本發(fā)明涉及電子商品防盜系統(tǒng)(EAS)檢測技術(shù)領(lǐng)域，更具體的說涉及一種EAS用硬標簽質(zhì)量參數(shù)諧振頻率F和品質(zhì)因素Q值的檢測傳感器。

背景技術(shù)：
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電子商品防盜系統(tǒng)(EAS)的應(yīng)用越來越多，但是國內(nèi)生產(chǎn)廠家對EAS中的電子標簽，特別是硬標簽質(zhì)量的檢測停留在人工測試階段，暴露出檢測精度差，自動化水平低，無法對產(chǎn)品的質(zhì)量參數(shù)進行評估等缺點。

目前，ISO/IEC 18046-3-2007給出了EAS系統(tǒng)的標簽以及防盜檢測系統(tǒng)的基本規(guī)范要求。國內(nèi)一些學者根據(jù)規(guī)范對電子標簽在線參數(shù)檢測技術(shù)進行研究，如：楊成忠等提出了利用互感耦合原理對電子標簽的質(zhì)量參數(shù)進行檢測的方法。宋小鋒、朱亞萍研究了單線圈傳感器模型和雙線圈傳感器模型結(jié)構(gòu)特點。從現(xiàn)有文獻來看，國內(nèi)外研究的對象以軟標簽為主，圍繞雙線圈結(jié)構(gòu)傳感器進行。研究表明雙線圈式傳感器圈的面積、繞制匝數(shù)、硬標簽放置位置及硬標簽與傳感器相對位置都會影響硬標簽質(zhì)量參數(shù)準確性。這種結(jié)構(gòu)存在缺陷在于發(fā)射與接收線圈間，標簽與發(fā)射和接收線圈間都會互相干擾；特別是標簽對發(fā)射線圈的影響將改變原磁場的強度，而且由于不同標簽對發(fā)射線圈的影響不同使得數(shù)據(jù)修正不可能實現(xiàn)；同時，發(fā)射線圈對接收線圈的影響疊加于標簽產(chǎn)生的磁場上，無法區(qū)分；這些都會導致諧振頻率產(chǎn)生偏差，對Q值判定誤差的影響將更為嚴重。為克服上述問題，發(fā)明專利(CN 102735943 B)無源電子標簽諧振頻率及Q值檢測傳感器提供一種消除上述發(fā)射與接收線圈間，標簽與發(fā)射和接收線圈間互相干擾問題。但是此專利傳感器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，包括兩個發(fā)射線圈和一個接收線圈，其發(fā)射線圈又由主發(fā)射線圈和輔發(fā)射線圈組成，接收線圈也由主發(fā)射線圈和輔發(fā)射線圈組成，其實質(zhì)需要6個線圈組成一個傳感器，線圈數(shù)多，制造成本高；另外，此傳感器對發(fā)射、接收線圈的一致性要求高，制作工藝要求高；再則，此傳感器結(jié)構(gòu)沒法消除地磁場的影響。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
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本發(fā)明的目的就是針對現(xiàn)有技術(shù)之不足，而提供一種EAS硬標簽質(zhì)量參數(shù)檢測裝置，它結(jié)構(gòu)簡單，運行穩(wěn)定，能夠準確測定EAS用硬標簽質(zhì)量參數(shù)——諧振頻率F和品質(zhì)因素Q值。

本發(fā)明的技術(shù)解決措施如下：

EAS硬標簽質(zhì)量參數(shù)檢測裝置，包括一對發(fā)射線圈一對接收線圈和信號處理模塊，一對發(fā)射線圈包括左發(fā)射線圈和右發(fā)射線圈，左發(fā)射線圈、右發(fā)射線圈的結(jié)構(gòu)完全相同，左發(fā)射線圈和右發(fā)射線圈這兩個線圈中心在同一軸線上；左發(fā)射線圈與右發(fā)射線圈的間距等于左發(fā)射線圈的半徑；

左發(fā)射線圈和右發(fā)射線圈用導線串聯(lián)，當左發(fā)射線圈和右發(fā)射線圈施加交流激勵信號時，電流應(yīng)以同向流轉(zhuǎn)方向經(jīng)過左發(fā)射線圈和右發(fā)射線圈；

一對接收線圈包括左接收線圈和右接收線圈，左接收線圈和右接收線圈結(jié)構(gòu)完全相同，左接收線圈和右接收線圈的中心在同一軸線上；

左接收線圈和右接收線圈之間間距應(yīng)小于左發(fā)射線圈和右發(fā)射線圈間距的一半；

左接收線圈和右接收線圈用導線串聯(lián)，當左接收線圈和右接收線圈施加交流激勵信號時，電流應(yīng)以反向流轉(zhuǎn)方向經(jīng)過左接收線圈和右接收線圈；

信號處理模塊包括差分電路和兩級積分電路，差分電路的兩信號輸入端分別與左接收線圈和右接收線圈未串聯(lián)兩端電連接。

所述左接收線圈的直徑為左發(fā)射線圈直徑的四分之一；左接收線圈的直徑應(yīng)小于1.5倍硬標簽中核心元件磁棒線圈的直徑。

所述左接收線圈或右接收線圈用來插入被檢測硬標簽核心元件磁棒線圈。

本發(fā)明的有益效果在于：

它結(jié)構(gòu)簡單，運行穩(wěn)定，能夠準確測定EAS用硬標簽質(zhì)量參數(shù)——諧振頻率F和品質(zhì)因素Q值。

附圖說明：

圖1是本發(fā)明信號處理模塊部分的電路圖；

圖2為本發(fā)明發(fā)射線圈和接收線圈部分的電路圖；

圖3是硬標簽電子元器件結(jié)構(gòu)等效電路圖；

圖4為示波器接收到的信號圖。

具體實施方式：

實施例：見圖1、2所示，EAS硬標簽質(zhì)量參數(shù)檢測裝置，包括一對發(fā)射線圈Lf1、Lf2一對接收線圈Lz、Lf和信號處理模塊，一對發(fā)射線圈包括左發(fā)射線圈Lf1和右發(fā)射線圈Lf2，左發(fā)射線圈、右發(fā)射線圈的結(jié)構(gòu)完全相同，左發(fā)射線圈Lf1和右發(fā)射線圈Lf2這兩個線圈中心在同一軸線上；左發(fā)射線圈Lf1與右發(fā)射線圈Lf2的間距等于左發(fā)射線圈Lf1的半徑；

左發(fā)射線圈Lf1和右發(fā)射線圈Lf2用導線串聯(lián)，當左發(fā)射線圈Lf1和右發(fā)射線圈Lf2施加交流激勵信號時，電流應(yīng)以同向流轉(zhuǎn)方向經(jīng)過左發(fā)射線圈Lf1和右發(fā)射線圈Lf2；

一對接收線圈包括左接收線圈Lz和右接收線圈Lf，左接收線圈Lz和右接收線圈Lf結(jié)構(gòu)完全相同，左接收線圈Lz和右接收線圈Lf的中心在同一軸線上；

左接收線圈Lz和右接收線圈Lf之間間距應(yīng)小于左發(fā)射線圈Lf1和右發(fā)射線圈Lf2間距的一半；

左接收線圈Lz和右接收線圈Lf用導線串聯(lián)，當左接收線圈Lz和右接收線圈Lf施加交流激勵信號時，電流應(yīng)以反向流轉(zhuǎn)方向經(jīng)過左接收線圈Lz和右接收線圈Lf；

信號處理模塊包括差分電路和兩級積分電路，差分電路的兩信號輸入端分別與左接收線圈Lz和右接收線圈Lf未串聯(lián)兩端電連接。

所述左接收線圈Lz的直徑為左發(fā)射線圈Lf1直徑的四分之一；左接收線圈Lz的直徑應(yīng)小于1.5倍硬標簽中核心元件磁棒線圈的直徑。

所述左接收線圈Lz或右接收線圈Lf用來插入被檢測硬標簽核心元件磁棒線圈。

工作原理：首先，當發(fā)射線圈施加交流信號源時，左接收線圈Lz和右接收線圈Lf在軸上(兩線圈圓心連線)附近較大范圍內(nèi)產(chǎn)生均勻磁場，地磁場在左接收線圈Lz和右接收線圈Lf處的矢量也是相同，而左接收線圈Lz和右接收線圈Lf旋向相反，所以左接收線圈Lz和右接收線圈Lf形成的閉合區(qū)域內(nèi)磁通量為零，不受電磁場的影響，則左接收線圈Lz和右接收線圈Lf的感應(yīng)電動勢的電壓差將完全取決于被測硬標簽。

其次，當被測硬標簽置于右接收線圈(以被測硬標簽置于右接收線圈為例說明)附近的中心區(qū)域，無論被測硬標簽感應(yīng)磁場方向如何，由于右發(fā)射線圈直徑大大于標簽線圈，感應(yīng)磁場對右發(fā)射線圈組成的閉合區(qū)域而言，磁通量為零，左發(fā)射線圈和右接收線圈離硬標簽較遠，不受硬標簽感應(yīng)磁場的影響，這就達到了發(fā)射線圈磁場作用于硬標簽但被測硬標簽感應(yīng)磁場不會反作用于發(fā)射線圈的效果。但是對于右接收線圈而言，因為直徑與標簽磁棒線圈相近，且位于標簽的感應(yīng)磁場區(qū)域內(nèi)，左接收線圈則因距離關(guān)系受標簽影響極為微弱，因而右接收線圈的感應(yīng)電壓變化可以認為完全由被測硬標簽產(chǎn)生的感應(yīng)磁場所決定。

最后，接收線圈輸出的感應(yīng)電壓信號接運放輸入端，運放的高輸入阻抗相當于大負載，此時接收線圈內(nèi)部電流幾乎為零，所以接收線圈內(nèi)無磁場產(chǎn)生，達到了被測硬標簽作用于接收線圈，但是接收線圈不會反作用于標簽的效果。

硬標簽電子元器件的核心是一個帶有磁棒多圈線圈和一個電容串聯(lián)而成，部分標簽會在線圈中插入勵磁磁棒。對硬標簽電子元器件結(jié)構(gòu)進行電路等效，其等效電路原理圖如圖3所示。則標簽的阻抗為：

其中，R為線圈內(nèi)阻，L為標簽線圈電感值，C為標簽的電容值，ω為角頻率。當ωL-1/ωC＝0時，|Z(jω)|最小，表現(xiàn)為純阻抗特性。此時的角頻率為諧振角頻率：

圖3中的LC回路有選頻特性功能，品質(zhì)因數(shù)Q值是反映選頻特性好壞的一個指標。Q值越大，選頻特性越好，相應(yīng)的標簽質(zhì)量就越高。

傳感器電路模型分析時，將線圈互感的感應(yīng)電壓等效為電流控制的電壓源。由上述傳感器工作原理，傳感器對應(yīng)的電路模型如圖2所示。圖2中發(fā)射和標簽部分電路的向量關(guān)系如下：

有式(3-4)可得輸出接收線圈：

對式(6)兩邊取模，并將標簽歸一化幅頻特性曲線公式(7)，可得公式(8)。

歸一化幅頻特性曲線公式：

上述式(3-8)中，w為角頻率，M、M₁為標簽與發(fā)射線圈、接收射線圈的互感系數(shù)，Z，Z₁為標簽、發(fā)射線圈的阻抗。由式(8)可知，對傳感器和標某一檢測標簽來說，參數(shù)M、M₁、Z、R都是確定值，不影響式(8)輸出信號隨角頻率的變化曲線形狀。故由式(8)我們可以根據(jù)測試數(shù)據(jù)推演出T(jw)，如下式(9)。

其中為一常數(shù)。

有上述公式(9)可知，要獲得硬標簽的諧振特性曲線，需對分母中的w²進行處理，本實施例采用積分電路處理，本實施例采用的積分電路如圖3所示。

本發(fā)明基于互感耦合原理，給出一種硬標簽質(zhì)量參數(shù)檢測傳感器結(jié)構(gòu)，采用差分信號處理方法，獲取硬標簽感應(yīng)信號，并采用二級積分電路校正w²；解決了傳統(tǒng)雙線圈結(jié)構(gòu)傳感器各部分間干擾導致諧振頻率測量誤差和無法測試電子標簽Q值的問題，同時消除地磁場的對檢測信號的影響。

本實施中，使用信號發(fā)生器(泰克AFG3022C)產(chǎn)生掃頻信號，接入傳感器信號發(fā)射線圈的未串聯(lián)的兩端，用示波器(泰克C012537)檢測輸出信號Uout，在未放置硬標簽前，對左接收線圈Lz和右接收線圈Lf相對位置進行微調(diào)，使Uout輸出接近為0V，消除系統(tǒng)誤差之后；將市售58KHz硬標簽放置于右接收線圈中，示波器接收到的信號如圖4所示，觀察圖形可知示波器顯示的幅頻特性曲線與理想幅頻特性曲線一致，從此曲線可以獲得硬標簽的諧振頻率F和品質(zhì)因素Q值。