DE2544883A1

DE2544883A1 - Einrichtung zur feststellung der anwesenheit von gegenstaenden

Info

Publication number: DE2544883A1
Application number: DE19752544883
Authority: DE
Inventors: Robert Auger; Carl S Holzinger; Edwin C Purinton
Original assignee: Magnavox Co
Current assignee: Philips North America LLC
Priority date: 1975-02-20
Filing date: 1975-10-07
Publication date: 1976-09-02
Also published as: IT1053611B; JPS5198000A; AU8546275A; CA1072653A; US3990065A; AU502867B2; GB1531485A; FR2301807A1; FR2301807B3

Description

Einrichtung zur Feststellung der Anwesen

heit von Gegenständen

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Feststellung der Anwesenheit wenigstens eines von mehreren Gegenständen an einer bestimmten Stelle.

Solche Einrichtungen lassen sich insbesondere zur Erfassung und damit Verhinderung von Diebstählen einsetzen.

Allgemein bezieht die vorliegende Erfindung sich auf Systeme, mit denen Gegenstände festgestellt werden können, die bestimmte, vorher ausgewählte Eigenschaften haben; insbesondere bezieht sich die Erfindung auf die Klasse von Detektoren, die bei der Aufdeckung bzw. Verhinderung von Diebstählen von Waren aus einem bestimmten Schutzbereich eingesetzt werden. Dabei wird üblicherweise ein Etikett bzw. eine Kennmarke an einer Ware, also einem Gegenstand oder einem Artikel angebracht, der geschützt werden soll. Diese Kennmarke kann durch eine Bedienungs-

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person außer Betrieb gesetzt werden, damit die Ware aus dem geschützten Bereich entfernt werden kann. Eine am Ausgang des geschützten Bereichs angeordnete Einrichtung stellt fest, wenn eine Kennmarke vorbeigetragen wird, die nicht unwirksam gemacht worden ist; auf diese Weise läßt sich eine zugehörige, geschützte V/are identifizieren, die unerlaubt entnommen wurde.

Es sind bereits Verfahren vorgeschlagen worden, bei denen eine Einrichtung auf eine Kennmarke anspricht, die an einer bestimmten Stelle vorbeigetragen wird. Dabei wird üblicherweise an einerWare, also beispielsweise einem Artikel, dessen Verkauf in einem S_chutzbereich kontrolliert werden soll, eine Kennmarke angebracht. Beim Kauf dieses Artikels wird entweder die Kennmarke außer Betrieb gesetzt, also unwirksam gemacht, von de:n Artikel entfernt oder so zum Ausgang geleitet, daß kein Kontakt mit der Feststelleinrichtung entsteht. Wird also eine Kennmarke erfaßt, so deutet dies üblicherweise an, daß der damit verbundene Gegenstand in unzulässiger Weise aus dem geschützten Bereich entnommen wurde.

Bei der Verwendung der herkömmlichen Systeme dieser Art zur Überwachung der Waren traten jedoch viele Schwierigkeiten auf. Ein wesentliches Problem liegt darin, daß die Einrichtung nicht zwischen der Kennmarke und den vielen anderen Gegenständen unterscheiden kann, die eine Person, die Zugang zu dem geschützten Bereich hat, in ihrem Besitz hat. Dabei kann es sich um einen weiten Bereich von Gegenständen handeln, der beispielsweise Kinderwagen oder Dosen mit Getränken umfaßt. Diese Unterscheidung zwischen "erlaubten" und "unerlaubten" Gegenständen ist jedoch sehr wesentlich, da einerseits der Zugang zu einem geschützten Bereich so wenig wie möglich eingeschränkt werden soll, während andererseits die peinliche Situation möglichst vermieden werden soll, die dann entsteht, wenn irrtümlich ein anderer Artikel als Kennmarke identifiziert wird.

Ein weiteres, bei den herkömmlichen Systemen auftretendes Problem liegt darin, daß solche Einrichtungen üblicherweise einen "blinden Fleck" haben. "Blinde Flecke" ergeben sich dann, wenn die Erfassungseinrichtung die Anwesenheit einer Kennmarke in

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bestimmten Bereichen eines Ausgangs oder bei bestimmten Orientierungen der Kennmarke nicht feststellen kann. Diese Schwierigkeit beruht darauf, daß bei dem Erfassungsprozeß die Geometrie einer Kennmarke immer eine Rolle spielt; weiterhin kann dieses Problem in bestimmten Fällen auch dann auftreten, wenn der Körper einer Person die Kennmarke gegen die Abfragefelder abschirmt, die bei bestimmten Systemen eingesetzt werden.

Eine weitere Schwierigkeit bei dem herkömmlichen System beruht auf der Einführung verschiedener metallischer Gegenstände, deren Wirkung auch als "Maskierungen" bezeichnet wird. Diese Gegenstände können elektrisch leitend sein oder magnetische Eigenschaften haben; bestimmte Materialien haben sowohl elektrische als auch magnetische Eigenschaften. Obwohl diese Gegenstände möglicherweise nicht zu einer Aktivierung der Feststellungseinrichtung führen, so erzeugen sie doch starke Störungen der Felder und stellen eine entsprechende Belastung der Einrichtung dar; dies kann sogar dazu führen, daß die Anwesenheit einer Kennmarke nicht festgestellt und deshalb "maskiert" wird.

Ein letztes Problem bei herkömmlichen Systen=n beruht auf der Größe der Kennmarken. Damit die Kennmarken möglichst wenig auffalten, wenn sie an einem Artikel angebracht sind, sollten sie so klein wie möglich sein. Diese Anforderung an die Größe widerspricht jedoch der durch den Aufbau der Erfassungseinrichtung gegebenen Bedingung, daß eine relativ starke Wirkung erforderlich ist, um die Einrichtung zu aktivieren.

Der Erfindung Ii^t deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Feststellung der Anwesenheit wenigstens eines von mehreren Gegenständen an einer bestimmten Stelle zu schaffen, die die oben zusammengestellten Nachteile nicht aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch mehrere Kennmarken, von denen wenigstens eine Kennmarke mit jedem der Gegenstände verbunden ist, wobei jede Kennmarke eine durch ein Feld steuerbare Eigenschaft hat, weiterhin durch eine Anordnung zur Erzeugung eines Feldes an der bestimmten Stelle, wobei das Feld den Zustand der durch das Feld steuerbaren Eigenschaft

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der Kennmarke bestimmt, und durch eine Anordnung zur Feststellung der Anwesenheit einer Kennmarke an der Stelle durch Überwachen der Wirkung, die der Zustand der Kennmarke auf das Gesamtfeld an der Stelle hat.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile liegen insbesondere darin, daß beispielsweise bei der Anwendung zur Verhinderung von Diebstählen zwischen einer Kennmarke und anderen Materialien unterschieden werden kann, die ebenfalls meßbare Störungen des Feldes erzeugen. Weiterhin kann nun eine Kennmarke verwendet werden, deren Abmessungen minimal sind.

Die bei dieser Einrichtung verwendete Kennmarke enthält ein magnetisches Material, das einen Zyklus durchläuft, bei dem seine Bereiche eine unterschiedliche Permeabilität haben. Außerdem kann die räumliche Orientierung des zur Feststellung der magnetischen Kennmarke verwendeten Feldes elektrisch geändert werden.

Das magnetische Material der Kennmarke kann einem Magnetfeld mit zwei verschiedenen Frequenzkomponenten unterworfen werden, wobei die Kennmarke eine Komponente mit einer neuen, nicht in den beiden angelegten Feldern enthaltenen Frequenz oder linearen Kombinationen davon erzeugt. Diese neue Komponente des Magnetfeldes mit der dritten Frequenz wird durch den Einfluß erzeugt, den das für die Kennmarke verwendete Material mit niedrigen Verlusten auf das angelegte Magnetfeld hat; mit der Einrichtung werden die Amplitude und die Phase dieser neuen Komponente des Magnetfeldes mit der dritten Frequenz erPaßt.

Schließlich wird noch eine besondere Komponente des elektromagnetischen Feldes mit einer dritten Frequenz festgestellt, die von der Kennmarke in Abhängigkeit von einem angelegten Feld erzeugt wird, das sich räumlich ändert; dabei spielt die räumliche Orientierung der Kennmarke keine Rolle.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird also ein System zur Feststellung von Diebstählen vorgeschlagen, das folgende Teile enthält: Eine Kennmarke, die ein magnetisches Material aufweist;

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eine Anordnung zum Anlegen eines Vorspannungs- bzw. Vormagnetisierungsfeldes und von Komponenten eines magnetischen Abfragefeldes an die Kennmarke; und schließlich eine Anordnung, mit der die Komponenten des magnetischen Feldes festgestellt werden, die durch die Wechselwirkung der ursprünglich angelegten Felder mit der Kennmarke erzeugt werden.

Aufgrund der Wirkung der Komponente des Vormagnetisierungsfeldes durchläuft das Kennmarkenmaterial periodische Zyklen, bei denen seine Bereiche unterschiedliche magnetische Eigenschaften haben. Die Komponente des Abfragefeldes tritt in Wechselwirkung mit den sich periodisch ändernden Eigenschaften der Kennmarke und erzeugt eine Feldkomponente mit unterschiedlichen Frequenzen, von denen eine durch die Feststellungseinrichtung identifiziert werden kann; da das Material der Kennmarke nicht-lineare Eigenschaften hat, erzeugt es Signale mit Frequenzen, die denen ähneln, die von einem Modulator erzeugt v/erden.

Die Erzeugung der Feldkomponente mit der neuen Frequenz und ihre Feststellung durch die hier vorgeschlagene Einrichtung hängt von dem Material der Kennmarke und dem vorgegebenen geometrischen Aufbau der Kennmarke ab. Damit die üblichen Gebrauchsgegenstände die Alarmvorrichtung des Systems nicht auslösen können, enthält die Kennmarke ein leicht magnetisierbares Material, das im Vergleich mit den üblichen, zur Verfugung stehenden Materialien eine Hystere-Schleife mit geringem Verlust hat.

Damit die Kennmarke auch dann sicher und zuverlässig entdeckt wird, wenn sie eine ungünstige räumliche Orientierung hat, kann die räumliche Orientierung der angelegten Felder zeitabhängig variiert werden.

Die Erfindung schafft also eine Einrichtung, mit der in einem Inspektionsbereich eine Kennmarke mit vorher ausgewählten Eigenschaften festgestellt werden kann. Die Ausgabe von Gegenständen aus einem geschützten Bereich kann überwacht werden, indem an jedem Artikel eine Kennmarke angebracht wird und an allen Ausgängen ein Inspektionsbereich vorgesehen werden. Soll

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dieses System zur Feststellung von Diebstählen eingesetzt werden, so kann die an dem Artikel angebrachte Kennmarke abgenommen oder auf irgendeine Weise unwirksam gemacht werden, damit der Artikel nach der Überprüfung aus dem geschützten Bereich herausgenommen werden kann.

Die Kennmarke besteht aus einem kleinen, dünnen Streifen aus magnetischen Material. Ein sich zeitlich veränderndes Magnetfeld ist vorgesehen, das mit der Kennmarke in Wechselwirkung tritt, die sich in dem Inspektionsbereich befindet. Das Magnetfeld enthält Komponenten mit den Frequenzen f^und f~; weiterhin hat es eine zeitabhängige räumliche Orientierung, so daß es mit einer Kennmarke in Wechselwirkung treten kann, die in dem Inspektionsbereich eine willkürliche Orientierung hat. Die Komponente des Magnetfeldes mit der Frequenz f^ erzeugt Änderungen der magnetischen Eigenschaften der Kennmarke, die zur Erzeugung eines Signals führen, das Komponenten mit den Frequenzen ΐ.Λ 2f~ hat.

Wenn Größe und die Phase des Signals mit der Komponente 1^^^ in einen Bereich von Werten für die Größe und Phase fallen, die für die Kennmarke spezifisch sind, so wird durch die Feststelleinrichtung eine Alarmvorrichtung ausgelöst. Da nur ganz bestimmte Signale einen Alarm erzeugen können, läßt sich also mit hohem Wirkungsgrad das von der Kennmarke erzeugte Signal von den Signalen unterscheiden, die durch andere Gegenstände in dem Inspektionsbereich erzeugt werden.

Die Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich auch aus cer nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Ansprüchen und e'en Zeichnungen.

In den Figuren zeigen:

Fig. 1 ein detailliertes Blockschaltbild der Einrichtung zur Erzeugung und Erfassung von elektromagnetischen Feldern gemäß der Erfindung;

Fig. 2a, 2b, 2c und 2d perspektivische Ansichten

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der räumlichen Anordnung von drei Sätzen von Spulen, die zur Erzeugung der elektromagnetischen Felder verwendet werden;

Fig. 3 typische Wellenformen von Signalen, die an die in Fig. 2 gezeigten Spulen angelegt werden, sowie Wellenfornen der sich ergebenden Magnetfelder;

Fig. 3a ein Abfragesignal mit einer Frequenz f^;

Fig. 3b ein Magnetisierungssignal mit einer Frequenz f ρ;

Fig. 3c dasSignal, das sich dann ergibt, wenn die in den Fig. 3a und 3b gezeigten Signale addiert werden;

Fig. 3d ein modulierendes Signal mit der Frequenz f,, das zur Drehung des sich in dem Durchgang ergebenden Feldes verwendet wird;

Fig. 3e ohne das Signal f^ das in Fig. 3c dargestellte Signal, das durch das in Fig. 3d dargestellte Signal amplitudenmoduliert ist;

Fig. Jf ohne das Signal f^ das in Fig. 3c dargestellte Signal, das durch ein Signal mit f^ amplitudenmoduliert und von dem in Fig. 3d gezeigten Signal um 90° phasenverschoben ist;

Fig. 3g ohne das Signal f^ das in Fig. 3c dargestellte Signal mit der gleichen Zeitbasis, wie sie bei den Figuren 3d, 3e und 3f verwendet wurde; und

Fig. 4 eine Darstellung der räumlich-zeitlichen Nettoveränderung der effektiven Feldrichtung, die durch die drei in Fig. 2 gezeigten Sätze von Spulen

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erzeugt wird, die die in Fig. 3 gezeigten Stromwellenfomen übertragen.

In Fig. 1 ist ein schematisches Blockschaltbild einer Einrichtung zur Erzeugung und Feststellung von elektromagnetischen Feldern gemäß einer bevorzugten A_nsführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Einrichtung enthält drei Teile, nämlich eine Anordnung 30 zur Erzeugung bzw. Erregung des Feldes, eine Kennmarke 40 und eine Anordnung 50 zur Erfassung des Feldes sowie zur Signalverarbeitung. Als Kennmarke 40 kann ein geeignetes, als Markierung dienendes Etikett oder Klebzettel bzw. Aufkleber dienen.

Die Anordnung 30 zur Felderregung weist Oszillatoren 31» 32 und 33 auf. Die von diesen Oszillatoren erzeugten Signale können Schwingungen im Hörbereich (d.h., etwa zwischen 16Hz und 16KHz), also im Niederfrequenzbereich, sein oder noch niedrigere Frequenzen haben. Der Oszillator 31 erzeugt das grundlegende Abfragesignal mit der Frequenz f^. Der Oszillator 32 erzeugt ein Signal mit der Frequenz fp, das zur Erzeugung des elektromagnetischen Feldes verwendet wird, um das Kennmarkenmaterial zyklisch durch nicht-lineare Bereiche vorzuspannen bzw. zu magnetisieren. Der Oszillator 33 erzeugt ein Signal mit der Frequenz f,, das dazu verwendet wird, die Rotationsgeschwindigkeit der .räumlichen Orientierung des erzeugten Feldes zu steuern. Die Signale von diesen drei Quellen werden auf eine Anordnung 34 gegeben, die die Signale kombiniert und einen Leistungsverstärker enthält. Die Anordnung 34 dient dazu, die von den Oszillatoren 31, 32 und 33 gelieferten drei Signale zu kombinieren, um die Stromwellenformen zu erzeugen, die in Fig. 3 dargestellt sind. Das Ausgangssignal der Anordnung 34 wird auf eine Einheit 35 zur Felderzeugung gegeben. Nach einer bevorzugten Ausführungsform weist die Felderzeugungseinheit 35 drei Sätze Spulen auf, die drei im allgemeinen orthogonale Felder erzeugt.

In Fig. 2 ist die räumliche Anordnung der Spulen dargestellt, die die Felder erzeugen. Die Figuren 2a und 2b zeigen ein Paar Spulen 10 und 11, von denen sich jeweils eine auf jeder Seite

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eines Durchgangs befindet; die Spulen sind elektrisch miteinander verbunden, so daß die von diesen Spulen erzeugten FsI-der sich in den Durchgang addieren bzw. überlagern. Darübärhinaus verlaufen die Magnetfelder, die in dem Durchgang dxrch die Spulen 10 und 11 erzeugt werden, vorwiegend in der Rainirichtung, die in Fig. 2a mit X bezeichnet ist.

In den Fig. 2a und 2c ist ein Paar Spulen 20 und 21 dargestellt, von denen sich jeweils eine auf jeder Seite des Durchgangs befindet; diese Spulen sind elektrisch miteinander verbunden, so daß die von diesen Spulen erzeugten Felder sich in dem Durchgang addieren bzw. überlagern. Darüberhinaus verlaufen die von den Spulen 20 und 21 in dem Durchgang erzeugten Magnetfelder vorwiegend in der Raumrichtung, die in Fig. 2a mit Y bezeichnet ist.

In den Fig. 2a und 2d ist ein Paar Spulen 30 und 31 dargestellt, von denen sich jeweils eine auf jeder Seite des Durchgangs befindet; die Spulen siid elektrisch miteinander verbunden, so daß die von diesen Spulen erzeugten Felder sich in dem Durchgang addieren bzw. überlagern. Darüberhinaus verlaufen die in dem Durchgang durch die Spulen 30 und 31 erzeugten Magnetfelder vorwiegend in der Raumrichtung, die in Fig. 2a mit Z bezeichnet ist.

In Fig. 3 sind die Signale dargestellt, die an die die Felder erzeugenden Spulen angelegt werden. Fig. 3& zeigt das Abfra^esignal mit der Frequenz f^ , die die hcöiste Frequenz ist. Fig. 3b zeigt das Vorspannungs- bzw. Magnetisierungssignal mit der Frequenz fo, die zwischen f^ und f^ liegt. Fig. 3© zeigt das Signal, das sich aus einer Addition bzw. Überlagerung der Signale mit den Frequenzen f^ bzw. fg ergibt. Ss wird darauf hingewiesen, daß bei der Kombination dieser Signale eine Addition bzw. Überlagerung und keine Modulation erfolgt. Die Verwendung >bzw. Verarbeitung des Ausgangssignals des Oszillators 33 mit dar Frequenz f,, der niedrigsten Frequenz, soll später im einseinen beschrieben werden.

Eine Kennmarke sowie viele andere Materialien erzeugen eins

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Störung bzw. Abweichung in dem elektromagnetischen Feld, das durch die Felderregereinheit des Systems zur Verhinderung und Feststellung von Diebstählen erzeugt wird. Die Störung des Feldes wird durch die Anordnung zur Felderfassung des Systems zur "Verhinderung von Diebstählen festgestellt. Die magnetischen Eigenschaften der Kennmarke sind so ausgewählt, daß sich die Kennmarke leicht von den anderen Materialien unterscheiden laßt, die üblicherweise zu Störungen des Feldes führen; dies gilt sogar dann, wenn relativ große Mengen dieser anderen Materialien zusammen mit einer Kennmarke vorliegen.

•Ein sinusförmiges Magnetfeld mit der Frequenz f^ und ausi:eichender Amplitude bringt die Kennmarke zyklisch in nicht-lineare Bereiche; dadurch ergibt sich eine unterschiedliche Ansprechempfindlichkeit bei der Frequenz f^j für ein zur Abfragung dienendes Magnetfeld mit kleinerer Amplitude und höherer Frequenz. Wegen der unterschiedlichen Ansprechempfindlichkeit der Kennmarke auf das Signal mit der Frequenz f^,, die durch das Feld mit der Frequenz fo verursacht wird, erzeugt die Kennmarke neben anderen Signalen mit Summen- bzw. Differenz-Frequenzkomponenten bei Seitenfrequenzen von £,, eine neue Feldfrequenzkomponente mit einer Frequenz f^ + 2J^, eine Seitenfrequenz von f^. Nach einer bevorzugten Ausführungsform überführt das Magnetfeld mit der Frequenz Ϊ2 cl&s Kerinmarkenmaterial während eines Bereichs eines jeden Halbzyklus der Sinuswelle abwechselnd in einen Zustand magnetischer Sättigung. Die Ansprechempfindlichkeit der Kennmarke für das Abfragungsfeld mit der Frequenz f| ändert sich wesentlich in Abhängigkeit davon, ob sich die Kennmarke in einem Zustand magnetischer Sättigung oder in einem magnetischen Zwischenzustand befindet. Ein vollständiger Zyklus des magnetischen Zustandes der Kennmarke in Abhängigkeit von einem im allgemeinen sinusförmigen Feld ausreichender Größe umfaßt zwei Übergänge durch diesen magnetischen Zwischenzustand.

Bei der bevorzugten Ausführungsform ist die Anordnung 50 vorgesehen, die diese spezifische neue Feldkomponente mit der Frequenz £* + 2. t^ einer Seitenfrequenz von f ^, feststellt und verarbeitet; auf diese V/eise wird die besondere, eintpa-

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lige Amplitude und Phase ausgenutzt, die von der Kennmarke bei dieser Seitenfrequenz erzeugt wird. Das neue Feld mit der !Frequenz £* + 2fo, das durch die Wechselwirkung des von der Einheit 35 erzeugten Feldes mit der Kennmarke 4-0 entsteht, kann durch die abgestimmte Feldempfangseinheit 5"¹ der Anordnung 50 zur Felderfassung und Signalverarbeitung erfaßt werden. Dabei wird im allgemeinen dafür gesorgt, daß die Kennmarke 40 nur durch den Durchgang nach außen getragen werden kann, der von den das Feld erzeugenden Spulen 35 und der abgestimmten Empfangseinheit 51 begrenzt ist.

Nach einer bevorzugten A_usführungsform ist die Kennmarke so ausgelegt, daß sie lang und dünn ist. Die lange, dünne Form der Kennmarke ermöglicht die Verwendung von Feldern mit minimier Amplitude,um die Kennmarke in nicht-lineare Bereiche zu bringen, solange die angelegten Felder näherungsweise kclinear mit der langen Achse der Kennmarke sind. Es sollte also angestrebt werden, daß die angelegten Felder räumlich so ausgerichtet sind, daß sie so parallel wie möglich zu der langen Achse der Marke sind; auf diese Weise wird die magnetische Kopplung mit der Marke maximal, so daß sich der magnetische Zustand der Kennmarke in optimaler Weise steuern läßt.

Die Größen und Phasen der an die drei Sätze von Spulen (siehe Fig. 2) angelegten Signale werden so gesteuert, daß ähnlich wie bei einer Abtastung eine Rotationswirkung des sich ergebenden Magnetfeldes auftritt. Diese Rotation führt dazu, daß die effektive Feldrichtung der angelegten Felder mindestens alle Λ/ι-, Sekunden einmal mit ausreichender Genauigkeit parallel zu allen möglichen Orientierungen der Marke gerichtet ist. Die Rotationsfrequenz f, wird so ausgewählt, daß alle erforderlichen räumlichen Feldorientierungen wenigstens einmal abgetastet werden, während sich eine Person in dem Barchgang befindet.

In Fig. 3d ist ein sinusförmiges Signal mit einer Frequenz £■, dargestellt. Die Anordnung 34- (siehe Fig. 1), die die Signale kombiniert und einen Leistungsverstärker enthält, amplitudenmoduliert die addierten f^ und £2 Signale (siehe Fig. 3c)

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nit dem f. Signal, so daß ein Signal entsteht, das die in Fig. 3e gezeigte Wellenform hat. Um diese Figur übersichtlicher zu gestalten, ist die Komponente f^ nicht eingezeichnet, so da3 in Fig. 3e nur die Komponente f~ in der f^-Iiodulationshüllkurve zu sehen ist. Selbstverständlich wird jedoch auch die Konponente f^ durch das f-. Signal moduliert und verändert sich deshalb mit den gleichen Amoli tude- und Phase-Variationen, wie es für die Komponente £2 dargestellt ist.

Die die Signale kombinierende und einen Leistungsverstärker enthaltende Anordnung 34- weist weiterhin einen Phasenschieber auf, der das Signal f, um 90° phasenverschiebt. Dieses um 90° phasenverschobene Signal f^ wird ebenfalls dazu verwendet, die Amplitude des in Fig. 3c gezeigten addierten f^ und J^ Signals zu modulieren; dadurch ergibt sich ein Signal, das die in Fig. 3f gezeigte Wellenform hat. Dabei ist wiederum aus Gründender Übersichtlichkeit die Komponente f^ nicht dargestellt. Diese Komponente hat jedoch selbstverständlich die gleiche Form wie die Wellenform in Fig. 3e mit der Ausnahme, daß die Hüllkurve zeitlich um 90° phasenverschoben ist.

Zur weiteren Erläuterung der Funktionsweise der Signale ist das addierte f,, und fp Signal von Fig. 3c in Fig. 3g dargestellt. Wie bei den Figuren 3e und 3f ist die Komponente f^ aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt, um r.ochmal im einzelnen die Phasenbeziehung zwischen den in den Fig. 3e, 3f und 3g angegebenen Signalen zu zeigen.

Jedes der drei in den Figuren 3e» 3f und 3g dargestellten Signale wird auf eins der drei Paare von Spulen (siehe Fig. 2) gegeben, die jeweils orthogonale Felder erzeugen. Nach einer bevorzugten Ausführungsform wird das Signal von Fig. 3e die Spulen 10 und 11 angelegt, so daß Komponenten des feldes in X-Richtung erzeugt werden; das Signal von Fig. 3f wird an die Spulen 20 und 21 angelegt, so daß Komponenten des Magnetfeldes in Y-Richtung erzeugt werden; und das Signal von Fig. 3g wird an die Spulen 30 und 31 angelegt, so daß Komponenten des Magnetfeldes in Z-Richtung erzeugt werden.

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Das sich ergebende effektive Magnetfeld in dem Durchgang überstreicht eine konische Oberfläche um die Z-Achse, wobei es sich mit der Frequenz f^ dreht. Durch Einstellung der relativen Amplituden der drei an die Spulen angelegten Signale kann die Neigung der konischen Oberfläche variiert und ihr Querschnitt kreisförmig oder elliptisch gemacht werden. Nach einer bevorzugten Ausführungsform werden die relativen Amplituden go ausgewählt, daß sich ein näherungsweise gerader kreisför-r,„~er Kegel mit einer Neigung von näherungsweise 4-5° ergibt.

Das in dem Durchgang auftretende zusammengesetzte Feld weist dann zwei Teile auf. Der erste Teil, das angelegte Feld, hat die Frequenzkomponenten f^, - f,, f ^, f^ + f,, f₂ - f*» fp und fp + f^. Der zweite Teil, der sich aus der Wechselwirkung dos angelegten Feldes mit dem nicht-linearen Kennmarkenmaterial ergibt, enthält eine Vielzahl von Frequenzen, die alle Su-imen und Differenzen der in dem angelegten Feld enthaltenen Frequenzen und ihrer Harmonischen aufweist. Nach einer bevorzugten Ausführungsform werden die folgenden drei Frequenzen verwendet: 1_Λ + 2f₂ - f₅, £_Λ + 2f₂ und f^ + 2f₂ + f,.

Die Anordnung 50 zur Felderfassung und Signalverarbeitung, die die Feldempfangseinheit 51 enthält, weist auch eine Anordnung zur Verarbeitung der von der Einheit 51 ermittelten Signale auf. Das von der Feldempfangseinheit 51 erzeugte Signal wird auf einen Verstärker 52 gegeben, der so abgestimmt ist, daß er die Frequenzen von f,- + 2f^ - f^ bis f^ + 2fg + f, durchläßt. Das Ausgangssignal des Verstärkers 52 wird durch ein als Bandsperre wirkendes Bandfilter 53 geführt, so daß etwaige f>j Frequenzkomponenten weiter gedämpft werden; dann wird das Signal durch einen Bandpaß 54· geführt, um nur die Frequenzen zwischen f^ + 2fp - f, und f^ + 2f₂ + f, beizubehalten. Das Signal von dem Bandpaß 54 wird dann an einen Frequenzwandler 55, beispielsweise eine Mischröhre, angelegt.

Der Frequenzwandler 55 verwendet ein Bezugssignal von dem Oszillator 31 dazu, ein Ausgangssignal mit der Frequenz 2f_o - f^, 2f₂ und 2fo + £■? zu erzeugen, wobei die Eingangsfrequenzen f/]⁺

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- f.,, £^ + 2^2 ¹¹¹¹¹I £* + 2fp V f, angenommen werden. Ein Bandpaß 56 dient dazu, irgendwelche unerwünschten, von dem Frequenzwandler 55 erzeugten Frequenzkomponenten des Ausgar.gssignals zu eliminieren und nur Frequenzen durchzulassen, die innerhalb einer Bandbreite 2f? um die Frequenz 2fp zentriert sind.

Das Ausgangs signal des Bandpasses 56 wird mit dem Eingang eines Verstärkers 57 gekoppelt. Ein A_nsgangssignal des Verstärkers 57 wird auf Synchrondetektoren 58 und 59 gegeben. Auf den Synchrondetektor 58 wird ein Bezugssignal mit der Frequenz 2fp geführt, das von einem Frequenzdoppier 60 erzeugt wird. Der Frequenzdoppier 60 empfängt sein Eingangssignal von dem Oszillator J2. Das Ausgangssignal des Synchrondetektors 52 ist ein kombiniertes Signal mit Gleichstrom- und f^-Frequenz-Komponenten. Das Ausgangssignal des Synchrondetektors 58 ist eine Funktion der Phase des Signals, das dem Synchrondetektor 58 von dem Verstärker 57 zugeführt wird.

Das AusgangsSignal des Frequenzdoppiers 60 wird auch auf einen 90°-Phasenschieber 61 gegeben, um ein zweites Bezugssignal mit einer Frequenz 2f~, jedoch mit einer Phasenverschiebung von 90° im Vergleich mit dem Bezugssignal zu erzeugen, das auf den Synchrondetektor 58 geführt wird. Das Signal von dem Phasenschieber 61 wird auf den Synchrondetektor 59 gegeben. Das Ausgangssignal des Synchrondetektors 59 ist ebenfalls ein kombiniertes Signal mit Gleichstrom- und f^-Frequenz-Koraponenten; es ist eine Funktion der Phase des Signals, das von dem Verstärker 57 demSynchrondetektor 58 zugeführt wird.

Beide Ausgangssignale der Synchrondetektoren 58 und 59 werden auf einen Amplitudenkomparator 62 gegeben. Der Komparator 62 koppelt ein Signal auf eine Alarmanzeigevorrichtung 65» wenn die beiden Eingangssignale zu dem Komparator 62 vorher bestimmte Eigenschaften haben, die anzeigen, daß sich eine Kennmarke in dem Durchgang befindet, d.h., an einer Steile, die durch die Spulen der Erregeranordnung 30 und die Empfangseinheit $1 bestimmt wird.

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Nach einer bevorzugten- A-uSführungsform erzeugt die Vorrichtung 6J dann ein Alarmsignal, wenn die Amplitude des Ausgangssignals von dem Synchrondetektor 59 die Amplitude des Ausgannrcsignals von den Synchrondetektor 58 ura einen vorher festgelegten Schwellwert übersteigt. Im allgemeinen erzeugt die Anwesenheit einer Kennmarke in den Durchgang ein wesentlich größeres Ausgangssignal des Synchrondetektors 59 als des Synchrondetektors 58, während bei Anwesenheit der üblichen, eisenhaltigen Gegenstände in dem Durchgang der Synchrondetektor 58 höhere- Ausgangssignale als der Synchrondetektor 59 erzeugt.

Da die Kennmarke Seitenfrequenzkomponenten von f^ über die f^ + 2fp Komponenten hinaus erzeugen kann, die bei der bevorzugten Ausführungsform ausgenutzt werden, können diese anderen Seitonfrequenskomponenten in ähnlicher V/eise verwendet v/erden, wie es oben für die erzeugten f^, + 2fp Komponenten beschrieben ist, um die Anwesenheit einer Kennmarke in dem Durchgang festzustellen. Weiterhin kann die Einrichtung nach der Erfindung auch so ausgelegt werden, daß sich das ergebende Feld bei Bedarf um die X- oder Y-Achse sowie auch um die Z-Achse drehen kann.

- Patentansprüche -

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Claims

Patentansprüche

Λ ^) Einrichtung zur Peststellung der Anwesenheit wenigstens eines von mehreren Gegenständen an einer bestimmten Stelle, gekennzeichnet d urch mehrere Kennmarken (4-0), von denen wenigstens eine Kennmarke (40) mit jedem der Gegenstände verbunden ist, wobei jede Kennmarke (40) eine durch ein Feld steuerbare Eigenschaft hat, weiterhin durch eine Anordnung (30) zur Erzeugung eines Feldes an der bestimmten Stelle, wobei das Feld den Zustand der durch das Feld steuerbaren Eigenschaft der Kennmarke (40) bestimmt, und durch eine Anordnung (50) zur Feststellung der Anwesenheit einer Kennmarke (40) an der Stelle durch Überwachen der Wirkung, die der Zustand der Kennmarke (40) auf das Gesamtfeld an der Stelle hat.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie in Fällen anwendbar ist, bei denen entweder aus Buchungsgründen oder aus Verbotsgründen die Ausgabe von Gegenständen aus einem spezifizierten Bereich durch die bestimmte Stelle überwacht werden muß.

3. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem Feld steuerbare Eigenschaft der Kennmarke (40) auf angelegte Magnetfelder anspricht.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Feld wenigstens zwei verschiedene Frequenzen, nämlich eine erste Frequenz und eine zweite Frequenz, aufweist, wobei jede Frequenz so hohe Amplituden hat, daß die Kennmarke (40) die Zustände durchläuft, die das Gesamtfeld in der Nähe der Kennmarke (40) ändern können.

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5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansprecherapfindlichkeit der Kennmarke (4-0) dann maximal wird, wenn die Kennmarke (40) ein Material enthält, bei dem eine bestimmte Achse der Kennmarke (4-0) kolinear mit den angelegten Feldern is

t.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 oder 5> dadurch gekennzeichnet, daß das Feld entweder durch Anlegen von Signalen mit den Frequenzen an einseine Wandler oder durch Überlagern der Signale mit den Frequenzen vor dem Anlegen der Signale an geraeinsame Wandler erzeugt wird.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung des Feldes in der Nähe dor Kennmarke (4-0) an der bestimmten Stelle durch die Feststelleinrichtung ermittelt wird.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7> dadurch gekennzeichnet, daß zur Verbesserung der Ansprechempfindlichkeit der Kennmarke (4-0) wegen der Richtung des angelegten Feldes in der Kennmarke (40) mehrere dieser "aterialien angeordnet sind, wobei die Richtung der angelegten Felder und eine bestimmte Achse eines der in der Kennmarke

(40) enthaltenen Materialien im wesentlichen kolinear sind.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verbesserung der Ansprechempfindlichkeit der ein Material enthaltenden Kennmarke (40) an der bestimmten Stelle die effektive Richtung de3 angelegten Feldes so mit der Zeit geändert wird, daß die Richtung des angelegten Feldes zu einem bestimmten Zeitpunkt immer im wesentlichen kolinear mit der bestimmten Achse des Materials ist.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß sich zur Erfassung einer ein einziges Material enthaltenden Kennmarke (40) die effektive Richtung eines angelegten Feldes mit der Zeit ändert, und daß die bestimmte Achse dieses Materials an der bestimm-

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ten Stelle irgend eine Richtung annehmen kann.

11. Einrichtung zur Feststellung einer ein leicht sättigbares magnetischen Material enthaltenden Kennmarke an einer bestimmten Stelle, gekennzeichnet durch eine Anordnung (30) zur Erzeugung eines angelegten Magnetfeldes an der bestimmten Stelle, wobei die Kennmarke (40) aufgrund der Wirkung des angelegten Magnetfeldes periodisch abwechselnd einen Zustand mit minimaler Empfindlichkeit für riagnetfeider und den entgegengesetzten Zustand mit maximaler Empfindlichkeit für Magnetfelder durchläuft, und durch eine Anordnung (50) zur F_eststeilung der Konnmarke (40), indem in der Nähe der Kennmarke (40) an der bestimmten Stelle die Störungen des Magnetfeldes erfaßt werden, die von der sich periodisch ändernden magnetischen Ansprechempfindlichkeit oder dem Zustand der Kennmarke (40) herrühren.

12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung (30) zur Felderseugung ein erstes Bauteil zur Erzeugung einer ersten Feldkomponente mit einer ersten Frequenz aufweist, wobei die erste Feldkomponente zur Änderung des magnetischen Zustandes der Kennmarke (40) bei der ersten Frequenz dient, daß die Anordnung (30) zur Felderzeugung weiterhin ein Bauteil zur Erzeugung einer zweiten Feldkomponente mit einer zweiten Frequenz aufweist, wobei die zweite Feldkomponente den magnetischen Zustand der Kennmarke (40) bei der zweiten Frequenz untersucht, daß die Anordnung (30) zur Felderzeugung außerdem eine Anordnung (34) zur Überlagerung der Signale mit der ersten und der zweiten Frequenz aufweist, wobei ein Signal gebildet wird, das zur Erzeugung eines Hagnetfeldes mit Komponenten bei der ersten bzw. zweiten Frequenz verwendet wird, und daß eine Anordnung (50) vorgesehen ist, die auf Störungen des Magnetfeldes in der Nähe der Kennmarke (40) an der bestimmten Stelle anspricht, wobei die Störung des Magnetfeldes durch die Änderung des magnetischen Zustandes der Kennmarke (40) durch die erste Feldkomponente und die Wechselwirkung

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des sich ändernden magnetischen Zustandes der Kennmarke (40) mit dem zweiten Feld verursacht ist.

13- Einrichtung nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Störung des Ilagnetfeldes in der Nähe der Kennmarke (40) maximal ist, wenn die Kennmarke (40) aus einem langen, dünnen Streifen aus selir leicht magnetisierbarera Material besteht, wobei die lange Achse der Kennmarke (40) kolinear mit der Richtung des angelegten -Magnetfeldes ist.

Einrichtung zur Peststellung von Diebstählen, wobei einen Gegenstand eine Kennmarke zugeordnet ist, die ein Material mit vorher ausgewählten Eigenschaften enthält, die an dor bestimmten Stelle ineßbare Störungen in einem dort erzeugten Magnetfeld verursachen, gekennzeichnet durch eine Anordnung (32) zur Erzeugung eines ersten, sinusförmigen Signals mit einer ersten Frequenz (fp)j durch eine Anordnung (31) zur Erzeugung eines zweiten, sinusförmigen Signals mit einer zweiten Frequenz (f^,), die höher als die erste Frequenz (fρ) ist, durch eine das erste und zweite Signal addierende Anordnung (34) zur Erzeugung eines kombinierten Signals (Z), durch eine Einrichtung (35) zur Erzeugung eines Magnetfeldes (Z) aus dem Signal (Z) an der bestimmten Stelle, wobei eine Komponente des Feldes (Z) mit der ersten Frequenz (fo) den Zustand der vorher ausgewählten Eigenschaften der Kennmarke (40) ändert, während diese Änderungen durch die Komponente des Feldes (Z) mit der zweiten Frequenz (f^) überprüft werden und aus dem Feld eine Komponente erzeugen, die neben vielen anderen Frequenzen eine Frequenz mit der zweiten Frequenz (f^) plus zwei mal der ersten Frequenz (fp) enthält, durch eine Anordnung (33) zur Erzeugung eines dritten, sinusförmigen Signals mit einer dritten Frequenz (f_x), die kleiner als die erste Frequenz {£>£) ist, durch eine das erste Signal mit dem dritten Signal multiplizierende Anordnung zur Erzeugung eines vierten Signals, das zwei Signale gleicher Amplitude mit den Frequenzen der ersten Frequenz (fp) plus der dritten Frequenz (f^) und der er-

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sten Frequenz (fp) roi^us der'dritten FrequentXrV*l ^eWrhält, durch eine das zweite Signal mit dem dritten Signal multiplizierende Anordnung zur Erzeugung eines fünften Signals, das zwei Signale gleicher Amplitude bei Frequenzen der zweiten Frequenz (f^) plus der dritten Frequenz (fO und der zweiten Frequenz (f^) minus der dritten Frequenz (f*) enthält, durch eine das vierte und fünfte Signal addierende Anordnung zur Erzeugung eines kombinierten Signals (Y), durch eine Anordnung zur Erzeugung eines "agnetfeldes (Y) aus dem Signal (Y) an der bestimmten Stelle, wobei eine Komponente des Feldes (Y) mit den Frequenzen des vierten Signals den Zustand der vorher ausgewählten Eigenschaften der Kennmarke (4-0) ändert, während die Veränderungen durch die Komponente des Feldes (Y) mit den Frequenzen des fünften Signals untersucht werden und aus dem Feld eine Komponente erzeugen, die neben vielen anderen Frequenzen zwei Frequenzen bei der zweiten Frequenz (f„) plus zweimal der ersten Frequenz (fo) plus der dritten Frequenz (f*) uncL bei der zweiten Frequenz (f^) plus zweimal der ersten Frequenz (£^) minus der dritten Frequenz (f*) enthält, durch eine Anordnung (61) zur Erzeugung eines phasenverschobenen dritten Signals durch die Phasenverschiebung des dritten Signals um 90°, durch eine das erste Signal mit dem phasenverschobenen dritten Signal multiplizierende Anordnung zur Erzeugung eines sechsten Signals, das zwei Signale gleicher Amplitude mit Frequenzen der ersten Frequenz (fo) plus der dritten Frequenz (f-0 und der ersten Frequenz (f^) minus der dritten Frequenz (f,) enthält, durch eine das zweite Signal mit dem phasenverschobenen dritten Signal multiplizierende Anordnung zur Erzeugung eines siebten Signals, das zwei Signale gleicher Amplitude mit Frequenzen der zweiten Frequenz (f^) plus der dritten Frequenz (f^) und der zweiten Erequenz( f ,* ) minus der dritten Frequenz (f*) enthält, durch eine das sechste und siebte Signal addierende Einrichtung zur Erzeugung eines kombinierten Signals (X), und durch eine Anordnung zur Erzeugung eines Magnetfeldes (X) an der bestimmten Stelle aus dem Signal (X), wobei eine Komponente des Feldes (X) mit den Frequenzen des sechsten Signals den Zustand der

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vorher ausgewählten Eigenschaften der Kennmarke (A-O) ändert, während die Änderungen durch die Komponente des Feldes (X) nit den Frequenzen des siebten Signals untersucht werden und aus dem Feld eine Komponente erzeugt wird, die neben vielen anderen Frequenzen zwei Frequenzen bei der zweiten Frequenz (f,,) plus zweimal der ersten Frequenz (Co) plus der dritten Frequenze (f?) sowie bei der zweiten Srcquenz (f^j) plus zweimal der ersten Frequenz (^) n-inr.c dor dritten Frequenz (f*) enthält.

15. Einrichtung nach Anspruch 14-, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung (30) an der bestimmten Stelle ein Magnetfeld mit einer effektiven Feldrichtung erzeugt, die sich mit der Zeit mit einer Geschwindigkeit ändert, die doppelt so groß wie die Frequenz der dritten Frequenz (f,) ist, daß die Anordnung (30) weiterhin das erste Signal nit einer niedrigen Frequenz (fo) im Niederfrequenzbereich, das zweite Signal mit einer hohen Frequenz (fx|) im ITiederfrequenzboreich und das dritte Signal mit einer Frequenz (f^) unterhalb des Fiederfrequenzbereichs erzeugt, daß die drei Signale kombiniert werden, wobei das kombinierte Signal (Z)> das kombinierte Signal (Y) und das kombinierte Signal (Z) entstehen, daß das kombinierte Signal (X) auf ein Paar Spulen, das kombinierte Signal (Y) auf ein weiteres Paar Spulen und das kombinierte Signal (Z) auf ein weiteres Paar Spulen gekoppelt werden, und daß die drei angelegten Magnetfelder (X, Y, Z) erzeugt werden, wobei die drei Magnetfelder an der bestimmten Stelle räumlich im wesentlichen orthogonal zueinander angeordnet sind, indem jede Spule eines Paars auf gegenüberliegenden Seiten der bestimmten Stelle angebracht wird und die beiden Spulen eines jeden Paars jeweils elektrisch mit der jeweiligen Anordnung verbunden sind, um jeweils die kombinierten » Signale auf die Spulenpaare zu koppeln.

Ί6. Einrichtung nach einem der Ansprüchen bis 15 j zeichnet durch eine Anordnung zur Erzeugung elektrischer Signale aus den meßbaren Störungen des Magnetfeldes, wobei das elektrische Signal neben vielen anderen Frequen-

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zen drei Frequenzen bei der zweiten Frequenz (f«i) plus zweimal der ersten Frequenz (*o) ·> ^Dei· der zweiten Frequenz (f^|) plus zweiaal der ersten Frequenz (f_o) plus der dritten Frequenz (f~) und bei der zweiten Frequenz (f^) plus zweimal der ersten Frequenz (^2^ F-i-¹¹^·³ <3-^er dritten Frequenz (f^) enthält, und wobei die erste Frequenz durch die Wechselwirkung der Kennmarke (4-0) mit dein Γ"α;> netfeld (Z) und die beiden letzten Frequenzen durch die Wechselwirkung der Kennmarke (4-0) mit dem Magnetfeld (X) oder dem Magnetfeld (Y) oder den beiden Magnetfeldern (X und Y) verursacht wird, weiterhin durch eine die drei Frequenzen aus vielen Frequenzen durch eine ansich bekannte Technik, beispielsweise Filtern, auswählende Anordnung, durch eine mit der Quelle für das zitfoite Signal gekoppelte Anordnung zur Erzeugung eines Signals aus dem elektrischen Signal mit den drei Frequenzen, das die folgenden drei Frequenzen aufweist, nämlich zweimal die erste Frequenz (£J)ι zweimal die erste Frequenz (±J) plus der dritten Frequenz (f^), und zweimal die erste Frequenz (fp) minus der dritten Frequenz (f J) , durch eine mit der Quelle für das erste Signal gekoppelte Anordnung zur Erzeugung eines Signals aus dem eingegebenen übrigbleibenden elektrischen Signal, wobei das erzeugte Signal die Frequenzen Null bzw. die dritte Frequenz (f,) hat, und wobei die Amplituden der Signale mit den beiden Frequenzen proportional zu der Eingangsamplitude und der Phasenverschiebung des Eingangssignals relativ zu dem ersten Signal sind, weiterhin durch eine Anordnung zur Phasenverschiebung des ersten Signals um 90°, durch eine mit der Quelle für das phasenverschobene Signal gekoppelte Anordnung zur Erzeugung eines Signals mit den Frequenzen Null und der dritten Frequenz aus dem eingegebenen, übrigbleibenden elektrischen Signals, wobei die Amplituden der Signale mit den beiden Frequenzen proportional zu der Eingangsamplitude und der Phasenverschiebung des Eingangssignals relativ zu dem phasenverschobenen ersten Signal sind, und durch eine Anordnung (62), die die Amplituden der Signale, die von der mit dem ersten Signal gekoppelten Anordnung erzeugt werden, mit der Amplitude

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der Signale vergleicht, die von der mit dem phasenverschobenen ersten Signal gekoppelten Anordnung erzeugt werden, wobei die Anordnung (62) ein zwei Werte annehmendes Ausgangssignal abgibt, von denen ein positives Ausgangssignal die Anwesenheit einer Kennmarke (40) an der bestinmten Stelle und ein negatives Ausgangssignal das Fehlen einer Kennmarke (40) an der bestinmten Stelle anzeigen.

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