一种带有磁编码的被测物、磁性识别装置及系统的制作方法

本实用新型涉及磁编码技术领域，具体涉及一种带有磁编码的被测物、磁性识别装置及系统。

背景技术：

日常生活中，有价票据如纸币、支票、银行卡、车票、邮票、证件、入场券或其他此类物件配备有包含磁性材料的安全元件用于防伪或保密，如纸币中的一段磁性介质条(安全线)。

现有技术中，安全元件通常使用具有不同的矫顽力大小的磁性材料用于磁编码，例如，采用两种不同矫顽力大小的磁性材料形成两种磁区域，其可以并排布置或者重叠布置；但是，随着防伪技术的不断提高，安全元件的磁编码还加入了磁性材料的磁矩取向，即安全元件的磁编码采用磁性材料的矫顽力大小加磁矩取向的混合磁编码，对于此混合磁编码的识别与检测，需要同时区分磁性材料的矫顽力大小加磁矩取向才能判别安全元件的真伪。但现有的公开的技术中，如已公开的中国专利：用于检查有假票据的磁传感器(中国专利公开号：cn102272613a)和有价证券处理方法和设备(中国专利公开号：cn102576477a)，其可实现对磁性材料矫顽力高低的区分，但是不能同时实现磁矩取向的判定。

上述提到的已公开的中国专利，要实现对安全元件磁性材料矫顽力高低的区分，安全元件先通过磁化装置进行磁化，磁化后远离磁化磁场，然后利用磁性传感器对含有磁性材料的安全元件的剩磁进行检测。这些方案中通常需要采用了两组磁化装置与两组磁性传感器，即对安全元件的探测均采用了两次扫描，且两次扫描的结果不一样，通过对两次扫描的结果进行处理，从得出安全元件的磁性材料矫信息，即矫顽力大小的判定。

现有技术中也存在对磁矩取向的识别的技术方案，例如已公开的中国专利：识别磁条上磁性图形的磁矩取向装置及其识别方法(中国专利公开号：cn103268658a)，其可实现对磁性材料磁矩取向和矫顽力大小的判定，但只能区分垂直于票据平面和平行于票据平面的磁矩取向，使得能够识别的磁矩取向比较单一。并且该方案中，被测物只能从沿一个方向移动来进行磁编码识别，不便于使用。

技术实现要素：

因此，本实用新型要解决现有技术中能够识别的磁矩取向比较单一并且不便于使用的问题，从而提供一种带有磁编码的被测物、磁性识别装置及系统。

本实用新型实施例的第一方面，提供了一种带有磁编码的被测物，所述磁编码包括多个磁性图形，至少一个磁性图形的磁矩取向所在直线与充磁方向所在直线的夹角成锐角。

可选地，所述磁性图形还包括磁矩取向所在直线与充磁方向所在直线垂直或者平行的磁性图形。

本实用新型实施例的另一方面，提供了一种磁性识别装置，包括：第一磁体、第二磁体和磁性传感器，其中，所述第一磁体和所述第二磁体并排设置并且充磁方向相同，所述充磁方向与排列方向平行，所述第一磁体和所述第二磁体周围形成励磁磁场；所述磁性传感器设置在所述第一磁体和所述第二磁体之间，用于检测被测物上的矫顽力和磁矩取向；其中，所述磁矩取向至少包括所在直线与充磁方向所在直线的夹角成锐角的磁矩取向，所述励磁磁场包括在所述第一磁体或者所述第二磁体上方形成第一磁场和在所述磁性传感器上方形成的第二磁场，所述第一磁场的磁场强度大于所述第二磁场的磁场强度。

可选地，所述第一磁体或者所述第二磁体为永磁体或者软磁体。

可选地，所述第一磁体和所述第二磁体为大小相同的长条形磁体，所述排列方向与所述长条形磁体的长度方向垂直。

可选地，所述磁性传感器为多个磁性检测部件组成的阵列，所述多个磁性检测部件的排列方向与所述长条形磁体的长度方向平行。

可选地，所述磁性检测部件为单磁电阻或者磁电阻半桥或者磁电阻全桥。

可选地，所述磁性检测部件灵敏度方向包括以下至少之一：平行于所述排列方向的方向、垂直于所述被测物表面的方向、平行于所述被测物表现并且垂直于所述排列方向的方向。

可选地，所述被测物的磁矩取向包括高矫顽力的磁编码的第一类磁矩取向和低矫顽力的磁编码的第二类磁矩取向；所述第一磁场能够改变所述第一类磁矩取向，所述第二磁场不能改变所述第一类磁矩取向但能够改变所述第二类磁矩取向。

本实用新型实施例的另一方面，提供了一种磁性识别系统，包括：上述磁性识别装置和上述带有磁编码的被测物。

本实用新型可以达到如下技术效果：

1、本实用新型实施例通过先将磁编码在充磁方向相同并且设置并排的第一磁体和第二磁体形成的第一磁场磁化，然后再进入第二磁场，在此过程中，磁性传感器检测磁编码的矫顽力大小和磁矩取向。由于磁编码的磁矩取向至少包括所在直线与充磁方向所在直线的夹角成锐角的磁矩取向，使得磁性识别装置不局限于检测垂直或者平行于被测物表面的磁编码，提高了磁矩取向检测多样性，从而提供了更多的编码数。

2、通过充磁方向相同并且设置并排的第一磁体和第二磁体，将磁性传感器设置在第一磁体和第二磁体之间，从而可以在第一磁体或者第二磁体上方形成较大磁场强度的磁场和在磁性传感器上方形成磁场强度相对较小的磁场，当带有磁编码的被测物沿充磁方向(或者反向)移动时，磁编码先被第一磁场磁化，然后再进入第二磁场，在此过程中，磁性传感器检测磁编码的矫顽力大小和磁矩取向。由于磁编码的磁矩取向至少包括所在直线与充磁方向所在直线的夹角成锐角的磁矩取向，使得磁性识别装置不局限于检测垂直或者平行于被测物表面的磁编码，提高了磁矩取向检测多样性，从而提供了更多的编码数；另一方面，由于磁性传感器设置在第一磁体和第二磁体之间，使得无论被测物是正向移动还是反向移动，均可以实现磁编码矫顽力和磁矩取向的检测，避免产生误测，方便使用。

3、采用一组水平磁化结构(两个磁体)与一个磁性传感器，在实现对磁性图形磁性信息有效探测的情况下，降低了成本，有利于产品的小型化，符合现代电子元器件小型化可集成的发展趋势。

4、设置多个磁性检测部件组成的阵列作为磁性传感器，多个磁性检测部件的排列方向与所述长条形磁体的长度方向平行，各个磁性检测部件的灵敏度方向可以不同，用以测量不同的磁矩取向，以提高检测的准确性。

5、根据被测物上磁编码的磁矩取向，分别设置相应的灵敏度方向，实现针对具体被测物的精准磁矩取向检测，以进一步提高检测的准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例的一种磁性识别装置的示意图；

图2为本实用新型实施例磁性识别装置在xz平面的视图；

图3为本实用新型实施例磁性识别装置在xz平面的磁场分布示意图；

图4为本实用新型实施例磁性识别装置在x分量的磁场分布示意图；

图5a为本实用新型示例的磁编码易磁化方向的示意图；

图5b为本实用新型实施例中磁编码经过第一磁场磁化后的磁矩取向的示意图；

图5c为本实用新型实施例中高矫顽力的磁编码经过第一磁场和第二磁场的磁矩取向的示意图；

图5d为本实用新型实施例中低矫顽力的磁编码经过第一磁场和第二磁场的磁矩取向的示意图；

图5e为本实用新型实施例中磁编码的磁矩取向种类的示意图；

图6为本实用新型实施例磁性识别装置的xy平面的视图；

图7a为本实用新型实施例磁场x分量的磁图像；

图7b为本实用新型实施例磁场y分量的磁图像；

图7c为本实用新型实施例磁场z分量的磁图像；

图8为本实用新型实施例磁场z分量的分布示意图；

图9为本实用新型实施例磁编码经过图8所示磁场的磁化后的示意图；

图10为本实用新型实施例磁场x、y和z分量的磁图像；

图11为本实用新型实施例的一种磁编码识别方法的流程图。

附图标记：

1-第一磁体；2-第二磁体；

3-磁性传感器。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

本实用新型实施例提供了一种磁性识别装置，用于识别带有磁编码的被测物上的矫顽力和磁矩取向。如图1所示，该磁性识别装置包括：第一磁体1、第二磁体2和磁性传感器3，其中，所述第一磁体1和所述第二磁体2并排设置并且充磁方向相同，所述充磁方向与排列方向平行，所述第一磁体1和所述第二磁体2周围形成励磁磁场。所述第一磁体1或者所述第二磁体2为永磁体或者软磁体，也即是说，第一磁体1和第二磁体2可以同为永磁体，或者同为软磁体，或者其一为永磁体，另一个为软磁体。永磁体可以采用钕铁硼、钐钴或硬磁铁氧体材质；软磁体采用硅钢片、坡莫合金或软磁铁氧体等材质，也可以由线圈或线圈加软磁材料来实现。

本实用新型实施例的一种可选实施方式中，所述第一磁体1和所述第二磁体2可以是大小相同的长条形磁体，所述排列方向与所述长条形磁体的长度方向垂直。

为了便于描述，本实用新型实施例以长条形磁体为例，以磁性识别装置所在空间建立坐标系，如图1所示，第一磁体和第二磁体在xy平面沿x轴方向排列，充磁方向为x轴的正方向(当然也可以是x轴的负方向)。第一磁体和第二磁体沿y轴方向放置。xz平面的视图如图2所示。

所述磁性传感器设置3在所述第一磁体1和所述第二磁体2之间，用于检测被测物上的矫顽力和磁矩取向；其中，所述磁矩取向至少包括所在直线与充磁方向所在直线的夹角成锐角，所述励磁磁场包括在所述第一磁体1或者所述第二磁体2上方形成第一磁场和在所述磁性传感器3上方形成的第二磁场，所述第一磁场的磁场强度大于所述第二磁场的磁场强度，具体磁场分布如图3和图4所示。本实用新型实施例中，磁矩取向所在直线与充磁方向所在直线成锐角可以是指磁矩取向与x轴的正方向成锐角或者钝角，例如，45°或者135°等。

本实用新型实施例中，矫顽力的检测主要是检测通过检测结果判断磁编码的磁性材料是高矫顽力还是低矫顽力，高矫顽力和低矫顽力是指相对的矫顽力大小，具体矫顽力的值可以根据需要设置。本实用新型实施例中所述被测物的磁矩取向包括高矫顽力的磁编码的第一类磁矩取向和低矫顽力的磁编码的第二类磁矩取向；所述第一磁场能够改变所述第一类磁矩取向，所述第二磁场不能改变所述第一类磁矩取向但能够改变所述第二类磁矩取向。第一磁场和第二磁场分别是指第一磁体和第二磁体在被测物周围产生的磁场，上述第一磁场和第二磁场位置可以通过磁性识别装置的结构设置来实现，具体地，可以通过调整第一磁体和第二磁体x、z方向的尺寸、两磁体的间距、整个装置与被测物之间的高度(z方向距离)达到需要的磁场分布效果。为了达到预设的效果，需要对这些尺寸进行优化，可以通过仿真、实测得到优化结果。

本实用新型实施例中，第一类磁矩取向和第二类磁矩取向是按照磁编码的矫顽力大小来进行分类的，不同类别中的磁矩取向的方向可以相同，也可以不同。

由于不同的磁矩取向，在外磁场激励下，平行于易磁化方向的外磁场易于将磁性材料磁化；而垂直于易磁化方向的外磁场则不易将磁性材料磁化。而矫顽力的大小，决定了改变其磁化方向所需要的外部磁场的大小。矫顽力高的磁性材料，其被磁化后，不容易被外部磁场改变磁化方向；矫顽力低的磁性材料，其被磁化后，比较容易被外部磁场改变磁化方向。其中，磁化方向与磁矩取向平行，磁矩取向为磁化方向的最终呈现结果，当磁化方向改变时，磁矩取向与原磁化方向反向，反之，若没改变时，则二者保持同向。本实用新型实施例中，通过设置与充磁方向成锐角的易磁化方向(也即是磁矩取向)，由于第一磁场和第二磁场与被测物的相对位置关系，当被测物移动时，使得每个磁性图形方向分别被磁化，方便磁性传感器进行识别。

为了更清楚描述本申请的实施例，采用三种易磁化方向来进行举例说明，具体地，易磁化方向分为：移动方向(x轴方向)、与移动方向(x轴方向)成正或负夹角方向，如图5a所示。优选地，易磁化方向与行进方向(x轴方向)的夹角，分别为±45°。

当磁编码经过第一磁铁的上方时，第一磁场(可以称为前励磁场)使磁编码的磁矩取向有三种状态，如图5b所示。

当磁编码经过第一磁体和第二磁体中间气隙上方(即磁性传感器上方)时，第二磁场(可以称为原位励磁场)对高矫顽力磁编码和低矫顽力磁编码产生不同的效果。

当磁编码为高矫顽力磁编码时，第二磁场不足以改变磁矩取向，磁编码磁化状态改变很小(或基本不变)，如图5c所示。

当磁编码为低矫顽力磁编码时，第二磁场使磁矩取向反向，如图5d所示。

这样，磁编码的3种易磁化方向，结合高矫顽力、低矫顽力材料，磁编码经过磁性传感器上方时有6种状态，如图5e所示。

为了能够更准确检测到不同磁编码的磁矩取向，本实用新型实施例所述磁性传感器为多个磁性检测部件组成的阵列，所述多个磁性检测部件的排列方向与所述长条形磁体的长度方向平行，这里所述的长度方向，可以是指y轴方向，如图6所示。每个磁性检测部件可以为单磁电阻或者磁电阻半桥或者磁电阻全桥。各个磁性检测部件的灵敏度方向可以不同，用以测量不同的磁矩取向，以提高检测的准确性。

当然，为了增加磁性识别装置的普适性，本实用新型实施例所述磁性检测部件灵敏度方向包括以下至少之一：平行于所述排列方向的方向(也即是x轴方向)、垂直于所述排列方向并且平行于指向所述被测物的方向(z轴方向)、垂直于所述排列方向并且平行于所述长条形磁体长度方向(y轴方向)。本实用新型实施例中，可以采用上述三种方向的磁性检测部件，从而可以检测不同角度的磁矩取向。当然，为了进一步提高检测的准确性，可以根据被测物上磁编码的磁矩取向，分别设置相应的灵敏度方向，实现针对具体被测物的精准磁矩取向检测。

本实用新型实施例中，采用多个磁性检测部件组成阵列，利用多个磁性检测部件采集多通道的信号，就可以检测磁编码的磁图像。上述6种磁矩取向的磁图像，按检测的磁场分量的不同，显示如图7a、7b、7c所示。根据这6种不同的磁图像，可以对不同的易磁化方向、高低矫顽力进行编码，比如将3种易磁化方向编为a、b、c，将高低矫顽力编为0、1。

对于磁铁上表面，磁场z分量的分布如图8所示，则对于易磁化方向为z方向的磁编码，经过z方向磁场的励磁，磁编码的磁矩变化为，如图9所示。其移动到传感器上方时，检测到的磁图像按不同的检测磁场分量如图10所示。各自不同磁场分量的磁图像，都区别于易磁化方向在xy面内的磁编码图像，因此所述磁性识别传感器也可以识别易磁化方向为z方向的磁码。

根据本实用新型实施例，可以得出，本实用新型可以达到如下技术效果：

1、通过充磁方向相同并且设置并排的第一磁体和第二磁体，将磁性传感器设置在第一磁体和第二磁体之间，从而可以在第一磁体或者第二磁体上方形成较大磁场强度的磁场和在磁性传感器上方形成磁场强度相对较小的磁场，当带有磁编码的被测物沿充磁方向(或者反向)移动时，磁编码先被第一磁场磁化，然后再进入第二磁场，在此过程中，磁性传感器检测磁编码的矫顽力大小和磁矩取向。由于磁编码的磁矩取向至少包括与充磁方向所在直线的夹角为锐角的方向，使得磁性识别装置不局限于检测垂直或者平行于被测物表面的磁编码，提高了磁矩取向检测多样性，从而提供了更多的编码数；另一方面，由于磁性传感器设置在第一磁体和第二磁体之间，使得无论被测物是正向移动还是反向移动，均可以实现磁编码矫顽力和磁矩取向的检测，避免产生误测，方便使用。

2、采用一组水平磁化结构(两个磁体)与一个磁性传感器，在实现对磁性图形磁性信息有效探测的情况下，降低了成本，有利于产品的小型化，符合现代电子元器件小型化可集成的发展趋势。

3、设置多个磁性检测部件组成的阵列作为磁性传感器，多个磁性检测部件的排列方向与所述长条形磁体的长度方向平行，各个磁性检测部件的灵敏度方向可以不同，用以测量不同的磁矩取向，以提高检测的准确性。

4、根据被测物上磁编码的磁矩取向，分别设置相应的灵敏度方向，实现针对具体被测物的精准磁矩取向检测，以进一步提高检测的准确性。

实施例2

本实施例提供一种带有磁编码的被测物，该被测物可以是指如纸币、支票、银行卡、车票、邮票、证件、入场券或其他此类物件上配置的包含磁性材料的安全元件，其中磁性材料形成磁编码。本实用新型实施例中，所述磁编码包括多个磁性图形，至少一个磁性图形的磁矩取向为与上述实施例1充磁方向所在直线的夹角成锐角的方向。所述磁性图形的磁矩取向还包括与所述充磁方向所在直线垂直或者平行的方向。

本实用新型实施例通过设置与充磁方向所在直线成锐角的易磁化方向(也即是磁矩取向)，使得被测物的在该磁矩取向的磁编码容易被磁化，方便磁性传感器进行识别。

实施例3

本实施例提供一种磁性识别系统，其特征在于，包括：本实用新型实施例所提供的磁性识别装置和带有磁编码的被测物。

具体描述可以参见上述实施例，这里不做赘述。

实施例4

本实用新型实施例提供了一种磁编码识别方法，用于识别具有多个磁性图形的磁编码，其中，至少一个磁性图形的磁矩取向所在直线与充磁方向所在直线的夹角成锐角，如图11所示，所述磁编码识别方法包括：

步骤s11，移动所述磁编码到第一磁场，利用所述第一磁场对所述磁性图形进行磁化处理，检测每个磁性图形的第一磁矩取向，其中，所述第一磁场为充磁方向相同并排设置第一磁体和第二磁体在所述第一磁体或者第二磁体上方形成的励磁磁场。

步骤s12，移动所述磁编码到第二磁场，利用所述第二磁场对所述磁性图形进行磁化处理，检测每个磁性图形的第二磁矩取向，其中，所述第二磁场为所述第一磁体和所述第二磁体在二者之间设置的磁性传感器上方形成的励磁磁场。

步骤s13，通过所述第一磁矩取向与所述第二磁矩取向确定出对应的磁性图形的矫顽力的高低。

步骤s14，根据检测到的第一磁矩取向和第二磁矩取向以及所述矫顽力的高低确定出每个磁性图像对应的磁编码信息。

本实用新型实施例中，先利用第一磁场对磁编码上的磁性图形进行磁化，然后再进入到的第二磁场中，其中磁编码的磁矩取向可以利用磁性传感器来进行识别，具体地，可以利用多个传感器通道采集的信号形成如图7a-7c所示的磁图像，从而确定出每个阶段的每个磁性图形对应的磁矩取向。至于矫顽力的大小，则可以利用经过第一磁场和第二磁场前后的磁矩取向的变化来确定。

可选地，本实用新型实施例中所述通过所述第一磁矩取向与所述第二磁矩取向确定出对应的磁性图形的矫顽力的高低，包括：当所述第二磁矩取向与所述第一磁矩取向完全相同时，确定对应的磁性图形为高矫顽力编码；当所述第二磁矩取向与所述第一磁矩取向相反时，确定对应的磁性图形为低矫顽力编码。

具体的描述参见图5a-5e的描述，这里不做赘述。

根据本实用新型实施例。通过先将磁编码在充磁方向相同并且设置并排的第一磁体和第二磁体形成的第一磁场磁化，然后再进入第二磁场，在此过程中，磁性传感器检测磁编码的矫顽力大小和磁矩取向。由于至少一个磁性图形的磁矩取向所在直线与充磁方向所在直线的夹角成锐角，使得磁性识别装置不局限于检测垂直或者平行于被测物表面的磁编码，提高了磁矩取向检测多样性，从而提供了更多的编码数。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。