WO1997023848A1 - Verfahren zur detektion eines elektrisch leitfähigen elements in einem dokument - Google Patents

Verfahren zur detektion eines elektrisch leitfähigen elements in einem dokument Download PDF

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    • G01V3/088—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with magnetic or electric fields produced or modified by objects or geological structures or by detecting devices operating with electric fields

Definitions

  • the invention relates to a method for detecting an electrically conductive element in a document according to the preamble of claim 1.
  • a method of the type mentioned above is e.g. B. from DE 4339417 AI known.
  • the high-frequency signal generated by an oscillator is applied to a transmitter electrode.
  • the transmitted signal is transmitted to the receiving electrode via the electrically conductive security thread and evaluated in an evaluation circuit.
  • the security thread is recognized as genuine by the evaluation circuit when the amplitude and phase position of the transmitted signal overlap with the input signal at the transmitter.
  • a problem with the detection of security threads in a document is that, for example, a damp document can cause a signal due to the electrolytic line, even though the document has no security thread.
  • a reliable differentiation of the signal transmitted from the transmitting to the receiving electrode due to the metallic line of the security thread from a signal caused by the electrolytic line in the document is made more difficult by the high capacitive coupling resistances present between the transmitting and receiving electrodes.
  • These can be, for example, at an operating frequency in the 100 kHz range in the order of magnitude of mega-ohms and are therefore much larger than the resistance of the metallic security thread, which, for. B. may be in the kilo-ohm range.
  • the invention is therefore based on the object of proposing a simple and reliable method for detecting an electrically conductive element in a document.
  • the basic idea of the invention is that to detect an electrically conductive element in a document, a signal with a modulated carrier frequency is coupled to at least one transmitting electrode, which is transmitted to at least one receiving electrode by means of the electrically conductive element and the received modulation signal for recognizing the electrically conductive element is evaluated.
  • the electrically conductive element acts here as a capacitive coupling element between the transmitting and receiving electrodes.
  • the capacitively transmitted modulated carrier frequency signal is preferably mixed on the receiver side to the modulation frequency.
  • the signal with the modulation frequency can then be evaluated for the detection of the electrically conductive element according to the amplitude.
  • the signal can be filtered and amplified before the evaluation. Due to the availability of the components and the costs, a value of 455 kHz, which is customary in the broadcasting sector, for example, is preferably selected as the modulation frequency.
  • Amplitude modulation can be used to modulate the carrier frequency signal, the carrier frequency being in the MHz range and the modulation frequency being in the kHz range.
  • the capacitive coupling resistances can ischen' ⁇ vischen Transmitting and receiving electrode clearly, e.g. B. can be reduced by a factor of IO 3 , which enables more accurate detection of the electrically conductive elements. Because of the low capacitive coupling resistances, which are, for example, in the kilo-ohm range, the method according to the invention is sensitive to moisture in the documents.
  • the modulated carrier frequency is mixed with the same carrier frequency, only one UHF oscillator is required for the transmitting and receiving electrodes. It can e.g. B. a simple LC oscillator can be used. As a result, the method can be carried out with little technical effort.
  • a plurality of transmitting and receiving electrodes for detecting the electrically conductive element can also be provided in the document.
  • the transmitting and the receiving electrodes of a pair of electrodes are each arranged in a linear manner with respect to one another.
  • Each pair of electrodes corresponds to one measuring track.
  • the pairs of electrodes are arranged in such a way that the measuring tracks do not interfere with one another.
  • the use of several measuring tracks has the advantage that the electrically conductive element can be reliably detected even when the documents to be checked skew.
  • the probability also decreases that security threads which have tears are located exactly where they impair detection. This can also reduce the sensitivity to tears in the security thread during the measurement.
  • Fig. 1 is a schematic representation of the arrangement of transmit and
  • the document 10 can, for example, be a banknote in which a metallic security thread 20 is embedded in a known manner.
  • the electrodes 30, 40 preferably have a width which substantially overlaps the width of the security thread.
  • the electrodes can have a width of 1.5 mm.
  • the transmitting and receiving electrode of an electrode pair can be at a distance of e.g. B. 5 mm.
  • the electrode pairs can extend over the entire width of the document.
  • the electrode pairs are to be arranged in such a way that when the security thread is in the area of the electrodes, the measurement signals capacitively coupled over from the respective transmitting electrode to the respective receiving electrode do not interfere with one another.
  • the increased number of measuring tracks due to the arrangement of several pairs of electrodes is particularly advantageous when the documents to be checked skew.
  • the length of the security thread can also be detected in the case of a multi-track arrangement of the electrodes, which extends over the entire width of the document.
  • the transmitting and receiving electrodes can also be used to detect the electrically conductive Elements in the document may be sufficient, especially if it is not desired to record the entire length of the security thread.
  • the transmitting and receiving electrodes are then preferably to be arranged in the center of the document moving past the electrodes, so that even when the document is skewed, the security thread can cause the signal to be overcoupled from the transmitting to the receiving electrode.
  • a modulated signal is coupled to the transmission electrode and the capacitive transmission of the modulated signal to the transmission electrode is measured.
  • the modulated signal is only transmitted if the electrically conductive element is in the area of the transmitting and receiving electrode.
  • Fig. 2 shows an oscillator 50 for generating a carrier frequency signal, for. B. of about 220 MHz and a modulation oscillator 60, the Fre ⁇ frequency z. B. is set to 455 kHz.
  • the signal of the carrier frequency oscillator is transmitted via a phase shifter 90 which, for. B. an undesired phase shift obtained due to stray capacitances is eliminated, fed to a mixer 70 and multiplied there by the modulation frequency.
  • a 200% amplitude modulation is used as the modulation.
  • the modulated carrier frequency signal obtained by the mixer 70 is fed to the transmitting electrode 30 and transmitted to the receiving electrode 40 by means of the electrically conductive element (not shown here).
  • the signal obtained at the receiving electrode 40 is fed to a further mixer 80 and mixed there with the same carrier frequency, as a result of which the modulation frequency of 455 kHz is recovered.
  • Mixing the modulated carrier frequency signal can e.g. B. by in-phase multiplication of the modulated carrier frequency signal with the same carrier frequency.
  • the signal with the modulation frequency can over a preamplifier 100 is fed to a narrow-band filter 110.
  • the filter serves to suppress noise and enables a narrow-band amplification of the measurement signal in amplifier 120.
  • the output signal of amplifier 120 which is proportional to the logarithm of the signal amplitude and has a bandwidth of z. B. 3 kHz, is then fed to a device 130 which the amplified measurement signal z. B.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Detektierung eines elektrisch leitfähigen Elements in einem Dokument, wobei ein Signal mit einer modulierten Trägerfrequenz an wenigstens eine Sendeelektrode angekoppelt wird. Dieses Signal wird über das elektrisch leitfähige Element zu wenigstens einer Empfangselektrode übertragen, wobei das empfangene Modulationssignal zur Erkennung des elektrisch leitfähigen Elements ausgewertet wird. Das elektrisch leitfähige Element in dem Dokument stellt hierbei ein kapazitives Koppelelement zwischen der Sende- und Empfangselektrode dar.

Description

Verfahren zur Detektion eines elektrisch leitfähigen Elements in einem Dokument
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Detektion eines elektrisch leitf ähi- gen Elements in einem Dokument gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein Verfahren der obengenannten Art ist z. B. aus der DE 4339417 AI be¬ kannt. Bei dem bekannten Verfahren wird das von einem Oszillator erzeugte hochfrequente Signal an eine Sendelektrode angelegt. Das gesendete Signal wird über den elektrisch leitfähigen Sicherheitsfaden auf die Empfangselek¬ trode übertragen und in einer Auswerteschaltung bewertet. Der Sicherheits¬ faden wird von der Auswerteschaltung als echt erkannt, wenn Amplitude und Phasenlage des übertragenen Signals mit dem Eingangssignal am Sen¬ der übereirtstimmen.
Ein Problem bei der Detektierung von Sicherheitsfäden in einem Dokument besteht darin, daß beispielsweise ein feuchtes Dokument aufgrund der elek¬ trolytischen Leitung ein Signal bewirken kann, obwohl das Dokument kei¬ nen Sicherheitsfaden aufweist. Eine sichere Unterscheidung des aufgrund der metallischen Leitung des Sicherheitsfadens von der Sende- zur Emp¬ fangselektrode übertragenen Signals von einem durch die elektrolytische Leitung im Dokument bewirkten Signal ist jedoch durch die zwischen Sen¬ de- und Empfangselektrode vorhandenen hohen kapazitiven Koppelwider¬ stände erschwert. Diese können beispielsweise bei einer Arbeitsfrequenz im 100-kHz-Bereich in der Größenordnung von Mega-Ohm liegen und sind somit sehr viel größer als der Widerstand des metallischen Sicherheitsfadens, der z. B. im Kilo-Ohm-Bereich liegen kann. Bedingt durch die hohen kapazi¬ tiven Koppelwiderstände läßt sich jedoch der Beitrag des Sicherheitsfadens bei der Messung nicht mehr genau erfassen. Dies ist aber wichtig, um eine si- chere Erkennung des Sicherheitsfadens im Dokument zu gewährleisten. Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein einfaches und sichere¬ res Verfahren zur Detektierung eines elektrisch leitfähigen Elementes in ei¬ nem Dokument vorzuschlagen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in dem kennzeichnenden Teil der nebengeordneten Ansprüche angegebenen Merkmale gelöst.
Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, daß zur Detektierung eines elektrisch leitfähigen Elementes in einem Dokument ein Signal mit einer mo- dulierten Trägerfrequenz an wenigstens eine Sendeelektrode angekoppelt wird, das mittels des elektrisch leitfähigen Elements zu wenigstens einer Empfangselektrode übertragen und das empfangene Modulationssignal zur Erkennung des elektrisch leitfähigen Elements ausgewertet wird. Das elek¬ trisch leitfähige Element wirkt hierbei als kapazitives Koppelelement zwi- sehen der Sende- und Empfangselektrode.
Vorzugsweise wird das kapazitiv übertragene modulierte Trägerfrequenzsi¬ gnal empfängerseitig auf die Modulationsfrequenz abgemischt. Das Signal mit der Modulationsfrequenz kann dann zur Erkennung des elektrisch leitfä- higen Elements nach der Amplitude ausgewertet werden. Das Signal kann dabei vor der Auswertung noch gefiltert und verstärkt werden. Auf grund der Bauteile- Verfügbarkeit und der Kosten wird vorzugsweise ein z B. in der Rundfunktecrtrdk üblicher Wert von 455 kHz als Modulationsfrequenz gewählt. Zur Modulation des Trägerfrequenzsignals kann eine Amplitu- denmodulation verwendet werden, wobei die Trägerfrequenz im MHz-Be¬ reich und die Modulationsfrequenz im kHz-Bereich liegen kann.
Durch die Verwendung einer im Vergleich zur Modulationsfrequenz sehr hohen Trägerfrequenz können die kapazitiven Koppelwiderstände ∑'Λvischen Sende- und Empfangselektrode deutlich, z. B. um einen Faktor von IO3 redu¬ ziert werden, was eine genauere Detektierung der elektrisch leitfähigen Ele¬ mente ermöglicht. Aufgrund der geringen kapazitiven Koppelwiderstände, die z.B. im Kilo-Ohm-Bereich liegen, ist das erfindungsgemäße Verfahren umempfindlich gegen Feuchtigkeit in den Dokumenten.
Da das Abmischen der modulierten Trägerfrequenz mit derselben Träger¬ frequenz erfolgt, wird nur ein UHF-Oszillator für Sende- und Empfangselek¬ trode benötigt. Es kann z. B. ein einfacher LC-Oszillator verwendet werden. Dadurch kann das Verfahren mit geringem technischen Aufwand durchge¬ führt werden.
In einer Weiterbildung können auch mehrere Sende- und Empfangselektro¬ den zur Detektierung des elektrisch leitfähigen Elements im Dokument vor- gesehen werden. Die Sende- als auch die Empfangselektrode eines Elektro¬ denpaars sind jeweils zueinander linienf örmig angeordnet. Jedes Elektro¬ denpaar entspricht hierbei einer Meßspur. Die Elektrodenpaare sind so an¬ geordnet, daß die Meßspuren sich nicht gegenseitig stören. Die Verwendung mehrerer Meßspuren hat den Vorteil, daß auch bei Schräglauf der zu prü- f enden Dokumente das elektrisch leitfähige Element zuverlässig erfaßt wer¬ den kann. Durch die erhöhte Zahl von Meßspuren sinkt auch die Wahr¬ scheinlichkeit, daß bei Sicherheitsfäden, die Risse aufweisen, diese genau dort liegen, wo sie die Dektektierung beeinträchtigen. Dadurch kann auch die Empfindlichkeit auf Risse im Sicherheitsfaden bei der Messung reduziert werden.
Weitere Vorteile sowie Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung eines Aus¬ führungsbeispiels der Erfindung anhand der beigefügten Figuren. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung der Anordnung von Sende- und
Empfangselektroden,
Fig. 2 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Lösung,
Fig. 1 zeigt beispielhaft zwei Elektrodenpaare, die jeweils eine Sendeelektro¬ de 30 und eine Empfangselektrode 40 zur Detektierung eines elektrisch leit- fähigen Elements in einem Dokument aufweisen. Das Dokument 10 kann beispielsweise eine Banknote sein, in der ein metallischer Sicherheitsf aden 20 in bekannter Art und Weise eingebettet ist. Die Elektroden 30, 40 weisen vorzugsweise eine Breite auf, die im wesentlichen mit der Breite des Sicher¬ heitsfadens überemstimmt. Beispielsweise können die Elektroden eine Breite von 1,5 mm aufweisen. Die Sende-und Empfangselektrode eines Elektro¬ denpaars können in einem Abstand von z. B. 5 mm angeordnet sein Die Elektrodenpaare können sich dabei über die gesamte Breite des Dokuments erstrecken. Die Elektrodenpaare sind dabei derart anzuordnen, daß wenn sich der Sicherheitsfaden im Bereich der Elektroden befindet, die von der jeweiligen Sendeelektrode zu der jeweiligen Empfangselektrode kapazitiv übergekoppelten Meßsignale sich nicht gegenseitig stören. Die durch die Anordnung mehrerer Elektrodenpaare erhöhte Anzahl von Meßspuren ist insbesondere bei Schräglauf der zu prüfenden Dokumente vorteilhaft. Auch kann bei einer mehrspurigen Anordnung der Elektroden, die sich über die gesamte Breite des Dokuments erstreckt, die Länge des Sicherheitsfadens detektiert werden.
Selbstverständlich kann jedoch auch nur ein Elektrodenpaar, bestehend aus Sende- und Empfangselektrode, zur Detektierung des elektrisch leilf ähigen Elements im Dokument ausreichend sein, insbesondere dann, wenn eine Er¬ fassung der gesamten Länge des Sicherheitsfadens nicht gewünscht wird. Vorzugsweise sind dann die Sende- und die Empfangselektrode mittig zu dem an den Elektroden vorbeibewegten Dokument anzuordnen, damit auch bei Schräglauf des Dokuments der Sicherheitsfaden eine Überkopplung des Signals von der Sende- zur Empfangselektrode bewirken kann.
Gemäß der Erfindung wird ein moduliertes Signal an die Sendeelektrode angekoppelt und die kapazitive Übertragung des modulierten Signals zur Sendeelektrode gemessen. Eine Übertragung des modulierten Signals erfolgt dabei nur, wenn das elektrisch leitfähige Element sich im Bereich von Sende- und Empfangselektrode befindet.
Fig. 2 zeigt einen Oszillator 50 zur Erzeugung eines Trägerfrequenzsignals, z. B. von etwa 220 MHz und einen Modulations-Oszillator 60, dessen Fre¬ quenz z. B. auf 455 kHz festgelegt ist. Das Signal des Trägerfrequenz-Oszil¬ lators wird über einen Phasenschieber 90, der z. B. eine aufgrund von Streu¬ kapazitäten erhaltene, unerwünschte Phasenverschiebung eliminiert, einem Mischer 70 zugeführt und dort mit der Modulationsfrequenz multipliziert. Als Modulation wird hierbei eine 200 % -Amplitudenmodulation verwendet. Das vom Mischer 70 erhaltene modulierte Trägerfrequenzsignal wird der Sendeelektrode 30 zugeführt und mittels des hier nicht dargestellten, elek¬ trisch leitfähigen Elements auf die Empfangselektrode 40 übertragen. Das an der Empfangselektrode 40 erhaltene Signal wird einem weiteren Mischer 80 zugeführt und dort mit der gleichen Trägerfrequenz abgemischt, wodurch die Modulationsfrequenz von 455 kHz zurückerhalten wird. Das Abmischen des modulierten Trägerfrequenzsignals kann z. B. durch phasenrichtige Multiplikation des modulierten Trägerfrequenzsignals mit derselben Trä¬ gerfrequenz erfolgen. Das Signal mit der Modulationsfrequenz kann über einen Vorverstärker 100 einem schmalbandigen Filter 110 zugeführt werden. Der Filter dient zur Unterdrückung von Rauschen und ermöglicht e ine schmalbandige Verstärkung des Meßsignals im Verstärker 120. Das Aus¬ gangssignal des Verstärkers 120, welches dem Logarithmus der Signalam- plitude proportional ist und eine Bandbreite von z. B. 3 kHz aufweisit, wird dann einer Einrichtung 130 zugeführt, die das verstärkte Meßsignal z. B. nach der Amplitude auswertet. Um eine bestmögliche Signalausbeute zu erhalten, kann man den Signalanteil wegkompensieren, der ohne elektrisch leitfähiges Element von der Sendeelektrode auf die Empfangselektrode über- koppelt. Dies kann beispielsweise durch eine Rückkopplung 140 des kom¬ plementären Ausgangs des Mischers 70 zur Empfangselektrode 40 erfolgen.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Verfahren zur Detektion eines elektrisch leitfähigen Elements in einem Dokument, insbesondere eines in einer Banknote eingebetteten metallischen Sicherheitsfadens, wobei ein hochfrequentes Signal an wenigstens eine Sen¬ deelektrode angekoppelt wird, das zu wenigstens einer Empfangselektrode kapazitiv übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß an die Sendeelek¬ trode ein Signal mit einer modulierten Trägerfrequenz angekoppelt wird, das über das elektrisch leitfähige Element auf die Empfangselektrode über- tragen wird, wobei das empfangene Modulationssignal zur Erkennung des elektrisch leitfähigen Elements ausgewertet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das modulier¬ te Trägerfrequenzsignal im Empfänger mit derselben Trägerfrequenz auf die Modulationsfrequenz abgemischt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal mit der Modulatonsfrequenz verstärkt und gefiltert wird und anschließend nach der Amplitude ausgewertet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Modulati¬ on des Trägerfrequenzsignals eine Amplitudenmodulation, insbesondere eine 200 % -Amplitudenmodulation verwendet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerfre¬ quenz im MHz-Bereich liegt, insbesondere einen Wert von ca. 220 MHz auf¬ weist, und die Modulationsfrequenz im kHz-Bereich liegt und insbesondere einen Wert von ca. 455 kHz aufweist.
6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit ei¬ nem Oszillator (50) zur Erzeugung eines hochfrequenten Signals, das an wenigstens eine Sendeelektrode (30) angekoppelt wird und zu wenigstens einer Empfangselektrode (40) kapazitiv übertragen wird, wobei die Sende- und Empfangselektrode linienförmig zueinander angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung einen Oszillator (60) zur Erzeugung eines Modulationssignals aufweist, das mit dem Signal des Trägerfrequenz- Oszillators (50) einem Mischer (70) zugeführt wird, wobei als Ausgangs- signal des Mischers (70) ein moduliertes Trägerfrequenzsignal erhalten wird, das an die Sendeelektrode (30) angekoppelt wird.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal des Trägerfrequenz-Oszillators (50) über einen Phasenschieber (90) dem Mi¬ scher (70) zugeführt wird.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Mischer (80) vorgesehen ist, der das von der Empfangselektrode (40) erhaltene mo¬ dulierte Trägerfrequenzsignal mit derselben Trägerfrequenz auf die Modula¬ tionsfrequenz abmischt.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal mit der Modulationsfrequenz einem Vorverstärker (100) zugeführt wird und das verstärkte Signal einem schmalbandigen Filter (110) zugeführt wird und das gefilterte Signal einem Verstärker (120) zugeführt wird, dessen Aus- gangssignal von einer Einrichtung (130) nach der Amplitude ausgewertet wird.
10. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Sende- und Empfangselektroden (30, 40) vorgesehen sind.
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