本文討論了可在智能電表中實(shí)現(xiàn)有效篡改檢測的垂直霍爾技術(shù)。本文討論的原理適用于多種系統(tǒng)。

各種機(jī)械和電子系統(tǒng)是磁篡改的潛在目標(biāo)。不道德的個(gè)人可能會(huì)攻擊已部署的電子設(shè)備，例如智能電表。自動(dòng)柜員機(jī)，賭博/游戲機(jī)，售票機(jī)或電子鎖，僅舉幾例，希望更改或禁用它們或竊取產(chǎn)品或服務(wù)。本文重點(diǎn)介紹智能電表，但是所討論的原理也直接適用于其他系統(tǒng)。

智能電表已在全球范圍內(nèi)部署，以使能源使用情況報(bào)告和監(jiān)控更加高效和準(zhǔn)確。許多水表，煤氣表和電表都包含智能電子設(shè)備，可以自動(dòng)收集和傳輸使用情況。根據(jù)Navigant Research的數(shù)據(jù)，到2018年，全球每年將售出1.31億只智能電表。電能盜竊是電網(wǎng)運(yùn)營商和政府監(jiān)管機(jī)構(gòu)面臨的主要問題。智能電表正受到磁鐵的攻擊，試圖誘使電表讀取零能耗或大幅降低能耗。據(jù)估計(jì)，由于智能電表的篡改，每年將近$ 90B的能量被盜。

典型的智能電表

篡改電子表的一種方法是使用強(qiáng)磁鐵破壞電表檢測功耗的能力。磁體通常非常堅(jiān)固，并且可能相對較大和沉重。這樣的磁鐵可以在線購買，也可以從廢棄的電子設(shè)備和計(jì)算機(jī)中回收（電子垃圾）。當(dāng)這些磁鐵靠近電表時(shí)，它們開始使用于檢測通過電表的電流的電流互感器磁飽和。磁芯的飽和本質(zhì)上使電表“盲”到有多少電流流過電表。

盡管對于儀表制造商而言，在使用時(shí)防止這種行為可能具有挑戰(zhàn)性，但很有可能檢測到篡改的企圖，以便可以采取補(bǔ)救措施，例如派遣服務(wù)人員或遠(yuǎn)程禁用儀表。在全球范圍內(nèi)，有許多組織致力于定義智能電表規(guī)范，其中包括對電表進(jìn)行檢測企圖篡改的要求。

為了有效，用于檢測篡改的磁傳感器必須具有以下功能：

高靈敏度–即使施加在系統(tǒng)外部的磁體可能很堅(jiān)固，但磁體的磁場強(qiáng)度會(huì)隨著它移得更遠(yuǎn)而呈指數(shù)衰減。傳感器內(nèi)部位置的場強(qiáng)可能遠(yuǎn)低于磁體表面的場強(qiáng)。如果靈敏度不夠高，則儀表中使用的某些組件可能會(huì)使施加的磁場失真，從而在傳感器的檢測區(qū)域中形成“陰影”或“孔”。

高動(dòng)態(tài)范圍–某些磁感應(yīng)技術(shù)在磁場上具有上限?；魻栃?yīng)技術(shù)對施加的磁場沒有上限。

全極靈敏度–篡改嘗試的執(zhí)行者不太可能會(huì)特別注意將磁鐵的哪個(gè)極應(yīng)用于系統(tǒng)的情況，因?yàn)樗麄兛赡軙?huì)簡單地嘗試全部找到一個(gè)有效的方法。無論磁體的方向如何，傳感器都應(yīng)檢測到磁場。

全向靈敏度–可能遺留的磁傳感器僅對單個(gè)方向或平面上的場敏感。由于可以沿任何方向?qū)⑼獠看朋w應(yīng)用于儀表表面（正面，頂部，底部或側(cè)面）上的任何暴露點(diǎn)，因此傳感器在所有三個(gè)方向（X，Y和Z）上均應(yīng)具有相同的靈敏度。

一般而言，磁體的場強(qiáng)隨著其遠(yuǎn)離磁體而呈指數(shù)衰減。例如，一個(gè)表面磁場強(qiáng)度為6000 G（600 mT）的大型（50 mm x 50 mm x 50 mm）稀土磁體在50 mm處測量時(shí)將具有大約600 G（60 mT）的磁場（厚度的一倍）。

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