專利名稱：使用印刷電路的感應傳感器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于對在平面感應傳感器的有效部分附近傳遞的磁性及導電性元件進行檢測的感應傳感器。這種平面感應傳感器尤其適合那些用于對諸如鈔票之類的具有磁性或?qū)щ娦园踩膯螕?jù)可靠性進行驗證的驗證設備。
背景技術：
對諸如鈔票之類的安全單據(jù)來說，其中有很多單據(jù)包括不同的安全元件，這些安全元件包括安全染料、安全墨水以及安全線。這些安全元件通常具有可以檢測的磁和(或)導電屬性。有時候，仿造單據(jù)會在那些可信單據(jù)不具有磁屬性的區(qū)域中具有磁屬性，由此可以通過測量這些元件及位置來確定鈔票是否真實。
目前存在多種類型的感應傳感器，這些感應傳感器能夠檢測單據(jù)的磁和導電屬性。在將一個具有磁或?qū)щ妼傩缘膯螕?jù)移經(jīng)感應傳感器時，它會導致感應傳感器中作為電感的感應及放大因數(shù)改變。與感應傳感器相關聯(lián)的電子電路將會檢測感應傳感器的屬性變化。
大多數(shù)感應傳感器都包含了用于在測試單據(jù)上形成高幅度磁場的鐵磁芯。這種磁芯的磁性取決于外部磁場幅度。當感應傳感器處于一個具有時變幅度的外部磁場中時，有可能無法區(qū)分來自傳感器的信號以及與安全單據(jù)傳遞相關聯(lián)的信號。而鐵磁芯磁導率的廣泛散布會導致此類感應傳感器的初始電感廣泛散布。由于存在這種散布，因此通常需要復雜的電子電路或單獨的調(diào)節(jié)元件。
在很多感應傳感器中，勵磁線圈是由線卷構成的，其中在特定線圈架上包含了很多線匝。制造感應傳感器的線卷及其他元件的成本很高。即使傳感器具有鐵氧體磁芯，具有這種線卷的感應傳感器往往還是具有廣泛散布的電感。
大多數(shù)感應傳感器都具有用于感測的微小幾何鄰近區(qū)域。在使用這種感應傳感器的驗鈔機中應用了特殊的機械裝置，以便保持鈔票與感應傳感器非常接近或者直接接觸。但是這種裝置很可能導致票據(jù)堵塞以及感應頭高度磨損。
由于在驗證通道的相對側(cè)放置了同一感應傳感器的兩個感應部分，因此某些感應傳感器可以在不與票據(jù)直接接觸的情況下提供票據(jù)測試。這種方法的主要問題在于這兩個感應部分是由傳送高頻信號并且相對較長的導線連接的。并且這些導線將會添加干擾源。
本發(fā)明背離了使用現(xiàn)有技術中常見的線卷和鐵磁芯的已接受方法。感應傳感器可以用低成本的多層印刷電路板技術構造，它提供了散布范圍很窄的感應傳感器參數(shù)。這個感應傳感器可以用不同的分辨率感測區(qū)域參數(shù)來制造，并且尤其適用于驗鈔機領域，而不會與紙幣相接觸。通過使用放置在驗證器通道相對側(cè)上的單個相關電子電路，可以對來自這兩個感應傳感器的信號進行分析，由此減少作為傳感器與鈔票之間的距離的函數(shù)的信號變化。

發(fā)明內(nèi)容
依照本發(fā)明，一種用于感測安全票據(jù)中的磁或?qū)щ妼傩缘钠矫娓袘獋鞲衅鳎ň哂信c工作線圈相連的次級線圈的平面變流器。該平面變流器是用多層印刷電路板技術制造的，該平面變流器包含螺旋式初級線圈和次級線圈，其中次級線圈包含在多層電路板的最接近的層中的一個或幾個線匝。工作線圈可以在同一個印刷電路板中與變流器合并，由此形成完全完整的感應傳感器。在其他結(jié)構中，外部導線可用于構成工作線圈。變流器初級線圈中的時變電流會在變流器次級線圈中感生強的時變電流，并且該電流的方向與初級線圈中的電流相反。這些電流在工作線圈中流動，由此在工作線圈的最接近區(qū)域中形成測試磁場。在將任何磁或?qū)щ娦园踩平?jīng)測試磁場時，該元件將會導致感應及放大因數(shù)這樣的感應傳感器參數(shù)改變。與感應傳感器相關聯(lián)的電子電路則允許測量感應傳感器的參數(shù)變化。
依照另一個方面，一種改進傳感器信號相對于(verses)傳感器與單據(jù)之間距離的依賴性的方法，該方法包括對兩個處于驗證器通道相對側(cè)并具有單獨的相關電子電路的平面感應傳感器進行調(diào)整。通過對來自一個傳感器的信號進行分析，可以計算用于與來自第二傳感器的信號相乘的校正系數(shù)。這種方法提高了信號對于第二傳感器與測試單據(jù)之間距離的依賴性。
不同的實施方式包括下列的一個或多個特征。平面感應傳感器可以包括若干個變流器，其中每一個變流器都與自己的工作線圈相連。平面感應傳感器可以包括若干個變流器，這些變流器全都連接到共同的工作線圈。變流器的初級線圈可以包括兩個螺旋式線圈，該線圈放置在兩個最接近次級線匝層相對側(cè)的位置上。在變流器的初級螺旋式線圈的改進幾何形狀中，將會在線匝之間使用可變距離，其中該距離越大，線匝長度將會越長。此外還可以使用另一種改進的初級螺旋式線圈，其中在線匝之間具有恒定的距離并且線匝的寬度是可變的，所述寬度越大，線匝將會越長。變流器的次級線圈可以包括若干個線匝。工作線圈可以包括處于傳感器感測邊緣附近的一條或幾條導線，并且電流只沿著一個方向流動，由此形成的磁性測試區(qū)域方向平行于測試單據(jù)平面。工作線圈可以包括兩條或幾條處于傳感器感測邊緣的導線，其中電流是沿著相反方向流動的，并且形成的測試磁場方向?qū)怪庇跍y試單據(jù)平面。


在附圖中顯示了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，其中圖1是一個顯示了平面感應傳感器的示意圖，其中包括一個與雙線工作線圈相連的變流器，該變流器具有兩個處于不同的層的串聯(lián)初級線圈以及單匝次級線圈；圖1A是平面感應傳感器的分解透視圖；圖1B是感應傳感器的局部截面圖；
圖1C是感應傳感器的透視圖；圖2是圖1所示的平面感應傳感器的電路圖；圖3是一個顯示了平面感應傳感器結(jié)構的示意圖，其中包括一個與單線工作線圈相連的變流器，該變流器具有兩個處于不同的層中的串聯(lián)初級線圈以及一個單匝次級線圈；圖3A是經(jīng)過修改并具有兩個處于不同的層的串聯(lián)初級線圈的平面感應傳感器的分解透視圖；圖3B是經(jīng)過修改的平面感應傳感器的局部截面圖；圖3C是經(jīng)過修改的平面感應傳感器的透視圖；圖4是圖3所示的平面感應傳感器的電路圖；圖5是一個顯示了平面感應傳感器的優(yōu)選結(jié)構的示意圖，包括與雙線工作線圈相連的變流器，該變流器具有三個處于不同的層中的串聯(lián)初級線圈以及雙匝次級線圈；圖6是圖5所示的平面感應傳感器的電路圖；圖7是一個顯示了另一種平面感應傳感器結(jié)構的示意圖，包括與單線工作線圈相連的變流器，該變流器具有三個處于不同的層中的串聯(lián)初級線圈以及一個雙匝次級線圈，而工作線圈則包含了處于不同的層中的前部并行導線；圖8是圖7所示的平面感應傳感器的電路圖；圖9是顯示變流器初級線圈的三種變體的示意圖；圖10是平面感應傳感器的單側(cè)應用的透視圖；以及圖11是用于提高來自與平面感應傳感器相關聯(lián)的電路的信號幅度相對于傳感器與測試單據(jù)之間距離的依賴性的平面感應傳感器部件的透視圖。
具體實施例方式
圖1所示的平面感應傳感器100包括多層印刷板1以及雙線連接器2。這個傳感器具有接近多層印刷板1的前沿3的活性區(qū)。多層印刷板1包括四個活性層4、5、6和7，所述活性層是用玻璃纖維復合分離介電層19、20和21分離的。圖1A、1B和1C中顯示的所有孔洞都具有內(nèi)部金屬噴鍍，由此允許在與相應孔洞相關聯(lián)的活性層4、5、6和7中的導線之間進行連接。
在活性層4、5和6中，存在一個變流器102，它是用兩個串聯(lián)的初級螺旋式線圈8和9以及一個次級單匝線圈10構成的。該變流器的次級線圈10與導線11和12所構成的工作線圈104相連。工作線圈的導線11和12處于與多層印刷板1的感測邊緣3最為接近的鄰近區(qū)域中。
箭頭13和14分別顯示的是變流器的串聯(lián)初級線圈8和9中的交流電的瞬時方向。源于初級線圈電流的交變磁場會在變流器的次級單匝線圈兩側(cè)產(chǎn)生經(jīng)過放大并與直流電相類似的電流，其中該電流的瞬時方向是用箭頭15顯示的。對處于感應傳感器工作頻率的次級線圈的材料而言，當次級線圈材料厚度是至少一個表層的時候，上述情況將會發(fā)生。表層厚度是頻率和材料電導率的函數(shù)，在工作頻率增大以及材料電導率降低的時候，表層厚度將會更小。在印刷電路板技術中，最常用的材料是銅，并且對銅來說，在10MHz的工作頻率，表層厚度約為25μm。在確定感應傳感器的工作頻率下限時，應該考慮到這些計算。薄的分離層37和33可以用于提高變流器的效率。在這里可以使用厚度為0.1mm的標準分離層來實現(xiàn)這個目的。變流器的次級線圈與工作線圈相連，其中所述工作線圈是由兩條導線11和12構成的。該工作線圈包含兩條與次級線圈10相連的導線11和12，并且通過對所述次級線圈10進行調(diào)整，可以使電流沿著圖1中通過箭頭16和17顯示的相反方向流動。工作線圈的導線11和12位于與感應傳感器的感測邊緣3最接近的鄰近區(qū)域。導線11與12之間的距離則是由分離層20和21的厚度的總和決定的。箭頭18顯示的是由工作線圈形成的測試磁場的瞬時方向。測試磁場的方向處于印刷電路板1的平面以內(nèi)，并且垂直于感應傳感器的感測邊緣3。
在選擇工作線圈的導線11和12之間的間距時，應該對幾個因素加以考慮。在經(jīng)由感測邊緣3的鄰近區(qū)域來傳遞測試單據(jù)的磁性或?qū)щ娦园踩r，測試磁場的幅度越高，傳感器電感的相對變化也就越大。這種電感的相對變化表征的是感應傳感器的靈敏度。在與感測邊緣3最接近的鄰近區(qū)域中，隨著工作線圈導線11與12之間距離的縮小，測試磁場的幅度將會增大。另一方面，隨著導線11與12之間距離的增大，感測邊緣3的活性鄰近區(qū)域?qū)s小，此外，感應傳感器的感測邊緣3與票據(jù)之間的距離也會減小。由此可以改進對于安全元件的檢測。傳感器辨別測試單據(jù)上的分離安全元件的分辨率同樣依賴于導線11與12之間的距離。當導線11與12之間的距離減小的時候，傳感器的分辨率將會增加。此外，如果鈔票上的安全元件間隔很小，那么必須使得導線非常緊湊。因此，導線11與12之間的距離取決于特殊的應用。特別地，對圖1所示的傳感器而言，其導線11與12之間的間距為1.5mm，如果傳感器感測邊緣3與測試票據(jù)之間的距離小于1.5mm，那么該傳感器可以對分辨率約為2mm的美國鈔票上的磁性墨水進行檢測。這種傳感器可以用在驗鈔機中，而不用與票據(jù)直接接觸，此外，無論鈔票怎樣擺動，該傳感器都能檢測安全元件。
如圖1所示，感應傳感器的工作線圈以及變流器的次級線圈都與變流器初級線圈的一端相連。該連接是降低感應傳感器的電容靈敏度所必需的。當與傳感器感測邊緣最為接近的傳感器元件存在較大頻率電壓的時候，這種靈敏度將會增大。在這種情況下，鈔票及其導電元件可能會影響到這些元件與其他元件組之間的電容，其中包括感應傳感器元件以及相關電子電路的元件。這種影響會導致很難區(qū)分來自相關電路的信號以及與鈔票的磁性安全元件相關聯(lián)的信號。通過將工作線圈與初級線圈末端相連，可以使感應傳感器連接器2的導線A和B相異。導線A應該與相關電子電路的公共導線相連。此外還存在另一種在相關電子電路設計中提供更多能力的可能性，其中在所述設計中，工作線圈與變流器的初級線圈沒有任何連接。并且工作線圈是單獨連接到公共導線的。在這種情況下，當變流器的工作線圈與初級線圈之間禁止存在任何直流耦合的時候，這時應該使用經(jīng)由電容器的交流連接。
圖2顯示的是具有圖1所示結(jié)構的感應傳感器的等價電子電路。變流器初級線圈包括與感應傳感器的連接器2相連的兩個串聯(lián)線圈8和9。變流器的次級線圈10則與導線11和12所構成的工作線圈相連。此外，工作線圈還與變流器初級線圈的一端以及傳感器連接器2的管腳A相連。
為了避免影響到傳感器上的外部磁場，包括連接器2在內(nèi)的平面感應傳感器的所有元件都是由非磁性材料制成的。任何鐵磁材料的磁導率都取決于外部磁場幅度。通過在感應傳感器中應用這種材料，可以使傳感器電感依賴于外部磁場幅度。當外部磁場隨時間改變的時候，這種影響是不需要的。這種場可以感應來自相關電路的時變信號，在很多情況下，這種信號與票據(jù)安全元素所感應的信號是無法區(qū)分的。
對圖1所示的平面感應傳感器而言，其工作頻率是從幾兆赫茲到幾十兆赫茲。其下限由變流器操作效率來定義。而上限則未明確定義，但是可以將其作為傳感器結(jié)構的可能諧振頻率來進行估計。
在平面感應傳感器中使用的傳導材料應該具有盡可能最小的電阻。這個需求對減小工作頻率范圍下限而言是非常有用的，它提高了感應傳感器的電感的放大因數(shù)。出于同樣理由，在這里應該使用具有厚金屬層的印刷電路板材料。如果在常規(guī)的印刷電路板技術中使用銅這樣的低比電阻材料，那么很容易就可以滿足這個需求。此外在感應傳感器的結(jié)構中還可以使用其它的低比電阻系數(shù)材料，例如鋁或銀。
通過去除螺旋式線圈9以及只使用螺旋式線圈8，可以實現(xiàn)圖1所示的平面感應傳感器的一種變體。對高頻操作而言，這種結(jié)構的變流器并不是最佳的，但是具有這種變流器的傳感器將會具有較低的頻率下限。
圖3顯示了另一種感應傳感器，其與圖1所示的感應傳感器的不同之處僅在于工作線圈的結(jié)構。除了工作線圈和測試磁場方向之外，該傳感器是以一種相似的方式工作的。該傳感器包括具有雙線連接器23的多層印刷電路板22。這種多層印刷電路板具有三個安裝在電介質(zhì)基底39上的活性層25、26以及27，并且這些活性層是由介電層37和38分離的。變流器包括分別位于活性層25、26和27中的兩個串聯(lián)的螺旋式初級線圈28和22以及單匝的次級線圈30。變流器線圈中的瞬時電流方向是由箭頭32、34和33顯示的。圖3所示的傳感器與圖1傳感器的主要區(qū)別是具有一個由導線31構成的工作線圈。該導線接近于感應傳感器的感測邊緣24。箭頭35顯示了這條導線中的瞬時電流方向。這個電流會在最接近傳感器感測邊緣24的鄰近區(qū)域感生一個測試磁場，其方向由箭頭36顯示。這個測試磁場的方向垂直于傳感器印刷電路板22的平面并處于測試票據(jù)平面中。該傳感器的靈敏度取決于感測邊緣與測試票據(jù)之間的距離。因此，與圖1的傳感器相比，該傳感器的精度相對較低。
圖4顯示的是具有圖3所示結(jié)構的感應傳感器的等價電子電路。圖4中的所有單元編號與圖3都是對應的。變流器的初級線圈包括兩個與感應傳感器的連接器23相連的串聯(lián)線圈28和29。變流器的次級線圈30與導線31所構成的工作線圈相連。工作線圈與變流器初級線圈的一端以及傳感器連接器23的管腳A相連。
圖5顯示的是另一種具有更復雜的變流器結(jié)構的感應傳感器。該傳感器包括多層印刷板40以及雙線連接器41。圖5所示的所有孔洞都具有內(nèi)部金屬噴鍍，以便在與相應孔洞相關聯(lián)的活性層43，44，45，46，47以及48中的導線之間進行連接。該傳感器具有一個靠近多層印刷板40的邊緣42的活性區(qū)。該傳感器與圖1的傳感器是類似的，其不同之處在于改進了變流器結(jié)構。在本范例中，變流器包括三個處于不同層44、46和48的初級線圈49、50和51。并且所有這些初級線圈都是串聯(lián)的。箭頭54、55和56顯示了這些初級線圈中的瞬時電流方向。變流器的次級線圈處于印刷電路板的層45和47中，并且包含了兩個串聯(lián)線匝52和53。該傳感器的工作線圈是在印刷電路板40的感測邊緣42的附近由層43和48中的導線60和61構成的。并且這些導線與變流器是串聯(lián)的。如箭頭61和62所示，工作線圈導線中的瞬時電流具有相反的方向。工作線圈所感生的測試磁場的瞬時方向是用箭頭63顯示的，該方向處于印刷電路板40的平面并且垂直于感測邊緣42。所有活性層43、44、45、46、47和48都是用玻璃纖維復合分離介電層64、65、66、67以及68分離的。層64、65、66和67的厚度應該與實際用于變流器有效操作的厚度一樣薄。導線59和60之間的距離則是由分離層64、65、66、67以及68的厚度總和決定的。
圖6顯示了具有圖5所示結(jié)構的感應傳感器的等價電子電路。變流器的初級線圈具有與感應傳感器的連接器41相連的三個串聯(lián)線圈49、50和51。變流器的次級線圈是由兩個與工作線圈相連的串聯(lián)單匝線圈52和53構成的。該工作線圈包含兩條串聯(lián)導線61和62。
圖7顯示的是另一種感應傳感器，其變流器與圖5所示的變流器相類似。該傳感器包括多層印刷板69以及雙線連接器70。圖7所示的所有孔洞都具有內(nèi)部金屬噴鍍，以便在與相應孔洞相關聯(lián)的活性層72、73、74、75、76以及77中的導線之間進行連接。該傳感器具有靠近多層印刷板69的邊緣71的活性區(qū)。并且該傳感器與圖3所示的傳感器是類似的，但是它具有改進的變流器和工作線圈結(jié)構。變流器包含處于不同的層73、75和77中的三個初級線圈78、79以及80。并且所有這些初級線圈都是串聯(lián)的。箭頭87、88和89顯示了初級線圈中的瞬時電流方向。變流器的次級線圈位于印刷電路板的層74和75，它包含了兩個串聯(lián)線匝81和82。該傳感器的工作線圈是在印刷電路板69的感測邊緣71的附近通過層73、74、75和76中的導線83、84、85和86構成的。并且這些導線并行連接到變流器。工作線圈導線中的瞬時電流具箭頭92、93、94和95所示的方向。對工作線圈感生的測試磁場而言，其瞬時方向是用箭頭96表示的，該方向垂直于印刷電路板69的平面并與感測邊緣71平行。所有活性層72、73、74、75、76以及77都是使用玻璃纖維分離介電層97、98、99，100和101分離的。層97、98、99以及100的厚度應該與實際用于變流器有效操作的厚度一樣薄。層101的厚度則是無關緊要的。
圖8顯示的是具有圖7所示結(jié)構的感應傳感器的等價電子電路。變流器的初級線圈具有三個與感應傳感器的連接器70相連的串聯(lián)線圈78、79和80。變流器的次級線圈至少具有與工作線圈相連的串聯(lián)單匝線圈81和82。工作線圈則包含了四條并聯(lián)導線83、84、85和86。
對感應傳感器設計而言，其主要任務是將磁場能量集中在感應傳感器的感測邊緣附近。傳感器中其他部分中的磁場應該減至最小。如果將這個要求應用于圖1、3、5和6所顯示的傳感器，則意味著將變流器附近的磁場減至最小。從圖1、3、5和6中可以看出，在變流器的初級和次級線圈中，電流具有相反的方向。這個事實導致在變流器附近對關聯(lián)于這些電流的磁場進行補償。變流器的效率取決于分離層厚度、導線材料屬性及其厚度以及選定的工作頻率。此外還存在著某些影響到變流器質(zhì)量的幾何結(jié)構方面。所有次級線圈都應該由初級線圈所覆蓋。在未曾激勵最鄰近區(qū)域中的初級線圈線匝的情況下，次級線圈中的任何部位中的電流都會在其鄰近區(qū)域感生沒有得到補償?shù)拇艌?。此外，借助于變流器初級線圈的正確的幾何結(jié)構，還可以進一步改進變流器。
圖9顯示的是變流器的三種初級線圈。螺旋式線圈102具有恒定的線匝寬度，并且線匝之間的距離也是恒定的。為了充分補償這種線圈中的電流所感生的磁場，有必要在變流器的次級線圈中均勻分布電流密度。但是這種電流分布是不可能實現(xiàn)的，因為這意味著次級線圈內(nèi)部和外部邊緣上的電流會在次級線圈末端產(chǎn)生不同的電壓幅度。因此，對線圈102所進行的補償只在線圈的中間線匝的區(qū)域中實現(xiàn)。對變流器結(jié)構而言，當內(nèi)部和外部線匝長度略微不同的時候，應用這種線圈是非常合理的。圖9顯示的螺旋式線圈103和104的結(jié)構允許在變流器的所有鄰近區(qū)域中進行補償。線圈103具有恒定的線匝寬度，而線匝之間的距離則是可變的，在線匝長度增加時，線匝的寬度將會更大。對線圈104而言，其線匝之間的間距是恒定的，但是這些線匝的寬度則是可變的，隨著線匝長度的增大，線匝寬度也會更大。對該線圈而言，線圈103和104的可變參數(shù)將使得變流器次級線圈中的激勵電流分布最佳。
此外還存在那些用于對來自感應傳感器的信號進行處理的已知電子電路。這些電子電路將會轉(zhuǎn)換可用信號中的感應傳感器的電感變化，其中舉例來說，所述變化與電壓或是具有依賴于這種變化的頻率的交流電壓變化成比例。這種電路可以放置在感應傳感器的印刷電路板上，由此形成一個完全集成的磁通道。此外也可以將相關電子電路置于印刷電路板上。
圖10顯示的是在票據(jù)驗證器中實施平面感應傳感器的單側(cè)應用。在這個應用中，感應傳感器105放在票據(jù)移動平面的一側(cè)。感應傳感器的印刷電路板平面則垂直于測試票據(jù)108的平面。而感應傳感器的感測邊緣則處于與票據(jù)108所要行進的路徑最接近的鄰近區(qū)域。票據(jù)108的運動方向是用箭頭109顯示的。電子電路106形成一個作為感應傳感器105的電感變化函數(shù)的信號。對這個信號所進行的分析是由微控制器107完成的。圖10所示的單側(cè)應用只分析了票據(jù)的一個軌跡。如有必要，在票據(jù)路徑附近也可以放置幾個感應傳感器，以便分析多種票據(jù)軌跡。對平面感應傳感器的應用而言，在一個印刷電路板中可以形成多個傳感器。所有相關電子電路還可以處于印刷電路板上，由此形成完整的多通道磁傳感器部件。
對圖10所示的單側(cè)應用而言，其主要缺陷在于信號幅度取決于票據(jù)與感應傳感器之間的距離。如果沒有使用那些用于在票據(jù)與傳感器之間保持恒定距離的機械裝置，那么只對安全元件是否存在進行檢測，并且只能對諸如磁和導電屬性之類的安全元件特征進行評估。
圖11顯示的是平面感應傳感器裝置，其中即使在驗證器通道中的單據(jù)發(fā)生擺動的情況下，該裝置也可以顧及信號相對于傳感器與票據(jù)之間距離的依賴性。該裝置包括兩個具有單獨的相關電子電路112和113的平面感應傳感器110和111，它們以彼此直接相對的方式放置在驗證器通道的相對側(cè)上。微控制器114對來自這兩個傳感器的信號進行分析。箭頭115則顯示了票據(jù)的移動方向。如果傳感器110與111之間的距離以及每一個傳感器各自的靈敏度都是已知的，那么對來自各個傳感器的信號而言，其幅度之間的瞬時比值表征了測試安全元件在同一時刻處于兩個傳感器之間的位置。對連帶了信號相對于傳感器與測試安全元件之間距離的已知功能依賴性的位置信息而言，無論票據(jù)在驗證器通道中是否擺動，它都允許計算真實的信號振幅。由于印刷電路板技術可以高度再現(xiàn)平面感應傳感器的主要參數(shù)，因此可以對這個具有很多條件的復雜過程進行簡化，其中舉例來說，所述參數(shù)可以是依賴于傳感器與測試安全元件之間距離的靈敏度和功能。
雖然在這里詳細描述了本發(fā)明的多個優(yōu)選實施例，但是本領域技術人員應該了解，在不脫離本發(fā)明實質(zhì)或附加權利要求范圍的情況下，可以對這些實施例實行多種變化。
權利要求
1.一種感應傳感器，包括多層印刷電路以及一個感測元件，所述印刷電路包括在其上具有初級線圈的第一層以及在其上具有次級線圈的第二層，所述初級線圈相對于所述次級線圈重疊放置，以便在所述次級線圈中感生一個響應電流，所述感測元件電連接到所述次級線圈，以便與之形成一個閉合環(huán)路，所述感測元件集中所述次級線圈的響應電流，并且促使感測元件對在所述感測元件附近的材料的磁或?qū)щ妼傩宰兓l(fā)的電感和電導率變化做出響應。
2.如權利要求1所述的感應傳感器，其中所述感測元件鄰近所述傳感器邊緣，并且包括串聯(lián)的第一和第二重疊延長導體部分，這些導體部分在其間定義了一個對在所述邊緣附近出現(xiàn)的電感及電容變化敏感的測量間隙。
3.如權利要求2所述的感應傳感器，其中所述感測元件是所述印刷電路的一部分。
4.如權利要求3所述的感應傳感器，其中所述第一延長導體部分是在所述印刷電路的一層上提供的，并且所述第二延長導體部分是在所述印刷電路的不同的層上提供的。
5.如權利要求4所述的感應傳感器，其中所述次級線圈是單匝線圈。
6.如權利要求5所述的感應傳感器，其中所述次級線圈的所述單匝的寬度很大，由此通常與所述初級線圈相重疊。
7.如權利要求1所述的感應傳感器，其中所述傳感器包括兩個處于所述印刷電路的不同層中的初級線圈。
8.如權利要求7所述的感應傳感器，其中所述初級線圈用包含所述次級線圈的層分離。
9.如權利要求1所述的感應傳感器，其中所述感測元件是由連接到所述次級線圈的外部導體定義的。
10.如權利要求1所述的感應傳感器，其中所述感應傳感器與具有相同結(jié)構的第二感應傳感器相結(jié)合，并且其中所述傳感器是在共同的印刷電路上提供的。
11.一種用于感測磁性和導電性安全結(jié)構的平面感應傳感器，所述平面感應傳感器包括一個多層印刷電路，該電路具有變流器和工作線圈，所述變流器包括在所述印刷電路的一層上提供的平面螺旋式初級線圈，而在印刷電路板的相鄰層中則提供了相關的次級線圈，所述初級線圈與所述次級線圈協(xié)同工作，以便在所述次級線圈中感生強的響應電流，所述次級線圈與工作線圈相連，在安全結(jié)構移經(jīng)所述工作線圈的時候，所述工作線圈將會形成響應于安全結(jié)構中的磁或?qū)щ妼傩宰兓臏y試磁場。
12.如權利要求11所述的平面感應傳感器，其中所述變流器和工作線圈處于相同的多層印刷電路板上，并且工作線圈是用所述多層印刷電路板上的印制導體形成的。
13.如權利要求11所述的平面感應傳感器，其中所述變流器包括一個初級線圈和一個位于多層印刷板的相鄰層上的次級線圈。
14.如權利要求11所述的平面感應傳感器，其中所述變流器包括兩個處于所述電路板的不同層中的串聯(lián)初級線圈，其中所述層是用包含變流器的所述次級線圈的層分離的。
15.如權利要求11所述的平面感應傳感器，其中所述變流器包括兩個處于所述印刷電路板的不同層中的并聯(lián)初級線圈，其中所述層是用包含所述次級線圈的層分離的。
16.如權利要求11所述的平面感應傳感器，其中所述變流器具有線匝寬度恒定并且線匝之間距離恒定的初級線圈。
17.如權利要求11所述的平面感應傳感器，其中所述變流器具有線匝寬度恒定并且線匝之間距離可變的初級線圈，所述距離隨所述線匝長度的增加而增加。
18.如權利要求11所述的平面感應傳感器，其中所述變流器具有線匝間距離恒定并且線匝寬度可變的初級線圈，所述寬度隨所述線匝長度的增加而增加。
19.如權利要求11所述的平面感應傳感器，其中所述工作線圈包括兩個或多個具有不同電流方向的導線。
20.如權利要求11所述的平面感應傳感器，其中所述工作線圈的一個點連接到變流器初級線圈的一端。
21.如權利要求11所述的平面感應傳感器，其中所述感應傳感器包括若干個變流器，每一個變流器都連接到一個單獨的工作線圈。
22.如權利要求1所述的平面感應傳感器，包括與平面感應傳感器關聯(lián)的電子處理電路，該電路安裝在所述平面感應傳感器的多層印刷電路板上。
23.如權利要求1所述的平面感應傳感器，其中在一個印刷電路板的不同位置合并了若干個具有相關電子電路的平面感應傳感器。
24.一種考慮平面感應傳感器信號相對于平面感應傳感器與測試單據(jù)之間距離的依賴性的方法，包括在實際彼此相對的驗證器通道的相對側(cè)上放置平面感應傳感器裝置，該裝置具有兩個平面感應傳感器，其中每一個傳感器都具有單獨的相關電子處理電路，并且所述電子處理電路感測相關感應傳感器的電感的任何變化；以及對微控制器進行編程，以便使用來自關聯(lián)于第二感應傳感器的電子處理電路的信號幅度來計算校正系數(shù)，從而與來自關聯(lián)于第一平面感應傳感器的電子處理電路的信號相乘。
25.根據(jù)權利要求24的方法，其中與每一個傳感器相關聯(lián)的電子處理電路是以不同的相應頻率來工作的。
26.根據(jù)權利要求24的方法，其中與每一個傳感器相關聯(lián)的電子電路具有相同的頻率以及恒定的相移。
27.一種驗鈔機，包括鈔票評估通道，用于移動所述鈔票通過所述評估通道的傳送裝置，至少一個感應傳感器，其放置在所述評估通道一側(cè)，以便在鈔票移動經(jīng)過所述至少一個感應傳感器的時候，感測鈔票的磁性和導電屬性變化；所述至少一個感應傳感器包括一個多層印刷電路以及一個感測元件，所述印刷電路包括其上具有初級線圈的第一層以及其上具有次級線圈的第二層，所述初級線圈相對于所述次級線圈重疊放置，以便在所述次級線圈中感生響應電流，所述感測元件電連接到所述次級線圈，以便與之形成一個閉合環(huán)路，所述感測元件集中所述次級線圈的響應電流，并且在將鈔票移經(jīng)所述感測元件的時候，使感測元件對由鈔票的磁性或?qū)щ妼傩愿淖兯l(fā)的電感及電導率變化做出響應。
28.如權利要求27所述的驗鈔機，該驗鈔機具有至少兩個感應傳感器，其中一個感應傳感器位于鈔票評估通道的一側(cè)，以及所述另一個感應傳感器位于評估通道的相對一側(cè)。
29.如權利要求28所述的驗鈔機，其中所述感應傳感器中的每一個都具有用于處理其信號的單獨的電子電路。
30.一種用于感測磁性和導電性安全結(jié)構的平面感應傳感器，所述平面感應傳感器包括使用多層印刷電路板技術制造的平面變流器和工作線圈，所述變流器包括與印刷電路板的最接近層中的平面次級線圈相關聯(lián)的平面螺旋式初級線圈，所述初級線圈在所述次級線圈中感生強的響應電流，所述次級線圈連接到工作線圈，所述工作線圈在磁性和導電性安全結(jié)構上形成測試磁場。
31.如權利要求30所述的平面感應傳感器，其中所述變流器是使用多層印刷電路板技術制造的，并且所述工作線圈是用外部導線形成的。
32.如權利要求30所述的平面感應傳感器，其中所述變流器和工作線圈位于相同一個多層印刷電路板上，并且工作線圈是用所述多層印刷電路板的印制導線構成的。
33.如權利要求30所述的平面感應傳感器，其中所述變流器包括一個初級線圈和一個次級線圈，這兩個線圈位于多層印刷電路板的最接近的層中。
34.如權利要求30所述的平面感應傳感器，其中所述變流器包括兩個處于不同層中的串聯(lián)初級線圈，這些層是由變流器的次級線圈所在的層分離的。
35.如權利要求30所述的平面感應傳感器，其中所述變流器包括兩個處于不同層中的并聯(lián)初級線圈，這些層是用變流器次級線圈所在的層分離的。
36.如權利要求30所述的平面感應傳感器，其中所述變流器包括兩個以上的串聯(lián)初級線圈，這些初級線圈處于不同的層，并且這些層是用變流器的次級線圈所在的層分離的。
37.如權利要求1所述的平面感應傳感器，其中所述變流器包括兩個以上的串-并連接的初級線圈，這些初級線圈處于不同的層，并且這些層是用變流器次級線圈所在的層分離的。
38.如權利要求30所述的平面感應傳感器，其中所述變流器包括兩個以上的串-并連接的初級線圈，這些初級線圈處于不同的層，并且這些層是用變流器次級線圈所在的層分離的。
39.如權利要求30所述的平面感應傳感器，其中所述變流器包括兩個或多個具有單獨引出管腳的初級線圈。
40.如權利要求30所述的平面感應傳感器，其中所述變流器包括處于所述印刷電路板中的一層中的單匝次級線圈。
41.如權利要求30所述的平面感應傳感器，其中所述變流器包括處于所述印刷電路板一層中的兩個或多個線匝的次級線圈。
42.如權利要求30所述的平面感應傳感器，其中所述變流器包括兩個處于不同層中的串聯(lián)次級線圈，其中所述層是用變流器初級線圈所在的層分離的。
43.如權利要求30所述的平面感應傳感器，其中所述變流器包括兩個處于不同層中的并聯(lián)次級線圈，其中所述層是用變流器初級線圈所在的層分離的。
44.如權利要求30所述的平面感應傳感器，其中所述變流器包括兩個以上的次級線圈，這些線圈串-并連接并處于不同的層中，并且這些層是用變流器初級線圈所在的層分離的。
45.如權利要求30所述的平面感應傳感器，其中所述變流器具有線匝寬度恒定并且線匝之間距離恒定的初級線圈。
46.如權利要求30所述的平面感應傳感器，其中所述變流器具有線匝寬度恒定并且線匝之間距離可變的初級線圈，所述距離隨所述線匝長度的增加而增加。
47.如權利要求30所述的平面感應傳感器，其中所述變流器具有線匝之間距離恒定并且線匝寬度可變的初級線圈，所述寬度隨所述線匝長度的增加而增加。
48.如權利要求30所述的平面感應傳感器，其中所述工作線圈包含一條導線。
49.如權利要求30所述的平面感應傳感器，其中所述工作線圈包含若干條導線，在這些導線中，電流沿著相同的方向流動。
50.如權利要求30所述的平面感應傳感器，其中所述工作線圈包含兩條或多條具有不同電流方向的導線。
51.如權利要求30所述的平面感應傳感器，其中所述工作線圈的一個點連接到變流器初級線圈的一端。
52.如權利要求30所述的平面感應傳感器，其中所述工作線圈的一端經(jīng)由電容器連接到變流器初級線圈的一端。
53.如權利要求30所述的平面感應傳感器，其中所述感應傳感器包含若干個變流器，其中每一個變流器都連接到單獨的工作線圈。
54.如權利要求30所述的平面感應傳感器，其中與平面感應傳感器相關聯(lián)的電子處理電路安裝在所述平面感應傳感器的多層印刷電路板上。
55.如權利要求30所述的平面感應傳感器，其中在一個印刷電路板上的不同位置引入若干個平面感應傳感器。
56.如權利要求30所述的平面感應傳感器，其中在一個印刷電路板上引入具有相關電子電路的若干個平面感應傳感器。
57.一種考慮平面感應傳感器信號相對于平面感應傳感器與測試單據(jù)之間距離的依賴性的方法，包括在實際彼此相對的驗證器通道的相對側(cè)上放置平面感應傳感器裝置，該裝置具有兩個平面感應傳感器，其中每一個傳感器裝置都具有單獨的相關電子處理電路，所述電子處理電路感測相關感應傳感器的電感的任何變化；以及對微控制器進行編程，以便使用來自關聯(lián)于第二感應傳感器的電子處理電路的信號幅度來計算校正系數(shù)，從而與來自關聯(lián)于第一平面感應傳感器的電子處理電路的信號相乘。
58.根據(jù)權利要求56的方法，其中與每一個傳感器相關聯(lián)的電子處理電路以不同的相應頻率工作。
59.根據(jù)權利要求56的方法，其中與每一個傳感器相關聯(lián)的電子處理電路具有相等的頻率以及恒定的相移。
全文摘要
本發(fā)明涉及感測單據(jù)安全特性的平面感應傳感器(100)，票據(jù)具有變化的磁性和/或?qū)щ妼傩?，傳感器是多層印刷電路板設計。該傳感器包括有螺旋式初級線圈(8)、(9)及印刷電路板相鄰層中的單匝或是若干匝的次級線圈(10)的平面變流器，變流器的次級線圈與處于傳感器感測邊緣的工作線圈(104)相連。工作線圈可用外部導線形成且可以并入變流器的印刷板中。在用磁性或?qū)щ姴牧现圃斓陌踩平?jīng)傳感器的感測邊緣時，感應傳感器的電感將會發(fā)生變化。在優(yōu)選實施例中，在驗證器通道相對側(cè)放置兩個具有單獨的相關電子電路的感應傳感器。通過對來自傳感器的兩個信號進行分析，可以對信號進行校正以減小改變安全單據(jù)與各傳感器間的距離所導致的偏差。
文檔編號H01F17/00GK1726518SQ200380106443
公開日2006年1月25日 申請日期2003年12月16日 優(yōu)先權日2002年12月18日
發(fā)明者萊昂·薩爾特斯夫, 沃洛季梅·巴爾丘夫, 謝爾吉·安德羅休克, 德米特拉·巴伊登, 維塔利·格日博夫斯基, 葉夫根尼·亞沃羅夫斯基, 根納季婭·加波伊克 申請人:卡施科德公司