детектор защитных металлических включений в ценных бумагах

Формула изобретения

Детектор защитных металлических включений в ценных бумагах, содержащий металлический корпус и сопряженный с ним чувствительный элемент, высокочастотный генератор частоты f1, блок формирования сигналов, выход которого связан со входом сигнального процессора, отличающийся тем, что в него введены гетеродин частоты f2 и смеситель, предназначенный для получения промежуточной частоты f = f2 - f1 как разности частот высокочастотного генератора и гетеродина, входы смесителя связаны с выходами последних, выход подключен к блоку формирования сигналов, чувствительный элемент подключен к контуру высокочастотного генератора, гетеродин выполнен с возможностью подстройки его частоты, при этом его вход подстройки частоты связан с одним из выходов сигнального процессора, предназначенного для формирования сигнала подстройки частоты при отклонении промежуточной частоты f от заданной.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам и устройствам контроля подлинности банкнот при их тестировании и сортировке на специализированных машинах.

Одним из способов защиты ценных бумаг (банкнот) от подделок является встройка в бумагу металлических включений, например, в виде полоски, нити или фольги с голограммой. Затем при автоматическом контроле подлинности банкноты определяют наличие этих включений в определенном месте банкноты.

Известно множество устройств детектирования наличия металлических включений. Одно из таких устройств для определения наличия защитной проводящей полоски, встроенной в ценную бумагу (банкноту), описано в [1]. Известное устройство состоит из металлического корпуса и сопряженного с ним чувствительного элемента (ЧЭ), связанного с высокочастотным генератором через цепи формирования стабильного тока, блока формирования сигнала (БФС) и сигнального процессора, причем вход БФС связан с чувствительным элементом, а его выход связан со входом сигнального процессора. Принцип действия такого устройства основан на определении изменения общей емкости ЧЭ при внесении в его поле проводящей полоски.

К недостаткам указанного устройства следует отнести то, что в современных машинах контроля и сортировки банкнот предпочтителен бесконтактный контроль, когда банкнота проходит мимо датчика на расстоянии нескольких миллиметров. В этом случае относительное изменение емкости имеет порядок 10³, что приводит к требованиям высокой стабилизации частоты генератора и тока, проходящего через емкость чувствительного элемента, а также достаточно сложной схемы выделения малого приращения амплитуды сигнала, что, в свою очередь, приводит к необходимости устранения помех, которые присутствуют в машине. Кроме того, очень сложно устранить импульсные помехи, сравнимые по величине с сигналом от полоски. Все перечисленные выше недостатки данного устройства делают нецелесообразным выполнение бесконтактного детектора металлических включений по приведенной в [1] схеме.

Задачей изобретения является повышение чувствительности и помехоустойчивости детектора.

Для решения указанной задачи разработан детектор защитных металлических включений в ценных бумагах, содержащий металлический корпус и сопряженный с ним чувствительный элемент, высокочастотный генератор частоты f1, блок формирования сигналов (БФС) и сигнальный процессор, выход которого связан со входом сигнального процессора. В отличие от известного устройства в заявляемое устройство дополнительно введены: гетеродин частоты f2 и смеситель, предназначенный для получения промежуточной частоты f = f2-f1 как разности частот высокочастотного генератора и гетеродина, входы смесителя связаны с выходами последних, выход подключен к блоку формирования сигналов, чувствительный элемент подключен к контуру высокочастотного генератора, гетеродин выполнен с возможностью подстройки его частоты, при этом его вход подстройки частоты связан с одним из выходов сигнального процессора, предназначенного для формирования сигнала подстройки частоты при отклонении промежуточной частоты f от заданной.

Блок-схема детектора приведена на чертеже, где: 1 - корпус, 2 - чувствительный элемент, 3 - проводящая полоска, встроенная в банкноту, Г1, Г2 - первый и второй генераторы, БФС - блок формирования сигнала, СП - сигнальный процессор.

Блок-схема детектора содержит в себе корпус 1 и сопряженный с ним чувствительный элемент 2, подключенный к контуру генератора Г1, генератор Г2, имеющий вход для подстройки частоты, смеситель, блок формирования сигнала БФС и сигнальный процессор СП, причем ко входам смесителя подключены выходы генераторов, а его выход соединен с входом БФС, выход БФС соединен с входом СП, один из выходов СП соединен с входом подстройки частоты второго генератора.

Устройство работает следующим образом. При отсутствии банкноты 3 в зоне чувствительного элемента 2 детектора частота первого генератора f1 определяется параметрами контура и емкостью Cg. На смеситель поступают сигналы с частотой f1 и с частотой f2 от второго генератора и на его выходе получается разностная частота f₀= f2 - f1. Сигнал с этой частотой формируется в БФС и подается в процессор СП, где преобразуется в цифровую форму и запоминается. Кроме того, в СП формируется аналоговый сигнал подстройки частоты U_ос при отклонении промежуточной частоты f заданной f₀. Этим сигналом подстраивается частота второго генератора f2 так, чтобы удерживать промежуточную частоту f₀ в требуемых пределах. Подстройка частоты выполняется во время отсутствия банкноты перед детектором. Появление металлической полоски перед чувствительным элементом детектора эквивалентно подключению дополнительных емкостей Ca, Cb, что приведет к понижению частот f1 и f, то есть получится новая промежуточная частота f₁. Тогда вычисляется величин ₁= f₀-f₁, и если она превышает заданный порог, то считается, что полоска идентифицирована и сигнал об этом СП выдает в центральный процессор машины.

Детектор, выполненный по данной схеме, практически нечувствителен к помехам, неизбежно присутствующим в машине, так как выделение полезного сигнала происходит в частотной области. О чувствительности детектора можно судить по следующему примеру.

Например:

f₂ = 10⁸ Hz, f1 = 99,510⁶ Hz, f₀ = 500 kHz. Если C/C = 10^-3, то = 49,7 kHz. Стабилизация промежуточной частоты легко достигается с точностью 1 kHz, а девиация частоты при прохождении бумаги без полоски составляет = 5...10 kHz, тогда очевидно, что девиация от полоски ₁ в несколько раз превышает "шумовую" девиацию, что позволяет уверенно выделить сигнал наличия металлической полоски или нити на ценной бумаге (банкноте).

Опытные образцы описанного детектора изготовлены и проверены в работе на фирме "ДАТА-ЦЕНТР" (г. Екатеринбург) на машинах для тестирования и сортировки банкнот типа "БАРС ".

Литература

1. Патент США N 5650729, G 01 R 27/26.