[发明专利]金属物体检测设备

说明书

本发明涉及金属物体检测设备以及检测金属物体的方法。本发明具 体涉及但不是专门涉及用于定位、分类和识别人携带的金属物体的设备 及其对应方法。

金属检测器广泛地用于重要安全应用以检测隐藏的武器，例如刀和 枪。这样的安全金属检测器通常包括由其中磁场被监视的走路通过的拱 门或入口(portal)定义的监测区。在监测区内的特征磁场指示在所述 区域中的金属物体的存在。无源安全金属检测器通过其中铁类金属的运 动来测量地球磁场中的干扰，见例子US6133829。可选地，有源金属检 测器在监测区内发送主的、时间相关的磁场，并且测量在主磁场的影响 区内的任意金属物体中感应的涡流所引起的次生磁场。主要由两类有源 金属检测器：脉冲感应(p.i.)检测器，其利用瞬态磁场，以及连续波 检测器(c.w.)，其使用交流(正弦)磁场。

简而言之，安全金属检测器仅通过比较测量的磁场的幅值和用户设 定的阈值来提供监测区内金属物体的存在与否。在检测到金属物体的情 况下，被筛选的人必须进行彻底检查以确定金属物体在此人身上的位 置。

更复杂的安全金属检测器能够提供监测区内金属物体的位置的大 概指示，例如美国专利5859532中描述的区域中布置的一些发射 (transmit)和接收(receive)线圈。

然而，对安全金属检测器存在能够提供有威胁的物品(刀、枪等) 和例如个人电子设备的没有威胁的物品之间的某种形式的辨别的日益 增长的需要。可以由对给定的照射光场频率(用于c.w.)或时间延迟(用 于p.i.)的小的物体的磁极化率张量(magnetic polarizability tensor)来表征小的物体(L D Landau和E M Lifschitz， “Electrodynamics of Continuous Media”Pergamon Press，1960年， 192页)。当参考由物体的主轴给出的参考系时物体的极化张量是它的 独特属性并且可以被用于分类和识别该物体。我们将参考在一个或多个 频率(c.w.)或时间间隔(p.i.)测量的全部或部分磁极化率张量，或 其对大的物体的推广来作为物体的磁异常特征。

为了确定物体的磁异常特征，必须测量其对三个线性独立，优选地 为基本上正交的方向上施加的已知磁场的响应。因为磁场线是弯曲的， 在延伸的空间区域上确定物体的磁异常特征必须能够在三维上定位目 标。精确的位置信息和有效的辨别的提供能够在减少公害(nuisance) 告警率上提供益处，使得操作员快速解决潜在威胁，甚至提出具有远程 监测的检测系统或不需要操作员而进行工作的自动系统的前景。

国际专利申请公开第WO 00/00848号描述了基于金属物体作为振荡 偶极子源的近似在监测区内定位金属物体的先进方法。在WO 00/00848 中描述的金属检测器测量监测区内的磁场梯度，并且将反演算法应用到 所述梯度来估测监测区内偶极子源的位置。

WO 00/00848通过提供监测的金属物体的磁异常特征的指示来提供 有威胁和没有威胁物品之间的有用程度的辨别。然而，WO 00/00848中 描述的系统不能保证在监测区内基本上所有的点上分类或识别金属物 体，而是通过由使用者运动金属物体从而可以测量可靠的异常特征。由 此，WO 00/00848中描述的系统不能优选地用于安全金属检测器的入口。

Perry等人在会议文献SPIE 5071362(2003)中公布了在入口精确 定位单个铁磁物体的可选方法。然而，这个方法不能监测非铁磁物体或 多个物体，并且仅通过永久磁矩来(近似)表征物体。这个量对于每个 物体是不同的，即使对于名义上相同的物体，并且不能提供分类和识别 物体的前景。

由此，本发明的目的在于提供一种金属物体监测设备和监测金属物 体的方法，其减轻了传统金属检测器和上述监测方法的至少一些缺点。 本发明的进一步的目的在于提供用于定位、分类和识别金属物体的改进 的设备和方法。

根据本发明的一个方面，现在提供一种金属物体检测设备，包括：

(i)发射装置，用于生成在监测体积内时变的主磁场，所述主磁 场具有在基本上全部监测体积中的非零幅值和合成的磁场方向，所述合 成的磁场方向沿着通过监测体积的任何基本上线性的路径变化使得在 沿着所述路径的三个位置上合成的磁场指向三个基本上相互正交的方 向，