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ERFINDUNGSGEBIET
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Die
vorliegende Erfindung betrifft magnetomechanische Artikelüberwachungssysteme
und insbesondere ein magnetostriktives Element aus amorpher Metallegierung
zur Verwendung in solchen Systemen.
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ALLGEMEINER
STAND DER TECHNIK
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Aus
dem an Anderson et al. erteilten US-Patent Nr. 4,510,489 ist ein
magnetomechanisches elektronisches Artikelüberwachungssystem (EAS) bekannt,
bei dem Marken, die ein magnetostriktives aktives Element enthalten,
an Artikeln befestigt sind, die gegenüber Diebstahl geschützt werden
sollen. Die aktiven Elemente bestehen aus einem weichmagnetischen
Material, und die Marken enthalten außerdem ein Steuerelement, das
zu einem vorbestimmten Grad vormagnetisiert oder magnetisiert ist, um
ein Vormagnetisierungsfeld bereitzustellen, das bewirkt, daß das aktive
Element mit einer vorbestimmten Frequenz mechanisch schwingt. Die
Marken werden mit Hilfe einer Abfragesignalerzeugungseinrichtung
detektiert, die ein magnetisches Wechselfeld mit der vorbestimmten
Resonanzfrequenz erzeugt, und das durch die mechanische Schwingung entstehende
Signal wird von dem Empfangsgerät
detektiert.
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Gemäß einer
in dem Patent von Anderson et al. offenbarten Ausführungsform
wird das Abfragesignal ein- und ausgeschaltet oder „gepulst", und ein von dem
aktiven Element nach Abschluß jedes
Abfragesignalimpulses erzeugtes „Abklingsignal" wird detektiert.
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In
der Regel werden magnetomechanische Marken deaktiviert, indem das
Steuerelement entmagnetisiert wird, so daß das Vormagnetisierungsfeld von
dem aktiven Element entfernt und dadurch eine wesentliche Verschiebung
bei der Resonanzfrequenz des aktiven Elements verursacht wird.
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Das
Patent von Anderson et al. offenbart eine Reihe von Materialien,
die für
das aktive Element verwendet werden können, und beschreibt auch zum
Behandeln der Materialien verwendete Techniken. Zu den offenbarten
Techniken zählen Wärmebehandlung
(Glühen)
eines amorphen Materials in einem sättigenden Magnetfeld.
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Das
an Martis erteilte US-Patent Nr. 5,252,144 offenbart weitere Materialien,
von denen gesagt wird, dass sie sich als aktive Elemente in magnetomechanischen
EAS-Marken eignen, sowie Glühprozesse
(ohne Anwendung eines Magnetfelds) zur Anwendung auf die Materialien.
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Aus
US-Patent 5,469,140 ist eine Prozedur bekannt, bei der Chargen von
im voraus geschnittenen Streifen aus einer amorphen Metallegierung
in Gegenwart eines sättigenden,
in Querrichtung verlaufenden Magnetfelds geglüht werden. Die entstehenden
geglühten
Streifen eignen sich für
den Einsatz als aktive Elemente in magnetomechanischen Marken und
weisen verbessern Abklingeigenschaften auf, die die Leistung in
gepulsten magnetomechanischen EAS-Systemen verbessern. Außerdem ist
die Hystereseschleifeneigenschaft des entstehenden aktiven Elements
derart, daß Fehlalarme
eliminiert oder reduziert werden, die sich aus der Exposition gegenüber Oberwellen-EAS-Systemen
ergeben können.
Außerdem
erzeugt die in dem '140er
Patent offenbarte Vorgehensweise aktive Elemente, die im Längsprofil
relativ flach sind, was die Herstellung von recht dünnen Marken
gestattet, die solche aktiven Elemente enthalten.
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Das
US-Patent 5,676,767 offenbart eine Adaptierung der Techniken des '140er Patents, bei
dem ein kontinuierlicher Prozeß verwendet
wird, um ein kontinuierliches Band aus amorpher Metallegierung von
Rolle zu Rolle durch einen Ofen zu transportieren, in dem ein Querfeldglühen durchgeführt wird. Nach
dem Glühen
wird das kontinuierliche Band dann in diskrete Streifen geschnitten.
Durch diesen kontinuierlichen Glühprozeß wird die
Unbequemlichkeit beim Transportieren von im voraus geschnittenen
Streifen in einen Ofen hinein und aus diesem heraus vermieden.
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Die
in den '140er- und '767er Patenten offenbarten
Techniken stellen Fortschritte gegenüber bisher bekannten Techniken
dar. Es wäre
jedoch wünschenswert,
die Techniken von diesen beiden gleichzeitig anhängigen Anmeldungen so zu modifizieren, daß man aktive
Elemente für
EAS-Marken mit einer Resonanzfrequenz erhält, die gegenüber Schwankungen
beim vormagnetisierenden Magnetfeld relativ unempfindlich ist.
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US 5,313,192 offenbart eine
magnetische Marke, wobei die Marke mit einem zweistufigen Glühprozeß und einem
Magnetfeld während
des ersten Glühschritts
behandelt wird. Dieser Prozeß wird durchgeführt, um
eine Marke vom Typ mit fixierten Wänden zu erhalten, die stabiler
und steuerbarer ist als Marken im Stand der Technik.
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US 5,568,125 offenbart einen
zweistufigen kontinuierlichen Glühprozeß für ein Band
aus amorpher Metallegierung. Während
des ersten Glühschritts
wird ein sättigendes
in Querrichtung verlaufendes Magnetfeld angelegt, und das Feld wird
während
des zweiten Glühschritts
weggelassen.
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WO
96/32518 offenbart eine glasartige Metallegierung mit einer Zusammensetzung,
die im wesentlichen aus der Formel FeaCobNicMdBeSifCg besteht,
wobei „a" im Bereich zwischen
etwa 30 und etwa 45, „b" im Bereich zwischen
etwa 4 und etwa 40, „c" im Bereich zwischen
etwa 5 und etwa 45, „d" im Bereich zwischen
etwa 0 und etwa 3, „e" im Bereich zwischen
etwa 10 und etwa 25, „f" im Bereich zwischen
etwa 0 und etwa 15 und „g" im Bereich zwischen
etwa 0 und etwa 2 liegt. Metallische Gläser dieser Zusammensetzung
eignet sich zur Verwendung als das aktive Element in magnetomechanischen
Marken, die mit Artikelüberwachungssystemen
verbunden sind.
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KURZE DARSTELLUNG
DER ERFINDUNG
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird ein magnetostriktives Element wie durch Anspruch
1 definiert bereitgestellt.
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Außerdem stellt
die vorliegende Erfindung eine magnetomechanische Marke wie durch
Anspruch 13 definiert bereit.
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Noch
weiterhin stellt die vorliegende Erfindung ein magnetomechanisches
elektronisches Artikelüberwachungssystem
wie durch Anspruch 24 definiert bereit.
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Die
vorliegende Erfindung stellt aktive EAS-Markerelemente bereit, die
nicht dafür
anfällig sind,
in Oberwellen-EAS-Systemen Fehlalarme zu erzeugen, und ein flaches
Profil aufweisen. Die Marken der vorliegenden Erfindung weisen eine
stabilere Resonanzfrequenz von solchen aktiven Elementen relativ
zu Änderungen
beim vormagnetisierenden Magnetfeld auf.
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Es
wird ein Verfahren zum Herstellen einer Marke zur Verwendung in
einem elektronischen Artikelüberwachungssystem
bereitgestellt, das die folgenden Schritte beinhaltet: erstes Glühen eines Streifens
aus magnetostriktivem Material während des
Anlegens eines Magnetfelds, das quer zu einer Längsachse des Streifens gerichtet
ist, wobei der Streifen bei Beendigung des ersten Glühens eine
Eigenschaft derart aufweist, daß bei
Anlegen eines vormagnetisierenden Magnetfelds an den Streifen der Streifen
als Reaktion auf die Exposition mit einem magnetischen Wechselfeld
mit einer Resonanzfrequenz mit dieser Resonanzfrequenz mechanisch schwingt,
wobei die Resonanzfrequenz in Abhängigkeit von Änderungen
beim vormagnetisierenden Magnetfeld Veränderungen unterworfen ist,
und wobei das Verfahren weiterhin den nach dem ersten Glühschritt
durchgeführten
folgenden Schritt beinhaltet: zweites Glühen des Streifens, um eine
Geschwindigkeit zu reduzieren, mit der die Resonanzfrequenz in Abhängigkeit
von Änderungen
beim vormagnetisierenden Magnetfeld variiert.
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Es
wird ein Verfahren zum Herstellen einer Marke zur Verwendung in
einem elektronischen Artikelüberwachungssystem
bereitgestellt, das die folgenden Schritte beinhaltet: erstes Glühen eines Streifens
aus magnetostriktivem Material während des
Anwendens eines sättigenden
Magnetfelds und nach dem ersten Glühen zweites Glühen des
Streifens bei Fehlen des sättigenden
Magnetfelds.
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Es
wird ein Verfahren zum Ausbilden eines magnetostriktiven Elements
zur Verwendung in einer magnetomechanischen elektronischen Artikelüberwachungsmarke
bereitgestellt, das die folgenden Schritte beinhaltet: Bereitstellen
eines kontinuierlichen Streifens aus amorpher Metallegierung, Transportieren
des kontinuierlichen amorphen Streifens durch ein Glühgebiet,
in dem Hitze und ein sättigendes
Magnetfeld angewendet werden, um das Band zu glühen; weiteres Glühen des
kontinuierlichen Legierungsstreifens bei Fehlen des sättigenden
Magnetfelds und nach dem Schritt des Transportierens und weiteren
Glühens
das Schneiden des geglühten Streifens
in diskrete Streifen mit jeweils einer vorbestimmten Länge.
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Es
wird ein Verfahren zum Ausbilden eines magnetostriktiven Elements
zur Verwendung in einer magnetomechanischen elektronischen Artikelüberwachungsmarke
bereitgestellt, das die folgenden Schritte beinhaltet: Bereitstellen
eines kontinuierlichen Streifens aus amorpher Metallegierung, Transportieren
des kontinuierlichen amorphen Streifens durch ein Glühgebiet,
in dem Hitze und ein sättigendes
Magnetfeld angewendet werden, um das Band zu glühen; nach dem Transportierschritt
Schneiden des geglühten
Streifens in diskrete Streifen mit jeweils einer vorbestimmten Länge und
weiteres Glühen
der diskreten Streifen bei Fehlen des sättigenden Magnetfelds.
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Es
wird eine Vorrichtung zum Glühen
eines kontinuierlichen Streifens aus einer amorphen Metallegierung
bereitgestellt, die folgendes enthält: einen Ofen, ein Magnetfeldelement
zum Ausbilden eines Magnetfelds, das im wesentlichen in einem gesamten
ersten Gebiet des Ofens vorliegt, wobei das Magnetfeld in einem
zweiten Gebiet des Ofens im wesentlichen fehlt, und einen Transportmechanismus zum
Transportieren des kontinuierlichen Streifens entlang eines Wegs
durch das erste Gebiet des Ofens und durch das zweite Gebiet des
Ofens.
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Das
Transportmittel transportiert den kontinuierlichen Streifen durch
das erste Gebiet in einer Richtung auf das zweite Gebiet.
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Die
Vorrichtung kann eine Vorratsspule enthalten, die auf einer Seite
des Ofens angeordnet ist, wobei der kontinuierliche Streifen von
der Vorratsspule abgewickelt wird, um dem Ofen zugeführt zu werden,
und eine Aufwickelspule, die sich auf einer entgegengesetzten Seite
des Ofens von der Vorratsspule befindet, wobei der kontinuierliche
Streifen nach dem Durchgang durch den Ofen auf die Aufwickelspule
aufgewickelt wird.
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Außerdem kann
der Transportmechanismus eine Antriebswelle und eine Klemmrolle
enthalten, die beide zwischen dem Ofen und der Aufwickelspule angeordnet
sind, wobei der kontinuierliche Streifen zwischen der Antriebswelle
und der Klemmrolle in Eingriff genommen und von der Antriebswelle
in einer Richtung von der Vorratsspule zur Aufwickelspule angetrieben
wird. Weiterhin bildet das Magnetfeldelement das Magnetfeld in einer
quer zum Weg durch den Ofen verlaufenden Richtung, und das Magnetfeld
wird mit einer Feldstärke
von mindestens 800 Oe im Ofen gebildet. Außerdem kann der kontinuierliche Streifen
in Form eines kontinuierlichen Bands vorliegen, und die Vorrichtung
kann weiterhin eine im Ofen angeordnete Vorrichtung enthalten, wobei
das Band durch die Vorrichtung gezogen wird, um dem Band ein gewünschtes
Querschnittsprofil zu geben. Die Vorrichtung kann eine Krümmfläche enthalten,
um dem Band ein gekrümmtes
Querschnittsprofil zu geben. Alternativ kann die Vorrichtung eine
flache Führungsfläche enthalten,
um dem Band ein im wesentlichen flaches Querschnittsprofil zu geben.
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Es
wird eine Vorrichtung bereitgestellt zum Glühen eines kontinuierlichen
Streifens aus einer amorphen Metallegierung, die folgendes enthält: ein Element
zum Ausbilden eines ersten erhitzen Gebiets, ein Magnetfeldelement
zum Ausbilden eines Magnetfelds, das im wesentlichen im ganzen ersten erhitzen
Gebiet vorliegt, ein Element zum Ausbilden eines zweiten erhitzen
Gebiets, in dem das Magnetfeld im wesentlichen fehlt, und einen
Transportmechanismus zum Transportieren des kontinuierlichen Streifens
entlang eines Wegs durch das erste und zweite Gebiet. Das Element
zum Ausbilden des ersten erhitzen Gebiets kann ein erster Ofen sein,
und das Element zum Ausbilden des zweiten erhitzten Gebiets kann
ein vom ersten Ofen verschiedener zweiter Ofen sein. Alternativ
kann ein einzelner Ofen sowohl das Element zum Ausbilden des ersten
erhitzen Gebiets als auch das Element zum Ausbilden des zweiten
erhitzen Gebiets darstellen.
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Es
wird ein magnetostriktives Element zur Verwendung in einer magnetomechanischen
elektronischen Artikelüberwachungsmarke
bereitgestellt, wobei das Element gebildet wird, indem zuerst eine amorphe
Metallegierung in Gegenwart eines sättigenden Magnetfelds geglüht wird
und dann die amorphe Metallegierung bei Fehlen des sättigenden
Magnetfelds ein zweites Mal geglüht
wird. Das zweite Glühen
kann bei einer Temperatur unter etwa 450°C und über einen Zeitraum von höchstens
5 Minuten durchgeführt
werden.
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Es
wird ein magnetostriktives Element zur Verwendung in einer magnetomechanischen
elektronischen Artikelüberwachungsmarke
bereitgestellt, das ausgebildet wird durch erstes Glühen eines
kontinuierlichen Streifens einer amorphen Metallegierung in Gegenwart
eines sättigenden
Magnetfelds, dann zweites Glühen
des kontinuierlichen Streifens bei Fehlen des sättigenden Magnetfelds und dann Schneiden
des zweimal geglühten
kontinuierlichen Streifens in diskrete Streifen.
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Es
wird eine Marke zur Verwendung in einem magnetomechanischen elektronischen
Artikelüberwachungssystem
bereitgestellt, die folgendes enthält: einen diskreten amorphen
magnetostriktiven Streifen, ausgebildet durch erstes Glühen einer amorphen
Metallegierung in Gegenwart eines sättigenden Magnetfelds und dann
zweites Glühen
der amorphen Metallegierung bei Fehlen des sättigenden Magnetfelds.
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Es
wird eine Marke zur Verwendung in einem magnetomechanischen elektronischen
Artikelüberwachungssystem
bereitgestellt, die folgendes enthält: einen diskreten amorphen
magnetostriktiven Streifen, ausgebildet durch erstes Glühen eines
kontinuierlichen Streifens aus einer amorphen Metallegierung in
Gegenwart eines sättigenden
Magnetfelds, dann zweites Glühen
des kontinuierlichen Streifens bei Fehlen des sättigenden Magnetfelds und dann
Schneiden des zweimal geglühten
kontinuierlichen Streifens in diskrete Streifen.
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Es
wird ein magnetomechanisches elektronisches Artikelüberwachungssystem
bereitgestellt, das folgendes enthält: Erzeugungsschaltung zum
Erzeugen eines elektromagnetischen Felds, das mit einer gewählten Frequenz
in einer Abfragezone wechselt, wobei die Erzeugungsschaltung eine
Abfragespule, eine Marke, die an einem Artikel befestigt ist, der
zum Durchgang durch die Abfragezone bestimmt ist, enthält, wobei
die Marke ein amorphes magnetostriktives Element enthält, das
ausgebildet wird durch erstes Glühen
einer amorphen Metallegierung in Gegenwart eines sättigenden
Magnetfelds und dann zweites Glühen
der amorphen Metallegierung bei Fehlen des sättigenden Magnetfelds, wobei
die Marke auch ein vormagnetisierendes Element enthält, das
sich neben dem magnetostriktiven Element befindet, wobei das vormagnetisierende
Element magnetisch vormagnetisiert wird, um zu bewirken, daß das magnetostriktive
Element bei Exposition mit dem wechselnden Feld mechanisch schwingt,
wobei das System auch Detektierungsmittel zum Detektieren der magnetischen
Schwingung des magnetostriktiven Elements enthält.
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Es
wird ein magnetomechanisches elektronisches Artikelüberwachungssystem
bereitgestellt, das folgendes enthält: Erzeugungsschaltung zum
Erzeugen eines elektromagnetischen Felds, das mit einer gewählten Frequenz
in einer Abfragezone wechselt, und eine Marke, die an einem Artikel
befestigt ist, der für
den Durchgang durch die Abfragezone bestimmt ist, enthält, wobei
die Marke ein amorphes magnetostriktives Element enthält, ausgebildet
durch erstes Glühen
eines kontinuierlichen Streifens einer amorphen Metallegierung in
Gegenwart eines sättigenden Magnetfelds,
dann zweites Glühen
des kontinuierlichen Streifens bei Fehlen des sättigenden Magnetfelds und dann
Schneiden des zweimal geglühten kontinuierlichen
Streifens in diskrete Streifen, wobei die Marke ein vormagnetisierendes
Element enthält, das
sich neben dem magnetostriktiven Element befindet, wobei das vormagnetisierende
Element magnetisch vormagnetisiert wird, um zu bewirken, daß das magnetostriktive
Element bei Exposition mit dem wechselnden Feld mechanisch schwingt.
Das System enthält
außerdem
eine Detektierungsschaltung zum Detektieren des mechanischen Schwingens
des magnetostriktiven Elements.
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Es
wird eine Marke zur Verwendung in einem magnetomechanischen elektronischen
Artikelüberwachungssystem
bereitgestellt, die folgendes enthält: ein amorphes magnetostriktives
Element und ein vormagnetisierendes Element, das sich neben dem
magnetostriktiven Element befindet, wobei das magnetostriktive Element
eine Hystereseschleifencharakteristik derart aufweist, daß das magnetostriktive
Element keine detektierbaren harmonischen Frequenzen erzeugt, wenn
es sich in einem elektromagnetischen Wechselfeld befindet, und das
magnetostriktive Element auch eine Resonanzfrequenz-zu-Vormagnetisierungsfeld-Steigungscharakteristik
von unter etwa 700 Hz/Oe in einem Vormagnetisierungsfeldbereich
von 5 Oe bis 7 Oe aufweist. Die Resonanzfrequenz-zu-Vormagnetisierungsfeld-Steigungscharakteristik
des magnetostriktiven Elements kann unter 500 Hz/Oe im Vormagnetisierungsfeldbereich
von 5 Oe bis 7 Oe liegen.
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Es
wird eine Marke zur Verwendung in einem magnetomechanischen elektronischen
Artikelüberwachungssystem
bereitgestellt, die folgendes enthält: ein magnetostriktives Element
mit einer Resonanzfrequenz-zu-Vormagnetisierungsfeld-Steigungscharakteristik
von unter etwa 700 Hz/Oe in einem Vormagnetisierungsfeldbereich
von 5 Oe bis 7 Oe, wobei die Marke eine Gesamtdicke von unter 0,065
Inch aufweist.
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Die
Resonanzfrequenz-zu-Vormagnetisierungsfeld-Steigungscharakteristik
des magnetostriktiven Elements kann unter 500 Hz/Oe im Vormagnetisierungsfeldbereich
von 5 Oe bis 7 Oe liegen, und die Gesamtdicke der Marke kann unter
0,030 Inch liegen und etwa 0,005 Inch betragen.
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Weitere
Aufgaben, Vorteile und Anwendungen der vorliegenden Erfindung ergeben
sich durch die folgende ausführliche
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine Seitenansicht einer gemäß der Erfindung
bereitgestellten Verarbeitungsvorrichtung.
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2 ist
eine Draufsicht auf die Verarbeitungsvorrichtung von 1.
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3 ist
eine Perspektivansicht einer Krümmungsvorrichtung,
die in der Verarbeitungsvorrichtung von 1 und 2 verwendet
wird.
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3A ist
eine Perspektivansicht einer Vorrichtung, die alternativ in der
Verarbeitungsvorrichtung verwendet werden kann, um einem in der
Verarbeitungsvorrichtung verarbeiteten Metallband ein flaches Querschnittsprofil
zu geben.
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4 ist
eine graphische Darstellunng von Schwankungen bei Resonanzfrequenz
und Ausgangssignalamplitude, die sich aus Änderungen bei einem Vormagnetisierungsfeld
ergeben, das an einen amorphen Metallegierungsstreifen angelegt wird,
der nur einem einfachen Glühschritt
unterworfen ist.
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5 ist
eine graphische Darstellung von Schwankungen bei Resonanzfrequenz
und Ausgangssignalamplitude, die sich aus Änderungen bei einem Vormagnetisierungsfeld
ergeben, das an einen amorphen Metallegierungsstreifen angelegt wird,
der gemäß der Erfindung
zweimal geglüht
worden ist.
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6 ist
eine graphische Darstellung von Schwankungen bei Resonanzfrequenz
und Ausgangssignalamplitude, die sich aus Änderungen bei einem Vormagnetisierungsfeld
ergeben, das an einen amorphen Metallegierungsstreifen angelegt wird,
der gemäß einem
weiteren Beispiel des erfindungsgemäßen Prozesses ausgebildet worden
ist.
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7 ist
eine graphische Darstellung von Schwankungen bei Resonanzfrequenz
und Ausgangssignalamplitude, die sich aus Änderungen bei der auf die amorphe
Metallegierung angewendeten Temperatur während des zweiten Schritts
eines zweistufigen Glühprozesses
ergeben.
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8 ist
eine graphische Darstellung von Schwankungen bei der Resonanzfrequenzempfindlichkeit
gegenüber
Vormagnetisierungfeldänderungen
und einer Gesamtresonanzfrequenzverschiebung, die sich aus Änderungen
bei der während
des zweiten Schritts des zweistufigen Glühprozesses auf die amorphe
Metallegierung angewendeten Temperatur ergeben.
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9 ist
eine graphische Darstellung von Schwankungen bei Resonanzfrequenz
und Ausgangssignalamplitude, die sich aus Änderungen in einem Vormagnetisierungsfeld
ergeben, das auf einen amorphen Metallegierungsstreifen angewendet wird,
der gemäß einem
weiteren Beispiel des erfindungsgemäßen Prozesses ausgebildet worden
ist.
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10 veranschaulicht
eine M-H-Schleifencharakteristik eines gemäß dem letzteren Beispiel des
erfindungsgemäßen Prozesses
ausgebildeten Metallegierungsstreifens.
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11 ist
ein schematisches Blockschaltbild eines elektronischen Artikelüberwachungssystems, das
eine magnetomechanische Marke verwendet, die ein gemäß der Erfindung
ausgebildetes aktives Element enthält.
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12 ist
eine graphische Darstellung der Vormagnetisierungsverlaufskurven
für die
Legierung von Beispiel 5.
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13 ist
eine graphische Darstellung der Resonanzfrequenzsteigung und Resonanzfrequenzverschiebung
als Funktion der Glühtemperatur
der zweiten Stufe für
die Legierung von Beispiel 5.
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14 ist
eine graphische Darstellung der Amplitude zum Zeitpunkt A1 als Funktion
der Glühtemperatur
der zweiten Stufe für
die Legierung von Beispiel 5.
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15 ist
eine graphische Darstellung der Resonanzfrequenzsteigung und Resonanzfrequenzverschiebung
als Funktion des Längsfelds
für die
Legierung von Beispiel 5.
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16 ist
eine graphische Darstellung der Amplitude zum Zeitpunkt A1 als Funktion
des Längsfelds
für die
Legierung von Beispiel 5.
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17 ist
eine graphische Darstellung der Resonanzfrequenzsteigung und Resonanzfrequenzverschiebung
als Funktion der Glühtemperatur
der zweiten Stufe für
die Legierung von Beispiel 6.
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18 ist
eine graphische Darstellung der Amplitude zum Zeitpunkt A1 als Funktion
der Glühtemperatur
der zweiten Stufe für
die Legierung von Beispiel 6.
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19 ist
eine graphische Darstellung der Resonanzfrequenzsteigung und Resonanzfrequenzverschiebung
als Funktion des Längsfelds
für die
Legierung von Beispiel 6.
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20 ist
eine graphische Darstellung der Amplitude zum Zeitpunkt A1 als Funktion
des Längsfelds
für die
Legierung von Beispiel 6.
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21 ist
eine graphische Darstellung der Resonanzfrequenzsteigung und Resonanzfrequenzverschiebung
als Funktion der Glühtemperatur
der zweiten Stufe für
die Legierung von Beispiel 7.
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22 ist
eine graphische Darstellung der Amplitude zum Zeitpunkt A1 als Funktion
der Glühtemperatur
der zweiten Stufe für
die Legierung von Beispiel 7.
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23 ist
eine graphische Darstellung der Resonanzfrequenzsteigung und Resonanzfrequenzverschiebung
als Funktion der Glühtemperatur
der zweiten Stufe für
die Legierung von Beispiel 8.
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24 ist
eine graphische Darstellung der Amplitude zum Zeitpunkt A1 als Funktion
der Glühtemperatur
der zweiten Stufe für
die Legierung von Beispiel 8.
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25 ist
eine graphische Darstellung der Resonanzfrequenzsteigung und Resonanzfrequenzverschiebung
als Funktion des Längsfelds
für die
Legierung von Beispiel 8.
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26 ist
eine graphische Darstellung der Amplitude zum Zeitpunkt A1 als Funktion
des Längsfelds
für die
Legierung von Beispiel 8.
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27 ist
eine graphische Darstellung der Resonanzfrequenzsteigung und Resonanzfrequenzverschiebung
als Funktion der Glühtemperatur
der zweiten Stufe für
die Legierung von Beispiel 9.
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28 ist
eine graphische Darstellung der Amplitude zum Zeitpunkt A1 als Funktion
der Glühtemperatur
der zweiten Stufe für
die Legierung von Beispiel 9.
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29 ist
eine graphische Darstellung der Resonanzfrequenzsteigung und Resonanzfrequenzverschiebung
als Funktion des Längsfelds
für die
Legierung von Beispiel 9.
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30 ist
eine graphische Darstellung der Amplitude zum Zeitpunkt A1 als Funktion
des Längsfelds
für die
Legierung von Beispiel 9.
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BESCHREIBUNG VON BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Unter
anfänglicher
Bezugnahme auf die 1 und 2 werden
nun ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ausbilden der aktiven
Elemente von magnetomechanischen EAS-Marken unter Verwendung eines
zweistufigen Glühprozesses
beschrieben, mit dem man ein aktives Element mit einer Resonanzfrequenz
erhält,
die gegenüber
Schwankungen bei dem angelegten Vormagnetisierungsfeld relativ unempfindlich
ist. Es sei angemerkt, daß 1 eine
Seitenansicht der Vorrichtung und 2 eine Draufsicht
auf die Vorrichtung sind.
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Die
Bezugszahl 20 bezeichnet allgemein die Verarbeitungsvorrichtung.
Die Verarbeitungsvorrichtung enthält einen Ofen 22 und
Vorrats- und Aufwickelspulen 24, 26, die an entgegengesetzten
Seiten des Ofens 22 vorgesehen sind. Ein kontinuierliches Band 28 aus
amorphem Metall wird von der Vorratsspule 24 abgewickelt,
entlang eines Wegs P durch den Ofen 22 transportiert und
dann auf der Aufwickelspule 26 aufgewickelt. Das Band 28 wird
zwischen einer Antriebswelle 30 und einer Klemmrolle 32 in
Eingriff genommen, die zwischen dem Ofen 22 und der Aufwickelspule 26 positioniert
sind. Die Antriebswelle 30 zieht zusammen mit der Klemmrolle 32 das
Band 28 entlang seines Wegs P durch den Ofen 22.
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Arrays 33 von
Permanentmagneten sind entlang des Ofens 22 vorgesehen,
um in dem Ofen 22 ein Magnetfeld zu erzeugen, das quer
zur Längsachse
des Bands 28 verläuft.
Man wird feststellen, daß die
Arrays 33 von Permanentmagneten sich nicht entlang der
Gesamtlänge
des Ofens 22 erstrecken. Vielmehr sind die Arrays 33 so
vorgesehen, daß das Magnetfeld
im wesentlichen in einer genauen ersten Zone A im Ofen 22 vorliegt,
doch fehlt das von den Magnetarrays 33 erzeugte Magnetfeld
im wesentlichen in einer zweiten Zone B im Ofen 22.
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Zone
B befindet sich hinter der Zone A entlang der Bewegungsrichtung
P.
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Es
versteht sich, daß die
obige Anordnung der magnetischen Arrays 33 relativ zum
Ofen 22 dazu führt,
daß das
Band 28 einem zweistufigen Glühprozeß unterzogen wird, bei dem
während
einem ersten Schritt das Band in Gegenwart eines Quermagnetfelds
geglüht
wird, wohingegen das Band 28 im zweiten Schritt weiter
bei Fehlen des Magnetfelds geglüht
wird.
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Das
von den Magnetarrays 33 erzeugte Feld sollte ausreichend
stark sein, so daß das
in Zone A gebildete Magnetfeld für
das das Band 28 bildende Material sättigend ist. Je nach dem verwendeten
Material kann das optimale Feld über
800 Oe liegen, und ein Feld, das so stark ist wie 1000 Oe, ist möglicherweise
erforderlich, um Sättigung
zu erreichen.
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Der
Ofen 22 kann von einem herkömmlichen Typ sein und weist
bevorzugt die Fähigkeit
auf, in Zone A und B verschiedene Temperaturen aufrechtzuerhalten.
Die Länge
des Bewegungswegs des Bands 28 in Zone B relativ zur Länge des
Bewegungswegs in Zone A wird entsprechend der gewünschten
Zeitdauer bestimmt, während
der der zweite Glühschritt
durchgeführt
wird, relativ zur Dauer des ersten Glühschritts. Die Dauer jedes
Glühschritts
ist das Produkt von zwei Parametern: Länge des Bewegungswegs durch
die jeweilige Zone und die Geschwindigkeit, mit der das Band 28 durch
den Ofen 22 transportiert wird. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
der Vorrichtung 20 beträgt
die Gesamtlänge
des Bewegungswegs durch den Ofen 22 etwa 231,1 cm. Wenngleich
es am zweckmäßigsten ist,
sowohl Zone A (Querfeldglühen)
als auch Zone B (zweite Stufe des Glühens ohne angelegtes Feld)
in einem einzigen Ofen vorzusehen, wird auch in Betracht gezogen,
daß Zone
A in einem ersten Ofen und Zone B in einem zweiten Ofen vorgesehen
wird, der von dem ersten Ofen getrennt ist und sich hinter diesem
befindet.
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Eine
Krümmungsvorrichtung 34 ist
wahlweise im Ofen 22 dafür vorgesehen, um dem Band 28 eine
Querkrümmung
zu geben. Wie man am besten in 3 sehen
kann, weist die Vorrichtung 34 eine Krümmoberfläche 36 auf, die in
eine Richtung quer zur Längsachse
des Bands 28 ansteigt und dann abfällt. Die Vorrichtung kann,
falls sie vorliegt, in Zone A des Ofens 22 angeordnet werden,
wobei sie sich im wesentlichen über
die Hälfte
der Länge
von Zone A erstreckt. Alternativ kann die Vorrichtung 34 in
Zone B angeordnet werden oder sich innerhalb beider Zonen A und
B erstrecken. Das Band 28 wird in Längsrichtung durch die Vorrichtung 34 gezogen,
und die auf das Band 28 während seines Durchgangs durch die
Vorrichtung 34 aufgewendete Erhitzung bewirkt, daß sich das
Band an die Krümmoberfläche 36 anpaßt, wodurch
dem Band 28 eine Kurve in Querrichtung gegeben wird. Das
Ergebnis der Behandlung ist, daß geschnittene
Streifen, die danach aus dem Band 28 hergestellt werden,
eine Kurve quer zur Längsachse
der Streifen entsprechend der Krümmoberfläche 36 aufweisen.
Die in Querrichtung gekrümmten aktiven
Elemente sind vorgesehen, um einen Klemmeffekt zu reduzieren oder
zu vermeiden, der ansonsten auftreten könnte, wenn das aktive Element
in der EAS-Marke in der Nähe
eines magnetischen vormagnetisierenden Elements befestigt wird.
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Die
Krümmoberfläche 36 ist,
wenn sie verwendet wird, bevorzugt so konturiert, daß das Band 28 eine
Krümmung
erhält,
die an ihrer Krone eine Höhe
aufweist, die etwa 0,0127 cm bis 0,0254 cm über den Querrändern des
Bands 28 liegt.
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Als
Alternative zu der in 3 gezeigten Vorrichtung kann
eine in 3A gezeigte Vorrichtung 34' mit einer flachen
Führungsfläche 37 anstelle
einer gekrümmten
Fläche
vorgesehen werden, um aktive Elemente herzustellen, die aus dem
Band 28 geschnittene, im wesentlichen flache Sektionen
sind. Wie in der oben erwähnten '651er Anmeldung angedeutet,
wird durch Glühen
des Materials auf einer flachen Oberfläche im allgemeinen die Krümmung im aktiven
Element in Längsrichtung
eliminiert und ermöglicht,
die Gesamthöhe
der EAS-Marke zu reduzieren.
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Nicht
gezeigte Spulenmotoren sind jeweils für die Vorratsspule 24 und
die Aufwickelspule 26 vorgesehen. Der Aufwickelspulenmotor
wird so betrieben, daß das
Band 28 beim Austritt aus der Antriebswelle 30 und
der Klemmrolle 32 mit wenig oder keinem Durchhang und mäßiger Spannung
aufgenommen wird, und auch der Motor für die Vorratsspule 24 wird
so betrieben, daß sowohl
Durchhang als auch Spannung in dem Band 28 minimiert werden, wenn
es durch den Ofen 22 hindurchläuft. Die Arbeitsgeschwindigkeit
der Spulenmotoren kann von einem menschlichen Bediener gesteuert
werden, oder ein automatisches Steuersystem kann vorgesehen werden.
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Nach
Beendigung des in den 1 und 2 dargestellten
zweistufigen Glühprozesses
wird das zweimal geglühte
kontinuierliche Band entsprechend einer herkömmlichen Technik in Streifen
geschnitten. Die durch den Glühprozeß gemäß der Erfindung
erhaltenen magnetischen Eigenschaften sind jedoch gleichförmiger als
die Eigenschaften, die herkömmliche
gegossene amorphe Bänder
aufweisen, so daß die
magnetischen Eigenschaften des Materials nicht so häufig gemessen
und auch die Schnittlänge
der Streifen nicht so häufig
verstellt werden müssen,
wie beim Schneiden von gegossenen amorphen Bändern erforderlich ist.
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Vor
der Beschreibung von spezifischen Beispielen der Anwendung des erfindungsgemäßen zweistufigen
Glühprozesses
sei angemerkt, daß das zweistufige
Glühen
gemäß der Erfindung
nicht mit einem kontinuierlichen Prozeß durchgeführt werden muß. Das heißt, entweder
der zweite Glühschritt
oder sowohl der erste als auch der zweite Glühschritt können auf im voraus geschnittene
diskrete Streifen anstatt auf ein kontinuierliches Band angewendet
werden.
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Es
werden nun bestimmte Beispiele des erfindungsgemäßen Prozesses beschrieben.
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Beispiel 1
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Ein
kontinuierliches amorphes Band mit der Zusammensetzung Fe32Co18Ni32B13Si5 (Atomprozent) wurde
in einem sättigenden
in Querrichtung verlaufenden Magnetfeld 22 Sekunden lang bei 400°C geglüht. Das
Band war etwa 12,7 mm breit und etwa 0,025 mm dick. Nach dem ersten
Glühschritt
(Querfeld) wurde das Band in Streifen mit einer Länge von 37,75
Millimeter geschnitten, und die geschnittenen Streifen wurden dann
1 Minute lang weiter bei 340°C geglüht, während sie
in einem getrennten Ofen in einer stationären Position gehalten wurden.
Während des
zweiten Glühschritts
fehlte das sättigende
Magnetfeld, es lag aber ein Umgebungsfeld von etwa 0,7 Oe in der
Längsrichtung
der Streifen aufgrund des Magnetfelds der Erde vor.
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4 veranschaulicht
magnetomechanische Charakteristiken der durch den ersten Glühschritt
(Querfeld) hergestellten geschnittenen Streifen und vor dem Anwenden
des zweiten Glühschritts gemäß Schwankungen
im Vormagnetisierungsfeld. 5 zeigt
vom Vormagnetisierungsfeld abhängige magnetomechanische
Charakteristiken der durch den ganzen zweistufigen Prozeß hergestellten
Streifen. In den beiden 4 und 5:
Die
durchgezogene Linie zeigt Änderungen
bei der Resonanzfrequenz mit Schwankungen beim angewendeten Vormagnetisierungsfeld.
Die
gestrichelte Linie zeigt die Ausgangssignalgröße unmittelbar am Ende eines
Abfragesignalimpulses gemäß Änderungen
beim Vormagnetisierungsfeld.
Die gepunktete Linie zeigt die
Ausgangssignalamplitude eine Millisekunde nach dem Ende des Abfragefeldimpulses
gemäß Änderungen
beim Vormagnetisierungsfeld.
Die strichgepunktete Linie zeigt
die Ausgangssignalamplitude zwei Millisekunden nach dem Ende des Abfragefeldimpulses
gemäß Änderungen
beim Vormagnetisierungsfeld.
(Die Ausgangssignalamplituden,
die am und nach dem Ende des Abfragesignalimpulses zu sehen sind, werden
manchmal als „Abkling"-Amplituden bezeichnet.)
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Wie
von 4 gezeigt, weist für geschnittene Streifen, die
nur im Querfeld geglüht
wurden, die Steigung der Resonanzfrequenz-zu-Vormagnetisierungsfeld-Kurve
(durchgezogene Linie) eine Steigung von etwa 700 Hz/Oe zwischen
den Punkten 5 Oe und 7 Oe auf. Diese Steigung zeigt eine übermäßige Empfindlichkeit
der Resonanzfrequenz gegenüber Änderungen
beim Vormagnetisierungsfeld an. Dieser Empfindlichkeitsgrad würde im allgemeinen zu
einer unzuverlässigen
Leistung von Marken führen,
die in einem einzelnen Schritt geglühte aktive Elemente verwenden.
Insbesondere führen
Schwankungen in der Orientierung der Marke zu Schwankungen im effektiven
angewendeten Vormagnetisierungsfeld, weil der Effekt des Magnetfelds
der Erde mit der Orientierung der Marke variiert und diese Schwankungen
in einigen Fällen
ausreichen, um die Resonanzfrequenz von der vorbestimmten Frequenz wegzuverschieben,
bei der das magnetomechanische EAS-Detektionsgerät arbeitet.
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Es
sei angemerkt, daß die
einmal geglühten geschnittenen
Streifen eine Frequenzverschiebung von etwa 2,3 kHz liefern, wenn
das Vormagnetisierungsfeld von 6 Oe auf 1 Oe reduziert wird, und
eine Abklingamplitude bei einer Millisekunde nach dem Abfragesignalimpuls
von etwa 310 mV bei einem angewendeten Vormagnetisierungsfeld von
6 Oe. Obwohl die Frequenzverschiebungs- und Ausgangsamplitudencharakteristik
der einmal geglühten geschnittenen
Streifen zufriedenstellend sind und die Steigung der Resonanzfrequenz-Vormagnetisierungsfeld-Kurve
günstiger
ist als die, die das in der oben erwähnten '651er Anwendung beschriebene kobaltreiche
Material (Fe39,5Co39,5Si2B19) aufweist, ist die
Empfindlichkeit der Resonanzfrequenz gegenüber Vormagnetisierungsfeldschwankungen
immer noch für
einen zuverlässigen
Betrieb zu groß.
Die Charakteristiken der zweimal geglühten geschnittenen Streifen,
wie in 5 gezeigt, sorgen jedoch für eine erheblich reduzierte
Steigung der Resonanzfrequenz-zu-Vormagnetisierungsfeld-Kurve auf
Kosten einer annehmbaren Reduzierung bei der Frequenzverschiebungs-
und Ausgangsamplitudencharakteristik. Insbesondere wird die Steigung
zwischen 5 Oe und 7 Oe bei den zweimal geglühten Streifen auf etwa 420
Hz/Oe reduziert. Die Frequenzverschiebung beträgt bei Reduzierung des Vormagnetisierungsfelds
von 6 Oe auf 1 Oe etwa 2,0 kHz, und die Abklingamplitude bei 1 Millisekunde
beträgt
275 mV bei einem Vormagnetisierungsfeld von 6 Oe.
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Es
wird angenommen, daß der
zweite Glühschritt
bei Vorliegen eines nur minimalen Umgebungsmagnetfelds dazu dient,
die recht gut definierten Grenzen der Weißschen Bezirke, die durch den Querfeld-Glühschritt
erzeugt werden, etwas zu streuen, wodurch die Empfindlichkeit der
Resonanzfrequenz des Materials gegenüber Änderungen beim Vormagnetisierungsfeld
reduziert wird. Dadurch weist das zweimal geglühte Material, wenn es als aktives
Element in gepulste magnetomechanische EAS-Marken aufgenommen wird, ungeachtet
der unvermeidlichen Schwankungen bei dem effektiven angewendeten
Vormagnetisierungsfeld einen annehmbaren Zuverlässigkeitsgrad auf.
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Beispiel 2
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Der
gleiche Prozeß wurde
auf das gleiche Material wie in Beispiel 1 angewendet, außer daß die Dauer
des zweiten Glühschritts
2 Minuten statt 1 Minute betrug. 6 zeigt
die entstehenden magnetomechanischen Charakteristiken der in zwei
Stufen geglühten
geschnittenen Streifen, wobei jede der vier Kurven in 6 jeweils
die gleichen Charakteristiken wie in 5 zeigt.
Es sei angemerkt, daß die
verlängerte
Dauer des zweiten Glühschritts
bei diesem Beispiel eine weniger steile Steigung der Resonanzfrequenz-zu-Vormagnetisierungsfeld-Kurve
erzeugt hat, wobei die Steigung zwischen den Punkten 5 Oe und 7
Oe etwa 350 Hz/Oe beträgt.
Die Frequenzverschiebung wurde bei einer Vormagnetisierungsfeldreduzierung
von 6 Oe auf 1 Oe mäßig auf
1,7 kHz reduziert, und die Abklingamplitude bei einer Millisekunde
mit einem Vormagnetisierungsfeld von 6 Oe ist mit 280 mV im wesentlichen
unverändert.
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Beispiel 3
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Ein
kontinuierliches Band mit der gleichen Zusammensetzung und den gleichen
Abmessungen, wie sie oben in Verbindung mit Beispiel 1 beschrieben
wurden, wurde über
zwei Stufen unter Verwendung der oben in Verbindung mit den 1 und 2 beschriebenen
Vorrichtung für
einen kontinuierlichen Prozeß geglüht. Der
Bewegungsweg des kontinuierlichen Bands 28 in Zone A (Querglühzone) betrug
152,4 cm, und der Bewegungsweg in Zone B (zweiter Glühschritt;
kein angewendetes Feld) betrug 78,7 cm. Das kontinuierliche Band 28 wurde
mit einer Geschwindigkeit von etwa 7 Zentimetern pro Sekunde transportiert,
was eine Dauer von etwa 21 Sekunden für den ersten Glühschritt
(Querfeld) und etwa 11 Sekunden für den zweiten Schritt (fehlendes
Feld) ergab. Der Bewegungsweg P war im wesentlichen in einer Ost-West-Richtung ausgerichtet,
so daß in Zone
B im Grunde kein Umgebungsfeld in Längsrichtung vorlag. Die Temperatur
in Zone A wurde auf 380°C
fixiert, doch wurde die Temperatur in Zone B innerhalb eines Bereichs
von 320°C–400°C variiert, um
jeweilige Chargen von Proben zu erhalten. Der kontinuierliche Streifen
wurde in diskrete Streifen (37,75 mm lang) geschnitten, nachdem
das zweistufige kontinuierliche Glühen durchgeführt worden
war.
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In 7 geben
die schraffierten Kreise Resonanzfrequenzwerte an, die (bei einem
Vormagnetisierungsfeld von 5,5 Oe) für jede der beiden Glühtemperaturen
für den
zweiten Schritt erhalten wurden, und die dunklen Quadrate geben
die Abklingamplituden bei einer Millisekunde (bei einem Vormagnetisierungsfeld
von 5,5 Oe) an, die mit den verschiedenen Glühtemperaturen des zweiten Schritts erhalten
wurden. In 8 geben die schraffierten Kreise
die Resonanzfrequenz-zu-Vorspannungsfeldabhängigkeits-Charakteristik (d.h.
die Steigung) an, und die dunklen Quadrate geben die Resonanzfrequenzverschiebung
(bei Reduzierung des Vormagnetisierungsfelds von 6 Oe auf 1 Oe)
an, die mit den verschiedenen Glühtemperaturen
des zweiten Schritts erhalten wurden.
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Wie
durch 7 gezeigt, nimmt die Resonanzfrequenz bei 5,5
Oe für
Glühtemperaturen
des zweiten Schritts über
340°C ab,
und die Abklingamplitude bei einer Millisekunde (ebenfalls bei einem
Vormagnetisierungsfeld von 5,5 Oe) nimmt für Temperaturen über 360°C ab. 8 zeigt,
wie die Resonanzfrequenz-Vormagnetisierungsfeld-Steigung (zwischen
den Punkten für
5 und 7 Oe) und die Gesamtfrequenzverschiebung (von 6 auf 1 Oe)
je nach der Glühtemperatur
des zweiten Schritts variieren. Allgemein nimmt die Steigung von
etwa 610–650
Hz/Oe auf etwa 230 Hz/Oe ab, wenn die Glühtemperatur des zweiten Schritts
von 320° auf
400°C heraufgesetzt
wird. Die Frequenzverschiebung nimmt anfänglich zu und nimmt dann ab,
wenn die Glühtemperatur des
zweiten Schritts über
360°C liegt.
Einen zufriedenstellenden Kompromiß der Resonanzfrequenz-Vormagnetisierungsfeld-Steigung
als Funktion der Gesamtfrequenzverschiebung erhält man mit einer Glühtemperatur
des zweiten Schritts von 380°C,
was die folgenden Charakteristiken ergibt: Abklingen bei 1 Millisekunde – 263 mV,
Resonanzfrequenz-Vormagnetisierungsfeld-Steigung – 488 Hz/Oe,
Frequenzverschiebung – 1,970
kHz.
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Beispiel 4
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Es
wurden das gleiche Material und die gleiche zweistufige kontinuierliche
Glühvorrichtung
wie in Beispiel 3 verwendet. Die Legierungsbandtransportgeschwindigkeit
wurde um einen Faktor von etwa 2 reduziert, und es wurden die folgenden
Glühparameter
verwendet: erster Schritt (Querfeld) – 43 Sekunden bei 380°C; zweiter
Schritt (fehlendes Feld) – 22
Sekunden bei 360°C.
Nach dem Schneiden des in zwei Schritten geglühten kontinuierlichen Streifens
in diskrete Streifen wie beim vorausgegangenen Beispiel wurden Charakteristiken
wie in 9 gezeigt erhalten. Die in 9 gezeigten
vier Kurven veranschaulichen jeweils die gleichen, in Verbindung
mit den 5 und 6 oben erörterten
Charakteristiken. Es sei angemerkt, daß die Steigung der Resonanzfrequenz-Vormagnetisierungsfeld-Kurve
zwischen den Punkten 5 und 7 Oe etwa 430 Hz/Oe beträgt. Die
Abklingamplitude bei 1 Millisekunde beträgt 290 mV bei einem Vormagnetisierungsfeld
von 6 Oe, und die Frequenzverschiebung beträgt 1,830 kHz, wenn das Vormagnetisierungsfeld
von 6 Oe auf 1 Oe reduziert wird. Eine M-H-Schleifencharakteristik des resultierenden,
in zwei Schritten geglühten
geschnittenen Streifenmaterials ist in 10 gezeigt.
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Es
ist zu sehen, daß die
M-H-Schleife in der Nähe
des Ursprungs etwas offen ist, was zeigt, daß das behandelte Material etwas
dafür anfällig ist,
in Oberwellen-EAS-Systemen Fehlalarme zu erzeugen, doch weniger
als herkömmliche
magnetomechanische Marken, die gegossene (d.h. nicht geglühte) aktive
Elemente verwenden.
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Bei
jedem der oben angeführten
Beispiele wurde ein Material mit der gleichen Zusammensetzung verwendet.
Es wird jedoch angenommen, daß zufriedenstellende
Ergebnisse mit anderen Zusammensetzungen erzielt werden können, die
einen Anteil an Kobalt im Bereich zwischen 5 und 45 Atomprozent
aufweisen, vorausgesetzt das Material enthält auch einen erheblichen Anteil
an Nickel.
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Obwohl
bevorzugt wird, daß während des zweiten
Glühschritts
kein anderes Feld als ein magnetisches Umgebungsfeld, das vom Magnetfeld
der Erde geliefert wird, bereitgestellt wird, wird außerdem angenommen,
daß zufriedenstellende
Ergebnisse auch erzielt werden können,
indem ein Magnetfeld von unter 5 Oe in der Längsrichtung des kontinuierlichen
Streifens oder von diskreten Streifen während des zweiten Glühschritts
bereitgestellt wird.
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Es
wird außerdem
angenommen, daß keine zufriedenstellenden
Ergebnisse erhalten werden, wenn der zweite Glühschritt (fehlendes Feld) bei
einer Temperatur von über
450°C oder
mit einer Dauer von höchstens
5 Minuten durchgeführt
wird.
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Wie
oben angemerkt gestattet der hier offenbarte zweistufige Glühprozeß und insbesondere
die Vorkehrung eines zweiten Glühschritts,
der im wesentlichen ohne jegliches Magnetfeld nach einem anfänglichen
sättigenden
Querfeld-Glühschritt
durchgeführt
wird, die Herstellung von aktiven Elementen für magnetomechanische EAS-Marken
mit einer Resonanzfrequenz, die gegenüber geringen Schwankungen beim
Vormagnetisierungsfeld nicht unnötig
empfindlich ist. Gleichzeitig weisen auf diese Weise hergestellte
aktive Elemente zufriedenstellende Charakteristiken hinsichtlich
Gesamtfrequenzverschiebung und Abklingsignalamplitude auf. Außerdem können die
aktiven Elemente so hergestellt werden, daß sie flache Profile und eine
reduzierte Suszeptibilität
bei der Erzeugung von Fehlalarmen in Oberwellen-EAS-Systemen aufweisen.
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11 zeigt
ein EAS-System mit gepulster Abfrage, das eine magnetomechanische
Marke 100 enthält,
die ein gemäß der Erfindung
hergestelltes aktives Element enthält. Das in 11 gezeigte
System enthält
eine Synchronisierschaltung 200, die den Betrieb einer
Bestromungsschaltung 201 und einer Empfangsschaltung 202 steuert.
Die Synchronisierungsschaltung 200 sendet einen synchronisierenden
Durchlaßimpuls
an die Bestromungsschaltung 201, und der synchronisierende
Durchlaßimpuls
aktiviert die Bestromungsschaltung 201. Nach der Aktivierung
erzeugt und sendet die Bestromungsschaltung 201 ein Abfragesignal
an eine Abfragespule 206 für die Dauer des synchronisierenden
Impulses. Als Antwort auf das Abfragesignal erzeugt die Abfragespule 206 ein
abfragendes Magnetfeld, das wiederum die Marke 100 zu mechanischer
Schwingung anregt.
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Nach
Beendigung des Abfragesignalimpulses sendet die Synchronisierungsschaltung 200 einen
Durchlaßimpuls
an die Empfängerschaltung 202, und
der letztere Durchlaßimpuls
aktiviert die Schaltung 202. Während des Zeitraums, in dem
die Schaltung 202 aktiviert ist, und wenn eine Marke in
dem abfragenden Magnetfeld vorliegt, erzeugt diese Marke in der
Empfängerspule 207 ein
Signal mit der Frequenz der mechanischen Schwingung der Marke. Dieses
Signal wird von dem Empfänger 202 erfaßt, der
auf das erfaßte
Signal mit der Erzeugung eines Signals zu einem Indikator 203 reagiert,
um einen Alarm oder dergleichen zu erzeugen. Kurz gesagt wird die
Empfängerschaltung 202 mit
der Bestromungsschaltung 201 synchronisiert, so daß die Empfängerschaltung 202 nur
während
ruhiger Perioden zwischen den Impulsen des gepulsten Abfragefelds aktiv
ist.
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Beispiel 5: Fe32,91Ni31,46Co17,98B12,67Si4,98, wobei die tiefgestellten Zahlen in
Atomprozent sind.
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Ein
kontinuierliches amorphes Band mit einer Zusammensetzung Fe32,91Ni31,46Co17,98B12,67Si4,98, wobei die tiefgestellten Zahlen in
Atomprozent sind, und Abmessungen mit einer Breite von etwa 12,7
mm und einer Dicke von etwa 25 μm
wurde mit dem oben beschriebenen Spule-zu-Spule-Verfahren geglüht (erste Glühstufe).
Die Glühbedingungen
betrugen 390 Grad Celsius für
7,5 Sekunden, gefolgt von 200 Grad Celsius für 7,5 Sekunden bei einem Magnetfeld von
1200 Oersted, das entlang der Breitenrichtung des Bands angelegt
ist. Das Band wurde in Probestreifen mit einer Länge von etwa 37,75 Millimeter
geschnitten. Mit einer Einrichtung, die mit Sende- und Empfangsspulen
ausgestattet war, wurde die magnetomechanische Antwort der Proben
gemessen. 12 zeigt die Resonanzfrequenz
(Fr) in Kilohertz und die Signalamplituden in Millivolt als Funktion
des entlang der Probenlänge
angelegten Vormagnetisierungsfelds in Oersted. Die Signalamplituden
wurden bei 0 Millisekunden (A0), 1 Millisekunde (A1) und 2 Millisekunden
(A2) nach dem Abschalten der Sendespule gemessen. Die folgenden
Ergebnisse wurden erhalten: Amplitude A1 bei einem Vormagnetisierungsfeld
von 6,5 Oersted betrug 403 Millivolt; die Resonanzfrequenz-Vormagnetisierungsfeld-Steigung betrug
759 Hertz pro Oersted bei einem Vormagnetisierungsfeld von 6,5 Oersted,
und die Resonanzfrequenzverschiebung von einem Vormagnetisierungsfeld
von 6,5 Oersted auf 2 Oersted betrug 2,409 Kilohertz.
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Zusätzliche
Probestreifen mit einer Länge von
etwa 37,75 Millimetern wurden aus dem in der ersten Stufe geglühten Band
dieses Beispiels 5 geschnitten und wurden in einem Stapelofen weiter
geglüht,
d.h. ein Glühen
der zweiten Stufe. Es ist jedoch zu verstehen, daß das Glühen in der
zweiten Stufe auch in einem Spule-zu-Spule-Prozeß erfolgen könnte und
daß das
Glühen
im Stapelofen nur dazu erfolgte, um das Testen zu erleichtern. 13 zeigt
die Beziehung der Resonanzfrequenzsteigung in Hertz pro Oersted
bei 6,5 Oersted und die Resonanzfrequenzverschiebung in Kilohertz
von 6,5 Oersted auf 2 Oersted bei der Glühtemperatur der zweiten Stufe
in Grad Celsius. Das Magnetfeld betrug 0 Oersted und die Glühzeit 1
Minute. Aus 13 ist ersichtlich, daß die Steigung
der Resonanzfrequenz mit steigender Glühtemperatur abnimmt und bei
320 Grad Celsius ein Minimum erreicht. Die Resonanzfrequenzverschiebung
zeigt einen ähnlichen
Trend, da sie mit einer Erhöhung
der Glühtemperatur
der zweiten Stufe abnimmt, bis sie bei 320 Grad Celsius ein Minimum erreicht. 14 zeigt
die Amplitude A1 der Proben in Millivolt bei 1 Millisekunde nach
dem Abschalten der Sendespule bei 6,5 Oersted als Funktion der Glühtemperatur
der zweiten Stufe in Grad Celsius.
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Das
gleiche, in der ersten Stufe geglühte Material dieses Beispiels
5 wurde in Probestreifen mit einer Länge von etwa 37,75 Millimeter
geschnitten. Diese Streifen wurden 1 Minute lang bei 360 Grad Celsius
geglüht,
wobei entlang der Länge
der Proben verschiedene Magnetfeldstärken in Längsrichtung angelegt wurden. 15 zeigt
die Beziehung der Resonanzfrequenz-(Fr)-Steigung in Hertz pro Oersted und die
Resonanzfrequenzverschiebung in Kilohertz zu dem angewendeten Feld
in Oersted. Aus 15 kann man erkennen, daß, wenn
das Magnetfeld in Längsrichtung
im Bereich von 0 bis 1,2 Oersted zunimmt, sowohl die Resonanzfrequenzsteigung
als auch die Resonanzverschiebung abnehmen. 16 zeigt
die Testergebnisse, die veranschaulichen, daß die Amplitude A1, d.h. 1
Millisekunde nach dem Abschalten der Sendespule, innerhalb des Magnetfeldbereichs
von 0 bis 1,2 Oersted eine insignifikante Änderung zeigt.
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Beispiel 6: Fe40,87Co40,61B13,40Si5,12, wobei
die tiefgestellten Zahlen in Atomprozent sind.
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Ein
kontinuierliches amorphes Band mit einer Zusammensetzung Fe40,87Co40,61B13,40Si5,12, wobei die
tiefgestellten Zahlen in Atomprozent sind, und Abmessungen mit einer
Breite von etwa 10 Millimetern und einer Dicke von 25 Mikrometer
wurde geglüht, wobei
auf die Bandbreite gemäß dem in
Beispiel 5 beschriebenen Verfahren ein Magnetfeld angewendet wurde.
Die Glühbedingungen
der ersten Stufe betrugen 380 Grad Celsius für 7,5 Sekunden, gefolgt von
200 Grad Celsius für
5 Sekunden. Das Band wurde dann in etwa 37,75 Millimeter lange Probestreifen geschnitten,
die 1 Minute lang in einem Magnetfeld von 0,8 Oersted, das entlang
der Bandlänge
angewendet wurde, bei einer Temperatur im Bereich zwischen 300 Grad
Celsius und 400 Grad Celsius geglüht wurden. Die gleiche, in
Beispiel 5 beschriebene Einrichtung wurde zum Messen der magnetomechanischen
Antworten der Proben verwendet. 17 veranschaulicht
die Abhängigkeit
der Resonanzfrequenzsteigung in Hertz pro Oersted bei 6,5 Oersted und
die Resonanzfrequenzverschiebung in Kilohertz von 6,5 Oersted auf
2 Oersted von der Glühtemperatur
der zweiten Stufe in Grad Celsius. Aus 17 kann
man sehen, daß die
Steigung der Resonanzfrequenz und der Resonanzfrequenzverschiebung
mit zunehmender Glühtemperatur
der zweiten Stufe abnimmt und bei 380 Grad Celsius ein Minimum erreicht. 18 veranschaulicht
die Amplitude A1 der Proben bei 1 Millisekunde nach dem Abschalten
der Sendespule bei 6,5 Oersted als Funktion der Glühtemperatur
der zweiten Stufe.
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Das
gleiche, in der ersten Stufe geglühte Material dieses Beispiels
6 wurde in Probestreifen mit einer Länge von etwa 37,75 Millimeter
geschnitten. Diese Streifen wurden 1 Minute lang bei 360 Grad Celsius
geglüht,
wobei ein Magnetfeld in Längsrichtung
mit unterschiedlicher Stärke
entlang der Probelängen
angewendet wurde. 19 zeigt die Beziehung der Resonanzfrequenzsteigung
in Hertz pro Oersted bei 6,5 Oersted und der Resonanzfrequenzverschiebung
in Kilohertz von 6,5 Oersted auf 2 Oersted zu dem angelegten Feld
in Oersted. 20 zeigt die Testergebnisse
für die
Amplitude A1, d.h., 1 Millisekunde nach dem Abschalten der Sendespule, bei
6,5 Oersted als Funktion des angelegten Felds in Oersted über einen
Bereich von 0 bis 1 Oersted.
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Beispiel 7: Fe37,85Ni30,29Co15,16B15,31Si1,39, wobei die tiefgestellten Zahlen in
Atomprozent sind.
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Ein
kontinuierliches amorphes Band mit einer Zusammensetzung Fe37,85Ni30,29Co15,16B15,31Si1,39, wobei die tiefgestellten Zahlen in
Atomprozent sind, und Abmessungen mit einer Breite von etwa 6 Millimetern
und einer Dicke von ungefähr
25 Mikrometer wurde geglüht,
wobei auf die Bandbreite gemäß dem in
Beispiel 5 beschriebenen Verfahren ein Magnetfeld angewendet wurde.
Die Glühbedingungen
betrugen 405 Grad Celsius für
7,5 Sekunden, gefolgt von 200 Grad Celsius für 7,5 Sekunden. Das Band wurde dann
in etwa 37,75 Millimeter lange Probestreifen geschnitten. Diese
Streifen wurde 1 Minute lang in einem Magnetfeld von 0,8 Oersted,
das entlang der Bandlänge
angewendet wurde, bei einer Temperatur im Bereich zwischen 300 Grad
Celsius und 400 Grad Celsius geglüht. Die gleiche, in Beispiel
5 beschriebene Einrichtung wurde zum Messen der magnetomechanischen
Antworten der Proben verwendet. 21 veranschaulicht
die Beziehung der Resonanzfrequenzsteigung in Hertz pro Oersted
bei 6,5 Oersted und die Resonanzfrequenzverschiebung in Kilohertz
von 6,5 Oersted auf 2 Oersted zu der Glühtemperatur der zweiten Stufe
in Grad Celsius. 22 veranschaulicht die Amplitude
A1 der Proben bei 1 Millisekunde nach dem Abschalten der Sendespule bei
6,5 Oersted als Funktion der Glühtemperatur
der zweiten Stufe in Grad Celsius.
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Beispiel 8: Fe38,38Ni29,06Co16,10B14,89Si1,57, wobei die tiefgestellten Zahlen in
Atomprozent sind.
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Ein
kontinuierliches amorphes Band mit einer Zusammensetzung Fe38,38Ni29,06Co16,10B14,89Si1,57, wobei die tiefgestellten Zahlen in
Atomprozent sind, und Abmessungen mit einer Breite von etwa 6 Millimetern
und einer Dicke von ungefähr
25 Mikrometer wurde geglüht,
wobei auf die Bandbreite ähnlich
dem in Beispiel 5 beschriebenen Verfahren ein Magnetfeld angewendet
wurde. Die Glühbedingungen
betrugen 400 Grad Celsius für
7,5 Sekunden, gefolgt von 200 Grad Celsius für 5 Sekunden. Das Band wurde dann
in etwa 37,75 Millimeter lange Probestreifen geschnitten, die 1
Minute lang in einem Magnetfeld von 1 Oersted, das entlang der Bandlänge angewendet wurde,
bei einer Temperatur im Bereich zwischen 300 Grad Celsius und 400
Grad Celsius geglüht
wurden. Die gleiche, in Beispiel 5 beschriebene Einrichtung wurde
zum Messen der magnetomechanischen Antworten der Proben verwendet. 23 veranschaulicht
die Abhängigkeit
der Resonanzfrequenzsteigung in Hertz pro Oersted bei 6,5 Oersted
und die Resonanzfrequenzverschiebung in Kilohertz von 6,5 Oersted
auf 2 Oersted von der Glühtemperatur
der zweiten Stufe in Grad Celsius. 24 veranschaulicht
die Amplitude A1 der Proben bei 1 Millisekunde nach dem Abschalten
der Sendespule bei 6,5 Oersted als Funktion der Glühtemperatur
in Grad Celsius der zweiten Stufe.
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Das
gleiche in einem querverlaufenden Magnetfeld geglühte Material
dieses Beispiels 8 wurde 1 Minute lang bei 360 Grad Celsius mit
Magnetfeldern in Längsrichtung
von verschiedenen Stärken
geglüht. 25 zeigt
die Beziehung der Resonanzfrequenzsteigung in Hertz pro Oersted
bei 6,5 Oersted und der Resonanzfrequenzverschiebung in Kilohertz
von 6,5 Oersted zu 2 Oersted von dem angelegten Feld in Oersted. 26 veranschaulicht
die Amplitude A1 der Proben bei 1 Millisekunden nach dem Abschalten der
Sendespule bei 6,5 Oersted als Funktion des angelegten Felds in
Oersted.
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Beispiel 9: Fe42,62Ni30,20Co11,87Bi14,14Si1,17, wobei die tiefgestellten Zahlen in
Atomprozent sind.
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Ein
kontinuierliches amorphes Band mit einer Zusammensetzung Fe42,62Ni30,20Co11,87B14,14Si1,17, wobei die tiefgestellten Zahlen in
Atomprozent sind, und Abmessungen mit einer Breite von etwa 6 Millimetern
und einer Dicke von ungefähr
25 Mikrometer wurde geglüht,
wobei auf die Bandbreite ähnlich
dem in Beispiel 5 beschriebenen Verfahren ein Magnetfeld angewendet
wurde. Die Glühbedingungen
betrugen 360 Grad Celsius für
7,5 Sekunden, gefolgt von 200 Grad Celsius für 5 Sekunden. Das Band wurde in
etwa 37,75 Millimeter lange Probestreifen geschnitten. Diese Streifen
wurde 1 Minute lang in einem Magnetfeld von 1 Oersted, das entlang
der Bandlänge
angewendet wurde, bei einer Temperatur im Bereich zwischen 300 Grad
Celsius und 400 Grad Celsius geglüht. Die gleiche, in Beispiel
5 beschriebene Einrichtung wurde zum Messen der magnetomechanischen
Antworten der Proben verwendet. 27 veranschaulicht
die Beziehung der Resonanzfrequenzsteigung in Hertz pro Oersted
bei 6,5 Oersted und die Resonanzfrequenzverschiebung in Kilohertz
von 6,5 Oersted auf 2 Oersted zu der Glühtemperatur der zweiten Stufe
in Grad Celsius. 28 veranschaulicht die Amplitude
A1 der Proben bei 1 Millisekunde nach dem Abschalten der Sendespule bei
6,5 Oersted als Funktion der Glühtemperatur
in Grad Celsius der zweiten Stufe.
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Das
gleiche in einem querverlaufenden Magnetfeld geglühte Material
dieses Beispiels 9 wurde 1 Minute lang bei 360 Grad Celsius mit
Magnetfeldern in Längsrichtung
von verschiedenen Stärken
geglüht. 29 zeigt
die Beziehung der Resonanzfrequenzsteigung in Hertz pro Oersted
bei 6,5 Oersted und der Resonanzfrequenzverschiebung in Kilohertz
von 6,5 Oersted zu 2 Oersted von dem angelegten Feld in Oersted. 30 veranschaulicht
die Amplitude A1 der Proben bei 1 Millisekunde nach dem Abschalten der
Sendespule bei 6,5 Oersted als Funktion des angelegten Felds in
Oersted.
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Die
magnetostriktiven Elemente der vorliegenden Erfindung stellen eine
signifikante Verbesserung gegenüber
herkömmlichen,
im Stand der Technik verwendeten Materialien wie etwa Metglas® 2826 MB
dar, das eine Zusammensetzung von Fe40Ni38Mo4B18 hat,
da die magnetostriktiven Elemente der vorliegenden Erfindung nicht
nur eine flache Resonanzfrequenzsteigung aufweisen, sondern auch
schmaler ausgeführt
werden können,
d.h. 6 Millimeter breit im Vergleich zu 12,7 Millimeter breit bei dem
Material nach dem Stand der Technik, und können auch flach ausgeführt werden,
was den kommerziellen Einsatz der Slim-Line-Marken verbessert.
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Unter
Bezugnahme auf die Beispiele ist zu erkennen, daß die magnetostriktiven Elemente,
die aus Legierungen hergestellt sind, die Eisen und einen Anteil
Kobalt im Bereich von etwa 12 bis etwa 41 Atomprozent aufweisen,
und gemäß dem zweistufigen
Glühprozeß geglüht worden
sind, eine flachere Resonanzfrequenzsteigung aufweisen, wodurch man
ein magnetostriktives Element erhält, dessen Resonanzfrequenz
relativ zu Änderungen
beim vormagnetisierenden Magnetfeld eine größere Stabilität aufweist.
Auf der Basis dieser Ergebnisse wird angenommen, daß Legierungen
mit Eisen und einem Kobaltgehalt im Bereich von etwa 5 bis etwa
45 Atomprozent, die gemäß dem zweistufigen
Glühprozeß geglüht worden
sind, die erhöhte
Stabilität
der Resonanzfrequenz relativ zu Änderungen
beim vormagnetisierenden Magnetfeld aufweisen. Aus den Beispielen
kann man auch erkennen, daß die
magnetostriktiven Elemente, die aus Legierungen mit Eisen und einem
Anteil Kobalt im Bereich von etwa 12 bis etwa 18 Atomprozent hergestellt
worden sind und gemäß dem zweistufigen
Glühprozeß geglüht worden
sind, ein verbessertes Ergebnis insofern aufweisen, daß die Resonanzfrequenzsteigung
unter 550 Hertz pro Oersted gesteuert werden kann. Auf der Basis
dieser Ergebnisse wird angenommen, daß Legierungen mit Eisen und
einem Kobaltgehalt im Bereich zwischen etwa 10 und 25 Atomprozent,
die gemäß dem zweistufigen
Glühprozeß geglüht worden
sind, das verbesserte Ergebnis aufweisen.
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Bei
dem zweistufigen Glühen
der magnetostriktiven Elemente der vorliegenden Erfindung liegt die
Temperatur bevorzugt im Bereich von etwa 250 bis etwa 450 Grad Celsius,
und dieses zweite Glühen erfolgt über einen
Zeitraum von etwa 0,05 bis etwa 5 Minuten. Das zweite Glühen wird
in Gegenwart eines in Längsrichtung
verlaufenden Magnetfelds im Bereich von 0 bis etwa 5 Oersted durchgeführt.
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- 20
- Verarbeitungsvorrichtung
- 22
- Ofen
- 24
- Spule
- 26
- Spule
- 28
- Band
- 30
- Antriebswelle
- 32
- Klemmrolle
- 33
- Array
- 34
- Krümmungsvorrichtung
- 36
- Krümmoberfläche
- 100
- Marke
- 200
- Synchronisierungsschaltung
- 201
- Bestromungsschaltung
- 202
- Empfängerschaltung
- 206
- Abfragespule
- 207
- Empfängerspule