EAS硬标签质量参数检测装置的制作方法

本实用新型涉及电子商品防盗系统(EAS)检测技术领域，更具体的说涉及一种EAS用硬标签质量参数谐振频率F和品质因素Q值的检测传感器。

背景技术：
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电子商品防盗系统(EAS)的应用越来越多，但是国内生产厂家对EAS中的电子标签，特别是硬标签质量的检测停留在人工测试阶段，暴露出检测精度差，自动化水平低，无法对产品的质量参数进行评估等缺点。

目前，ISO/IEC 18046-3-2007给出了EAS系统的标签以及防盗检测系统的基本规范要求。国内一些学者根据规范对电子标签在线参数检测技术进行研究，如：杨成忠等提出了利用互感耦合原理对电子标签的质量参数进行检测的方法。宋小锋、朱亚萍研究了单线圈传感器模型和双线圈传感器模型结构特点。从现有文献来看，国内外研究的对象以软标签为主，围绕双线圈结构传感器进行。研究表明双线圈式传感器圈的面积、绕制匝数、硬标签放置位置及硬标签与传感器相对位置都会影响硬标签质量参数准确性。这种结构存在缺陷在于发射与接收线圈间，标签与发射和接收线圈间都会互相干扰；特别是标签对发射线圈的影响将改变原磁场的强度，而且由于不同标签对发射线圈的影响不同使得数据修正不可能实现；同时，发射线圈对接收线圈的影响叠加于标签产生的磁场上，无法区分；这些都会导致谐振频率产生偏差，对Q值判定误差的影响将更为严重。为克服上述问题，发明专利(CN 102735943 B)无源电子标签谐振频率及Q值检测传感器提供一种消除上述发射与接收线圈间，标签与发射和接收线圈间互相干扰问题。但是此专利传感器结构复杂，包括两个发射线圈和一个接收线圈，其发射线圈又由主发射线圈和辅发射线圈组成，接收线圈也由主发射线圈和辅发射线圈组成，其实质需要6个线圈组成一个传感器，线圈数多，制造成本高；另外，此传感器对发射、接收线圈的一致性要求高，制作工艺要求高；再则，此传感器结构没法消除地磁场的影响。

技术实现要素：
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本实用新型的目的就是针对现有技术之不足，而提供一种EAS硬标签质量参数检测装置，它结构简单，运行稳定，能够准确测定EAS用硬标签质量参数——谐振频率F和品质因素Q值。

本实用新型的技术解决措施如下：

EAS硬标签质量参数检测装置，包括一对发射线圈一对接收线圈和信号处理模块，一对发射线圈包括左发射线圈和右发射线圈，左发射线圈、右发射线圈的结构完全相同，左发射线圈和右发射线圈这两个线圈中心在同一轴线上；左发射线圈与右发射线圈的间距等于左发射线圈的半径；

左发射线圈和右发射线圈用导线串联，当左发射线圈和右发射线圈施加交流激励信号时，电流应以同向流转方向经过左发射线圈和右发射线圈；

一对接收线圈包括左接收线圈和右接收线圈，左接收线圈和右接收线圈结构完全相同，左接收线圈和右接收线圈的中心在同一轴线上；

左接收线圈和右接收线圈之间间距应小于左发射线圈和右发射线圈间距的一半；

左接收线圈和右接收线圈用导线串联，当左接收线圈和右接收线圈施加交流激励信号时，电流应以反向流转方向经过左接收线圈和右接收线圈；

信号处理模块包括差分电路和两级积分电路，差分电路的两信号输入端分别与左接收线圈和右接收线圈未串联两端电连接。

所述左接收线圈的直径为左发射线圈直径的四分之一；左接收线圈的直径应小于1.5倍硬标签中核心元件磁棒线圈的直径。

所述左接收线圈或右接收线圈用来插入被检测硬标签核心元件磁棒线圈。

本实用新型的有益效果在于：

它结构简单，运行稳定，能够准确测定EAS用硬标签质量参数——谐振频率F和品质因素Q值。

附图说明：

图1是本实用新型信号处理模块部分的电路图；

图2为本实用新型发射线圈和接收线圈部分的电路图；

图3是硬标签电子元器件结构等效电路图；

图4为示波器接收到的信号图。

具体实施方式：

实施例：见图1、2所示，EAS硬标签质量参数检测装置，包括一对发射线圈Lf1、Lf2一对接收线圈Lz、Lf和信号处理模块，一对发射线圈包括左发射线圈Lf1和右发射线圈Lf2，左发射线圈、右发射线圈的结构完全相同，左发射线圈Lf1和右发射线圈Lf2这两个线圈中心在同一轴线上；左发射线圈Lf1与右发射线圈Lf2的间距等于左发射线圈Lf1的半径；

左发射线圈Lf1和右发射线圈Lf2用导线串联，当左发射线圈Lf1和右发射线圈Lf2施加交流激励信号时，电流应以同向流转方向经过左发射线圈Lf1和右发射线圈Lf2；

一对接收线圈包括左接收线圈Lz和右接收线圈Lf，左接收线圈Lz和右接收线圈Lf结构完全相同，左接收线圈Lz和右接收线圈Lf的中心在同一轴线上；

左接收线圈Lz和右接收线圈Lf之间间距应小于左发射线圈Lf1和右发射线圈Lf2间距的一半；

左接收线圈Lz和右接收线圈Lf用导线串联，当左接收线圈Lz和右接收线圈Lf施加交流激励信号时，电流应以反向流转方向经过左接收线圈Lz和右接收线圈Lf；

信号处理模块包括差分电路和两级积分电路，差分电路的两信号输入端分别与左接收线圈Lz和右接收线圈Lf未串联两端电连接。

所述左接收线圈Lz的直径为左发射线圈Lf1直径的四分之一；左接收线圈Lz的直径应小于1.5倍硬标签中核心元件磁棒线圈的直径。

所述左接收线圈Lz或右接收线圈Lf用来插入被检测硬标签核心元件磁棒线圈。

工作原理：首先，当发射线圈施加交流信号源时，左接收线圈Lz和右接收线圈Lf在轴上(两线圈圆心连线)附近较大范围内产生均匀磁场，地磁场在左接收线圈Lz和右接收线圈Lf处的矢量也是相同，而左接收线圈Lz和右接收线圈Lf旋向相反，所以左接收线圈Lz和右接收线圈Lf形成的闭合区域内磁通量为零，不受电磁场的影响，则左接收线圈Lz和右接收线圈Lf的感应电动势的电压差将完全取决于被测硬标签。

其次，当被测硬标签置于右接收线圈(以被测硬标签置于右接收线圈为例说明)附近的中心区域，无论被测硬标签感应磁场方向如何，由于右发射线圈直径大大于标签线圈，感应磁场对右发射线圈组成的闭合区域而言，磁通量为零，左发射线圈和右接收线圈离硬标签较远，不受硬标签感应磁场的影响，这就达到了发射线圈磁场作用于硬标签但被测硬标签感应磁场不会反作用于发射线圈的效果。但是对于右接收线圈而言，因为直径与标签磁棒线圈相近，且位于标签的感应磁场区域内，左接收线圈则因距离关系受标签影响极为微弱，因而右接收线圈的感应电压变化可以认为完全由被测硬标签产生的感应磁场所决定。

最后，接收线圈输出的感应电压信号接运放输入端，运放的高输入阻抗相当于大负载，此时接收线圈内部电流几乎为零，所以接收线圈内无磁场产生，达到了被测硬标签作用于接收线圈，但是接收线圈不会反作用于标签的效果。

硬标签电子元器件的核心是一个带有磁棒多圈线圈和一个电容串联而成，部分标签会在线圈中插入励磁磁棒。对硬标签电子元器件结构进行电路等效，其等效电路原理图如图3所示。则标签的阻抗为：

其中，R为线圈内阻，L为标签线圈电感值，C为标签的电容值，ω为角频率。当ωL-1/ωC＝0时，|Z(jω)|最小，表现为纯阻抗特性。此时的角频率为谐振角频率：

图3中的LC回路有选频特性功能，品质因数Q值是反映选频特性好坏的一个指标。Q值越大，选频特性越好，相应的标签质量就越高。

传感器电路模型分析时，将线圈互感的感应电压等效为电流控制的电压源。由上述传感器工作原理，传感器对应的电路模型如图2所示。图2中发射和标签部分电路的向量关系如下：

有式(3-4)可得输出接收线圈：

对式(6)两边取模，并将标签归一化幅频特性曲线公式(7)，可得公式(8)。

归一化幅频特性曲线公式：

上述式(3-8)中，w为角频率，M、M₁为标签与发射线圈、接收射线圈的互感系数，Z，Z₁为标签、发射线圈的阻抗。由式(8)可知，对传感器和标某一检测标签来说，参数M、M₁、Z、R都是确定值，不影响式(8)输出信号随角频率的变化曲线形状。故由式(8)我们可以根据测试数据推演出T(jw)，如下式(9)。

其中为一常数。

有上述公式(9)可知，要获得硬标签的谐振特性曲线，需对分母中的w²进行处理，本实施例采用积分电路处理，本实施例采用的积分电路如图3所示。

本实用新型基于互感耦合原理，给出一种硬标签质量参数检测传感器结构，采用差分信号处理方法，获取硬标签感应信号，并采用二级积分电路校正w²；解决了传统双线圈结构传感器各部分间干扰导致谐振频率测量误差和无法测试电子标签Q值的问题，同时消除地磁场的对检测信号的影响。

本实施中，使用信号发生器(泰克AFG3022C)产生扫频信号，接入传感器信号发射线圈的未串联的两端，用示波器(泰克C012537)检测输出信号Uout，在未放置硬标签前，对左接收线圈Lz和右接收线圈Lf相对位置进行微调，使Uout输出接近为0V，消除系统误差之后；将市售58KHz硬标签放置于右接收线圈中，示波器接收到的信号如图4所示，观察图形可知示波器显示的幅频特性曲线与理想幅频特性曲线一致，从此曲线可以获得硬标签的谐振频率F和品质因素Q值。