跳到主要内容

主题

仪表与测量

仪表与测量

新型金属探测器通过干扰地球磁场的方式发现它们

29 Jan 2020
磁场
微小的偏差:新的金属探测器可以发现地球磁场中的微小干扰。 (礼貌:iStock /松饼机)

一个小型,低成本,低功耗的金属探测器,可以识别小型金属物体的独特磁性指纹,由 刘欢 在中国地质科学研究院。该仪器包含微米级传感器阵列,对金属物体引起的地球磁场的细微扰动非常敏感。新设计可以大大减少安全检查系统的尺寸和能源需求。

检测隐藏的金属物体的能力是公共安全系统的关键要求。当前,这是通过使用感应器线圈传输交变电磁场的金属探测器来完成的,这会在金属物体内感应出涡流。这些涡流会产生自己的次级磁场,这些次级磁场会被线圈吸收。尽管有效,但是这种系统体积庞大并且消耗大量能量。

Liu的团队已经开发出另一种技术,着眼于随时间变化的地球磁场,该磁场受附近金属物体的存在的影响。这种效果赋予对象自己独特的磁性“指纹”,该“指纹”取决于对象的形状,大小和组成等因素。可以使用团队称为“弱磁检测”(WMD)的技术来识别这些指纹。这是一种不发送探测信号的被动检测技术—这意味着它的能源需求非常低。

大规模杀伤性武器的一个缺点是,较小物体的指纹很难与背景噪声区分开,这使它无法在安全扫描应用中实际使用。

中央处理

现在,Liu及其同事表明,使用微机电系统(MEMS)可以提高WMD的信噪比。这些是微米级组件的阵列,这些组件对周围的电磁场高度敏感,并将信息发送到中央单元进行处理。

检测机制是各向异性磁阻(AMR),其中检测器组件的电阻是外部磁场强度和方向的函数。这意味着当阵列以平面交叉布置放置时,可以显着降低噪声。

该小组的金属探测器将三组磁传感器阵列与一个微控制器,一个电池和一个提供噪声抑制数据处理框架的PC集成在一起。通过这种设置,物理学家成功地识别了小于50厘米的金属物体的磁指纹;并且可以区分相距20厘米以下的多个物体。具体来说,他们拾取了由电话,锤子和小刀等物体引起的特征场突变。可以在最大80厘米的距离处检测到较大的物体,例如锤子。

Liu的团队现在希望提高其传感器阵列的精度,以从更远的距离和更高的分辨率检测磁性指纹。

检测器在 AIP进展.

版权©2020年由IOP 出版 Ltd和个人贡献者