基于電渦流傳感器的廠區(qū)防盜

摘要：經(jīng)濟的發(fā)展帶動工廠的興起與擴建，房地產(chǎn)的繁榮促使廠房向人員復雜的郊區(qū)遷移，廠區(qū)防盜成為每個企業(yè)管理者關心又頭痛的問題。本文所講述的電渦流傳感器防盜報警系統(tǒng)就是在這種環(huán)境下產(chǎn)生的，它利用電渦流效應實現(xiàn)了企業(yè)形象與企業(yè)安全的雙贏。

關鍵詞：電渦流傳感器工廠防盜

一、引言

隨著改革開放的進行，國內(nèi)經(jīng)濟蓬勃發(fā)展，老工廠不斷擴建，新工廠如雨后春筍般成立。在高房價高地價的背景下，越來越多的工廠選擇建在人煙稀少的郊區(qū)以降低成本。因此無論是白天還是黑夜廠房周邊的活動人員都會很少，這邊給一些不法分子以可乘之機。過去常用的紅外線和微波墻雖有其優(yōu)勢，但往往受地形、天氣的影響；防盜網(wǎng)有礙美觀且易被發(fā)現(xiàn)而形同虛設甚至被損壞，那是否有更好的解決方法呢？

渦流檢測技術(shù)基本原理的建立和發(fā)展起源于早期電磁學的發(fā)現(xiàn)。隨著法拉第、麥克斯韋等人對電磁現(xiàn)象的實驗研究和對電磁基本理論問題的數(shù)學分析都獲得了巨大的進展為分析渦流實驗方法提供了理論基礎。人們普遍將視線集中在電渦流傳感器在檢測中的擴展應用中，但卻很少有人考慮到電渦流與金屬存在著一種必然聯(lián)系，并將其用于實現(xiàn)大型廠區(qū)的安全防盜。

二、解決方案

在廠區(qū)圍墻外利用電渦流傳感器可以很好地解決上述問題，具體操作如下：在廠區(qū)圍墻外側(cè)據(jù)墻根3~4m處沿圍墻一周（廠房門口附近除外）挖0.3m寬的溝，溝底及內(nèi)側(cè)用水泥打?qū)崳瑢鞲芯€圈填入溝內(nèi)構(gòu)成閉合回路，并外接1MHZ以上的交流電源，同時利用導線將線圈與檢測轉(zhuǎn)換電路相連，輸出端接報警裝置。然后將溝填平，并使其上方環(huán)境與周圍環(huán)境一致。當犯罪分子攜帶犯罪工具如贓物、運輸工具、翻墻工具、撬鎖工具等接近線圈時，線圈的等效電感發(fā)生變化，回路的等效阻抗和諧振頻率都隨之變化，再通過調(diào)幅或測量電路將阻抗的變化轉(zhuǎn)化為傳感器輸出電壓的變化，進而驅(qū)動報警裝置。

三、傳感器的工作原理

利用電渦流效應將位移等非電被測參量轉(zhuǎn)換為線圈的電感或阻抗變化的變磁阻式傳感器。電渦流效應是指金屬導體置于交變磁場中會產(chǎn)生電渦流，且該電渦流所產(chǎn)生磁場的方向與原磁場方向相反的一種物理現(xiàn)象。電渦流傳感器的敏感元件是線圈，當給線圈通以交變電流并使它接近金屬導體時，線圈產(chǎn)生的磁場就會被導體電渦流產(chǎn)生的磁場部分抵消，使線圈的電感量、阻抗和品質(zhì)因數(shù)發(fā)生變化。這種變化與導體的幾何尺寸、導電率、導磁率有關，也與線圈的幾何參量、電流的頻率和線圈到被測導體間的距離有關。如果使上述參量中的某一個變動，其余皆不變，就可制成各種用途的傳感器，能對表面為金屬導體的物體進行多種物理量的非接觸測量。這種傳感器的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、頻率響應寬、靈敏度高、測量線性范圍大、抗干擾能力強、體積小等。

傳感器線圈中通上交變電流，其周圍便會產(chǎn)生交變磁場，當金屬導體靠近線圈時在磁場作用范圍內(nèi)的導體表層就會產(chǎn)生渦流，而此渦流又將產(chǎn)生一交變磁場阻礙外磁場的變化。從而導致傳感器線圈的電感L發(fā)生變化。利用調(diào)幅式測量電路吧傳感器線圈與電容并聯(lián)組成LC諧振回路。

當導體接近傳感器線圈時，線圈的等效電感發(fā)生變化，回路的等效阻抗和諧振頻率都將隨之改變，LC檢測回路的諧振峰將左右移動，傳感器輸出電壓必定降低。通過實時地將輸出電壓與某一給定電壓比較，進而決定報警電路能否被驅(qū)動，即可及時的判斷是否有犯罪分子攜帶工具接近圍墻。

四、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示，由電渦流傳感器（線圈回路）、檢測電路及報警電路三部分組成。

圖1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

Fig1 System block diagram

五、優(yōu)缺點分析

電渦流傳感器作為檢測系統(tǒng)中的信息采集元件，具有測量范圍大、靈敏度高、結(jié)構(gòu)簡單、抗干擾能力強及可非接觸測量等優(yōu)點。利用渦流傳感器進行廠區(qū)防盜報警，一方面施工方便，無論是建廠初期還是后期改造均可實現(xiàn)，同時對廠區(qū)的天氣及周邊地形沒有過多要求，適應于各種復雜地形；另一方面該防盜報警系統(tǒng)隱蔽，較難被發(fā)現(xiàn)，犯罪分子不易進行破壞，確保了防盜報警系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性；再者本系統(tǒng)維護了企業(yè)工廠的形象，與周圍環(huán)境和諧相處，徹底解決了以往安裝防盜網(wǎng)有礙美觀的問題，且不會對盜竊者或者意外闖入人員造成人身傷害，又達到了給入侵者一種威懾和阻擋的作用。

該系統(tǒng)的缺點是廠房門口附近為防盜的死區(qū)，但對于絕大多數(shù)工廠來說門口應設有監(jiān)控設備，同時有門衛(wèi)24小時看守，很少會出現(xiàn)問題。

六、結(jié)束語

在利用電渦流傳感器解決廠區(qū)防盜報警的過程中，我們可以深切的體會到高科技技術(shù)為人類的生活帶來的便利于安全，足不出戶就可以實現(xiàn)幾十米甚至幾十公里范圍內(nèi)的防盜，但是無論哪種防盜系統(tǒng)都是治標不治本的辦法，提供公民素質(zhì)，建立良好的治安環(huán)境才能從根本上杜絕盜竊犯罪，維護公民權(quán)益。

參考文獻：

[1]王媛媛．耐高壓電渦流位移傳感器的研究[D]．中國優(yōu)秀碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫．浙江大學，2006.10-15

[2]程德福、王君、凌振寶、王言章編．傳感器原理及應用[M]．機械工業(yè)出版社，2008.64-65

[3]戴焯主編．傳感器原理與應用[M]．北京理工大學出版社，2010.53-57

[4]童敏明，唐守峰．檢測與轉(zhuǎn)換技術(shù)[M]．中國礦業(yè)大學出版社，2008.138-142

[5]鐘順時，鈕茂德著．電磁場理論基礎[M]．西安電子科技大學出版社，1995.112～117