用最小欧氏距离(MED)算法完成。监测铁磁性物体的连续运动,利用传感器测得的磁场变化来获取目标方向、被测目标类型等信息。数据分析使用MATLAB进行。
Yin[12]等人利用Mikro C编程语言设计了一种基于单片机的金属探测器。当金属靠近探测器的感应线圈时,感应线圈的输出电压增加,输出电压将与参考(阈值)电压进行比较。没有设计识别算法,但使用电压阈值来区分黑色金属和有色金属。
以上是毕业论文文献综述,课题毕业论文、任务书、外文翻译、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。