JP2004125526A - High-precision detection method of magnetic substance - Google Patents

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JP2004125526A
JP2004125526A JP2002287962A JP2002287962A JP2004125526A JP 2004125526 A JP2004125526 A JP 2004125526A JP 2002287962 A JP2002287962 A JP 2002287962A JP 2002287962 A JP2002287962 A JP 2002287962A JP 2004125526 A JP2004125526 A JP 2004125526A
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noise
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Yasuhiro Oba
大庭 康弘
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Dai Nippon Printing Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To remove noise precisely by enhancing the S/N ratio by multiplying an electric signal outputted from a reading medium by a rectangular wave synchronized with the frequency of an excitation wave by paying attention to the fact that a peak output from a magnetic body appears synchronously with the frequency of an alternating-current excitation wave whereas disturbance noise has no periodicity. <P>SOLUTION: This high-precision detection method of the magnetic substance comprises a step for imparting a magnetic field changing periodically to a time in order to magnetize the magnetic substance, a step for detecting a change with time of magnetization or a magnetic flux density having the magnetization and the magnetic field as components, and outputting a peak waveform changing periodically to the time, a step for digitizing the peak waveform, and a step for extracting signal data digitized in accordance with a time frequency, and removing a noise output other than the peak waveform output. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁性体を検出する際の検出精度を高める方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
印刷によって形成された磁気インクの検出や、転写法などによって形成された磁気記録材料の検出のために、補償コイルを設けなくても、補償コイルと同等の感度を持たせた磁気センサが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
また、安全保護紙に形成された固定、半固定情報を記憶する強磁性材料の真偽判定のために、強磁性材料が記憶する情報を磁気変化として読み出す磁気変化検出手段と、磁化特性として読み出す磁化特性検知手段によって、それぞれ事前に定めて記憶しているデータと照合する装置が紹介されている(例えば、特許文献2参照)。
【0003】
紙幣、商品券、株券など金券類には、偽造防止のために強磁性材料が塗布されたプラスチックの細いフィルムが漉き込まれているものがある。強磁性体に熱や、切断などの外力を加えることによって、透磁率や、飽和磁化特性に変化が生じることが知られている。
例えば、強磁性体に熱を加えた場合には、加えられた部分の透磁率は加える前の1/10〜1/100に変化する。
また、強磁性材料を切断したり、加圧した場合にも磁気抵抗の変化が生じて、強磁性材料の一部に固定、半固定情報として記憶させることができる。
更に、前記強磁性材料は、その含有する金属の比率を変えて合金とすることが可能で、加える金属の比率が変わることによって磁気特性が変化するためにその特徴を検出して偽造防止手段として利用することができる。
【0004】
また、磁気材料の飽和特性要素の特徴を検出して偽造防止手段として利用することができる。
例えば、磁気材料固有の抗磁力(Hc)と、磁性材料の処方によって変化する磁性材料の磁束密度(Br)を飽和特性要素の特徴として利用することができ、これらの特性を特定することによっても偽造防止の手段として利用することができる。
【0005】
一方、前述の特許文献1に開示されている技術によって、磁性体の磁気特性を測定することは可能であるが、磁気センサ近傍に存在する強磁性体あるいは磁性金属による磁力線の片寄り対策や、検知コイルと補償コイルでの発生電圧間のバランス保持に関して何ら対策が講じられていない。
更に、前記バランスが崩れることによって、励磁電源の電圧成分が被測定磁性体による励磁電圧成分より大きくなり、磁気特性測定のS/N比を劣化させる原因となる。
そのために磁気センサを金属部分が多く使用されている搬送系を持つ機器などに組み込んで使用する場合には、ノイズの発生を避けるために取付け位置などの制約を受けるという課題も指摘されている。
【0006】
【特許文献1】
特開平9−211095号公報
【特許文献2】
特開平7−32778号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
本発明では、読取ヘッドの近傍の磁性金属によるノイズのために読取制度が向上しないという課題に対して、磁性体からのピーク出力は、磁性体を磁化するために与える磁界の周期に同期して現れるが、外乱ノイズには周期性がないことに着目して、読取媒体から出力された電気信号をA/D変換した後、磁性体に与える磁界の周期に同期したデータを抽出することによってS/N比を高め、ノイズを的確に除去することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
前記課題の目的を達成するために、本発明の磁性体の高精度検出方法の請求項1に記載の発明は、磁性体を磁化するために時間に対して周期的に変化する磁界を与えるステップと、前記磁化または前記磁化と磁界を成分とする磁束密度の時間的な変化を検出し、時間に対して周期的に変化するピーク波形を出力するステップと、前記ピーク波形をデジタル化するステップと、時間周期に合わせて前記デジタル化されたデータを抽出し前記ピーク波形出力以外のノイズ出力を除去するステップからなることを特徴とするものである。
【0009】
また、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、デジタル化されたデータを抽出する際の時間周期は、磁性体を磁化するために与えられる磁界の周期と同一で、かつ、時間幅が前記ピーク波形の半値幅以上であることを特徴とするものである。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明の、磁性体の高精度検出方法について説明する。
図1は本発明の磁性体の高精度検出方法に関する好適な一実施形態について説明するための概念図、図2は、従来の一般的な信号検出のための方法についての説明図、図3は、交流励磁型磁気センサの等価回路図の一例、図4は、検知の対象として使用される磁性材料の特性について説明するための図、図5は、本発明の磁性体の高精度検出方法の手順についての説明図、図6は、表面に磁性材料が形成された金券の一例について説明するための図、図7は、紙に漉き込まれる安全線条の断面図、図8は、金券の表面に転写された磁性材料の断面図である。
【0011】
図1、図3を参照して本発明の磁性体の高精度検出方法に関する好適な一実施形態について説明する。
磁気センサを磁性材料の所定の位置に近付け、交流磁界を印加すると図1の出力波形図Aに示すような波形が現れる。
磁気センサは、図3に示すように3つのコイルで構成されていて、まず励磁コイル41に交流電流を与え、前述の交流磁界Hを磁性材料に印加する。
磁性体の磁束密度(透磁率)Beは、印加された交流磁界に対して非線系に変化し、これらの磁束密度の変化は、検出コイル42によって検出される。
検出コイルによって検出される電圧veは、ファラデーの誘導法則から次式(1)で求めることができる。
ve=−d/dt(N・∫(Be+Bo)Hdv)…(1)
【0012】
一方、補償コイル43からの電圧voは次式(2)となるように調整される。
vo=−d/dt(N・∫BoHdv)…(2)
そこで、式(1)、式(2)によって、検出コイル、補償コイルから検出される電圧の差を求めることによって、式(3)のごとく交流磁界に応じた磁性材料の磁束密度の変化を検出することができる。
ve−vo=−d/dt(N・∫Be・Hdv)…(3)
磁性材料の角形比が高い場合は、鋭いパルスが励磁交流磁界の周期に同期して現れる。
【0013】
磁気センサが読取回路で発生する電気ノイズや、外乱の磁気ノイズが検出された場合に、式(3)の信号と区別する必要がある。
式(3)で得られる電圧は、励磁コイルに印加した電圧の周期に同期して検出されるため、この周期に合わせて出力データを抽出することでS/N比を高め、ノイズを除去することができる。
この時に、抽出するデータの時間幅は、式(3)で得られる信号の出力の半値幅より大きな値にする必要がある。
【0014】
図1の出力波形図Aに示す波形と、検知される対象の磁気材料の保磁力値(+Hc,−Hc)が交わった位置に、図1の出力波形図Bに示す検出信号を発生させる。
検出される信号は、プラス波形と、マイナス波形が1/2周期ごとに現れる。
次に、図1の出力波形図Cに示すようにマイナスの信号波をプラスに変換する。
【0015】
出力波形図Cに示すように、読取回路で発生する電気ノイズや、外乱の磁気ノイズなどのノイズa1,ノイズcが信号波bの間に不規則に現れ、しかも信号派bと、ノイズ波a1の出力が近似である場合がある。
そこで、出力波形図Dに示すように、検知する信号出力の位置を磁性体の保持力により、また、信号出力の周期を磁性体に与える交流磁界の周期で決定し、出力波形図Aに示す1/2ptの間隔で信号抽出波dを生成する。
出力波形図Cで得られた信号電圧と前記信号抽出波によって出力波形図Eのごとく、信号波bと、ノイズ波の出力差を生じさせ、ノイズ波2a,ノイズ波cを除去する。
出力波形図Dの信号抽出波の高さと幅は、出力波形図Cの信号波の半値幅より大きな値に設定する。
【0016】
図2は、従来の一般的な信号検出のための方法についての説明図である。
出力波形図には、一定の周期で検出される信号波fと、不規則な周期で発生するノイズe,及びgが混在し、しかもノイズeの出力レベルと、信号fの出力レベルが略同等である。
この時にピーク出力値をvSでスライスするとノイズeも信号として取り込んでしまい、正しい判断ができなくなることがわかる。
【0017】
図4を参照して検知の対象として使用される磁性材料の特性について説明する。
図4は、強磁性体と、純鉄などの一般的な磁性体について測定したB−H特性を重ねて表示したものである。
図4では強磁性体と、純鉄の飽和磁束をたまたま同一レベルで表示しているが、同一である必要はない。
プラスチックのフィルムや、紙などの上に磁性塗料を塗布し、または、蒸着などの方法で形成して磁性体を作製する。一般的には前記塗布、形成の際には磁石などを使用して磁性粒子を一定の方向に配向する。
このようにして作製した磁性体を一定の大きさの小片とし、B−H特性測定する測定機によって保磁力、残留磁束を測定する。
前述の一般的な純鉄を粉にしたものを樹脂に溶かして塗布した磁性体の小片をコイルの間に挿入し、コイルに直流電流を流す。
電圧を0から中央の矢印に沿って立上げ横軸に沿って電圧を上げて行くと点線の磁化曲線は飽和地点Bmに到達する。飽和地点Bmから電圧を下げてゆくと電圧が0になった時点で磁化曲線は縦軸とBr2で交わる。更に負の電圧を掛けてゆくと、左の矢印に沿った点線のごとく、ある時点で横軸に交わり一定の地点でマイナスに飽和する。
マイナスに飽和した地点から電圧を0まで上げると縦軸と交わり、更に電圧を上げて行くと右側の矢印に沿って横軸とHc2で交わる。更に電圧を上げて行くと飽和地点Bmに到達する。このような曲線をB−H曲線という。
【0018】
前記Bmを飽和磁束といい、Br2を残留磁束という。またHc2を保磁力という。また、Br2/Bmを角形比という。前述の配向処理を行うと角形比が向上する。また、角形比の大きな材料を使用すると配向を行わなくても角形比が大きな値を示す。
例えば、強磁性体を使用した場合、図4の実線で示した直線のB−H曲線を描く。この磁性体の場合は、BmとBr1は略同一となり、したがって角形比は1に近づく。
前述の保磁力値は、磁性体を構成する磁性材料で決まる値で、特殊な保磁力の磁気材料を使用した場合、センサに登録することで固有情報として偽造防止などに使用することができる。
前述の残留磁束値は、磁性体の処方によって、また磁性材料そのものによって特異性が発揮されるため偽造防止材料として使用される。
その際磁性体から検出される信号を正確に把握しなければならず、検出装置や検出環境から受信されるノイズを完全に除去することが大切なステップとなる。
【0019】
図5を参照して、本発明の磁性体の高精度検出方法の手順について説明する。
まず、検知対象物である磁性体に交流磁場与え信号波を生成する(S41)。
次に、出波を生成するために磁界の周期に同期したピーク値を特定し信号抽出波を生成する(S42)。
更に、信号抽出波形の時間幅を出力信号の半値幅以上に設定する(S43)。
次いで、順43で知った周期と、位置に合わせて信号波を抽出する(S44)。
最後に、信号以外の出力波を除去する(S45)。
【0020】
図6を参照して検知対象物の一実施形態である金券について説明する。
ベース材3の一部に磁性体1、または、磁性体2が形成されている。磁性体1は、安全線条(以下スレッドという。)で、磁性体2は、熱転写された磁性体の薄膜(転写箔)である。
ベース材3は、多くの場合紙である。
スレッドは、3〜15μmの厚さのポリエステルの薄いフィルムに強磁材料が薄く塗布、または、蒸着、または、スパッタリングされて1〜2mmの幅にスリットされる。スリットされたスレッドは、紙の抄造段階で紙の一部として漉き込まれる。
紙は、所定の大きさに裁断されて、印刷される。
スレッド1は、図6に示すように商品券として、仕上がった状態で短辺方向に平行に形成されている。
このスレッドは、通常商品券の片側表面にしか露出されない。商品券に漉き込まれたスレッドは、専用の磁気センサ付き読取装置で読取られ真偽のチェックが行われる。
強磁性材は、結晶性あるいはアモルファスのものであっても良く、Fe、Co、Niのいずれか1種または2種以上の組み合わせからなる磁気材料、またはこれらのいずれかが1種または2種を主成分として、これにほう素(B)、炭素(C)、マグネシウム(Mg)、アルミニウム(Al)、珪素(Si)、燐(P)、硫黄(S)、チタン(Ti)、バナジウム(V)、クロム(Cr)、マンガン(Mn)、銅(Cu)、亜鉛(Zn)、イットリウム(Y)、ジルコニウム(Zr)、ニオブ(Nb)、モリデブン(Mo)、パラジウム(Pd)、銀(Ag)、インジウム(In)、タンタル(Ta)、タングステン(W)、イリジウム(Ir)、白金(Pt)、金(Au)、鉛(Pb)から選ばれた数種の金属または非金属元素の添加物から構成される。
【0021】
スレッドの形態とは別に、強磁性材料を熱で商品券、車馬券、サッカー券、その他入場券、座席指定券、インスタント宝くじ、スキー場リフト券、観覧券、などの各種券紙に転写する場合がある。
例えば商品券という表示の傍にデザインの一部として磁性体を熱転写して転写された磁性体を磁気センサで読取り、正規の材料が使用されているかチェックする。
図6に示す媒体を使用して媒体の真偽を確認する場合、スレッドや、転写箔により磁性体が形成された部分に磁気ヘッドで情報を書き込んでそれを読み取ったり、使用されている材料の特徴(材料の保磁力、残留磁束、周波数等)を確認することにより媒体が正規の媒体であるか否かチェックをする。
【0022】
図7は、紙に漉き込まれるスレッドの断面図である。
スレッド1は、プラスチックのベース材料12の表面に軟質磁性材料11が塗布されている。
軟質磁性材料は、鉄、ニッケル、コバルトなど強磁性材料を主成分とした非晶質金属であり、その特徴としては、透磁率が高い、保磁力が小さい、磁歪を広い範囲で制御できる、電気抵抗が大きくその温度変化が小さい、ヒステリシス損失、渦電流損失が少ない、などの優れた性質を持っている。
特に、保磁力が小さいことから、各種磁気信号読み取りセンサー用軟質磁性材料としても使用される。
また、透磁率、角形比が高いことから大バルクハウゼン効果による磁気信号検知体としても利用される。
【0023】
図8は、金券の表面に転写された転写箔の断面図である。
転写箔2は、主に紙3をベースとする印刷物の表、または、裏側にデザインの一部として転写される。
転写されている磁性材料21の面積は磁気ヘッドの検出感度、トラック幅に応じて、適当な大きさに選ぶ。紙の表面に熱可塑性の接着剤22でデザイン化された形状で転写される。 磁性材料は、前述の強磁性体でも良いし、酸化鉄を樹脂で固めた磁気塗料でも良い。熱転写で自由な形状で転写可能なように、磁性材料21の厚さは0.05〜3μmの厚さとする。
【0024】
【発明の効果】
請求項1、2に記載の発明において、磁性体を磁化するために時間に対して周期的に変化する磁界を与えるステップと、前記磁化または前記磁化と磁界を成分とする磁束密度の時間的な変化を検出し時間に対して周期的に変化するピーク波形を出力するステップと、前記ピーク波形をデジタル化するステップと、時間周期に合わせて前記デジタル化されたデータを抽出し前記ピーク波形出力以外のノイズ出力を除去するステップにより、また、デジタル化されたデータを抽出する際の時間周期は、磁性体を磁化するために与えられる磁界の周期と同一で、かつ、時間幅がピーク波形の半値幅以上であることにより、磁性体からのピーク出力は、磁性体を磁化するために与える磁界の周期に同期して現れるため、また、外乱ノイズには周期性がないことによって、読取媒体から出力された電気信号をA/D変換した後、磁性体に与える磁界の周期に同期したデータを抽出することによってS/N比を高め、ノイズを的確に除去することができ、磁性体を高精度で検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の好適な一実施形態について説明するための概念図
【図2】従来の一般的な信号検出のための方法についての説明図
【図3】交流励磁型磁気センサの等価回路図の一例
【図4】検知の対象として使用される磁性材料の特性について説明するための図
【図5】本発明の磁性体の高精度検出方法の手順についての説明図
【図6】表面に磁性材料が形成された金券の一例について説明するための図
【図7】紙に漉き込まれる安全線条(スレッド)の断面図
【図8】金券の表面に転写された磁性材料の断面図
【符号の説明】
1   安全線条(スレッド)
2   (磁性材料の)転写箔
3   紙(商品券)
11、21 磁性材料
12  プラスチック基体
22  接着剤
41  励磁コイル
42  検出コイル
43  補償コイル
a1、a2、c、e、g ノイズ波形
b、f 信号波形
d  信号抽出波
vS スライスライン
Br1、Br2 残留磁束
Bm 飽和磁束
Hc1、Hc2 保磁力値
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for increasing the detection accuracy when detecting a magnetic substance.
[0002]
[Prior art]
For detecting magnetic ink formed by printing and magnetic recording material formed by a transfer method, a magnetic sensor having the same sensitivity as a compensation coil without providing a compensation coil has been proposed. (For example, see Patent Document 1).
Further, in order to determine the authenticity of the ferromagnetic material storing the fixed and semi-fixed information formed on the safety protection paper, a magnetic change detecting means for reading information stored in the ferromagnetic material as a magnetic change, and reading as a magnetic characteristic An apparatus is disclosed in which a magnetization characteristic detecting unit compares the data with data stored and determined in advance (for example, see Patent Document 2).
[0003]
Some cash vouchers, such as banknotes, gift certificates, and stock certificates, include a thin plastic film coated with a ferromagnetic material to prevent forgery. It is known that the application of heat or an external force such as cutting to a ferromagnetic material changes the magnetic permeability and the saturation magnetization.
For example, when heat is applied to a ferromagnetic material, the magnetic permeability of the applied portion changes to 1/10 to 1/100 before the application.
Further, even when the ferromagnetic material is cut or pressed, a change in magnetoresistance occurs, and the ferromagnetic material can be stored as fixed or semi-fixed information in a part of the ferromagnetic material.
Further, the ferromagnetic material can be made into an alloy by changing the ratio of the metal contained therein, and the magnetic characteristics are changed by changing the ratio of the added metal. Can be used.
[0004]
Further, the characteristic of the saturation characteristic element of the magnetic material can be detected and used as a forgery prevention means.
For example, the coercive force (Hc) inherent to the magnetic material and the magnetic flux density (Br) of the magnetic material, which varies depending on the prescription of the magnetic material, can be used as the characteristics of the saturation characteristic element. It can be used as a means of preventing forgery.
[0005]
On the other hand, it is possible to measure the magnetic properties of the magnetic material by the technique disclosed in Patent Document 1 described above, but it is possible to measure the deviation of the magnetic force lines due to the ferromagnetic material or magnetic metal existing near the magnetic sensor, No measures have been taken with respect to maintaining the balance between the voltages generated by the detection coil and the compensation coil.
Further, when the balance is lost, the voltage component of the excitation power supply becomes larger than the excitation voltage component of the magnetic substance to be measured, which causes a deterioration in the S / N ratio of the magnetic characteristic measurement.
For this reason, when the magnetic sensor is incorporated in a device having a transport system in which many metal parts are used, it is pointed out that the mounting position is restricted in order to avoid generation of noise.
[0006]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-211095 [Patent Document 2]
JP-A-7-32778
[Problems to be solved by the invention]
In the present invention, the peak output from the magnetic material is synchronized with the period of the magnetic field applied to magnetize the magnetic material, while the reading accuracy is not improved due to the noise due to the magnetic metal near the read head. Although appearing, attention is paid to the fact that the disturbance noise has no periodicity, the A / D conversion of the electric signal output from the reading medium is performed, and then the data synchronized with the period of the magnetic field applied to the magnetic material is extracted. An object of the present invention is to increase the / N ratio and accurately remove noise.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the object of the present invention, the method according to the first aspect of the present invention provides a method for detecting a magnetic substance with high accuracy, wherein a step of applying a magnetic field that changes periodically with time to magnetize the magnetic substance. Detecting a temporal change in magnetic flux density having the magnetization or the magnetization and the magnetic field as components, outputting a peak waveform that periodically changes with time, and digitizing the peak waveform. , Extracting the digitized data in accordance with a time period and removing noise output other than the peak waveform output.
[0009]
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the time period when extracting the digitized data is the same as the period of the magnetic field provided to magnetize the magnetic material. In addition, the time width is not less than the half width of the peak waveform.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a method for detecting a magnetic substance with high accuracy according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a conceptual diagram for explaining a preferred embodiment of a method for detecting a magnetic substance with high accuracy according to the present invention, FIG. 2 is an explanatory diagram of a conventional general signal detection method, and FIG. 4 is an example of an equivalent circuit diagram of an AC excitation type magnetic sensor, FIG. 4 is a diagram for explaining characteristics of a magnetic material used as a detection target, and FIG. FIG. 6 is a view for explaining an example of a cash voucher having a magnetic material formed on its surface, FIG. 7 is a cross-sectional view of a safety wire cut into paper, and FIG. It is sectional drawing of the magnetic material transcribe | transferred to the surface.
[0011]
A preferred embodiment of the method for detecting a magnetic substance with high accuracy according to the present invention will be described with reference to FIGS.
When the magnetic sensor is brought close to a predetermined position of the magnetic material and an AC magnetic field is applied, a waveform as shown in the output waveform diagram A of FIG. 1 appears.
The magnetic sensor is composed of three coils as shown in FIG. 3, and first supplies an alternating current to the exciting coil 41 to apply the aforementioned alternating magnetic field H to the magnetic material.
The magnetic flux density (magnetic permeability) Be of the magnetic material changes in a non-linear manner with respect to the applied AC magnetic field, and these changes in the magnetic flux density are detected by the detection coil 42.
The voltage ve detected by the detection coil can be obtained by the following equation (1) from Faraday's induction law.
ve = −d / dt (N∫ (Be + Bo) Hdv) (1)
[0012]
On the other hand, the voltage vo from the compensation coil 43 is adjusted so as to satisfy the following equation (2).
vo = −d / dt (N · ∫BoHdv) (2)
Therefore, the change in the magnetic flux density of the magnetic material according to the alternating magnetic field is detected as shown in Expression (3) by calculating the difference between the voltages detected from the detection coil and the compensation coil using Expressions (1) and (2). can do.
ve−vo = −d / dt (N · ∫Be · Hdv) (3)
When the squareness ratio of the magnetic material is high, a sharp pulse appears in synchronization with the period of the exciting AC magnetic field.
[0013]
When the magnetic sensor detects an electric noise generated in the reading circuit or a magnetic noise of disturbance, it is necessary to distinguish the signal from the signal of the formula (3).
Since the voltage obtained by equation (3) is detected in synchronization with the cycle of the voltage applied to the exciting coil, the output data is extracted in accordance with this cycle to increase the S / N ratio and remove noise. be able to.
At this time, the time width of the data to be extracted needs to be larger than the half width of the signal output obtained by the equation (3).
[0014]
A detection signal shown in the output waveform diagram B of FIG. 1 is generated at a position where the waveform shown in the output waveform diagram A of FIG. 1 and the coercive force value (+ Hc, -Hc) of the magnetic material to be detected intersect.
In the detected signal, a plus waveform and a minus waveform appear every half cycle.
Next, as shown in the output waveform diagram C of FIG. 1, a negative signal wave is converted into a positive signal wave.
[0015]
As shown in the output waveform diagram C, noise a1 and noise c such as electric noise generated by the reading circuit and magnetic noise due to disturbance appear irregularly in the signal wave b. May be approximate.
Therefore, as shown in the output waveform diagram D, the position of the signal output to be detected is determined by the holding force of the magnetic material, and the period of the signal output is determined by the period of the AC magnetic field applied to the magnetic material. The signal extraction wave d is generated at an interval of 1/2 pt.
As shown in the output waveform diagram E, an output difference between the signal wave b and the noise wave is generated by the signal voltage obtained in the output waveform diagram C and the signal extraction wave, and the noise wave 2a and the noise wave c are removed.
The height and width of the signal extraction wave in the output waveform diagram D are set to values larger than the half width of the signal wave in the output waveform diagram C.
[0016]
FIG. 2 is an explanatory diagram of a conventional general method for signal detection.
In the output waveform diagram, a signal wave f detected at a constant cycle and noises e and g generated at an irregular cycle are mixed, and the output level of the noise e is substantially equal to the output level of the signal f. It is.
At this time, if the peak output value is sliced by vS, the noise e is also captured as a signal, and it can be seen that a correct determination cannot be made.
[0017]
The characteristics of the magnetic material used as a detection target will be described with reference to FIG.
FIG. 4 shows BH characteristics measured for a ferromagnetic material and a general magnetic material such as pure iron in an overlapping manner.
In FIG. 4, the saturation magnetic flux of the ferromagnetic material and that of pure iron happen to be displayed at the same level, but they need not be the same.
A magnetic material is produced by applying a magnetic paint on a plastic film, paper, or the like, or by forming by a method such as vapor deposition. Generally, magnets are used to orient the magnetic particles in a certain direction during the coating and forming.
The magnetic material produced in this manner is made into small pieces of a fixed size, and the coercive force and the residual magnetic flux are measured by a measuring machine for measuring the BH characteristics.
A small piece of a magnetic substance coated by dissolving powder of the above-mentioned general pure iron in a resin is inserted between the coils, and a direct current is applied to the coils.
When the voltage is increased from 0 along the central arrow and the voltage is increased along the horizontal axis, the magnetization curve of the dotted line reaches the saturation point Bm. When the voltage is reduced from the saturation point Bm, the magnetization curve crosses the vertical axis at Br2 when the voltage becomes zero. When a further negative voltage is applied, the line crosses the horizontal axis at a certain point, as indicated by a dotted line along the left arrow, and saturates negatively at a certain point.
When the voltage is increased to 0 from the point of negative saturation, the voltage intersects the vertical axis, and when the voltage is further increased, the horizontal axis intersects the horizontal axis at Hc2 along the arrow on the right. When the voltage is further increased, the saturation point Bm is reached. Such a curve is called a BH curve.
[0018]
Bm is called a saturation magnetic flux, and Br2 is called a residual magnetic flux. Hc2 is called a coercive force. Also, Br2 / Bm is called a squareness ratio. Performing the above-described orientation treatment improves the squareness ratio. When a material having a large squareness ratio is used, the squareness ratio shows a large value without performing orientation.
For example, when a ferromagnetic material is used, a straight line BH curve shown by a solid line in FIG. 4 is drawn. In the case of this magnetic material, Bm and Br1 are substantially the same, and thus the squareness ratio approaches 1.
The above-described coercive force value is a value determined by the magnetic material constituting the magnetic body. When a magnetic material having a special coercive force is used, it can be used as a unique information for preventing forgery or the like by registering it in a sensor.
The above-mentioned residual magnetic flux value is used as a forgery prevention material because its specificity is exhibited by the prescription of the magnetic substance and by the magnetic material itself.
At that time, it is necessary to accurately grasp the signal detected from the magnetic body, and it is an important step to completely remove noise received from the detection device or the detection environment.
[0019]
With reference to FIG. 5, the procedure of the method for detecting a magnetic substance with high accuracy according to the present invention will be described.
First, an AC magnetic field is applied to a magnetic body as a detection target to generate a signal wave (S41).
Next, a peak value synchronized with the period of the magnetic field is specified to generate an outgoing wave, and a signal extraction wave is generated (S42).
Further, the time width of the signal extraction waveform is set to be equal to or greater than the half width of the output signal (S43).
Next, a signal wave is extracted according to the cycle and the position learned in order 43 (S44).
Finally, output waves other than the signal are removed (S45).
[0020]
A cash voucher, which is an embodiment of the detection target, will be described with reference to FIG.
The magnetic body 1 or the magnetic body 2 is formed on a part of the base material 3. The magnetic material 1 is a safety filament (hereinafter, referred to as a thread), and the magnetic material 2 is a thin film (transfer foil) of a magnetic material that is thermally transferred.
The base material 3 is often paper.
The thread is slit into a thin film of polyester having a thickness of 3 to 15 [mu] m by thinly applying, depositing, or sputtering a ferromagnetic material. The slit threads are made as part of the paper during the papermaking stage.
The paper is cut into a predetermined size and printed.
As shown in FIG. 6, the thread 1 is formed in a finished state in parallel with the short side direction as a gift certificate.
This thread is usually only exposed on one side of the gift certificate. The thread embedded in the gift certificate is read by a dedicated reader with a magnetic sensor and checked for authenticity.
The ferromagnetic material may be crystalline or amorphous, and may be a magnetic material composed of one or a combination of two or more of Fe, Co, and Ni, or a magnetic material composed of one or two of them. As main components, boron (B), carbon (C), magnesium (Mg), aluminum (Al), silicon (Si), phosphorus (P), sulfur (S), titanium (Ti), and vanadium (V ), Chromium (Cr), manganese (Mn), copper (Cu), zinc (Zn), yttrium (Y), zirconium (Zr), niobium (Nb), moridieven (Mo), palladium (Pd), silver (Ag) ), Indium (In), tantalum (Ta), tungsten (W), iridium (Ir), platinum (Pt), gold (Au), and lead (Pb). Thing Constructed.
[0021]
Separately from the thread form, when ferromagnetic materials are transferred by heat to various types of paper such as gift certificates, car horse tickets, soccer tickets, other admission tickets, seat reservation tickets, instant lottery tickets, ski lift tickets, viewing tickets, etc. There is.
For example, a magnetic material is thermally transferred as a part of the design beside the display of a gift certificate, and the transferred magnetic material is read by a magnetic sensor to check whether a legitimate material is used.
When the authenticity of the medium is confirmed using the medium shown in FIG. 6, information is written and read with a magnetic head on a thread or a portion where a magnetic material is formed by a transfer foil, or the material used is By checking the characteristics (coercive force, residual magnetic flux, frequency, etc. of the material), it is checked whether the medium is a proper medium.
[0022]
FIG. 7 is a cross-sectional view of a thread that is made into paper.
The thread 1 has a soft magnetic material 11 applied to a surface of a plastic base material 12.
The soft magnetic material is an amorphous metal mainly composed of a ferromagnetic material such as iron, nickel, and cobalt, and is characterized by high magnetic permeability, small coercive force, control of magnetostriction in a wide range, It has excellent properties such as high resistance, small temperature change, low hysteresis loss and low eddy current loss.
In particular, since it has a small coercive force, it is also used as a soft magnetic material for various magnetic signal reading sensors.
Further, since the magnetic permeability and the squareness ratio are high, it is also used as a magnetic signal detector by the large Barkhausen effect.
[0023]
FIG. 8 is a cross-sectional view of the transfer foil transferred to the surface of the cash voucher.
The transfer foil 2 is transferred as a part of the design to the front or back side of the printed matter mainly based on the paper 3.
The area of the transferred magnetic material 21 is selected to an appropriate size according to the detection sensitivity of the magnetic head and the track width. It is transferred to the surface of the paper in a shape designed with a thermoplastic adhesive 22. The magnetic material may be the above-described ferromagnetic material or a magnetic paint obtained by solidifying iron oxide with a resin. The thickness of the magnetic material 21 is set to 0.05 to 3 μm so that transfer can be performed in a free shape by thermal transfer.
[0024]
【The invention's effect】
3. The method according to claim 1, further comprising: applying a magnetic field that changes periodically with time to magnetize the magnetic material; A step of detecting a change and outputting a peak waveform that periodically changes with time; a step of digitizing the peak waveform; extracting the digitized data in accordance with a time period and excluding the peak waveform output And the time period when extracting the digitized data is the same as the period of the magnetic field applied to magnetize the magnetic material, and the time width is half of the peak waveform. Since the peak output from the magnetic material is not less than the value width, the peak output from the magnetic material appears in synchronization with the period of the magnetic field applied to magnetize the magnetic material. Therefore, after the A / D conversion of the electric signal output from the reading medium, the S / N ratio is increased by extracting data synchronized with the period of the magnetic field applied to the magnetic body, and noise is accurately removed. And a magnetic substance can be detected with high accuracy.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a conceptual diagram for explaining a preferred embodiment of the present invention; FIG. 2 is an explanatory diagram of a conventional general method for signal detection; FIG. 3 is an equivalent circuit of an AC excitation type magnetic sensor; FIG. 4 is a diagram for explaining characteristics of a magnetic material used as a detection target. FIG. 5 is an explanatory diagram of a procedure of a method for detecting a magnetic substance with high accuracy according to the present invention. FIG. 7 is a cross-sectional view of a safety thread (thread) formed on paper. FIG. 8 is a cross-sectional view of a magnetic material transferred to the surface of the cash voucher. Explanation of code]
1 safety line (thread)
2 Transfer foil (of magnetic material) 3 Paper (gift certificate)
11, 21 Magnetic material 12 Plastic base 22 Adhesive 41 Excitation coil 42 Detection coil 43 Compensation coils a1, a2, c, e, g Noise waveform b, f Signal waveform d Signal extraction wave vS Slice lines Br1, Br2 Residual magnetic flux Bm Saturation Magnetic flux Hc1, Hc2 Coercive force value

Claims (2)

磁性体を磁化するために、時間に対して周期的に変化する磁界を与えるステップと、
前記磁化または前記磁化と磁界を成分とする磁束密度の時間的な変化を検出し、時間に対して周期的に変化するピーク波形を出力するステップと、前記ピーク波形をデジタル化するステップと、
時間周期に合わせて前記デジタル化された信号データを抽出し前記ピーク波形出力以外のノイズ出力を除去するステップと、
からなることを特徴とする磁性体の高精度検出方法。
Applying a magnetic field that varies periodically with time to magnetize the magnetic material;
Detecting a temporal change in the magnetic flux density having the magnetization or the magnetization and the magnetic field as components, outputting a peak waveform that periodically changes with time, and digitizing the peak waveform;
Extracting the digitized signal data in accordance with a time period and removing noise outputs other than the peak waveform output;
A method for detecting a magnetic substance with high accuracy, comprising:
前記デジタル化されたデータを抽出する際の時間周期は、磁性体を磁化するために与えられる磁界の周期と同一で、かつ、時間幅がピーク波形の半値幅以上であることを特徴とする請求項1に記載の磁性体の高精度検出方法。The time period at which the digitized data is extracted is the same as the period of the magnetic field applied to magnetize the magnetic material, and the time width is equal to or greater than the half width of the peak waveform. Item 6. A method for detecting a magnetic substance with high accuracy according to Item 1.
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