[发明专利]文件监控装置

说明书

本发明涉及一种文件监控装置，该文件监控装置包括设置在文件 检测位置的超声发射机和超声接收机；以及控制系统，该控制系统耦 接到超声发射机和接收机，用于使得超声信号从发射机经过检测位置 发射到接收机，以及用于监控由接收机接收的超声信号。这种装置就 是下文所要描述的。

最近已开发了所述的这种利用了超声信号的文件监控装置来检测 诸如钞票等的文件。

对纸厚度和/或钞票上的带子(tape)的测量利用了空气和钞票/ 带子对超声的高阻抗对比。因此，反射能量的百分比是钞票密度的量 度。该方法可区分单张钞票和两张钞票，以及检测带子、孔、破损和 缺损。

当超声接触钞票时，其中一些能量将被反射以及一些能量将传播 穿过钞票。反射能量和透射能量之间的比率近似是阻抗对比的量度。 值得注意的是吸收依赖于频率。因此，设计和压电材料的选择将影响 被测量的频带以及空气和钞票纸的相关吸收。

常规地，超声利用压电材料产生，该压电材料可将电能转换为超 声能，以及将超声能转换为电能。通常使用的压电换能器由陶瓷材料 (例如，PZT、BaTiO₂)或石英制成。

在PCT/GB 06/002947中描述了一种传统的基于超声的用于监控 钞票的系统的实施例。

基于陶瓷等的传统压电换能器具有壳体，该壳体围绕陶瓷材料以 便对其进行支撑，并且穿过该壳体形成到控制系统的连接。壳体的尺 寸意味着不可能将一组压电换能器并排放置，以及对发送和接收超声 具有连续的敏感区域。为了处理这个问题，已知提供许多线阵列换能 器，其中一个阵列的换能器相对于邻近阵列的换能器横向错开，使得 错开的阵列的每个换能器与第一阵列的换能器之间的间隙对齐。然而， 即使采用这种配置，也有可能遗漏文件中的某些缺陷，尤其是破损， 因为不能在实现对文件进入方向的横截方向上的完全覆盖。

传统换能器存在的另一问题是它们被设计为发射具有很小频率带 宽的超声并因此具有高Q因子。在对文件的监控中，尤其是在对钞票 的监控中，这是不理想的，因为已经发现诸如纸的文件材料以不同方 式对不同频率作出响应，并且能监控文件对宽的频率范围的响应是很 重要的。

根据本发明，所述的这种文件监控装置的特征在于接收机和发射 器中至少一个包括压电聚合物膜。

我们已经发现通过利用压电聚合物膜构成接收机和发射机中的一 个或两个，可显著改进传统文件监控装置。在医学和地震领域已知对 这种膜的使用，但在文件监控领域先前还没注意到该材料的重要性。 特别地，与已知陶瓷换能器阵列形成对比的是，利用膜可以实现对文 件的完全覆盖，因为膜可以完全延伸跨过文件路径，而没有任何间隙。 另外，该膜本身具有低Q因子并可产生宽的频率带宽，这使其尤其适 合于以不同频率检测文件。这也使得能够获得高分辨率的图像。

使用压电聚合物膜的另一优点是与传统陶瓷换能器的相对刚性特 征相比，膜的形状可适用于各种应用。这对于其中文件路径围绕曲线 等延伸的文件处理装置来说是很重要的，压电材料可设计成符合这些 曲线。

压电聚合物膜的低Q因子的另一优点是振铃时间(ring-down time)比陶瓷换能器短得多。这显著提高线分辨率并传输宽带数据。

虽然在一些情况下，接收机和发射机的其中之一可利用传统陶瓷 或石英换能器制成，优选地，接收机和发射机每个都包括压电聚合物 膜。

适宜的膜的实施例包括聚偏二氟乙烯(polyvinylidene difluoride)、 偏氟乙烯(polyvinylidene fluoride)和三氟乙烯(trifluoroethylent) 的共聚物、偏氟乙烯和四氟乙烯(tetrafluoroethylene)的共聚物，以 及偏二氰乙烯与醋酸乙烯共聚物。

压电聚合物膜可以以多种不同方式构造。在优选的方式中，所述 的接收机和发射机中的至少一个包括限定空腔的支撑构件，延伸跨过 该空腔的压电聚合物膜。空腔允许膜振动并且空腔的尺寸影响主振动 频率。

在替代设置中，所述的接收机和发射机中的至少一个包括限定凸 表面的支撑构件，其中压电聚合物膜在该凸表面上延伸。

在任一情况下，支撑构件优选地导电以便提供一种能够与膜的邻 近表面电接触的方便方式。适宜的实施例是铝。可选地，导线可穿过 支撑构件，例如，以接触膜的邻近表面。