KR100313842B1 - 검출시스템용송수신기 - Google Patents

Abstract

검출 시스템용 송수신기는 소정의 주파수를 갖는 교호 자계를 생성하는 송신기와 수신기를 포함한다. 수신기에는 상기 교호 자계의 주파수의 소정의 더 높은 고조파를 검출할 수 있는 검출기가 제공된다. 송수신기는 연성 자기 물질로 제조된 신호 소자를 포함한다. 송수신기가 교호 자계내에 위치될때, 교호 자계의 주파수의 더 높은 고조파가 신호 소자에 의해 발생된다. 신호 소자는 원의 형상을 갖는다.

Description

검출 시스템용 송수신기

본 발명은 도면을 참조하여 하기에 더 상세하게 설명할 것이다.

제1도는 본 발명에 따른 송수신기를 갖는 검출 시스템을 도시한 도면이다

제2도, 제3도 및 제4도는 본 발명에 따른 송수신기의 신호 소자의 실시예를 도시한 도면이다.

제5도는 직렬 결합된 제4도에 따른 다수의 신호 소자를 도시한 도면이다.

제6도는 병렬 결합된 본 발명에 따른 2 개의 신호 소자 구조를 도시한 도면이다.

제7도는 제4도에 따른 작동 불능 신호 소자를 도시한 도면이다.

제8도는 EM 및 RF 검출에 적합한 본 발명에 따른 송수신기의 실시예를 도 시한 도면이다.

본 발명은 소정의 주파수를 갖는 교호 자계를 생성하는 송신기와 수신기를 포함하는 검출 시스템용 송수신기에 관한 것으로, 상기 송수신기는 연성 자기 물질로 제조된 신호 소자를 포함하고, 상기 수신기는 상기 교호 자계내의 주파수의 고조파를 검출하는 검출기에 제공되며, 여기에서 고조파는 교호 자계에 송수신기를 위치시킴으로써 발생하고, 신호 소자는 곡면 형상을 갖는다. 이런 형태의 송수신기는 미국 특허 제 4,074,249 호에 기재되어 있다.

공지된 검출 시스템은 소정의 주파수를 갖는 교호 자계를 발생시키기 위해 교류 전압 발생기와 그에 접속되는 코일 유닛으로 구성된 송신기를 포함한다. 또한, 상기 검출 시스템은 수신기를 포함하며, 수신기의 수신 코일 유닛은 송신기의 송신 코일 유닛에 대향하여 위치된다. 상기 수신 코일 유닛은 상기 교호 자계의 주파수의 고조파를 검출하기 위해 설치된 수신기의 검출기에 접속된다. 상기 공지된 시스템에서 사용하기 위한 공지된 송수신기는 연성 자기 물질로 이루어진 곡면 신호 또는 스트립(strip)이 고정되는 절연 플라스틱 물질의 캐리어를 포함한다.

상기 송수신기가 교호 자계내에 위치될때, 송수신기는 교호 자계의 주파수의 고조파가 발생되어, 교호 자계내에 송수신기의 존재를 표시하는 것으로서 이 고조파 가 검출기에 의해 검출되는 방식으로 자계에 의해 영향을 받는다.

상기 공지된 시스템에서 사용되는 신호 소자는 직선 소자와 비교하여 신호 소자(캐리어)의 평면에서 광범위한 방향에 걸쳐서 비교적 양호한 신호 응답을 제공 하지만, 여전히 상기 평면에 수직한 방향에서는 민감하다고 하는 단점을 갖는다. 신호 권선이 교호 자계의 자기력선에 수직인 세로 방향으로 배치되었다면, 교호 자계의 주파수의 더 높은 고조파는 발생되지 않거나, 이 더 높은 고조파의 진폭이 너무 작아 검출될 수 없다. 따라서, 상기 검출 시스템은 신호 캐리어가 교호 자계에 대해 특정 방향을 가질때만 신뢰성있게 작동한다.

본 발명의 목적은 전술한 문제점을 해소하여, 가능한한 최소의 치수로서 충분한 신호를 생성할 수 있는 검출 시스템용 송수신기를 제공하는 것이다.

이러한 목적은 본 발명에 따라 신호 소자가 폐쇄된 원 또는 개방된 원의 형상을 갖는 경우에 달성된다.당업자는 신호 소자에 대해 폐쇄 루프를 사용함으로써 약간의 방향 둔감성으로 인하여 신호 소자의 평면이 제거되는 결과를 기대한다.그러나, 본 발명의 신호 소자가 원형인 결과, 신호의 존재의 검출이 발생된다.자계에 대해 임의의 방향으로 방향에 둔감하다는 놀라운 사실이 발견되었다.

직선 또는 약간 곡면의 스트립의 형태의 공지의 연장된 신호 소자로 신뢰할수 있는 검출을 달성할 수 있게 하기 위해서는 최소 길이로 되어야 한다. 본 발명은 송수신기의 최대 길이가 어떤 종류의 예상치 못한 공진 효과로 인해 더 작아질수 있다는 이점을 갖는다

또한, 본 발명은 수신기에 의해 수신되는 신호의 주파수 스펙트럼의 패턴이안테나로부터 이격된 거리의 함수로서 일정하다는 이점을 갖는다. 고조파의 진폭만 이 거리가 증가할때 비례적으로 더 작아진다.

본 발명을 응용함으로써, 더 큰 포트 폭이 사용될 수 있는데, 즉, 송신 및 수신 코일 유닛은 검출의 신뢰도가 허용되는 범위내라면 더 먼 거리에 떨어져서 위치될 수 있다.

본 발명은 다수의 고조파가 다른 것보다 더 강하게 되는 추가적인 이점을 가지므로, 결과적으로 잡음에 덜 민감한 검출 시스템을 이용하여 주파수 선택 측정을 수행할 수 있다.

유럽 특허 출원 제 0 260 831 호 및 미국 특허 제 4,025,197 호 및 제 4,075,618 호에는 소위 플럭스 집속기(flux collector)가 사용되는 신호 소자 또는 표시기(marker)가 기재되어 있다. 플럭스 집속기는 중간 스트립 물질이 사이에 제공되는 연성 자기 물질의 표면이다 플럭스 집속기의 기능은 자계 라인의 집속과 중간 스트립 물질을 통해 자계 라인을 유도하며, 스트립 물질이 포화 상태가 되게 하는 것이다. 결과적으로, 직선 스트립과 비교하여 신호 생성이 증가된다. 상기 기술의 단점은 방향 민감성이다. 상기 특허 공보에 따르면, 각각 2 개의 플럭스 집속기와 중간 스트립 물질로 이루어진 다수의 소자는 방향 민감성이 다소 제한될 수 있는 육각형 구조로 동일 평면내에 배치된다. 이 기술의 또다른 단점은 플럭스 집 속기의 영역이 감소된다는 것이다. 동일 신호 생성을 위해 표시기는 방향 민감성이 증가하도록 더 큰 치수를 가져야 한다.

대비하여, 본 발명의 원형 신호 소자는 동일한 신호 생성시 더 작은 치수를 가지며, 형태가 단순하여 표시기의 제조면에서 유리하다.

본 발명에 따른 신호 소자의 다양한 실시예는 첨부된 청구 범위에 기재되어 있다.

제1도는 공지된 검출 시스템을 도시한다. 이 검출 시스템은 교호 자계를 발생시키는 송신기와 상기 교호 자계에서 왜곡을 수신하는 수신기를 포함한다. 원칙적으로, 송신기는 도시되어 있는 접속부(3)를 갖는 송신 코일 유닛(1)과 교류 전압 발생기(5)로 이루어진다. 교류 전압 발생기(5)는 증폭기를 선택적으로 사용하여 송신 코일 소자(1)의 접속부(3)에 접속된다. 공간(9)에서, 예를 들면 300Hz 이상의 주파수를 갖는 교호 자계가 전자기 수단에 의해 송신기에 의해 발생된다.

검출 시스템은 또한 원칙적으로 접속부(4) 및 검출기(6)를 갖는 수신 코일유닛(2)으로 이루어지는 수신기를 포함한다. 상기 수신 코일 유닛(2)의 접속부(4)에 접속되어 있는 겅출기(6)는 교호 자계의 주파수의 하나 이상의 소정의 고조파를 검출하기 위해 설치된 것이다.

서로 대향하여 위치되는 송신 코일 유닛(1)과 송신 코일 유닛(2)은 공간(9)내에서 특정 포트 거리를 갖는 포트를 한정한다 예컨대, 송신 코일 유닛내 또는 그 둘레의 송신 코일 유닛과 동일 평면내에 수신 코일 유닛을 위치시키는 것도 물론 가능하다.곡면 형상을 갖는 상부에 연장된 신호 소자(8)가 고정되는 절연 플라스틱 물질로 제조되는 캐리어 또는 기판(7)으로 이루어지는 본 발명에 따른 송수신기가 이검출 시스템에 사용된다 신호 소자는 연성 자기 물질로 제조된 스트립 또는 권선으로 구성될 수 있다. 연성 자기 물질은 바람직하게는 비결정체이지만, 결정체일수도 있다.

제1도에 도시된 바와 같이 송수신기가 2 개의 코일 유닛(1 및 2) 사이의 포트에 도입될때, 교호 자계는 그의 주파수의 더 높은 고조파가 발생되는 것과 같은 방식으로 신호 소자에 의해 영향을 받는다. 고조파는 수신 코일 유닛(2)을 통해 검출기(6)에 의해 검출된다.

예를 들면, 이와 같은 형태의 검출 시스템은 상점의 좀도둑질을 방지하기 위해 사용된다. 그러나, 본 발명에 따른 송수신기는 교호 자계가 발생되어 신호 소자에 의해 자계의 왜곡이 검출되는 다른 형태의 건출 시스템에서도 마찬가지로 양호하게 사용될 수 있다.

직선 또는 곡면 신호 권선 또는 스트립을 갖는 공지의 송수신기와 대비하여,원형 신호 소자를 갖는 송수신기에서 방향을 중요하지 않다는 것이 밝혀졌다. 본 발명에 따른 송수신기는 제1도에 도시된 평면에 상기 송수신기가 90°정도 회전되어 있을 때 뿐만 아니라 송수신기의 평면이 90°정도 회전될 때도 검출될 수 있다. 송수신기가 검출이 발생되지 않는 임의의 방향에 있는 것은 불가능하다.

공지된 직선 신호 소자의 경우에, 신뢰성있는 검출을 위한 최소 길이가 요구된다는 것은 공지되어 있다. 그러나, 본 발명에 따른 송수신기의 경우에, 이러한 공지된 송수신기의 길이보다 짧다. 이 점은 송수신기를 이용하여 작은 물체를 검출해야 하는 경우 특히 중요성이 있다.본 발명의 이러한 이점은 제2도 내지 제5도에 도시된 실시 예에서 특히 명백해 진다.

제2도는 기판(7)상의 원형 신호 소자를 도시한다. 여기에서, 원은 폐쇄되어 있지만; 이 원은 하나 이상의 위치에서 끊어질 수 있으며, 약간 이격된 거리에 위치되는 2 개의 자유 단부가 모든 중단부에서 얻어진다.

제4도에 도시된 신호 소자의 실시예는 원형 성분(12) 및 이 원(12)에 접촉되는 직선 보조 소자(13)로 구성된다. 상기 직선 보조 소자(13)는 원(12)에 접하고, 2개 이상의 보초 소자가 사용될 수 있는데, 여기에서 보조 소자는 원(12)상의 동일 지점 또는 다양한 지점으로부터 연장될 수 있다. 놀랍게도, 이 소자의 신호생성이 개선된다는 것이 밝혀졌다.

제4도에 도시된 바와 같이, 바람직하게 사용되는 본 발명에 따른 신호 소자의 실시예는 원형 보조 소자(12)와 2 개의 직선 보조 소자(13, 14)로 구성된다.

보조 소자(13, 14)가 상기 원(12)에 접할지라도, 상기 보조 소자들의 방향이 약간 상이하게 되는 것 또한 가능하다.

제2도, 제3도 및 제4도에 도시된 바와 같은 신호 소자는 예컨대, 증기 증착에 의해 기판(7)상에 배열되는 연성 자기 물질의 스트립형 밴드로 구성될 수 있다. 그러나, 제2도, 제3도 및 제4도에 도시된 바와 같은 신호 소자는 도시된 형태와 같은 곡면 형상을 가지고, 예컨대, 접착 또는 다른 가능한 수단에 의해 기판에 고착되고, 필요하면, 절연 보호층으로 덮여지는 연성 자기 물질로부터 가장 간단하게 생성될 수 있다. 곡면 권선은 교차점에서 접촉하거나 절연될 수 있다.

또한, 2개 이상의 직선 보조 소자(13 및/또는 14)를 갖는 원형 보조 소자를 제공하는 것도 또한 가능하다.

하기의 표 A 는 소정의 전송 주파수에서 소자의 다양한 위치에 있어서 제4도에 따른 신호 소자의 다양한 치수에 대해 측정된 고조파 신호를 도시한다. 세로의 "치수(dimension)"에서 제1 숫자는 직경이고 제2 숫자는 직선 보조 소자(13,14)의 총 길이이다. Pos 1 은 신호 소자의 평면이 교호 자계의 자기력선에 평행 하고, 직선 보조 소자(13, 14)의 횡의 방향도 또한 자기력선에 평행하도록 교호 자계내의 위치에 신호 소자가 있는 것을 나타낸다. Pos 2 는 신호 소자의 평면은 자기력선에 평행하지만, 직선 보조 소자(13, 14)의 횡의 방향은 이 자기력선에 수직인 것을 나타낸다. 또한, Pos 3 은 신호 소자의 평면이 자기력선에 수직인 것을 나타낸다.

상기 측정은 25 cm 의 측정 거리를 사용하여 수행되었다.

공지된 직선 신호 소자, 즉, Esselte Meto 32 와 Check Point 37이 상기 표에 포함되어 있다.

본 발명에 따른 신호 소자가 공지된 직선 소자에서보다 방향에 훨씬 덜 민감하다는 것을 상기 표에서 명백하게 알 수 있다.

또한, 18 × 18 mm 의 신호 소자가 소정의 송신 주파수에서 최상의 신호치수 비를 갖는다는 것을 상기 표에서 추론할 수 있다.

제5도는 다수의 원형 보조 소자(12)가 직선 보조 소자(13, 14)를 통해 직렬로 결합되는 실시예를 도시한다

도시되지는 않았지만, 3-D 검출이 가능하도록 송수신기내에 서로 수직인 2개의 분리된 신호 소자를 배열하는 것도 또한 가능하다.

14 번째 고조파 및 인접 고조파가 다른 고조 파들과 비교하여 현저하다는 것을 상기 표로부터 또한 알 수 있다. 이것은 본 발명의 신호 성분의 형상에 의해 초래된 놀라운 특수 공진 효과에 기인한 것으로 보인다. 따라서, 높은 주파수 선택성을 가지고 측정이 수행될 수 있으며 그 결과, 잡음이 발생되는 문제가 감소된다는 이점이 성취된다.

또한, 본 발명에 따른 신호 소자는 수신 코일 유닛(2)과 검출기(6)로 이루어진 수신기에 의해 수신 및 검출되는 신호의 주파수 스펙트럼이 송신 및/또는 수신 코일 유닛으로부터의 거리의 함수로 일정하다는 이점을 갖는다. 다만, 고조파의 진폭만은 거리가 증가함에 따라 비례적으로 더 작아진다

공지된 직선 신호 소자에서 가능한 것보다 더 큰 포트 폭이 송신 코일 유닛 및 수신 코일 유닛 사이에 사용될 수 있다는 것이 또한 밝혀졌다

제2도 내지 제5도는 하나의 원형 성분 또는 2 개의 원형 성분으로 구성되는 신호 소자를 도시한다. 2개 이상의 원형 보조 소자를 갖는 신호 소자도 또한 본 발명의 범위내에 있다. 이런 형태의 실시예는 제6도에 예로서 도시되어 있다. 이 경우에, 신호 소자는 원형 보조 소자(12) 및 직선 보조 소자(13, 14)에 더하여, 원형 보조 소자(16)를 포함한다. 이 구성은 제4도에 따라 2개의 신호 소자의 병렬 결합으로 간주될 수 있다. 본 발명의 다른 가능한 실시예는 더 작은 직경을 갖고 보조 소자(12)내에 위치되는 추가적인 원형 보조 소자(17)이다. 이 가능한 실시예는 그 자체로서 사용될 수 있다 제6도는 추가적인 원형 보조 소자(16,17,18)로 구성되는 2 개의 구성의 병렬 결합을 도시한다. 또한, 보조 치수 및 구성도 물론 본 발명의 범위내에 있다

제 7도는 본 발명에 따른 신호 소자의 또다른 실시예를 도시하는데, 여기에서 신호소자는 작동 불능 상태이다. 그 단부에서, 자기를 띨 수 있는 강체로 구성된 다수의 아일랜드(island)(15)가 절연된 신호 소자(12,13,14)를 따라 배열되어 절연된다. 아일랜드가 자계에 의해 자화될때, 상기 신호 소자(14)는 작동 불능이 되고 검출할 수 없게 된다. 제조상의 이유로, 아일랜드를 기판(7)상에 임의로 분배하는 것이 유리하며, 이러한 작동 중지(deactivation) 방법은 본 발명에 따른 신호소자의 대부분의 실시예에 적용된다.

상기 구성을 사용함으로써, 식별 기술의 실행을 위해 선택된 고조파 신호의 신호 생성을 얻는 것이 가능하다.

제8도는 전자기 주파수 검출 및 무선 주파수 검출(이하, 각각 EM 및 RF로 칭함)에 적합한 송신기를 도시한다.

원형 보조 소자(12)와 직선 보조 소자(13,14)로 구성된 EM 검출용 신호 소자는 전기 절연 물질의 기판(7)의 일 측면상에 배열된다. 전기 전도 물질의 표면 (19)은 RF 검출을 위해 다른 면에 맞대어지는데, 이 면은 관통 접촉부(21)를 경유하여 기판을 통해 보조 소자(12)의 표면(20)에 접속된다. 신호 소자(12,13,14)는 하나의 커패시터 표면으로서의 보조 소자(13,14) 및 다른 커패시터 표면으로서의 표면(19)으로 이루어진 커패시터에 직렬 접속되는 자기-인덕터를 나타낸다 자기-인덕터와 커패시터는 결과적으로 RF 검출용 공진 회로를 형성한다.

전술된 송수신기에 의해, 사용된 시스템과 별도로 범용 송수신기가 얻어진다. 물론, 본 발명에 따른 신호 소자의 다양한 구성이 이러한 형태의 송수신기에서 가능하다 .

[표 A]

Claims (10)

1. 소정의 주파수를 갖는 교호 자계의 생성을 위한 송신기와 수신기를 포함하는 검출 시스템용 송수신기로서, 연성 자기 물질로 제조된 신호 소자를 구비하고, 상기 수신기는 교호 자계내에 상기 송수신기를 위치시킴으로써 발생되는 상기 교호 자계의 주파수의 고조파를 검출하는 검출기가 제공되는 검출 시스템용 송수신기에 있어서 상기 신호 소자는 폐쇄된 원 또는 개방된 원의 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 송수신기.
2. 제 1항에 있어서 ,상기 신호 소자는 원의 형상을 가지며, 연성 자기 물질로 제조된 적어도 하나의 직선 보조 소자가 상기 원상의 한 점으로부터 연장되는 것을 특징으로 하는 송수신기 .
3. 제2항에 있어서 ,상기 직선 보조 소자는 상기 원에 접하는 것을 특징으로 하는 송수신기.
4. 제3항에 있어서 상기 원의 직경은 18 mm 이고, 상기 원상의 동일 점에서 접촉하는 2 개의 직선 보초 소자의 총 길이는 18 mm 인 것을 특징으로 하는 송수신기.
5. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 원상의 동일 점으로부터 연장하는 2 개의 직선 보조 소자가 존재하고, 다수의 원이 상기 직선 보조 소자에 의해 직렬로 결합되는 것을 특징으로 하는 송수신기.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 2 개의 신호 소자는 서로에 수직으로 배치되는 것을 특징으로 하는 송수신기.
7. 제2항 또는 제3항에 있어서,보다 작은 직경의 적어도 하나의 제2 원형 보조 소자는 상기 원형 보조 소자 내에 배치되어 접촉하는 것을 특징으로 하는 송수신기.
8. 제7항에 있어서, 서로 내부에 배치되는 2개 세트의 원형 보조 소자는 병렬로 결합되는 것을 특징으로 하는 송수신기.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,강자성체로 제조된 아일랜드가 상기 신호 소자에 적어도 인접하여 배치되는것을 특징으로 하는 송수신기.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,상기 신호 소자는 절연 물질로 이루어진 기판의 한 측면상에 배치되고, 상기 신호 소자에 국소 접속되는 전기 전도성 물질의 표면은 다른 측면상에 존재 하는 것을 특징으로 하는 송수신기.