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Hintergrund
der Erfindung
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Gebiet der
Erfindung
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Diese
Erfindung betrifft magnetomechanische elektronische Warenüberwachungssysteme und
Verfahren, und insbesondere die Erzeugung und Erkennung von Seitenbandsignalen
von einem magnetomechanischen Marker.
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Beschreibung
des Standes der Technik
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Elektronische
Warenüberwachungssysteme (electronic
article surveillance; EAS) sind zum Schutz vor oder zur Abschreckung
von unberechtigtem Entfernen von Waren aus einem kontrollierten
Gebiet bekannt. Bei einem typischen EAS-System sind Marker an zu
schützenden
Waren befestigt, die vorgesehen sind, um mit einem an den Ausgängen des überwachten
Gebiets angeordneten elektromagnetischen Felds zusammenzuwirken.
Wenn ein Marker in das elektromagnetische Feld oder den „Abfragebereich" gebracht wird, wird
die Gegenwart des Markers erkannt und eine geeignete Handlung, wie
einen Alarm zu generieren, ausgeführt.
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Verschiedene
Ausführungen
von EAS-Systemen und Markern sind derzeit bekannt. Bei einer Ausführung beinhalten
die Marker entweder eine Antenne und eine Diode, oder eine Antenne
und Kondensatoren die einen Resonanzkreis ausbilden. Wenn der Marker,
der eine Antenne und Diode aufweist, die Oberschwingungen der Abfragefrequenz
in der Empfängerantenne
erzeugt, in einem von der Abfragevorrichtung gesendeten elektromagnetischen Feld
angeordnet ist, verursacht der Resonanzkreismarker ein Ansteigen
der Absorption des übertragenen
Signals, um das Signal in der Empfängerspule zu verringern. Erkennung
der Oberschwingungen oder der Signalpegeländerung in der Empfängerspule zeigt
die Gegenwart eines Markers an.
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Eines
der Probleme bei oberschwingungserzeugenden Markern und Resonanzkreismarkern
ist die Schwierigkeit bei der Erkennung an entfernten Orten. Ein
weiteres Problem bei oberschwingungserzeugenden Markern und Resonanzkreismarkern
ist die Schwierigkeit bei der Unterscheidung der Markersignale von
falschen Signalen erzeugt von anderen Gegenständen wie Gürtelschnallen, Stiften, Haarspangen
und anderen metallischen Objekten.
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U.S.
Patent Nr. 4,660,025 offenbart einen verbesserten oberschwingungserzeugenden
Marker der ein magnetisches Material mit einer magnetischen Hystereseschleife
nutzt, die eine große
Barkhausen-Unstetigkeit aufweist. Das magnetische Material erfährt eine
regenerierbare Umkehr der magnetischen Polarisation des Materials,
wenn es einem äußeren Magnetfeld
ausgesetzt ist, dessen Feldstärke
in der Richtung entgegengesetzt der momentanen magnetischen Polarisation
des Materials einen vorgegebenen Grenzwert übersteigt. Das Ergebnis der Verwendung
von Markern, die ein magnetisches Material mit einer großen Barkhausen-Unstetigkeit aufweisen,
ist die Erzeugung von Oberschwingungen höherer Ordnung mit Amplituden,
die leichter zu erkennen sind. Jedoch sind falsche Alarme bei Verwendung
dieser verbesserten oberschwingungserzeugenden Markern noch immer
möglich.
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Oberschwingungserzeugende
Marker beruhen auf einem nicht-linearen Verhalten des magnetischen
Materials, um die harmonischen Signale die zur Erkennung benötigt werden
zu erzeugen. Ein unempfindlicheres EAS-System verwendet magnetomechanische
oder magnetoakustische Marker bei denen magnetische Resonatoren
in einem linearen-magnetischen Resonanzbereich arbeiten.
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U.S.
Patent Nr. 4,510,489 und 4,510,490 offenbaren jeweils ein elektronisches
Warenüberwachungssystem
(EAS) und zugeordnete magnetomechanische Marker. Der magnetomechanische
Marker beinhaltet ein aus einem magnetostriktiven Material hergestelltes
Resonatorelement, das in der Gegenwart eines Vormagnetisierungsfeldes
als Antwort auf eine bestimmte Frequenz schwingt. Das Vormagnetisierungsfeld
ist typischerweise bereitgestellt von einem benachbart zu dem magnetostriktiven
Material angeordneten ferromagnetischen Element. Nach der Magnetisierung
stellt das ferromagnetische Element ein Vormagnetisierungsfeld bereit,
das es dem magnetostriktiven Material ermöglicht mit seiner vorgewählten Resonanzfrequenz
zu schwingen. Der Marker wird durch Erkennung der Änderung
der Verbindung zwischen einer abfragenden Spule und einer empfangenden
Spule bei der Resonanzfrequenz des Markers erkannt.
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Da
der Marker an der Markerresonanzfrequenz abgefragt und erkannt wird,
behindert die übertragene
Abfragefrequenz die Erkennung des Markers. Daher wird ein Impulsbündel oder
gepulstes magnetomechanisches EAS-System bevorzugt. Bei dem gepulsten
System erzeugt ein Sender ein Signal mit einer vorgewählten Frequenz,
beispielsweise 58 kHz, für
eine festgelegte Dauer, um den Marker zu erregen. Der Empfänger ist
für die Übertragungszeit
deaktiviert. Der Empfänger
wird dann aktiviert, um die Resonanzkurve des Markers zu erkennen, während diese
mit der Zeit abklingt, üblicherweise Bezeichnet
als „ring-down". Ein Marker, der
ein Ansprechverhalten mit hohem Gütefaktor (Q) hat, ist bei einem
gepulsten. System für
eine gute Erkennung erforderlich, daraus resultieren weniger falsche
Alarme und eine Erkennung von entfernten Orten. Es gibt also Verbesserungspotenzial,
da eine gepulste Magnetomechanik das qualitativ hochwertigste und
bestfunktionierende derzeit erhältliche
EAS-System ist.
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Nachdem
ein Sendeimpuls erzeugt wurde, hat der Empfänger typischerweise eine Initialisierungszeit
nach der Aktivierung, die verursacht, dass das Empfängererkennungsfenster
geringfügig
verzögert
ist. Zusätzlich
könnte
der Marker aufgrund der endlichen Dauer des Übertragungsimpulses nicht ausreichend
Zeit haben, um volle Energie aufzubauen, bevor der Sender deaktiviert
ist, und der Marker könnte
beginnen von einem niedrigeren Energieniveau abzuklingen (ring-down).
Das Erkennungsfenster ist daher zu einer Zeit hin verschoben, in
der der Marker bereits einige seiner verfügbar gespeicherten Energie
verloren hat, was die Erkennung noch schwieriger macht. Ein verbessertes
Signalerzeugungs- und Erkennungsverfahren für magnetomechanische Marker
ist gewünscht.
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US-A-4249167
offenbart ein Überwachungssystem
das die Merkmale des Oberbegriffs des hier anhängigen Anspruchs 1 aufweist.
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Kurze Beschreibung
der Erfindung
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Seitenbanderkennung
kann eine Verbesserung gegenüber
Oberschwingungs- und Feldstörungserkennung
sein. In der Erkennung von Oberschwingungen oder in der Erkennung
der Grundfrequenz ist das Trägersignal
für sich
selbst eine Störungsquelle.
Die Signale, die von einem EAS-Marker erkannt werden sind klein,
so dass selbst eine kleine Anzahl von Trägerstörungen die gewünschten
Signale verdeckt. Mit Seitenbanderkennung ist die Trägerfrequenz
keine wesentliche Störungsquelle
welche die Erkennung der Seitenbänder
verdeckt.
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In
einem ersten Bereich der vorliegenden Erfindung ist ein elektronisches
Warenüberwachungssystem
bereitgestellt, das einen magnetomechanischen Marker zur Erzeugung
und Erkennung modulierter Signale verwendet. Ein erstes Signal mit
einer ersten Frequenz und ein zweites Signal mit einer zweiten Frequenz
werden in einen Abfragebereich übertragen.
Die zweite Frequenz ist ein Magnetfeld mit niedrigerer Frequenz
als die erste Frequenz. Ein magnetomechanischer Marker, der ein
magnetostriktives Material aufweist, ist an einem Artikel befestigt, der
durch den Abfragebereich bewegt wird. Das magnetostriktive Material
des Markers schwingt mit der ersten Frequenz, wenn es durch ein
Magnetfeld auf einen bestimmten Betrag vormagnetisiert ist. Das zweite
Signal ist ein Niederfrequenzmagnetfeld, das die Vormagnetisierung
des Markers beeinflusst und bewirkt, dass sich die Resonanzfrequenz
des Markers um die erste Frequenz entsprechend dem Niederfrequenzwechselmagnetfeld
des zweiten Signals verschiebt. Im Sinne von Modulation, ist das
erste Signal ein Trägersignal
und das zweite Signal ein moduliertes Signal zur Modulierung der
beiden von dem Marker ausgeführten
Signale. Die modulierten Signale bilden Seitenbänder des ersten Frequenzabstands von
der ersten, oder Trägerfrequenz
durch Vielfache der zweiten, oder Modulationsfrequenz. Erkennung des
Seitenbandsignals durch geeignete Empfängereinrichtungen zeigt die
Gegenwart des Markers in dem Abfragebereich an.
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In
einem zweiten Bereich der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren
zum Verbessern der Erkennung der magnetomechanisch elektronischen Warenüberwachungs(EAS)-Marker von der Bauart mit
einem magnetostriktiven ferromagnetischen Element bereitgestellt,
das mit einer vorgewählten
Frequenz schwingt, wenn es einem Vormagnetisierungsfeld ausgesetzt
ist. Das Verfahren umfasst das Übertragen
eines ersten Signals mit einer ersten Frequenz und eines zweiten
Signals mit einer zweiten Frequenz in einen Abfragebereich. Das
zweite Signal ist niedriger in der Frequenz als das erste Signal.
Bereitstellen eines EAS-Markers mit einem magnetostriktiven Material
in dem Abfragebereich, das mit der ersten Frequenz schwingt, wenn
es um einen vorgewählten
Betrag vormagnetisiert wird. Das zweite Signal ist ein Niederfrequenzmagnetfeld,
das eine Verschiebung der Resonanzfrequenz des Markers um die erste
Frequenz entsprechend des wechselnden Magnetfelds des zweiten Signals
verursacht, woraus eine Modulation des ersten Signals und die Ausbildung
von Seitenbändern
der ersten Frequenz folgt. Erkennung von einem Seitenband zeigt
die Gegenwart eines gültigen
Markers in dem Abfragebereich an.
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In
den obigen Bereichen der vorliegenden Erfindung kann das vormagnetisierende
Magnetfeld für
das magnetostiktive Material ein gesendetes Magnetfeld, wie beispielsweise
erzeugt bei Ausnutzung des zweiten Signals, oder ein anderes gesendetes Magnetfeld
sein. Vorzugsweise ist das vormagnetisierende Magnetfeld ein DC-Magnetfeld,
das durch ein ferromagnetisches Element angeordnet in der Nähe des magnetostriktiven
Materials implementiert werden kann. Das ferromagnetische Element
stellt das vormagnetisierende DC-Magnetfeld bereit, wenn es magnetisiert
ist.
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In
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist die erste Frequenz ungefähr 58 kHz
und die zweite Frequenz etwa 200 Hz. Obwohl diese Frequenzen ein
Beispiel sind, können
andere Frequenzen implementiert werden. Die ersten und zweiten Signale
können
kontinuierliche Wellen (CW) sein und die Seitenbanderkennung kann
synchron mit der Übertragung
der ersten und zweiten Signale ausgeführt werden. Synchrone Erkennung
vermeidet die Notwendigkeit von komplexem Schalten im Sender oder
Empfänger.
Alternativ können
das erste Signal, das zweite Signal, oder beide Signale gepulst
sein. Zusätzlich
mischt das magnetostriktive ferromagnetische Material der Marker
die ersten und zweiten Signale in einen linearen magnetischen Resonanzbereich
des Materials.
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Folglich
ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein magnetomechanisches
EAS-System von der Bauart mit einem magnetostriktiven Material zu
schaffen, das bei einer ersten Frequenz schwingt, wenn es durch
ein Magnetfeld vormagnetisiert ist und das die erste Frequenz und
die zweite Frequenz ein erkennbares Seitenband der ersten Frequenz
erzeugend mischt.
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Es
ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein magnetomechanisches
EAS-System von der Bauart zu schaffen, die ein magnetostriktives Material
hat, das mit einer ersten Frequenz schwingt, wenn es von einem Magnetfeld
vormagnetisiert ist und das in einem linear-magnetischen Antwortbereich
die erste Frequenz und eine zweite Frequenz ein erkennbares Seitenband
der ersten Frequenz erzeugend mischt.
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Es
ist noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren
zur Verbesserung der Erkennung des magnetomechanischen elektronischen
Warenüberwachungs(EAS)-Marker von der Bauart
zu schaffen, die ein magnetostrictives ferromagnetisches Element
hat, das bei einer vorbestimmten Frequenz schwingt, wenn es einem
vormagnetisierenden Magnetfeld ausgesetzt ist und das die erste
Frequenz und eine zweite Frequenz ein erkennbares Seitenband der
ersten Frequenz erzeugend mischt.
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Andere
Aufgaben, Vorteile und Anwendungen der vorliegenden Erfindung werden
anhand der folgenden ausführlichen
Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung
erläutert.
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Kurze Beschreibung
der verschiedenen Ansichten der Zeichnungen
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1 ist
ein Blockdiagramm eines elektronischen Warenüberwachungssystems gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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2 ist
eine perspektivische Explosionsdarstellung einer Ausführungsform
für einen
Marker gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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3 ist
eine Kurve, die eine für
eine Ausführungsform
eines magnetostriktiven ferromagnetischen Resonators verwendete
Hysteresekurve (BH loop) gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt.
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4 ist
eine Kurve, die die Resonanzfrequenz des Resonators aus 3 als
eine Funktion der äußerlichen
magnetischen Feldstärke
zeigt.
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5 ist
eine Kurve, die die Amplitude des Signals des Resonators aus 4 als
eine Funktion der äußeren Magnetfeldstärke zeigt.
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6 ist
eine Kurve, die den Gütefaktor
Q des Resonators aus 4 als Funktion der äußeren Magnetfeldstärke zeigt.
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7 ist
eine Kurve, die die Frequenzantwort eines Markers gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt.
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8 ist
eine Kurve, die die gemischte Antwort eines Markers gemäß der vorliegenden
Erfindung bei einer 58 kHz Trägerfrequenz
und einem 200 Hz Modulierungssignal zeigt.
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9 ist
eine Kurve, die die gemischte Antwort des Markers gemäß der vorliegenden
Erfindung bei einer 58 kHz Trägerfrequenz
und einem 200 Hz Modulierungssignal mit einer höheren Feldstärke als das
in 8 zeigt.
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10 eine
Kurve die die Signalrate der Grundfrequenz und ihren Seitenbändern als
eine Funktion der Niederfrequenzmodulierungssignalamplitude zeigt.
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11 ist
eine Kurve der Antwort des Markers auf eine gewobbelte Trägerfrequenz
gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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12 ist
eine Kurve der Antwort des ersten Seitenbandes als eine Funktion
der Trägerfrequenz eines
Markers gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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13 ist
ein Blockdiagramm einer weiteren Ausführung eines elektronischen
Warenüberwachungssystems
gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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Detaillierte Beschreibung
der Zeichnungen
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Bezugnehmend
auf 1, ist ein EAS-System gemäß der vorliegenden Erfindung
allgemein mit 10 bezeichnet, aufweisend einen magnetomechanischen
Marker 2, einen Resonanzfrequenzsender 4, einen
Niederfrequenzsender 6, einen Abfragebereich 7 und
einen Empfänger 8.
Der Abfragebereich 7 ist normalerweise am Ausgang eines
kontrollierten Gebiets angeordnet, um das Entfernen von Objekten
an denen Marker 2 befestigt sein können zu verhindern. Wie unten
ausführlich
beschrieben ist, senden Resonanzfrequenzsender 4 und Niederfrequenzsender 6 beide
in den Abfragebereich 7. Wenn ein aktiver magnetomechanischer
Marker 2 in den Abfragebereich 7 eingebracht wird,
erzeugt der Marker aufgrund der Mischung des Markers der zwei gesendeten
Frequenzen Seitenbänder.
Zumindest ein Seitenband wird von dem Empfänger 8 erkannt und
zeigt die Gegenwart des Markers 2 im Abfragebereich 7 an.
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Bezugnehmend
auf 2, weist der magnetomechanische Marker 2 einen
Resonator 12 aus einem magnetostriktiven ferromagnetischen
Material auf, das derart angepasst ist, um mechanisch bei einer
vorbestimmten Resonanzfrequenz zu schwingen, wenn es von einem Magnetfeld
vormagnetisiert ist. Die von dem Sender 4 übertragene
Frequenz ist vorbestimmt, um etwa der Resonanzfrequenz des Markers 2 zu
entsprechen. In einer Ausführungsform ist
das benachbart zum Resonator 12 angeordnete Vormagnetisierungselement 14 ein
hoch koerzitives ferromagnetisches Element, das nach dem Magnetisieren
magnetisch den Resonator 12 beaufschlagt, um diesem zu
ermöglichen,
mit einer vorgewählten Resonanzfrequenz
zu schwingen. Alternativ kann anstelle des Vormagnetisierungselements 14 der
Resonator 12 durch ein Niederfrequenzmagnetfeld gesendet von
dem Sender 6 oder von einem anderen Magnetfeld (nicht dargestellt)
vormagnetisiert werden. Der Resonator 12 kann in der Ausnehmung 16 im
Gehäuseteil 18 angeordnet
sein, um Interferenzen mit der mechanischen Resonanz zu verhindern.
Weitere Details zu dem Marker 2 sind U.S.-Patent Nummer
4,510,489 und 4,510,490 entnehmbar.
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Bezugnehmend
auf 3, ist eine typische elektrisch-magnetische Hysteresekurve
(BH loop) für ein
magnetostrictives Material des Resonators 12 mit der B-Achse in der Vertikalrichtung
und der H-Achse in der Horizontalrichtung dargestellt, wie aus dem Gebiet
bekannt. Obwohl viele unterschiedlich große Resonatoren geglüht und gemäß der vorliegenden Erfindung
verwendet werden können,
ist der Resonator 12, in einem Beispiel, ein etwa 0,5 Zoll
breites und etwa 1,5 Zoll langes magnetisches Band, das in einem
Magnetfeld geglüht
ist, das eine transversal Anistotropie von etwa 9 Oersted (Oe) hat.
Die B-H-Kurvenmessung in 3 zeigt, dass das 1,5 Zoll Stück bei etwa
+/–14
Oe gesättigt
ist und zwischen den Sättigungspunkten
im Wesentlichen linear ist, wie mit 20 angedeutet.
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Die
Resonanzfrequenz des in 3 dargestellten Bandes hängt von
der Größe des angelegten äußeren DC-Magnetfelds ab, wie
in 4 gezeigt. Die Resonanz beginnt etwa bei 60,6
kHz und sinkt allmählich
mit der Zunahme des Magnetfelds bis zu einem Minimum von 55 kHz
bei etwa 12 Oe. Die Frequenz steigt dann schnell in Richtung 60,5
kHz an, wenn das Material seine magnetische Sättigung erreicht.
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Bezugnehmend
auf 5, ist die A1 Signalamplitude als Funktion der äußeren Magnetfeldstärke dargestellt.
Die A1-Amplitude ist das Markerausgangssignal gemessen 1 Millisekunde
nachdem der Erregersender ausgeschaltet wurde. Die Amplitude steigt
mit der Magnetfeldstärke
und erreicht ein Maximum von etwa 3,2 nWb bei etwa 7,4 Oe Feldstärke. Das
Signal sinkt dann allmählich
mit weiterem Anstieg des DC-Magnetfelds in Richtung Sättigung. Für eine korrekte
Markerfunktion muss der Resonator 12 mit etwa 6 bis 7 Oe
vormagnetisiert sein. In diesem Bereich, wie in 4 gezeigt,
verschiebt sich die Resonanzfrequenz um etwa 650 Hz pro Oe Feldstärke. Vorzugsweise
stellt ein benachbartes hoch koerzitives-magnetisches Vormagnetisierungselement 14,
dargestellt in 2, das Vormagnetisierungsfeld
bereit.
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Bezugnehmend
auf 6 ist der Gütefaktor (Q)
als eine Funktion der äußeren Magnetfeldstärke dargestellt.
Das Q ist ein Zeichen, wie verlustbehaftet der Resonator ist. Je
höher das
Q, desto kleiner ist der Verlust den der Resonator aufweist und
desto länger
wird die Abklingzeit (ring-down time) sein, nachdem der Sender ausgeschaltet
wurde. Das Resonator Q steigt mit dem Vormagnetisierungs-DC-Magnetfeld bis
ein Minimum bei etwa 12 Oe erreicht ist.
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Bezugnehmend
auf 7 ist die Frequenzantwort des Merkers 2 mit
Resonator 12 wie oben beschrieben dargestellt. Das relative
Markersignalniveau auf der vertikalen Achse ist gegenüber der Wobbler-Frequenz
auf der horizontalen Achse aufgetragen. In dieser Ausführungsform
ist die Resonanzfrequenz 58,2 kHz, das Q ist 380. Die Anti-Resonanzfrequenz
dargestellt mit 22 resultiert von der magnetisch-mechanischen
Kopplung. Von oben ist bekannt, dass sich die Resonanzfrequenz um
etwa 650 Hz pro Oersted äußeres Magnetfeld
verschiebt. Die Anwendung eines Niederfrequenzwechselmagnetfelds verschiebt
die Resonanzfrequenz und mit dieser die Resonanzerregerfrequenz,
woraus eine Schwankung des Höchstwerts
der Markerantwort resultiert, die synchron mit dem Niederfrequenzmagnetfeld
ist. Die Markerantwort zeigt sich als eine Modulation der Resonanz-
oder „Träger"-Frequenz durch das Niederfrequenzmodulationsmagnetfeld.
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Bezugnehmend
auf 8 ist die Mischantwort auf eine 58 kHz Trägerfrequenz
und ein 200 Hz Modulationssignal für einen Marker 2 dargestellt,
der gemäß der vorliegenden
Erfindung hergestellt ist. Die Feldstärke des 58 kHz Trägers ist
etwa 0,58 mOe, und die Feldstärke
der 200 Hz Modulationsfrequenz ist etwa 9,76 mOe. Die Resonanzfrequenz 30 und
die ersten Seitenbänder 32,
die durch die Modulation verursacht wurden, sind neben einem zweiten
Seitenband 33 deutlich sichtbar. Die ersten Seitenbänder 32 sind,
wie erwartet, +/–200
Hz entfernt von der Grund- oder Resonanzfrequenz 30. Wie
oben beschrieben ist der Resonator 12 durch ein DC-Magnetfeld
von etwa 6 bis 7 Oe vormagnetisiert. Bezugnehmend zurück auf 3 führt der
Resonator 12 während
des Betriebs eine Modulation in einem linearen-magnetischen Antwortsbereich
gekennzeichnet mit 20 aus.
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Bezugnehmend
auf 9 ist die Mischantwort auf eine 58 kHz Trägerfrequenz
bei 0,58 mOe Feldstärke
und 200 Hz Modulationssignal für
einen Marker 2 gemäß der vorliegenden
Erfindung dargestellt. Wie in 8 ist die
Trägerfrequenz
von 58 kHz bei einem Feldniveau von 0,58 mOe. Die 200 Hz Modulationsfrequenz
ist bei einem höheren
Feldniveau von 38,9 mOe. Die Resonanzfrequenz 35 und die Seitenbänder 36 sind
bei +/–200
Hz von der Grund- oder
Resonanzfrequenz 35, sowie die zweiten Seitenbänder 38 bei
+/–400
Hz von der Resonanzfrequenz 35 klar sichtbar mit der höheren Feldstärke des
Niederfrequenzsignals.
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Bezugnehmend
auf 10 sind die Signalrate der Grundfrequenz und ihre
Seitenbandkomponenten als Funktion der Niederfrequenzsignalamplitude
dargestellt. Die ersten Seitenbänder
sind bezeichnet mit 24 und 25 für links
und rechts, oder entsprechend 200 Hz niedriger und 200 Hz höher als
die Grundfrequenz. Die zweiten Seitenbänder sind bezeichnet mit 26 und 27 für links
und rechts, oder entsprechend 400 Hz niedriger und 400 Hz höher als
die Grundfrequenz. Anhand der Steigung der Kurven ist ersichtlich,
dass die ersten Seitenbänder 24 und 25, linear
proportional zu der Amplitude des Niederfrequenzmagnetfelds sind.
Die zweiten Seitenbänder 26 und 27,
sind proportional zum Quadrat der Niederfrequenzfeldstärke. Die
Antwort des Markers auf die Trägerfrequenz
ist linear, mit einer effektiven Permeabilität von etwa 20000.
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Daher
ist klar, dass die Feldstärke
des Niederfrequenzsignals das Verhältnis zwischen den Grund- und den Seitenbandkomponenten
bestimmt. Wenn das Niederfrequenzfeld ansteigt, geht das erste Seitenband
linear mit der Feldstärke
des Niederfrequenzsignals nach oben. Das zweite Seitenband wird
entsprechend dem Quadrat der Feldstärke des Niederfrequenzsignals
größer. Das
Niveau der Grundfrequenz hängt
von der Trägerfrequenz
ab, so dass, wenn die Niederfrequenzmagnetfeldstärke ansteigt, das Verhältnis der
Seitenbänder
zu der Grundfrequenz ansteigt. Die Nettoenergie der Grundschwingung
und den Seitenbändern
ist bestimmt durch die Feldstärke
des Trägersignals.
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Bezugnehmend
auf 11 ist die Antwort des Markers 2 in Abhängigkeit
der Trägerfrequenz dargestellt.
Eine wesentliche Verstärkung
der Grundfrequenzkomponente tritt bei 40 auf, wenn die
Erregerfrequenz mit der Markerresonanzfrequenz übereinstimmt. Die Antwort auf
die Grundschwingungsfrequenz hat bei dieser Ausführungsform ein Maximum 40 bei
58,2 kHz.
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Bezugnehmend
auf 12 ist die Antwort des linken ersten Seitenbands 42 und
rechten ersten Seitenbands 44 auf die Erregerfrequenz dargestellt. Die
Seitenbandamplituden zeigen eine wesentliche Verstärkung um
die Markerresonanzfrequenz, mit dem linken ersten Seitenband 42 und
entsprechend dem rechten ersten Seitenband 44 Maximalwerten bei
58,0 kHz und 58,4 kHz.
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Bezugnehmend
zurück
auf 1, sind die modulierten Seitenbänder erzeugt
durch den Marker 2, wie oben gezeigt und beschrieben, erkennbar durch
den Empfänger 8.
Der Empfänger 8 beinhaltet einen
Seitenbanddetektor, der modulierte Seitenbandsignale verarbeitet,
die auf herkömmliche
Art implementiert werden können.
Eine Vielzahl von Modulierendenniederfrequenzsignalen kann in getrennte
Bereiche übertragen
werden, um die Position eines erkannten Markers 2 zu lokalisieren.
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Bezugnehmend
auf 13 ist eine weitere Ausführung für ein EAS-System dargestellt,
das die vorliegende Erfindung nutzt. Einer oder mehrere Resonanzfrequenzsender 50 übertragen
eine Trägerfrequenz,
die zum Beispiel 58,2 kHz sein kann, in Bereiche 52, 53 und 54.
Drei Bereiche Z1, Z2 und Z3 sind dargestellt, aber jede Anzahl von
Bereichen kann gemäß der vorliegenden
Erfindung implementiert werden. Niederfrequenzsender 56, 58 und 60 übertragen drei
unterschiedliche Modulationsfrequenzen T1, T2 und T3, die zum Beispiel
200 Hz, 250 Hz und entsprechend 300 Hz sein können. Einer oder mehrere Empfänger 62 erkennen
die von einem Marker 2 in einem der Bereiche 52, 53 oder 54,
wie oben beschrieben, erzeugten Seitenbänder. Die erkannte Seitenbandfrequenz
T1, T2 oder T3, wie zum Beispiel 200 Hz, 250 Hz oder 300 Hz, wird
anzeigen, welcher Bereichsmarker 2 sich in dieser befunden hat,
wenn er vom Empfänger 62 erkannt
wurde.
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Der
ausgewählte
und oben als bevorzugte Ausführung
beschriebene Marker beinhaltet Mischmöglichkeiten abhängig von
verschiedenen Erregerkonditionen, wie beispielsweise Modulationsfrequenz und
Amplitude, die Trägerfrequenz
und Amplitude, das DC-Vormagnetisierungsmagnetfeldniveau und den
Q-Faktor. Es ist klar von dem obigen, dass die Markerträger- und
Modulationsfrequenzen, die Amplitude der Grundschwingung und Seitenbänder und das
Verhältnis
der Seitenbandamplitude zu der Grundfrequenzamplitude alle wählbare Größen sind.
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Es
soll verstanden sein, dass Variationen und Modifikationen der vorliegenden
Erfindung ohne vom Schutzbereich der Erfindung abzuweichen gemacht
werden können.
Es soll weiterhin verstanden werden, dass der Schutzbereich der
Erfindung nicht als auf die hier offenbarten spezifischen Ausführungsbeispiele
begrenzt, sondern nur in Zusammenhang mit den angehängten Ansprüchen angesichts der
vorhergehenden Offenbarung anzusehen ist.