金屬標簽及檢測系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及交流磁場測量、電磁檢測技術、信息記錄、金屬表面檢測和識別等領域，尤其涉及金屬標簽及檢測系統。
【背景技術】
[0002]物品信息的感知與采集是物聯網體系的重要組成部分，目前幾種主要的物品識別技術(條碼、RFID、磁條)存在著容易損毀、相對價格較高等問題。而且這些信息記錄技術僅適用于物品生產、存儲和流通等短期使用場合，不能在露天、地下以及野外等潮濕、溫差大、污染等環境下長期使用。
[0003]現有的長期使用的物品信息記錄，如電動機、發動機銘牌、氣體液體存儲罐標簽等物品信息記錄，采用文字或字母在物品的金屬表面刻制，信息量小，不能自動識別。
【發明內容】
[0004]為了解決現有技術中的問題，本發明提供了一種金屬標簽。
[0005]本發明提供了一種金屬標簽，包括在金屬物品表面制作的、記錄物品信息的金屬符號，所述金屬物品表面還設有電磁感應激勵線圈，金屬標簽利用金屬符號在金屬物品表面的位置參量和金屬符號參量進行編碼，記錄物品信息；所述電磁感應激勵線圈包括螺線管線圈、以及與所述螺絲管線圈相連的交流信號發生器，所述電磁感應激勵線圈設置于所述金屬物品表面上方，所述交流信號發生器發出交流頻率信號激勵螺線管線圈，使金屬表面感應出交流電流。
[0006]作為本發明的進一步改進，所述螺線管線圈由磁芯、及纏繞所述磁芯的檢測線圈構成，所述交流信號發生器與所述檢測線圈相連。
[0007]作為本發明的進一步改進，金屬標簽的材料是任何金屬材料或導電材料，金屬符號由幾種不同的幾何圖案作為基本信息符號，幾何圖案采用圓形、矩形或其它幾何形狀。
[0008]作為本發明的進一步改進，金屬標簽采用二進制或多進制進行信息編碼，記錄物品信息；當使用二進制編碼時，使用兩種不同的金屬符號表示信息，以一種符號代表數字0，另一種符號代表數字1，沒有金屬符號的區域看作是一種設定的符號。
[0009]作為本發明的進一步改進，金屬符號的幾何圖案的深度大于其趨膚深度的2倍以上，趨膚深度根據公式計算，為趨膚深度，為信號角頻率，為金屬導體的磁導率，為金屬導體的電導率。
[0010]作為本發明的進一步改進，所述金屬符號呈線性排列，金屬標簽的導體平面通過兩個繞制方向相同的螺線管線圈產生的磁場激勵，兩個交流信號發生器發出的交流激勵信號頻率相同、相位相反。
[0011]本發明還提供了一種對金屬標簽進行檢測的環形交流磁場傳感器，該環形交流磁場傳感器包括探頭，所述探頭包括圓弧狀非晶材料部件、前置放大器、圓弧狀高磁導率鐵氧體材料制成的空心磁管，所述圓弧狀非晶材料部件從所述空心磁管軸心穿過，并與所述前置放大器輸入端相連。
[0012]作為本發明的進一步改進，所述圓弧狀非晶材料部件為Co基或Fe基具有巨磁阻抗效應的非晶態合金材料；或者，所述圓弧狀非晶材料部件為非晶絲或非晶帶。
[0013]作為本發明的進一步改進，該環形交流磁場傳感器還包括頻率可調多通道信號發生器、以及依次相連的濾波器、放大器、處理器，所述頻率可調多通道信號發生器分別與所述濾波器和所述圓弧狀非晶材料部件相連，所述前置放大器輸出端與所述濾波器相連。
[0014]作為本發明的進一步改進，在所述頻率可調多通道信號發生器與所述圓弧狀非晶材料部件之間連接一電阻。
[0015]本發明的有益效果是:與現有的條碼、磁卡以及RFID物品信息記錄技術相比，本系統提供了一種不易損毀、能夠在室外惡劣環境中長期有效保存物品信息記錄的技術手段。與現有氣液體儲藏罐、電動機、水泵、汽車發動機等金屬物品信息記錄方法相比，本系統使用的技術方法具有信息量更大、不易受污染以及能夠自動識別的優點。金屬標簽信息記錄和檢測系統是對現有金屬物品信息記錄方式的一個補充，可廣泛應用于物聯網系統中物品?目息的感知。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發明的原理框圖。
[0017]圖2是本發明的探頭原理框圖。
[0018]圖3是本發明的線圈激勵感應原理示意圖。
[0019]圖4是本發明的金屬符號和感應電流原理圖。
【具體實施方式】
[0020]如圖1所示，本發明公開了一種金屬標簽12，包括在金屬物品14表面制作的、記錄物品信息的金屬符號13，所述金屬物品14表面還設有電磁感應激勵線圈，金屬標簽12利用金屬符號13在金屬物品14表面的位置參量和金屬符號參量進行編碼，記錄物品信息；所述電磁感應激勵線圈包括螺線管線圈15、以及與所述螺絲管線圈15相連的交流信號發生器16，所述電磁感應激勵線圈設置于所述金屬物品14表面上方，所述交流信號發生器16發出交流頻率信號激勵螺線管線圈15，使金屬表面感應出交流電流。
[0021]所述螺線管線圈15由磁芯17、及纏繞所述磁芯17的檢測線圈18構成，所述交流信號發生器16與所述檢測線圈18相連。
[0022]金屬標簽12的材料是任何金屬材料或導電材料，金屬符號13由幾種不同的幾何圖案作為基本信息符號，幾何圖案采用圓形、矩形或其它幾何形狀。
[0023]金屬符號13可以在金屬物品14表面通過刻制、鑄造、沖壓、刻蝕以及打制等方法制作。
[0024]金屬標簽12采用二進制或多進制進行信息編碼，記錄物品信息；當使用二進制編碼時，使用兩種不同的金屬符號13表示信息，以一種符號代表數字0，另一種符號代表數字1，沒有金屬符號13的區域看作是一種設定的符號。
[0025]金屬符號13的幾何圖案的深度大于其趨膚深度的2倍以上，趨膚深度根據公式計算，為趨膚深度，為信號角頻率，為金屬導體的磁導率，為金屬導體的電導率。
[0026]所述金屬符號13呈線性排列，可以采用等間距或者不等間距排列。
[0027]金屬標簽12的導體平面通過兩個繞制方向相同的螺線管線圈15產生的磁場激勵，兩個交流信號發生器16發出的交流激勵信號頻率相同、相位相反。兩個螺線管線圈15產生的感應電流疊加后，在兩個螺線管線圈15之間的金屬板表面上產生近似均勻的感應電流。
[0028]當金屬標簽12的導體平面上感應電流流經金屬符號13時，感應電流方向會發生偏轉，引起符號上方空間磁場的變化，檢測相應的磁場通過可以判斷該位置是否存在金屬符號13。
[0029]金屬標簽12的讀入采用電磁感應方法，系統將螺線管線圈15置于金屬標簽12上方，采用交流頻率信號激勵螺線管線圈15，使金屬表面感應出交流電流，當感應電流流經金屬符號13圖案時，由于趨膚效應，電流運動方向會發生偏轉，引起金屬符號13上方空間磁場分布的變化，利用金屬符號13上方的環形交流磁場傳感器檢測空間磁場變化，可以測量流過金屬符號13電流的變化，實現對相應金屬符號13的檢測。環形交流磁場傳感器在金屬符號13上方沿符號排列方向滑動掃描，可采用一個環形交流磁場傳感器完成多個符號組成的金屬標簽信息的自動識別。
[0030]本發明還公開了一種檢測系統，該檢測系統包括對金屬標簽12進行檢測的環形交流磁場傳感器，即，該檢測系統使用環形交流磁場傳感器檢測金屬標簽導12體平面上線性區域流過感應電流產生的磁場。
[0031]該環形交流磁場傳感器包括探頭10，所述探頭10包括圓弧狀非晶材料部件2、前置放大器3、圓弧狀高磁導率鐵氧體材料制成的空心磁管9，所述圓弧狀非晶材料部件2從所述空心磁管9軸心穿過，并與所述前置放大器3輸入端相連。
[0032]所述圓弧狀非晶材料部件2為Co基或Fe基具有巨磁阻抗(GMI，Giantmagneto-1mpedance)效應的非晶態合金材料；或者，所述圓弧狀非晶材料部件2為非晶絲或非晶帶。
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