一种高性能的金属探测门信号处理电路的设计

摘 :设计了基于正交解调和窄带滤波技术的信号处 理电路 ,它使 用模拟开 关作为 乘法器 ,实 现解调 ,并使 用一种性 能优 要

异的窄带滤波电路对解调结果进行 滤波 和放 大. 整个电 路具有 高增益 、 敏度 、 高灵 强抗 干扰能 力 、 成本等 优点 , 可有效 提高 低 金属探测门的性能 .

调制的结果. 设发射线圈在角频率为 ω 的余弦波激 0 励下激励出发射磁场 ,则载波频率也为 ω ,探测线 收到的某个调制信号单独调制后的结果为 : f i ( t) = V i ( t) cos[ω t φ ( t) ] 0 i

本文提出的基于正交解调和窄带带通滤波技术 的信号处理电路能有效解决探测灵敏度不高 、 抗干 扰能力不强以及误报警率高等问题. 它使用模拟开 关作为乘法器 , 实现解调 , 不仅成本低 而且控制简 单. 此外 ,还使用一种经过精心设计的窄带带通滤波 电路对解调的结果进行滤波 ,能有效滤除干扰信号 , 并放大有用信号 ,降低误报警率 . 实验证明 ,本文设

关键词 :正交解调 ;窄带滤波 ; 金属探测门 中图分类号 : TP214

文献标识码 :A 文章编号 :100529490( 2007) 0622065204 计的电路在金属探测门周围有复杂干扰的情况下仍 然能正常工作 ,最小可检测出半个剃须刀片大小的 金属 ,且误报警率较低.

金属探测门从出现到现在已经有 40 多年的历 史 ,在国防 、 公安 、 娱乐行业等领域中广泛使用 ,目前 仍然在不断发展完善中 , 其中灵敏度不高和抗干扰 能力低一直是困扰金属探测门发展的主要因素. 例 如 ,在某些应用场合需要检测出很小的金属 ,或者要 求在复杂干扰环境中仍能正常工作 ,不出现误报警 , 面对这些要求时很多早期的金属探测门往往束手无 策 ,或者是检测效果很难让人满意

由于空间有各种干扰信号 ,每个干扰信号都可能 调制到载波之上 ,探测线圈收到的实际信号为 f ( t)

面是用模拟开关实现乘法功能的理论推导 . 设方波控制信号为 K (ω t ) , 它的幅度是 1 、 0 频 率为 ω0 , 它的傅立叶级数展开为 :

用激励信号驱动金属探测门的发射线圈 ,产生一 个均匀磁场 ,用分布在不同区域的探测线圈探测该磁 场. 没有金属通过时 ,探测线圈接收到的是发射线圈 的磁场信号 ;当有金属通过时 ,在金属内感应出涡流 , 涡流再向周围空间辐射出二次场 [ 2] ,金属探测门的探 测线圈收到的信号也就变成调制信号. 涡流产生的感 应信号调制在发射磁场的信号之上 ,既有幅度调制也 有相位调制. 调制后信号包络的幅度反映了当前通过 的金属的大小以及离探测线圈的远近 ,包络周期反映 了金属通过金属探测门速度的大小[ 3 ] ,相位调制则反

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