用于检测铁磁性物体的仪器及一种受保护的门廊装备的制作方法

专利名称：用于检测铁磁性物体的仪器及一种受保护的门廊装备的制作方法
技术领域：
本发明涉及检测是否存在铁磁性物体的仪器，并涉及一种房间门廊处的保护装备，此装备中包括检测铁磁性物体的仪器，尤其涉及一种用于检测具有核磁共振成像(MRI)扫描仪的房间的门廊处附近是否存在铁磁性物体的设备。
背景技术：
GB2395276中给出了一种能够通过提供的主传感装置来检测铁磁性物体的仪器，该主传感装置包括第一和第二无源磁传感器，用于在该物体通过磁场时检测背景磁场内的扰动。该仪器还包括一个辅助的非磁性传感装置，其检测主传感装置附近物体的移动。当主传感装置和辅助传感装置都检测到移动的物体时，警报被触发。该专利建议，可以将所述仪器安装在具有核磁共振成像仪器的房间门前两侧中的任一侧的墙上，同时设置辅助传感装置以检测接近门廊处或将要穿过门廊处的物体。由于主传感器和辅助传感器都必须检测物体，因此这种设置方式有助于减少错误警报。
上文描述的仪器对无意间会把铁磁性物体带到核磁共振室的人具有很好的提示作用。据了解，过去曾发生过多起不幸的事故，其原因就是由于含铁物体进入了核磁共振室，而后被磁力高速地推动到室内的核磁共振机器中。这被称为投射效应(projectileeffect), GB2395276中对此作了很好的描述。
近来，有一种趋势，在门廊处装上朝外开的门，即房门打开时位于房间之外。这意味着房门会经过位于房间外墙上的仪器的敏感范围(zone)。房门通常带有铁磁性物件，比如门把手或锁具零件，当房门和物件穿过该范围时，可能会触发警报器，发出错误的警报。进一步地，当辅助传感装置包括光束时，房门会阻挡住光束，这时任何在主传感装置范围内，但并没有要穿过房门的铁磁性物体都会触发错误的警报。
有人建议，当装有朝外开的房门时，在核磁共振室内放置一个检测仪器来解决该问题。这种方法确保房门不会经过该仪器的辅助传感器的敏感范围。然而，申请人认为这不是一个好的方案。核磁共振室受到来自核磁共振设备的高强度磁性辐射，可能会对检测仪器产生干扰。类似地，核磁共振设备也对外部辐射敏感，因此，可能需要屏蔽该仪器以防止对核磁共振设备产生干扰。有人建议，一旦门被关上就关掉该仪器来改善此问题，但这会导致更高的复杂度及其他来源的不可靠性。
可选地，将该仪器放置在房间外的门廊前面足够远的区域，使房门不会进入到敏感范围，从而可以解决该问题。然而，这会使该仪器占用很多的空间，可能还需要在该仪器和门廊之间设置屏障，以阻止人们不经过敏感范围就进入房间。在门廊处位于走廊侧壁的情况中，以这种方式安装该仪器可能是不切实际的，因为这会阻断走廊。发明内容
根据第一 方面，本发明提供了用于检测铁磁性物体的仪器，该仪器包括:
一个包含至少一个第一磁传感器的无源主传感仪器，该主传感仪器适于测量由该至少一个磁传感器的第一敏感范围所界定的空间的局部容积内的背景磁场或梯度，并产生相应的测量信号，
包括至少两个传感器的辅助非磁性传感仪器，每个传感器适于在各自范围内检测主传感仪器附近是否存在物体，辅助传感器中的一个的范围不同于辅助传感器中的另一个的范围，
设置为与主传感仪器和辅助传感仪器通信的信号处理电路，以及
通过信号处理电路的输出控制的警报设备，该警报设备适于在主传感仪器附近提供可听和视觉警告中的至少一种，
其中，信号处理电路被配置为识别由于背景磁场内铁磁性物体的移动而产生的测量信号的瞬时变化，并将识别的测量信号的瞬时变化与辅助的非磁性传感仪器的两个传感器在各自范围内都检测到物体存在的情况相关联，然后在二者之间存在关联时产生表明在主传感仪器附近存在铁磁性物体的输出。
本发明的优势在于，通过提供两个各自界定了不同检测范围的辅助传感器和将两个传感器都在范围中检测到物体存在的实例与来自磁传感器的测量结果相关联(只有一个传感器检测到物体时不做关联)，可以检测出含铁的物体，该仪器可以被构置为对通过检测范围的某些“安全”物体不敏感。任何时候，只有一个辅助传感器检测到物体，同时主传感仪器检测到含铁物体，警报都会受到抑制。如果辅助传感器的检测范围被设置为使安全物体不会同时进入两个范围(范围只有部分重叠或完全不重叠)，那么该物体通过这些范围时不会触发警报。特别地，这允许将该仪器安装到一些适合于抑制由于房门开关而引起的警报的位置。
信号处理电路可以包括逻辑与门，其结合两个辅助传感器的输出，产生一个在有一个传感器没有检测到或两个传感器在各自范围内都没有检测到物体存在时具有第一逻辑值的中间信号，以及一个在两个传感器都检测到物体存在时具有第二逻辑值的信号，该信号处理电路将该中间信号与识别的测量信号的瞬时变化相关联。
辅助的非磁性传感器装置可以包括光电传感器，光纤传感器，无源红外传感器，照相机，超声传感器，雷达传感器，静电传感器以及毫米波传感器中的至少一种。本文中的光检测器是指任何能够检 测到入射光子的检测器，不论在可见或不可见光谱中。
在优选的实施例中，至少一个辅助传感器包括光检测器和产生光束的光源，该光束撞击光检测器，当光束被破坏时光检测器的输出改变状态，其中至少一部分光束路径界定了与各自的辅助传感器相关的范围。使用光束是确立所需检测的范围的一种方便，直观的方法。光源可以产生一束可见光谱内的光，或不可见光，例如红外光。
光束可以被设置为通过在反射性表面反射的方式从光源传送到光检测器。反射性表面可以是回复反射器，并且光源和光检测器的位置相互临近。
在一种方案中，辅助传感仪器可以包括两个传感器，每个传感器包括一个光检测器和光源，光源产生一束撞击在光检测器上的光，当光束被破坏时，光检测器的输出改变状态。可以将光束对齐以使它们在空间上不重叠，在这种情况下，可以由光束的整体来界定该辅助传感器的检测范围。可选地，光束可以在两个辅助传感器各自的检测范围外的区域内空间地重叠。当在具有房门的情况下使用时，需要对准光束以使房门不经过光束空间地重叠的区域。
两个辅助传感器中的一个可以包括门廊位置传感器，该门廊位置传感器包括可以固定在与门廊对应的位置的第一部分和可以固定在与门廊内的房门对应的位置的第二部分，以使房门和门廊之间的相对运动产生门廊位置传感器的两部分之间的相应运动，这种运动反过来使传感器的输出改变，以指示出房门的位置。
在使用中，辅助传感仪器可以固定在与要保护的房间的门廊邻近的位置，例如，通向具有核磁共振成像机器的房间的门廊处。两个辅助传感器的检测范围可以设置为在任何时间以及对于房门在完全打开和完全关闭之间的任何位置，都只能在两个辅助传感器的范围中的一个内检测到房门。
例如，在两个辅助传感器都包括检测光束破坏的光检测器的情况下，每个光束可以从一侧到另一侧延伸过门廊。通过门廊进入到房间中的物体，例如人，一定会破坏光束。其中的一束光可能通过位于房间内的反射器反射，这种情况下，门关闭时光束被破坏，门打开时光束没有受到破坏。反射器可能被安置在门廊处或房间内的墙上。可选地，反射器可以被安置在门脸上，朝向室内，这样门打开时光束经过反射器反射并撞击在光检测器上。
另一光束可以完全处在房间外(或房间内)，以使光束在门关闭时不受破坏，而在门打开时受到破坏。
主传感仪器可以包括至少两个主传感器，每个传感器适于测量由第一和第二磁传感器的敏感范围所界定的空间的局部容积内的背景磁场或其梯度，以产生相应的测试信号，两个传感器分别被固定在门廊两侧位置。
在至少一个可选实施例中，本发明的一个优势在于，当主传感仪器和辅助传感仪器位于门框上或接近门框时，能够对具有外开式房门的门廊进行保护。这使得该仪器可以按如下方式定位:仪器的全部有源部件位于要保护的房间之外，远离任何无源部件，例如反射器，反射器是必需的，它提供所需的光束路径并且它可以位于要保护的房间的内部。
可以对无源主传感仪器进行复制，于是就有了两个无源主传感仪器，每个都包括至少一个磁传感器，或优选地，包括第一和第二磁传感器，每个无源主传感仪器适于测量由第一和第二磁传感器的第一敏感范围所界定的各自的空间的局部容积内的背景磁场或者梯度，并产生相应的测量信号。可以使用或门来组合这些测量信号以产生一个整体的测量信号。各自的第一范围可以是至少部分相异，即可以重叠但不能完全一致。这样可以监视更大的整体范围，只有一个主传感装置需要检测含铁物体。
该仪器的各种零部件可以以多种不同的方式设置。在一种方案中，提供了两个离散单元，这两个离散单元·可以是相同的。每一个都可以是相同的，含有两个无源主传感仪器中的一个。每个单元可以包含用于从辅助传感仪器接收信号的输入节点。每个单元可以包含警报设备，于是警报设备也被复制。
这两个磁传感器，或任一磁传感器可以与信号处理电路分离，以使在应用中，该至少一个可分离的传感器可被放置在远离信号处理装置的地方。类似地，辅助传感仪器也可以和信号处理单元分离，以及可选地，主传感仪器可分离。
信号处理装置可以包括滤波装置，滤波装置被设置用来大体上过滤掉所测磁场中的杂散变化。该滤波装置可以包括高通滤波器，在一个方便的方案中滤波器可以对主传感装置产生的测量信号做出响应，以衰减其中频率低于0.3Hz的变化信号。
该滤波装置可以额外地包括低通滤波器，该低通滤波器响应于主传感装置产生的测量信号，以衰减其中频率高于3Hz的变化信号。
信号处理电路可以包括用于把来自滤波装置的输出振幅与一个可调的阈值电平相比较的装置，以指示由于铁磁性物体在背景磁场中的移动而产生的测量信号的瞬时变化。
根据第二方面，本发明提供了一套用于房间的受保护的门廊装备，包括:
包裹房门的门框，以及
用于检测位于门廊附近的铁磁性物体的仪器，该仪器包括:
无源主传感仪器，其包括第一和第二磁传感器，主传感装置适于测量由该至少一个磁传感器的第一敏感范围所界定的空间的局部容积内的背景磁场或梯度，并产生相应的测量信号，
辅助非磁性传感仪器，其包括至少两个传感器，每个传感器适于检测在主传感仪器附近的各自范围内是否有物体存在，一个辅助传感器的范围与另一辅助传感器的范围不同，此方式设置的传感器使得门从完全关闭到完全打开时，会通过辅助传感器的这两个范围，但对于任一给定的门的位置，只会在一个范围内被检测到，
信号处理电路，其与主传感仪器和辅助传感仪器通信，以及
通过信号处理电路的输出控制的警报设备，该警报设备适于在主传感仪器附近提供视觉、听觉警报中的至少一种，
其中信号处理电路被配置用来识别由于铁磁性物体在背景磁场中的移动而引起的测量信号中的瞬时变化，并把识别出的测量信号中的瞬时变化与辅助的非磁性传感仪器的两个传感器在它们各自范围内都检测到物体存在的情况相关联，然后在有关联的情况下产生一个用以指示在主传感仪器附近存在铁磁性物体的输出。
方便地，每个辅助传感器可以包括光检测器和光源，该光源产生撞击光检测器的光束，光束被破坏时光检测器的输出改变状态，其中光束路径的至少一部分界定了与各辅助传感器相关的范围。
辅助传感仪器可以包含门廊位置传感器，其包含固定在与门廊有关位置的第一部分和与房门合作的第二部分，这使门和门廊之间的相对运动产生门廊位置传感器的两部分之间的相应运动，这种相应运动反过来使该传感器的输出变化，以指示房门的位置。
特别地，该门廊可以包括通向具有核磁共振成像机器的房间的门廊，并且房门从门廊处离开房间向外打开，其中主传感仪器和辅助传感仪器位于房间外。
根据第三方面，本 发明提供了一种保护房间(例如核磁共振室)门廊的方法，包括以下步骤:
(a)使用包括至少一个第一磁传感器的无源主传感装置测量背景磁场或其梯度，并产生相应的测量信号；
(b)使用辅助非磁性传感装置检测主传感装置附近物体的移动，该辅助传感装置包括至少两个传感器，每个传感器适于在主传感仪器附近的各自范围内检测是否存在物体，一个辅助传感器的范围与其他的辅助传感器的范围不同以使范围在空间上不重叠。
(C)识别主传感装置产生的测量信号由于铁磁性物体在由磁传感器的敏感范围所界定的空间的局部容积内的背景磁场中的运动所产生的瞬时变化，
(d)结合由辅助非磁性传感装置检测到的物体的运动，评估识别的测量信号中的瞬时变化，以确定二者之间的关联，以及
(e)如果发生了这种关联并且两个辅助传感器在它们各自的范围内同时检测到了物体的存在，提供表明铁磁性物体存在的指示，其中，提供表明铁磁性物体存在的指示的步骤包括在主传感装置附近产生可听或视觉警报中的至少一种。
受保护的房门装备可以包含用于阻止接近禁止区域的装置，其可由来自信号处理装置的输出操作。这种装备包括上锁设备和隔离设备中的至少一种。
信号处理装置包括滤波装置，该滤波装置设置用来大体上过滤掉测量的磁场中的杂乱变化。


下面参照本发明的4个实施例，按附图所做的图解说明，仅通过举例的方式描述本发明。
图1是根据本发明的门廊保护仪器的第一实施例的示意图表示；
图2是根据本发明的门廊保护仪器的优选的第二实施例；
图3是第I和第2实施例的电路设置方式的更详细的示意图，其中辅助传感装置可以分布在分散的位置并且各个传感器的输出经过通用逻辑线路被分立的逻辑与门连接在一起;
图4图解说明了一核磁共振室外墙上的该仪器的分布位置，该仪器具有两个位于要保护的门廊处相对的两侧的单元，根据本发明的第二方面，该装备组成了受保护的门廊仪器；
图5是图2中受保护的门廊仪器的俯视图，示出了沿房门各侧的辅助非磁性传感装置的位置及与这些传感器相关的光束的方向；
图6是与图5相似的视图，示出了图3中仪器的辅助传感装置的一种可选的设置方案；
图7是根据本发明第一方面的门廊保护仪器的第三实施例的示意图表示；
图8是图7中图解说明的仪器所保护的门廊的俯视图，该门廊即是图4和图5中的所示的门廊；
图9是根据本发明的门廊保护仪器的第四实施例的示意图表示；以及
图10是图1中的仪器所保护的门廊(图3和图4中的同一门廊)的示意图。
具体实施方式
参照图1， 铁磁检测仪器的第一实施例含有主磁性传感仪器，其包括磁传感器4,例如磁通门传感器，磁阻传感器，磁阻抗传感器，霍尔效应传感器，或电流线圈传感器，将入射到传感器4的磁场的测量信号输出到信号处理仪器中。传感器4可以设有一个以上的子传感器，例如平衡传感器对或磁力仪阵列。由于一般将传感器固定在被保护的门廊的邻近处，大部分时间里，由于大地或入口门以及核磁共振成像机器，传感器记录的是大体上不变的磁场，地磁场和核磁共振成像磁体的边缘磁场的组合。这构成了传感器输出的较大偏移。可通过高通滤波器去除这种固定的偏移。传感器也可能测量到与位于门廊附近的电气设备的电源供给有关的磁场的规律性变化，这会使输出以电源的频率及其谐波的频率变化。也可以使用低通滤波器过滤掉这些变化。这些滤波器共同构成了带通滤波器6以执行这些功倉泛。
据了解，一个人通过门廊，一般需要用0.3秒到3秒的时间。这两个时间的倒数界定了传感器4的输出中感兴趣的频率，即0.3到3Hz。
如果有人持有、拉动或推动铁磁性物体，使其近距离经过传感器4，背景磁场会被改变，导致传感器4的输出变化。该变化通过滤波器6被放大器8放大。为触发警报，将该信号的大小与预先设定的阈值相比较。由于信号可能是正的或负的，阈值检测器由整流级10及后接的比较器12构成，该比较器中有用于提供阈值电压的电路14。可选地，对正值或负值信号使用不同的比较器，并将它们的输出相结合以产生单一的警报信号取代整流器10和单一比较器12。可以提供可选的锁存器12a将从比较器输出的信号值保持一段预定的时间，比如，保持I秒。
可以带有磁信号幅度目测指示器11。例如，可以提供一串琥珀色的光“条”，随输出信号强度向阈值增加而相继被点亮，并且一旦信号达到阈值红灯被点亮。比较器的输出可被设置为信号没有超出阈值的状态下具有逻辑电平0，而在信号超出阈值的状态下具有逻辑电平‘I’。一旦物体已通过了传感器4的范围，信号电平已降低到阈值之下，逻辑电平就恢复至O。实际中，可能更可取的是使警报持续一定的运行时间，该时间由复位延时单元18给定，并且锁存器16 (如触发器)将输出保持在逻辑O直到按钮被按下。
该锁存器用于触发一个或多个警报设备，例如听觉警报20和视觉警报22。已经发现，同时提供视觉警报和听觉警报是有好处的，虽然这不是必需的。
为减少错误的警报，该仪器进一步包括辅助的，额外的，非磁性传感仪器，当有人通过门廊时产生感应。该辅助传感仪器包括两个传感器34a，34b。每个传感器包括非磁性传感器60，600，每个非磁性传感器具有不同的保护范围，在此范围中它会检测不在另一传感器检测范围内的物体。当然，这些范围的至少一部分应位于主传感仪器能感测到含铁物体的区域内。
在第一实施例的例子中，每个非磁性传感器34a，34b包括一个光电传感器(或其他对入射光敏感的设备)，该光电传感器被设置为检测何时有人，或其他物体，通过指向该传感器的光束。光束可以是可见的或不可见的。该光束由光源61，610 (例如LED)产生，每个光束与一个光检测器60，600相关。每个光束经过不同的空间区域，光束经过的区域界定了传感器60，600各自的敏感范围。
如果光束没被破坏，传 感器60，600的输出是逻辑0，并且如果光束被进入到光束路径的物体运动所破坏，输出变化到逻辑值I。当然，在可选实施例中，可以将逻辑值反过来。可以利用锁存器(未示出)将每个传感器的输出保持一段时间，例如保持I秒。
两个传感器60，600的输出都被送至信号处理电路的更远的部分。在此实施例中，这包括将信号送至数字与门68的两个输入，该与门的输出在两个光束都被破坏时为逻辑1，只有一个光束被破坏时为逻辑O。与门68的输出被送至一个更远的与门62的一个输入，与门62的输出被送至数字锁存器16。与门62的另一个输入来自磁传感比较器12的输出。这些与门，在使用中执行磁传感装置和非磁性传感装置之间的关联功能。两个与门和锁存器共同定义了信号处理电路并可被认为提供了一个输出，该输出的数值依赖于主传感仪器和辅助传感仪器的输出之间的关联。
在最优选的方案中，提供了图1中示出的一对单元30，32。这在附图的图2中示出。单元30，32可以是相同的，这会简化制造过程。要保护的门廊两边各放置一个单元。当含铁物体被带入到传感器4的范围内时，每个单元产生一个输出信号。每个单元被定位于门的一侧，例如门廊的左侧或右侧。如图2所示，每个单元可以包括一个用于数字线路通向与门62的入口点。在图2中，对单元A,这个入口点被标记为点70,对单元B该点被标记为点70’。这种设置方式确保了只要传感器4，44中一个检测到物体就会发出警报，或者两个都检测到物体时发出警报。
在提供有两个单元30，32的情况下，与门68可能被分成两个相同的部分，一部分形成单元A的一部分，另一部分作为单元B的一部分。这点可在图3中看出，其中这两部分由保持该与门输出的单一逻辑线69相连。这种设置方案是特别有好处的，因为它使得可以用相同的组件建立两个单元并且只用到很少的部件。
该仪器可用来保护门廊，当铁磁性物体朝门廊移动时发出警报。提供两个具有彼此不同的敏感范围的辅助传感器60，600，该仪器就可以用来保护多种门廊布局，甚至可用来保护这样一种门廊，其中门的打开方式使门能够伸入到主单元和从单元的空间之中。如果两个单元被置于要保护的房间之外，门廊相对的两侧墙上，并且其中房间装有一个朝外开的门，就会发生这种情况。这种设置方式在图4中示出，单元30在门的右侧而单元32在门的左侧。图示的门100处在关闭位置，但可以清楚地看到，门打开时会伸出到两个单元之间的空间中。像现有技术中已知的那样，用单一光束保护门，门总是会在某个点上中断光线并引发警报。
当然，可以提供一种只带有一个光束的系统，其中两个单元被固定在房间内部的墙上以使该一个光束不会被门破坏，但这具有很多不足。特别地，在很多情况下，房间中有敏感的电设备，可能会受到来自保护仪器的辐射信号的影响，将电设备置于这种房间内是不合适的。在MRI间的情况下(本发·明所述门廊保护仪器的主要应用之一)，MRI仪器使用期间会需要关掉该仪器。这可以通过使用房门锁扣机构来完成，但这种机构不便于安装。此夕卜，将保护仪器定位于要保护的房间内意味着只有在人已经通过了门廊之后，警报才会发出。这时要阻止事故可能已经太晚了。
要保护如图4和图5所示的朝外开的门，一定要谨慎地定向两个辅助传感器的光束，以使对于任何给定的门的位置只有一个光束被破坏。沿着由与门和或门提供的逻辑，如果只有一个光束被门破坏，警报不会发出。一旦有试图通过门廊的人或物体破坏了另一光束，如果同时信号处理装置识别出磁传感器也检测到了含铁的物体，警报就会发出。如果没有检测到含铁的物体，就没有警报发出，该人可以安全地进入房间。
—种实现了所需的输出关联的两个光束的合适的设置方案的例子在图5中示出，可以看到，仪器的设置使得两个光源和光检测器位于房间外并且光源产生的两个光束照过门廊，打在位于门廊相对两侧的各自的回复反光材料片(patch of retro reflectivematerial) 60a,600a上。材料片60a位于室内的一个固定位置上而另一材料片位于室外。反光片的使用允许两个传感器60,600中每一个都可以位于各自的光源61,610的临近位置。回复反光片也比纯反光器容易对准，并且因此使它的安装与使用理想镜面反光器相比更加容易。这种反光器可从现有技术中得知，因此这里不再做详细的描述，它一般包括小型的镜面或球面阵列，阵列依靠内部反射将入射在自身上的光束定向为与其来源相反的方向。检测器和光源可以被方便地安装在单独的紧凑外壳中，该外壳可被固定在门廊边的墙上。实例中示出了光源位于门廊相对的两侧上，远离主单元和从单元。如果愿意，可以将他们集成到主从单元的外壳中，但这取决于可安装主从单元的房间。
两道光束可以都位于水平面内，大约在腰部的高度或更低。如果愿意，可以使它们倾斜于水平面。重要的一点在于两道光束必须从门廊的一侧延伸至另一侧，即从门的左侧到右侧，以提供全面的保护，防止试图通过该门的物体。此外，重要的是，两道光束至少在门经过的范围内没有空间上的重叠。在本发明的内容中，门经过的范围代表了辅助传感器检测范围的实例。他们可以在门无法到达的其他地方重叠。
如图5 (a)所示，当门关闭时从室内的回复反光片上反射的光被破坏，但另一光束没有被破坏。如图5(d)所示，门完全打开时，从室内反光片反射来的光束没有与门接触，因此该光束不再受到破坏，但从室外反光片反射来的光被破坏。此外，如图5 (b)和图5 (C)中所示，随着门从完全打开到关闭，没有在任何一点上使两条光束都被门破坏。这是可能的，因为当从正上方观察时(在两条光束的正交方向)，两光束大体上是平行的，且两光束之间的间隙比门的厚度宽。这保证了门离开一道光束时不会破坏另一道光束。
理想地，光束应该被对准以使门位于光束之间的细小间隙内时，不能足够程度地打开而使物体通过门进入到房间中。这降低了小的，理论上的风险，即在这个位置上，小到不足以立即破坏两光束的物体可能通过了门廊而没有引发警报。在实际应用中，这并不需要真正的担心并且只要光束紧贴在一起，比如相隔小于10cm，这个问题就可以被有效的改善。这会防止有人进入到房门周围，因为他们会破坏两道光束。
按照图5的设置方式，在门完全打开时破坏两道光束的唯一方式就是人或物体通过没有被门破坏的光束。图5 (e)示出了这种门完全打开的情况。破坏两道光束使与门的输出变高，并且如果来自其中一个磁传感器的输出的电平同时超过阈值，警报就会被触发。
然而在本发明的范围内，可以对第一实施例中的仪器使用其他的光束设置方式。图6示出了与图5不同的一种可选的设置方式，不同之处在于，用室内的房门一侧上的回复反射器60a’代替了室内的反光片(60a)。该回复反射器包括一个从门轴边沿向右延伸过门直到自由边沿的长带，以使门打开时光束一直被反射回与产生该光束的光源相邻近的光检测器。其他方面与图5中方案的运作方式相同。
图7示出了门廊保护仪器的一种可选实施例，图8示出了该保护门廊的可选仪器的安装。其中，在该实施例中和第一实施例中存在相同的部件，为清楚起见，使用了相同的标记数字。该仪器除了用构成房门位置传感器700的机械开关替换了其中一个光电传感器及其光源和回复反射器外，与图2中示出的第一实施例的仪器相同，都使用两个相同的单元30，32。其他类型的房门位置传感器也可以被使用。房门位置传感器产生传送至与门68的输出信号，该输出信号在第一状态时具有逻辑低值，在第二状态时具有逻辑高值。
在图8中示出的使用位置中，两个单元30，32被固定在墙上，在门廊的两侧各有一个，与第二实施例中的位置相同。与第一实施例中的传感器类似，光电传感器60检测室内反光片(60a或60a’)反射的光束。房门位置传感器700安置在门框上并检测门何时打开或关闭。当门关闭或轻微打开时，如图8 (a)和图8 (b)所示，该房门位置传感器输出逻辑电平0，而当门打开得 足够大到离开光束时，如图8 (c)和图8 (d)所示，输出逻辑电平I。可以认为该房门位置传感器对应于处在打开位置的门，“检测”门何时位于传感器的敏感范围内。和之前一样，如图8 (e)所示，要进入房间的人或物体会破坏光束，如果同时其中一个磁传感器产生了高于预设阈值的输出，警报就会被触发。
本领域的技术人员应该理解，在本发明的范围内可以有多种变化。例如，可以建立一个具有两个不相同的单元的系统。一个单元可以是主单元并具有图1所示的特征。另一个单元可以是简化的从属单元30a，其只包括一个磁传感器4a及产生测量信号所需的电路46a, 48a, 50a, 52a0从属单元没有主单元30中具有的，用来执行测量信号关联的电路。从属单元输出的此信号沿逻辑线64传送到主单元。与图1中的单元相比，该主单元含有额外的或门66，接收来自自身的磁传感电路和逻辑线64的测量信号作为该门的两个输入。如果其中一个主单元30或从属单元32测量到了磁场梯度的变化，主单元30会被触发并发出警报,而且这与非磁性传感器60，610对物体的检测相关。
使用主从单元有利于减少所需的组件，但代价是需要生产两种不同的单元。
也可以做其他的修改。例如，在具有光检测器及其位于门廊相对侧(左和右)的相关光源的方案中，可以省略反射器。当然，在可接受的条件下，这需要至少一个位于要保护房间内的有源组件(光源或光检测器)。
此外，可以只用单一的图1所示类型的单元30保护门廊。该单元位于门廊的旁边，如图10所示。
还应该理解，辅助传感电路可以被集成到单元30，32中，而不像图中所示的那样，作为离散单元被提供。
本发明尤其适合于用来保护通往MRI间的门廊，将含铁的物体带入到这种房间中是危险的。然而，同样可以用来保护通往其他房间的门廊。如果需要，本发明可以在门廊不存在的情况下提供保护，检查通过由磁传感器的敏感性所界定的保护范围和两个辅助传感器的保护区域的含 铁材料。
权利要求
1.用于检测铁磁性物体的仪器，该仪器包括: 包括至少一个第一磁传感器的无源主传感器，该主传感仪器适于测量由该至少一个磁传感器的第一敏感范围所界定的空间的局部容积内的背景磁场或梯度，并产生相应的测量信号， 包括至少两个传感器的辅助非磁性传感仪器，每个传感器适于在各自范围内检测主传感仪器附近是否存在物体，其中一个辅助传感器的范围与其他的辅助传感器的范围不同， 设置为与主传感仪器和辅助传感仪器通信的信号处理电路，以及 受来自信号处理电路的输出所控制的警报设备，该警报设备适于在主传感器附近提供听觉警报和视觉警报中至少一种， 其中，信号处理电路被配置为识别由于背景磁场内铁磁性物体的移动而产生的测量信号的瞬时变化，并将识别的测量信号的瞬时变化与辅助的非磁性传感仪器的两个传感器在各自范围内都检测到物体存在的情况相关联，并在二者之间存在关联时产生表明在主传感仪器附近存在铁磁性物体的输出。
2.根据权利要求1所述的仪器，其中，信号处理电路包括逻辑与门，其结合两个辅助传感器的输出，以产生一个在有一个传感器没有检测到或两个传感器在各自范围内都没有检测到物体存在时具有第一逻辑值的中间信号，以及一个在两个传感器都检测到物体存在时具有第二逻辑值的信号，该信号处理电路将该中间信号与识别的测量信号的瞬时变化相关联。
3.根据权利要求1或2所述的仪器，其中至少一个辅助传感器包括光检测器和产生光束的光源，该光束撞击 光检测器，当光束被破坏时光检测器的输出改变状态，其中至少一部分光束路径界定了与各自的辅助传感器相关的范围。
4.根据权利要求3所述的仪器，其中光束通过在反射性表面反射的方式从光源传送到光检测器。
5.根据权利要求6所述的仪器，其中反射性表面可以是回复反射器，并且光源和光检测器的位置相互临近。
6.根据权利要求3，4或5中任一项所述的仪器，其中，辅助传感仪器包括两个传感器，每个传感器包括一个光检测器和产生光束的光源，该光束撞击光检测器，当光束被破坏时，光检测器的输出改变状态，其中光束在空间上不重叠，并且其中光束的整体界定了辅助传感器的检测范围，或者其中光束在两个辅助传感器各自的检测范围外的区域内空间上重叠。
7.根据前面任一项权利要求中所述的仪器，其中，一个辅助传感器包括门廊位置传感器，该门廊位置传感器包括能够固定在与门廊对应的位置的第一部分和能够固定在与门廊内的房门对应的位置的第二部分，以使房门和门廊之间的相对运动产生门廊位置传感器的两部分之间的相应运动，这种运动反过来使传感器的输出改变，以指示房门的位置。
8.根据前面任一项权利要求中所述的仪器，其中辅助传感仪器安置在与要保护的房间的门廊邻近的固定位置上，并且其中两个辅助传感器的检测范围被设置为在任何时间以及对于房门在完全打开和完全关闭之间的任何位置，都只能在两个辅助传感器的范围中的一个内检测到房门。
9.根据权利要求8所述的仪器，同时依赖权利要求2，其中，与一个辅助传感器相关的光束延伸过门廊并在位于室内的反射器上反射，以使在门关闭时光束被破坏而在门打开时光束不被破坏。
10.根据权利要求9所述的仪器，其中，反射器安置在门廊或室内的墙上。
11.根据权利要求7所述的仪器，其中，反射器安置在朝向房间的门脸上以使门打开时光束经过反射器反射并撞击在光检测器上。
12.根据前面任一项权利要求所述的仪器，其中，主传感仪器包括至少两个主传感器，每个传感器适于测量由第一和第二磁传感器的敏感范围所界定的空间的局部容积内的背景磁场或其梯度，以产生相应的测量信号，两个传感器分别被固定在门廊两侧位置。
13.根据前面任一项权利要求所述的仪器，其中，仪器的全部有源部件位于要保护的房间之外，远离任何无源部件，例如反射器，反射器是必需的，其提供所需的光束路径并且能够位于要保护的房间的内部。
14.根据前面任一项权利要求所述的仪器，其中，主磁性传感仪器是磁力计，倾斜计和磁传感阵列中的一种或多种。
15.一种用于房间的受保护的门廊装备，包括: 包裹房门的门框，以及 用于检测位于门廊附近的铁磁性物体的仪器，该仪器包括: 无源主传感仪器，其包括第一和第二磁传感器，主传感装置适于测量由该至少一个磁传感器的第一敏感范围所界定的空间的局部容积内的背景磁场或梯度，并产生相应的测量信号， 辅助非磁性传感仪器，其包括至少两个传感器，每个传感器适于检测在主传感仪器附近的各自范围内是否有物体存在，每个辅助传感器的范围与另一辅助传感器的范围不同，此方式设置的传感器使得门从完全关闭到完全打开时，会通过辅助传感器的这两个范围，但对于任一给定的门的位置，只会在一个范围内被检测到， 信号处理电路，其与主传感仪器和辅助传感仪器通信，以及 由信号处理电路的 输出控制的警报设备，该警报设备适于在主传感仪器附近提供视觉和听觉警报中的至少一种， 其中信号处理电路被配置用来识别由于铁磁性物体在背景磁场中的移动而引起的测量信号中的瞬时变化，并把识别出的测量信号中的瞬时变化与辅助的非磁性传感仪器的两个传感器在它们各自范围内都检测到物体存在的情况相关联，然后在有关联的情况下产生一个输出，该输出能够指示在主传感仪器附近是否存在铁磁性物体。
16.根据权利要求15所述的受保护的门廊装备，其中，每个辅助传感器包括光检测器和光源，该光源产生撞击光检测器的光束，光束被破坏时光检测器的输出改变状态，其中光束路径的至少一部分界定了与各自的辅助传感器相关的范围。
17.根据权利要求15或16所述的受保护的门廊装备，其中，辅助传感仪器包括门廊位置传感器，其包括固定在与门廊对应的位置的第一部分和与房门合作的第二部分，这使房门和门廊之间的相对运动产生门廊位置传感器的两部分之间的相应运动，这种相应运动反过来使该传感器的输出变化，以指示房门的位置。
18.根据权利要求15，16或17中任一项所述的受保护的门廊装备，其中，信号处理电路使用逻辑与门，结合辅助传感器的输出来产生一个中间信号，该中间信号在有一个传感器没有检测到或两个传感器在各自范围内都没有检测到物体存在时具有第一逻辑值，还产生一个在两个传感器都检测到物体存在时具有第二逻辑值的信号，信号处理电路将该中间信号与识别的测量信号的瞬时变化相关联。
19.根据权利要求15至18中任一项所述的受保护的门廊装备，其中，该门廊包括通往具有核磁共振成像MRI机器的房间的门廊，并且房门从门廊处离开房间向外打开，并且其中主传感仪器和辅助传感仪器位于房间外。
20.一种保护房间门廊的方法，例如核磁共振室，包括以下步骤: (a)使用包括至少一个第一磁传感器的无源主传感装置测量背景磁场或其梯度，并产生相应的测量信号； (b)使用辅助非磁性传感装置检测主传感装置附近物体的移动，该辅助传感装置包括至少两个传感器，每个传感器适于在主传感仪器附近的各自范围内检测是否存在物体，一个辅助传感器的范围与其他的辅助传感器的范围不同以使范围在空间上不重叠。
(C)识别主传感装置产生的测量信号由于铁磁性物体在由磁传感器的敏感范围所界定的空间的局部容积内的背景磁场中的运动所产生的瞬时变化， (d)结合由辅助非磁性传感装置检测到的物体的运动，评估识别的测量信号中的瞬时变化，以确定二者之间的关联，以及 (e)如果发生了这种关联并且两个辅助传感器在它们各自的范围内同时检测到了物体的存在，提供表明铁磁性物体存在的指示， 其中，提供表明铁磁性物体存在的指示的步骤包括在主传感装置附近产生听觉或视觉警报中的至少一种。
21.根据权利要求20所述的方法，其中步骤(a)和(b)包括使用位于要保护的房间外的主传感器和辅助传感器进行测量和检测。
22.在本文中， 参照附图对用于检测铁磁性物体的仪器做了充分的描述，并且在附图中做了图解说明。
全文摘要
用于检测铁磁性物体的仪器，例如用来保护通向核磁共振室的门廊，包括包括至少一个第一磁传感器(4)的无源主传感仪器，包括至少两个传感器的辅助非磁性传感仪器(34a，34b,60,600)，其中一个辅助传感器(60)的检测范围与另一辅助传感器(600)的范围不同，与主传感仪器和辅助传感仪器通信的信号处理电路，以及警报设备(20，22)。信号处理电路识别来自主传感器的信号的瞬时变化并将这种变化与辅助的非磁性传感仪器的两个传感器(60，600)都在各自范围内检测到物体存在的情况相关联。
文档编号G01V11/00GK103250073SQ201180040361
公开日2013年8月14日 申请日期2011年8月16日 优先权日2010年8月20日
发明者马修·约翰·伍利斯克拉夫特 申请人:梅特拉森斯有限公司