TW201324370A - 磁力感測器元件及其在電子物件監控與偵測系統中的應用 - Google Patents

磁力感測器元件及其在電子物件監控與偵測系統中的應用 Download PDF

Info

Publication number
TW201324370A
TW201324370A TW101123331A TW101123331A TW201324370A TW 201324370 A TW201324370 A TW 201324370A TW 101123331 A TW101123331 A TW 101123331A TW 101123331 A TW101123331 A TW 101123331A TW 201324370 A TW201324370 A TW 201324370A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
strip
marker
sensor element
magnetic
magnetic resonance
Prior art date
Application number
TW101123331A
Other languages
English (en)
Inventor
Ryusuke Hasegawa
Ronald Joseph Martis
Original Assignee
Metglas Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Metglas Inc filed Critical Metglas Inc
Publication of TW201324370A publication Critical patent/TW201324370A/zh

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B13/00—Burglar, theft or intruder alarms
    • G08B13/22—Electrical actuation
    • G08B13/24—Electrical actuation by interference with electromagnetic field distribution
    • G08B13/2402—Electronic Article Surveillance [EAS], i.e. systems using tags for detecting removal of a tagged item from a secure area, e.g. tags for detecting shoplifting
    • G08B13/2405—Electronic Article Surveillance [EAS], i.e. systems using tags for detecting removal of a tagged item from a secure area, e.g. tags for detecting shoplifting characterised by the tag technology used
    • G08B13/2408—Electronic Article Surveillance [EAS], i.e. systems using tags for detecting removal of a tagged item from a secure area, e.g. tags for detecting shoplifting characterised by the tag technology used using ferromagnetic tags
    • G08B13/2411—Tag deactivation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V15/00—Tags attached to, or associated with, an object, in order to enable detection of the object
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B13/00—Burglar, theft or intruder alarms
    • G08B13/22—Electrical actuation
    • G08B13/24—Electrical actuation by interference with electromagnetic field distribution
    • G08B13/2402—Electronic Article Surveillance [EAS], i.e. systems using tags for detecting removal of a tagged item from a secure area, e.g. tags for detecting shoplifting
    • G08B13/2405—Electronic Article Surveillance [EAS], i.e. systems using tags for detecting removal of a tagged item from a secure area, e.g. tags for detecting shoplifting characterised by the tag technology used
    • G08B13/2408—Electronic Article Surveillance [EAS], i.e. systems using tags for detecting removal of a tagged item from a secure area, e.g. tags for detecting shoplifting characterised by the tag technology used using ferromagnetic tags
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B13/00—Burglar, theft or intruder alarms
    • G08B13/22—Electrical actuation
    • G08B13/24—Electrical actuation by interference with electromagnetic field distribution
    • G08B13/2402—Electronic Article Surveillance [EAS], i.e. systems using tags for detecting removal of a tagged item from a secure area, e.g. tags for detecting shoplifting
    • G08B13/2428—Tag details
    • G08B13/2437—Tag layered structure, processes for making layered tags
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/12—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
    • H01F1/14—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/147—Alloys characterised by their composition
    • H01F1/153—Amorphous metallic alloys, e.g. glassy metals
    • H01F1/15308—Amorphous metallic alloys, e.g. glassy metals based on Fe/Ni

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Computer Security & Cryptography (AREA)
  • Geophysics (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Burglar Alarm Systems (AREA)
  • Soft Magnetic Materials (AREA)
  • Thin Magnetic Films (AREA)
  • Measuring Magnetic Variables (AREA)

Abstract

本發明揭示一種基於具有一線狀表面圖案之一非晶系磁致伸縮合金帶且具有促進效能之磁力諧振元件或標記物條，該磁力諧振元件或標記物條係使用於一電子物件監控標記物或感測器元件中。在帶製造期間引入遠離帶長度方向成80度與90度之間之角度且在帶平面中之一磁各向異性方向，從而在磁力電路，且更特定言之，在使用複數個諧振元件或標記物條之一標記物或感測器元件中之損耗最小之情況中增加諧振效能。一標記物或感測器元件係使用該(該等)諧振元件製造且使用於一電子物件監控與識別系統中。

Description

磁力感測器元件及其在電子物件監控與偵測系統中的應用
本發明係關於鐵磁性非晶系合金帶且係關於一種使用於一電子物件監控系統及一電子物件識別系統中之亦稱為一標記物或一標籤之磁力感測器元件，該感測器元件包括基於一非晶系磁致伸縮材料之一或複數個矩形條，該非晶系磁致伸縮材料在隨著一施加靜磁場變化之一諧振頻率在一交變磁場中機械地振動，藉此有效地使用該標記物之磁力效應。本發明亦係關於使用此一感測器之一電子物件監控系統及一電子物件識別系統。
一磁性材料之磁致伸縮係其中在對該磁性材料施加一外部磁場時發生一尺寸變化之一現象。當該尺寸變化致使該材料在其被磁化而伸長時，該材料被稱為「正磁致伸縮性」。當一材料係「負磁致伸縮性」時，該材料在其磁化時收縮。因此在任一情況中，一磁性材料在其處於一交變磁場中時振動。當連同該交變磁場施加一靜磁場時，該磁性材料之機械振動之頻率透過磁彈性耦合而隨施加靜場變化。此通常稱為△E效應，在(例如)由S.Chikazumi發表之「Physics of Magnetism」(John Wiley & Sons，紐約，1964，第435頁)中描述該△E效應。此處，E(H)表示楊氏模量(Young's modulus)，其係該施加磁場H之一函數。該材料之振動或諧振頻率fr係透過以下方程式與E(H)有關：fr=(1/21)[E(H)/ρ]1/2 (1)， 其中l係材料之長度，且ρ係該材料之質量密度。
上述磁彈性或磁力效應係使用於最早在美國專利第4,510,489號及第4,510,490號(在下文為'489及'490專利)中教示之電子物件監控系統中。此等監控系統有利之處在於：其等提供高偵測靈敏度、高操作可靠性及低操作成本之一組合。
此等系統中之一標記物係長度已知之一鐵磁材料之一條或複數個條，該鐵磁材料用提供稱為偏磁場之一靜場以建立磁力耦合之一磁性較硬鐵磁體(具有一較高矯頑磁性之材料)封裝。該鐵磁標記物材料較佳地係一磁致伸縮非晶系合金帶，此係因為磁致伸縮非晶系合金中磁力耦合之效率極高。如上文方程式(1)指示，本質上藉由合金帶之長度及偏磁場強度判定機械諧振頻率fr。
當該電子物件監控系統中遇到經調諧至該諧振頻率之一詢問信號時，該標記物材料以在由該系統中之一接收器偵測之一大信號場作出回應。
基於上文在'489及'490專利中描述之磁力諧振，考慮若干非晶系鐵磁材料用於電子物件監控系統，該等材料包含非晶系Fe-Ni-Mo-B、Fe-Co-B-Si、Fe-B-Si-C及Fe-B-Si合金。在該等合金中，在基於磁性諧波產生/偵測引起其他系統之偶然觸發之前，市售的基於非晶系Fe-Ni-Mo-B之METGLAS®2826MB合金被一磁力諧振標記物廣泛使用。此發生係因為當時使用之一磁力諧振標記物有時展現非線性BH特徵，導致產生激發場頻率較高之諧波。為避免此 問題(有時稱為一系統「污染問題」)，已發明一系列新的標記物材料，該等標記物材料之實例在美國專利第5,495,231號、第5,539,380號、第5,628,840號、第5,650,023號、第6,093,261號及第6,187,112號中予以揭示。雖然該等新的標記物材料一般執行優於原始'489及'490專利之監控系統中使用之材料，但是在(例如)美國專利第6,299,702號(在下文為'702專利)中揭示之標記物材料中發現更好的磁力效能。該等新的標記物材料需要複雜的熱處理程序以達成如(例如)'702專利中揭示之所要磁力性質。顯然需要一新的磁力標記物材料，其不需要此等複雜的後帶製程，且美國專利第7,205,893號(在下文為'893專利)、第7,320,433號(在下文為'433專利)及第7,561,043號(在下文為'043專利)之發明提供具有高磁力效能且不導致上述提及之「污染問題」之此一標記物材料。如美國專利第6,359,563號中揭示，根據'702專利之一標記物條廣泛使用於具有兩個條之一標記物。歸因於該兩個條沿條寬度方向具有相同的曲率半徑(此係因為該兩個條之各者係以完全相同之方式處理)之事實，根據'702專利，該兩個條在條表面上之許多點處彼此接觸，使該等條上之磁力振動減幅，且因此減小該標記物之有效性。'893、'433及'043專利改良此缺陷。在最大化磁力諧振效應('893、'433及'043專利以此為基礎)中，已發現控制該效應之一新的態樣，該新的態樣係本發明之一基礎。因此，本發明進一步增強'893、'433及'043專利中使用之磁力諧振效應。而且，需要 使用此一標記物之一有效電子物件監控系統。
根據本發明之一實施例，基於磁力諧振之一電子物件監控及識別系統之一標記物或一感測器元件使用一軟磁性材料。
整體磁力諧振性質增強之一標記物材料係由一非晶系合金帶製造。呈一帶形式之具有磁力諧振能力之磁性標記物材料如美國專利第4,142,571號(在下文為'571專利)中教示般鑄造在一旋轉基板上。當已鑄造帶寬度比一標記物材料之預定寬度更寬時，將該帶切開成該預定寬度。因此製備之帶經切割為具有一預定寬度之延性矩形非晶系金屬標記物條以使用該等標記物條之一或複數個連同提供一偏磁靜磁場之至少一個半硬磁鐵條一起製造一磁力諧振標記物。
一電子物件監控系統使用根據本發明之一實施例之一標記物或一感測器元件。該系統具有一物件訊問區，其中本發明之一磁力標記物或感測器元件在一標記物條之諧振頻率經歷一訊問磁場，藉由位於該物件訊問區中具有一對天線線圈之一接收器偵測回應於該訊問磁場激發之信號。接著藉由識別該標記物之一信號偵測電路處理所接收之磁力諧振信號。
根據本發明之一實施例，一磁力諧振電子物件監控系統之一感測器元件或一標記物包括：自一非晶系鐵磁合金帶切割而成之至少一延性磁致伸縮條。該帶具有一帶長度方向、一帶平面及一線狀表面圖案，且該表面圖案具有一表 面線方向。該至少一標記物條具有遠離該帶長度方向成80度與90度之間之一角度且在該帶平面中之一磁各向異性方向，且該表面線方向與在帶鑄造期間藉由調整鑄造條件引入之磁各向異性方向一致。該至少一標記物條在利用一靜偏磁場之交變磁場激發下展現一磁力諧振。
根據本發明之一實施例，該非晶系鐵磁合金帶具有自0.8特斯拉至1.0特斯拉之範圍之一飽和感應。
根據本發明之一實施例，該非晶系鐵磁合金帶具有自9 ppm至14 ppm之範圍之一飽和磁致伸縮。
根據本發明之一實施例，該非晶系鐵磁合金帶具有基於Fea-Nib-Moc-Bd之組合物，其中35a42、38b45、0c5、11<d17且a+b+c+d=100，視需要以Co、Cr、Mn及/或Nb取代多達3原子%的Mo，且視需要以Si及/或C取代多達1.5原子%的B。
根據本發明之一實施例，該非晶系鐵磁合金帶係具有以下之一者之組合物之一合金：Fe41.3Ni38.2Mo3.6B16.3Si0.6、Fe37.6Ni44.9Mo4.4B11.5Si1.35Co0.1Cr0.15、Fe37.2Ni41.2Mo3.6B16.1Si0.9C0.6Co0.1Cr0.3、Fe37.1Ni42.2Mo3.7B16.3Si0.7、Fe36.9Ni42.0Mo3.9B16.2Si0.7Co0.1Cr0.2、Fe36.4Ni42.6Mo3.9B15.9Si0.9Cr0.3、Fe36.0Ni42.3Mo3.9B16.6Si0.8Co0.1Cr0.3及Fe35.8Ni43.5Mo3.5B16.4Si0.6Co0.1Cr0.1。
根據本發明之一實施例，該至少一標記物條具有一離散長度且在一長度相關頻率展現磁力諧振。
在選擇的情況中，該至少一標記物條具有自約35毫米至 約40毫米之範圍之一長度。
在選擇的情況中，該至少一標記物條具有自約5毫米至約8毫米之範圍之一標記物條寬度。
在選擇的情況中，該複數個標記物條如圖1中所示般堆疊，或並排放置。
根據本發明之一實施例，該至少一標記物條具有自1毫秒至2毫秒之範圍之磁力諧振信號衰減之一特徵時間常數。
根據本發明之一實施例，該至少一標記物條具有自其最小諧振頻率至其接近最大可觀察諧振頻率超過1.9 kHz之一諧振頻率偏移。
在選擇的情況中，沿該至少一標記物條之方向放置至少一偏磁條。
根據本發明之一實施例，將該至少一標記物條容置在與該偏磁條分離之一腔中。
根據本發明之另一實施例，一電子物件監控系統具有偵測一感測器元件或標記物之諧振之一能力，且包括調諧至預定監控磁場頻率之一監控系統，其中該監控系統能夠偵測來自一標記物之一磁力諧振。該感測器元件或標記物經調適以在一預選擇頻率機械諧振，且具有自一非晶系鐵磁合金帶切割而成之至少一延性磁致伸縮標記物條。該帶具有一帶長度方向、一帶平面及一線狀表面圖案，且該表面圖案具有一表面線方向。該至少一標記物條具有遠離該帶長度方向成80度與90度之間之一角度且在該帶平面中之一 磁各向異性方向，且該表面線方向與在帶鑄造期間藉由調整鑄造條件引入之磁各向異性方向一致。該至少一標記物條在利用一靜偏磁場之交變磁場激發下展現一磁力諧振。
在參考較佳實施例及隨附圖式之下列實施方式時將更完全理解本發明並將明白進一步優點。
整體磁力諧振性質增強之一標記物材料係由一非晶系合金帶製造。呈一帶形式之具有磁力諧振能力之磁性標記物材料如'571專利中教示般鑄造在一旋轉基板上。當已鑄造帶寬度比一標記物材料之預定寬度更寬時，將該帶切開成該預定寬度。因此製備之帶經切割為具有一預定寬度之延性矩形非晶系金屬條以使用該等條之一或複數個連同提供一偏磁靜磁場之至少一個半硬磁鐵條一起製造一磁力諧振標記物。圖1中展現根據本發明之一實施例之一基本電子物件監控標記物標籤，其中100及101係外罩，110及111係如指示般堆疊且插入腔區域102中之矩形非晶系金屬條。130係該矩形非晶系金屬條110上之一線狀表面圖案。金屬條111在其表面上具有一類似的線狀圖案。120係以該等非晶系金屬條110及111能夠機械振動而免受實體限制之一方式插入該腔區域102中之一偏磁件。在本發明之一實施例中，用於形成標記物條之一帶之非晶系鐵磁合金具有基於Fea-Nib-Moc-Bd之一組合物，其中35a42、38b45、0c5、11<d17且a+b+c+d=100，視需要以Co、Cr、Mn及/或Nb取代多達3原子%的Mo，且視需要以Si及/或C取代多 達1.5原子%的B。(以下稱「段落A」)
在本發明之特定實施例中，用於形成該標記物條之一帶之非晶系鐵磁合金具有以下之一者之組合物：Fe41.3Ni38.2Mo3.6B16.3Si0.6、Fe37.6Ni44.9Mo4.4B11.5Si1.35Co0.1Cr0.15、Fe37.2Ni41.2Mo3.6B16.1Si0.9C0.6Co0.1Cr0.3、Fe37.1Ni42.2Mo3.7B16.3Si0.7、Fe36.9Ni42.0Mo3.9B16.2Si0.7Co0.1Cr0.2、Fe36.4Ni42.6Mo3.9B15.9Si0.9Cr0.3、Fe36.0Ni42.3Mo3.9B16.6Si0.8Co0.1Cr0.3及Fe35.8Ni43.5Mo3.5B16.4Si0.6Co0.1Cr0.1。因此，具有段落A中定義之化學組合物之一非晶系磁致伸縮合金係根據'571專利中描述之技術及方法鑄造。鑄造帶具有約100毫米之寬度，且其厚度係約28微米。接著將該帶切開成具有不同寬度之較狹窄帶。接著將所切開之帶切割為具有自約35毫米至約40毫米之範圍之一長度之延性矩形條。接著所切割之帶條之特徵在於實例1中描述之方法。
圖2展現作為本發明之一實施例之合金帶之一候選者之一典型非晶系合金條之磁力諧振特徵。該合金條之磁力諧振頻率fr係藉由曲線10指示為沿條之長度方向施加之偏磁場之一函數。曲線11及12分別對應於在諧振激發終止開始時及在諧振激發終止後1毫秒藉由實例1中描述之方法偵測之信號電壓。點A及B分別對應於曲線11及12上之最大信號電壓。點C對應於曲線10上之最小值之諧振頻率fr。圖2之磁力諧振性質係針對本發明之實施例之合金而量測，該等合金具有Fea-Nib-Moc-Bd之化學組合物，其中35a42、38b45、0c5、11<d17且a+b+c+d=100，視需要以 Co、Cr、Mn及/或Nb取代多達3原子%的Mo，且視需要以Si及/或C取代多達1.5原子%的B。表格I係根據本發明之代表性合金之一列表，其提供由實例2中描述之方法判定之飽和感應Bs之值。圖2係針對表格I之合金D獲得之磁力諧振性質。
如表格I中所示，該非晶系合金具有自約0.8特斯拉至約1.0特斯拉之範圍之一飽和感應。
以下表格II中總結特徵在於自表格I中列出之合金切割而成之帶條之實例1之方法之磁力諧振性質。在此表格中，在Hmin之量fr及量Hmin分別對應於圖2中之點C處之諧振頻率及偏磁場。量FS係自點C至120 A/m之偏磁場之諧振頻率偏移。Homax係曲線10處於其最大值Vomax(如圖2中之點A指示)所處之偏磁場。H1max係曲線11處於其最大值V1max(如圖2中之點B指示)所處之偏磁場。V1/Vo之比率指示一帶條之磁力諧振之有效性，此係因為該比率遵循下列關係： V(t)/Vo=exp(-t/τ) (2)，其中t係一AC場激發終止後量測之時間，且τ係諧振信號衰減之一特徵時間常數，且Vo係t=0時之諧振信號。因此上文定義之量V1係t=1毫秒時偵測之信號電壓。表格II之最後一行中給定諧振標記物條寬度。在此表格中亦包含在根據'702專利中描述之熱處理方法製備之商用產品上獲取之諧振特徵。
圖2中描繪之諧振特徵在設計具有停用能力之一諧振標記物上非常重要。一作用監控標記物標籤具有如圖1中所示之一偏磁磁鐵，使得該監控標記物標籤在一給定頻率磁 力諧振。在停用期間，該標記物經歷一偏磁場變化，導致諧振頻率偏移。如上文定義之諧振頻率偏移FS必須相異，使得停用有效。超過1.5 kHz之一諧振頻率偏移被認為是足夠的，但是為安全停用，所需諧振頻率偏移之下限在本發明中被設定為1.9 kHz。藉由檢視上文表格II，滿足頻率偏移1.9 kHz之帶條展現大於1毫秒之諧振衰減特徵時間τ，指示此等帶條在諧振信號保持上有效，此係可靠電子物件監控中所需要的。帶條G-2及G-3具有在本發明之實施例之範疇內之化學組合物，指示化學組合物單獨不足以提供根據本發明之實施例之產品。應注意，對於合金條G-2及G-3，FS低於1.9 kHz，且信號電壓V1max遠低於50毫伏，從而太低而不能進行有效信號偵測。如下所述進行進一步實驗以完成本發明。
'571專利之鑄造程序涉及熔融金屬溶液塘(molten metal puddle)經驟冷為在熔融金屬固化表面上迅速冷卻之一連續帶，該表面基本上係具有一高導熱性之一旋轉輪。在此等條件下，熔融金屬溶液塘不可避免地並非靜止而係動態，通常伴隨著週期性振盪。此在鑄造帶表面上引入肉眼模糊可見之週期性線狀表面圖案。圖3展現一此實例。在面對旋轉冷鑄輪上之熔融金屬固化表面之帶表面上觀察到如實例3中描述般雖然對於肉眼而言模糊但是在雷射電子顯微鏡下清晰之線狀表面圖案。該表面實體線之方向接近於遠離該帶之長度方向90度。此類型的表面圖案在磁性材料之 科學與技術中眾所周知以影響該帶之磁性性質。根據本發明之實施例，表格I中指定合金B之此帶之磁力諧振性質確實反映該影響。合金B帶之磁力性質之特徵在於使用P.T.Squire發表在《磁學及磁性材料雜誌(Journal of Magnetism and Magnetic Materials)》第87卷第299頁至第310頁(1990)之「Phenomemological Model for Magnetization,Magnetostriction and △E Effect in Field-Annealed Amorphous Ribbons」中找到的下列方程式：E/Es=1/{1+(9λs 2 Es/8K)F(h；θ,γ)} (3)
其中F(h；θ,γ)={sin2 2(θ-φ1)}/{cos2 φ1+h cos(θ-φ1)+2γ cos 2(θ-φ1)}，其中E係上文方程式(1)中之楊氏模量，且Es係飽和模量，K係磁各向異性能量，h等於(施加場)/(2K/Ms)，其中Ms係飽和磁化量，γ=3λsσ/4K(σ：內部應變力)，θ係磁各向異性方向相對於帶長度方向之角度，且φ1係飽和磁化量Ms與磁各向異性K之方向之間之角度。在自帶合金B切割而成之一條上獲取之如表格II中合金帶條B-1列出之磁力諧振資料擬合為上文方程式(3)，如圖4中所示，其中曲線41係量測曲線且曲線42係使用方程式(3)計算之曲線。自此曲線擬合得出角度θ=88度，其在圖3中由線AB指示。因此圖3中表面圖案之表面線方向與該帶中之磁各向異性方向一致。對來自表格II中列出為合金帶條G-2之表格I中之帶合金G之一切割條執行類似曲線擬合，展 示圖5之線狀表面圖案。圖6中給定曲線擬合之結果，其中曲線61係量測曲線，且曲線62係藉由使用方程式(3)計算之曲線，該曲線指示表面線方向與帶中之磁各向異性方向一致，該磁各向異性方向如由圖5中之線AB指示般遠離帶之長度方向78度。對表格II中之帶條G-1執行類似曲線擬合，圖7展示該曲線擬合之結果，其中曲線71係量測曲線，且曲線72係藉由使用方程式(3)計算。在此情況中，磁各向異性之角度θ遠離帶長度方向88度。對表格II之帶條A-2執行又一曲線擬合產生圖8，其中曲線81係量測曲線，且曲線82係藉由使用方程式(3)計算，指示θ=82度。在帶鑄造期間引入之表面圖案確保鑄造帶之高位準之磁力諧振效能。此外，該帶上之表面圖案提供若干技術優點(諸如使品質控制程序更快速且更容易)，導致帶產品良率之相當大的改良。例如，比較而言，歸因於將帶切開為一給定寬度、將其切割為一預定長度及量測磁力諧振性質以判定該帶是否滿足規格之步驟，根據'433、'893及'043專利之產品需要冗長的品質控制。可藉由使用根據本發明之實施例之具有表面圖案之帶消除'433、'893及'043專利之產品之品質控制程序中的此等額外步驟之全部或一些步驟。
對具有段落A中定義之化學組合物之代表性帶執行磁力諧振曲線擬合。表格III中給定表格I中列出之代表性合金之曲線擬合之結果：
表格III指示以下各項：磁各向異性範圍為自250 J/m3至700 J/m3；飽和磁致伸縮量λs範圍為自9.5 ppm至14.5 ppm；且磁各向異性方向相對於帶之長度方向θ範圍為自78度至90度。量Es接近1.5x1011 N/m2。表格II與表格III中之資料之一比較為本發明之發明者提供帶中磁各向異性方向之一較佳範圍(該範圍為遠離帶長度方向80度與90度之間)。因此表格II與表格III中之帶條G-2及G-3並不適合作為根據本發明之實施例之一磁力諧振元件，此係因為雖然該等帶條G-2及G-3之化學組合物係在段落A中給定之較佳組合物範圍內，但是該等帶條G-2及G-3分別展示37及34之V1max值。
在根據本發明之實施例之一磁力諧振元件之一態樣中， 源於磁性元件之信號電壓與該元件之體積成比例。例如，對於寬度為7毫米之條，Vomax係在240毫伏與320毫伏之範圍中，而對於寬度為6毫米之條，Vomax係在150毫伏與214毫伏之範圍中，如表格II指示。因此若需要較大的偵測信號，則對於該磁力元件之寬度而言7毫米係較佳的。
在當前使用於工業中之實際電子物件監控系統中，採用一單一或雙條組態。因此，使用實例1之效能測試評估雙條標記物之磁力性質，且在表格IV中列出結果。諸如A之首字母對應於表格I中列出之合金。
因為信號V1係商用電子物件監控系統中之追蹤信號，所以高V1電壓振幅係較佳的。在商用產品中，在實例1之信號偵測電路中最大值V1(V1max)範圍為自160毫伏至190毫伏。如表格IV指示，由表格I中之合金A、B、C、D、E、F及H製成之條展示V1max超過160毫伏。全部此等帶條具有超過1.9 kHz之FS及超過1.8毫秒之特徵時間常數τ，指示此等條適合用於商用電子物件監控系統中之雙條標記物中。具有圖5之帶表面圖案之雙帶條標記物G-4展示39毫伏之V1max，其太低而不能用作商用系統中之一電子物件監控標記物。
根據本發明之實施例製備之具有一矩形非晶系磁致伸縮合金條或複數個矩形非晶系磁致伸縮合金條之一標記物(亦稱為一感測器元件，諸如圖1中例示之標記物)係使用於圖9中繪示之一電子物件監控系統中。如所示，具有根據本發明之一實施例之一標記物901之一物件902被放置在裝備有一對AC場激發線圈912之一訊問區903中，該對AC場激發線圈912係藉由一信號產生器913及一AC放大器914組成之一電子裝置910驅動。該電子裝置910經程式化以激發本發明之實施例之標記物條達一預定時間週期，在該預定時間週期時終止激發。在線圈912中之激發終止後，信號接收線圈911中偵測之一信號被饋送至經調諧至該訊問區903中之標記物之一諧振頻率之一信號偵測電路盒916。激發場終止及信號偵測之開始受控於一電路盒915。該信號偵測器916連接至一識別器917，該識別器917將一訊問結 果傳達至一訊問器。當具有本發明之一實施例之一電子監控標記物901之物件902退出該訊問區903時，(若需要)藉由一去磁場停用該標記物。
實例1
在其中一對線圈供應一靜偏磁場之一裝備中判定磁力效能且藉由一示波器及一伏特計量測出現在由一反感線圈補償之一信號偵測線圈中之電壓。因此所量測電壓係偵測線圈相依的且指示一相對信號振幅。藉由一市售函數產生器供應激發AC場。該函數產生器經程式化以激發本發明之一標記物條或若干標記物條持續3毫秒，在該週期後終止該激發，且隨時間量測信號衰減。因此獲取之資料係用市售電腦軟體處理並分析。
實例2
使用一市售DC BH迴路量測設備以依據施加場H量測磁感應B。磁感應B並未隨著接近4000 A/m之施加場變化，指示材料呈磁性飽和。接著將4000 A/m處之磁感應識別為飽和磁感應Bs。
實例3
習知光學顯微鏡並未在對肉眼模糊可見之帶表面圖案之影像中產生足夠的對比度。然而，一市售雷射電子顯微鏡使帶表面影像改良。圖3及圖5中展示實例。
根據本發明之一實施例，該至少一標記物條具有一離散長度且在一長度相關頻率展現磁力諧振。
根據本發明之一實施例，電子物件監控系統具有偵測一 感測器元件或一標記物之諧振之一能力，且包括經調諧至預定監控磁場頻率之一監控系統，其中該監控系統偵測一標記物，該標記物經調適以在一預選擇頻率機械諧振，且具有自一非晶系鐵磁合金帶切割而成之至少一延性磁致伸縮標記物條，該非晶系鐵磁合金帶具有遠離帶長度方向成80度與90度之間之一角度且在帶平面中之一磁各向異性方向，該磁各向異性方向係在帶鑄造期間藉由調整鑄造條件引入，且該非晶系鐵磁合金帶在利用一靜偏磁場之交變磁場激發下展現磁力諧振。
根據本發明之一實施例，該非晶系鐵磁合金具有基於Fea-Nib-Moc-Bd之組合物，其中35a42、38b45、0c5、11d17且a+b+c+d=100，視需要以Co、Cr、Mn及/或Nb取代多達3原子%的Mo，且視需要以Si及/或C取代多達1.5原子%的B。
雖然已展示且描述本發明之數個實施例，但是熟習此項技術者應明白在不脫離本發明之原理及精神之情況中可對此等實施例作出改變，本發明之範疇係定義於申請專利範圍及其等效物中。
10‧‧‧曲線
11‧‧‧曲線
12‧‧‧曲線
41‧‧‧曲線
42‧‧‧曲線
61‧‧‧曲線
62‧‧‧曲線
71‧‧‧曲線
72‧‧‧曲線
81‧‧‧曲線
82‧‧‧曲線
100‧‧‧外罩
101‧‧‧外罩
102‧‧‧腔區域
110‧‧‧矩形非晶系金屬條
111‧‧‧矩形非晶系金屬條
120‧‧‧偏磁件
130‧‧‧線狀表面圖案
901‧‧‧標記物
902‧‧‧物件
903‧‧‧訊問區
910‧‧‧電子裝置
911‧‧‧信號接收線圈
912‧‧‧交流場激發線圈
913‧‧‧信號產生器
914‧‧‧交流放大器
915‧‧‧電路盒
916‧‧‧信號偵測器/信號偵測電路盒
917‧‧‧識別器
圖1係展示根據本發明之一實施例之使用具有表面圖案之兩個磁力諧振條之一電子物件監控標記物標籤或感測器元件之一透視圖。
圖2係展示根據本發明之一實施例之一單一條標記物之磁力諧振特徵之一圖表，藉由曲線10指示諧振頻率，藉由 曲線11指示在開始終止諧振激發時之信號電壓且藉由曲線12指示在諧振激發終止後1毫秒之信號電壓。
圖3係面對本發明之一非晶系金屬帶之液體金屬固化表面之帶表面之一雷射電子顯微鏡影像，藉由線AB指示磁各向異性方向，該方向遠離該帶長度方向88度，且該線AB與表面線方向一致。
圖4係展示根據本發明之一實施例之一單一條標記物之磁力諧振特徵之一圖表，圖3係為了該圖表而獲取，該圖表展示作為偏磁場之一函數之諧振頻率。
圖5係面對在本發明之範疇外之一非晶系金屬帶之液體金屬固化表面之帶表面之一雷射電子顯微鏡影像，線AB為磁各向異性方向，該方向遠離該帶長度方向78度，且線AB與表面線方向一致。
圖6係展示圖5之一單一條標記物之磁力諧振特徵之一圖表，其展示作為偏磁場之一函數之諧振頻率。
圖7係展示本發明之一實施例之一單一條標記物之磁力諧振特徵之一實例之一圖表。
圖8係展示本發明之一實施例之一單一條標記物之磁力諧振特徵之一實例之一圖表。
圖9係本發明之一實施例之一電子物件監控系統之一示意圖解。
100‧‧‧外罩
101‧‧‧外罩
102‧‧‧腔區域
110‧‧‧矩形非晶系金屬條
111‧‧‧矩形非晶系金屬條
120‧‧‧偏磁件
130‧‧‧線狀表面圖案

Claims (14)

  1. 一種磁力諧振電子物件監控系統之感測器元件，其包括：至少一延性磁致伸縮標記物條，其係自一非晶系鐵磁合金帶切割而成，其中該帶具有一帶長度方向、一帶平面及一線狀表面圖案，該表面圖案具有一表面線方向，該至少一標記物條具有遠離該帶長度方向成80度與90度之間之一角度且在該帶平面中之一磁各向異性方向，該表面線方向與該磁各向異性方向一致，該磁各向異性方向係在帶鑄造期間藉由調整鑄造條件引入，及該至少一標記物條在利用一靜偏磁場之一交變磁場激發下展現一磁力諧振。
  2. 如請求項1之感測器元件，其中該非晶系鐵磁合金帶具有自0.8特斯拉至1.0特斯拉之範圍之一飽和感應。
  3. 如請求項2之感測器元件，其中該非晶系鐵磁合金帶具有自9 ppm至14 ppm之範圍之一飽和磁致伸縮。
  4. 如請求項2之感測器元件，其中該非晶系鐵磁合金帶具有基於Fea-Nib-Moc-Bd之組合物，其中35a42、38b45、0c5、11d17且a+b+c+d=100，視需要以Co、Cr、Mn及/或Nb取代多達3原子%的Mo，且視需要以Si及/或C取代多達1.5原子%的B。
  5. 如請求項4之感測器元件，其中該非晶系鐵磁合金帶係 具有以下之一者之組合物之一合金：Fe41.3Ni38.2Mo3.6B16.3Si0.6、Fe37.6Ni44.9Mo4.4B11.5Si1.35Co0.1Cr0.15、Fe37.2Ni41.2Mo3.6B16.1Si0.9C0.6Co0.1Cr0.3、Fe37.1Ni42.2Mo3.7B16.3Si0.7、Fe36.9Ni42.0Mo3.9B16.2Si0.7Co0.1Cr0.2、Fe36.4Ni42.6Mo3.9B15.9Si0.9Cr0.3、Fe36.0Ni42.3Mo3.9B16.6Si0.8Co0.1Cr0.3及Fe35.8Ni43.5Mo3.5B16.4Si0.6Co0.1Cr0.1。
  6. 如請求項1之感測器元件，其中該至少一標記物條具有一離散長度且在一長度相關頻率展現磁力諧振。
  7. 如請求項6之感測器元件，其中該至少一標記物條具有自約35毫米至約40毫米之範圍之一長度。
  8. 如請求項7之感測器元件，其中該至少一標記物條具有自約5毫米至約8毫米之範圍之一標記物條寬度。
  9. 如請求項8之感測器元件，其中該至少一標記物條具有自約1毫秒至約2毫秒之範圍之磁力諧振信號衰減之一特徵時間常數。
  10. 如請求項9之感測器元件，其中該至少一標記物條具有自其最小諧振頻率至其接近最大可觀察諧振頻率超過1.9 kHz之一諧振頻率偏移。
  11. 如請求項1之感測器元件，其中兩個標記物條經堆疊或並排放置。
  12. 如請求項1之感測器元件，其進一步包含沿該至少一標記物條之方向放置之至少一偏磁條。
  13. 如請求項12之感測器元件，其中該至少一標記物條容置 在與該偏磁條分離之一腔中。
  14. 一種電子物件監控系統，其包括：一監控系統，其經調諧至預定監控磁場頻率，其中該監控系統能夠偵測來自一感測器元件的一磁力諧振，該感測器元件經調適以在一預選擇頻率機械諧振，且具有自一非晶系鐵磁合金帶切割而成之至少一延性磁致伸縮標記物條，該帶具有一帶長度方向、一帶平面及一線狀表面圖案，該表面圖案具有一表面線方向，該至少一標記物條具有遠離該帶長度方向成80度與90度之間之一角度且在該帶平面中之一磁各向異性方向，該表面線方向與該磁各向異性方向一致，該磁各向異性方向係在帶鑄造期間藉由調整鑄造條件引入，及該至少一標記物條在利用一靜偏磁場之交變磁場激發下展現一磁力諧振。
TW101123331A 2011-06-29 2012-06-28 磁力感測器元件及其在電子物件監控與偵測系統中的應用 TW201324370A (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/171,968 US8366010B2 (en) 2011-06-29 2011-06-29 Magnetomechanical sensor element and application thereof in electronic article surveillance and detection system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW201324370A true TW201324370A (zh) 2013-06-16

Family

ID=47389554

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW101123331A TW201324370A (zh) 2011-06-29 2012-06-28 磁力感測器元件及其在電子物件監控與偵測系統中的應用

Country Status (7)

Country Link
US (1) US8366010B2 (zh)
EP (1) EP2727050A4 (zh)
JP (1) JP2014526084A (zh)
KR (1) KR20140048191A (zh)
CN (1) CN103797496A (zh)
TW (1) TW201324370A (zh)
WO (1) WO2013003431A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI626429B (zh) * 2016-02-23 2018-06-11 聯發科技股份有限公司 感測器、組裝感測器的方法和感測系統

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10316396B2 (en) * 2015-04-30 2019-06-11 Metglas, Inc. Wide iron-based amorphous alloy, precursor to nanocrystalline alloy
BR112017024361A2 (pt) * 2015-05-12 2018-07-31 3M Innovative Properties Co marcador magnetomecânico com estabilidade de frequência e intensidade de sinal otimizadas
CN106353702B (zh) * 2016-09-14 2018-11-13 广东顺德中山大学卡内基梅隆大学国际联合研究院 一种基于面内伸缩模态谐振器的mems磁场传感器及制备方法
US10335634B2 (en) * 2017-07-04 2019-07-02 Samir Hanna Safar Roller exercise device
CN110118946B (zh) * 2019-04-19 2020-12-29 华中科技大学 一种谐振式磁传感器

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4142571A (en) 1976-10-22 1979-03-06 Allied Chemical Corporation Continuous casting method for metallic strips
US4510489A (en) 1982-04-29 1985-04-09 Allied Corporation Surveillance system having magnetomechanical marker
US4510490A (en) 1982-04-29 1985-04-09 Allied Corporation Coded surveillance system having magnetomechanical marker
US6093261A (en) 1995-04-13 2000-07-25 Alliedsignals Inc. Metallic glass alloys for mechanically resonant marker surveillance systems
US5628840A (en) 1995-04-13 1997-05-13 Alliedsignal Inc. Metallic glass alloys for mechanically resonant marker surveillance systems
US5539380A (en) 1995-04-13 1996-07-23 Alliedsignal Inc. Metallic glass alloys for mechanically resonant marker surveillance systems
US5495231A (en) 1995-04-13 1996-02-27 Alliedsignal Inc. Metallic glass alloys for mechanically resonant marker surveillance systems
US6187112B1 (en) 1995-04-13 2001-02-13 Ryusuke Hasegawa Metallic glass alloys for mechanically resonant marker surveillance systems
US6011475A (en) * 1997-11-12 2000-01-04 Vacuumschmelze Gmbh Method of annealing amorphous ribbons and marker for electronic article surveillance
IL126748A0 (en) * 1998-10-26 1999-08-17 Amt Ltd Three-phase transformer and method for manufacturing same
US6359563B1 (en) * 1999-02-10 2002-03-19 Vacuumschmelze Gmbh ‘Magneto-acoustic marker for electronic article surveillance having reduced size and high signal amplitude’
US6645314B1 (en) * 2000-10-02 2003-11-11 Vacuumschmelze Gmbh Amorphous alloys for magneto-acoustic markers in electronic article surveillance having reduced, low or zero co-content and method of annealing the same
JP4483647B2 (ja) * 2005-03-24 2010-06-16 富士ゼロックス株式会社 磁性素子を付与した媒体、媒体の情報読取方法および装置
US7205893B2 (en) 2005-04-01 2007-04-17 Metglas, Inc. Marker for mechanically resonant article surveillance system
US20060219786A1 (en) 2005-04-01 2006-10-05 Metglas, Inc. Marker for coded electronic article identification system

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI626429B (zh) * 2016-02-23 2018-06-11 聯發科技股份有限公司 感測器、組裝感測器的方法和感測系統
US11175161B2 (en) 2016-02-23 2021-11-16 Mediatek Inc. Inductive sensor for position/orientation sensing

Also Published As

Publication number Publication date
EP2727050A1 (en) 2014-05-07
US20130001314A1 (en) 2013-01-03
CN103797496A (zh) 2014-05-14
KR20140048191A (ko) 2014-04-23
US8366010B2 (en) 2013-02-05
WO2013003431A1 (en) 2013-01-03
EP2727050A4 (en) 2015-05-06
JP2014526084A (ja) 2014-10-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI394104B (zh) 用於機械共振物件監視系統之標誌
KR100294937B1 (ko) 전자식 물품 감시시스템에 사용되는 자기 기계적 마커 및 그 제조방법.
TW201324370A (zh) 磁力感測器元件及其在電子物件監控與偵測系統中的應用
TWI480567B (zh) 用於編碼電子物件識別系統之標誌
JP2008545175A5 (zh)
EP0820534B1 (en) Metallic glass alloys for mechanically resonant marker surveillance systems
US7626502B2 (en) Anti-theft security marker with soft magnetic bias component
Herzer Magnetic materials for electronic article surveillance
JP3955623B2 (ja) 機械的に共振するマーカーによる監視装置用の金属ガラス合金
JP4447055B2 (ja) 機械的共振型標識監視システム用金属ガラス合金
JP2002505374A (ja) 機械的共振マーカ監視システム用の金属ガラス合金
EP0961301B1 (en) A magnetic marker
Gong et al. Longitudinally driven giant magneto-impedance effect enhancement by magneto-mechanical resonance
JPH09512360A (ja) 特性の改良されたアモルファステープを含むラベル
Sagasti Sedano et al. Size Dependence of the Magnetoelastic Properties of Metallic Glasses for Actuation Applications
WO2007149135A2 (en) Anti-theft security marker with soft magnetic bias component
JP2001506025A (ja) 音響磁気式盗難防護システムにおけるラベル