電動汽車無線充電金屬異物檢測線圈電磁特性

任秉銀， 湯欣寧， 馬云輝

(哈爾濱工業(yè)大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院，哈爾濱 150001)

隨著電動汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，無線充電方式應(yīng)運(yùn)而生[1]. 無線充電憑借其非接觸式充電方式，具有高靈活性、高便利性、高穩(wěn)定性和可實現(xiàn)動態(tài)充電的優(yōu)點[2]，必將成為電動汽車的主要充電方式. 但是，在無線充電過程中，如果電能發(fā)送端與接收端之間的區(qū)域落入金屬異物，會導(dǎo)致金屬異物短時間內(nèi)迅速溫升，從而帶來安全隱患，并影響汽車充電效率[3]. 因此，開發(fā)電動汽車無線充電系統(tǒng)中金屬異物檢測技術(shù)是十分必要的.

由于電動汽車無線充電系統(tǒng)具有充電功率大(數(shù)kW級)、充電過程中功率變化大(0～滿功率)、充電區(qū)域大(邊長在500～700 mm的矩形區(qū)域)、工況復(fù)雜(車型差異、車輛進(jìn)入、停車位置偏移)等特點，基于超聲波和紅外線識別、基于機(jī)器視覺以及基于無源感應(yīng)線圈等檢測方案存在各自的局限性[4]. 基于諧振電路原理，通過檢測阻抗變化量來實現(xiàn)金屬異物檢測的有源線圈方案已經(jīng)成為該領(lǐng)域的研究熱點.

金屬異物檢測線圈是電動汽車無線充電系統(tǒng)中金屬異物檢測的感知單元，如何確定檢測線圈的結(jié)構(gòu)形式與結(jié)構(gòu)參數(shù)是決定這種檢測方案有效性與實用性的關(guān)鍵問題.

近年來，WiTricity公司[5]、Convenient Power公司[6-7]、韓國高等科學(xué)技術(shù)院[8-10]等單位的研究人員分別提出了不同的金屬異物檢測線圈結(jié)構(gòu)方案，并分析了線圈結(jié)構(gòu)參數(shù)對金屬異物檢測性能的影響. 香港大學(xué)[11]、重慶大學(xué)[12-13]、山東大學(xué)[14]及其他高校[15-16]也開展了無線充電系統(tǒng)中金屬異物檢測技術(shù)的相關(guān)研究，并對單個圓形線圈在無線充電環(huán)境下感應(yīng)磁場受金屬異物的影響進(jìn)行了初步仿真.

在電動汽車無線充電系統(tǒng)中，金屬異物檢測線圈的電磁環(huán)境極其復(fù)雜，目前還沒有能夠用于檢測線圈設(shè)計的成熟理論方法. 本文首先深入分析影響檢測線圈電磁特性的主要因素，然后通過磁場仿真探究線圈結(jié)構(gòu)參數(shù)與結(jié)構(gòu)形式對檢測線圈電磁特性的影響規(guī)律，為電動汽車無線充電系統(tǒng)中金屬異物檢測線圈的設(shè)計提供指導(dǎo).

1 金屬異物檢測基本原理

將金屬異物檢測線圈布置于電動汽車無線充電系統(tǒng)中能量發(fā)送線圈與接收線圈之間的磁場環(huán)境中，發(fā)送線圈一般采用基頻為85 kHz的電壓信號，給“由檢測線圈與電容串聯(lián)構(gòu)成的諧振電路”施加頻率遠(yuǎn)高于無線充電頻率的高頻交流激勵信號(考慮到諧波的影響，檢測線圈的激勵諧振頻率一般選擇3～6 MHz)，生成高頻磁場，當(dāng)有金屬異物進(jìn)入這個高頻磁場時，因互感效應(yīng)必然導(dǎo)致諧振電路偏離原諧振點而“失諧”[10]，從而使檢測線圈兩端的電壓變化. 檢測該電壓變化情況即可判斷是否有金屬異物進(jìn)入無線充電磁場環(huán)境中. 由此可知，檢測線圈的電磁感應(yīng)特性直接決定了這種檢測方法的可行性和靈敏度.

需要指出的是：置于無線充電環(huán)境中的檢測線圈也會同時產(chǎn)生源于無線充電主磁場的感應(yīng)信號，對于檢測線圈，這些感應(yīng)信號是低頻噪聲信號，可以通過濾波技術(shù)去除，限于篇幅，本文不予討論.

此外，金屬異物檢測線圈置于無線充電環(huán)境中自身也必然會因渦流效應(yīng)而發(fā)熱，同時對系統(tǒng)的充電效率有微弱影響. 在線圈結(jié)構(gòu)設(shè)計時需要考慮充電過程中檢測線圈發(fā)熱引起的升溫問題，避免造成安全隱患. 對相關(guān)領(lǐng)域的用戶，為確保充電系統(tǒng)的安全性，因檢測線圈自身發(fā)熱對系統(tǒng)充電效率的影響是可以接受的.

2 檢測線圈電磁特性影響因素分析

2.1 檢測線圈的基本結(jié)構(gòu)形式

為確保基于諧振原理的檢測線圈的電磁感應(yīng)特性對硬幣、螺釘、螺母等小型金屬異物進(jìn)入充電區(qū)域后反應(yīng)靈敏，綜合考慮線圈的自感系數(shù)與載流量、線圈自身的發(fā)熱、線圈參數(shù)選擇的靈活性、線圈的制造成本以及匹配諧振電容的容值范圍等眾多因素，采用PCB形式的線圈比采用金屬絲纏繞的線圈更具優(yōu)勢.

由電磁學(xué)理論可知，線圈內(nèi)側(cè)的磁感應(yīng)強(qiáng)度遠(yuǎn)高于外側(cè)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，金屬異物在位于線圈內(nèi)側(cè)上方時，其與線圈耦合程度強(qiáng)于線圈外側(cè). 因此，線圈的有效檢測范圍集中于線圈內(nèi)側(cè)上方區(qū)域. 此外，線圈尺寸與異物尺寸之間的關(guān)系直接影響檢測線圈對金屬異物的敏感性. 根據(jù)文獻(xiàn)[12]，對于硬幣等尺寸較小的異物，隨著檢測線圈尺寸的增加，檢測靈敏度逐步降低. 為了能夠檢測到區(qū)域內(nèi)是否存在硬幣、螺釘、螺母等小型金屬異物，檢測線圈一般采用30～50 mm的圓形或矩形線圈為宜. 電動汽車無線充電系統(tǒng)中的電能傳輸區(qū)域尺度遠(yuǎn)大于單個線圈的尺度，為實現(xiàn)全充電區(qū)域內(nèi)金屬異物檢測，需要將若干個小線圈以陣列的形式鋪設(shè).

矩形線圈因其幾何特征可實現(xiàn)單層緊密鋪設(shè)，異物檢測盲區(qū)面積占比較小，適用于單層線圈結(jié)構(gòu)；圓形線圈無法實現(xiàn)單層緊密鋪設(shè)，因此盲區(qū)面積較大，但在相同電流激勵條件下，圓形線圈內(nèi)側(cè)磁場分布更為集中，磁感應(yīng)強(qiáng)度更強(qiáng)，更適用于多層線圈結(jié)構(gòu).

2.2 檢測線圈的基本結(jié)構(gòu)參數(shù)

在確定單個線圈輪廓尺寸的前提下，每個PCB小線圈可調(diào)整的參數(shù)主要有線距、線寬及匝數(shù)，這些參數(shù)的變化會直接影響線圈的電磁感應(yīng)特性.

當(dāng)線圈線寬、匝數(shù)不變時，增加線距使線圈自感系數(shù)減小，線圈中心處場強(qiáng)增強(qiáng)，邊緣處場強(qiáng)減弱；線距、匝數(shù)不變時，增加線寬使線圈自感系數(shù)減小，磁場形狀基本不變；當(dāng)線距、線寬不變時，增加匝數(shù)使線圈自感系數(shù)增加，線圈中心場強(qiáng)增強(qiáng)，邊緣基本不變.

線圈自感系數(shù)過大或過小，可以通過調(diào)節(jié)線圈匝數(shù)進(jìn)行改善；調(diào)節(jié)線距可優(yōu)化磁場分布，但對自感系數(shù)影響不大；線寬通常取一固定值即可，考慮到檢測線圈也會影響充電效率，覆銅面積盡量小，所以該值不宜取過大.

2.3 檢測線圈的組合方式

電動汽車無線充電過程中，由于需要檢測金屬異物的區(qū)域面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于單個線圈的面積，需要布置的檢測線圈數(shù)量一般會達(dá)到數(shù)百個，必然導(dǎo)致檢測線圈的驅(qū)動與采樣電路數(shù)量龐大，系統(tǒng)的復(fù)雜性與成本會大大提高. 因此，需要將若干線圈組合連接成線圈組，以降低驅(qū)動電路與采樣電路的數(shù)量.

線圈的組合數(shù)量、串并聯(lián)方式、線圈繞向?qū)υ肼曇种啤⒋艌龇植?、靈敏度有直接影響：1)同一組中線圈數(shù)量越多，整個系統(tǒng)的驅(qū)動、采樣電路的數(shù)量就越少，但受小異物與線圈耦合面積制約，對小異物檢測的靈敏度越低；2)同一組內(nèi)線圈串聯(lián)連接使總電感與總電阻增加，而并聯(lián)連接使總電感與總電阻值減小；3)相鄰兩線圈同向串聯(lián)時(如圖1(a)所示)，相鄰線圈的瞬時磁場方向相同，線圈感應(yīng)到充電磁場的低頻噪聲電壓會增強(qiáng)；反向串聯(lián)時(如圖1(b)所示)，相鄰線圈的磁場方向相反，則線圈感應(yīng)到充電磁場的低頻噪聲電壓會消減.

(a)兩線圈同向串聯(lián) (b) 兩線圈反向串聯(lián)圖1 線圈繞向示意(箭頭表示瞬時電流方向)Fig.1 Schematic diagram of coil winding directions

若將單個線圈等效為電感與電阻串聯(lián)模型，則將i組由j個線圈串聯(lián)后再并聯(lián)連接組成的線圈組的等效模型如圖2所示.

圖2 線圈串并聯(lián)等效模型Fig.2 Equivalent model of coil series-parallel connection

3 檢測線圈電磁特性仿真分析

針對電動汽車無線充電金屬異物檢測的具體應(yīng)用實例，可以根據(jù)第2節(jié)的原則首先確定出檢測線圈的大致結(jié)構(gòu)參數(shù)范圍和線圈組的不同結(jié)構(gòu)方案，然后仿真分析各結(jié)構(gòu)參數(shù)和線圈組合方式對金屬異物檢測靈敏度的具體影響規(guī)律，為優(yōu)選檢測線圈的設(shè)計方案提供依據(jù).

Ansoft Maxwell軟件可以仿真磁場分布的三維云圖、向量場圖、截面等值曲線等，為模擬金屬異物進(jìn)入無線充電環(huán)境前后磁場的變化提供了可視化分析工具.

3.1 金屬異物進(jìn)入檢測線圈上方對磁場的影響

3.1.1 檢測線圈的基本磁場特性

以一角/一元硬幣(直徑為19/25 mm、厚度為2/2 mm的扁圓柱體)作為金屬異物平行放置于銅質(zhì)圓形檢測線圈(外直徑為35 mm、厚度0.1 mm、匝數(shù)10匝、電感理論計算值L=3.608 μH)正上方3 mm處為例，建立檢測線圈模型和金屬異物模型. 采用一角硬幣時的模型如圖3(a)所示. 檢測線圈采用串聯(lián)諧振方式激勵，取諧振電容C=180 pF，檢測線圈等效電阻r=1 Ω，激勵源電壓表達(dá)式為U0=1sin(2π6 400 000t)(V)，激勵電路原理如圖3(b)所示.

(a)金屬異物與線圈模型 (b)檢測線圈激勵電路原理

圖3 線圈特性仿真模型

Fig.3 Simulation model of coil characteristics

使用瞬態(tài)場求解方式進(jìn)行仿真，可獲得在無/有金屬異物兩種工況下，線圈磁感應(yīng)強(qiáng)度在YOZ平面內(nèi)的分布矢量圖，見圖4.

(a)無異物狀態(tài)

(b)一角硬幣進(jìn)入磁場

(c)一元硬幣進(jìn)入磁場圖4 YOZ平面內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度矢量Fig.4 Vector diagram of magnetic induction in YOZ plane

由圖4可看出，當(dāng)一角/一元硬幣作為金屬異物進(jìn)入后，使線圈原磁場磁力線走向朝四周發(fā)散，磁感應(yīng)強(qiáng)度值被削弱，線圈的等效電感值相應(yīng)減小.

有/無金屬異物時線圈兩端電壓隨時間變化的曲線如圖5所示.

(a)一角硬幣作為金屬異物

(b)一元硬幣作為金屬異物圖5 有無金屬異物時線圈兩端電壓變化曲線Fig.5 Variation of coil voltage with /without metal object

由圖5可看出，分別將一角/一元硬幣作為金屬異物放入磁場后，線圈兩端電壓幅值分別由4.4 V下降為3.1 V/2.8 V，變化率達(dá)29.5%/36.4%，相位也發(fā)生一定程度偏移，表明線圈等效阻抗發(fā)生變化. 因此，通過檢測線圈兩端電壓是否有變化，即可判斷是否有金屬異物進(jìn)入線圈上方充電區(qū)域. 另外，金屬異物尺寸越大，引起線圈兩端電壓的變化率越大，檢測靈敏度越高.

3.1.2 線圈上方不同高度磁場的變化

在無線充電系統(tǒng)中，由于金屬異物檢測線圈一般需要封裝，必然導(dǎo)致金屬異物處于檢測線圈上方一定高度(一般為3～5 mm)的平面內(nèi)，而檢測線圈上方磁場強(qiáng)度是隨著高度的變化而變化的.

下面分別以常見的銅質(zhì)圓形和方形線圈為例，設(shè)圓形線圈內(nèi)直徑為19 mm，外直徑為35 mm；方形線圈內(nèi)邊長為19 mm，外邊長為35 mm；兩組線圈厚度均為0.035 mm，匝數(shù)均為10匝，由10 A恒定電流激勵. 每組中兩個線圈之間的間隙為0.3 mm，建立兩個線圈模型如圖6所示.

(a)圓形線圈

(b) 方形線圈圖6 兩種結(jié)構(gòu)線圈的仿真模型Fig.6 Simulation models of two types of coil

采用靜磁場求解方式，可以得到在線圈上方高度分別為1、3、5 mm平行于XOY平面中各點磁感應(yīng)強(qiáng)度的Z軸分量模|BZ|場圖，如圖7所示.

(a)圓形線圈上方1 mm處 (b)圓形線圈上方3 mm處 (c)圓形線圈上方5 mm處

(d)方形線圈上方1 mm處 (e)方形線圈上方3 mm處 (f)方形線圈上方5 mm處圖7 不同線圈上方XOY平面磁場分布Fig.7 Magnetic field distribution of different coil structures over XOY plane

圖7中對應(yīng)較低|BZ|的區(qū)域為弱耦合區(qū)域，屬于異物檢測盲區(qū)；對應(yīng)較高|BZ|的區(qū)域為強(qiáng)耦合區(qū)域，屬于異物敏感區(qū).

在YOZ平面內(nèi)平行于Y軸、距離Y軸上方分別為1、3、5 mm的位置上磁感應(yīng)強(qiáng)度Z軸分量BZ沿Y軸方向的變化曲線如圖8所示(Z軸正方向為正).

(a)圓形線圈

(b)方形線圈圖8 磁感應(yīng)強(qiáng)度Z分量隨位置變化曲線

Fig.8 Variation of magnetic field inductionZscalar with position

從圖7和8可看出，圓形與方形兩種形狀線圈的磁場分布規(guī)律大致相同，當(dāng)距離線圈高度較小時，磁場強(qiáng)度分布呈草帽狀；隨著高度增加，場強(qiáng)最大值逐漸減小，且線圈上方中心區(qū)域場強(qiáng)逐漸趨于平緩. 磁場強(qiáng)度越強(qiáng)，線圈對金屬異物檢測的靈敏度越高，因此，增加金屬異物與檢測線圈之間距離會降低檢測靈敏度.

當(dāng)金屬異物落入線圈外邊緣|BZ|較小的區(qū)域時，與線圈耦合程度較弱，檢測靈敏度較低，因此單層線圈結(jié)構(gòu)在客觀上必然存在檢測盲區(qū). 在同一高度下，方形線圈相比于圓形線圈對異物敏感區(qū)所占總面積比例更大一些，選用方形線圈或選用多層線圈方案可在一定程度上降低檢測盲區(qū)的面積.

3.2 線圈結(jié)構(gòu)參數(shù)對磁場特性的影響

在確定單個線圈輪廓尺寸的前提下，影響檢測線圈電磁特性的結(jié)構(gòu)參數(shù)主要有形狀、線寬、線距、匝數(shù)等. 而線寬與匝數(shù)是有直接關(guān)聯(lián)的一對參數(shù)，下面以圓形線圈為例，分別分析在設(shè)定線寬的前提下，線距和匝數(shù)對磁場分布的影響.

3.2.1 檢測線圈線距的影響

取圓形線圈外直徑為35 mm，厚度0.035 mm，線寬0.5 mm，材質(zhì)為銅，匝數(shù)為10線距分別取0.2、0.4、0.6、0.8 mm進(jìn)行仿真. 其中線距為0.2 mm和0.8 mm時的線圈模型如圖9所示.

在Y軸上方3、5 mm處分別建立兩條直線，直線上各點BZ值隨位置變化曲線如圖10所示.

(a)線距0.2 mm

(b)線距0.8 mm圖9 不同線距的圓形線圈仿真模型

Fig.9 Simulation models of circular coils with different line distances

(a)線圈Y軸上方3 mm

(b)線圈Y軸上方5 mm圖10 不同線距時BZ隨位置變化曲線

Fig.10 Variation ofBZwith different line distances and position

由圖10(a)可知，在Y軸上方3 mm處，當(dāng)線圈線距為0.2 mm時，磁場為草帽狀分布，線圈中心位置BZ值小于最大值，線圈邊緣位置BZ值衰減速率較快；隨著線距的增加，線圈中心處BZ值增加，BZ最大值點向線圈中心接近，邊緣位置BZ值衰減速率變緩；當(dāng)線距達(dá)到0.8 mm時，BZ最大值點位于線圈中心，磁場近似梯形分布；由圖10(b)可知，Y軸上方5 mm時磁場強(qiáng)度的變化規(guī)律與3 mm時相同，但幅值有明顯降低.

由此可見，增加線距可使線圈中心磁場強(qiáng)度增強(qiáng)，線圈邊緣磁場強(qiáng)度減弱，具有匯聚磁場效果. 在估算有效檢測區(qū)域大小時，可預(yù)先設(shè)定一磁感應(yīng)強(qiáng)度閾值，并認(rèn)為閾值以下區(qū)域為檢測盲區(qū).

3.2.2 檢測線圈匝數(shù)的影響

取線距為0.4 mm，匝數(shù)取4、6、8、10，其他參數(shù)均與3.2.1小節(jié)相同，在Y軸上方3、5 mm處分別建立兩條直線，直線上各點BZ值隨位置變化曲線如圖11所示.

(a)線圈Y軸上方3 mm

(b)線圈Y軸上方5 mm圖11 不同匝數(shù)BZ隨位置變化曲線Fig.11 Variation of BZ with different turns and position

由圖11可知，當(dāng)匝數(shù)增加時，線圈中心區(qū)域BZ值增加，邊緣區(qū)域BZ值衰減速率相差不大，磁場整體呈增強(qiáng)趨勢. 因此，當(dāng)線圈中心位置磁場強(qiáng)度較弱，檢測盲區(qū)較大時，可通過適當(dāng)增加線圈匝數(shù)來提高磁場強(qiáng)度. 但是，匝數(shù)過多會導(dǎo)致線圈自感系數(shù)過大，在諧振匹配時較為困難，同時，線圈接收來自充電磁場的噪聲信號較強(qiáng)，從而影響系統(tǒng)檢測效果.

3.2.3 檢測線圈線距與匝數(shù)的組合影響

為進(jìn)一步分析檢測線圈的線距與匝數(shù)對線圈磁場特性的影響，選3種間距與3種匝數(shù)組合成9組參數(shù)，其在3、5 mm高度上BZ值隨位置變化的曲線見圖12.

由圖12可知，匝數(shù)增大能明顯提高磁場強(qiáng)度的最大值；而線距增大則使線圈邊緣處磁場下降的速度趨緩；相同參數(shù)組合情況下，隨著高度的增加，整體磁場強(qiáng)度逐漸減弱.

(a)線圈Y軸上方3 mm

(b) 線圈Y軸上方5 mm圖12 不同間距與匝數(shù)BZ隨位置變化曲線

Fig.12 Variation ofBZwith different line distances and turns and position

3.3 線圈組合方式對感應(yīng)特性的影響

為探究小線圈間不同連接方式對磁場分布的影響，選取8個圓形線圈并以4*2方式排列作為仿真對象，線圈外直徑、內(nèi)直徑與厚度同3.2.1小節(jié)，匝數(shù)為10，材質(zhì)為銅，不同連接方式如圖13所示. 順接時各線圈沿X、Y軸方向相鄰線圈中的電流方向相同，反接時各線圈沿X、Y軸方向相鄰線圈中的電流方向相反.

在XOZ平面上繪制|BZ|云圖如圖14所示，XOY平面上方3 mm時|BZ|云圖如圖15所示.

由圖14、15可知：線圈反接時磁場強(qiáng)度更強(qiáng)，磁場分布更均勻，此時線圈與異物間耦合更強(qiáng)，檢測靈敏度更高.

(a)順接 (b) 反接圖13 不同線圈組合方式瞬時電流示意

Fig.13 Schematic diagram of transient current direction in different coil connecting ways

(a)相鄰線圈順接

(b) 相鄰線圈反接圖14 線圈不同連接方式的XOZ平面|BZ|云圖

Fig.14 |BZ| cloud of different coil connecting ways inXOZplane

(a) 相鄰線圈順接 (b) 相鄰線圈反接圖15 線圈不同連接方式的XOY平面|BZ|云圖

Fig.15 |BZ| cloud of different coil connecting ways inXOYplane

4 無線充電環(huán)境下檢測線圈組的感應(yīng)特性仿真分析

為分析檢測線圈采用反接方式連接時抵消來自充電主磁場信號噪聲的效果，將一組檢測線圈置入充電磁場中，通過采集線圈組兩端電壓判斷噪聲大小. 模擬無線充電環(huán)境由發(fā)射線圈與接收線圈正對位，間距130 mm，發(fā)射線圈由85 kHz、峰峰電壓100 V的正弦電壓激勵；Y軸方向相鄰線圈間串聯(lián)，X軸方向相鄰線圈間并聯(lián)，檢測線圈布置于發(fā)射線圈上方5 mm處，整體仿真模型如圖16所示.

圖16 無線充電磁場噪聲仿真模型

Fig.16 Simulation model of wireless charging magnetic field noise

順接、反接兩種接線方式下的線圈組兩端電壓隨時間變化曲線如圖17所示.

仿真結(jié)果表明：當(dāng)線圈順接時，線圈組兩端電壓最大值為1.9 V；反接時，線圈組兩端電壓最大值為0.01 V. 由此可見，線圈反接抑制低頻噪聲效果明顯.

圖17 線圈組內(nèi)不同連接方式兩端感應(yīng)電壓曲線

Fig.17 Curve of voltage across coil in different coil connecting ways

5 結(jié) 論

本文分析了電動汽車無線充電系統(tǒng)中影響檢測線圈電磁特性的主要因素，用Maxwell軟件仿真分析，揭示了金屬異物檢測原理以及不同小線圈結(jié)構(gòu)參數(shù)和小線圈組連接方式對檢測線圈電磁特性的影響. 得出如下結(jié)論：

1)在確定了單個線圈輪廓尺度的情況下，線圈的形狀、線距、匝數(shù)對磁場分布有較大影響. 單層線圈結(jié)構(gòu)中，選用方形小線圈、減小線距或增加匝數(shù)可以降低檢測盲區(qū)面積；增加線距可使線圈的中心磁場強(qiáng)度增強(qiáng)，線圈邊緣磁場強(qiáng)度減弱，具有匯聚磁場效果，但異物檢測的靈敏范圍縮??；增加線圈匝數(shù)可使中心區(qū)域的磁場強(qiáng)度增強(qiáng)，邊緣區(qū)域磁場強(qiáng)度值衰減速率幾乎不變；但匝數(shù)過多導(dǎo)致線圈自感系數(shù)過大，在諧振匹配時選擇電容較為困難，同時導(dǎo)致線圈中由充電磁場引起的噪聲信號較強(qiáng)，增加了后期信號處理的難度.

2)為提高對尺度較小的金屬異物的檢測靈敏度，單個檢測線圈的尺度不宜過大. 可以采用若干小線圈構(gòu)成線圈組的方式，線圈組內(nèi)小線圈間采用串聯(lián)反接方式可以使磁場強(qiáng)度更強(qiáng)，磁場更均勻，并能夠有效抑制低頻噪聲的干擾，同時減少因小線圈數(shù)量過多帶來激勵與信號處理電路龐大的弊端.