玻璃包覆丝检测器的制作方法

本发明属于信号检测技术领域，具体涉及一种检测玻璃包覆丝的检测器。

背景技术：

玻璃包覆丝是近年来新研发出来的材料，其主要成分为CoFeSiBCr。这种玻璃包覆丝具有一种特殊的属性，它在纵向磁化上能发生快速的磁翻转。这种具有磁各异性的纳米晶体微丝，纵向残余拉应力超过其他张量占主导地位。正极负极的磁致伸缩会分别导致周围的径向磁化和圆周磁化，然而内核总是纵向磁化的，而内核的纵向磁化在微丝负极磁化中只占很小的一部分。相反，在微丝的正极磁化中，纵向磁化会占据主导地位。

玻璃包覆丝这种纵向磁化的特性，体现在具体应用中，就是会对线圈周围产生的磁场造成一个扰动。玻璃包覆丝有多种类别，其中丝材玻璃包覆丝极细，对磁场的扰动效果不是很显著，只会让正弦波靠近波峰与波谷的地方出现尖峰，而正弦波的其他位置波形保持不变。另一种带材的玻璃包覆丝，较丝材宽度上大了很多，对磁场的扰动能力也强了很多，不仅会让正弦波靠近波峰与波谷的地方出现尖峰，而且会让正弦波的振幅变大并出现一定的畸变。

针对玻璃包覆丝这种特性，目前采用的检测方法是通过差分线圈对，一个感应线圈上放置玻璃包覆丝，另一个感应线圈上不放置，让这两个感性线圈分别输出经过感应后的波形。由于采用的两个匝数相同、半径一致的感性线圈，通过差分法，可以将相同的部分去除，只留下两组波形中相异的部分。这种方法采用的检测算法较为简单，然而该放法要求差分线圈对必须严苛的一致，对线圈制造工艺提出了很高的要求，需要人工进行调校，生产成本较高。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种新的检测玻璃包覆丝的仪器。使得在具有同样检测效果的情况下，降低对电子元器件精度的要求，提高了检测的鲁棒性。从而能实现仪器可以方便地量产，无需人工调校。

为实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：

一种单线圈玻璃包覆丝检测器，系统包括：处理器、信号调理电路、主线圈、副线圈、放大器、驱动电路、指示灯。其中，处理器产生一个固定频率、固定振幅的正弦信号，通过信号调理电路输入到主线圈，主线圈采用单一副线圈感应，通过放大器并经过A/D采样之后输入处理器；处理器对信号进行处理和计算，最终将判定结果经过驱动电路输出到指示灯上。

本发明中，所述主线圈是一个用较粗铜丝绕制的柱状线圈，主线圈竖直放置；所述副线圈是一个用较细铜丝（相对于主线圈用较粗铜丝而言）绕制的扁平椭圆形线圈，玻璃包覆丝（主要成分为CoFeSiBCr）放置在副线圈附近；副线圈紧紧贴合主线圈，主线圈将信号耦合到副线圈中，这时候，副线圈感应到的磁场会发生扰动，产生一个在波峰波谷附近的、有规律的尖峰；对该扰动信号再经过一番信号整合，输入处理器进行A/D采样，保存到处理器内部的缓存区，然后对这个信号进行信号处理。

本发明中，A/D采样到的信号经过一个高阶低通滤波器，从而产生一个与信号同频同振幅的正弦波。再将滤波后的正弦波与原始信号做相位锁定，保证相位也相同。将滤波后的信号与滤波前的原始信号做差分，得到扰动的尖脉冲信号。再通过带通滤波器，滤除带外的噪声，使得尖脉冲信号更加突出。最后对尖脉冲信号进行判定，根据尖脉冲出现的位置、幅度，得出玻璃包覆丝的有无、类别等结果。

本发明中，处理器产生一个固定频率、固定振幅的正弦波。这个正弦信号是作为观察玻璃包覆丝对磁场造成扰动的载波。处理器输出的正弦信号，经过电平搬移之后模拟滤波，并通过轨对轨放大之后，输入到主线圈。

处理器的作用主要有以下几点：（1）产生正弦信号，玻璃包覆丝对磁场造成扰动效应，需要有一个具体的载波波形来呈现这个扰动；（2）采样信号并进行A/D转换；（3）对采样信号进行处理及判断；（4）将判断结果输出，并控制指示灯的点亮与熄灭。

本发明较传统方法简化了模拟电路上的设计。传统方法使用一对差分线圈，一个线圈上放有玻璃包覆丝，另一个线圈不放，将这两个线圈输出的信号直接相减，再将得到的扰动信号经过处理器处理，得到判断结果。本发明采用单线圈检测，可以减少一个线圈，减小检测仪器的成本及所占空间。除此之外，采用差分线圈的方法需要保证这两个线圈完全一样，且到达后级差分电路的时延也要相同，若有一点误差，则信号不能完全抵消，会严重降低信噪比，使得判定难度增加。此外，由于模拟电路会受到外界环境因素一定的干扰，两个线圈周围的电阻电容阻抗值很难保证完全相同。本发明采用了更加高级的信号处理方法，从而能够使模拟电路得以简化，保证了检测结果的鲁棒性。因此该检测器及玻璃包覆丝可用于商品防伪标签等领域。

附图说明

图1是本发明的玻璃包覆丝检测仪器结构图。

图2是主副线圈摆放示意图。

图中标号：1.处理器系统，2.信号整合电路，3.主线圈，4.副线圈，5.放大器，6.驱动电路，7.指示灯，8.玻璃包覆丝。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，本发明的玻璃包覆丝检测仪器包括：处理器系统1、信号整合电路2、主线圈3、副线圈4、放大器5、驱动电路6、指示灯7。其中主副线圈分别都只有一个。

本实施例中，处理器MCU（1）采用的是32位，Cortex-M3处理器，具有150DMIPS的指令执行能力，6Msps速率的AD转换器。处理器MCU（1）产生一个具有固定频率（200HZ）和固定振幅（2.5V）的正弦信号。这个信号的作用是让玻璃包覆丝对磁场的扰动效果，能够通过这个正弦载波直观的体现出来。

正弦信号通过DA转换变成阶梯型的模拟信号，把这个信号进行一个信号搬移，让它在0V上下，经过滤波放大之后，变成一个平滑的正弦信号。将这个平滑的、振幅合适的正弦信号输入到主线圈，主线圈采用一个用较粗铜丝绕制的柱状线圈，匝数较多。因为粗铜丝阻抗较低，可以产生较大的磁场。主线圈周围会激发磁场，副线圈紧紧贴合主线圈，并感应到这个磁场，其中副线圈采用较细线圈绕制的扁平椭圆形线圈，直径0.06mm，匝数2000匝，阻抗很高，具有较大的磁场感应能力。椭圆形线圈可以使得线圈在垂直方向上的磁场最强，玻璃包覆丝与其垂直时尖脉冲的幅度达到最大。因此副线圈会感应出一个频率相同的正弦信号。

此时如果在距离副线圈很近的地方有丝材的玻璃包覆丝的存在，则丝材的玻璃包覆丝会对副线圈感应到磁场造成扰动，这个信号就不再是标准的正弦波，而是在波峰波谷附近出现尖峰的正弦信号。而带材的玻璃包覆丝对正弦信号造成的扰动更大，因而出现的尖峰会更大。将这个信号再次经过放大器，变成一个振幅合适的信号，通过信号搬移到合适的电平，由处理器采样、并A/D转换后进行处理。

上述经处理器采样后的信号，需要提取它的信号。如果提取的信号最终判定为存在尖峰，则可以认为存在玻璃包覆丝。判断步骤可分为以下五步:

（1）处理器将信号进行一个高阶低通滤波之后，得到光滑的、无衰减的正弦信号；

（2）由于高阶滤波器会给信号带来延时，造成相位差，所以要将采样得到的信号进行一个延时操作，达到相位锁定的作用；

（3）将延时后的采样信号与滤波后的正弦信号做差分，去掉载波，只保留剩余的信号；

（4）对得到的这个信号进行带通滤波，只提取部分频率，消除不必要的噪声；

（5）对信号进行阈值判断，以判定是否存在尖峰，是否存在玻璃包覆丝；如果存在，是哪种玻璃包覆丝。在做出判断后，将判断结果以电平信号的形式，经由IO口输出到外部驱动电路。

电平信号输出时，经过输出级的驱动电路，将电平搬移到一个合适的电压上去，去驱动不同的指示灯点亮。在本实施例中，如果检测到的是丝材的玻璃包覆丝，则点亮红色LED灯；如果检测到的是带材的玻璃包覆丝，则点亮绿色的LED灯。