一种用于金属探测器的信号数字处理系统的制作方法
专利名称:一种用于金属探测器的信号数字处理系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种用于金属探测器的信号数字处理系统，其特征在于：包括第一单片机、发射模块、接收模块和外设模块；其中，发射模块、接收模块、外设模块分别与第一单片机连接；发射模块包括依次连接的信号发生器、功率放大器和发射线圈；信号发生器的控制端与第一单片机连接，信号发生器产生发射信号并将其通过功率放大器放大后，传输到发射线圈进行发射；接收模块包括接收线圈以及与第一单片机相连接的扩展板卡；接收线圈将感应信号传输到扩展板卡处理。使用本实用新型的信号数字处理系统，将模拟信号转换成数字信号处理，提高信号处理能力，便于金属探测器进行安装和扩展。
【专利说明】
一种用于金属探测器的信号数字处理系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及金属探测器技术领域，尤其是一种用于金属探测器的信号数字处理系统。
【背景技术】
[0002]金属探测器广泛使用在各个领域。在车站、机场、娱乐场所等地方，都会安装金属探测器。金属探测器以非接触的方式探测人身上是否带有金属物品。金属探测器包括手持式探测器和通过式探测器。金属探测器内部装有发射线圈和接收线圈。当有金属靠近金属探测器时候，金属产生的涡流效应会影响金属探测器周围的磁场，这时接收线圈会产生感应电流，电压随之改变。通过检测接收线圈的电压改变情况，可以判断是否有金属物质存在。
[0003]然而，在现有技术中，接收线圈接收到感应电压后，会经过放大电路，滤波电路，再进入模拟信号处理模块，处理能力和精确度不高，而且不利于金属探测器进行功能扩展。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的任务是提高金属探测器的处理能力和精确度，可对金属探测器进行功能扩展。为实现上述目的，本专利采用如下技术方案:
[0005]—种用于金属探测器的信号数字处理系统，其特征在于:包括第一单片机，发射模块，接收模块和外设模块;其中，发射模块，接收模块，外设模块分别与第一单片机连接;发射模块包括依次连接的信号发生器、功率放大器和发射线圈；信号发生器的控制端与第一单片机连接，信号发生器产生发射信号并将其通过功率放大器放大后，传输到发射线圈进行发射;接收模块包括接收线圈以及与第一单片机相连接的扩展板卡;接收线圈将感应信号传输到扩展板卡处理。
[0006]优选的，所述扩展板卡至少设有一个。
[0007]优选的，所述扩展板卡包括模拟信号支路、数模转换芯片和数字处理模块;模拟信号支路包括放大电路和滤波电路，并与数模转换芯片、数字处理模块依次串联连接。
[0008]优选的，所述数字处理模块包括现场可编程门阵列、第二单片机和随机存取存储器;现场可编程门阵列、第二单片机和随机存取存储器之间互相连接。
[0009]优选的，所述数字处理模块是第二单片机。
[0010]优选的，所述接收线圈至少设置两个，并设置有相同数量的模拟信号支路，接收线圈与模拟信号支路连接。
[0011 ]优选的，所述第一单片机的型号是stm32。
[0012]优选的，所述第二单片机的型号是TMS320F28335。
[0013]优选的，所述现场可编程门阵列的型号是EP4CE15E22。
[0014]优选的，所述数模转换芯片的型号是ADC12D040。
[0015]优选的，所述信号发生器的型号是AD9833。
[0016]优选的，所述功率放大器的型号是0PA547。
[0017]优选的，所述外设模块包括红外对射感应器，用于判断是否有人员通过。
[0018]优选的，所述外设模块包括计算机，计算机接收报警信息。
[0019]优选的，所述外设模块喇叭和灯带，喇叭用于在报警时发出声音，声带用于指示报警的具体空间位置。
[0020]使用本实用新型的信号数字处理系统，可以提高金属探测器的处理能力和精确度，可对金属探测器进行功能扩展。
【附图说明】
[0021]图1是本实用新型用于金属探测器的信号数字处理系统的一个实施例框图；
[0022]图2是本实用新型用于金属探测器的信号数字处理系统的扩展板卡第二实施例框图。
[0023]图3是本实用新型用于金属探测器的信号数字处理系统的扩展板卡第三实施例框图。
【具体实施方式】
[0024]下面结合附图和实施方式对本实用新型作进一步说明，但是本实用新型的保护范围并不局限于实施方式表述的范围。
[0025]本实用新型所述的信号数字处理系统用于金属探测器。所述的金属探测器是探测金属物体的装置。装置包括手持式金属探测器和通过式金属探测器。
[0026]请参考图1，图1是本实用新型用于金属探测器的信号数字处理系统的一个实施例框图。所述信号数字处理系统包括第一单片机100、发射模块、接收模块和外设模块，其中，发射模块、接收模块、外设模块分别与第一单片机100连接。
[0027]具体的，第一单片机100的型号可使用stm32。
[0028]发射模块包括依次连接的信号发生器101、功率放大器102、发射线圈103。
[0029]具体的，信号发生器101的型号可以是AD9833。功率放大器102的型号可使用0PA547。信号发生器101的控制端与第一单片机100连接，信号发生器101受第一单片机100控制，产生预设频率的信号，该信号经过功率放大器102进行放大，然后通过发射线圈103进行发射。
[0030]根据麦克斯韦电磁场理论，从发射线圈103发射信号，经过空气的传播，接收线圈104会有感应电流和感应电动势。特别的，当有其他金属部件在发射线圈103或者接收线圈104附近会产生涡流效应，从而影响接收线圈104产生的感应电流和感应电动势。
[0031]接收模块包括接收线圈104以及扩展板卡105。在一些实施方式中，一个扩展板卡105连接两个以上的接收线圈104。所述信号数字处理系统可以至少设有一个扩展板卡105，扩展板卡105以并联的方式连接第一单片机100。
[0032]进一步参考图2，图2是本实用新型用于金属探测器的信号数字处理系统的扩展板卡105第二实施例框图。所述扩展板卡105包括模拟信号支路、数模转换芯片203、数字处理模块，三部分依次连接。其中，模拟信号支路包括放大电路201、滤波电路202，在一些实施方式中，数字处理模块包括现场可编程门阵列204、随机存取存储器205、第一单片机206。现场可编程门阵列204、第一单片机206、随机存取存储器205互相连接。
[0033]具体的，第二单片机206的型号可使用TMS320F28335。现场可编程门阵列204的型号是EP4CE15E22。数模转换芯片203的型号可使用ADC12D040。
[0034]接收线圈104连接到扩展板卡105的放大电路201上，接收线圈104的感应电动势经过放大电路201进行信号放大，然后经过滤波电路202，再送到数模转换模块203。应当这样理解，接收线圈104设置的个数与模拟信号支路设置的个数一致，在图2或图3中，标示了两个模拟信号支路，数模转换芯片203为双通道的。数模转换芯片203将模拟信号支路输出的模拟信号转换成数字信号。
[0035]第二单片机206接收第一单片机100的触发信号后，发送控制信号给现场可编程门阵列204。此时现场可编程门阵列204将数模转换芯片203输出的数字信号进行预处理，然后将预处理结果存入到随机存取存储器205。当数据存入随机存取存储器205完毕后，现场可编程门阵列204向第二单片机206发送写入完成信号。
[0036]第二单片机206收到写入完成信号后，从随机存取存储器205中读取数据，并进行计算，计算得出信号特征值。当第二单片机206收到第一单片机100发出的询问命令时，第二单片机206将信号特征值发送给第一单片机100。
[0037]进一步参考图3，图3是本实用新型用于金属探测器的信号数字处理系统的扩展板卡105第三实施例框图。
[0038]在一些实施方式中，所述数字处理模块是第二单片机206。由第二单片机206实现上述现场可编程门阵列204、随机存取存储器205功能。
[0039]第一实施例相对于第二实施例，读取数据和预处理任务放在现场可编程门阵列中，减轻了第二单片机206的工作负担，也便于设备的升级改造。
[0040]参考图1，外设模块还包括红外对射感应器106。红外对射感应器106用于判断是否有人员通过金属探测器。当有人员通过时红外对射感应器106会产生触发信号，启动扩展板卡105，扩展板卡105采样并计算信号特征值，然后第一单片机100通过发出询问命令获取信号特征值。若根据程序中的判断规则，判断信号特征值符合报警信号触发条件，将报警信息通过串口发送给计算机107、灯带108、喇叭109。其中喇叭用于在报警时发出声音，声带用于指示报警的具体空间位置。在一些实施方式中，外设模块还包括门禁、匝机设备。
[0041]以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的实用新型范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述实用新型构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。
【主权项】
1.一种用于金属探测器的信号数字处理系统，其特征在于:包括第一单片机、发射模块、接收模块和外设模块;其中，发射模块，接收模块，外设模块分别与第一单片机连接;发射模块包括依次连接的信号发生器、功率放大器和发射线圈；信号发生器的控制端与第一单片机连接，信号发生器产生发射信号并将其通过功率放大器放大后，传输到发射线圈进行发射;接收模块包括接收线圈以及与第一单片机相连接的扩展板卡;接收线圈将感应信号传输到扩展板卡处理。2.根据权利要求1所述的用于金属探测器的信号数字处理系统，其特征在于:所述扩展板卡至少设有一个。3.根据权利要求2所述的用于金属探测器的信号数字处理系统，其特征在于:所述扩展板卡包括模拟信号支路、数模转换芯片和数字处理模块;模拟信号支路包括放大电路和滤波电路，并与数模转换芯片、数字处理模块依次串联连接。4.根据权利要求3所述的用于金属探测器的信号数字处理系统，其特征在于:所述数字处理模块包括现场可编程门阵列、第二单片机和随机存取存储器;现场可编程门阵列、第二单片机和随机存取存储器之间互相连接。5.根据权利要求3所述的用于金属探测器的信号数字处理系统，其特征在于:所述数字处理模块是第二单片机。6.根据权利要求3所述的用于金属探测器的信号数字处理系统，其特征在于:所述接收线圈至少设置两个，并设置有相同数量的模拟信号支路，接收线圈与模拟信号支路连接。7.根据权利要求6所述的用于金属探测器的信号数字处理系统，其特征在于:所述第一单片机的型号是stm32。8.根据权利要求4所述的用于金属探测器的信号数字处理系统，其特征在于:所述第二单片机的型号是TMS320F28335。9.根据权利要求4所述的用于金属探测器的信号数字处理系统，其特征在于:所述现场可编程门阵列的型号是EP4CE15E2 2。10.根据权利要求6所述的用于金属探测器的信号数字处理系统，其特征在于:所述数模转换芯片的型号是ADC12D040。11.根据权利要求6所述的用于金属探测器的信号数字处理系统，其特征在于:所述信号发生器的型号是AD9833。12.根据权利要求6所述的用于金属探测器的信号数字处理系统，其特征在于:所述功率放大器的型号是OPA547。13.根据权利要求1-12中任一权利要求所述的用于金属探测器的信号数字处理系统，其特征在于:所述外设模块包括红外对射感应器，用于判断是否有人员通过。14.根据权利要求1-12中任一权利要求所述的用于金属探测器的信号数字处理系统，其特征在于:所述外设模块包括计算机，计算机接收报警信息。15.根据权利要求1-12中任一权利要求所述的用于金属探测器的信号数字处理系统，其特征在于:所述外设模块喇叭和灯带，喇叭用于在报警时发出声音，声带用于指示报警的具体空间位置。
【文档编号】G01V3/10GK205720711SQ201620244355
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年3月25日
【发明人】陈英杰, 王积东, 王孝洪
【申请人】东莞市华盾电子科技有限公司
【专利摘要】本实用新型公开了一种用于金属探测器的信号数字处理系统，其特征在于：包括第一单片机、发射模块、接收模块和外设模块；其中，发射模块、接收模块、外设模块分别与第一单片机连接；发射模块包括依次连接的信号发生器、功率放大器和发射线圈；信号发生器的控制端与第一单片机连接，信号发生器产生发射信号并将其通过功率放大器放大后，传输到发射线圈进行发射；接收模块包括接收线圈以及与第一单片机相连接的扩展板卡；接收线圈将感应信号传输到扩展板卡处理。使用本实用新型的信号数字处理系统，将模拟信号转换成数字信号处理，提高信号处理能力，便于金属探测器进行安装和扩展。
【专利说明】
一种用于金属探测器的信号数字处理系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及金属探测器技术领域，尤其是一种用于金属探测器的信号数字处理系统。
【背景技术】
[0002]金属探测器广泛使用在各个领域。在车站、机场、娱乐场所等地方，都会安装金属探测器。金属探测器以非接触的方式探测人身上是否带有金属物品。金属探测器包括手持式探测器和通过式探测器。金属探测器内部装有发射线圈和接收线圈。当有金属靠近金属探测器时候，金属产生的涡流效应会影响金属探测器周围的磁场，这时接收线圈会产生感应电流，电压随之改变。通过检测接收线圈的电压改变情况，可以判断是否有金属物质存在。
[0003]然而，在现有技术中，接收线圈接收到感应电压后，会经过放大电路，滤波电路，再进入模拟信号处理模块，处理能力和精确度不高，而且不利于金属探测器进行功能扩展。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的任务是提高金属探测器的处理能力和精确度，可对金属探测器进行功能扩展。为实现上述目的，本专利采用如下技术方案:
[0005]—种用于金属探测器的信号数字处理系统，其特征在于:包括第一单片机，发射模块，接收模块和外设模块;其中，发射模块，接收模块，外设模块分别与第一单片机连接;发射模块包括依次连接的信号发生器、功率放大器和发射线圈；信号发生器的控制端与第一单片机连接，信号发生器产生发射信号并将其通过功率放大器放大后，传输到发射线圈进行发射;接收模块包括接收线圈以及与第一单片机相连接的扩展板卡;接收线圈将感应信号传输到扩展板卡处理。
[0006]优选的，所述扩展板卡至少设有一个。
[0007]优选的，所述扩展板卡包括模拟信号支路、数模转换芯片和数字处理模块;模拟信号支路包括放大电路和滤波电路，并与数模转换芯片、数字处理模块依次串联连接。
[0008]优选的，所述数字处理模块包括现场可编程门阵列、第二单片机和随机存取存储器;现场可编程门阵列、第二单片机和随机存取存储器之间互相连接。
[0009]优选的，所述数字处理模块是第二单片机。
[0010]优选的，所述接收线圈至少设置两个，并设置有相同数量的模拟信号支路，接收线圈与模拟信号支路连接。
[0011 ]优选的，所述第一单片机的型号是stm32。
[0012]优选的，所述第二单片机的型号是TMS320F28335。
[0013]优选的，所述现场可编程门阵列的型号是EP4CE15E22。
[0014]优选的，所述数模转换芯片的型号是ADC12D040。
[0015]优选的，所述信号发生器的型号是AD9833。
[0016]优选的，所述功率放大器的型号是0PA547。
[0017]优选的，所述外设模块包括红外对射感应器，用于判断是否有人员通过。
[0018]优选的，所述外设模块包括计算机，计算机接收报警信息。
[0019]优选的，所述外设模块喇叭和灯带，喇叭用于在报警时发出声音，声带用于指示报警的具体空间位置。
[0020]使用本实用新型的信号数字处理系统，可以提高金属探测器的处理能力和精确度，可对金属探测器进行功能扩展。
【附图说明】
[0021]图1是本实用新型用于金属探测器的信号数字处理系统的一个实施例框图；
[0022]图2是本实用新型用于金属探测器的信号数字处理系统的扩展板卡第二实施例框图。
[0023]图3是本实用新型用于金属探测器的信号数字处理系统的扩展板卡第三实施例框图。
【具体实施方式】
[0024]下面结合附图和实施方式对本实用新型作进一步说明，但是本实用新型的保护范围并不局限于实施方式表述的范围。
[0025]本实用新型所述的信号数字处理系统用于金属探测器。所述的金属探测器是探测金属物体的装置。装置包括手持式金属探测器和通过式金属探测器。
[0026]请参考图1，图1是本实用新型用于金属探测器的信号数字处理系统的一个实施例框图。所述信号数字处理系统包括第一单片机100、发射模块、接收模块和外设模块，其中，发射模块、接收模块、外设模块分别与第一单片机100连接。
[0027]具体的，第一单片机100的型号可使用stm32。
[0028]发射模块包括依次连接的信号发生器101、功率放大器102、发射线圈103。
[0029]具体的，信号发生器101的型号可以是AD9833。功率放大器102的型号可使用0PA547。信号发生器101的控制端与第一单片机100连接，信号发生器101受第一单片机100控制，产生预设频率的信号，该信号经过功率放大器102进行放大，然后通过发射线圈103进行发射。
[0030]根据麦克斯韦电磁场理论，从发射线圈103发射信号，经过空气的传播，接收线圈104会有感应电流和感应电动势。特别的，当有其他金属部件在发射线圈103或者接收线圈104附近会产生涡流效应，从而影响接收线圈104产生的感应电流和感应电动势。
[0031]接收模块包括接收线圈104以及扩展板卡105。在一些实施方式中，一个扩展板卡105连接两个以上的接收线圈104。所述信号数字处理系统可以至少设有一个扩展板卡105，扩展板卡105以并联的方式连接第一单片机100。
[0032]进一步参考图2，图2是本实用新型用于金属探测器的信号数字处理系统的扩展板卡105第二实施例框图。所述扩展板卡105包括模拟信号支路、数模转换芯片203、数字处理模块，三部分依次连接。其中，模拟信号支路包括放大电路201、滤波电路202，在一些实施方式中，数字处理模块包括现场可编程门阵列204、随机存取存储器205、第一单片机206。现场可编程门阵列204、第一单片机206、随机存取存储器205互相连接。
[0033]具体的，第二单片机206的型号可使用TMS320F28335。现场可编程门阵列204的型号是EP4CE15E22。数模转换芯片203的型号可使用ADC12D040。
[0034]接收线圈104连接到扩展板卡105的放大电路201上，接收线圈104的感应电动势经过放大电路201进行信号放大，然后经过滤波电路202，再送到数模转换模块203。应当这样理解，接收线圈104设置的个数与模拟信号支路设置的个数一致，在图2或图3中，标示了两个模拟信号支路，数模转换芯片203为双通道的。数模转换芯片203将模拟信号支路输出的模拟信号转换成数字信号。
[0035]第二单片机206接收第一单片机100的触发信号后，发送控制信号给现场可编程门阵列204。此时现场可编程门阵列204将数模转换芯片203输出的数字信号进行预处理，然后将预处理结果存入到随机存取存储器205。当数据存入随机存取存储器205完毕后，现场可编程门阵列204向第二单片机206发送写入完成信号。
[0036]第二单片机206收到写入完成信号后，从随机存取存储器205中读取数据，并进行计算，计算得出信号特征值。当第二单片机206收到第一单片机100发出的询问命令时，第二单片机206将信号特征值发送给第一单片机100。
[0037]进一步参考图3，图3是本实用新型用于金属探测器的信号数字处理系统的扩展板卡105第三实施例框图。
[0038]在一些实施方式中，所述数字处理模块是第二单片机206。由第二单片机206实现上述现场可编程门阵列204、随机存取存储器205功能。
[0039]第一实施例相对于第二实施例，读取数据和预处理任务放在现场可编程门阵列中，减轻了第二单片机206的工作负担，也便于设备的升级改造。
[0040]参考图1，外设模块还包括红外对射感应器106。红外对射感应器106用于判断是否有人员通过金属探测器。当有人员通过时红外对射感应器106会产生触发信号，启动扩展板卡105，扩展板卡105采样并计算信号特征值，然后第一单片机100通过发出询问命令获取信号特征值。若根据程序中的判断规则，判断信号特征值符合报警信号触发条件，将报警信息通过串口发送给计算机107、灯带108、喇叭109。其中喇叭用于在报警时发出声音，声带用于指示报警的具体空间位置。在一些实施方式中，外设模块还包括门禁、匝机设备。
[0041]以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的实用新型范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述实用新型构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。
【主权项】
1.一种用于金属探测器的信号数字处理系统，其特征在于:包括第一单片机、发射模块、接收模块和外设模块;其中，发射模块，接收模块，外设模块分别与第一单片机连接;发射模块包括依次连接的信号发生器、功率放大器和发射线圈；信号发生器的控制端与第一单片机连接，信号发生器产生发射信号并将其通过功率放大器放大后，传输到发射线圈进行发射;接收模块包括接收线圈以及与第一单片机相连接的扩展板卡;接收线圈将感应信号传输到扩展板卡处理。2.根据权利要求1所述的用于金属探测器的信号数字处理系统，其特征在于:所述扩展板卡至少设有一个。3.根据权利要求2所述的用于金属探测器的信号数字处理系统，其特征在于:所述扩展板卡包括模拟信号支路、数模转换芯片和数字处理模块;模拟信号支路包括放大电路和滤波电路，并与数模转换芯片、数字处理模块依次串联连接。4.根据权利要求3所述的用于金属探测器的信号数字处理系统，其特征在于:所述数字处理模块包括现场可编程门阵列、第二单片机和随机存取存储器;现场可编程门阵列、第二单片机和随机存取存储器之间互相连接。5.根据权利要求3所述的用于金属探测器的信号数字处理系统，其特征在于:所述数字处理模块是第二单片机。6.根据权利要求3所述的用于金属探测器的信号数字处理系统，其特征在于:所述接收线圈至少设置两个，并设置有相同数量的模拟信号支路，接收线圈与模拟信号支路连接。7.根据权利要求6所述的用于金属探测器的信号数字处理系统，其特征在于:所述第一单片机的型号是stm32。8.根据权利要求4所述的用于金属探测器的信号数字处理系统，其特征在于:所述第二单片机的型号是TMS320F28335。9.根据权利要求4所述的用于金属探测器的信号数字处理系统，其特征在于:所述现场可编程门阵列的型号是EP4CE15E2 2。10.根据权利要求6所述的用于金属探测器的信号数字处理系统，其特征在于:所述数模转换芯片的型号是ADC12D040。11.根据权利要求6所述的用于金属探测器的信号数字处理系统，其特征在于:所述信号发生器的型号是AD9833。12.根据权利要求6所述的用于金属探测器的信号数字处理系统，其特征在于:所述功率放大器的型号是OPA547。13.根据权利要求1-12中任一权利要求所述的用于金属探测器的信号数字处理系统，其特征在于:所述外设模块包括红外对射感应器，用于判断是否有人员通过。14.根据权利要求1-12中任一权利要求所述的用于金属探测器的信号数字处理系统，其特征在于:所述外设模块包括计算机，计算机接收报警信息。15.根据权利要求1-12中任一权利要求所述的用于金属探测器的信号数字处理系统，其特征在于:所述外设模块喇叭和灯带，喇叭用于在报警时发出声音，声带用于指示报警的具体空间位置。
【文档编号】G01V3/10GK205720711SQ201620244355
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年3月25日
【发明人】陈英杰, 王积东, 王孝洪
【申请人】东莞市华盾电子科技有限公司
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