TW201710708A - 具有增強的頻率穩定性及信號強度之磁力標記器 - Google Patents

具有增強的頻率穩定性及信號強度之磁力標記器 Download PDF

Info

Publication number
TW201710708A
TW201710708A TW105114605A TW105114605A TW201710708A TW 201710708 A TW201710708 A TW 201710708A TW 105114605 A TW105114605 A TW 105114605A TW 105114605 A TW105114605 A TW 105114605A TW 201710708 A TW201710708 A TW 201710708A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
mmr
resonator device
ferromagnetic
resonator
magnetic resonator
Prior art date
Application number
TW105114605A
Other languages
English (en)
Inventor
濟亞德 哈那 多尼
Original Assignee
３Ｍ新設資產公司
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 ３Ｍ新設資產公司 filed Critical ３Ｍ新設資產公司
Publication of TW201710708A publication Critical patent/TW201710708A/zh

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V3/00—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation
    • G01V3/08—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with magnetic or electric fields produced or modified by objects or geological structures or by detecting devices
    • G01V3/081—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with magnetic or electric fields produced or modified by objects or geological structures or by detecting devices the magnetic field is produced by the objects or geological structures
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K3/00—Thermometers giving results other than momentary value of temperature
    • G01K3/02—Thermometers giving results other than momentary value of temperature giving means values; giving integrated values
    • G01K3/04—Thermometers giving results other than momentary value of temperature giving means values; giving integrated values in respect of time
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • G01K7/36—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using magnetic elements, e.g. magnets, coils
    • 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
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V3/00—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation
    • G01V3/08—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with magnetic or electric fields produced or modified by objects or geological structures or by detecting devices
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V3/00—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation
    • G01V3/15—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation specially adapted for use during transport, e.g. by a person, vehicle or boat
    • G01V3/165—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation specially adapted for use during transport, e.g. by a person, vehicle or boat operating with magnetic or electric fields produced or modified by the object or by the detecting device

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geophysics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
  • Hall/Mr Elements (AREA)
  • Measuring Magnetic Variables (AREA)

Abstract

一種磁力共振器裝置包含設置成一堆疊排列的複數個鐵磁元件，各鐵磁元件具有一第一縱向端部及一第二縱向端部。一第一偏磁元件係設置成與該堆疊排列的該第一縱向端部相鄰且一第二偏磁元件係設置成與該堆疊排列的一第二縱向端部相鄰。一夾緊元件係設置在該堆疊排列的一中央縱向區域中以限制該複數個鐵磁元件在該中央縱向區域相對於彼此的垂直位移，其中該第一端部及該第二端部經歷展開移動。

Description

具有增強的頻率穩定性及信號強度之磁力標記器
磁力共振器已為眾所周知且已經運用在零售保全業幾十年了。此外，磁力共振器(magneto-mechanical resonators,MMR)因其低成本、扁平外型以及彈性組件，所以亦適用於埋入式基礎設施，其等可經組態為獨立標記器或可實體上附接至地下管線或公用設施。其可用來精確地識別經埋入的資產及其位置。例如，請參照US 2012/068823、US 2012/0325359、以及US 2013/0099790，其全文各以引用方式併入本說明書中。
然而，此種MMR的偵測範圍及頻率穩定性會受到限制。
在本發明的一第一態樣中，一磁力共振器裝置包含設置成一堆疊排列的複數個鐵磁元件，各鐵磁元件具有第一縱向端部及第二縱向端部。一第一偏磁元件係設置成與該堆疊排列的該第一縱向端部相鄰且一第二偏磁元件係設置成與該堆疊排列的一第二 縱向端部相鄰。一夾緊元件係設置在該堆疊排列的一中央縱向區域中以限制該複數個鐵磁元件在該中央縱向區域相對於彼此的位移，其中該第一端部及該第二端部經歷展開移動(flaring movement)。
以上本發明之發明內容並非意欲說明本發明之各闡釋的實施例或是每個實作。以下的圖式及實施方式更具體地舉例說明這些實施例。
100‧‧‧MMR標記器
100'‧‧‧MMR標記器
110‧‧‧外殼或罩
115‧‧‧基材
140a-140b‧‧‧偏磁鐵；磁偏元件；偏磁元件
150‧‧‧鐵磁元件；鐵磁元件堆疊；共振器元件堆疊；共振器堆疊
150a-150f‧‧‧共振器條；鐵磁元件；帶/條
151‧‧‧第一縱向端部；端部區域；共振器堆疊端部；堆疊元件端
152‧‧‧第二縱向端部；端部區域；共振器堆疊端部；堆疊元件端
153‧‧‧中央縱向區域；中央區域
160‧‧‧夾緊元件
161‧‧‧中心銷；銷；夾緊元件
170‧‧‧磁偏層
170a-170b‧‧‧位移限制物
200‧‧‧MMR標記器
201‧‧‧第一MMR標記器
202‧‧‧第二MMR標記器
215‧‧‧基材
240a‧‧‧偏磁鐵；偏磁元件
240b‧‧‧端部偏磁元件；端部偏磁鐵；偏磁元件；偏磁鐵
240c‧‧‧偏磁元件；偏磁鐵
250‧‧‧鐵磁元件；鐵磁元件堆疊；共振器元件堆疊；共振器堆疊
250a-250d‧‧‧共振器條；共振器元件；鐵磁元件
251‧‧‧第一縱向端部；第一端部
252‧‧‧第二縱向端部；第二端部
253‧‧‧中央縱向區域；中央區域
255‧‧‧鐵磁元件；共振器元件堆疊；共振器堆疊
255a-255d‧‧‧共振器條；鐵磁元件；共振器元件
256‧‧‧第一縱向端部；第一端部
257‧‧‧第二縱向端部；第二端部
258‧‧‧中央縱向區域；中央區域
260‧‧‧夾緊元件
261‧‧‧夾緊元件
270a‧‧‧位移限制物
270b‧‧‧第二位移限制物
271a‧‧‧位移限制物
271b‧‧‧第二位移限制物
300‧‧‧MMR標記器
301‧‧‧MMR標記器
302‧‧‧MMR標記器
303‧‧‧MMR標記器
304‧‧‧MMR標記器
315‧‧‧基材
340a‧‧‧偏磁元件；偏磁鐵
340b‧‧‧偏磁元件
340c‧‧‧偏磁元件
340d‧‧‧偏磁元件
340e‧‧‧偏磁元件；偏磁鐵
343a‧‧‧第一滲透性偏性材料
343b‧‧‧第二滲透性偏性材料
以下將部分參照本發明中的非限制性實例並參照圖式來描述本發明，其中：圖1A是根據本發明的第一態樣之一磁力共振器裝置的局部側視圖。
圖1B是根據本發明的另一態樣之一替代性夾緊元件的局部側視圖。
圖1C是根據本發明的另一態樣之一磁力共振器裝置的局部側視圖。
圖1D是根據本發明的另一態樣之一磁力共振器裝置的分解圖。
圖2A是根據本發明的另一態樣之一群集磁力共振器裝置的局部側視圖。
圖2B是根據本發明的又另一態樣之一群集磁力共振器裝置的局部側視圖。
圖3的圖表顯示實驗之MMR群集裝置及二習知(底部偏性)MMR裝置之群集之間的比較(關於共振頻率(Hz)對磁場偏位(Oe))。
圖4的圖表顯示實驗之MMR群集裝置及二(底部偏習知性)MMR裝置的群集之間的比較(關於信號增益(dB)對磁場偏位(Oe))。
圖5A及圖5B分別是顯示實驗之MMR群集裝置的共振頻率(Hz)及信號增益(dB)對磁場偏位(Oe)的圖表。
圖6A及圖6B顯示實驗之MMR群集裝置及具有底部偏性設計的二MMR之群集之間的比較(針對60mm共振器條長度的共振頻率(Hz)對磁場偏位(Oe))。
圖7A是接收信號增益的圖表且圖7B是隨用於各MMR標記器之共振器條數而變化的磁力共振品質(共振Q)的圖表。
雖然本發明可具有各種修改與替代形式，但已在圖式中以實例方式顯示其中細節且將詳細描述。不過，應瞭解，並未意圖將本發明限制於所描述的具體實施例。相反地，本發明應涵蓋所有落於如隨附申請專利範圍所定義的本發明之範疇內之修改例、均等例與替代例。
在下列說明中參照附圖，該等附圖構成本文的一部分，並於其中以圖解說明之方式顯示可實行本發明的特定實施例。關於此，方向性用語(如「頂部」、「底部」、「前」、「後」、 「開頭」、「前向」、「結尾」等等)是參照所描述之圖式的定向所使用。由於本發明實施例之組件可以許多不同定向放置，因此方向性用語係用來圖解說明而絕非用於設限。應瞭解可運用其他實施例，且可有構造性或邏輯性的變更而不背離本發明之範疇。因此，下列詳細說明並不應被用以限制，且本發明之範疇係由隨附申請專利範圍所界定。
本文描述具有擴展信號範圍的磁力共振器(MMR)標記器，其用於定位與識別經埋入的資產。由於這種磁力共振器具有低成本、扁平外型以及彈性組件，因此可適用於經埋入的基礎設施。該MMR標記器可為獨立標記器，可實體上附接至地下資產，例如管線或其他公用設施，或可附接至另一裝置或載體，例如在該地下資產處或附近的警告或警示膠帶。具體而言，本文描述的MMR標記器可提供頻率可調性、高頻率穩定性、高能量儲存、及扁平外型，所有皆結合超過習知MMR標記器之擴展的偵測範圍。
圖1A顯示本發明的第一態樣，一MMR標記器100。MMR標記器100包括複數個鐵磁元件150(本文亦之稱為共振器條或帶)。在此實施例中，鐵磁元件包含設置成一堆疊排列之四個共振器條150a至150d，各鐵磁元件具有一第一縱向端部151及一第二縱向端部152。雖然四個共振器條顯示為包含鐵磁元件堆疊150，但複數個鐵磁元件可視條件包含2、3、4、5、6、7、8、或更多共振器條之堆疊。例如，圖1C顯示包括六個鐵磁元件(共振器條150a至150f)之堆疊的一MMR標記器100’。
返回參照圖1A，共振器條150a至150d可直接堆疊在彼此頂部，或替代性地，一或多個間隔件諸如膠點(未顯示)可在堆疊150中央縱向區域153處被設置於共振器條之間，使得該等條在區域153處未與彼此直接接觸。
在此態樣中，共振器條150a至150d各包含具備磁致伸縮性質的鐵磁材料，例如磁性非晶合金或結晶材料，例如Metglas,Inc.of Conway,S.C.所製造之Metglas 2826 MB、2605SA1或2605S3A。共振器條150a至150d也可包含類似材料，例如得自acuumschmelze GmbH of Hanau,Germany之彼等材料。可根據所欲之響應頻率選擇該(等)共振器條的實體尺寸，例如長度、寬度與厚度。帶可經退火或未退火。對於沿長軸具有捲曲的條/帶，共振磁性元件的堆疊可包括一些經定向成捲曲向上位置的帶，而其餘的帶則經定向成捲曲向下的定向，從而當沿呈水平定向的長軸旋轉時有助於提供減小的潛在頻率偏移。在一些態樣中，鐵磁元件之各者包含具有長度約25mm至40mm的鐵磁金屬條。在另一個態樣，鐵磁元件之各者包含具有長度約40mm至65mm的鐵磁金屬條。
和習知MMR標記器組態相比，習知MMR標記器組態一般提供設置在(一或多個)共振器條下方、上方或側面的偏磁鐵，MMR標記器100則包括設置在共振器元件堆疊之各端部的偏磁元件。如圖1A所示，一第一偏磁元件，如偏磁鐵140a，係設置成與共振器元件堆疊的端部151相鄰且一第二偏磁元件，如偏磁鐵140b，設置成與共振器元件堆疊的端部152相鄰。偏磁鐵140a、 140b的磁軸是設定在沿帶堆疊長軸的大致相同方向。此磁元件偏性定向可幫助減少重力對鐵磁元件堆疊的影響(例如，如果偏磁鐵被安置於一或多個鐵磁元件上方，重力將作用而將(一或多個)元件從偏磁鐵拉離)。運用本文所描述的端部偏性結構，即使將MMR標記器上下翻轉(從圖1A所示的定向旋轉180度)，來自共振器元件堆疊150的信號將不會顯著受到影響。
對於圖1A中所顯示的實施例，偏磁鐵140a、140b可以約0.5mm至10mm、較佳約7mm至8mm的距離與帶堆疊的個自端部151、152相隔開。在一些態樣中，為了提高偏性，偏磁鐵可更靠近帶堆疊端部安置，例如以從約0.5mm至約1mm的距離。
偏磁元件140a、140b可各包含一永久磁鐵或一硬磁或半硬磁金屬條。在本文中可利用一無法輕易更換的硬磁偏材料，因為當其埋入在地下時其偏磁特性不會改變。磁偏層170可由任何磁性材料製成，該磁性材料當被磁化時具有足夠的剩磁(remanence)以適當地偏磁該等共振器，且具有足夠的矯頑磁力(coercivity)使得磁性在正常的操作環境下不會改變。市面可取得的磁性材料，例如，可運用來自The Arnold Engineering Company of Marengo,Ill.的ArnokromeTM III，不過也可使用其他材料。例如，在一特定態樣中，偏磁鐵(可得自K&J Magnetics Inc.之釹磁鐵)的尺寸可以是約1/16"(厚度)，1/8"(高)，及1/4"(寬)並通過厚度磁化。當然，偏磁鐵尺寸可以基於共振器元件的大小及寬度變化。當使用 線狀或棒狀磁鐵時，磁偏元件140a、140b可各具有磁極，每端部一個，如圖1A中所示的N及S標記所指示的。
在另一個態樣中，MMR標記器100可包括設置在偏磁元件及共振器元件堆疊之各端部間的場集中器。場集中器幫助收集及引導磁場從偏磁元件朝向共振器元件堆疊的端部。此組態較不易受位置誤差影響，並允許距共振器元件堆疊端部的距離/間隔更大，並可幫助提供較直的通量線及較少的磁吸引力。此外，使用一場集中器容許使用較小的永久磁鐵作為偏磁元件，這有助於降低組件成本。
進一步，MMR標記器100可包括設置在共振器元件堆疊150中央縱向區域153的夾緊元件160。夾緊元件160限制鐵磁元件150a至150d在夾緊元件位置相對於彼此的位移。夾緊元件160可包含如圖1A中所示的剛性元件或類框架結構。在進一步的態樣中，夾緊元件160可由一磁性材料或一組小磁鐵構成。替代性地，如圖1B所示，夾緊元件160可包含插入穿過各條150a至150d的銷161。使用中心銷161作為一夾緊元件也可幫助防止一或多個共振器元件朝向端部偏磁鐵之一側向位移。如果一或多個個別共振器元件自確切中心位置稍微移動，則吸力變強並隨著時間將一些個別共振器元件拉至一端部，這會降低Q及信號強度。
以圖1A所示的偏磁定位，在共振器堆疊150中的帶/條150a至150d在被磁化的同時經受來自各端部的偏磁場。此組態在各端部的所有帶/條150a至150d之間造成斥力，導致當共振 器堆疊在中央區域被夾緊元件160夾持在一起時，帶/條端部展開或扇形散開，而在同一時間，所有的帶端部沿帶/條的長軸經受朝向磁偏元件的吸引力。不論帶/條150a至150d的初始捲曲，這產生沿帶/條長軸的拉力及交叉斥力，造成所有在端部區域151、152的帶的空氣懸置，其中端部區域151、152的帶/條之間具有最小至無表面接觸(除在帶/條之間使用間隔件的情況之外，當藉由夾緊元件160夾持時，在中央區域153預期有表面接觸)。
在一個態樣中，夾緊元件160經組態以使各鐵磁元件在中央縱向區域153彼此懸置。在另一個態樣中，夾緊元件160可包括一衝擊吸收特徵，以當MMR在運輸或安裝期間經受到大振動時，幫助減少共振器元件堆疊移動。在進一步的替代方案中，膠點或機械夾具與永久磁鐵夾具組的組合可針對震動、掉落等提供短期的堅固性，同時具有永久磁鐵的永久夾持。
以這種方式，當暴露於特定頻率的外部磁場時，共振器條耦合到外部磁場並以共振器條的磁力振盪的形式將磁能轉換成機械能。如圖1A所示，當藉由夾緊元件160使堆疊排列150的中央部分的位移受到限制時，各共振器元件150a至150d的第一端部及第二端部經歷展開移動。如圖1A所示，在偏磁場下，第一端部151a至151d在元件堆疊的一端部展開離開彼此且第二端部152a至152d在元件堆疊的第二端部展開離開彼此。
在操作時，當被以與此頻率調諧的交變磁場進行詢問(使用例如便攜式定位器)時，MMR標記器100會以其特性頻 率共振。在此詢問週期期間，能量以磁能與機械能(表現為共振器的振動)形式儲存在標記器內。當移除詢問磁場(interrogation field)時，該共振器繼續振動且以其共振頻率釋放出顯著的交變磁力能(可用合適的偵測器從遠端感測到)，該偵測器可整合至同一可攜式定位器內。因此，可藉由以外部交變磁場激勵MMR標記器100來定位MMR標記器100，其中能量係儲存在標記器中，然後隨著標記器以其自身的共振頻率指數地消散其儲存的能量，偵測由MMR標記器所產生的磁場。這種響應警示一定位專門人員，告知有MMR標記器100存在。
該MMR天線長度(或口徑)及增益(或共振品質)連同定位器發射功率及接收器一起直接影響最大偵測範圍。如所預期的，接收信號愈高，偵測的範圍將愈高。然而，如研究者所觀察到的，習知MMR性能對環境條件非常敏感。因此，如果共振帶/條由於重力而位移，可看到若干影響。首先，共振品質及增益可因為帶/條本身之間的摩擦及力量的變化而顯著改變。第二，共振頻率可由於帶至偏磁鐵的分隔距離(對習知MMR設計而言)改變以及因撓曲的內部應力改變而偏移。如果頻率偏移由於這樣的環境影響變大，MMR回射訊號將被定位器接收器雜訊濾波器削弱，這將導致偵測距離減少。如果定位器接收器頻寬增加以適應大的MMR標記器共振頻率偏移，雜訊底也將增加，並會導致降低信噪比(SNR)，從而降低了偵測距離。在定位器中整合窄頻寬掃頻以覆蓋 MMR頻率偏移的其他習知方法將具有較高的有效頻寬並同時遭受減小的SNR。
定位器系統的另一個考量是系統的響應時間有關係到工作者效率的限制，這限制了在定位器接收器的最小頻寬。當技術人員使用手持式定位器用於定位經埋入的標記器時，具有針對工作效率的快速響應是有利的。
進一步的考量是最大發射器輸出功率可能受無線電有關部門以及電池重量及大小所限制。
因此，不論定位器的輸出功率，在不同環境條件下頻率及增益穩定的高增益MMR標記器對於經埋入的標記器或標記器群集的最差偵測距離最大化是有利的。
當多個MMR標記器用於放大響應時，更高的增益可藉由高度穩定的標記器以及MMR組態達成，MMR組態以可預見的方式變化，其中在一群集中的所有MMR將偏移實質上相同的量，並隨著在群集中的標記器數量變化繼續相加，而非(在更差的情況)由於相位反轉彼此相減。
對於感測應用而言，有利的是具有如本文所述實施例所提供者的一設計，以具有更高的穩定性及可預測性，並因此具有更高的靈敏度標記器。
存在許多與若干特定性能有關的特性，例如頻率、信號以及Q，其等可用一MMR標記器定位器系統最佳化，其中取決於特定應用以及偵測標準，各者具有自己的優點。在許多應用當 中，無法控制MMR標記器的定向與旋轉。地球的磁場以一向量加至帶偏磁場，對其增加或減少多達+/-0.6Oe。當使用更高階的共振器堆疊時，這會導致較低的頻率偏移。如所觀察到的，懸置帶的地球引力對長帶具有更高效果，這對某些頻率範圍是必需的。因此，如本文所述般建構並組態MMR標記器來獲得各定向都一致的性能是有利的。
在本發明的一態樣中，MMR標記器100可進一步包括額外的位移限制物170a及170b，其等分別設置在元件堆疊150的中央區域153與個別端部151及152之間。在一態樣中，該額外的位移限制物170a、170b可依大約1/3的距離沿著共振器堆疊150放置在中央區域153與各個別端部151、152之間。替代性地，在另一個態樣中，額外的位移限制物170a、170b可更靠近共振器堆疊端部151、152安置。位移限制物170a、170b之各者限制了共振器堆疊展開移動的量。如此一來，位移限制物170a、170b可經定大小以允許元件之間的一些分隔，這意味著帶/條150a至150d可不接觸彼此。額外的位移限制物有助於降低具有較長長度的帶/條(及高階堆疊)由於重力拉伸的彎曲。位移限制物170a、170b可由剛性塑料形成並在MMR(相對於地面)的定向改變時，操作減少信號頻率改變。
在本發明的替代態樣中，共振器堆疊150可包括具有沿長軸捲曲(由於在冷卻輪淬火的處理效果)的共振器條，其中第一組共振器條經定向為「捲曲向上(curl up)」而第二組共振器經 定向為「捲曲向下(curl down)」。可堆疊共振器條使得一半的帶捲曲向下且一半的帶捲曲向上，其中相鄰的捲曲是以交替的方式彼此遠離。這種排列可以在任何定向提供進一步的頻率穩定性，其中共振器堆疊在向上及向下旋轉將有整體的對稱性。運用此定向，最靠近頂部罩及底部罩的帶可被用來限制整個堆疊帶由於重力的移動(可能會發生一些輕微接觸)。
在另一個態樣中，MMR標記器100可進一步包括一基材115以支撐MMR標記器的其他組件，如端部偏磁鐵140a、140b及中央夾緊元件160。基材115可因而維持偏磁鐵140a、140b與堆疊元件端部151、152的距離。基材115可由撓性塑料形成，使得MMR標記器可以被彎曲(如當固定到一撓性管時)。
圖1C顯示本發明的另一態樣，一MMR標記器100‘。MMR標記器100‘包括複數個鐵磁元件150，在此實施例中，鐵磁元件包含設置成一堆疊排列之六個共振器條150a至150f，各鐵磁元件具有一第一縱向端部151及一第二縱向端部152。MMR標記器100‘的其他組件可以與相對於圖1A所描述之彼等相同。
如圖1D的分解圖所示，MMR標記器100(或MMR標記器100’)可進一步包括外殼或罩110。外殼或罩110經組態成圍封上述MMR組件。外殼110及基材115可以由塑料或任何其他非導電材料形成，例如PVC、或其他聚合物。在一態樣中，外殼可以用習知的真空成形程序形成。在一較佳態樣中，該外殼材料可 維持其形狀及維持共振器條與偏磁材料周圍的間隔。此外，該外殼與組件材料可形成為一種非剛性或撓性結構(例如，其可為波紋狀)，其係由外殼壁的材料組成物或厚度所導致的。此外，外殼可具有扁平外型。例如，一波紋狀外殼可提供比平坦外殼更高的強度並可撓曲，使得該產品適合直接掩埋的應用及在塑料管線上的應用。
在本發明的替代性態樣中，MMR標記器100、100’可安置於保護囊(capsule)內或將外殼設計成可耐惡劣條件。該保護囊可由耐用材料形成，例如，高密度聚乙烯(HDPE)。
MMR標記器100、100’可設置於地下資產上或附近，例如，管線、管道或其他設施。例如，一MMR標記器100、100’可為獨立標記器，其實體上附接至一地下資產(例如，管線或其他公用設施)，或可附接至另一個裝置(例如位在該地下資產上或附近的警告或警示膠帶)。此外，本文中描述的該等MMR標記器可運用於非地下環境，例如，用於定位與識別看不見的地上資產(例如，在容器內或在建築物牆壁、天花板或地板之內)。
再者，該等MMR標記器可經特別設計以在與特別資產類型有關之不同頻率下操作，例如不同的公用基礎設施(例如，自來水、廢水、電力、電話/纜線/數據以及瓦斯)。例如，在一態樣中，MMR標記器具有從約34kHz至約80kHz的頻率範圍。值得注意的是，對於一些應用而言，例如對塑膠管線定位而言，頻率偏移是非所欲的，其中多個MMR標記器可經結合來達成額外的偵 測深度。因此，本文所揭露的MMR標記器可經群集(用於額外的深度)，其中標記器由於頻率的穩定性將以一致的方式實質上提升，無顯示實質上的頻率失配及偏移。此外，尤其是對於管線定位之應用，該等MMR標記器可運用來不僅提供資產位置，也可提供資產方位(directionality)。
在本發明的另一態樣中，圖2A顯示MMR標記器200，其係形成MMR標記器201及202的群集。在此群集建構中，MMR標記器201、202共用一端部偏磁元件240b。可選地，MMR標記器201、202還可共用一共同基材215。如對於所屬技術領域中具有通常知識者而言本描述將是顯而易見的，也可使用具有三個、四個、五個或更多個標記器的替代性群集建構，每個標記器都與另一MMR標記器至少共用一端部偏磁鐵。此群集建構在共用端部磁鐵的同時可提供更高的信號(大約與在群集中的標記器數目成正比)。
具體而言，第一MMR標記器201包括複數個鐵磁元件250。在此態樣中，鐵磁元件包含設置成一堆疊排列之四個共振器條250a至250d，各鐵磁元件具有一第一縱向端部251及一第二縱向端部252。雖然四個共振器條顯示為包含鐵磁元件堆疊250，但複數個鐵磁元件可視條件包含2、3、4、5、6、7、8、或更多共振器條之堆疊。共振器條250a至250d可直接堆疊在彼此頂部，或替代性地，一或多個間隔件諸如膠點(未顯示)可在堆疊250中央 縱向區域253處被設置於共振器條之間，使得該等條在區域253未與彼此直接接觸。
類似地，第二MMR標記器202包括複數個鐵磁元件255。在此態樣中，鐵磁元件包含設置成一堆疊排列之四個共振器條255a至255d，各鐵磁元件具有一第一縱向端部256及一第二縱向端部257。雖然四個共振器條顯示為包含鐵磁元件堆疊255，但複數個鐵磁元件可視條件包含2、3、4、5、6、7、8、或更多共振器條之堆疊。共振器條255a至255d可直接堆疊在彼此頂部，或替代性地，一或多個間隔件諸如膠點(未顯示)可在堆疊255中央縱向區域258處被設置於共振器條之間，使得該等條在區域258未與彼此直接接觸。
共振器條250a至250d及255a至255d可各包含具備磁致伸縮性質的鐵磁材料，如上文所述之材料。
MMR標記器201及202各包括設置在共振器元件堆疊之各端部的偏磁元件。如圖2A所示、一第一偏磁元件，如偏磁鐵240a，係設置成與共振器元件堆疊250的端部251相鄰且一第二偏磁元件，如偏磁鐵240b，係設置成與共振器元件堆疊250的端部252相鄰。此磁偏定向可幫助減少重力對元件堆疊的影響(例如，如果偏磁鐵被安置於一或多個鐵磁元件上方，重力將作用而拉扯(一或多個)元件離開偏磁鐵)。
如上所述，在此群集組態中，端部偏磁鐵240b被二MMR標記器201及MMR標記器202共用。因此，偏磁鐵240b係 設置成與第二共振器元件堆疊255的端部256相鄰，且另一偏磁元件，如偏磁鐵240c，係設置成與共振器元件堆疊255的端部257相鄰。
偏磁元件240a、240b、240c可各包含一永久磁鐵或一硬磁或半硬磁金屬條，如上文所述之材料。。在另一個態樣中，MMR標記器201及202中的一或多個可包括設置在偏磁元件與共振器元件堆疊各端部之間的場集中器。場集中器幫助收集及引導磁場從偏磁元件朝向共振器元件堆疊的端部。
進一步，MMR標記器201及202可各包括一夾緊元件，如設置在共振器元件堆疊250的中央縱向區域253中之夾緊元件260及設置在共振器元件堆疊255的中央縱向區域258中之夾緊元件261。夾緊元件限制鐵磁元件250a至250d、255a至255d相對於彼此的位移。夾緊元件260、261可包含與上文相對於夾緊元件160及161所述的相同材料及結構。此外，夾緊元件260、261中的一或二者可包括一衝擊吸收特徵，以在運輸或安裝期間經受到大振動時，幫助MMR減少共振器元件堆疊的移動。在進一步的替代方案中，膠點或機械夾具與永久磁鐵夾具組的組合可針對震動、掉落等提供短期的堅固性，同時具有永久磁鐵的永久夾持。
以這種方式，當暴露於特定頻率的外部磁場時，共振器條耦合到外部磁場並以共振器條的磁力振盪的形式將磁能轉換成機械能。如圖2所示，當藉由夾緊元件260、261使堆疊排列250、255的中央部分的位移受到限制時，各共振器元件250a至 250d、255a至255d的第一及第二端部經歷展開移動。如圖2A所示，在偏磁場下，共振器堆疊250、255的第一端部在個自的元件堆疊的一端部展開離開彼此且第二端部在元件堆疊的個自第二端部展開離開彼此。
MMR標記器201、202可各進一步包括額外的位移限制物，如上文相對於圖1A所述。例如，對於MMR標記器201，額外的位移限制物270a可設置在第一端部251及中央區域253之間且一第二位移限制物270b可設置在元件堆疊250的第二端部252及中央區域253之間。類似地，位移限制物271a可設置在第一端部256及中央區域258之間且一第二位移限制物271b可設置在元件堆疊255的第二端部257及中央區域258之間。沿著共振器元件堆疊放置之位移限制物可類似於上文相對於MMR標記器100所述之彼等。位移限制物可以類似於上文所述之彼等的方式來建構。
如上所述，在一態樣中，MMR標記器201、202可共用一共同基材215以支撐MMR標記器的其他組件。在一替代性態樣中，各MMR標記器201、202可具有一分開的基材。基材215可由撓性塑料形成，使得群集MMR標記器200可以被彎曲(如當固定到一撓性管時)。
此外，群集MMR標記器200可進一步包括一外殼或罩，其經組態以圍封MMR標記器201、202。外殼可以類似於上文所述外殼110的方式來建構。在本發明的替代性態樣中，群集 MMR標記器200可安置於保護囊(capsule)內或將外殼設計成可耐惡劣環境。該保護囊可由耐用材料形成，例如，高密度聚乙烯(HDPE)。
在本發明的另一態樣中，圖2B顯示MMR標記器300，其係形成為MMR標記器301、302、303、及304的群集。在此群集建構中，MMR標記器301、302、303、及304共用至少一端部偏磁元件。可選地，MMR標記器301、302、303、及304還可共用一共同基材315。基材315可由撓性塑料形成，使得群集MMR標記器200可以被彎曲(如當固定到一撓性管時)。如上所述，這種類型的群集建構在共用端部磁鐵的同時可提供更高的信號(大約與群集中的標記器數目成正比)。
具體而言，MMR標記器301、302、303、及304各包括複數個鐵磁元件，如上文所述者。在此態樣中，鐵磁元件的各堆疊包含四個具備磁致伸縮性質的鐵磁材料共振器條，如上文所述之材料。雖然四個共振器條顯示為包含各自的鐵磁元件堆疊，但複數個鐵磁元件可視條件包含2、3、4、5、6、7、8、或更多共振器條之堆疊。如同上述的本發明的態樣，共振器條可直接堆疊在彼此頂部，或替代性地，一或多個間隔件諸如膠點(未顯示)可在各堆疊的中央縱向區域被設置於共振器條之間，使得該等條在中央區域未與彼此直接接觸。
MMR標記器301、302、303、及304各包括設置在共振器元件堆疊各端部的偏磁元件。如圖2B所示，偏磁元件 340a、340b、340c、340d、及340e係以類似於上文所述的方式排列在帶堆疊端部。此外，MMR標記器300進一步包括設置成與偏磁鐵340a相鄰之一第一滲透性偏性材料343a及設置成與偏磁鐵340e相鄰之一第二滲透性偏性材料343b。滲透性偏性材料可包含例如鐵氧體材料。滲透性偏性材料的大小可以很小，例如，具有直徑小於0.2英寸且長度小於0.2英寸的圓柱型珠。
對於較長的群集，即使當所有的個別帶及偏磁鐵都相同，仍可能因為帶堆疊本身引起的變化磁阻路徑而存在輕微的頻率失配，藉此中間的帶堆疊可能經歷與在群集端部之帶堆疊不同的有效偏磁。如觀察到的，群集MMR之堆疊間的頻率失配可取決於多種因素，如堆疊的數量、在偏磁鐵與帶堆疊之間的標稱間距、及非晶帶材料行為。
在這種組態中，額外的滲透性偏性材料可用來增大端部堆疊中的磁場，以匹配中間帶堆疊(例如，MMR 302及MMR 303的帶堆疊)所經歷的整體偏性。當偏性都相等地匹配時，群集MMR的所有帶堆疊將以相同的頻率共振，產生更高的輸出。
在一替代性態樣中，可使端部偏磁鐵(例如，圖2B的偏磁鐵340a及340e)更靠近共振器堆疊端部以增加偏性，而不是添加滲透性偏性材料。
偏磁元件340a至340e可各包含一永久磁鐵或一硬磁或半硬磁金屬條，如上文所述之材料。。在另一個態樣中，MMR標記器301至304中的一或多個可包括設置在偏磁元件與共振器元 件堆疊各端部之間的場集中器。場集中器幫助收集及引導磁場從偏磁元件朝向共振器元件堆疊的端部。
進一步，MMR標記器301至304可各包括一夾緊元件及/或位移限制物，如上文所述者。
如同上述的MMR裝置，當暴露於特定頻率的外部磁場時，MMR 300的共振器條耦合到外部磁場並以共振器條的磁力振盪的形式將磁能轉換成機械能。
此外，群集MMR標記器300可進一步包括一外殼或罩，其經組態以圍封MMR標記器301至304。外殼可以類似於上文所述之外殼的方式來建構。在本發明的替代性態樣中，群集MMR標記器300可安置於保護囊(capsule)內或將外殼設計成可耐惡劣環境。該保護囊可由耐用材料形成，例如，高密度聚乙烯(HDPE)。
群集MMR標記器200、300可置於地下資產上或附近，例如，管線、管道或其他設施。例如，一MMR標記器200可為獨立標記器，其實體上附接至一地下資產(例如，管線或其他公用設施)，或可附接至另一個裝置(例如位在該地下資產上或附近的警告或警示膠帶)。此外，本文中描述的該等MMR標記器可運用於非地下環境，例如，用於定位與識別看不見的地上資產(例如，在容器內或在建築物牆壁、天花板或地板之內)。
如上文所述，群集MMR標記器，例如群集MMR標記器200及300可經特別設計以在與特別資產類型有關之不同頻率 下操作，例如不同的公用基礎設施(例如，自來水、廢水、電力、電話/纜線/數據以及瓦斯)。
一可攜式定位裝置可用於偵測本文所述之MMR標記器。一例示性可攜式定位裝置係描述在US 2012/068823，該案之全文在此以引用方式併入本文中。此類定位裝置可包含用於產生電磁場並偵測MMR標記器100、100’、200、300之響應的單一天線。在一替代態樣中，可攜式定位裝置可包含多個天線，其中一天線可用來產生一電磁場並且一第二天線可用來偵測該MMR標記器對該經產生之電磁場的響應。該定位裝置可為電池供電以便有更好的可攜性。一整合式顯示器可將與定位MMR標記器以及與該等MMR標記器相關聯的資產之各種資訊顯示給使用者。例如，該顯示器可提供有關標記器與資產深度、方向的資訊，或有關該等MMR標記器的其他資訊。例示性可攜式定位裝置包括3MTM DynatelTM 1420定位器及3MTM DynatelTM 7420定位器，二者皆由3M Company of St.Paul,Minn販售。在一個實施例中，定位裝置的韌體可經程式化以調諧定位器天線以輻射一個特定或若干特定的所欲頻率。
在替代態樣中，利用本文所述之MMR標記器作為滅菌指示器系統的一部分，提供時間、溫度及/或化學資訊。在進一步替代態樣中，利用本文所述之MMR標記器作為易壞(例如食物腐敗)指示器系統的一部分，提供時間以及溫度資訊。在進一步替代態樣中，利用本文所述之MMR標記器作為洩漏偵測系統的一部分，提供地上或地下公用設施的洩漏資訊。替代地，本文所述之 MMR標記器可經設計成因變化情況而受物理上之影響，使得信號響應會隨時間或情況而變化，從而向使用者指示特定資訊。
實驗
進行實驗比較根據上述所討論的組態設計的MMR標記器的各種特性(例如，在下文所討論的「群集」MMR具有諸如圖2所示的設計)，以及比較上述MMR組態與具有習知底部偏磁鐵設計的MMR，如在US 2012/068823中描述者。
除非另外指出，該等共振器材料經過選擇以在大約35kHz或55kHz操作，並且由Metglas,Inc.of Conway,S.C所提供。共振器條尺寸係針對各相應實驗說明。
為了評估實例MMR標記器相對於地球重力及磁場的頻率穩定性及增益穩定性，各標記器或標記器的群集被安置在一測試固定裝置中，其中樣本係水平地經定向並繞其等之長軸旋轉以到達三個關鍵位置：向上、向下及側向旋轉，同時掃掠外部磁場以沿著帶長度模擬地球磁場到至少+/-0.6Oe。取決於在地球表面上的定向以及位置，地球的磁場增加或減少偏磁場。沿著帶長度的地球磁場向量組分對於總帶/條偏性影響最大，而與偏磁鐵相對於帶/條的位置無關。
在每一磁場階(magnetic field step)及旋轉位置，用共振頻率的220個循環脈衝、以大約30Hz(或33ms的週期)的重 複率激發MMR標記器。激發係由一外部線圈所產生，該外部線圈具有中央8"長鐵氧體天線，並設在離受測MMR側邊約7"遠處。
接收器8"長的鐵氧體天線約7"設在受測MMR的另一側。數據採集系統被用於在發射脈衝之後立刻在共振頻率的40個循環期間從MMR的信號取樣。接收信號經濾波並平均以降低雜訊影響，然後以一相對尺度記錄，例如，在這些實驗中為dBs。此尺度與偵測經埋入的電子標記器有關，因為信號隨著距離呈負六次方變化(單程負立方，往返則為負六次方)。相當於大約0.1mOe AC或更小的信號是用來模擬來自在3'至4'的距離之定位器的激發場。
在不同標記器或群集旋轉量測MMR共振頻率、共振品質Q及增益：向上、向下及側向，同時掃掠外部磁場以模擬地球磁場。
實驗1
圖3顯示實驗之MMR群集(MMR樣本1)與二習知(底部偏性)MMR群集之比較(共振頻率(Hz)對磁場偏位(Oe))。MMR樣本1包含類似於上文所述MMR 200的2共振器堆疊組態，惟各共振器堆疊具有6共振器條，各共振器條具有40mm(L)×12mm(W)之尺寸(Metglas MG2826MB3帶)。端部偏磁鐵為塊狀KJ Magnetics Nd超磁鐵(T 1/16",H 1/8",W 1/4")，具有一共用偏磁鐵。使用微小圓筒狀磁鐵(D 1/16"×H 1/16")形成中央夾緊 元件以用於中心夾具。習知群集MMR經設計成類似於US 2012/068823中描述的MMR。量測各群集組態的向上、向下及側向定向。將MMR調諧成在55kHz範圍的頻率。
將樣本如上所述測試(向上旋轉、向下旋轉及側向旋轉，同時施加一偏磁場以模擬地球磁場，並由各經隔開足夠遠以不影響測量準確度之一發射天線及接收天線所激發及測量)。
圖3顯示當在各種地球磁場下經受旋轉時，MMR樣本1相較於習知MMR群集產品具有顯著較高的頻率穩定性及可預測性。在任何給定的地球磁場量值，如果樣本經旋轉，相比於MMR樣本1，習知MMR群集因樣本旋轉而現展現多達4倍的共振頻率偏移。
注意，對於習知底部偏性樣本，由於有兩個MMR在群集中，在來自兩個MMR的信號掃掠中，頻率曲線圖對應於最高頻率分量。
另外，由於頻率隨地球磁場變化，本實例的組態以一更可預測的方式，容許MMR(如MMR樣本1)被用作為一磁場測量裝置，並且因此使靈敏度更高且感測器更準確。如果共振頻率因地球磁場的影響而以可預測的方式偏移，共振器可以被用作一羅盤，其中共振頻率將隨周圍磁場變動。這允許間接測量沿著感測器的長軸的周圍磁場。如果組合兩個或更多個類似的感測器而彼此正交安置，此組態可以用來精確地測量地球磁場向量並可用作為一 羅盤。相反的，習知(底部偏性)MMR感測器相對於重力之頻率偏移及增益變化會遇到更大的不可預測性。
實驗#2
圖4顯示實驗MMR群集(MMR樣本2)與二習知(底部偏性)MMR群集之另一比較(信號增益(dB)對磁場偏位(Oe))。MMR樣本2包含與MMR樣本1相同之組態，類似於上文所述MMR 200的2共振器堆疊組態，惟各共振器堆疊具有6共振器條，各共振器條具有40mm(L)×12mm(W)之尺寸(Metglas MG2826MB3帶)。端部偏磁鐵為塊狀KJ Magnetics Nd超磁鐵(T 1/16",H 1/8",W 1/4")，具有一共用偏磁鐵。使用微小圓筒狀磁鐵(D 1/16"×H 1/16")形成中央夾緊元件以用於中心夾具。習知群集MMR經設計成類似於關於實驗1中所描述的MMR。量測各群集組態的向上、向下及側向定向。將MMR調諧成在55kHz範圍的頻率。
將樣本如上所述測試(向上旋轉、向下旋轉及側向旋轉，同時施加一偏磁場以模擬地球磁場，並由各經隔開足夠遠以不影響測量準確度之一發射天線及接收天線所激發及測量)。
圖4顯示在各種地球磁場下經受旋轉時，MMR樣本2相較於習知MMR群集產品具有顯著較高的淨群集增益及可預測性。由於群集中有二個MMR標記器，信號增益曲線圖對應於來自二個MMR標記器的組合信號。與比較的習知樣本相比，MMR樣 本2的增益高上許多，在接收信號高達+16dB，其對應於儲存功率增加大約25倍。在此實驗下，MMR樣本2也更穩定，只有約1dB的變化。基於這些結果，估計具有MMR樣本2設計的標記器可在約48"或以上的埋入深度下被偵測到，這代表對具有習知底部偏性設計的標記器有12"深度的改進。
實驗3
圖5A及圖5B分別顯示實驗之MMR群集(MMR樣本3)的共振頻率(Hz)及信號增益(dB)對磁場偏位(Oe)。特別是，圖5A及圖5B顯示在MMR設計中利用額外的位移限制物的有益效果，其有助於進一步減少對較長帶的重力作用(注意帶長度與MMR標記器的共振頻率成反比)。在此實驗中，MMR樣本3包含類似於上文所述MMR 200的2共振器堆疊組態，惟各共振器堆疊具有6共振器條，各共振器條具有60mm(L)×12mm(W)之尺寸(Metglas MG2826MB3帶)。端部偏磁鐵為塊狀KJ Magnetics超磁鐵(T 1/16",H 1/8",W 1/4")，具有一共用偏磁鐵。使用極小的經軸向磁化KJ MagneticsNd圓筒狀磁鐵(D 1/16"×H 1/16")形成中央夾緊元件以用於中心夾具。額外的位移限制物包含綁帶，其在樣本繞長軸旋轉時，限制共振器堆疊中的外側帶之移動。
圖5A顯示相對於使用相同共振器條但沒有額外位移限制物的設計而言，具有額外的位移限制物之設計減少了的整體頻率偏移(特別是在給定的偏性點)。還注意到的是對於60mm長 的共振器條，將額外的位移限制物放置在帶堆疊的中央夾緊元件與端部之間接近約1/3的距離提供了合適的結果。圖5B顯示當使用額外的位移限制物時，增益穩定性未受到顯著影響。
實驗4
圖6A及圖6B顯示針對60mm共振器條長度，比較(共振頻率(Hz)對磁場偏位(Oe))一實驗之MMR單一標籤(MMR樣本4圖--6B)與具有一習知底部偏性設計之MMR(圖6A)。MMR樣本4包含類似於上文所述MMR 100的一共振器堆疊組態，惟共振器堆疊具有8共振器條，共振器條具有60mm(L)×12mm(W)之尺寸(Metglas MG2826MB3帶)。端部偏磁鐵為塊狀KJ Magnetics Nd超磁鐵(T 1/16",H 1/8",W 1/4")。使用極小的經軸向磁化KJ Magnetics Nd圓筒狀磁鐵(D 1/16"×H 1/16")形成中央夾緊元件以用於中心夾具。習知底部偏性MMR利用2共振器條(60mm(L)×12mm(W))的一共振器堆疊及一作為偏磁鐵的平坦ArnokromeTM III材料。使用一間隔件將條放在距偏磁鐵1.74mm處。量測各組態的向上、向下及側向定向。將MMR調諧成在35kHz範圍的頻率。增大間隔件以使在測試器中單一標籤接收信號最大化，即使以一標籤外型觀點而言此額外的厚度並不有利。偏磁鐵、間隔件、二帶及一罩構成習知MMR建構之堆疊。
圖6B顯示在任何給定地球磁場，MMR樣本4的頻率變化小於圖6A的比較樣本。來自MMR樣本4旋轉的小頻率偏移在整個地球磁場範圍接近一致。
對於更高的信噪比(signal-to-noise ratio)，自偵測器或至MMR標記器的偵測距離增加。對於本文所述之端部偏性MMR組態，較高的頻率穩定性產生較窄的系統頻寬，此提高信噪比，從而產生較高的系統增益及較深的偵測深度。
實驗5
圖7A是接收信號增益的圖表且圖7B是隨用於各共振器之共振器條數而變化的磁力共振品質(共振Q)的圖表。虛線代表具有一端部偏磁鐵/中央夾具組態之共振器，例如上文所述者。實線代表具有一習知底部偏磁鐵組態之共振器。在此實驗中，二種設計中都使用相同的帶，其中並未考量帶的曲率。在此實驗中，以相同的曲率方向捲曲向上或向下將帶堆疊。
圖7A顯示3或更多個共振器條在一習知底部偏性設計中未因額外的共振器條而產生增強的信號。相反的，使用端部偏性組態之標記器展現隨額外共振器條變動之更高的接收信號。
圖7B顯示具有端部偏性/中央夾具組態之標記器的磁力共振品質提高。此數據表示在習知底部偏磁鐵設計中更高的損耗。
如此，本文中描述的該等MMR標記器可運用於許多不同的識別與定位應用。例如，一MMR標記器可為獨立標記器，其實體上附接至一地下資產(例如，管線或其他公用設施)，或可附接至另一個裝置(例如位在該地下資產上或附近的警告或警示膠帶)。此外，本文中描述的該等MMR標記器可運用於非地下環境，例如，用於定位與識別看不見的地上資產(例如，在容器內或在建築物牆壁、天花板或地板之內)。
現已參照若干個別實施例而描述說明本發明。前述實施方式之提供僅為了清楚理解本發明之用。不應將其理解或解讀為不必要之限制。所屬技術領域中具有通常知識者應瞭解，可在所描述的實施例中作出許多變化而不背離本發明的範疇。因此，本發明的範疇應不侷限於本文中描述的細節與結構，而是由申請專利範圍之語言所述的結構及這些結構的均等物加以定義。
100‧‧‧MMR標記器
115‧‧‧基材
140a-140b‧‧‧偏磁鐵；磁偏元件；偏磁元件
150‧‧‧鐵磁元件；鐵磁元件堆疊；共振器元件堆疊；共振器堆疊
150a-150d‧‧‧共振器條；鐵磁元件；帶/條
151‧‧‧第一縱向端部；端部區域；共振器堆疊端部；堆疊元件端
152‧‧‧第二縱向端部；端部區域；共振器堆疊端部；堆疊元件端
153‧‧‧中央縱向區域；中央區域
160‧‧‧夾緊元件
170a-170b‧‧‧位移限制物

Claims (20)

  1. 一種磁力共振器裝置，其包含：複數個鐵磁元件，其等經設置成一堆疊排列，各鐵磁元件具有一第一縱向端部及一第二縱向端部；一第一偏磁元件，其設置成與該堆疊排列的該第一縱向端部相鄰；一第二偏磁元件，其設置成與該堆疊排列的該第二縱向端部相鄰；及一夾緊元件，其設置在該堆疊排列的一中央縱向區域中，以限制該複數個鐵磁元件在該中央縱向區域相對於彼此的位移，其中該第一端部及該第二端部經歷展開移動。
  2. 如請求項1之磁力共振器裝置，其中該夾緊元件使各鐵磁元件在中央縱向區域彼此懸置。
  3. 如請求項1之磁力共振器裝置，其進一步包含一外殼以圍封該共振器裝置。
  4. 如請求項1之磁力共振器裝置，其中該夾緊元件包含一銷，該銷延伸通過該複數個鐵磁元件之各者。
  5. 如請求項1之磁力共振器裝置，其中該夾緊元件包含一磁性夾緊元件。
  6. 如請求項1之磁力共振器裝置，其進一步包含第一位移限制物及第二位移限制物，其等分別經設置在該堆疊排列的中央區域與該第一端部之間及該第二端部之間，該第一位移限制物及該第二位移限制物之各者限制了展開移動的量。
  7. 如請求項1之磁力共振器裝置，其進一步包含經設置在該第一端部與該第一偏磁元件之間的一第一場集中器及經設置在該第二端部 與該第二偏磁元件之間的一第二場集中器。
  8. 如請求項1之磁力共振器裝置，其中該等鐵磁元件之各者包含具有長度約25mm至約40mm的一鐵磁金屬條。
  9. 如請求項1之磁力共振器裝置，其中該等鐵磁元件之各者包含具有長度約40mm至約65mm的一鐵磁金屬條。
  10. 如請求項1之磁力共振器裝置，其進一步包含一基材以支撐該堆疊排列。
  11. 如請求項10之磁力共振器裝置，其進一步包含一外殼以圍封該堆疊排列。
  12. 如請求項1之磁力共振器裝置，其中該等鐵磁元件之各者包含一非晶金屬。
  13. 如請求項3之磁力共振器裝置，其中該外殼係由一種非剛性材料所形成。
  14. 如請求項1之磁力共振器裝置，其中該共振器裝置具有從約34kHz至約80kHz的頻率範圍。
  15. 如請求項1之磁力共振器裝置，其中該共振器裝置可在地下深達48英吋的一深度處被偵測到。
  16. 如請求項3之磁力共振器裝置，其中該外殼具有足夠的撓性以被安裝到盤管(coiled pipe)。
  17. 一種群集磁力共振器裝置，其包含：第一複數個鐵磁元件，其等經設置成一第一堆疊排列，各鐵磁元件具有一第一縱向端部及一第二縱向端部；第二複數個鐵磁元件，其等設置成一第二堆疊排列，各鐵磁元件具有一第一縱向端部及一第二縱向端部；一第一偏磁元件，其設置成與該第一堆疊排列的該第一縱向端部相鄰； 一第二偏磁元件，其設置成與該第一堆疊排列的該第二縱向端部相鄰，其中該第二偏磁元件亦設置成與該第二堆疊排列的該第一端部相鄰；及一第三偏磁元件，其設置成與該第二堆疊排列的該第二縱向端部相鄰。
  18. 如請求項17之群集磁力共振器裝置，其進一步包含經設置在該第一堆疊排列的一第一中央縱向區域中的一第一夾緊元件，以限制該第一複數個鐵磁元件在該第一中央縱向區域相對於彼此的垂直位移，及經設置在該第二堆疊排列的一第二中央縱向區域中的一第二夾緊元件，以限制該第二複數個鐵磁元件在該第二中央縱向區域相對於彼此的垂直位移。
  19. 如請求項17之群集磁力共振器裝置，其進一步包含經設置在一第三堆疊排列中的第二複數個鐵磁元件，各鐵磁元件具有一第一縱向端部及一第二縱向端部，其中該第三堆疊排列與該第一堆疊排列及該第二堆疊排列中之一者共用偏磁元件中之一者。
  20. 一種磁力標記器系統，其包含如請求項1之磁力共振器裝置及一可攜式定位裝置。
TW105114605A 2015-05-12 2016-05-11 具有增強的頻率穩定性及信號強度之磁力標記器 TW201710708A (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201562160092P 2015-05-12 2015-05-12

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW201710708A true TW201710708A (zh) 2017-03-16

Family

ID=57249346

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW105114605A TW201710708A (zh) 2015-05-12 2016-05-11 具有增強的頻率穩定性及信號強度之磁力標記器

Country Status (10)

Country Link
US (1) US10495772B2 (zh)
EP (1) EP3295223B1 (zh)
CN (1) CN107636494A (zh)
AU (2) AU2016262393A1 (zh)
BR (1) BR112017024361A2 (zh)
CA (1) CA2985457A1 (zh)
MX (1) MX2017014337A (zh)
RU (1) RU2695515C2 (zh)
TW (1) TW201710708A (zh)
WO (1) WO2016182815A1 (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3398196A1 (en) 2015-12-30 2018-11-07 3M Innovative Properties Company Elliptically-shaped resonator markers with enhanced frequency stability and gain
WO2017116736A1 (en) 2015-12-30 2017-07-06 3M Innovative Properties Company Tape format magnetoelastic resonator markers

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5786762A (en) * 1994-06-30 1998-07-28 Sensormatic Electronics Corporation Magnetostrictive element for use in a magnetomechanical surveillance system
JP3399309B2 (ja) * 1997-08-29 2003-04-21 松下電器産業株式会社 磁歪振動子、それを埋め込んだ道路および磁歪振動子の埋め込み方法
JP3431471B2 (ja) * 1997-11-14 2003-07-28 株式会社ヒロセチェリープレシジョン パルス信号発生装置
US6359563B1 (en) * 1999-02-10 2002-03-19 Vacuumschmelze Gmbh ‘Magneto-acoustic marker for electronic article surveillance having reduced size and high signal amplitude’
SE521438C2 (sv) * 1999-06-09 2003-11-04 Rso Corp Metod, system och givare för fjärrdetektering av föremål samt metod för att bestämma längden och diametern hos ett magnetiskt element
US6426700B1 (en) 2000-05-31 2002-07-30 Sensormatic Electronics Corporation Bias configuration for a magnetomechanical EAS marker
JP2002037206A (ja) * 2000-08-01 2002-02-06 Ishida Co Ltd 縦型製袋包装機
US6720877B2 (en) * 2001-03-29 2004-04-13 Sensormatic Electronics Corporation Manufacturing methods for magnetomechanical electronic article surveillance markers
US7075440B2 (en) 2003-02-27 2006-07-11 Fabian Carl E Miniature magnetomechanical marker for electronic article surveillance system
US7779533B2 (en) * 2006-02-15 2010-08-24 Phenix Label Company, Inc. Electronic article surveillance marker
CN100447911C (zh) * 2006-06-16 2008-12-31 李霖 软磁材料偏置片的制造方法及使用该偏置片的防盗声磁标签
CN201188254Y (zh) * 2008-04-28 2009-01-28 杭州中瑞思创科技有限公司 一种高稳定性商品防盗器
CN100557648C (zh) * 2008-06-26 2009-11-04 李霖 可用磁开锁法取钉的声磁防盗夹报警部件及装有该报警部件的防盗夹
CN201364634Y (zh) * 2009-03-04 2009-12-16 北京四海诚明科技有限公司 锁扣式声磁防盗硬标签
CN201364633Y (zh) * 2009-03-04 2009-12-16 北京四海诚明科技有限公司 声磁防盗硬标签
US9013274B2 (en) 2010-09-22 2015-04-21 3M Innovative Properties Company Magnetomechanical markers for marking stationary assets
US20120325359A1 (en) 2011-06-27 2012-12-27 3M Innovative Properties Company Flexible magnetic core electronic marker
US8366010B2 (en) * 2011-06-29 2013-02-05 Metglas, Inc. Magnetomechanical sensor element and application thereof in electronic article surveillance and detection system
CN102262808B (zh) * 2011-07-15 2012-11-14 宁波讯强电子科技有限公司 一种声磁防盗标签、用其制成的卷标及制造方法
US20130099790A1 (en) 2011-10-21 2013-04-25 3M Innovative Properties Company Multi-axis marker locator

Also Published As

Publication number Publication date
AU2019201968A1 (en) 2019-04-11
AU2016262393A1 (en) 2017-11-30
CN107636494A (zh) 2018-01-26
MX2017014337A (es) 2018-03-23
EP3295223B1 (en) 2022-03-30
RU2017142778A3 (zh) 2019-06-13
RU2695515C2 (ru) 2019-07-23
WO2016182815A1 (en) 2016-11-17
AU2019201968B2 (en) 2020-05-07
EP3295223A1 (en) 2018-03-21
EP3295223A4 (en) 2019-05-22
US10495772B2 (en) 2019-12-03
BR112017024361A2 (pt) 2018-07-31
CA2985457A1 (en) 2016-11-17
US20180156935A1 (en) 2018-06-07
RU2017142778A (ru) 2019-06-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9638822B2 (en) Magnetomechanical markers for marking stationary assets
ES2381399T3 (es) Marcador para un sistema de identificación electrónica de artículos codificados
TWI480567B (zh) 用於編碼電子物件識別系統之標誌
AU2019201968B2 (en) Magneto-mechanical marker with enhanced frequency stability and signal strength
RU2689118C1 (ru) Магнитоупругие резонаторные маркеры в формате ленты
US10928539B2 (en) Magneto-mechanical marker with enhanced frequency stability and signal strength
US10763823B2 (en) Elliptically-shaped resonator markers with enhanced frequency stability and gain
WO2015099982A1 (en) Magneto-mechanical marker apparatus and system
Doany et al. A NEW PATH MARKING TECHNOLOGY FOR LOCATING BURIED ASSETS BASED ON A NOVEL MAGNETO-MECHANICAL RESONATOR
KR20030013206A (ko) 무 지향성 자기장 발생장치