ES2263146T3 - Aleacion magnetostrictiva amorfa, y sistema electronico de vigilancia de articulos, que la utiliza. - Google Patents
Aleacion magnetostrictiva amorfa, y sistema electronico de vigilancia de articulos, que la utiliza.Info
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Abstract
Un resonador para ser utilizado en un marcador, en un sistema magnetomecánico de vigilancia electrónica de artículos, comprendiendo el mencionado resonador una aleación magnetostrictiva amorfa, que tiene una composición FeaCobNicSixBy donde a, b, c, x e y, se expresan en %, y a + b + c + x + y = 100, seleccionada entre el grupo de aleaciones en el que: (i) a varía desde unos 15 hasta unos 30, b es por lo menos 12, c varía desde unos 30 hasta unos 50, y 79 < a + b + c < 85; o (ii) a es por lo menos 15, y b es por lo menos 32; o (iii) a varía entre unos 15 y unos 40; o (iv) a varía entre unos 15 y unos 42, b varía entre unos 18 y unos 32, y c es por lo menos unos 10; o (v) a es por lo menos 15, b es por lo menos 12, y c está entre 30 y 53; y que tiene: - un ciclo de histéresis lineal hasta una intensidad de campo mínima de unos 8 Oe; - una calidad Q que está entre unos 100 y 600; - un campo de anisotropía Hk de, por lo menos, unos 10 Oe; y - cuando es excitado para resonar en presencia de uncampo magnético de polarización Hb, produciendo una señal a una frecuencia resonante mecánica fr que tiene una amplitud aproximadamente 1 MS después de la excitación, que no es mayor de 15 dB por debajo de una amplitud de la mencionada señal inmediatamente posterior a la excitación, y una amplitud a aproximadamente 7 ms después de la excitación, que está por lo menos 15 dB por debajo de la mencionada amplitud 1 ms después de la excitación; - cambiando la mencionada frecuencia fr resonante mecánica, en función de la intensidad del campo del mencionado campo de polarización Hb, y siendo |dfr/dHb| menor que 700 Hz/Oe, con Hb entre 6 y 7 Oe; y - cambiando la mencionada frecuencia resonante fr en, por lo menos, 1, 2 kHz cuando el mencionado campo de polarización es retirado.
Description
Aleación magnetostrictiva amorfa, y sistema
electrónico de vigilancia de artículos, que la utiliza.
La presente invención se refiere a una aleación
magnetostrictiva amorfa para uso en un marcador empleado en un
sistema magnetomecánico de vigilancia electrónica para artículos. La
presente invención también está dirigida a un sistema
magnetomecánico para vigilancia electrónica de artículos, que
utiliza tal marcador, así como a un método para fabricar una
aleación magnetostrictiva amorfa, y un método para fabricar el
marcador.
Se conoce diversos tipos de sistemas
electrónicos de vigilancia de artículos, que tienen la
característica común de utilizar un marcador o etiqueta, que está
pegado a un artículo a proteger contra robos, como es una mercancía
en una tienda. Cuando se efectúa una compra legítima del artículo,
el marcador puede bien ser retirado del artículo, o bien ser
convertido desde un estado activado a un estado desactivado. Tales
sistemas utilizan una disposición de detección, por lo general
ubicada en todas las salidas de una tienda, y si un marcador
activado pasa a través del sistema de detección, este es detectado
por el sistema de detección, y se dispara una alarma.
Un tipo de sistema electrónico para vigilancia
de artículos, se conoce como sistema armónico. En tal sistema, el
marcador se compone de material ferromagnético, y el sistema
detector produce un campo electromagnético a una frecuencia
predeterminada. Cuando el marcador magnético pasa a través del campo
electromagnético, perturba el campo y provoca la producción de
armónicos en la frecuencia predeterminada. El sistema de detección
está sintonizado para detectar ciertas frecuencias armónicas. Si se
detecta tales frecuencias armónicas, se dispara una alarma. Las
frecuencias armónicas generadas, dependen del comportamiento
magnético de material magnético del marcador, en concreto de la
medida en que el ciclo de histéresis de material magnético, se
desvía respecto de un ciclo de histéresis lineal. En general,
conforme se incrementa la linealidad del ciclo de histéresis del
material magnético, se genera más armónicos. Un sistema de este tipo
se revela, por ejemplo, en la patente de Estados Unidos núm. 4 484
184.
Tales sistemas armónicos, no obstante, tienen
dos problemas básicos asociados. Las alteraciones del campo
electromagnético producidas por el marcador son de un relativamente
pequeño alcance y, por lo tanto, sólo pueden ser detectadas dentro
de una proximidad relativamente cercana al propio marcador. Si se
utiliza tal sistema armónicos en un establecimiento comercial esto
supone, por lo tanto, que el pasillo definido por el transmisor
electromagnético por un lado, y el receptor electromagnético por el
otro lado, a través del cual deben pasar los clientes, está
limitado a un máximo de aproximadamente 3 pies. Un problema
adicional asociado con tales sistemas armónicos, es la dificultad
de distinguir los armónicos producidos por el material
ferromagnético del marcador, respecto de aquellos producidos por
otros objetos ferromagnéticos como son llaves, monedas, hebillas de
cinturones, etc.
Por consiguiente, se ha desarrollado otro tipo
de sistema electrónico de vigilancia de artículos, conocido como
sistema magnetomecánico. Tal sistema se describe, por ejemplo, en la
patente de Estados Unidos núm. 4 510 489. En este tipo de sistema,
el marcador está compuesto de un elemento de material
magnetostrictivo, conocido como resonador, dispuesto junto a una
tira de material magnetizable, conocido como elemento de
polarización. Típicamente (pero no necesariamente), el resonador se
compone de material ferromagnético amorfo, y el elemento de
polarización se compone de material ferromagnético cristalino. El
marcador se activa magnetizando el elemento de polarización, y se
desactiva desmagnetizando el elemento de polarización.
En tal sistema magnetomecánico la disposición
del detector incluye un transmisor, que transmite impulsos en forma
de ráfagas de RF, a una frecuencia en el rango de bajas frecuencias
de radio, tal como a 58 kHz. Los impulsos (ráfagas) son emitidos
(transmitidos) a una frecuencia de repetición de, por ejemplo 60 Hz,
con una pausa entre impulsos sucesivos. La disposición del detector
incluye un receptor que está sincronizado (desincronizado) con el
transmisor, de modo que es activado sólo durante las pausas entre
los impulsos emitidos por el transmisor. El receptor "espera"
no detectar nada en estas pausas entre los impulsos. Si hay presente
un marcador activado entre el transmisor y el receptor, sin
embargo, el resonador que tiene es excitado por los impulsos
transmitidos, y se provocará que oscile mecánicamente a la
frecuencia del transmisor, es decir a 58 kHz en el ejemplo anterior.
El resonador emite una señal que "llama" a la frecuencia del
resonador, con un tiempo de caída ("tiempo de caída de
llamada"). La señal emitida por el marcador activado, si está
presente entre el transmisor y el receptor, es detectada por un
receptor en las pausas entre los impulsos transmitidos y, por
consiguiente, el receptor dispara una alarma. Para minimizar falsas
alarmas, usualmente el detector debe detectar una señal en por lo
menos dos, y preferentemente cuatro, pausas sucesivas.
Para minimizar más las falsas alarmas, como son
las debidas a señales producidas por otras fuentes de RF, el
circuito receptor utiliza dos ventanas de detección, dentro de cada
pausa. El receptor integra cualquier señal de 58 kHz (en este
ejemplo), y compara los resultados de la integración de las
respectivas señales integradas en las ventanas. Puesto que la señal
producida por el marcador es una señal de decaimiento, si la señal
detectada se origina desde un resonador en un marcador, exhibirá
una amplitud decreciente (resultado de la integración) en las
ventanas. Por contraste, se podía esperar que una señal RF desde
otra fuente RF, que pueda casualmente estar en, o tener armónicos
de, la frecuencia resonante predeterminada, exhiba sustancialmente
la misma amplitud (resultado de la integración) en cada ventana.
Por tanto se dispara una alarma, sólo si la señal detectada en
ambas ventanas en una pausa, exhibe la característica de amplitud
decreciente mencionada, en cada una de una serie de pausas
sucesivas.
Con este objeto, tal y como sindicado arriba, la
electrónica del receptor está sincronizada mediante un circuito de
sincronización, con la electrónica del transmisor. La electrónica
del receptor es activada por el circuito de sincronización, para
buscar la presencia de una señal a la frecuencia resonante
predeterminada, en esta primera ventana de activación, de
aproximadamente 1,7 ms después del término de cada impulso
transmitido. Para distinguir de forma fiable la señal (si está
originada en el resonador) integrada dentro de esta primera
ventana, respecto de la señal integrada la segunda ventana, es
deseable una alta amplitud de la señal en la primera ventana. Por
consiguiente, es desactivada la electrónica del receptor, y después
es reactivada en una segunda ventana de detección, aproximadamente
6 ms después de la excitación original del resonador, para buscar
del nuevo, e integrar, una señal a la frecuencia resonante
predeterminada. Si se integra tal señal, con aproximadamente el
mismo resultado que en la primera ventana de detección, la
electrónica de evaluación asume que la señal detectada en la
primera ventana no se originó en un marcador sino que, en lugar de
esto, ha sido originada por ruido u otra fuente de RF externa. Por
tanto no se dispara la alarma.
Las aplicaciones de PCT WO 96/32 731 y WO 96/32
518, correspondientes a la patente de Estados Unidos núm. 5 469
489, revelan una aleación de metal vidrioso que consiste
esencialmente en la fórmula
Co_{a}Fe_{b}Ni_{c}M_{d}B_{e}Si_{f},C_{g}, donde M se
selecciona entre molibdeno y cromo y a, b, c, d, e, f y g son %, a
varía entre aproximadamente 40 y aproximadamente 43, b varía entre
aproximadamente 35 y aproximadamente 42, c varía entre
aproximadamente 0 y aproximadamente 5, d varía entre
aproximadamente 0 y aproximadamente 3, y e varía entre 10 y 25, f
varía entre 0 y aproximadamente 15, y g varía entre 0 y
aproximadamente 2. La aleación puede ser moldeada por solidificación
rápida en cinta, recocida para mejorar sus propiedades magnéticas,
y conformada en un marcador que es especialmente adecuado para ser
utilizado en sistemas de vigilancia de artículos, activados de forma
magnetomecánica. El marcador está caracterizado por una respuesta
de magnetización relativamente lineal, en un régimen de frecuencias
en el que los sistemas marcadores de armónicos funcionan
magnéticamente. Las amplitudes de tensión detectadas para el
marcador son elevadas, y la interferencia entre los sistemas de
vigilancia basados en resonancia mecánica y en
re-radiancia armónica, quedan excluidos.
La patente de Estados Unidos de núm. 5 469 140
revela una tira en forma de cinta, de una aleación magnética amorfa
que es tratada térmicamente, mientras que se aplica un campo
magnético de saturación, transversal. La tira tratada es utilizada
en un marcador para un sistema de vigilancia electrónica de
artículos, de interrogación a impulsos. Un material preferido para
la tira está formado por hierro, cobalto, silicio y boro, con la
proporción de cobalto superando el 30%.
La patente de Estados Unidos núm. 5 252 144
propone que diversas aleaciones magnetostrictivas pueden ser
recocidas para mejorar las características de caída de llamada de
éstas. Esta patente, sin embargo, no revela la aplicación de un
campo magnético durante el calentamiento.
A pesar de estos intentos, aún no ha sido
desarrollado un marcador magnetostrictivo para ser empleado en un
sistema magnetomecánico de vigilancia de artículos, que tenga unas
características óptimas para ser utilizado en tal sistema, y que
sea "invisible" para un sistema armónico.
Un problema relativo a las características de
los resonadores convencionales, que hasta el momento han sido
empleados en tales sistemas magnetomecánicos, es que han sido
diseñados para producir una amplitud de señal relativamente alta,
inmediatamente después de ser activados por el impulso transmitido,
para facilitar la integración en la primera ventana de detección.
Esto tiene como resultado que la señal del resonador tiene un largo
período de caída de la llamada (de decaimiento) y, por tanto la
señal del resonador tiene una amplitud relativamente elevada, en el
momento en que se produce la segunda ventana de detección. La
sensibilidad de detección (fiabilidad) del sistema de vigilancia en
su conjunto, depende directamente de la diferencia en amplitud
(resultado de integración) de la señal del resonador, en estas dos
sucesivas ventanas de detección. Si el período de decaimiento de la
señales es relativamente lento, la diferencia en amplitud (resultado
de integración) de la señal del resonador en las dos ventanas de
detección, puede hacerse lo suficientemente pequeña, como para caer
dentro de un rango de variación normal para diversas señales
espurias. Si el sistema del detector está configurado (ajustado)
para ignorar tales pequeñas diferencias como criterio disparador de
la alarma, entonces una señal que realmente se origina en un
marcador, y que por lo tanto debería disparar una alarma, dejaría
de hacerlo. Alternativamente, si el sistema se ajusta para tratar
tales diferencias relativamente pequeñas, como una condición para
disparar una alarma, esto incrementa la frecuencia de las falsas
alarmas.
Puesto que tanto los sistemas armónicos como los
magnetomecánicos, están presentes en el entorno comercial, hay un
problema adicional conocido como "polución", que consiste en el
problema de un marcador diseñado para funcionar en un tipo de
sistema, produciendo una falsa alarma en el otro tipo de sistema.
Esto por lo general se produce en el caso de un marcador
convencional concebido para ser utilizado en un sistema
magnetomecánico, que dispara una falsa alarma en un sistema
armónico. Esto ocurre debido a que, como se ha mencionado arriba,
el marcador en un sistema armónico produce los armónicos que pueden
ser detectados por virtud de tener un ciclo de histéresis no
lineal. Un marcador con un ciclo de histéresis lineal sería
"invisible" a un sistema de vigilancia armónico. Un ciclo de
histéresis no lineal, sin embargo, es el tipo "normal" de ciclo
de histéresis exhibido por el material magnético; se ha tomado
medidas especiales para producir material que tenga un ciclo de
histéresis lineal.
Otra característica deseada de un resonador,
para ser utilizado en un marcador, en un sistema de vigilancia
magnetomecánico, es que la frecuencia resonante del resonador tenga
una baja dependencia con la intensidad de campo de
pre-magnetización producido por el elemento de
polarización. El elemento de polarización es utilizado para activar
y desactivar el marcador y, por tanto, es fácilmente magnetizable y
desmagnetizable. Cuando el elemento de polarización es magnetizado
para activar el marcador, no puede garantizarse la intensidad de
campo precisa, para el campo magnético producido por elemento de
polarización. Por tanto es deseable que, por lo menos dentro de un
rango diseñado de intensidad de campo, la frecuencia resonante del
resonador no cambie significativamente para diferentes intensidades
del campo de magnetización. Esto significa que df_{r}/dH_{b}
debería ser pequeña, donde f_{r} es la frecuencia resonante, y
H_{b} es la intensidad del campo de magnetización producido por
el elemento de polarización.
Tras la desactivación del marcador, sin embargo,
es deseable que se produzca un cambio muy grande en la frecuencia
resonante, tras la retirada del campo de magnetización. Esto
asegurará que un marcador desactivado, si se ha quedado unido a un
artículo, resonará, si es que lo hará en alguna medida, a una
frecuencia resonante bien alejada respecto de la frecuencia
resonante que el conjunto del detector está diseñado para
detectar.
Por último, el material empleado para fabricar
el resonador debe tener propiedades mecánicas que permitan al
material del resonador ser procesado a granel, involucrando
usualmente un tratamiento térmico (recocido) para establecer las
propiedades magnéticas. Puesto que el metal amorfo es moldeado
usualmente como una cinta continua, esto supone que la cinta debe
exhibir la suficiente ductilidad como para poder ser procesada en
un horno de recocido continuo, lo que supone que la cinta debe ser
desarrollada desde un carrete alimentador, pasado a través del
horno de recocido, y posiblemente enrollada de nuevo después del
recocido. Además, la cinta recocido es usualmente cortada en
pequeñas tiras, para la incorporación de las tiras a los marcadores,
lo que supone que el material no debe ser demasiado quebradizo y
que sus propiedades magnéticas, una vez fijadas por el proceso de
recocido, no deben ser alteradas o degradadas al cortar el
material.
Es un objetivo de la presente invención el
proporcionar una aleación amorfa de metal magnetostrictivo, para su
incorporación en un marcador, en un sistema de vigilancia
magnetomecánico, que pueda ser cortada en una tira oblonga, dúctil,
magnetostrictiva, que pueda ser activada y desactivada mediante la
aplicación, o retirada, de un campo de
pre-magnetización H_{b} y la cual, en la condición
activada, puede ser excitada por un campo magnético alternó para
exhibir oscilaciones resonantes longitudinales, mecánicas, a una
frecuencia resonante f, las cuales son inicialmente, después de la
excitación, de una amplitud de señal relativamente alta, pero que a
continuación decaen relativamente rápido.
En concreto, es un objetivo de la presente
invención el proporcionar tal aleación amorfa magnetostrictiva la
cual, cuando es excitada, produce oscilaciones a la frecuencia
resonante, de una amplitud de lo suficientemente alta como para ser
detectadas, de forma fiable, en una primera ventana de detección en
el sistema de vigilancia magnetomecánico, y las cuales han decaído
en amplitud, en una medida lo suficientemente grande, en el momento
en que se produce la segunda ventana de detección, de forma que las
oscilaciones originadas en el marcador pueden distinguirse
fiablemente respecto de señales espurias.
Es un objetivo más de la presente invención, el
proporcionar una aleación semejante, en la que se produce sólo un
pequeño cambio en la frecuencia resonante f, dado un cambio en la
intensidad del campo de magnetización.
Un objetivo más, es proporcionar una aleación en
la que la frecuencia resonante f, cambie significativamente cuando
el resonador del marcador es conmutado, entre una condición de
activado y una condición de desactivado.
Otro objetivo de la presente invención es
proporcionar una aleación tal que, cuando se incorpora en un
marcador para un sistema de vigilancia magnetomecánico, no dispara
una alarma en el sistema de vigilancia armónico.
El objetivo anterior es conseguido de acuerdo
con los principios de la presente invención, mediante la materia
objeto de la reivindicación 1.
Realizaciones preferidas de la aleación para
producir un lazo de media pulgada de anchura, son
Fe_{24}Co_{16}Ni_{42}Si_{2}B_{16} y
Fe_{24}Co_{16}Ni_{42\text{.}7}Si_{1\text{.}5}B_{15\text{.}5}C_{0\text{.}3}
y Fe_{25}Co_{15}Ni_{43\text{.}5}Si_{1}B_{15\text{.}5}, y
las realizaciones preferidas para fabricar una cinta que sea de 6 mm
de anchura, son Fe_{24}Co_{18}Ni_{40}Si_{2}B_{16} y
Fe_{24}Co_{18}Ni_{40\text{.}7}Si_{1\text{.}5}B_{15\text{.}5}C_{0\text{.}3}
y Fe_{25}Co_{17}Ni_{40\text{.}5}Si_{1\text{.}5}B_{16}.
(El carbono no se lista en la formulación inventiva general citada
inicialmente, pero puede estar presente muy pequeñas cantidades.
Puesto que se comporta como el boro, puede considerarse subsumido
dentro del contenido designado al boro.)
El resonador anterior produce una señal que, en
adición a los atributos anteriores es amortiguada (decae) en no más
de 15 dB, y preferentemente en no más de 10 dB, 1 ms después de que
el resonador sea excitado, en comparación con la amplitud de la
señal inmediatamente después de la excitación.
La aleación se prepara mediante enfriamiento
rápido, desde la colada, para producir una cinta amorfa, siendo la
cinta sometida a un tratamiento térmico por recocido de la cinta, en
un rango de temperatura de 300°C a 400°C, durante un período
inferior a 60 segundos, mientras se somete simultáneamente a la
cinta a un campo magnético transversal, es decir un campo magnético
que tiene una dirección que es sustancialmente perpendicular a la
extensión longitudinal (la más larga) de la cinta, y en el plano de
la cinta.
Tal como se ha mencionado arriba, la aleación
recocida que forma un resonador que tiene la composición anterior,
tiene un ciclo de histéresis lineal hasta la región de saturación, y
la intensidad del campo de anisotropía H_{k} es, por lo menos, de
aproximadamente 80 A/m, lo que es aproximadamente 10 Oe. Esto tiene
como resultado un marcador que tiene una tira cortada de la cinta,
que no dispara una alarma en un sistema de vigilancia armónico,
debido a que la anisotropía magnética está configurada transversal a
la tira.
La señal de oscilación mecánica A(t)
producida por una tira cortada de una cinta semejante, cuando es
activada por medio de un impulso transmitido en un sistema de
vigilancia magnetomecánico, tiene la forma
A(t) =
A(0) \cdot exp(-t \cdot \pi \cdot
f_{r}/Q)
donde A(O) es una amplitud
inicial, y Q es la calidad del resonador. La aleación inventiva ha
sido diseñada en base al conocimiento de que, para que la señal
producida por el resonador tenga inicialmente la alta amplitud de
señal deseada, seguida por un rápido decaimiento, Q debería ser
menor que aproximadamente 500-600, pero debería ser
por lo menos 100, preferentemente 200. El límite del rango superior
para Q, determina el máximo período de decaimiento (período de
caída de llamada), aceptable para proporcionar la suficiente
atenuación de la señal en la segunda ventana de detección, y el
límite inferior del rango garantiza la suficiente amplitud de señal
en la primera ventana de detección (cuando t es muy pequeño). Una
aleación que tenga la composición identificada arriba, tiene una Q
dentro de tal rango, y tiene como resultado una caída en la amplitud
de la señal de aproximadamente 15 dB, entre la amplitud en la
primera ventana de detección mencionada y la amplitud de la segunda
ventana de detección
mencionada.
Los resonadores fabricados con una aleación
acorde a la fórmula anterior, exhiben sólo un pequeño cambio en la
frecuencia resonante f_{r} tras producirse cambios en la
intensidad de campo de pre-magnetización. Dada una
intensidad de campo H_{b} en un rango entre 6 y 7 Oe, el cambio de
la frecuencia resonante f_{r} (expresada en términos del valor
absoluto) para aleaciones que tienen la fórmula anterior, es
\arrowvertdf_{r}/dH_{b}\arrowvert < 700 Hz/Oe.
La frecuencia resonante f_{r} de las
aleaciones fabricadas de acuerdo con la fórmula anterior, cambian
por lo menos 1.2 kHz, cuando el marcador es conmutado entre la
condición de activado y la condición de desactivado. Esto es lo
suficientemente grande como para excluir de forma fiable al
marcador, respecto de que produzca una señal que pueda ser
detectada en la condición de desactivado.
La cinta compuesta de una aleación acorde con la
fórmula anterior es, además, lo suficientemente dúctil para
permitir que la cinta sea enrollada y desenrollada, y para ser
cortada en tiras, sin alterar significativamente las propiedades
mencionadas.
Un marcador para su uso en un sistema de
vigilancia magnetomecánico, tiene un resonador compuesto de una
aleación que tiene la fórmula y las propiedades anteriores,
contenido en un alojamiento adyacente a un elemento de polarización
compuesto de material ferromagnético. Tal marcador es adecuado para
ser utilizado en un sistema de vigilancia ferromagnético, que tiene
un transmisor que emite sucesivas ráfagas de RF, a una frecuencia
predeterminada, con pausas entre las ráfagas, un detector
sintonizado para detectar señales a una frecuencia predeterminada,
un circuito de sincronización que sincroniza el funcionamiento del
circuito transmisor y el circuito receptor, de forma que el
circuito receptor es activado para buscar una señal a la frecuencia
predeterminada, en las pausas entre las ráfagas, y una alarma que
es disparada si el circuito detector, detecta una señal que se
identifica como originada por un marcador, dentro de por lo menos
una de las pausas entre los sucesivos impulsos. Preferentemente, la
alarma es generada cuando se detecta una señal que se identifica
como originada en un marcador, en más de una pausa. Debido a las
propiedades mencionadas del marcador producido por la aleación que
tiene la fórmula descrita arriba, el tiempo de caída de llamada, del
marcador, tiene las características apropiadas, de forma que el
sistema puede configurarse para disparar la alarma siempre que sea
apropiado hacerlo, mientras que minimiza sustancialmente el disparo
de falsas alarmas.
La figura 1 muestra un marcador, con la parte
superior de su alojamiento parcialmente arrancada para mostrar los
componentes internos, que tiene un resonador fabricado de acuerdo
con los principios de la presente invención, en el contexto de un
sistema magnetomecánico de vigilancia de artículos, ilustrado
esquemáticamente.
La figura 2 ilustra la señales producidas por
diferentes marcadores, con diferentes valores de Q, tras ser
activados y detectados en un sistema de vigilancia electrónico
magnetomecánico.
La figura 3 muestra la relación de la proporción
entre la amplitud de señal en la primera ventana, y la amplitud de
señal en la segunda ventana, en función de la calidad del resonador
Q.
La figura 4 muestra la relación del amplitud de
señal de la primera ventana de detección, frente a la caída del
resonador Q, con una línea discontinua que muestra la relación
cuando Q es reducida por medidas artificiales, y con valores para
diversas composiciones de la aleación, que se muestran con
diferentes símbolos.
La figura 5 ilustra un típico ciclo de
histéresis, exhibido por una cinta magnetostrictiva amorfa,
fabricada de acuerdo con los principios de la presente invención,
después del tratamiento térmico en un campo magnético transversal,
mostrándose una curva ideal en líneas discontinuas, y para explicar
la definición de la intensidad del campo de anisotropía
H_{k}.
La figura 6 muestra la relación entre la
frecuencia resonante y la amplitud de señal, en función de el campo
de polarización aplicado, para un resonador fabricado de acuerdo con
los principios de la presente invención.
La figura 7 ilustra la relación entre la caída
del resonador Q y el campo de polarización aplicado, en un
resonador fabricado de acuerdo con los principios de la presente
invención.
La figura 8 muestra la relación entre la
amplitud de señal y la frecuencia, en un campo de polarización de
6,5 Oe, y campos de polarización de 0,5 sobre por debajo de este
valor, para resonadores fabricados de acuerdo con los principios de
la presente invención.
La figura 9 ilustra el solape de las curvas
resonantes a diferentes campos de polarización, para ilustrar la
importancia de la separación de 1,2 kHz en los estados activado y
desactivado, de un resonador fabricado de acuerdo con los
principios de la presente invención.
La figura 10 muestra la relación entre la
proporción de la amplitud de señal en un modo de ráfagas, y la
amplitud se señal un modo continuo, y la caída del resonador Q,
para ilustrar porqué los valores de Q entre 200 y 550 son
particularmente adecuados para un resonador.
La figura 1 ilustra un sistema magnetomecánico
de vigilancia electrónica, que utiliza un marcador 1, que tiene un
alojamiento 2 que contiene un resonador 3 y un elemento 4 de
polarización magnética. El resonador 3 está recortado de una cinta
de metal magnetostrictivo amorfo recocido, que tiene una composición
acorde con la fórmula
Fe_{a}Co_{b}Ni_{c}Si_{x}B_{y}
donde a, b, c, x e y están en %, y
donde en una configuración preferida para la
aleación,
15 < a < 30
79 < a + b + c < 85
b > 12
30 < c < 50, con x e y comprendiendo el
resto, de forma que a + b + c + x + y = 100, y donde el resonador
activado tiene una calidad de resonador de 100 < Q < 600, y
produce una señal que tiene una disminución de no más de
aproximadamente 15 db, 1 ms después de que el resonador sea excitado
para resonar, y que tiene por lo menos una disminución de 15 dB,
aproximadamente 7 ms después de la excitación, en comparación con la
amplitud a aproximadamente 1 ms después de la excitación. El
resonador 3 tiene una calidad Q en un rango entre 100 y 600,
preferentemente por abajo de 500, y preferentemente por encima de
200. El elemento de polarización 4 produce un campo de
pre-magnetización H_{b}, que tiene una intensidad
de campo que está típicamente en un rango entre 1 y 10 Oe. Para una
intensidad de campo H_{b} entre aproximadamente 6 y 7 Oe producida
por el elemento 4 de polarización, el resonador 3 exhibe un cambio
en su frecuencia resonante
\arrowvertdf_{r}/dH_{b}\arrowvert < 700 Hz/Oe. Cuando el
elemento de polarización 4 es desmagnetizado, desactivando de ese
modo del marcador 1, la frecuencia resonante del resonador 3 cambia
en, por lo menos, 1,2 kHz. El resonador 3 tiene un campo de
anisotropía H_{k} de, al menos, 10 Oe.
Además, el resonador 3 tiene una anisotropía
magnética que está configurada transversalmente respecto de la
dimensión más larga del resonador 3, mediante recocer la cinta desde
la que se recorta el resonador 3, en un campo magnético transversal
sustancialmente perpendicular a la extensión longitudinal de la
cinta, y en el plano de la cinta. Esto tiene por resultado que el
resonador 3 tiene un ciclo de histéresis lineal, en el rango de
funcionamiento esperado, de entre 1 y 8 Oe.
Adicionalmente, el resonador 3 produce una señal
que puede ser identificada de forma sustancialmente inequívoca,
como originada por el marcador 1, en el sistema de vigilancia
mostrado en la figura 1.
El sistema de vigilancia magnetomecánico
mostrado en la figura 1, funciona de una forma conocida. El sistema,
junto al marcador 1, incluye el circuito transmisor 5, que tiene
una bobina o antena 6 que emite (transmite) ráfagas RF, a una
frecuencia predeterminada como son 58 kHz, con una frecuencia de
repetición de, por ejemplo, 60 Hz, que se pausa entre cada ráfaga.
El circuito transmisor 5 está controlado para emitir las ráfagas de
RF mencionadas, mediante un circuito de sincronización 9, que
también controla un circuito receptor 7 que tiene una bobina de
recepción o antena 8. Si un marcador 1 activado (es decir, un
marcador 1 que tiene un elemento 4 de polarización magnetizando)
está presente entre las bobina 6 y 8, cuando el circuito transmisor
5 está activado, las ráfagas RF emitidas por la bobina 6 activarán
el resonador 3, para oscilar en la frecuencia resonante de 58 kHz
(en este ejemplo), mediante lo que se genera una señal del tipo
mostrado en la figura 2. La figura 2 muestra varias señales, para
diferentes valores de la calidad del resonador Q.
El circuito de sincronización 9 controla el
circuito receptor 7, para activar el circuito receptor 7 al efecto
de que busque una señal, a la frecuencia predeterminada de 58 kHz
(en este ejemplo), dentro de una primera ventana de detección,
denominada ventana 1 en la figura 2. En la figura 2 se muestra
arbitrariamente un tiempo de referencia de t = 0, habiendo sido
activado el circuito transmisor 5 por el circuito de sincronización
9, para que emita una ráfaga RF que tiene una duración de
aproximadamente 1,6 ms. El tiempo t = 0 se ha elegido en la figura
2, para coincidir con el final de esta ráfaga. Aproximadamente 0,4
ms después de t = 0, el circuito receptor 7 es desactivado en la
ventana 1. Durante la ventana 1 (que dura por lo menos 1,7 ms), el
circuito receptor 7 integra cualquier señal que se presente en la
frecuencia predeterminada, como son 58 kHz. Para que la señal en
esta ventana 1 produzca un resultado de integración significativo,
la señal emitida por el marcador 1 debería tener una amplitud
inicial relativamente alta tras la excitación, preferentemente sobre
unos 100 mV, y debería decaer en no más de aproximadamente 15 dB,
preferentemente en no más de unos 10 dB, aproximadamente 1 ms
después de la excitación, en comparación con la amplitud inicial.
Esto significa que la señal debería tener una amplitud mínima de
aproximadamente 40 mV, cerca del centro de la ventana 1. El
resonador inventivo produce una señal que satisface todos estos
criterios. Las señales respectivamente producidas por resonadores
que tienen Q = 50, Q = 400 y Q = 800, están introducidas en la
figura 2. Como prueba, se midió una señal representativa de la
ventana 1, señal (A1), 1 ms después de la excitación, y se midió una
señal representativa de la ventana 2 (A2), 7 ms después de la
excitación. Estos son tiempos que caen en los centros de las
ventanas respectivas.
Por consiguiente, el circuito de sincronización
9 desactiva el circuito receptor 7, y reactiva el circuito receptor
7, durante una segunda ventana de detección, que también dura 1,7
ms, denominada ventana 2, en la figura 2. Durante la ventana 2 el
circuito receptor 7 integra de nuevo cualquier señal en la
frecuencia predeterminada (58 kHz). Si la señal a está frecuencia
está integrada en la ventana 2, para producir un resultado de
integración indicativo (en este momento) de una señal que no decae,
el circuito electrónico contenido en el circuito receptor 7 asumirá
que la señal está originada desde una fuente distinta, respecto de
un marcador 1 activado.
Por lo tanto, es importante que la amplitud de
la señal en la segunda ventana detección, sea de una amplitud
óptima, es decir no debe ser demasiado elevada, como para ser
confundida como una señal originada en una fuente distinta respecto
del marcador 1, pero debe ser lo suficientemente baja como para ser
fácilmente distinguible respecto de la señal en la primera ventana.
Como puede verse en la figura 2, la señal generada por un resonador
que tiene Q = 50, tiene tal decaimiento rápido (período de caída de
llamada), como para exhibir ya una amplitud extremadamente baja en
la primera ventana de detección. Un resonador que tenga Q = 800, sin
embargo, como se muestra en la figura 2, exhibe aún una amplitud
relativamente alta en la segunda ventana de detección. Una señal
generada por el resonador inventivo 3, que tenga Q = 400, sigue
exhibiendo una amplitud de señal en cada una de las ventanas 1 y 2,
que es suficiente para asegurar una detección fiable, pero la
diferencia entre la amplitud de señal de la ventana 1 y la ventana
2, es lo suficientemente grande como para permitir una
identificación fiable de que la señal está originada por un marcador
activado 1.
La figura 2 ilustra la relación entre la calidad
Q y la razón entre las señales detectadas respectivamente, en la
ventana 1 y la ventana 2. Cuando esta relación disminuye, aumentan
las garantías de que se produzca una velocidad de detección
óptimamente elevada, y un mínimo de falsas alarmas. En la práctica,
una mínima atenuación de la proporción de la señal, entre las
señales que sobresalen, en la ventana 1 y la ventana 2,
aproximadamente 15 dB, es preferible. Esto significa que la calidad
del resonador Q debería ser inferior a 600, y preferentemente
inferior a 550. Sin embargo, es necesaria una calidad del resonador
Q de por lo menos 100, y preferentemente 200, para obtener una
amplitud de señal adecuada, en la primera ventana de detección.
Cuando el circuito receptor 7 detecta una señal,
tanto en la ventana 1 como en la ventana 2, que satisface el
criterio anterior, se dispara una alarma 10. Como protección
adicional contra falsas alarmas, puede requerirse al circuito
receptor 7 que detecte señales que satisfagan el criterio
mencionado, en un número determinado de pausas sucesivas, entre las
ráfagas emitidas por el circuito transmisor 5, como pueden ser
cuatro pausas sucesivas.
También puede generarse falsas alarmas debido a
un marcador 1 que haya sido desactivado de forma ineficaz. Esto se
debe a que la calidad del resonador Q se hace extremadamente
elevada, en presencia de intensidades del campo de
pre-magnetización muy bajas, como ocurre cuando el
marcador 1 es desactivado, es decir cuando el elemento de
polarización 4 es desmagnetizado. Bajo tales circunstancias, la
calidad del resonador Q tendrá valores por encima de 1 000, lo que
significa que la oscilación posterior a la ráfaga, es extremadamente
larga. Esto supone que las amplitudes de señal en la ventana 1 y la
ventana 2, de un marcador desactivado ineficazmente, no satisfarán
el criterio de detección mencionado y, por ello, no se disparará
ninguna alarma.
La calidad del resonador Q puede reducirse
mediante una serie de diferentes medidas que incluyen medidas
"artificiales", como son introducir fricción mecánica, tener
una calidad de cinta pobre para el resonador 3 (como por ejemplo
agujeros en ésta), o el grosor del resonador puede hacerse muy
grande, por ejemplo 30-60 Pm, lo que tiene como
resultado la inducción de corrientes parásitas.
Tales medidas artificiales, sin embargo, tienen
efectos laterales inconvenientes que incluyen, por ejemplo, afectar
al mismo tiempo muy negativamente la amplitud de la señal. La línea
discontinua mostrada en la figura 4, representa la típica caída en
la amplitud de señal, que se produce cuando la calidad el resonador
Q es disminuida de forma artificial o forzada, mediante tales
medidas. Tal disminución de la amplitud de señal, sin embargo,
reduce simultáneamente la sensibilidad de la detección del sistema
de vigilancia.
Cintas amorfas, con una anchura de cinta de 6 mm
y un grosor de la cinta típico de 25 Pm, con diferentes
composiciones, fueron moldeadas, tratadas térmicamente en un campo
magnético transversal, y se estudió su comportamiento resonante, en
un campo constante de pre-magnetización de 6,5 Oe.
Con esto, se excitó tiras que tenían 38 mm de longitud, con
impulsos de campo alternos de 1,6 ms de duración, con pausas de 16
ms entre los impulsos. Esto provocó que las tiras exhibieran
oscilaciones resonantes, en un rango entre 55 y 60 kHz, que pudo ser
ajustado a 58 kHz mediante una ligera modificación de la longitud
de la tira. La calidad Q se midió desde el comportamiento de
decaimiento de la señal de la oscilación, así como la amplitud de la
señal (denominada amplitud de la señal 1, en la figura 4) 1 ms
después de la retirada del campo alterno de excitación. La señal
fue detectada con una bobina receptora de 100 vueltas.
Las realizaciones ejemplares 1.A hasta 1.J en la
tabla I, muestran una serie de aleaciones que tienen una baja
calidad del resonador Q respecto de la salida. Estos ejemplos, sin
embargo, no satisfacen otras demandas formuladas sobre el material
resonador.
Los ejemplos 1.A y 1.B representan aleaciones
que pueden ser obtenidas comercialmente, que no producen amplitud
de señal susceptible de ser medida. Presumiblemente, esto puede
atribuirse una calidad Q que es demasiado baja, es decir Q <
100, y a un valor bajó del campo de anisotropía H_{k}, incluso
aunque a H_{k} = 5,5 hasta 6 A/cm (aproximadamente
7-8 Oe), este está justo por encima de la intensidad
de campo de prueba H_{b} = 5,2 A/cm (= 6,5 Oe).
Los ejemplos 1.C hasta 1.J exhiben una
intensidad del campo de anisotropía H_{k}, superior, y una
amplitud de señal elevada, en combinación con una baja calidad. Una
desventaja de estos ejemplos, sin embargo, es una elevada
dependencia de la frecuencia resonante f, sobre el valor preciso del
campo de pre-magnetización H_{b}. Para estos
ejemplos, la frecuencia resonante f cambia en 1 kHz, o sensiblemente
más, cuando la intensidad del campo de prueba H_{b} cambia en
aproximadamente 1 Oe. Tal cambio del campo de polarización H_{b}
puede producirse, por ejemplo, simplemente porque un marcador esté
orientado de forma diferente en el campo magnético terrestre. La
correspondiente desintonización de la frecuencia resonante degradada
considerablemente la detección precisa de un marcador que utilice
una tira semejante.
Generalmente el valor de
\arrowvertdf_{r}/dH_{b}\arrowvert puede ser modificado
ajustando la temperatura de recocido, y el tiempo del recocido.
Para la misma temperatura de recocido, generalmente un mayor tiempo
de recocido producirá valores inferiores de
\arrowvertdf_{r}/dH_{b}\arrowvert. Sin embargo, esto es
cierto sólo dentro de unos límites. Los ejemplos de aleaciones de
la tabla I, por ejemplo, fueron ya recocidos durante 15 minutos a
350°C, lo que tuvo como resultado un valor de
\arrowvertdf_{r}/dH_{b}\arrowvert muy próximo al mínimo
posible.
Para una implementación práctica, económica, del
proceso de tratamiento térmico, por ejemplo se desea un proceso de
tratamiento térmico continuo, períodos de tratamiento térmico que
estén sustancialmente por debajo de 1 minuto, y preferentemente en
el rango de segundos. Tales cortos períodos de tratamiento térmico
aseguran, además, que el material recocido será lo suficientemente
dúctil después del tratamiento térmico, como para ser cortado en su
longitud.
Las tablas II y III muestran ejemplos de
aleaciones para las que el cambio de baja frecuencia de
\arrowvertdf_{r}/dH_{b}\arrowvert, deseado, pudo
conseguirse. En todos estos ejemplos, los parámetros de tratamiento
térmico fueron seleccionados de forma que
\arrowvertdf_{r}/dH_{b}\arrowvert exhibió un valor
adecuadamente bajo, de 550-650 Hz/Oe a 6,5 Oe.
Como puede verse a partir de los ejemplos
mostrados en las tablas II y III, aparecen valores inferiores para
la calidad Q, según el contenido de hierro disminuye, y según el
contenido de cobalto y/o níquel de la aleación se incrementa. Sin
embargo, es necesario cierto contenido mínimo de hierro de
aproximadamente el 15%, para que pueda seguir excitándose el
material para producir oscilaciones magnetoelásticas, con una
amplitud lo suficientemente elevada. Las aleaciones con hierro en
menos de aproximadamente el 15% no exhiben, o no virtualmente,
resonancia magnetoresistiva, tal como se muestra por los ejemplos
1.K hasta 1.N, en la tabla I.
Ninguna de las aleaciones de la tabla I son
adecuadas para ser utilizadas como el resonador 3, debido a que
carecen de una o más de las propiedades deseadas, discutidas
arriba.
A partir de los ejemplos mostrados en las tablas
II y III, los siguientes ejemplos de aleaciones representan
realizaciones ventajosas, a modo de ejemplo, adecuadas para ser
utilizadas como un resonador 3, debido a que consiguen
simultáneamente una calidad Q por debajo de 500-600,
exhiben un valor de \arrowvertdf_{r}/dH_{b}\arrowvert por
debajo de 700 Hz/Oe, y una alta amplitud de la señal.
Los ejemplos II.1-II.12 de la
tabla II, son ejemplos ricos en cobalto, que se distinguen por una
amplitud de señal muy alta. Se prefiere los ejemplos
II.1-II.7.
Los ejemplos III.1-III.31 de la
tabla III exhiben todas las mencionadas características deseadas,
siendo preferidos los ejemplos III.1-III.22.
Los ejemplos II.A-II.C de la
tabla II y los ejemplos III.A-III.M de la tabla III,
no son adecuados debido a que exhiben una calidad Q mayor que
600.
Por comparación con la mencionada línea
intermitente, la curva representa una reducción "artificial"
de Q. La figura 4 muestra que puede conseguirse simultáneamente una
Q un reducida sin pérdida significativa de la amplitud de señal,
utilizando las composiciones de aleación inventiva. La totalidad de
los ejemplos representados en la figura 4, exhiben una amplitud de
señal superior a los ejemplos no adecuados mencionados, cuando su
calidad Q es reducida "artificialmente" mediante
amortiguamiento mecánico, o por otras medidas no relacionadas con
la composición de la aleación.
Componentes (en %) | H_{k} | \arrowvertdf_{r}/dH_{b}\arrowvert | Q | A1 | |||||
Muestra Nr | Fe | Co | Ni | Si | B | (Oe) | (Hz/Oe) | (mV) | |
I.A | 40 | 38 | Mo 4 | 18 | 7.0 | 300 | 85 | 7 | |
I.B | 76 | 12 | 12 | 7.4 | 190 | 169 | 9 | ||
I.C | 41.5 | 41.5 | 1 | 16 | 11.3 | 1376 | 197 | 68 | |
I.D | 47.4 | 31.6 | 2 | 19 | 15.6 | 1011 | 325 | 71 | |
I.E | 52 | 30 | 2 | 16 | 13.9 | 1246 | 236 | 80 | |
1.F | 57 | 25 | 2 | 16 | 13.7 | 1493 | 229 | 84 | |
I.G | 58 | 25 | 1 | 16 | 14.6 | 1331 | 223 | 86 | |
I.H | 61.5 | 21.5 | 1 | 16 | 19.1 | 981 | 337 | 73 | |
I.I | 62 | 20 | 2 | 16 | 13.2 | 1718 | 137 | 60 | |
I.J | 66 | 18 | 1 | 15 | 18.7 | 1084 | 236 | 74 | |
I.K | 4.7 | 72.8 | 5.5 | 17 | sin resonancia magneto-elástica | ||||
I.L | 7.5 | 57 | 17 | 2 | 16.5 | sin resonancia magneto-elástica | |||
I.M | 6.8 | 38.2 | 40 | 13 | 2 | sin resonancia magneto-elástica | |||
I.N | 9 | 10 | 64 | 1 | 16 | sin resonancia magneto-elástica |
\vskip1.000000\baselineskip
Componentes (en %) | H_{k} | Q | A1 | |||||
Muestra Nr | Fe | Co | Ni | Si | B | (Oe) | (mV) | |
II.1 | 18 | 65 | 1 | 16 | 11.1 | 281 | 71 | |
II.2 | 24 | 55 | 6 | 15 | 11.6 | 385 | 79 | |
II.3 | 26 | 57 | 1 | 16 | 14.5 | 438 | 83 | |
II.4 | 34 | 49 | 1 | 16 | 16.9 | 509 | B4 | |
II.5 | 37 | 45 | 3 | 15 | 16.9 | 550 | 84 | |
II.6 | 37 | 45 | 5 | 13 | 16.8 | 550 | 84 | |
II.7 | 38 | 45 | 1 | 16 | 18.7 | 555 | 82 | |
II.8 | 41 | 41 | 2 | 16 | 19.5 | 586 | 82 | |
II.9 | 41.5 | 41.5 | 1 | 16 | 17.8 | 554 | 85 | |
II.10 | 43.5 | 39.5 | 1 | 16 | 18.8 | 560 | 83 | |
II.11 | 45 | 38 | 1 | 16 | 21.2 | 598 | 80 | |
II.12 | 45 | 35 | 3 | 1 | 16 | 20.4 | 595 | 81 |
Ejemplos inadecuados | ||||||||
II.A | 46.5 | 31.5 | 5 | 1 | 16 | 20.4 | 612 | 81 |
II.B | 49 | 31.5 | 2.5 | 1 | 16 | 21.0 | 627 | 81 |
II.0 | 51.5 | 31.5 | 1 | 16 | 21.7 | 636 | 81 |
H_{k} | Q | A1 | ||||||
Muestra Nr. | Fe | Co | Ni | Si | B | (Oe) | (mV) | |
III.1 | 19 | 22 | 42 | 1 | 16 | 10.1 | 365 | 65 |
III.2 | 21 | 20 | 42 | 1 | 16 | 10.7 | 418 | 68 |
III.3 | 21 | 20 | 41 | 2 | 16 | 10.4 | 435 | 67 |
III.4 | 21.5 | 41.5 | 20 | 1 | 16 | 11.3 | 321 | 72 |
III.5 | 23 | 20 | 40 | 1 | 16 | 11.7 | 403 | 73 |
III.6 | 24 | 16 | 43 | 1 | 16 | 11.6 | 456 | 71 |
III.7 | 24 | 16 | 42 | 2 | 16 | 11.3 | 462 | 71 |
III.8 | 24 | 18 | 40 | 2 | 16 | 11.4 | 459 | 72 |
III.9 | 24 | 22 | 35 | 3 | 16 | 11.6 | 471 | 74 |
III.10 | 25 | 20 | 38 | 1 | 16 | 12.2 | 485 | 73 |
III.11 | 25 | 20 | 37 | 2 | 16 | 12.0 | 505 | 73 |
III.12 | 26.5 | 41.5 | 15 | 1 | 16 | 13.9 | 433 | 80 |
III.13 | 27 | 27 | 27 | 3 | 16 | 13.2 | 502 | 78 |
III.14 | 28 | 20 | 34 | 2 | 16 | 13.2 | 528 | 76 |
III.15 | 28 | 16 | 38 | 2 | 16 | 12.8 | 546 | 75 |
III.16 | 28.5 | 31.5 | 20 | 4 | 16 | 13.6 | 540 | 81 |
III.17 | 29 | 27 | 27 | 1 | 16 | 13.9 | 479 | 78 |
III.18 | 29.5 | 39.5 | 10 | 6 | 15 | 13.0 | 476 | 80 |
III.19 | 30.5 | 31.5 | 20 | 2 | 16 | 14.7 | 526 | 81 |
III.20 | 31.5 | 41.5 | 10 | 1 | 16 | 16.4 | 498 | 81 |
III.21 | 31.5 | 31.5 | 20 | 1 | 16 | 15.4 | 513 | 80 |
III.22 | 31.5 | 31.5 | 20 | 1 | 16 | 15.2 | 521 | 80 |
III.23 | 32.5 | 20 | 30 | 1 | 16.5 | 15.2 | 570 | 77 |
III.24 | 35 | 17.5 | 30 | 1 | 16.5 | 15.9 | 597 | 77 |
III.25 | 36 | 13 | 34 | 1 | 16 | 16.3 | 590 | 76 |
III.26 | 36.5 | 36.5 | 10 | 1 | 16 | 18.2 | 544 | 80 |
III.27 | 37.7 | 15.3 | 30 | 1.3 | 15.7 | 16.5 | 595 | 75 |
III.28 | 40 | 15 | 30 | 1 | 14 | 17.7 | 591 | 75 |
III.29 | 41 | 31 | 10 | 1 | 17 | 18.2 | 588 | 82 |
III.30 | 41 | 31 | 10 | 2 | 16 | 18.5 | 595 | 81 |
III.31 | 41.5 | 31.5 | 10 | 16 | 18.7 | 587 | 81 | |
Ejemplos inadecuados | ||||||||
III.A | 41 | 16 | 25 | 2 | 16 | 17.0 | 662 | 81 |
III.B | 42 | 13 | 27.5 | 1 | 16.5 | 17.7 | 646 | 77 |
III.C | 43 | 21 | 18 | 2 | 16 | 18.0 | 635 | 80 |
III.D | 43 | 25 | 14 | 2 | 16 | 18.6 | 646 | 82 |
III.E | 44 | 16 | 22 | 2 | 16 | 18.3 | 657 | 79 |
III.F | 44.5 | 13 | 25 | 1.5 | 16 | 17.8 | 660 | 79 |
III.G | 45 | 25 | 12 | 2 | 16 | 19.0 | 657 | 83 |
III.H | 46 | 21 | 15 | 2 | 16 | 18.6 | 636 | 81 |
III.I | 46 | 26 | 10 | 2 | 16 | 19.1 | 647 | 83 |
III.J | 47 | 10 | 25 | 2 | 16 | 18.6 | 674 | 78 |
III.K | 47 | 10 | 25 | 2 | 16 | 18.0 | 678 | 79 |
III.L | 49.5 | 13 | 20 | 1.5 | 16 | 19.4 | 669 | 79 |
III.M | 51 | 21 | 10 | 2 | 16 | 19.9 | 675 | 83 |
Oros ejemplos, con las composiciones
Fe_{24}CO_{16}Ni_{42}Si_{2}B_{16} (Ejemplo III.7) y
Fe_{24}CO_{16}Ni_{42\text{.}7}Si_{1\text{.}5}B_{15\text{.}5}C_{0\text{.}3}
y Fe_{25}Co_{15}
Ni_{13\text{.}5}SiB_{15\text{.}5}, son adecuados para una cinta que tiene aproximadamente media pulgada de anchura, y Fe_{24}Co_{16}Ni_{40}Si_{2}B_{16} (Ejemplo III.8) y Fe_{24}Co_{18}Ni_{40\text{.}7}Si_{1\text{.}5}B_{15\text{.}5}C_{0\text{.}3} y Fe_{25}Co_{17}Ni_{40\text{.}5}Si_{1\text{.}5}B_{16} son adecuados para cintas con una anchura de aproximadamente 6 mm. Cada una de estas composiciones produce un resonador que tiene las características deseadas que se ha descrito inicialmente.
Ni_{13\text{.}5}SiB_{15\text{.}5}, son adecuados para una cinta que tiene aproximadamente media pulgada de anchura, y Fe_{24}Co_{16}Ni_{40}Si_{2}B_{16} (Ejemplo III.8) y Fe_{24}Co_{18}Ni_{40\text{.}7}Si_{1\text{.}5}B_{15\text{.}5}C_{0\text{.}3} y Fe_{25}Co_{17}Ni_{40\text{.}5}Si_{1\text{.}5}B_{16} son adecuados para cintas con una anchura de aproximadamente 6 mm. Cada una de estas composiciones produce un resonador que tiene las características deseadas que se ha descrito inicialmente.
A partir de las tablas anteriores, puede
establecerse la siguiente fórmula generalizada para las
características. Las aleaciones producidas de acuerdo con estas
generalizaciones, exhiben todas ellas las mencionadas
características deseadas.
La totalidad de las siguientes generalizaciones,
además, están basadas en la mencionada fórmula general
Fe_{a}Co_{b}Ni_{c}
Si_{x}B_{y}.
Si_{x}B_{y}.
El contenido en cobalto puede llegar a un mínimo
del 32%, y el contenido de hierro puede ser, por lo menos, del 15%.
Una realización, preferida dentro de esta descripción generalizada,
tiene un contenido en cobalto de por lo menos el 43%, y como mucho
el 55%. Un conjunto más generalizada de aleaciones que exhiben las
mencionadas propiedades, tiene un contenido de hierro entre el 15%
y el 40%. Una realización referida dentro de este conjunto
generalizado, tiene un contenido de hierro de como mucho del 30%, un
contenido en cobalto de por lo menos el 15%, y un contenido del
níquel de por lo menos en 10%. Otra realización preferida dentro de
este conjunto generalizado, tienen un contenido en cobalto entre el
12 y el 20%, y un contenido del níquel entre el 30 y el 45%.
Un tercer conjunto generalizado de aleaciones,
tiene un contenido en níquel entre el 30% y el 53%, siendo el
contenido en hierro por lo menos del 15%, y el contenido de cobalto
por lo menos del 12%. Las realizaciones preferidas dentro de este
conjunto generalizado de aleaciones, tienen un contenido de hierro
de como mucho el 40%.
Finalmente, otro conjunto generalizado de
aleaciones tiene un contenido en níquel de por lo menos en 10%, un
contenido en hierro de por lo menos el 15%, pero como mucho el 42%,
y un contenido en cobalto entre el 18 y el 32%.
Aunque los resonadores revelados aquí han sido
preparados utilizando compuestos de aleaciones sólo de hierro,
cobalto, níquel, silicio y boro, se comprende por parte de aquellas
personas entendidas en el campo de los metales amorfos, que puede
incluirse otros elementos tal como molibdeno, niobio, cromo y
manganeso, en pequeños porcentajes atómicos, sin alterar
significativamente las propiedades magnéticas mencionadas, y por lo
tanto puede moldearse aleaciones de acuerdo con los principios de
la presente invención, que incluyan porcentajes muy pequeños de
tales elementos adicionales. Además, también es conocido por los
entendidos en el campo de los metales amorfos, que puede utilizarse
elementos diferentes al silicio, cómo son carbono y fósforo, para
promover la formación de vidrio, y por tanto los resonadores y
aleaciones aquí revelados no excluyen la presencia de tales otros
elementos promotores de la formación de vidrio.
En concreto, aunque no se ha indicado en las
composiciones diseñadas más arriba, se puede esperar que las
aleaciones acordes contengan carbono en una cantidad entre 0,2 y
0,6%. Esta pequeña cantidad de carbono se introduce por virtud del
ferro boro, que contiene carbono como impureza, y por reacción
química de la colada con el material del crisol, que contiene
carbono. Puesto que el carbono se comporta de forma similar al boro,
con respecto a la formación de vidrio y las propiedades magnéticas,
puede considerarse que estas cantidades de carbono muy pequeñas
están subsumidas dentro del valor de "y" para el boro.
Todas las cintas desde las que se recortó los
ejemplos anteriores, se fundieron de modo convencional, utilizando
una rueda giratoria en concha, siendo la colada que tiene las
composiciones mencionadas, suministrada a la circunferencia de la
rueda giratoria por vía de una boquilla. Las cintas fundidas fueron
continuamente recocidas (recocido rollo a rollo), en un órgano de
laboratorio de 40 cm de largo, con una zona de temperatura homogénea
de aproximadamente 20 cm de longitud, a una típica velocidad de
recocido de aproximadamente 0,2 m/min-4 m/min, a
temperaturas en el rango comprendido entre aproximadamente 300°C y
aproximadamente 400°C. Esto corresponde a típicos periodos de
recocido de entre unos 3 segundos y aproximadamente 60 segundos, a
la temperatura de recocido. En un horno a escala de fabricación,
con una zona de temperatura homogénea de aproximadamente 1 metro de
largo, la velocidad del recocido puede ser correspondientemente
superior (aproximadamente 1 m/min hasta 20 m/min).
Los parámetros de recocido para las muestras de
las tablas II y III se ajustaron de modo que la pendiente entre 6 y
7 Oe, cayó entre 550 Hz/Oe y 650 Hz/Oe. Típicas condiciones de
recocido para las muestras en las tablas II y III, que oscilan
entre unos 340°C hasta unos 380°C, con una velocidad de recocido de
aproximadamente 1 a 3 m/min en el horno corto de laboratorio, o de
5 m/min a 15 m/min en un horno de fabrica con una zona de
temperatura de un metro de largo.
Sólo las muestras en la tabla I fueron recocidas
por lotes durante un tiempo considerablemente más largo, es decir
15 minutos a 350°C, puesto que el recocido rollo a rollo tuvo como
resultado una pendiente que fue demasiado elevada. Sin embargo,
incluso este recocido prolongado no fue capaz de proporcionar la
pendiente deseada.
El campo magnético utilizado durante el
recocido, era transversal a la dirección longitudinal de la cinta,
y estaba en el plano de la cinta. El campo magnético tuvo una
intensidad de aproximadamente 2 kOe en el horno de laboratorio, y 1
kOe en un horno de fábrica. La condición principal de la intensidad
de campo, es que sea suficiente para saturar a la cinta
transversalmente al su eje (longitudinal) de la cinta. Juzgando a
partir del típico factor de desmagnetización a través de la anchura
de la cinta, debería ser suficiente una intensidad de campo de, al
menos, varios cientos de Oe.
Tal como se ha mencionado arriba, todas las
pruebas se llevaron a cabo sobre muestras que tenían 38 mm de
longitud, 6 mm de anchura, y aproximadamente 25 Pm de grosor. Todas
las cintas en las tablas II y III fueron lo suficientemente
dúctiles como para ser recortadas sin problema, en la longitud
deseada.
La intensidad de campo de anisotropía H, se
determinó a partir del ciclo de histéresis registrado por un
trazador del ciclo de histéresis, tal como se muestra en la figura
5. Puede asumirse el sistema de detección de las bobina compensado
por flujo de aire, de forma que B = J.
Para determinar las propiedades
magneto-acústicas, se excitó (activó) las muestras
para resonar a diferentes campos de polarización, por ráfagas de
campos ac de una amplitud máxima de aproximadamente 18 mOe. El
tiempo de activación de las ráfagas fue de aproximadamente una
décima de la frecuencia de repetición de 60 Hz, es decir de
aproximadamente 1,6 mm. Las amplitudes resonantes se midieron 1 ms y
2 ms después de que diera término una ráfaga individual, utilizando
una bobina receptora de acoplamiento cerrado, de aproximadamente 100
vueltas. Los valores A1 indican la amplitud de la señal 1 ms
después de la terminación de la ráfaga. En general A1 \partial N
\cdot W \cdot H_{ac}, donde N es el número de vueltas de la
bobina receptora, W es la anchura del resonador, y H_{ac} es la
intensidad del campo de excitación (activación). La combinación
específica de éstos factores que producen AI no es
significativa.
La calidad del resonador se calculó asumiendo un
decaimiento exponencial de la señal (que se verificó) respecto de
las amplitudes A1 y A2, que se produce respectivamente 1 mseg y 2
mseg después del término de cada ráfaga, de acuerdo con la
relación
Q = \pi f_{r} /
In(A1/A2)
Se determinó el valor de la frecuencia frente a
la pendiente de polarización, estando entre 6 y 7 Oe, y el
desplazamiento de frecuencia tras la desactivación se determinó
observando la frecuencia resonante a 6,5 Oe (estado activado) y 2
Oe (límite superior del campo para el estado desactivado), y se
calculó como la diferencia entre las frecuencias resonantes para
estas intensidades de campo.
Las figura 5 hasta 8, ilustran las
características típicas de las propiedades magnéticas y
magnetostácticas de un resonador fabricado de acuerdo con la
presente invención. Estas curvas son para una aleación de
Fe_{24}Co_{18}Ni_{40}Si_{2}B_{16} recocida durante
aproximadamente 6s, a 360°C, en un campo transversal. La muestra
tiene 6 mm de anchura y un grosor de 24 Pm. La longitud se ajustó a
37,1 milímetros, para producir una frecuencia resonante precisamente
a 58 kHz a 6,5Oe. Con propósitos ilustrativos, las condiciones de
recocido fueron seleccionadas intencionadamente de forma que la
pendiente entre el campo de polarización de 6 y 7 Oe, esté en el
límite superior de aproximadamente 700 Hz/Oe, y el campo de
anisotropía H_{k} está alrededor del límite inferior de
aproximadamente 10 Oe. Cambiar la temperatura de recocido hasta
aproximadamente 340°C, proporcionaría inmediatamente una pendiente
más deseable, de aproximadamente 600 Hz/Oe, a la misma velocidad de
recocido.
La figura 5 muestra del ciclo de histéresis
registrado a 50 Hz. La línea discontinua mostrada en la figura 5 es
un ciclo ideal para una anisotropía transversal, al efecto de
definir el campo de anisotropía H_{k}, y demostrar la linealidad
del ciclo hasta aproximarse a la saturación magnética, lo que se
produce a aproximadamente 10 Oe.
La figura 6 muestra la frecuencia resonante y la
amplitud resonante A1 de esta muestra, en función del campo de
polarización. La figura 7 muestra la relación entre el valor de Q en
esta muestra, y el campo de polarización.
En el estado activado, el resonador está
polarizado con un campo magnético que está típicamente entre 6 y 7
Oe. Para esta intensidad de campo de polarización, el resonador
exhibe una alta temperatura, y una Q que es menor que 550. La
amplitud bajo las condiciones de pruebas escritas arriba,
típicamente estará en un mínimo de aproximadamente 40 mV, para
proporcionar una buena detección en un sistema de interrogación como
el descrito arriba.
El marcador se desactiva por medio de disminuir,
o eliminar, el campo de polarización, mediante lo que se incrementa
la frecuencia resonante, disminuye la amplitud, y se incrementa Q.
Esto se consigue desmagnetizando el elemento de polarización 4.
Tal como puede verse a partir de la figura 6, la
frecuencia resonante depende de la intensidad del campo de
polarización. En la práctica, variaciones típicas del campo de
polarización respecto de un valor objetivo (que aquí se asume que
vale 6,5 Oe) pueden ser de aproximadamente +/- 0,5 Oe. Estas
variaciones pueden presentarse debido a diferentes orientaciones
del marcador con respecto al campo magnético terrestre, o debido a
la propiedad de dispersión del elemento de polarización 4. El
propio material del resonador también está sometido a dispersión, y
puede no exhibir exactamente la frecuencia objetivo, en el campo de
polarización objetivo. Por estas razones, el resonador 3 debe
diseñarse de modo que su frecuencia frente a la pendiente de
polarización, no sea demasiado pendiente.
La figura 8 muestra la amplitud resonante A1
frente a la frecuencia, en un campo de polarización de 6,5 Oe, y
campos de polarización de 0,5 Oe por encima y por debajo de su valor
objetivo. Debido al ancho de banda finito de la curva resonante
(que está en buena medida determinado por el tiempo de activación de
las ráfagas ac, y también por el resonador Q), el resonador 3 sigue
mostrando una señal suficiente, en la frecuencia del transmisor de
58 kHz, incluso si la frecuencia resonante no se alcanza con
precisión. Tal como se ilustran la figura 8, la señal resonante A1
sigue por encima de aproximadamente 40 mV, si la variación de la
frecuencia es de aproximadamente 700 Hz por 1 Oe de variación en el
campo de polarización. Variaciones de frecuencias superiores son
inconvenientes, y variaciones de frecuencia menores son favorables.
Por consiguiente, las curvas resonantes del marcador activado,
deberían no estar separadas en más de aproximadamente la mitad del
ancho de banda de su amplitud. Así, la pendiente de la frecuencia
frente a la curva I del campo de polarización
\arrowvertdf_{r}/dH_{b}\arrowvert, está preferentemente por
debajo de unos 700 Hz/Oe.
La variación de la frecuencia con el campo de
polarización, es también una de las razones por las que el campo de
polarización para activar el resonador 3, está entre unos 6 y 7 Oe.
El campo de polarización debería escogerse de modo que el campo
magnético de la tierra sea, por lo menos, menor que aproximadamente
el 10% de la intensidad de campo del elemento de polarización 4.
También existe un límite superior para H_{b}. Se necesita más
material magnético de polarización para el elemento de polarización
4, para producir un H_{b} mayor, lo que hace al marcador más
costoso. En segundo lugar, un H_{b} mayor tiene como resultado una
mayor fuerza magnética atractiva entre el elemento de polarización
4 y el resonador 3, lo que puede introducir una amortiguación
significativa, en función de la orientación del marcador (fuerza
magnética atractiva vs. gravedad). Los campos de polarización
óptimos están, así, localizados en el rango de aproximadamente
6-7 Oe.
Tal como se ha mencionado más arriba, la
frecuencia resonante del resonador 3 debería cambiar
significativamente cuando el marcador es desactivado, por medio de
retirar el campo de polarización H_{b}. Tal como se ilustra en la
figura 9, el solape de las curvas resonantes para diferentes campos
de polarización, ésta lo suficientemente separado cuando la
frecuencia resonante cambia, por lo menos, aproximadamente 1,2 kHz
tras disminuir el campo de polarización. Las dos curvas se
proporcionan para el estado desactivado, y corresponden a dos
niveles diferentes del campo de ráfagas ac. La curva discontinua es
la intensidad de campo ac a 18 mOe, típicamente utilizado en la
prueba estándar mencionada, mientras que la otra curva (para el
estado desactivado) corresponde a un nivel incrementado del campo
accionador, como se puede producir en la zona de interrogación de un
sistema de vigilancia magnetomecánico próximo a la bobina 6 del
transmisor. La curva mostrada para el estado activado, se tomó en
la intensidad de campo accionador estándar de 18 mOe.
En la práctica, la desactivación se consigue
mediante desmagnetizar el elemento de polarización 4. Hablando
prácticamente, un elemento de polarización 4 "desmagnetizado"
puede seguir exhibiendo una pequeña magnetización, mediante lo que
se produce un campo de polarización H_{b} de aproximadamente 2 Oe.
Por tanto, como criterio de prueba el desplazamiento de frecuencia
para la frecuencia resonante a 2 Oe, en comparación con la
frecuencia resonante a 6,5 Oe, debería ser de por lo menos 1,2 kHz,
para garantizar que el resonador 3 está adecuadamente
desactivado.
Sin embargo, a partir de los datos mencionados,
cuando la pendiente \arrowvertdf_{r}/dH_{b}\arrowvert
disminuye, el desplazamiento de la frecuencia tras la desactivación
también disminuye. Una pendiente que sea demasiado elevada
disminuirá la tasa de captación, debido a que la frecuencia
resonante estará demasiado alejada respecto del valor
predeterminado, sin embargo un desplazamiento de frecuencia que sea
demasiado reducido tras la desactivación, tendrá como resultado
falsas alarmas. Por tanto debe conseguirse un compromiso óptimo, y
tal compromiso ha sido seleccionado aquí mediante ajustar la
composición de la aleación y el tratamiento térmico, de modo que la
pendiente sea de aproximadamente 550 Hz/Oe a 650 Hz/Oe, es decir,
bien por debajo del límite de 700 Hz/Oe, al que la tasa de
captación comienza a verse severamente degradada. Esto asegura que
se conseguiría un desplazamiento de frecuencia mayor que 1,6 kHz,
que está significativamente por encima del valor importante para
falsas alarmas de 1,2 kHz, que estaría correlacionado con una
pendiente de aproximadamente 400 Hz/Oe.
La figura 10 proporciona información adicional,
sobre cómo un resonador Q entre unos 200 y unos 550 es
particularmente adecuado para el resonador 3.
Tal como ya se ha descrito, el resonador Q
determina el tiempo de caída de llamada del resonador 3 de acuerdo
con
A(t) =
A(0) exp(-t \ \pi \
f_{r}/Q).
Durante la excitación, la señal del resonador
necesita la misma constante temporal para "llamar", es decir
la señal A(p) inmediatamente posterior a la excitación está
dada por
A(O) =
A\_ (1-exp(-t_{ON} \ \pi \
f_{r}/Q))
donde t_{ON} es el tiempo de
activación del transmisor de ráfagas, y A es la amplitud de señal
que se obtendría después de un tiempo de excitación
"infinita". En la práctica, "infinita" significa una
escala tiempo mucho mayor que Q/\Pif, (típicamente unos pocos
milisegundos). La amplitud A es la amplitud del resonador que se
mide, si el resonador es excitado en un modo continuo, en lugar de
serlo en un modo de ráfagas, tal como se utiliza en un sistema de
vigilancia
magnetomecánico.
La combinación de ambas ecuaciones anteriores,
proporciona el valor para la amplitud A1, es decir la amplitud que
se produce 1 milisegundos después de la excitación:
A(1 ms)
= A\_ (1 - exp(-t_{ON} \ \pi \ f_{r}/Q)) exp (-1 \ ms \ \pi \
f_{r}/Q)
La figura 10 traza esta relación, es decir
A(1 ms)/A. vs. Q (para t = 1.7 ms), y muestra que hay un
máximo entre los valores de Q de 200 y 550. Esto significa que
tales valores de Q aseguran que el tiempo de caída de llamada (y
por lo tanto igualmente el tiempo de establecimiento de llamada)
será lo suficientemente corto, como para que el resonador sea
excitado en grado suficiente mediante las ráfagas ac mientras que, a
la vez, se asegura temporalmente que el tiempo de caída de llamada
será lo suficientemente largo, como para proporcionar la señal
suficiente para la integración en la primera ventana de
detección.
Las propiedades
magneto-acústicas reaccionan sensiblemente a la
composición y a las condiciones del recocido. La dispersión del
material, es decir ligeras desviaciones respecto de las
composiciones objetivo, pueden compensarse cambiando los parámetros
de recocido. Es muy deseable acometer esto de una forma
automatizada, es decir medir las propiedades del resonador durante
el recocido, y ajustar correspondientemente los parámetros del
recocido. No obstante, no está inicialmente claro como se puede
concluir o estimar las propiedades magneto-acústicas
de un resonador corto, a partir de la observación de las
propiedades de una cinta continua.
Sin embargo los datos anteriores muestran que el
campo de anisotropía del resonador, está estrechamente
correlacionado con las propiedades del resonador. El campo de
anisotropía del resonador y el campo de anisotropía medido en una
cinta continua, sólo difieren en el campo de desmagnetización. Así,
el campo de anisotropía H_{k} de la cinta continua puede ser
controlado, así como su grosor y su anchura, y a partir de esto
puede calcularse el campo de anisotropía H_{k} del resonador,
mediante añadir el efecto de desmagnetización. Esto permite ajustar
los parámetros de recocido, por ejemplo la velocidad de recocido, de
forma automatizada, lo que tiene como resultado unas propiedades de
elevada reproducibilidad del material resonador recocido.
Claims (16)
1. Un resonador para ser utilizado en un
marcador, en un sistema magnetomecánico de vigilancia electrónica
de artículos, comprendiendo el mencionado resonador una aleación
magnetostrictiva amorfa, que tiene una compo-
sición
sición
Fe_{a}Co_{b}Ni_{c}Si_{x}B_{y}
donde a, b, c, x e y, se expresan
en %, y a + b + c + x + y =
100,
seleccionada entre el grupo de aleaciones en el
que:
- (i)
- a varía desde unos 15 hasta unos 30, b es por lo menos 12, c varía desde unos 30 hasta unos 50, y 79 < a + b + c < 85; o
- (ii)
- a es por lo menos 15, y b es por lo menos 32; o
- (iii)
- a varía entre unos 15 y unos 40; o
- (iv)
- a varía entre unos 15 y unos 42, b varía entre unos 18 y unos 32, y c es por lo menos unos 10; o
- (v)
- a es por lo menos 15, b es por lo menos 12, y c está entre 30 y 53;
y que tiene:
- -
- un ciclo de histéresis lineal hasta una intensidad de campo mínima de unos 8 Oe;
- -
- una calidad Q que está entre unos 100 y 600;
- -
- un campo de anisotropía H_{k} de, por lo menos, unos 10 Oe; y
- -
- cuando es excitado para resonar en presencia de un campo magnético de polarización H_{b}, produciendo una señal a una frecuencia resonante mecánica f_{r} que tiene una amplitud aproximadamente 1 MS después de la excitación, que no es mayor de 15 dB por debajo de una amplitud de la mencionada señal inmediatamente posterior a la excitación, y una amplitud a aproximadamente 7 ms después de la excitación, que está por lo menos 15 dB por debajo de la mencionada amplitud 1 ms después de la excitación;
- -
- cambiando la mencionada frecuencia f_{r} resonante mecánica, en función de la intensidad del campo del mencionado campo de polarización H_{b}, y siendo \arrowvertdf_{r}/dH_{b}\arrowvert menor que 700 Hz/Oe, con H_{b} entre 6 y 7 Oe; y
- -
- cambiando la mencionada frecuencia resonante f_{r} en, por lo menos, 1,2 kHz cuando el mencionado campo de polarización es retirado.
2. Un resonador como el reivindicado en la
reivindicación 1, en el que
la aleación es del grupo (ii), y el cobalto
contenido b es de al menos el 43%, y como mucho el 55%.
3. Un resonador como el reivindicado en la
reivindicación 1, en el que
la aleación es del grupo (iii), el contenido de
hierro es por lo menos del 30%, el contenido en cobalto b es por lo
menos del 15%, y el contenido níquel c es por lo menos del 10%.
4. Un resonador como el reivindicado en la
reivindicación 1, en el que
la aleación es del grupo (iii), y el contenido
en cobalto b está entre el 12 y el 20%, y el contenido en níquel c
está entre el 30 y 45%.
\newpage
5. Un resonador como el reivindicado en la
reivindicación 1, en el que la aleación está seleccionada entre el
grupo de aleaciones que tienen las composiciones (en %):
(Continuación)
\vskip1.000000\baselineskip
6. Un resonador como el reivindicado en
cualquier reivindicación precedente, en el que
\arrowvertdf_{r}/dH_{b}\arrowvert está entre 550 y 650
Hz/Oe.
7. Un resonador como el reivindicado en
cualquier reivindicación precedente, que tiene una calidad Q que es
mayor que 200.
8. Un resonador como el reivindicado en
cualquier reivindicación precedente, que tiene una calidad Q que es
menor que 550.
9. Un resonador como el reivindicado en la
reivindicación 1, que tiene una anchura de aproximadamente media
pulgada, y donde la mencionada aleación magnetostrictiva amorfa
recocida, tiene la composición de
Fe_{24}Co_{16}Ni_{42}Si_{2}B_{16} o
Fe_{24}C_{16}Ni_{42\text{.}7}Si_{1\text{.}5}B_{15\text{.}5}C_{0\text{.}3}
o
Fe_{24}Co_{16}Ni_{43\text{.}5}Si_{1}B_{15\text{.}5}.
10. Un resonador como el reivindicado en la
reivindicación 1, que tiene una anchura de aproximadamente 6
milímetros, y en el que la aleación magnetostrictiva amorfa recocida
tiene la composición de
Fe_{24}Co_{18}Ni_{40}Si_{2}B_{16}, o
Fe_{24}Co_{18}Ni_{40\text{.}7}Si_{1\text{.}5}B_{15\text{.}5}C_{0\text{.}3},
o
Fe_{25}Co_{17}Ni_{40\text{.}5}Si_{1\text{.}5}B_{16}.
11. Un resonador como el reivindicado en
cualquier reivindicación precedente, en el que el mencionado
resonador produce una señal que tiene una amplitud de por lo menos
40 mV, aproximadamente 1 ms después de la excitación del mencionado
resonador.
12. Un marcador para ser utilizado en un sistema
magnetomecánico de vigilancia electrónica de artículos,
comprendiendo el mencionado marcador:
- -
- un elemento de polarización que produce un campo magnético de polarización de hasta 10 Oe;
- -
- un resonador como el reivindicado en cualquier reivindicación precedente, y dispuesto adyacente al mencionado elemento de polarización; y
- -
- un alojamiento que encapsula el mencionado elemento de polarización y el mencionado resonador.
13. Un sistema magnetomecánico de vigilancia
electrónica de artículos, que comprende:
- -
- un marcador, como el reivindicado en la reivindicación 12;
- -
- un medio transmisor para excitar el mencionado marcador, al efecto de provocar que el mencionado resonador resuene mecánicamente, y emita la mencionada señal a una frecuencia resonante;
- -
- un medio de recepción para recibir, e integrar, la mencionada señal procedente del mencionado resonador, a la mencionada frecuencia resonante;
- -
- un medio de sincronización conectado al mencionado medio transmisor y al mencionado medio receptor, para activar el mencionado medio receptor al efecto de recibir e integrar la mencionada señal, a la mencionada frecuencia resonante, procedente del mencionado resonador, en una primera ventana de detección que comienza aproximadamente 0,4 ms después de la excitación del mencionado resonador por medio del mencionado medio transmisor, y en una segunda ventana de detección que comienza aproximadamente 7 ms después de la excitación del mencionado resonador mediante el mencionado medio de transmisión; y
- -
- una alarma, comprendiendo el mencionado medio de recepción, un medio para disparar la mencionada alarma, si la mencionada señal en la mencionada frecuencia resonante procedente del mencionado resonador, integrada en la mencionada segunda ventana de detección, está sustancialmente por debajo de la mencionada señal en la mencionada frecuencia resonante procedente del mencionado resonador, integrada en la mencionada primera ventana de detección.
14. Un método para fabricar un resonador para
ser utilizado en un sistema magnetomecánico de vigilancia
electrónica de artículos, que comprende las etapas de:
- -
- proporcionar una aleación magnetostrictiva amorfa, que tiene una composición como la especificada para el resonador de la reivindicación 1; y
- -
- recocer la mencionada aleación magnetostrictiva amorfa, en un campo magnético transversal, y en un rango de temperatura entre 300°C y 400°C, durante menos de un minuto.
15. Un método para fabricar un marcador para ser
utilizado en un sistema magnetomecánico de vigilancia electrónica
de artículos, que comprende las etapas de:
- -
- fabricar un resonador según el método de la reivindicación 14;
- -
- situar el mencionado resonador adyacente a un elemento de polarización ferromagnético magnetizado; y
- -
- encapsular el mencionado resonador y el mencionado elemento de polarización, en un alojamiento.
16. Un método para fabricar un marcador como el
reivindicado en la reivindicación 15, que comprende la etapa
adicional de magnetizar el mencionado elemento de polarización, para
producir un campo de polarización que tiene una intensidad de hasta
10 Oe.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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