CN101479579B - 磁性元件温度传感器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了小的低成本的无线温度传感器(120)以便检测器皿(121)的温度。每一个温度传感器最好包括：基板(124)；位于基板上的至少一个传感器元件(122)；以及粘合剂(126)，用于将传感器元件固定到基板上并且将温度传感器固定到器皿上，使得传感器元件可以检测器皿的温度。温度传感器可以与读取器/检测器(136)结合着使用，可用于产生足够大的磁场以引起温度传感器元件的重新磁化响应并使任选的数据元件检测这种响应，并且使用检测到的响应通过解码算法来确定器皿的温度。可以在闭环加热系统中使用温度传感器，这种系统能够控制器皿的加热。

Description

磁性元件温度传感器

有关申请的交叉参照

本申请要求下列临时专利申请的权益：2007年3月22日提交的题为“Microwire-Controlled Servingware Warming System and Method”且序列号为_______的临时专利申请；2006年8月9日提交的序列号为60/836,448的临时专利申请；2006年7月5日提交的序列号为60/818,385的临时专利申请；以及2006年5月9日提交的序列号为60/798,591的临时专利申请。上述申请全部引用在此作为参考。

本申请还涉及到2007年1月2日提交的序列号为11/619,066的非临时专利申请，以及2007年5月7日提交的序列号为11/745,348的非临时专利申请，该两申请也被引用在此作为参考。

技术领域

本发明宽泛地涉及磁性元件温度传感器、使用这种传感器的检测器、利用这种传感器和检测器无线地确定物体温度并控制物体温度的闭环加热系统以及相应的方法。更具体地讲，本发明涉及由至少一个易磁化的传感器元件构成的温度传感器，较佳地，这种传感器由非晶或纳米晶体金属构成并且在所加的交变磁场的影响下具有重新磁化响应，这种重新磁化响应在至少一个设置点温度(比如传感器元件的居里温度)之下或之上是不同的。这些温度传感器可以与用于温度检测的相关检测器一起使用，并且作为闭环加热系统的一部分。这种温度传感器可以被嵌入那些背面有粘性的粘贴物中，这种粘贴物可以迅速且容易地粘贴到任何数目或类型的物体上，比如器皿，使得可以用闭环反馈加热系统对器皿和器皿上的食物进行加热。

背景技术

在市场上，可无线地读取的温度传感器有各种各样的应用。这些应用包括检测并报告家畜的内部温度以及作为闭环温度反馈系统的一部分，这种闭环温度反馈系统允许磁感应加热器精确地控制绝热食物递送盒的温度。美国专利5,954,984、6,232,585、6,320,169、6,953,919和6,208,253揭示了许多这样的应用。

许多这样的应用目前使用的是射频标识(RFID)温度检测系统。这些RFID温度检测系统包括RFID读取器/检测器及其相关的RFID“标签”，由此该标签具有某一类型的温度传感器并且以之为其电路的一部分。

这些现有的RFID系统往往因标签成本的缘故而相对较贵，并且在超过125℃时就无法连续工作了。此外，它们在金属或其它导电材料附近无法发送信息，特别是当RFID被嵌入导电材料之内的时候。

磁性元件标记(或标签)常常被用作电子物件监视(EAS)系统或其它验证系统的一部分。这些标记或标签是无源的，通常比RFID标签要小且更便宜，并且可以在高温下工作，还可以采用某些形式将其信息无线地发送给检测器，即使是在被嵌入导体中的时候。

例如，美国专利4,484,184揭示了由软磁非晶合金条带制成的EAS标记或标签。这些条带的成分由表达式M_aN_bO_cX_dY_eZ_f构成，其中M是铁和钴中的至少一种，N是镍，O是铬和钼中的至少一种，X是硼和磷中的至少一种，Y是硅，Z是碳，＂a＂-＂f＂是原子百分比，a大约介于35-85之间，b大约介于0-45之间，c大约介于0-7之间，d大约介于5-22之间，e大约介于0-15之间，f大约介于0-2之间，并且d+e+f之和大约介于15-25之间。上述标记条带能够按一些频率产生场扰动，这些频率是场发射器所产生的入射交变磁场的频率的谐波。安排一检测装置，来检测在询问区域附近因其内存在标记而产生的谐波的选定音调的磁场扰动。上述标记产生谐波的过程是由该标记对入射磁场具有非线性磁化响应而导致的。

本领域需要一种利用小巧且便宜的温度检测元件的无线温度检测系统，这种系统可以在超过125℃的温度下连续地工作并且即使在金属或其它导电材料附近也能够发送信息。此外，如果这种改进的温度检测元件能够携带与传感器自身有关的预定数据或者携带与待测温度的物体有关的预定数据(比如物体的身份、物体特征、或加热指令)，则将更为有利。最后，如果这种检测元件可以被用作闭环反馈加热系统的一部分从而能够控制加热设备的输出并由此控制物体的温度，则将会实现许多优点。

与本发明的另一个方面相关的是，饭店和其它提供食物的地方常常使用各种设备，在食物分装到器皿(餐盘、大浅盘、碗、平底锅、暧锅等)上之后，使器皿与其上或其中的食物保温。例如，在饭店里，已准备好的多盘食物必须保温，因为与此同时同一顾客所点的其它几盘食物仍然在制备过程中。相似的是，加温托盘常常被用于使分装食物的大浅盘和碗以及其上食物保温。

使分装食物的器皿和食物保温所用的最常见的设备有：加热灯，这种灯使用来自各种光源的辐射；食物容器或蒸汽台，它们使用浓缩的蒸气来导热，这种蒸气是通过器皿下面的燃气火焰的能量或浸没在器皿下方水槽中的电子元件的能量而产生的；以及微波炉。不幸的是，这些加热设备不太有效，也并不方便，无法精确地控制分装食物的器皿或食物的温度，常常导致器皿和食物过热或过冷。

例如，在使用加热灯系统的情况下，灯是连续开着的，即使是在灯下方没有分装食物的器皿的时候，由此，浪费了能量和没必要地对周边区域加热。此外，这些系统没有从食物到加热灯的温度反馈，因此，在食物已经达到适当的温度以后仍然继续对其加热，从而导致食物过热和过干。为了减小过热的可能性，有时候使用功率额定值较小的加热灯，但是较小的加热灯常常无法产生足够的能量，从而无法将分装食物的器皿完全加热到足够高的温度而使其上食物保温。最后，置于加热灯下方的分装食物的器皿的边缘常常比期望的要热，因为加热灯除了使光照射到器皿上的食物以外，还照射到了器皿的边缘。这使得在处理分装食物的器皿时必须使用手套或夹具，并且浪费了许多对器皿边缘进行加热的能量。

相似的是，蒸气台在能量使用方面也不太有效，因为它们没有闭环温度反馈。由此，为了确保安全的食物温度，这些系统通常会在其最高温度下工作，从而浪费了能量并且使这些系统所加热的食物变得过热和过干。

微波炉通常也不使用温度反馈信息对置于其内的分装食物的器皿进行闭环温度控制。一些微波炉具有温度探针，这种探针可以插入食物中以提供温度信息，从而创建闭环温度控制系统。然而，这种有线的探针并不方便，尤其对于饭店这种进行高容量操作的地方而言。

由此，本领域需要一种在将食物放置在分装食物的器皿上或中之后用于维持食物温度的改进的设备、系统和方法。

发明内容

本发明提供一种全新类型的温度传感器、温度检测方法和闭环加热系统。较佳地，在发现通过使用磁性温度检测元件就可以获得可靠的温度检测时，就较佳地预计到本发明，其中每一个磁性温度检测元件在所加的交变磁场的影响下都具有特征性的重新磁化响应，这些响应对温度很敏感并且可以很容易地被监控。

更具体地讲，较佳的温度传感器被配置成与物体热接触，以便检测与物体温度有关的参数，例如，物体的温度、物体的期望温度、物体的温度范围、物体的期望温度范围、物体的最小温度、物体的最大温度、物体的加热性质以及该物体所支持的材料。这种传感器包括至少一个易磁化的传感器元件，它在所加的交变磁场的影响下具有重新磁化响应，这种重新磁化响应是由至少一个很短的可检测的磁场扰动脉冲来定义的，这种磁场扰动脉冲具有已定义的很短的持续时间，这种重新磁化响应在至少一个设置点温度之下和之上是不同的。较佳地，该设置点温度是传感器元件的居里温度或接近该居里温度的温度(通常在大约25℃以内)。在大多数应用中，该设置点温度大约低于400℃。

当这种温度传感器元件与待测温度的物体热接触并且向该传感器元件施加足够大的交变磁场以引发期望的重新磁化响应时，该传感器元件就以“温度开关”的方式操作。即，当物体低于该传感器元件的设置点温度时，就观察到来自该传感器元件的重新磁化响应；当物体温度达到或超过设置点温度时，要么观察不到重新磁化响应，要么该响应发生变化。通常，设置点温度以下很小的温度范围中，重新磁化响应以可预计的方式发生变化，而在设置点温度以上，则该响应就消失了。在这种情况下，关于发生变化的响应这一方面的信息(比如相对于参考值的该响应的大小)可以被用于：使传感器元件在设置点温度之前的很小的温度范围中充当无限的温度传感器，并且在设置点温度处充当温度开关，在设置点温度以上就观察不到重新磁化响应。

通常，本发明的温度传感器利用多个传感器元件，每一个传感器元件都具有与其它传感器元件不同的设置点温度。较佳地，这些传感器元件被设计成具有连续不同的设置点温度，这些连续不同的设置点温度从最低变换到最高并且遵照一种至少稍微均匀的方式，使得可以在与温度传感器的设计相对应的温度范围中监控物体的温度。在这种情况下，相邻设置点之间的差异的大小可以定义温度传感器的分辨率。

为了最有效地利用本发明的温度传感器，还利用了与传感器元件相关的检测器。这种检测器通常具有一种用于产生足够大的交变磁场以询问这些传感器元件(即，基于物体的温度引发传感器元件的重新磁化响应)的设备以及用于检测这种响应的设备。事实上，这种检测器具有磁场产生线圈以及磁场接收线圈，它们都耦合到信号处理单元。在使用过程中，检测器产生必需的交变磁场，并且磁场接收线圈检测传感器元件的重新磁化响应，从而向信号处理单元发出输出信号。信号处理单元最好采用数字微处理器的形式，并且使用一种用于确定物体温度的解码算法。在较佳的形式中，解码算法包括一个或多个查询表格，这些查询表格将传感器元件的重新磁化响应与物体温度关联起来。

易磁化的传感器元件最好形成非晶或纳米晶体状态的金属体。这种金属体最好采用非常薄的细丝或条带的形式，其最大横截面尺寸(比如直径)高达约100微米，并且可以按各种方式来生产。金属体的一种特别适合的形式是微丝(microwire)形式，它由内部金属芯和任选的外部玻璃涂层构成。这种微丝可以通过公知的Taylor方法来生产或者作为水-浇非晶体。然而，在本发明中不是必须要使用微丝，只要这些传感器包括必需的易磁化传感器元件就可以。

在本发明的另一个方面中，提供了新的基于微丝的复合物或组合式微丝。在这些结构中，通过已知居里温度的相邻的铁磁鞘，屏蔽了由细长金属体构成的内部微丝，这防止或至少改变了相关微丝金属体在鞘的居里温度以下的温度处(或在接近鞘的居里温度的已知温度处)的重新磁化响应。鞘可以围绕着内部微丝，或者至少部分地设置在内部微丝附近且与之留有间隔。一种特别适合的复合物微丝包括最里面的易磁化的微丝体以及围在外面的玻璃套。该鞘是管状的并且围绕着玻璃套，还具有围绕着该鞘的最外面的玻璃套。通过使用修改的Taylor方法，可以很容易地生产这种复合物设计。具体地讲，一对内玻璃管和外玻璃管被套叠在一起，易磁化的金属位于该内管之内，铁磁鞘材料位于该内管和外管之间。使这些部件熔化，并且迅速地拉伸，从而产生期望的复合物结构。

在本发明的另一个方面中，提供了一种检测物体温度的方法。该方法宽泛地包括放置温度传感器使其与所述物体热接触，所述传感器包括至少一个易磁化的传感器元件，该传感器元件在所加的交变磁场的影响下具有重新磁化响应，其中该重新磁化响应在至少一个设置点温度之下和之上是不同的。接下来，在该传感器的区域中产生足够大的交变磁场，以引发该传感器元件的重新磁化响应。于是，该传感器元件的重新磁化响应被检测到，并且被用于至少部分地确定该物体的温度是在设置点温度之上还是在设置点温度之下(例如，在温度确定过程中，其它信息也可以与检测到的重新磁化响应一起使用)。

如上所述，该传感器一般具有多个易磁化的传感器元件，每一个传感器元件在所加的交变磁场的影响下都具有不同的重新磁化响应，并且每一个重新磁化响应在设置点温度之下和之上都是不同的，其中这些传感器元件的设置点温度是彼此不同的。在这种情况下，至少某些传感器元件的重新磁化响应被检测到，并且被用于测量传感器元件的温度以及物体的温度。在使用带鞘的复合物或组合式微丝检测元件的情况下，相关的铁磁鞘通过使相关的微丝体磁饱和或偏置，来防止该微丝体的重新磁化响应，直到该传感器元件和该物体达到铁磁鞘的居里温度以上的一个温度或者达到某一个接近该居里温度的固定温度。可以设计该鞘使传感器元件磁饱和或偏置的程度使之在接近该鞘的居里温度的温度范围中产生一系列不同的或变化的重新磁化响应。该行为与上文针对非复合物和非组合式传感器元件所描述的情况完全一样。假定相关的检测器具有足够大的分辨率和鉴别力，则这些不同的或变化的响应可以被检测到，并且被用于温度检测。由此，在这种情况下，单个微丝检测元件可以呈现出多个不同的设置点温度。

本发明也提供了一种独特的结构和方法以便于选择性地测量由至少一对彼此靠得很近的部件构成的物体的温度，这些部件中的至少一个是可加热的。例如，根据本发明，可以对加热器和相关的可加热消耗品(比如感应加热器和填充有可加热的剃须膏的容器)进行温度监控和控制。在这种设计中，将为感应-可加热喷嘴配备一种本发明的温度传感器，该喷嘴被设计成连接到上述容器并且对从该容器中出来的流体进行加热，而该容器将被配备一种与加到喷嘴上的温度传感器相关联的磁场-响应式数据元件(比如常规的微丝)。该温度传感器和数据元件是相关联的，使得如果该温度传感器和数据元件同时经历一种询问的交变磁场，则可以仅对该温度传感器的重新磁化响应进行解码。通常，这是通过改变上述检测设备的解码算法来实现的，使得它将不检测并报告物体温度，除非上述温度传感器和数据元件都存在。当该容器位于用于加热目的的感应加热器上时，上述温度传感器和数据元件靠得很近，并且该传感器的重新磁化响应可以被检测到，并且被用于温度检测。

本发明的这一方面是特别有优势的，因为加热器的制造商可以确保只有它制造的消耗品才可以与该加热器一起使用；即，如果另一个制造商的消耗品与该加热器一起使用，则不可能发生温度监控，因为其它制造商的消耗品不包括必需的相关联的磁场-响应式数据元件。另外，可以设计该加热器，使得它将根本不工作，除非使用合适的消耗品。

本发明也提供通过利用本发明的温度传感器对物体进行加热的系统。这种系统还包括对物体进行加热的装置，比如感应加热单元或其它类型的加热单元，这种系统还包括所述类型的重新磁化响应检测器。还提供了与检测器和加热装置相耦合的控制器，以便接收来自检测器的输出信号并且响应于这些输出信号来控制该加热装置的操作。在这些类型的系统中，接连地或连续地监控物体的温度，并且该控制器改变该加热装置的操作，以便对该物体加热或者使其维持在期望的温度范围中。

在本发明的另一个方面中，上述温度传感器可以被嵌入有粘性的“粘贴物”中，该粘贴物可以迅速且容易地被贴到一件分装食物的器皿(比如盘子、碟子、平底锅、玻璃等)上。在本文中，“粘贴物”是指能够提供用于将温度传感器贴到期望的器皿上所需的粘合度的任何成分或结构，其中包括但不限于常规的粘合剂或“胶水”以及机械连接结构(比如Velcro多钩或环材料)或其它紧固件。一旦这种温度传感器被贴到一件器皿上，则该器皿就可以被置于感应加热器、加热灯组件、蒸气加热单元、微波炉、或配有上述重新磁化响应检测器或其它类型的检测器的其它类型的加热单元之上或附近。该检测器询问该温度传感器，以检测是否存在分装食物的器皿、该器皿的类型以及该器皿的期望温度或温度范围。与该检测器和加热单元相耦合的控制器接收来自检测器的信号，这些信号用于表示该器皿的温度或温度范围，并且这些信号被用于控制加热单元的循环或其它操作参数。由此，可以连续地或周期性地监控该器皿的温度，并且可以控制该加热单元以便将该器皿加热到期望的温度范围并且使其维持在该温度范围内。

上述温度传感器粘贴物可以这样来形成：用粘合剂将微丝传感器或多个这样的微丝传感器粘贴到基板上；然后，在该粘合剂的露出的表面上放置剥离层。该粘合剂将一个或多个微丝传感器固定到基板上，当剥离层被除去时，就将整个温度传感器粘贴物粘贴到一件分装食物的器皿上，使得可以像上述那样监控并加热该器皿和其上的食物。

有利的是，本发明的温度传感器可以迅速且容易地被粘贴到任何现有的器皿上，而不必对该器皿造成任何美学或结构改变。由此，本发明允许将温度传感器迅速且容易地贴到分装食物的器皿上，以便允许监控与该器皿有关的温度参数，例如，器皿的温度、器皿的期望温度、器皿的温度范围、器皿的期望温度范围、器皿的最小温度、器皿的最大温度、器皿的加热性质以及该器皿所支持的食物的温度。另外，在上菜期间，这种传感器可以被用于在任何位置对这种温度参数进行无线地控制，比如，在等待柜台、上菜平台、自助柜台、微波炉、或其它用餐区域位置。

这些温度传感器也可以与各种类型的能量源一起使用(比如卤素、感应加热、蒸气、微波等)，以便用温度反馈、闭环控制方法来加热该器皿。这些温度传感器允许无线地且不确定地对器皿进行温度调节，使得只要该器皿还位于加热单元上或附近，就可使该器皿自动地加热到预设的温度并且维持在该预设的温度上。

本发明实现了上述内容，同时实施起来不昂贵，也很少或没有改变正常的饭店操作流程。

附图说明

图1是示出了适用于本发明的现有技术的磁性微丝元件的部分截面的片段图；

图2示出了适用于本发明的微丝在微丝合金的居里温度以下的温度处的磁特性；

图3A是常规的防窃EAS标记或标签中一般使用的非晶条带的“时间-重新磁化”关系图；

图3B是从Sensormatic公司大批量购得的标记或标签中所使用的一种具有很大的巴克豪森不连续性的非晶微丝的“时间-重新磁化”关系图；

图3C是通过Taylor方法生产的涂敷有玻璃的非晶磁性微丝的“时间-重新磁化”关系图；

图4是根据本发明第一实施方式的贴到待测物体上的磁性温度传感器的示意性横截面图；

图4A是与图4相似的示意性横截面图，但示出了分别设置在两个被设计成彼此靠得很近的物体之间的磁性微丝温度传感器的各个部件；

图5是根据本发明第二实施方式的温度检测元件的示意性横截面图，描绘了一种涂有玻璃的非晶微丝磁性元件，其周围包裹着铁磁金属或铁氧体材料的圆柱形鞘，且具有期望的居里温度；

图6是根据本发明的磁性温度传感器的示意性横截面图，它利用了图1所示那种类型的微丝数据元件以及图5所示的温度检测元件；

图7是根据本发明第三实施方式的另一种温度检测元件的示意性横截面图，其中涂有玻璃的非晶微丝磁性元件如图1所示那样，且靠近具有期望的居里温度的铁磁金属或铁氧体材料的鞘；

图8是根据本发明第三实施方式的磁性温度传感器的示意性横截面图，其中包括图1所示的数据元件以及图7所示的温度检测元件；

图9示出了在适用于本发明第二实施方式的温度检测元件的鞘或适用于本发明第三实施方式的温度检测元件的鞘的镍-铜合金中“铜的百分比-居里温度”的关系图；

图10是根据本发明的温度读取器/检测器的示意性框图，这种温度读取器/检测器可与它的磁性元件温度传感器交互作用；

图11是示出了根据本发明的基于磁性元件传感器的封闭反馈温度控制感应加热单元的示意图；

图12是一件分装食物的器皿的底部透视图，图中显示出它具有粘贴到其上的根据本发明而构造的温度传感器；

图13是在图12的温度传感器被贴到该器皿上之前以及在其粘性剥离层被除去之前该温度传感器的透视图；

图14是在粘性剥离层被除去之后图13的温度传感器的透视图；

图15是图13的温度传感器的垂直横截面图；

图16是示出了其上粘贴了温度传感器且被平面卤素加热器加热的一件分装食物的器皿的部分截面的示意图；

图17是示出了其上粘贴了温度传感器且被加热灯加热单元加热的一件分装食物的器皿的部分截面的示意图；

图18是示出了具有可感应加热的栅格并且显示出粘贴了温度传感器且被感应加热器加热的一件分装食物的器皿的部分截面的示意图；

图19是图18所示的器皿的侧视图，图中示出了在该器皿上的可感应加热的栅格；

图20是示出了其上粘贴了温度传感器且被蒸气台加热单元加热的一件分装食物的器皿的部分截面的示意图；

图21是图20所示器皿的侧视图；

图22是示出了其上粘贴了温度传感器且被微波加热单元加热的一件分装食物的器皿的部分截面的示意图。

具体实施方式

现有技术的磁性元件和检测系统

为了最佳地理解本发明，理解现有的使用磁性元件(常常被称为磁性标记)的EAS和验证系统及其相应的检测系统的本质和操作是有益的。

一种常用的磁性元件是涂有玻璃的非晶微丝。在技术和专利文献中，已揭示了这种微丝及其生产过程、磁学性质和居里温度以下的行为。例如，参见下列文献：美国专利6,441,737和6,747,559；Horia Chirac的文章“Preparation andCharacterization of Glass Covered Magnetic Wires”，Materials Science andEngineering，A304-306，166-71(2001)；Donald等人的文章“The Preparation，Properties and Applications of Some Glass Coated Metal Filaments Prepared by theTaylor-Wire Process”，Journal of Materials Science，31，1139-48(1996)；Wiesner和Schneider的文章“Magnetic Properties of Amorphous Fe--P Alloys ContainingGa，Ge，and As”，Phys.Stat.Sol.(a)26，71(1974)；以及Antonenko等人的文章“High Frequency Properties of Glass-Coated Microwires”，Journal of AppliedPhysics，卷83，6587-89。通过本领域通称的Taylor工艺，可以便宜地生产出连续多段微丝，由此在底部密封的大致垂直设置的玻璃管中使预先成合金的锭或所需的元素成分熔化。一旦用射频(＂rf＂)进行加热使该合金转换成熔融状态，则抓住玻璃管的软化底部并将其拉成连续的微丝。在拉伸的过程中，迅速减小合金横截面并且使用辅助冷却装置，就使该合金变为非晶的或纳米晶体。

图1描绘了典型的微丝20，其总直径从10微米或更小到数十微米。微丝20具有合金芯22和玻璃涂层24，其中合金芯22和玻璃涂层24可以连续地彼此物理耦合着，或者仅在若干个空间分离的点处彼此物理耦合着。玻璃-金属比例尽管是可变的，但是可以对其进行密切地控制。例如，对于45-60微米芯直径微丝而言，玻璃涂层24的典型厚度可以大约是1-5微米；对于30微米芯直径微丝而言，玻璃涂层24的典型厚度大约是1-3微米。用于现有技术的EAS和验证标签的微丝元件通常被切割成多个15mm到75mm的段。

通过改变合金成分以及玻璃-金属直径比例，可以控制微丝磁学性质以及所得的磁滞回线。图2示出了具有很大的巴克豪森不连续性(Barkhausendiscontinuity)的典型微丝20的理想化的磁滞回线响应，适用于下述的本发明。当这种微丝20暴露于外部交变磁场(其磁场强度在该元件的瞬时磁极化的相反方向上大于矫顽磁力H_c，此处所显示的是理想情况下小于10A/m)时，重新磁化过程导致了容易检测到的谐波强脉冲的产生。该脉冲期间的磁通量变化引起了通量对时间的导数的峰值。相应地，在该元件附近的接收线圈中将会观察到电压峰值，并且读取器/检测器可以使该电压峰值与该磁场中存在微丝元件关联起来。

现有技术通过Taylor方法生产的涂有玻璃的非晶微丝20可以被制造成呈现出非常低的矫顽磁力(基本上小于10A/m)、很高的相对磁导率(基本上高于20000)、基本上为零或稍微为正的磁致伸缩以及很大的巴克豪森不连续性(这意味着该微丝基本上仅以双模磁性状态存在)。

微丝20的重新磁化性质也是很重要的，并且将这种微丝与其它类型的现有技术磁性元件区分开。参照图3C(参照美国专利6,556,139)，可以看到，对于涂有玻璃的非晶微丝而言，重新磁化峰值宽度(在半振幅电平处测得的)处于25-80微秒的范围中。相反(参照图3B)，可从Sensormatic公司大批量买到的标记或标签包括一种“在水中浇铸”的非晶丝，它具有很大的巴克豪森不连续性，该峰值宽度处于大约200-250微秒或更大的范围中。最后(参照图3A)，对于防窃标记或标签(比如Meto GmbH 32-mm标记或标签)中常用的非晶条带而言，峰值宽度大约是1-2毫秒。由此，图1所示类型的微丝呈现出极短的重新磁化峰值，这允许将微丝响应与背景噪声区分开，比如，与其它外部物体的场交互作用而导致的背景噪声。

Zhukov等人在J.Mater.Res.15No.10 Oct.(2000)上的文章描述了在使用多个非晶的涂有玻璃的丝段时生产多位标记的过程，每一个丝段都具有不同的尺寸(长度、粗略的直径等)或磁学性质(比如矫顽磁力)。例如，如果多个磁性微丝元件分别呈现出不同的矫顽磁力，则通过使用美国专利4,203,544所描述的方法，在每一个磁场周期内都可以检测到它们独特的重新磁化峰值，并且可以识别它们的图案。美国专利5,729,201描述了一种用于区分这样的多个微丝的方法，即使它们具有相同的磁学性质和尺寸。在微丝附近的永磁铁偏置场元件通过它与每一个单独的丝段靠近的程度的不同，来区分由读取器/检测器所产生的外部磁场的振幅(该振幅被要求要超过用于使每一个磁性元件重新磁化的矫顽磁力)。这导致了检测到的重新磁化峰值中的相位差，由此允许对单独的元件进行区分。

美国专利4,134,538描述了由多个磁性元件构成的多元件标签(标记)，每一个元件具有不同的矫顽磁力，由此允许向任何粘贴的物体分配一个参考代码，该代码具有与所使用的磁性元件一样多的字符。一旦按照各磁性元件的矫顽磁力的值的顺序向每一个磁性元件分配该参考代码中的一个字符，与每一个磁性元件相对应的信号接下来就出现在检测装置中，其移相顺序与矫顽磁力的顺序一样，并且每一个信号都具有与编码时所分配的值相对应的振幅，由此在排列和振幅方面再现了完整的代码。美国专利6,622,913揭示了通过使用不同直径或磁导率的微丝元件可以按二进制形式对数据信息进行编码，使得它们对发射器所产生的交变磁场产生相当不同的响应。相应地，一种类型的微丝可以呈现出二进制“0”，而另一种类型的微丝可以呈现出二进制“1”。例如，可以制造四种微丝的阵列(这四种微丝具有越来越大的矫顽磁力，使得通过在入射交变磁场的周期内检测它们的相位差就可以很容易地对它们进行区分)，以产生交变的高振幅场扰动和低振幅场扰动(由此在检测器处就有交变的高电压振幅和低电压振幅)，使得它们呈现出1010这样的二进制模式。

美国专利申请2005/0109435描述了若干种在单个微丝上编码多位信息的磁学和光学方法。铁磁非晶玻璃涂敷型微丝的应力敏感性可以有利地被用作影响磁畴结构的物理基础。铁磁非晶玻璃涂敷型微丝编码可以源于这种畴结构的局部变化。通过强加局部应力或通过非晶合金的选择性结晶，很容易实现上述这种变化。这种变化可以受许多方式影响，其中包括通过脉冲激光进行局部加热、玻璃上的一个玻璃涂层、多个玻璃涂层的化学薄化等。铁磁非晶玻璃涂敷型微丝的玻璃涂层的局部修改可以被用于有效地产生非晶合金芯的磁畴结构的受控变化，由此能够进行编码。较佳的方法是使用激光脉冲对玻璃或合金进行局部加热(通过选择波长可以实现独立的加热)，从而引起玻璃或合金之一或两者的结构变化，并由此改变了现存的应力场或基本的磁学特性。

现有技术EAS或验证系统检测器设备(这些设备与被用作磁性标记的所有类型的磁性元件相结合着使用)通常使用场发射器单元和磁场检测器单元。场发射器通常具有频率发生器和场发生器线圈(一起构成交变磁场源)，用于在该标记的询问区域中产生交变的磁场。检测器单元通常具有场接收线圈和信号处理单元，该信号处理单元通常触发报警设备。

在现有技术的EAS系统中，当磁性标记位于上述线圈附近时，询问的AC场引起了磁性元件的磁化的切换。相应地，非常短的磁场扰动脉冲被场接收线圈接收。这些脉冲被信号处理电路检测到，该信号处理电路产生一个输出以激活警报。

第一实施方式：用于居里温度检测的化学性质经修改的微丝

本发明的第一实施方式包括磁性微丝温度传感器，它具有至少一个且通常多个易磁化的微丝，至少某些微丝的各个合金具有经修改的化学性质以及相应的不同的居里温度，通常大约低于400℃。另外，本实施方式包括微丝读取器/检测器，它能够对从传感器微丝中获得的温度信息进行解码。

最好制造化学性质经修改的各个微丝使得在它们各自的居里温度以下，经修改的微丝保留很大的巴克豪森不连续性、极低的矫顽磁力和极高的磁导率(所得的磁滞回线行为是图2所描绘的类型)。这些经修改的微丝在其居里温度以上通常会完全失去其铁磁性。传感器阵列内的其它微丝不需要具有经修改的化学性质，但是可以根据任何上述现有技术的单或多位编码方法而作为数据元件进行操作。

关于现有技术的非晶微丝中所使用的基于铁和/或基于钴的合金的最佳的化学性质修改就是调节其中的铬的原子百分比。在非晶的基于铁(Fe80-xCrx)(PC)20的合金中的铬对其磁学性质有着相当大的影响。铬百分比的增大会使居里温度、平均超精细场及其饱和磁化强度下降，并且另一方面，会使其初始磁导率显著增大。例如，在某些经测试的样品中，铬百分比从0％增大到6.5％就会使居里温度从330℃减小到155℃。参照Henry等人的文章“Magnetic Measurements of Iron-Rich Amorphous Alloys Containing Chromium：Mossbauer Study and B-H Loops”，Journal of Materials Science 19：1000-06(1984)；还可以参照Wijn的书“Magnetic Properties of Metals--d-Elements，Alloys，and Compounds”，Springer-Verlag，Berlin(1991)。

对基于铁和基于钴的合金所作的其它化学性质改变也可以被用于改变非晶微丝元件的磁学特性。例如，在某些FCZBN合金中，钴可以替换铁，并且所得的居里温度随着钴含量的增大而呈现出像正弦曲线那样的行为，并且在钴原子百分比为3％和12.5％处显露出两个最大值，在钴原子百分比为7.5％处显露出一个最小值(Yao等人的文章“Co Dependence of Curie Temperature inAmorphous Fe Co Zr B Nb Alloys With High Glass Forming Ability”，Journal ofPhysical Science：Condensed Matter，Vol.16 6325-34(2004))。IEEE Transactionson Magnetics，Vol.22，1349-51(1986)提出一种工艺，由此具可以通过电解而获得有高P含量的Co-P非晶合金。这些合金的居里温度在“居里温度-成分(高达28-29％的P)”关系图中显示出线性行为。对于更高的浓度，观察到恒定的居里温度。

如上所述，第一实施方式最好利用多个磁性微丝温度检测元件，其化学性质已发生变化，使得这些微丝在整个温度传感器的特定设计温度范围中的各个温度(通常约为400C或更低)处变为顺磁性的。例如，图4描绘了温度传感器26，它具有总共4个温度检测微丝28-34，从而构成阵列36。通过使用任何上述技术(比如增大铬的原子百分比)，微丝28-34的化学性质已被修改，其结果是，这些微丝的居里温度是不同的并且在传感器26正常工作的温度范围中全部被超过。其余两个微丝38和40是数据元件。还使用了任选的永久磁性偏置场元件41。

在图4的实施方式中，微丝28-34是并行排列的，其中间距42等于每一个相邻微丝的半径之和(间距42可以大于这些半径之和)，并且通过导热粘合剂(未示出)而固定到一起，该粘合剂也将微丝粘贴到将要对其进行温度监控的物体44上。

在这种典型实施方式中，微丝28-34和38-40的矫顽磁力因其合金中的化学性质的变化(尤其是每一种合金的铬含量)而发生变化，以便确保这6个微丝中的每一个微丝在每一个周期内可以按其在整个阵列中的位置的顺序被独特地检测到。当然，用于改变合金化学性质和用于调节矫顽磁力的其它现有技术也是可以使用的。另外，除了微丝38以外(它明显长很多，比如40mm)，这6个微丝28-34和38-40的每一个都具有相同的长度(比如20mm)。微丝38的这种额外的长度确保了，来自该数据元件微丝的检测到的重新磁化峰值在振幅方面大于所有其它重新磁化峰值。

图10示出了典型的检测器设备46，用于检测由传感器26所检测到的温度，与物体44的温度相对应。检测器46宽泛地包括交变磁场发射器单元，其形式是与场发生器线圈50相耦合的频率发射器48，使得该发射器单元可产生用于询问传感器26的交变磁场。整个设备46还包括场接收线圈52，可操作地耦合到数字信号处理单元54和温度显示器56。如图所示，处理单元54配有通信端口58和60，并且可以通过连接62可操作地耦合到频率发生器48。另外，频率发生器48可以配有任选的输入61，从而允许对该发生器进行远程控制。

信号处理电路54使用一种解码算法来工作，该解码算法具有对询问传感器26时所接收到的磁场扰动信息进行解码的能力。较佳地，根据本发明，该解码算法的形式是用于多个传感器的一个或多个查询表格，都被存储在与该单元54相关联的存储器内。对于专用于传感器26的检测器46而言，温度查询表格将具有：用于上述四个温度检测微丝元件28-34的每一个的预期的相位位置(来自停止位和/或来自彼此的相位关系)；以及针对来自微丝20的阵列36的可接受的检测到的位代码的每一个进行报告的温度(一些位代码可能是不可接受的，因为根据居里温度的定相微丝顺序它们不符合逻辑，由此是检测器46误读的结果)。

如上所述，传感器26和检测器设备46相互关联，使得设备46可以通过对传感器26进行恰当的询问来确定物体44的温度。这种相互关联包括将传感器26的位逻辑与解码算法(在这种情况下，即信号处理单元54的存储器内所存储的温度查询表格)匹配起来。本领域技术人员应该理解，可以提供各种位逻辑和相应的算法表格。然而，下面的讨论在图10的传感器26和检测器设备46的上下文中提供了一种典型的系统。

再次参照图4，假定上述四个温度检测元件微丝34-38中最低有效位是微丝28，它可以被命名为“第一”微丝。由此，当物体44处于第一微丝28的居里温度以下时，在设备46所产生的交变磁场的影响下，微丝28仍然将产生其特征性的短重新磁化脉冲。当物体44的温度高于第一微丝28的居里温度时，在所加的交变磁场的影响下，微丝28将不再产生它的短重新磁化脉冲，因此，在检测到的温度检测元件位阵列中将没有它的位(“0”值)。

其余的温度检测微丝30-34都具有各自的化学性质经修改的合金，使得这些微丝的居里温度是连续地且逐步地稍高于第一微丝28的居里温度。由此，“第二”微丝30具有比第一微丝28稍高的居里温度，“第三”和“第四”微丝32和34具有连续的、比低阶的微丝稍高的居里温度。这样，在来自检测器46的所加磁场的影响下，在比第一微丝28和所有之前的低阶微丝要高的各个温度处，微丝30-34的重新磁化脉冲(位)将消失(即变为“0”值)。

例如，如果物体44的温度低于第一和第二微丝28和30的居里温度，则阵列36的所有的位都将被设备46读取(即变为“1”值)。如果物体44的温度高于第一微丝28的居里温度但低于第二微丝30的居里温度，则对于设备46而言，第一位将消失而成“0”值，但与微丝30-34相对应的其余的位都将被设备46读取为“1”值。

如上所述，设备46包含查询表形式的算法，该算法识别出，第一温度位的消失以及第二和所有更高温度位的出现意味着物体44的温度介于第一和第二微丝(温度位)28和30的第一和第二居里温度之间(如本文所使用的那样，传感器或物体温度的检测或确定可以是指温度范围中的单一温度或近似温度)。由此，通过读取由阵列36所产生的温度检测位数据，并且使该数据的二进制值与感兴趣的查询表格关联起来，就可以将物体44的温度确定为处于第一和第二微丝居里温度之间的间隔所定义的温度范围之内。当然，该逻辑应用于图4示例中所有四个微丝28-34。

如果给定的磁性元件温度传感器上的温度检测微丝的数目N具有已标识好的具有已知不断增大的次序的居里温度，并且这些居里温度被选择成彼此之间的增量至少稍微一致些，则该传感器可以检测从第一到第N居里温度之间的各温度。这种传感器的分辨率就是连续的居里温度之间的增量。应该理解，即使连续的居里温度并非完全一致，相关的查询表格也可以被构建出来，并且该传感器也可以适当地起作用。

本实施方式的微丝合金可以在这些合金被处理成微丝之前或之后，对它们的居里温度进行量化。这样，就可以针对温度检测，来校准这种完整的微丝传感器。对于待测的给定温度范围而言，其居里温度被量化且在上述温度范围中接近等间距的那些微丝的数目越大，该微丝温度传感器的分辨率就越高。较佳地，本实施方式的温度传感器具有至少20个温度检测微丝，从第一微丝到第N微丝具有连续更高的居里温度，并且连续的微丝之间的增量不大于5℃。

在某一个温度检测微丝并不按照与其它微丝相适宜的顺序消失的情况下(原因可能是读取器/检测器的误读、缺少与其它的热接触等)，缺少可接受的查询表格值最好使设备46的读取器/检测器算法尝试传感器26的重新读取。如果连续的重新读取显示出同样不规则的温度数据，则读取器/检测器算法可以丢弃该温度数据，使用上一次测得的温度(或者上一次测得的温度加上一温度增量，该温度增量基于一种包括上一次测量的温度变化率和读取时间间隔的计算过程)，接下来，在下一次计划好的读取间隔处重新尝试。较佳地，采取多个步骤，以确保所有的微丝彼此有着良好的热接触并与待测温度的物体44有着良好的热接触。一种这样的步骤就是将所有的微丝粘贴到一个薄的导热基板上。另一个步骤是使用下述的导热外壳或瓶罐材料。

已知，在一个周期内可以检测多达40个微丝，相应地，本实施方式的磁性元件温度传感器可以包含多于4个温度检测微丝20以及不止一个(停止位不计入在内)数据元件。数据元件(尤其是如果每一个数据元件都是用多位数据编码的话)可以被用于存储关联信息(比如线性或非线性关系常量)，该信息可以允许检测器算法将“特定的数值”(温度位)解码成与之相关联的温度值。这在没有使用查询表格方法的情况下特别有价值。由此，磁性元件温度传感器26可以在其数据元件内存储数据，比如永久ID代码或“物体的类别”代码。这种存储“物体的类别”代码的能力允许单个读取器/检测器算法读取若干种不同类型的微丝温度传感器，每一个传感器都具有其自身独特的查询表格，并且仍然对正确的温度进行解码。

应该理解，在不背离本发明的范围的情况下，在传感器26和设备46中可以使用许多不同的编码/解码策略，只要每一个温度检测微丝被设计成在设备46所产生的交变磁场的影响下在其居里温度以上会失去其重新磁化脉冲性质。一个选择将会是使用偏置场元件41，该元件41用于区分由设备46所产生的外部磁场的振幅(该振幅被要求超过用于使每个微丝重新磁化的矫顽磁力)，因为它离每个单独的微丝28-34和38-40的靠近程度不一样。这导致了由检测器46所检测到的重新磁化峰值中的相位差，由此帮助区分上述6个单独的微丝。其它变化将会包括但不限于：确定在温度检测元件和数据元件之间的停止或“描绘”位；对非温度数据进行编码和解码；以及使一些或所有微丝的长度不相同以便改变其磁学响应。另外，在接近于单独的温度检测微丝的居里温度的温度处，磁学性质的变化可以改变但不会完全消除其可检测的重新磁化脉冲。这种经改变的重新磁化脉冲在居里温度以下特定的温度范围内具有可预测的行为，也可以被用于对温度信息进行解码。这可以允许每一个温度检测微丝准确地检测不止一个温度，例如，从居里温度以下一个小间距直到该居里温度。

第二实施方式：用于温度检测的具有铁磁鞘的微丝

该第二实施方式包括磁性元件温度传感器64，它具有多个复合的温度检测微丝66，每一个微丝都包括上述现有技术类型的易磁化的微丝，这种类型的微丝没有故意减小其居里温度，使得它在传感器64的整个工作范围中将保持如图2所描绘的很大的巴克豪森不连续性和其它磁学性质。这种微丝结构进一步包括环绕的管状的结构68。整个第二实施方式还包括与检测器46相似的微丝温度检测器，其中所存储的算法能够对从传感器64的询问中所获得的温度信息进行解码。

特别是，每个复合微丝66都具有最里面的合金70，中间玻璃涂层72围绕着合金70，使得复合微丝66的内部在概念上与先前描述的现有技术的微丝20完全一样。另外，微丝66的结构68包括由铁磁金属或铁氧体材料(比如NiZn或MnZn)构成的管状的鞘74，该鞘74围绕着涂层72；该结构68还包括任选的最外面的玻璃涂层76，用于围绕着管状的鞘74。鞘74具有经仔细选择的居里温度，使得仅当该微丝被置于检测器所产生的交变磁场中时，且仅在该铁磁鞘74的居里温度以上(或在接近于居里温度的某一温度以上)，内部微丝合金70才会产生其特征性的扰动(由此，在检测器处就有重新磁化电压脉冲)。因此，当复合微丝66处于铁磁鞘74的居里温度以下(或接近于居里温度的某一温度以下)的温度时，鞘74是铁磁性的，由此，改变了微丝66的特征性脉冲。这可以防止复合微丝66因鞘74所引起的磁饱和而重新磁化，或者允许所得的重新磁化作为来自复合微丝66的偏置或“改变”的信号。例如，在鞘居里温度以上，重新磁化脉冲可能在相位方面偏离其位置，或者，该鞘的偏置效应可以允许在多个不同的设置点温度以下和以上有经改变的重新磁化响应。

当复合微丝66处于鞘74的居里温度以上的一温度时，该鞘变为顺磁性的，由此对合金70的特征性脉冲没有影响。因此，在鞘74的各个居里温度以上(或者在接近于这些居里温度的某些温度以上)，复合微丝66表现正常(即，它们使检测器46检测如所预期的相位、振幅等的电压脉冲，就像查询表格中或通过某种其它解码算法所记录的那样)。然而，当复合微丝66处于鞘74的各个居里温度以下的温度时，它们无法被检测器检测到，或者是可检测到的但其磁学性质已改变，特别是涉及到在鞘74的居里温度以上的温度处检测到的特征性脉冲的情况。这种经改变的磁学性质将不符合查询表格或其它解码算法的参数，比如与来自频率发生器48的交变电流的相位关系、或脉冲持续时间。

如果构成管状鞘74的材料是铁磁金属，则鞘74可能仅仅几个微米厚，或者是内部微丝合金70饱和以及可制造性所需的那么厚。题为“AmorphousMicrowire and Method for Manufacture Thereof”的美国专利7,011,911描述了一种用于形成铁磁鞘74的方法。其它方法包括火焰喷射或溅射。当使用这些用于创建鞘74的方法时，有一个最外面的涂层76并不是必要的。一种经修改的Taylor方法也是可以使用的，其中内部玻璃管和外部玻璃管是共轴地且套叠地对齐的，使得内部玻璃管处于外部玻璃管的壁之内。合金70以锭(棒状的)或构成金属的形式处于中心玻璃管的内部，而构成管状鞘74的材料则位于相互嵌套的玻璃管之间。该鞘材料的形式可以是锭(有可能是若干个棒)或要素金属形式(constituent metal form)。通过磁感应或其它合适的手段，将这些合金加热到熔融，并且所得的熔融金属和玻璃被迅速拉动从而形成复合微丝66。

本领域已知许多种技术用于通过添加特定金属的痕量元素来调节铁磁合金的居里温度。由此，可以使用任何数目的合金来构成管状鞘74。图9示出了向铁磁金属元素(在这种情况下是镍)少量添加某些金属(在这种情况下是铜)以便形成真正的合金从而可以按可预测的方式来改变所得的铁磁合金的居里温度。此外，向铁添加少量铬，就可产生其居里温度是可预测的合金。参照美国专利5,954,984，其中讨论了用铜和铝来修改镍的居里温度。

制造管状鞘74的过程中所使用的合金或铁氧体材料可以在被处理成管状鞘74之前或之后将其居里温度(或接近于它们的居里温度的调节温度)量化。由此，磁性元件温度传感器46可以很容易被校准以便于温度检测。如上文那样，对于待测的给定温度范围，其鞘居里温度被量化且在上述温度范围中接近等间距的温度检测复合微丝66的个数越多，该温度传感器的分辨率就越高。最好具有至少20个温度检测复合微丝66，每一个微丝都具有越来越高的鞘居里温度，比下一个最低阶的鞘最多大5℃。当然，如果鞘74在其居里温度附近的温度范围中改变微丝66的重新磁化脉冲(比如，通过可检测地移动重新磁化脉冲的相位)，则检测器有可能在某一范围中对用于每一个微丝66的多个温度进行检测并解码，由此需要更少的微丝66来允许传感器在很宽的范围中准确地测量温度。

如果构成管状鞘74的材料是铁氧体或具有铁氧体的材料混合物，则该鞘可以被粘贴到玻璃层72、单独的圆柱珠子、或其它具有中心孔的烧结的铁氧体圆柱形物体上，使得合金70和周围的玻璃72可以被置于其中。或者，通过将玻璃-铁氧体材料用于层72以替代纯粹的玻璃，则可以构成管状鞘74并使其成为玻璃层72的一部分。题为“Radar Absorbing Coatings”的美国专利6,909,395描述了铁氧体/玻璃复合材料，这种材料可以被直接粘贴到金属丝或其它形状的金属物体上，或者可以被粘贴到一层已粘贴到金属上的纯玻璃上。

现在参照图6，传感器64包括：多个微丝20，用于呈现出数据元件的阵列78；以及多个温度检测复合微丝66，用于形成其阵列80。微丝20和复合微丝66被粘贴到传感器或标签基板82上，标签基板82是尽可能薄和尽可能导热的，使得传感器64可以与物体(未示出)密切地热接触以便进行温度测量。

用于构成阵列78的微丝20具有一定的化学性质，从而给出在所计划的工作温度范围以上的各个居里温度，对于传感器64而言通常小于约400℃。阵列80内的复合微丝66最好间隔开一距离84，使得一旦每一个单独的复合微丝66处于其居里温度以上的温度，该单独的复合微丝66的铁磁或铁氧体管状鞘74不影响其邻近的复合微丝。

在这个简单的实施方式中，假定阵列78的每个数据元件被激光编码成逻辑状态“1”或“0”。此外，假定除了末端元件83和86(它们明显长很多，比如40mm)以外，每个数据元件都一样长(比如20mm)。这种额外的长度确保了来自数据元件83和86的检测到的重新磁化峰值在振幅方面比其它的要大。最后，假定数据元件83被激光编码成逻辑“1”值，而数据元件86被激光编码成逻辑“0”值。如第一实施方式中所描述的那样，制造阵列78和80中的每一个元件，使得检测到的相位顺序匹配于所描绘的从顶部(微丝83)到底部(复合微丝88)的对齐顺序，后者具有阵列80中的复合微丝中的最高鞘居里温度。在这种情况下，检测器46对第一检测脉冲(同相关系)分配了具有逻辑电平“1”的最高振幅并以之为开始位(此处被描绘成微丝83)，并且最后检测的数据微丝86具有最高振幅且具有逻辑电平“0”并作为停止位。微丝温度读取器/检测器检测到在开始位83和停止位86之间所有的数据微丝，并且作为数据位。如第一实施方式中所描述的那样，中间的数据微丝可以被用于各种功能，比如标签标识号和“物体的类别”代码。

为了对来自传感器64的温度信息进行解码，假定有“N”个来自阵列80的复合微丝具有铁磁鞘74，使得所有各个鞘74具有超过传感器64的正常工作范围的居里温度(或具有“接近于”居里温度的调节温度)。这N个复合微丝66中最低有效位(刚刚在停止位86之后以同相关系来检测，并且离停止位86有指定的相位关系)被视为“第一”复合微丝89。由此，第一复合微丝89将仅仅在其鞘74的居里温度以上的温度处才开始产生其正常的短脉冲扰动，因此，检测器46将仅仅检测其电压脉冲(位)。第一复合微丝89在其鞘74的居里温度以下将不产生其正常的短脉冲扰动，因此，在检测器46所检测到的多个位中没有它的位，或者它的脉冲将被如此改变以至于可被检测器46清晰地检测到并作为“改变的”微丝。

与停止位86保持同相关系的“第二”复合微丝90(紧挨着最低有效位)具有铁磁鞘74，该铁磁鞘74的居里温度比第一复合微丝89的居里温度稍高。在这种较高的鞘居里温度(或接近于鞘居里温度的较高温度)以下的温度处，复合微丝90的位将不被检测器46读取，或者它的电压信号将被检测成“改变的”，但是在比第一复合微丝89的居里温度更高的温度处将会在相位和持续时间方面按预期的那样出现。

由此，如果传感器64处于第一和第二复合微丝89和90的居里温度(或低于居里温度的指定温度)以下的一温度，则检测器46将检测不到任何复合微丝(假定阵列80中后续更高阶的复合微丝都具有更高居里温度的鞘74)。如果传感器64处于第一复合微丝89的鞘居里温度(或相关温度)以上且第二复合微丝90的鞘居里温度(或相关温度)以下的一温度处，则第一位将被检测器46读取，但第二位仍然不被检测器46读取或者检测器所读取的是“改变的”信号。最终，如果传感器64处于比第一和第二复合微丝89和90的鞘居里温度(或相关温度)要高的一温度处，则第一和第二复合微丝将被检测器46读取。

检测器46包含一种解码算法，这种解码算法识别出第一复合微丝89的第一温度位的出现以及第二复合微丝90的第二温度位的缺少(或变化)，由此通过显示器56发出信号，该信号表明传感器温度介于第一鞘居里温度和第二鞘居里温度之间。由此，如果传感器64与对其温度感兴趣的物体密切热接触，则通过读取传感器64的复合微丝阵列位输出，检测器46确定物体的温度处于第一和第二鞘居里温度之间(或接近于它们的居里温度的各个温度之间)的间隔所定义的温度范围中。

如果传感器64上的复合微丝66的个数增大到“N”个复合微丝且其鞘居里温度已知是按顺序不断增大的，并且这些鞘居里温度被选择成彼此之间的增量至少稍微一致些，则传感器64就具有从第一到第N鞘居里温度的可检测温度范围，并且其温度分辨率由连续的鞘居里温度之间的增量所定义。

更一般地讲，构造检测器46的解码算法以理解：由相应复合微丝66在其正常脉冲状态中所产生的第一到第N-1温度位的出现以及第N复合微丝66在其正常脉冲状态中所对应的第N温度位的缺失证明了，传感器温度处于第N-1鞘居里温度和第N鞘居里温度之间(或接近于鞘居里温度的各个温度之间)。该检测器算法最好将该传感器温度报告成介于第N-1和第N居里温度之间的中间温度。

较佳地，可接受的复合微丝位图案及其相应的传感器温度被存储在检测器46的存储器内的查询表格中。由此，当检测器46从相关联的传感器64中检测到可接受的位图案时，将该位图案与查询表格进行比较以便找出相关联的传感器温度。

在阵列80中的一个或多个复合微丝66没有按照与其它微丝相适宜的顺序以其正常状态出现的情况下(其原因可能是检测器46的误读、没有与其它复合微丝热接触或其它一些原因)，上述检测器算法最好尝试传感器64的重新读取。如果连续的重新读取显示出同样不规则的位图案，则上述检测器算法可以丢弃该温度数据，使用上一次测得的温度(或者上一次测得的温度加上一温度增量，该温度增量基于一种包括上一次测量的温度变化率和读取时间间隔的计算过程)，接下来，在下一次计划好的读取间隔处重新尝试。

第三实施方式：具有分离的但相邻的铁磁饱和元件且用于温度检测的微丝

第三实施方式在概念上非常相似于第二实施方式，不同之处在于，将铁磁鞘饱和或偏置元件用作单独的实体而不需要接触相邻的温度检测微丝的表面，相比之下，第二实施方式的鞘74接合到或以其它方式粘附于中心微丝结构。参照图7，示出了复合微丝92并且包括先前描述过的那种类型的微丝20，这种微丝20没有故意减小其居里温度，使得它在该传感器的整个工作范围中保持了很大的巴克豪森不连续性和图2所描绘的其它磁学性质。此外，复合微丝92包括相邻的铁磁鞘94。鞘94足够接近于相关联的微丝20，以便通过磁饱和或偏置来防止微丝20的重新磁化和随之而来的特征性扰动的产生，直到组合微丝复合微丝92处于鞘94的居里温度以上(或接近于居里温度的某一温度以上)的温度处。同样，如第二实施方式中那样，鞘94可以被设计成使得相关联的微丝20在低于鞘居里温度的不同设置点温度以下和以上呈现出一系列不同的重新磁化响应，并且如果期望的话，这种多个不同的响应可以被用于温度检测和确定。

更具体地讲，鞘94的形式最好是薄矩形铁磁金属片，其尺寸并不比相关的微丝20宽多少，并且其平面可以弯成半圆形(或者，对于铁氧体而言，可以被烧结成半圆形或其它合适的形状)。鞘94的居里温度是经仔细选择的，使得当组合微丝92处于检测器46的交变磁场中时，仅当组合微丝92处于鞘94的居里温度以上(或接近于居里温度的某一固定温度以上)的一温度时，相关的微丝20才会产生其信号扰动(由此，产生了电压的重新磁化脉冲)。鞘94仅需要几个微米厚，或者就像相关微丝20的饱和所需的那么厚以及便于制造微丝20所需的那么厚。结合第二实施方式所描述的同一类型的合金或铁氧体可以被用于制造鞘94。此外，磁性墨(使用了铁磁粉末或铁氧体粉末)也是合适的，并且其优点是可以在用于组合微丝92的支撑基板上进行印刷。

参照图8，示出了温度传感器96，除了用组合微丝92替代了复合微丝66以外，它与传感器64在所有的方面都完全一样。相应地，在图8中使用图6的相同的标号以表示完全一样的部件，并且使用标记“a”来区分组合微丝92和复合微丝66。

传感器96的操作与传感器64的操作完全一样，并且利用了相似的检测器46，该检测器46具有与传感器96相关联的合适的解码算法(较佳地，是查询表格)。相应地，这种操作的详细描述是不必要的。

上述三个实施方式以及本发明的范围之内的其它实施方式都可以在许多不同的方面进行变化。例如，图4A描绘了有利于某些产品应用的备选排列方式。具体来讲，在图4A中，提供了传感器26a，其中微丝数据元件40粘附于第一物体44a，而其余的数据微丝38和温度检测微丝28-34以及任选的偏置元件41均被粘附于第二物体44b上。传感器26a的位逻辑与传感器26完全一样，这意味着，即使传感器26a的各个部件被分开到物体44a和44b上，整个传感器26a也仅仅是在所有的传感器部件都处于检测器46所产生的交变磁场内时才工作。如果该条件不存在，则不可能用检测器46进行成功的读取。例如，这种构造可以用于控制仅当加热器的检测器检测到传感器的两个部分(由此检测到两个物体44a和44b)时才用加热器对两-部分物体进行加热的过程，并且相应地防止任何加热操作，除非传感器的两个部分都存在且都处于检测器46的磁场之中。在这种情况下，这种加热器控制通常将耦合到检测器46的信号处理单元54。

当然，当存在不止两个物体时，也可以使用这一相同的设计概念。另外，可以使用更成熟的数据编码方法(比如上述的那些)，将整个传感器26a的一个或多个片与其相匹配的片关联起来。这种方法可以包括：用停止数据位38的匹配多位代码，对第一数据元件40进行激光编码。

尽管已参照第一实施方式的传感器26描述了图4A的备选方案，但是应该理解，如果需要的话，相同的修改也可以应用于第二和第三实施方式的传感器64和96。

正如传感器26的微丝20的情况那样，用于构成传感器64和96的一部分的微丝可以通过使用合适的粘合剂而被接合到物体44或导热基板(比如基板82)上。在另一个备选方案中，微丝20、复合微丝66和/或组合微丝92可以被装入非常薄的非铁磁性的导热材料中，比如可模压或注入的填充有石墨的聚合物材料，比如SGL Carbon公司所出售的标号为RIDURID

的材料族中的一种材料。其它可用的高温材料包括Aremco公司所出售的标号为Ceramamcast510的陶瓷灌注材料或其它柔性高温聚合物。在使用这些材料的情况下，外壳材料的厚度和总的热质量应该保持最小，以使待对其温度进行监控的物体与微丝的芯合金材料之间的热延迟达到最小。

另外，如果合适的话，所描述的实施方式中的微丝可以被扭成线或被编织到将要对其进行温度监控的物体的结构之中。例如，这些微丝可以被编织到碳纤维布料中，只要可以维持良好的热接触就可以，并且使用合适的技术手段将每一个温度-变化元件彼此区分开并将它们与每一个清晰标识过的数据元件(包括停止位)区分开。

用于加热设备的闭环反馈系统

在美国专利6,320,169和6,953,919所描述的闭环温度调节感应加热系统中，可以很容易地使用本发明的磁性元件温度传感器及其相关联的检测器，以替代RFID标签及其相关联的RFID读取器/检测器。由此，使用温度-调节磁性元件技术感应加热系统就可以实现大量的加热应用，这种系统相似于现有技术的RFID系统，但RFID部件已被本发明的传感器和检测器部件所替代。例如，根据本发明，可以对下列进行修改：美国专利6,953,919中所描述的智能灶；美国专利6,822,204所描述的热分配系统；美国专利6,504,135、6,444,961、6,274,856和6,232,585所描述的食物递送系统；以及各种加温设备，比如杯子、碗、很热的大浅盘、盘子、滑雪靴和美国专利5,954,984所描述的其它物体。此外，相同的部件(传感器和检测器)可以被集成到并非基于感应的其它类型的闭环加热系统中，比如闭环温度控制红外线、卤素、电阻加热系统。

参照图11，闭环感应加热系统98包括微丝检测器46(参照图10)，微丝检测器46被并入感应加热设备100中以替代RFID读取器/检测器。该设备100包括：可操作地耦合到检测器46的控制微处理器102、固态反相器104和整流器106；以及耦合到反相器104的感应工作线圈108。AC电源109和电流传感器109a可操作地耦合到整流器106。场发生器和接收线圈50、52被集成到支撑元件112下方的传感器部件110中。

系统98被设计成控制石墨加热盘114(比如，美国专利6,657,170所描述的)的温度，该加热盘上或其中嵌入了本发明的微丝传感器116。如图所示，盘114具有在传感器116上方和下方的石墨层118。当然，任何其它可感应加热的物体都可以受到控制，而非只是盘114，比如多层烹饪用具(比如，罐或平底锅)，其中嵌入了一个或多个传感器116。检测器46检测到来自传感器116的温度信息反馈，并且可使用该信息通过控制微处理器102来控制盘114的感应加热。如果期望的话，本发明的微丝传感器和检测器可以用来控制其它类型的加热设备，比如卤素或电阻加热器、微波炉、或气体灶或电灶，下文结合其它实施方式对此进行描述。

温度传感器粘贴物

在图12-22所示的本发明的另一个方面中，与上述相似的温度传感器被并入背面有粘性的“粘贴物”120中，“粘贴物”120可以迅速且容易地粘贴到现存的一件器皿121上，比如盘子、碟子、平底锅、罐、碗、托盘、玻璃杯等。一旦这种温度传感器粘贴物被贴到一件器皿上，则该器皿就可以被置于感应加热器、加热灯组件、蒸气加热单元、微波炉、或配有重新磁化响应检测器或其它类型检测器的其它类型的加热单元之上或附近。检测器询问该温度传感器，以检测是否存在分装食物的器皿、该器皿的类型以及该器皿的温度数据。与该检测器和加热单元相耦合的控制器接收来自检测器的信号，这些信号用于表示该器皿的温度或温度范围，并且这些信号被用于控制加热单元的循环或其它操作参数。由此，可以连续地或周期性地监控该器皿的温度，并且可以控制该加热单元以便将该器皿加热到期望的温度范围并且使其维持在该温度范围内。

参照图12-15，温度传感器粘贴物120的实施方式可以通过下列过程形成：将微丝传感器122或多个这种微丝传感器粘贴到具有粘合剂126的基板124；接下来，用剥离层128覆盖该粘合剂的露出的表面。当除去该剥离层时，可以将该温度传感器粘贴物粘贴到一件器皿121上，使得可以对该器皿(和它上面的食物)监控和加热，如下所述。

更具体地讲，微丝传感器122最好是如上所述的涂有玻璃的非晶磁性微丝传感器。温度传感器120可以只包括一个微丝传感器122，或者可以包括若干个。每一个微丝传感器122最好包括多个并列的微丝130，如图14较佳地示出。每一个微丝传感器122中的微丝的个数取决于温度传感器120的期望工作范围以及所需的数据存储的位的个数。各个微丝130最好是约25-35微米的小直径，并且长度介于10-40mm之间。这允许整个温度传感器120相对很薄且直径很小，如下所述。

用于构成微丝传感器122的微丝130可以存储与其上粘贴了温度传感器120的器皿有关的数据或信息。例如，这些微丝所存储的数据可以用于指示：器皿的类型和尺寸；器皿的加热性质(比如其导热性和质量)；置于器皿上的食物的类型；以及器皿的期望温度或温度范围。每一个温度传感器120可以存储粘贴了它的特定器皿所独有的数据，使得可以对每一件器皿(和其上的食物)恰当地加热。

基板124将整个温度传感器120固定到一起，并且为各个微丝130提供了一种当组装温度传感器120时将要与之对齐的半刚性结构。基板124也允许温度传感器120很容易地在器皿121上进行处理、取向和放置。基板124最好是圆形的，其直径约为20mm且其厚度约为0.005英寸，但它可以按其它形状和尺寸构成，而不背离本发明的范围。基板124可以由任何合适的材料构成，但最好由聚合物膜材料构成，比如PET、聚乙烯、聚丙烯等，或纤维素、纸、或其它浆式材料。

基板124可以永久地留在器皿121上，或者可以选自一种能溶于水的材料。如果基板124被设计成留在器皿121上，则它最好由半透明的膜构成，该膜的连续使用温度大于粘贴了该膜的器皿的连续使用温度。对于可溶解的基板而言，该基板可以由一种与Paxar公司的DissolvX^TM标贴的材料相似的材料构成。在任何温度下，这种标贴在洗碗机中几秒钟就分解了。若干个其它公司(比如Spectrim Label and Equipment股份有限公司)也出售适用于这种基板的可溶解的标贴。

粘合剂126用于若干种目的。首先，它按合适的取向将微丝130(用于形成微丝传感器122)固定到基板124。其次，当剥离层128被除去时，它允许整个温度传感器粘贴物120永久地粘贴到一件器皿121上。所使用的粘合剂的类型最好具有下列性质：

1)它应该将微丝130牢固地接合到器皿；

2)它应该长期存在于该器皿的使用环境中(即耐受所使用的清洗剂、能够在器皿的使用温度下工作等等)；以及

3)它应该很容易在最少的时间内固化。

在温度传感器120的一个实施方式中，通过紫外光源，粘合剂126在数秒之内就固化了，并且在水中第一次冲洗器皿121时基板124就溶解掉了。关于可以使用的任何粘合剂，一个示例选自DYMAX公司的紫外光(UV)可固化光学组件粘合剂的DYMAX OP系列族。这些粘合剂是透光、高强度、低应力、高性能UV可固化光学组件粘合剂，在暴露于UV光时数秒之内就固化了。DYMAX OP系列UV固化树脂是单一成分、低出气、低收缩树脂，它们具有1/4英寸或更大的间隙填充能力以及很长的室温贮藏寿命。它们对于许多应用而言是非常理想的，比如将陶瓷、玻璃、石英、金属和塑料成分粘贴到玻璃上。剥离层128可以由任何合适的材料构成，比如选自Dupont

 Tedlar

系列的聚氟乙烯膜或3M含氟聚合物的2.9密耳的医疗剥离衬垫9956。

参照图15，介于基板124和剥离层128之间的粘合剂126的厚度不需要比各个微丝130的直径大很多。例如，当所使用的微丝130的直径约为30微米时，粘合层126的厚度可以约为30-50微米。剥离膜的厚度约为0.003英寸。温度传感器120的总厚度(粘贴有剥离层)最好约为0.01英寸，但可以介于0.005-0.03英寸之间。

通过利用本领域广泛已知的手段拾取微丝并将其放置在粘合剂层基板上，就可以用机器组装出温度传感器120。最好在一个很大的基板片上制造许多温度传感器，该基板片具有一个很大的剥离衬垫，然后，从这个很大的基板片中切割出各个温度传感器。

一旦组装好，就可以迅速且容易地将温度传感器120粘贴到任何类型的器皿上。图12示出了餐盘121，在盘脚123或更低的边缘之内，温度传感器120被粘贴到盘子的底部。餐盘仅仅是作为示例被显示出的，因为温度传感器120可以被粘贴到任何类型的器皿上。

在粘贴温度传感器120之前，应该首先清洗器皿121的粘贴区域，以除去油或其它可能妨碍粘合剂接合的污染物。如果该器皿是餐盘或相似的物体，则可以简单地在洗碗机中进行清洗。参照图13和14，接下来除去剥离层128，以露出粘合剂层126的一个面。然后，整个温度传感器120被置于器皿上，上述露出的粘合剂的面顶着该器皿。

接下来，可以使用UV光固化光斑灯使该粘合剂固化，比如DYMAX

公司的

200UV光固化光斑灯。固化灯的光波导被聚焦到基板上，在曝光约5秒之后，粘合剂层126被固化，并且用于构成微丝传感器122的微丝130就被永久地接合到盘子121的底面上了。

对于其它盘子或器皿，也可以重复这些步骤，然后，所有的器皿都可以被放置在洗碗机中。如果基板126由可溶解的材料构成，则它将在洗碗机中溶解，从而仅留下薄的微丝130和薄的粘合剂层126，就像图12所示那样。这些盘子或其它器皿现在就准备好用于下文要描述的器皿加温系统中了。

也可以修改将温度传感器120粘贴到器皿上的具体过程。例如，可以使用不同的清洗溶剂在器皿上准备应用区域。当使用除UV可固化粘合剂以外的粘合剂时，可以使用加热固化或空气温度固化，而非UV光固化，或者该粘合剂可能不需要任何固化。最终，基板126可能是永久的，而非可溶解的，由此，不需要该过程中的溶解步骤。

器皿加温系统的各种实施方式

一旦温度传感器120被组装起来并且被粘贴到器皿上，通过下文描述的器皿加温系统就可以使一件或多件器皿(其上有食物)保温。器皿加温系统的每一个实施方式包括某一类型的加热单元，从一件器皿上的温度传感器120中读取的信息至少部分地控制着该加热单元功率输出。器皿加温系统使用一种温度反馈闭环控制方法，下文对其进行更详细的描述。尽管下文每一个实施方式中可能将一件具体的器皿显示成较佳的器皿，但是这些实施方式可以使用各种尺寸、形状、或类型的器皿，只要该器皿安装有温度传感器120就可以。

配有微丝读取器/检测器以便进行闭环温度反馈的平面卤素加热器

图16示出了一种器皿加热系统132，它包括平面卤素加热器134，比如Deni销售的那种或者比如Aroma PHP-323电气卤素灶，该加热器134与微丝读取器/检测器136电子通信，微丝读取器/检测器136的天线138又与一件器皿121上的温度传感器120通信。卤素加热器134包括电源和控制电路140、卤素加热器控制微处理器142、内部环型卤素灯144、外部环型卤素灯146、反射式光波导148以及用于放置器皿121的平面顶部150。电源和控制电路140从常规的交流电电源152中获得电能，之后，使用该电能向内部卤素灯144和外部卤素灯146供电，其中电能的量由控制微处理器142来确定，并且受到控制电路140内的开关/变阻器控制的影响。通过控制电路140内的开关/变阻器控制，在启动来自微处理器142的命令之后，可以以非常快的反应时间来调暗或完全关闭卤素灯144、146。因为顶部150的热质量很小，并且大多数盘子和许多类型的器皿都具有抬高的边缘123或脚以防止器皿的大部分接触顶部150，所以在卤素加热器134和器皿121之间的热能转移基本上全是通过辐射进行的。由此，因为微处理器142几乎瞬时地调节卤素灯的功率输出，所以顶部150之上的器皿121的温度调节有可能是很精确的。

一旦插入并接通卤素加热器单元134，微丝读取器/检测器136就将一个低频电流的脉冲发送给与其相关联的天线138，然后，天线138每1秒(或按其它间隔)产生一个低频询问磁场的脉冲。如果顶部150上没有器皿121，则微处理器142就不允许电源和控制电路140向卤素灯144、146输出电能。一旦一件具有温度传感器120的器皿121被置于顶部150上，则微丝读取器/检测器136就检测到该器皿的存在并且读取温度传感器120上所存储的数据。如上所述，该数据可能表示：器皿的尺寸；器皿的加热性质，比如其导热性和质量；通常置于器皿上的食物的类型；用于器皿的期望温度或温度范围；以及任何其它有用的信息。接下来微处理器可以使用这种数据来控制加热单元134。例如，微处理器142可以使用上述尺寸信息来确定是否需要接通外部环型卤素灯146(用于更大的器皿，它们需要很大的加热表面面积)或者是否仅需要打开内部环型卤素灯144。灯反射器148确保，如果仅接通内部环型卤素灯144，则光线仅仅被直接引导至内部环型灯的上方。这使器皿的外部边缘相对较冷(除了从盘子中心传导过来的极少的热量以外)，使得服务人员或其它人可以拿起该器皿而不会烫到这个人的手。

一旦微处理器142确定了器皿的尺寸和期望的温度范围，微丝读取器/检测器136和天线138就继续每秒一次地(或按任何其它间隔)询问温度传感器120以便确定器皿的温度。该温度信息被用于确定向卤素灯144和/或146施加多少电能。基于温度反馈，改变灯144、146的强度或简单地使灯按照某一可变的占空比循环地开和关，就能使卤素加热器134按照温度传感器120的预先编码的温度来调节器皿121的温度。当从顶部150移走该器皿时，微丝读取器/检测器136确定温度传感器不再存在，由此与卤素加热器的微处理器142进行通信，微处理器142就关断了到卤素灯144、146的电流。

使用微丝读取器/检测器以便进行闭环温度反馈的加热灯系统

在饭店里，为了使食物保温而使用的普通的辐射加热方法是使用一个或多个“加热灯”，这些加热灯常常被置于放置食物盘的台子的上方，而台子上的食物盘则正等待着服务人员将其递送给顾客。此处所使用的“加热灯”可以包括红外线发射器、卤素灯、卤素光、红外线灯泡、红外线管或红外线灯。加热灯使用相对较低的能量，加热很迅速，且成本很低。红外线发射器不同于标准的照明灯，因为其灯丝温度很低，从而导致光线很少并且红外线辐射更多。

加热灯通常就是金属聚焦装置外壳之内的卤素灯泡，由此红外线辐射就像聚光灯那样被向下聚焦到食物盘上。卤素灯、灯泡、灯管以及其它形式的发射器所产生的热能中有超过80％都是电磁波谱的短波一端处的辐射形式。结果，该能量穿过空气发射的损失很少，仅仅被其照射的食物和盘子吸收了。

图17示出了一种典型的器皿加温系统154，它使用了加热灯156，比如Hatco公司所销售的型号为DL-750-CL的加热灯。卤素电源和控制电路158控制着到加热灯的电流，而该电路158则接收来自控制微处理器160的指令。控制微处理器160与读取器/检测器162通信，而读取器/检测器162则连接到发射和接收天线164。玻璃或薄的非铁磁性台子166支撑着配有温度传感器120的器皿121。该器皿加温系统的加热灯实施方式基本上按照与上述平面卤素加热器实施方式相同的方式工作着，除了加热技术有差别。即，微处理器160以及电源和控制电路158至少部分地因读取器/检测器162从温度传感器120中所读取的信息，而使加热灯156循环地开和关。

配备磁感应的食物容器，该食物容器使用微丝读取器/检测器且利用可感应加热的食物平底锅以便进行闭环温度反馈

图18示出了一种器皿加温系统的实施方式，它使用了感应加热系统168，这种系统168包括感应线圈或元件170、连接到常规电源174的感应电源和控制电路172、微处理器或其它控制单元176以及微丝读取器/检测器178及相关的天线180。在本实施方式中，器皿是平底锅182，它可以被置于食物容器184中。

为了使成本达到最小，每个食物容器184只需要一个微丝读取器/检测器178及相关的天线180。每一个食物平底锅182具有两个温度传感器120，它们被粘贴到食物平底锅的小尺寸端。温度传感器120当然可以被粘贴到平底锅182的其它部分，只要读取器/检测器178和天线180能够询问这些传感器就可以。

通过使用聚合物平底锅体材料，比如聚醚砜或聚酰亚胺，就可以构造食物平底锅182。如图19所示，铜轨迹电阻栅格186被接合到平底锅的外表面，以便形成连续的电路，该电路的路径沿着该平底锅的整个侧面排布。在食物平底锅的两个小尺寸端上，放着铜电阻电路栅格的感受器-部分。这种感受器-部分被设计成具有足够大的电感，以便与感应加热单元168的工作线圈170很好地进行磁耦合。在感受器-部分的每一侧靠近平底锅底边之处，粘贴着横跨若干个铜电阻栅格轨迹的温度传感器120，使得能够确保温度传感器120与至少一个铜轨迹进行热接触。因为这些铜轨迹的横截面面积完全一样，所以它们应该是以完全一样的速率进行加热的。由此，如果以均匀的密度将电阻栅格施加到平底锅表面上，则平底锅的加热应该是均匀的。

配备磁感应的食物容器系统的操作过程与加热灯实施方式几乎完全一样，差别仅在于加热技术不同。即，感应加热器168在器皿182的整个表面上将其感应加热到均匀的温度，其中器皿182粘贴有如图19所示的完整-电路加热栅格186，并且与控制电路172通信的微丝读取器/检测器178从粘贴到平底锅的加热栅格上的温度传感器120中所读取的信息控制着感应加热器168。通过使感应工作线圈170磁耦合到配有微丝传感器的食物平底锅的感受器-端，从而引起电流沿着电阻栅格186流动，进而实现了加热。这种所引起的电流沿着平底锅的表面产生焦耳加热，接着通过平底锅传导给其中的食物。

配有微丝读取器/检测器以便进行闭环温度反馈的水浴食物容器

饭店里为使食物保温常使用的设备是“蒸气台”。蒸气台是这样一种台子，其中通过“食物容器”之内平底锅下方循环的热水或蒸气使一个或多个食物容器(通常是矩形的平底锅)保温。蒸气台可以仅容纳一个食物容器，或者它可以容纳许多食物平底锅以提供自助餐风格的服务。通常，食物容器具有位于水浴之内的Calrod式电阻加热元件，用于将水加热到高温且通常足够高以使水转换成蒸气，以使该食物容器内的平底锅，即其中的食物，保温。对于单一食物容器系统(比如自助火锅餐盘系统)而言，一罐石油材料常常被用于加热该食物容器内的水。食物平底锅自身常常由不锈钢或高温聚合物材料(比如聚醚砜或聚酰亚胺)制成。

图20和21示出了器皿加温系统的蒸气台188的实施方式。在本实施方式中，器皿是平底锅190，它被置于标准水浴食物容器192中，使得浸没的Calrod式元件194所产生的蒸气在该平底锅的整个表面上对其进行加热。Calrod式元件194的功率是由电源和控制电路196控制的，而微处理器或其它控制单元198至少部分地根据读取器/检测器200及其相关的天线202从平底锅上的温度传感器120中读取的数据，来控制电源和控制电路196。

为了使成本达到最小，每个食物容器192只需要一个微丝读取器/检测器200及相关的天线202。每个食物平底锅190具有两个粘贴到其小尺寸端的温度传感器120(平底锅通常是矩形的)，但是温度传感器也可以被置于别处，只要读取器/检测器200和天线202能够询问这些传感器就可以。

蒸气台实施方式188的操作过程与加热灯实施方式几乎完全一样，差别仅在于加热技术不同。

配有微丝读取器/检测器的微波炉

图22示出了器皿加温系统的微波炉204的实施方式。在本实施方式中，器皿可以是盘子206、碗、碟子、使用易受微波影响的材料的褐变设备、或任何其它微波-安全食物盒。加上传感器的器皿206被置于微波炉204中，其磁控管208功率输出是受到电源和控制电路210控制的，而微处理器或其它控制设备212根据微丝读取器/检测器214及其相关的天线216从温度传感器120中读取的信息，来控制电源和控制电路210。

重要的是，注意到，内部微波外壳应该由薄的非磁性片状金属制成，使得微丝天线216可以被置于微波的内部外壳的外部。较低的发射和接收频率(接近100-300Hz)允许微丝天线216成功地读取温度传感器120。此外，重要的是，注意到，天线216的表面直径应该和微波炉的底面一样大，以便实现最大的读取范围并且确保用户可以将微丝206放置在微波炉204之内的任何位置且仍然能够实现温度传感器120和天线216之间的通信。

这种微波炉实施方式的操作过程与加热灯实施方式几乎完全一样，差别仅在于加热技术不同。因为大多数微波炉是通过磁控管功率的可变占空循环而控制其输出功率的，所以有可能使读取器/检测器214、天线216和温度传感器120通信周期与磁控管的占空比的关断时间同步。这允许读取器/检测器214与温度传感器120成功地进行通信，而不管微丝加热器内的微波辐射。

尽管已结合附图的较佳实施方式对本发明进行了描述，但是注意到，在不背离权利要求书所限定的本发明的范围的情况下，可以使用各种等价方案和替换方案。例如，在不背离权利要求书的范围的情况下，温度传感器120可以按照本文没有揭示的材料、形状和尺寸来形成。

由此，已经描述了本发明的较佳实施方式，声称为新颖且通过专利特许证请求保护的内容包括在权利要求书。

Claims (42)

1.一种温度传感器，被配置成粘附于物体上以便检测与物体温度有关的参数，所述温度传感器包括：

至少一个传感器元件，它包括易磁化的传感器元件并且在所加的交变磁场的影响下具有对温度敏感的重新磁化响应，所述重新磁化响应是由至少一个很短的可检测的磁场扰动脉冲来定义的，所述磁场扰动脉冲具有已定义的持续时间，所述重新磁化响应在低于400℃的至少一个设置点温度之下和之上是不同的；以及

粘合剂，可操作该粘合剂以便将传感器元件固定到基板上并且将温度传感器固定到物体上，使得传感器元件可以检测物体的参数。

2.如权利要求1所述的温度传感器，其特征在于，

所述参数选自：物体的温度；物体的期望温度；物体的温度范围；物体的期望温度范围；物体的最小温度；物体的最大温度；物体的加热性质；以及物体上所支撑的材料的温度。

3.如权利要求1所述的温度传感器，其特征在于，

有多个传感器元件，至少某些传感器元件具有与其它传感器元件不同的设置点温度。

4.如权利要求1所述的温度传感器，其特征在于，

所述设置点温度是传感器元件的居里温度。

5.如权利要求1所述的温度传感器，其特征在于，

在多个不同的设置点温度以上和以下，所述传感器元件具有不同的重新磁化响应。

6.如权利要求5所述的温度传感器，其特征在于，

所述多个不同的设置点温度是在传感器元件的居里温度以下。

7.如权利要求1所述的温度传感器，其特征在于，

所述传感器元件包括金属体。

8.如权利要求7所述的温度传感器，其特征在于，

所述金属体是非晶的。

9.如权利要求7所述的温度传感器，其特征在于，

所述金属体是纳米结晶的。

10.如权利要求7所述的温度传感器，其特征在于，

所述金属体的形式是拉长的丝或薄的条带，其最大横截面尺寸大约达到100微米。

11.如权利要求7所述的温度传感器，其特征在于，

所述金属体是由选自下列的合金构成的：基于铁的合金；基于钴的合金；以及它们的混合物。

12.如权利要求11所述的温度传感器，其特征在于，

所述合金含有铬。

13.如权利要求1所述的温度传感器，其特征在于，

所述传感器元件包括由玻璃涂层围绕着的金属体。

14.如权利要求1所述的温度传感器，其特征在于，

所述传感器元件包括金属体，所述金属体旁边有铁磁性的鞘。

15.如权利要求1所述的温度传感器，其特征在于，

所述传感器元件包括金属体，所述金属体具有小于10A/m的矫顽磁力、20,000以上的相对磁导率、基本上为零或稍微为正值的磁致伸缩以及很大的巴克豪森不连续性。

16.如权利要求1所述的温度传感器，还包括：

基板，所述传感器元件定位于所述基板上，所述基板由选自下列的材料构成：聚合物膜；聚乙烯对苯二甲酸酯(PET)；聚乙烯；聚丙烯；纤维素；纸；以及浆式材料。

17.如权利要求16所述的温度传感器，其特征在于，

所述基板通常是圆形的，其直径为10-30mm且其厚度为0.0025-0.01英寸。

18.如权利要求16所述的温度传感器，其特征在于，

所述基板是半透明的。

19.如权利要求16所述的温度传感器，其特征在于，

所述基板由一种当暴露于水时就溶解的材料构成。

20.如权利要求1所述的温度传感器，其特征在于，

所述粘合剂是紫外光可固化的粘合剂。

21.如权利要求1所述的温度传感器，还包括：

位于粘合剂上的可移除的剥离层，所述剥离层可以被除去从而露出粘合剂的一个面以便将温度传感器固定到物体上。

22.一种用于检测与物体温度有关的参数的方法，所述方法包括如下步骤：

将可重新磁化的温度传感器粘贴到物体上；

在温度传感器的区域中，产生交变磁场；以及

检测传感器元件的对温度敏感的重新磁化响应，并且使用检测到的响应至少部分地确定所述物体的温度参数是在设置点温度以上还是以下，

其中所述传感器元件包括易磁化的传感器元件，它在所加的交变磁场的影响下具有对温度敏感的重新磁化响应，所述重新磁化响应是由至少一个很短的可检测的磁场扰动脉冲来定义的，所述磁场扰动脉冲具有已定义的持续时间，所述重新磁化响应在低于400℃的设置点温度之下和之上是不同的。

23.如权利要求22所述的方法，其特征在于，

所述温度传感器具有多个易磁化的传感器元件，每一个传感器元件在所加的交变磁场的影响下都具有不同的重新磁化响应，并且每一个重新磁化响应在不同的设置点温度以下是不同的，所述方法还包括如下步骤：使用不同的重新磁化响应来确定所述物体的温度参数。

24.如权利要求22所述的方法，检测步骤还包括如下步骤：

使用场接收线圈来检测重新磁化响应并产生与检测到的重新磁化响应相对应的输出信号。

25.如权利要求24所述的方法，还包括如下步骤：

使用可操作地耦合到场接收线圈的信号处理单元，来接收输出信号并从中至少确定所述物体的大约的温度。

26.如权利要求25所述的方法，确定物体的温度的步骤还包括如下步骤：

在一温度范围中确定所述温度。

27.如权利要求22所述的方法，其特征在于，

所述物体是器皿。

28.如权利要求27所述的方法，其特征在于，

所述温度传感器被定向成测量所述器皿上所放置的食物的温度。

29.一种用于对物体进行加热的系统，包括：

温度传感器，所述温度传感器被配置成粘贴到物体上并用于检测物体的温度，所述温度传感器包括至少一个传感器元件以及用于将传感器元件固定到物体上的粘合剂；

用于对物体进行加热的加热单元；

读取器/检测器，可用于产生交变磁场以检测传感器元件的重新磁化响应，并且产生与检测到的重新磁化响应相关联的输出信号；以及

控制器，所述控制器耦合到读取器/检测器和加热单元并且可接收所述输出信号并根据所述输出信号来控制加热单元的操作，

其中所述传感器元件包括易磁化的传感器元件，它在所加的交变磁场的影响下具有重新磁化响应，所述重新磁化响应是由至少一个很短的可检测的磁场扰动脉冲来定义的，所述磁场扰动脉冲具有已定义的持续时间，所述重新磁化响应在低于400℃的至少一个设置点温度之下和之上是不同的。

30.如权利要求29所述的系统，其特征在于，

所述加热单元选自：感应加热器；加热灯组件；蒸气台；以及微波炉。

31.如权利要求29所述的系统，还包括：

基板，所述基板上支撑着所述传感器元件，所述基板由选自下列的材料构成：聚合物膜；聚乙烯对苯二甲酸酯(PET)；聚乙烯；聚丙烯；纤维素；纸；以及浆式材料。

32.如权利要求31所述的系统，其特征在于，

所述基板通常是圆形的，其直径为10-30mm且其厚度为0.0025-0.01英寸。

33.如权利要求31所述的系统，其特征在于，

所述基板由一种当暴露于水时就溶解的材料构成。

34.如权利要求29所述的系统，其特征在于，

所述粘合剂是紫外光可固化的粘合剂。

35.如权利要求29所述的系统，还包括：

位于粘合剂上的可移除的剥离层，所述剥离层可以被除去从而露出粘合剂的一个面以便将温度传感器固定到物体上。

36.如权利要求29所述的系统，其特征在于，

所述物体是器皿。

37.如权利要求36所述的系统，其特征在于，

所述温度传感器被定向成测量所述器皿上所放置的食物的温度。

38.一种系统，包括：

一件器皿；以及

温度传感器，所述温度传感器粘贴到这件器皿上并且包括：

至少一个传感器元件；和

粘合剂，用于将传感器元件固定到器皿上，使得传感器元件可以检测与器皿的温度有关的参数，

其中所述传感器元件包括易磁化的传感器元件，它在所加的交变磁场的影响下具有重新磁化响应，所述重新磁化响应是由至少一个很短的可检测的磁场扰动脉冲来定义的，所述磁场扰动脉冲具有已定义的持续时间，所述重新磁化响应在低于400℃的至少一个设置点温度之下和之上是不同的。

39.如权利要求38所述的系统，其特征在于，

所述参数选自：器皿的温度；器皿的期望温度；器皿的温度范围；器皿的期望温度范围；器皿的最小温度；器皿的最大温度；器皿的加热性质；以及器皿上的食物的温度。

40.如权利要求38所述的系统，其特征在于，

有多个传感器元件，至少某些传感器元件具有与其它传感器元件不同的设置点温度。

41.如权利要求38所述的系统，其特征在于，

所述设置点温度是传感器元件的居里温度。

42.如权利要求38所述的系统，其特征在于，

所述器皿是食物平底锅。

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