專利名稱：硬幣動(dòng)態(tài)電磁特征測試方法與系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種硬幣動(dòng)態(tài)電磁特征測試方法與系統(tǒng)。它能將硬幣進(jìn)入測試線圈到退出測試線圈，LC振蕩電路的頻率、幅度變化記錄下來，并能顯示、存儲(chǔ)、打印。它能從記錄下來的變化中提取一系列參數(shù)，依據(jù)這些參數(shù)識(shí)別硬幣的真?zhèn)魏蛶胖怠?br> 背景技術(shù)：
為區(qū)別于其它種類的硬幣，顯示自我?guī)胖岛头纻?，每種硬幣都有自己的特征。硬幣特征共有兩套，其中一套是視覺特征，又稱為大眾防偽特征，包括硬幣的大小、顏色、材質(zhì)、 花紋等。另一套是電磁特征，又稱為專家防偽特征，包括硬幣的直流電導(dǎo)率、硬幣的交流電導(dǎo)率、最大磁感應(yīng)強(qiáng)度、剩磁、矯頑力、起始磁導(dǎo)率、最大磁導(dǎo)率等。以上硬幣電磁特征均可用靜態(tài)法精確測出其絕對(duì)值。對(duì)新硬幣進(jìn)行電磁特征設(shè)計(jì)、對(duì)硬幣進(jìn)行電磁特征分析和硬幣質(zhì)量檢測、常用靜態(tài)測量法。在硬幣流通領(lǐng)域內(nèi)所用的硬幣清分機(jī)、地鐵售票機(jī)、公交投幣機(jī)等對(duì)硬幣電磁特征進(jìn)行識(shí)別都用動(dòng)態(tài)測量法。在幣道兩側(cè)分別安放一只測試線圈，兩線圈或串聯(lián)相連，或并聯(lián)相連，兩根輸出線與一 LC振蕩電路的輸入端相連，這樣，LC振蕩電路的輸出端就輸出一交變信號(hào)。當(dāng)真?zhèn)斡矌磐ㄟ^測試線圈時(shí)，線圈中的交變磁場作用在硬幣上，硬幣中就感應(yīng)出電渦流，電渦流又產(chǎn)生出一個(gè)次級(jí)磁場，它與原磁場相互疊加導(dǎo)致原磁場發(fā)生變化，使測試線圈內(nèi)磁通改變，從而使測試線圈的復(fù)阻抗發(fā)生變化，該變化導(dǎo)致LC振菔電路的交變信號(hào)的頻率和幅度發(fā)生相應(yīng)的變化。這種變化與硬幣的電磁特征一一對(duì)應(yīng)，所以，測出交變信號(hào)的變化就相當(dāng)于測出了硬幣的電磁特征，從而達(dá)到辯別硬幣真?zhèn)魏蛶胖档哪康?。較早的渦流法硬幣識(shí)別器只根據(jù)LC振蕩電路交變信號(hào)幅度變化最大值來識(shí)別硬幣，現(xiàn)在流行的港都系列等硬幣識(shí)別器只根據(jù)LC振蕩電路的頻率變化最大值來識(shí)別硬幣。 中國專利號(hào)ZL03113396. 7，德國scan coin等硬幣識(shí)別器則根據(jù)LC振蕩電路的頻率變化量和幅度變化最大值，即二維變化量來識(shí)別硬幣。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提出一種硬幣動(dòng)態(tài)電磁特征測試方法與系統(tǒng)，試圖綜合測試更多與硬幣電磁特征相關(guān)的量，更全面反應(yīng)硬幣的電磁特征，進(jìn)一步提高硬幣識(shí)別率。本發(fā)明技術(shù)方案是硬幣動(dòng)態(tài)電磁特征測試方法，在幣道兩側(cè)分別安放一只測試線圈，兩線圈串聯(lián)相連或并聯(lián)相連，兩根輸出線與一 LC振蕩電路的輸入端相連，硬幣進(jìn)入后使LC振菔電路的交變信號(hào)的頻率和幅度發(fā)生相應(yīng)的變化，該變化與硬幣的電磁特征對(duì)應(yīng)，其特征是第一、將硬幣進(jìn)入測試線圈直到退出測試線圈，LC振蕩電路交變信號(hào)的頻率和幅度變化過程記錄下來，并可以顯示、存儲(chǔ)、打印這個(gè)變化過程；第二，測出LC振蕩電路交變信號(hào)頻率最大變化量Δ fm，而且能測出這個(gè)最大變化量的時(shí)間點(diǎn)、ω及以、ω為中心、正負(fù)5-30ms —段時(shí)間內(nèi)變化和Σ Af ；第三，不但能測出LC振蕩電路交變信號(hào)幅度最大變化量Δ Vm，而且能測出這個(gè)最大變化量的時(shí)間點(diǎn)tM及幅度衰減率V'。根據(jù)上述測量的數(shù)據(jù)對(duì)幣的真假進(jìn)行判斷。當(dāng)硬幣未進(jìn)入測試線圈時(shí)，單片機(jī)測試LC振蕩電路的頻率、及整形電路輸出的頻率fo和LC振蕩電路交變信號(hào)的幅度、及整流濾波電路輸出的電壓Vtl，它們反映了硬幣未進(jìn)入電磁場時(shí)，LC振蕩電路的初始狀態(tài)。當(dāng)硬幣進(jìn)入測試線圈后，單片機(jī)打開波數(shù)計(jì)數(shù)器，At時(shí)間后，關(guān)閉波數(shù)記數(shù)器，讀出At時(shí)間內(nèi)的波數(shù)，并測試整流濾波電路的電壓值V1;再打開波數(shù)記數(shù)器，At時(shí)間后再關(guān)閉波數(shù)記數(shù)器，測出f2和V2，直到硬幣退出測試線圈。計(jì)算Δ & = fi-f。；&指某個(gè)Δ t時(shí)間內(nèi)的波數(shù)；AVi = Vi-V0 A指某個(gè)Δ t時(shí)間內(nèi)整流濾波電路的電壓值；找出Afi中最大值A(chǔ)fm和與之相對(duì)應(yīng)的時(shí)間點(diǎn)tfm，計(jì)算出以、ω為中心，正負(fù) IOms—段時(shí)間內(nèi)變化和Σ Af;找出AVi中的最大值八^和與之相對(duì)應(yīng)的時(shí)間點(diǎn)tM。計(jì)算出整流濾波電路的電壓V的衰減率V' = AVm-AVtvm+n,t。每一種真幣都對(duì)應(yīng)一組動(dòng)態(tài)電磁特征參量，即Afm、tfm、變化和Σ Af、AVm、tvm* V'，每一套幣的每一種真幣的電磁特征參量按幣值分別存儲(chǔ)在單片機(jī)里。當(dāng)單片機(jī)測出一枚硬幣的一組電磁特征參量后，就將這組參量與內(nèi)存中真幣的電磁特征參量相比較。當(dāng)這組電磁特征參量與某一種真幣的特征相近時(shí)(考慮到一定的誤差)，單片機(jī)就判這枚硬幣為真幣，并確定其幣值。如與所存的真幣特征都不符，則判其為偽幣。本發(fā)明所測試的交變信號(hào)變化過程及參量對(duì)應(yīng)于硬幣的電磁特征，所以，本發(fā)明提供一種能對(duì)硬幣電磁特征進(jìn)行分析的儀器，同時(shí)也為研制高識(shí)別率的硬幣清分機(jī)、硬幣識(shí)別器提供新的技術(shù)支持。硬幣動(dòng)態(tài)電磁特征測試系統(tǒng)，其特征是由信號(hào)采集電路、信號(hào)處理電路和電腦組成，其中信號(hào)采集電路包括測試線圈L1、L2、LC振蕩電路；信號(hào)處理電路包括整形電路5、整流濾波電路6、單片機(jī)7。其中測試傳感器L1、L2的信號(hào)輸出端接LC振蕩電路的輸入端；LC 振蕩電路的輸出端接整形電路、整流濾波電路；整形電路、整流濾波電路的輸出端接單片機(jī)的輸入端，單片機(jī)的輸出端接電腦的USB 口，電腦的另一個(gè)USB 口接打印機(jī)的USB 口。測試線圈L1、L2與LC振蕩電路相連，產(chǎn)生交變信號(hào)；整形電路將交變信號(hào)整為方波信號(hào)，以便單片機(jī)計(jì)數(shù)。整流濾波電路將交變信號(hào)的幅度變?yōu)殡妷?，以便單片機(jī)取樣。單片機(jī)負(fù)責(zé)測試并作相應(yīng)的信號(hào)處理，通過串行口，將測試結(jié)果傳給電腦。電腦顯示、存儲(chǔ)、打印結(jié)束。兩測試線圈相串聯(lián)或相關(guān)聯(lián)。測試線圈的一端接振蕩電路晶體管Tl集電極，另一端接電阻Rl、R2、電容Cl、C2、C3的共同連接點(diǎn)處。LC振蕩器的輸出端即電阻R4接整形電路Ul的輸入端，LC振蕩器輸出端通過電容 C5接整流濾波電路的輸入端，即晶體管T2的基極。整形電路的輸出端即整形集成電路Ul的輸出端接單片機(jī)的輸入端，即單片機(jī)集成電路U3的“ 11，，腳，整流濾波電路的輸出端即晶體管T3的集電極接單片機(jī)集成電路U3 的“2”腳。單片機(jī)的輸出端即單片機(jī)集成電路的“17”腳接電腦的USB接口。電腦通過另一個(gè)USB接口連接打印機(jī)。測試線圈位于幣道的兩則。最終，單片機(jī)將測試的結(jié)果通過串行口傳送給電腦，所傳數(shù)據(jù)如下①一系列Δ & ；②一系列Δ V1 ；③初始狀態(tài)‘ V0 ；④頻率最大變化量Δ fm和時(shí)間點(diǎn)、ω及變化和Σ Δ ·；⑤幅度最大變化量AVn^n時(shí)間點(diǎn)tvm ；⑥幅度衰減率V'；⑦幣值。
電腦用某一種顏色將一枚硬幣的所有特征參量顯示出來。其中一系列Δ &和Mi 顯示為曲線，其它顯示其值。電腦可用數(shù)種顏色，同時(shí)顯示數(shù)枚硬幣的電磁特征參量，用于比較、存儲(chǔ)、打印。3.有益效果，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下的有益效果①本發(fā)明能將硬幣進(jìn)入測試線圈到退出測試線圈，LC振蕩電路及整形電路和整流濾波電路的變化過程記錄下來，并能顯示、比較、存儲(chǔ)、打印。②本發(fā)明不但能測出硬幣引起的最大頻率變化量Afm、而且能測出Afm出現(xiàn)的時(shí)間點(diǎn)tfm、及變化和Σ Af0③本發(fā)明不但能測出硬幣引起的最大幅度變化量AVm，而且能測出AVm出現(xiàn)的時(shí)間點(diǎn)tvm。④本發(fā)明能測出硬幣退出測試線圈時(shí)電壓衰減率V'。⑤本發(fā)明能用多種顏色，同時(shí)顯示多枚硬幣的動(dòng)態(tài)電磁特征，以便比較。
四

圖1是本發(fā)明的硬幣動(dòng)態(tài)電磁特征測試系統(tǒng)的原理圖。其中有幣道1、硬幣2、LC 振蕩電路4、整形電路5、整流濾波電路6、單片機(jī)7、電腦8、打印機(jī)9。圖2是本發(fā)明測試線圈L1、L2安裝在投幣口的幣道中的示意圖。其中有投幣口 11、幣道1、紅外同步光束14、測試線圈15、真、偽幣分檢電磁鐵16。圖3是本發(fā)明的電原理圖。圖4是本發(fā)明的硬幣動(dòng)態(tài)電磁特征測試系統(tǒng)頻率測試曲線圖5是電壓幅值變化實(shí)際上反應(yīng)了幣的交流阻抗的測試曲線
五、具體實(shí)施方案本發(fā)明的硬幣動(dòng)態(tài)電磁特征測試系統(tǒng)，由信號(hào)采集電路、信號(hào)處理電路和電腦、打印機(jī)所組成。信號(hào)采集電路包括測試線圈L1、L2、LC振蕩電路4;信號(hào)處理電路包括整形電路5、整流濾波電路6、單片機(jī)7。其中測試線圈L1、L2的輸出端接LC振蕩電路4的輸入端， LC振蕩電路4的輸出端接整形電路5、整流濾波電路6。整形電路5、整流濾波電路6的輸出端分別接單片機(jī)7的輸入端“11”和“2”。單片機(jī)7的輸出端“17”接電腦的USB接口。傳感器Ll與傳感器L2相串聯(lián)，傳感器L2的另一端接振蕩電路4中晶體管Tl的集電數(shù)，傳感器Ll的另一端接電阻R1、R2、電容C1、C2、C3的共同連接點(diǎn)處。LC振蕩器4的輸出端即電阻R4接整形電路5即整形集成電路Ul的輸入端，同時(shí)LC振蕩器4的輸出端還接整流濾波電路6的輸入端即晶體管T2的基極。整形電路5的輸出端即整形集成電路Ul的輸出端接單片機(jī)7的輸入端即單片機(jī)集成電路U3的“11”腳，整流濾波電路6的輸出端即晶體管T3 的集電極接單片機(jī)集成電路U3的“21^卩。單片機(jī)7的輸出端即單片機(jī)集成電路U3的“17” 腳接電腦USB接口。電腦通過另一個(gè)USB接口接打印機(jī)USB接口。本發(fā)明LC振蕩電路4中晶體管Tl為NPN晶體管，整形電路中集成電路Ul的型號(hào)為74HC4584，整流濾波電路6中晶體管T2、T3均為NPN晶體管，單片機(jī)7的型號(hào)為 PIC16F76。在實(shí)際以k為中心、正負(fù)IOms—段時(shí)間內(nèi)變化均可。本發(fā)明實(shí)施例中At = Ims,V' = Δνω-Δν νω+ηΔ 中 η = 16。 圖4、5是所測試的1. 0元人民幣硬幣的測試結(jié)果。圖5中電壓幅值變化實(shí)際上反應(yīng)了幣的交流阻抗，故用電阻P表示電壓幅值變化的變化，其中Σ Af = 3795Hz, Afm = 265Hz, tfm = 17ms ； Δ Vm = 167 Ω，tvm = 7ms 禾口 V' = 18 Ω。
權(quán)利要求
1.硬幣動(dòng)態(tài)電磁特征測試方法，在幣道兩側(cè)分別安放一只測試線圈，兩線圈串聯(lián)相連或并聯(lián)相連，兩根輸出線與一 LC振蕩電路的輸入端相連，硬幣進(jìn)入后使LC振菔電路的交變信號(hào)的頻率和幅度發(fā)生相應(yīng)的變化，該變化與硬幣的電磁特征對(duì)應(yīng)，其特征是第一、將硬幣進(jìn)入測試線圈直到退出測試線圈，LC振蕩電路交變信號(hào)的頻率和幅度變化過程記錄下來，并可以顯示、存儲(chǔ)、打印這個(gè)變化過程；第二，測出LC振蕩電路交變信號(hào)頻率最大變化量Afm，而且能測出這個(gè)最大變化量的時(shí)間點(diǎn)tfm及以tfm為中心、正負(fù)5-30ms —段時(shí)間內(nèi)變化和Σ Af ；第三，不但能測出LC振蕩電路交變信號(hào)幅度最大變化量AVm,而且能測出這個(gè)最大變化量的時(shí)間點(diǎn)tvm及幅度衰減率V'。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硬幣動(dòng)態(tài)電磁特征測試方法，其特征是當(dāng)硬幣未進(jìn)入測試線圈時(shí)，單片機(jī)測試LC振蕩電路的頻率、及整形電路輸出的頻率f^和LC振蕩電路交變信號(hào)的幅度、及整流濾波電路輸出的電壓Vtl，反映了硬幣未進(jìn)入電磁場時(shí)，LC振蕩電路的初始狀態(tài)；當(dāng)硬幣進(jìn)入測試線圈后，單片機(jī)打開波數(shù)計(jì)數(shù)器，At時(shí)間后，關(guān)閉波數(shù)記數(shù)器，讀出 At時(shí)間內(nèi)的波數(shù)，并測試整流濾波電路的電壓值V1 ；再打開波數(shù)記數(shù)器，At時(shí)間后再關(guān)閉波數(shù)記數(shù)器，測出f2和V2，直到硬幣退出測試線圈；計(jì)算Δ & = A-f。，fi指某個(gè)Δ t時(shí)間內(nèi)的波數(shù)；AVi = Vi-V0 ;VU指某個(gè)At時(shí)間內(nèi)整流濾波電路的電壓值；找出Afi中最大值A(chǔ)fm和與之相對(duì)應(yīng)的時(shí)間點(diǎn)tfm及計(jì)算出以tfm為中心，正負(fù)5-30ms 一段時(shí)間內(nèi)變化和Σ Af;找出AVi中的最大值八^和與之相對(duì)應(yīng)的時(shí)間點(diǎn)tvm，計(jì)算出整流濾波電路的電壓V的衰減率r = AVm-A Vtvm+n. t ；每一種真幣都對(duì)應(yīng)一組動(dòng)態(tài)電磁特征參量，即Afm、tfm、變化和Σ Af、AVm、tvn^PV'； 每一套幣的每一種真幣的電磁特征參量按幣值分別存儲(chǔ)在單片機(jī)里。當(dāng)單片機(jī)測出一枚硬幣的一組電磁特征參量后，就將這組參量與內(nèi)存中真幣的電磁特征參量相比較。當(dāng)這組電磁特征參量與某一種真幣的特征相近時(shí)，其中須考慮到一定的誤差，單片機(jī)就判這枚硬幣為真幣，并確定其幣值。如與所存的真幣特征都不符，則判其為偽幣。
3.硬幣動(dòng)態(tài)電磁特征測試系統(tǒng)，其特征是由信號(hào)采集電路、信號(hào)處理電路和電腦組成。 其中信號(hào)采集電路包括測試線圈L1、L2，LC振蕩電路；信號(hào)處理電路包括整形電路、整流濾波電路和單片機(jī)；測試線圈的一端接振蕩電路晶體管Tl集電極，另一端接電阻R1、R2、電容 C1、C2、C3的共同連接點(diǎn)處；LC振蕩器的輸出端即電阻R4接整形電路Ul的輸入端，LC振蕩器輸出端通過電容C5接整流濾波電路的輸入端，即晶體管T2的基極。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的硬幣動(dòng)態(tài)電磁特征測試系統(tǒng)，其特征在于電腦用多種顏色同時(shí)顯示多枚硬幣的測試結(jié)果，以便比較。
全文摘要
硬幣動(dòng)態(tài)電磁特征測試方法，在幣道兩側(cè)分別安放一只測試線圈，兩線圈串聯(lián)相連或并聯(lián)相連，兩根輸出線與一LC振蕩電路的輸入端相連，硬幣進(jìn)入后使LC振蒎電路的交變信號(hào)的頻率和幅度發(fā)生相應(yīng)的變化，該變化與硬幣的電磁特征對(duì)應(yīng)，第一、將硬幣進(jìn)入測試線圈直到退出測試線圈，LC振蕩電路交變信號(hào)的頻率和幅度變化過程記錄下來，并可以顯示、存儲(chǔ)、打印這個(gè)變化過程；第二，測出LC振蕩電路交變信號(hào)頻率最大變化量Δfm，而且能測出這個(gè)最大變化量的時(shí)間點(diǎn)tfm及以tfm為中心、正負(fù)5-30ms一段時(shí)間內(nèi)變化和∑Δf；第三，不但能測出LC振蕩電路交變信號(hào)幅度最大變化量ΔVm，而且能測出這個(gè)最大變化量的時(shí)間點(diǎn)tvm及幅度衰減率V′。依據(jù)這些參數(shù)識(shí)別硬幣的真?zhèn)魏蛶胖怠?br> 文檔編號(hào)G07D5/08GK102446375SQ20101029847
公開日2012年5月9日 申請(qǐng)日期2010年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月30日
發(fā)明者方元, 黃來友 申請(qǐng)人:南京大學(xué)