电涡流传感器在硬币识别中的应用电管11-1吴木木摘要：在对常见的假硬币特性参数测量和研究的基础上，针对我国硬币直径、厚 薄、质量以及材质均不同的现状，提出采用低频透射式电涡流传感器设计硬币识 别系统的方案方案中对电涡流传感器的电路、结构进行了分析，对识别系统进 行了设计基于这种方案设计的硬币识别器性价比高，可应用于预付费无人值守 产品中，具有良好的发展前号关键词：硬币识别 电涡流传感器 低频透射 性价比一引言硬币在日常生活中扮演着重要角 色面对庞大的硬币流通量，硬币的 高效检测是一项非常有意义的工作 自动售货机、无人售票公交车、投币 等需要对硬币进行实时识别随 着假币的出现，硬币真假判别也成为 一个亟待解决的问题现阶段对假币 进行有效鉴别的方法主要有图像比对 法、称质量法和涡流传感器检测法 图像法处理速度较慢、硬件成本高、 不易做到实时性，且对脏污币不能有 效检测，称质量法也很少单独使用 采用涡流传感器检测硬币真伪凭着结 构简单、成本低、非接触实时测量等 优点而得到广泛应用针对我国硬币 大小、厚薄、质量以及材质均不同的 现状，基于电涡流传感器原理提出硬 币识别系统的软硬件设计方案二电涡流传感器的工作原理与设 计2.1电涡流传感器工作原理前置器中高频振荡电流通过延伸 电缆流入探头线圈，在探头头部的线 圈中产生交变的磁场。
当被测金属体 靠近这一磁场，则在此金属表面产生 感应电流，与此同时该电涡流场也产 生一个方向与头部线圈方向相反的交 变磁场，由于其反作用，使头部线圈 高频电流的幅度和相位得到改变(线 圈的有效阻抗)，这一变化与金属体磁 导率、电导率、线圈的几何形状、几 何尺寸、电流频率以及头部线圈到金 属导体表面的距离等参数有关通常假定金属导体材质均匀且性 能是线性和各项同性，则线圈和金属 导体系统的物理性质可由金属导体的 电导率6、磁导率g、尺寸因子t、 头部体线圈与金属导体表面的距离D、 电流强度I和频率3参数来描述则 线圈特征阻抗可用Z=F(t , g , 6 , D, I, 3 )函数来表示通常我们能做到 控制T , g , 6 , I, 3这几个参数在 一定范围内不变，则线圈的特征阻抗Z 就成为距离D的单值函数，虽然它整 个函数是一非线性的，其函数特征为 “S”型曲线，但可以选取它近似为线 性的一段于此，通过前置器电子线 路的处理，将线圈阻抗Z的变化，即 头部体线圈与金属导体的距离D的变 化转化成电压或电流的变化输出信 号的大小随探头到被测体表面之间的 间距而变化，电涡流传感器就是根据这一原理实现对金属物体的厚度、位 移、振动等参数的测量。
2.3低频透射式电涡流传感器工作原理如图2所示传感器由2 个线圈组成，其中L1为发射线圈，L2 为接收线圈线圈L1中加低频电压ul, 线圈L2中感应出电势u22个线圈间 的金属材料在交变磁场中将产生电涡 流消耗能量材料越厚能量消耗越多, u2值越小，因此可以从u2值来得到板 的厚度Li电涡流传感器灵敏度高，尤其使用高 频反射式电路测量时要重视传感器输 出线分布电容的影响分布电容使振 荡器振荡频率变化直接影响测量结 果实际应用中要缩短传感器与测量 电路之间的距离减少分布电容另外 采用屏蔽信号线传输信号减小外界的金属材料2.5电涡流传感器结构软件设计将该L2上感应出与 通滤波后送人 f设定适当的参出来转换成 平信号送入A/实验中信号源输出信号加到线圈L1, 上作为激励信号线圈 L1同频的信 单限电压比 考电压将信号 TTL电平，然 D转换电路中进行处理2.4电涡流传感器结构设计金属材料会对涡流传感器的精度造 成影响，所以固定传感器线圈的币道 材料应选用轻巧、强度高、耐磨的非 金属材料制造设计采用聚碳酸酯， 并加30%玻璃纤维以增加韧性装配中高频线圈L4测量硬币直径， 线圈下沿与币道平齐；高频线圈L3测 量硬币表面镀层的厚度和材质，线圈 下沿距币道4mm，尽量接近硬币中心； 低频线圈Ll、L2测量硬币的厚度和材 质，线圈下沿距币道5mm，排除各种硬 币直径对测量结果的影响。
另外线圈 L1与L2应保证对心安装,提高信噪比现实生活中会有不同面值的硬币， 不同面值的硬币的直径以及材料，厚 度都有不同程度的不同，通过线圈L1， L2, L3, L4输出电压或者频率的不同, 因此可以通过预先的整定值来判断硬 币的类型如若有新的硬币类型，系 统可以加以学习INTO用于判断是否 有学习功能键按下，进入学习子程序, 增加一种输出电压或者频率整定值图7主程序流程图图8学习中断眼务程序三结语硬币鉴别技术在自动售货机、投币机、游戏机、公交车、地铁售 票等方面有着广泛的应用目前国内 外硬币鉴别装置，或者设计原理简单、 检测手段单一，抗振动、抗电磁干扰 能力不高，识别伪币能力差；要么制 造复杂、价格昂贵、缺少实用价值 本文介绍采用电涡流式传感器的硬币 鉴别、分检系统它能动态、快速、 精确地鉴别当前流通的硬币；其识别 伪币能力强、具有学习功能，可以适 应新发行的硬币品种实践证明硬币 鉴别系统的鉴别速度小于600ms/次， 在静态条件下（公交车发动机不工作） 鉴别硬币、识别伪币准确率可达 99.95%；在动态条件下（发动机开启 的待车状态），准确率为95.23%，具备 较高的推广应用价值。
参考文献1童敏明，唐守峰，董海波，传感器原 理与检测技术，机械工业出版社， 2013,127-1302单成祥，传感器的理论与设计基础及 其应用A.北京:国防工业出版社，1999 3白建华，徐志江,一种实用的微机硬币 鉴别装置.微型机与应用,19884苏德智，用PIC单片制作电感测量仪 电子技术应用，1988:（6）。