TWI377507B - Marker for coded electronic article identification system - Google Patents

Description

1377507 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於鐵磁性非晶系合金扁帶且係關於—種用於 在一電子物件識別系統中使用之標諸，該標諸包括複數個 基於非晶系磁致伸縮材料之矩形條帶，該材料以多個丑振 頻率在-交變磁場令機械地振動，藉以將該標誌之磁=效 應有效地利用於編碼及解碼目的。本發明亦針對一種利用 該標誌之電子識別系統。

【先前技術】 磁性材料之磁致伸縮係一種在該磁性材料上施加—外部 磁場時發生尺寸變化的現象。當尺寸變化為使得在材料經 磁化時伸長時，將該材料稱為「正磁致伸縮的广當一材 料係「負磁致伸縮的」時，材料在其磁化時收縮。因此在 任一情形中，磁性材料在其處於一交變磁場中時振動。當 連同交變磁場施加一靜態磁場時，磁性材料之機械振動之 頻率藉由磁致彈性耦合隨該施加之靜態磁場而變化。通常 將此稱為ΔΕ效應，其描述於（例如）s. Chikazumi之「physics of Magnetism」（John Wiley及 Sons，New Y〇rk，1964，第 435 頁）中。此處，E(H)代表楊氏模數（Y〇ung,s m〇dulus)，其係 一施加場Η之函數，且材料之振動或共振頻率久藉由下式 與Ε(Η)相關： /r=(l/2/)[E(H)/p]1/2 , ⑴ 其中，/係材料長度且ρ係材料之質量密度。將上述磁致彈 性或磁致力效應利用於電子物件監視系統中，該等系統首 109730.doc 1377507 先教示於美國專利第4,51M89號及第4,51M9㈣中（在下 文中為，489*，49G㈣）。料監㈣'·㈣有㈣統，其有 利之處在於其提供-高㈣敏感度、高操作可靠性及低操 作成本之組合。 該等系統中之標誌係一具有鐵磁性材料的已知長度的條 帶，或複數個條帶，其封裝有一提供稱為偏磁場之靜態場 之磁性上更硬的鐵磁體（具有更高矯頑磁性之材料）以建立 峰值磁致力搞.合。該鐵磁性標誌材料較佳為非晶系合金扁 帶，因為該等合金中之磁致力耦合的效率非常高。機械共 振頻率,大體上由如上述方程式（丨）表示之合金扁帶之長度 及偏磁場強度決定。當在一電子識別系統中遭遇一調諧至 共振頻率之訊問信號時，該標誌材料以一藉由該系統中之 一接收器偵測之大信號場作出回應。 於上述用於基於磁力共振之編碼識別系統之美國專利第 4，5 1 0，4 9 0號中考慮若干非晶系鐵磁性材料且此等非晶系鐵

磁性材料包括非晶系 Fe-Ni-Mo-B、Fe-Co-B-Si、Fe-B-Si C 及Fe-B-Si合金。在該等合金中，廣泛地使用一種市售非晶 系Fe-Ni-Mo-B基之METGLAS®2826MB合金直至藉由基於 磁性諧波產生/偵測之其他系統的磁力共振標誌的偶然觸 發。發生此情況係由於此時所使用之磁力共振標誌有時展 現的非線性BH特徵，從而導致產生激發場頻率之更高言皆 波。為避免該問題，有時將一系統稱為「污染問題」，已 發明一系列新標諸材料，其實施例揭示於美國專利第 5,495,231 號、第 5,539,380 號、第 5,628,840 號、第 I09730.doc 1377507 M50,023號、第M93,261號及第6187 ii2號卜雖然該 等新標誌材料平均而言表現優於原始，489及，49〇專利之監 視系統中利用之材料，但在（例如）美國專利第6,299,7〇2號 . (下文為’702專利）中揭示之標誌材料中已發現稍許更佳之 ，磁力效能。此等新標誌材料需要複雜熱處理過程以獲得如 (例如）’702專利中所揭示之理想磁力特性。顯然，需要一 種新的磁力標諸材料，其不需要該複雜的後扁帶製造過程 • 且本發明之一個目標在於提供具有高磁力效能而不導致上 述「染問題」之標誌、材料。充分利用本發明之新磁力標 言志材料’本發明包括一種具有編碼及解碼能力之標誌及一 種利用該標誌、之電子識m美國專利第4,5ig，衫〇號中 教示一種具有一磁力標誌之編碼監視系統，但由於一標誌 中之有限可利用空間，組成標諸條帶之數目受到限制，因 此限制了使用該標誌之編碼及解碼能力的域。 顯然，需要一種顯著增加標誌條帶之數目而不犧牲作為 •—具有編碼及解碼能力之電子物件識別系統中之-編碼標 誌的效能的標誌、，下文稱為「編碼物件識別系統」。 【發明内容】 才艮據本發明’於一基於磁力共振之電子識別系統之一標 言志中包括軟磁材料。 具有增強之總磁力共振特性之標誌材料是由一非晶系合 金扁帶製造使得在一編碼標誌中罩蔽大量標誌條帶。將— . 種具有磁力共振能力之扁帶形軟磁性材料澆注於一旋轉基 •板上’如美國專利第4，142,571號中所教示。當㈣注扁帶 109730.doc 1377507 寬度寬於用於一標誌材料之預定寬度時，將該扁帶分割為 泫預定寬度。將經如此處理之扁帶切割為具有不同長度之 易延展、矩形非晶系金屬條帶以使用該等條帶中之複數個 t 、帶製&磁力共振標遠，其中至少一個半硬磁性條帶提 供一偏磁靜態磁場。 一編碼電子物件識別系統利用本發明之一編碼標誌。該 系統具有一物件訊問區，其中本發明之一磚力標誌經受一 • 具有變化頻率之訊問磁場’藉由一具有-對置於該物件訊 問區中之天線線圈的接收器偵測回應該訊問磁場激發之作 號。 。

根據本發明之—實施例’提供—種適用於以預先選擇之 頻率機械共振之-磁力共振電子物件識別系統的編碼標 钱，其包含：複數個由具有沿一扁帶長度方向之曲率且在 具有-靜態偏磁場之交變激發場下展現磁力共振之非晶系 载磁σ金扁帶切割至預定長度的易延展磁致伸縮條帶， 該等條帶具有—垂直於—扁帶軸之磁各向異性方向，其中 該等條帶巾之至少兩條㈣用於磁性地偏壓以便以該等預 先選擇之頻率中之一單個'不同者共振。 經選擇後，該標諸條帶曲率之曲率半徑小於100cm。 根據本發明之一實施例，編碼是藉由將一磁各向異性方 向垂直於扁帶軸之非晶系磁致伸縮合金扁帶切割為—具有 -預定長度之矩形條帶而進行，#中該條帶具有一大於3 之長寬比。 mm至大約15 mm之 經選擇後，該等條帶具有—在大約3 I09730.doc 1377507 範圍内的條帶寬度。 根據本發明之一實施例，該等條帶具有一在大約4

Hz/(A/m)至大約14 Hz/(A/m)之範圍内的共振頻率對偏磁場 之斜率。 經選擇後，該等條帶在一條帶寬度為6 mm時具有一大 於大約1 8 mm之長度。 根據本發明之一實施例，該等條帶具有小於大約 120,000 Hz之磁力共振頻率。 根據本發明之一實施例，非晶系鐵磁性合金扁帶具有一 大約8 ppm與大約1 8 ppm之間的飽和磁致伸縮及一大約〇 7 tesla與大約1.1 tesla之間的飽和感應。 根據本發明之一實施例，非晶系鐵磁性合金扁帶之非晶 系鐵磁性合金具有基於Fea_Nib_M〇c_Bd之組份，其中 309S43、35SbS48、Oyy、MSdQO且 a+b+c+d=i00 ,可 由Co、Cr、Μη及/或Nb視情況替代Mo之高達3原子％且可 由S i及/或C視情況替代B之高達1原子。/〇。 根據本發明之一實施例，非晶系鐵磁性合金扁帶之非曰 系鐵磁性合金具有下列成份之一者之組份：Fe 4 0.6 丄N 1 4 〇 】 M〇3.7 B15.i Si0.5、Fe4,.5 Ni38.9 Mo41 b15.5、Fe41 7 Ni394 m〇3.i BI5.8 > Fe40.2 Ni39.o M03.6 B16.6 si〇.6 > Fe3 9 8 Ni39 2 M〇3」B17.6 C〇.3、Fe36.9 Ni41,3 M〇4.】 Bl7 8 ' Fe35 6 Ni426 M〇4.〇 B17.9、Fe4。Ni38 M〇4 B18，或^38 〇 Ni 3 8 8 Μ。” B19.3 0 經選擇後，該編碼標誌包含至少兩個具有不同長度之標 J09730.doc 1377507 言志條帶 經選擇後’該編碼標誌包含五個具有不同長度之標誌條 帶。 . 工選擇後該編碼標誌具有-大約30,000與大約130,000

Hz之間之磁力共振頻率。 丄選擇後’該編碼標誌具有一對於一具有兩標誌條帶之 編碼標諸包含高達大約18〇〇的可單獨識別物件且對於一具 • 冑五個*一條帶之編碼標誌、包含大約1.15億之可單獨識別 物件的電子識別域。 丄選擇後，4編碼標誌、具有—包含多於i. i 5億之可單獨 識別物件的電子識別域。 根據本發明之一實施例，該等條帶具有一小於大約 120,000 Hz之磁力共振頻率。 根據本發明之—實施例，—種具有—將—編碼標該之編 碼=息解碼之能力的電子物件識別系統。該系統包含以下 • 之;者：—對發射—蹈準該編碼”之从激發場以形成 一讯問區的線圈；一對接夾 對接收來自錢碼標誌之編碼訊息的 “須測線圈；一具有一電腦的電子信號處理裝置，噹電 ㈣有-將編碼於該編碼標諸上之訊息解媽之軟體；或一 識制編碼標諸之電子裝置，其中該編蜗標諸適用於以預 之頻率機械地共振，其中該編碼標絲包含複數個由 二==方向之曲率且在具有-靜態偏磁場之交 至預共振之非晶系鐵磁性合金扁帶切割 預疋長度的易延展磁致伸縮條帶，該等條帶具有—垂直 I09730.doc i/4 Hb > 向，其中該等條帶令 壓以使IV — 呎从該#預先選擇之頻 之至少兩 率中之一 於一扁帶軸之磁各向 條帶適用於磁性地偏 單個、不同者共振。 大：:之Γ條帶曲率之曲率半徑為在大― 【實施方式】 -有增強之總磁力共振特性之 鐵磁性合金扁帶製造，使得…… 针疋由非曰曰糸 铬罄“ €仔在-編碼標誌中收納大量標誌 ”， 等條帶中之至少兩條帶適用於磁性地偏壓， =以複數㈣先選擇之頻料之—單頻率機械 地共振。如美國專利第4，142,571號中所教示，將—種具有 磁力共振能力之扁帶形磁性材料洗注於—旋轉基板上。當 亮/主扁帶之寬度寬於用於—標誌、材料之預定寬度時，將該 扁帶分割為預定寬度。將經如此處理之扁帶切，割為具有不 同長度之易延展、矩形非晶系金屬條帶，以使用提供一偏 磁靜態磁場之至少—半硬磁性條帶之條帶中的複數個條 帶’製造一磁力共振標誌。 在本發明之一實施例中’利用形成一用於標誌條帶之扁 帶的非晶系鐵磁性合金中具有基於Fea-Nib-M〇c-Bd之組 份’其中 3〇Sa$43 、 35Sb$48 、 0$cS5 ' I4$d$20 且 a+b + c+d=100 ’高達3原子〇/。之Mo視情況可由Co、Cr、Μη 及/或Nb替代’且高達1原子％之Β視情況可由S i及/或c替 代。 在本發明之一實施例中，利用形成一用於標該條帶之扁 I09730.doc .11 - 1377507 帶的非晶系鐵磁性合金中具有下列成份中之一者的組份：

Fe^0.6 Νι40 , M03.7 Β,3., Si〇.5 ^ Fe4].5 Ni38 9 M〇4^ B]5 5j

Fe4..7 N,39.4 m〇3., B,5,8> Fe40.2 Ni39.〇 Mo3.6 bI6.6 Si〇.6 >

Fe39.8 Ni39 2 m〇31 Bl7.6 C0.3、Fe36_9 Ni4丨.3 m〇4 , B丨7·8, Fe35 6

B

Nm.6 Μ〇4·0 B】7 9、Fe4〇 Ni38 M〇4 Bi8，或 Fe38 〇 $ 1 9.3 因此，根據美國專利第4，142,571號中描述之發明澆注具 有類似於市售非晶系磁致伸縮ΜΕΤ〇ίΑδΘ2826ΜΒ扁帶之 化學成分之化學成分的非晶系合金扁帶。該澆注非晶系合 金具有大約0.88 Tesla之飽和感應及大約12卯爪之飽和磁 致伸縮。該扁帶具有大約100 mm及大約25 之寬度，且 其厚度為大約28 μηι。隨後將該扁帶分割為具有不同寬度 之更窄扁帶。隨後將該經分割之扁帶切割為具有大約Μ mm至大約65 mm之範圍之長度的易延展、矩形條帶。每一 條帶具有一反映扁帶轉盤澆注機表面曲率之輕微曲率。在 分割期間，原始曲率得以修正。如實例丨中所描述之判定 一分割及切割條帶之曲率。g i A說明本發明之一實施例之 標誌條帶10之實體外觀，而圖1B說明根據美國專利第 6,299,702號中所揭示之複雜熱處理方法產生之習知條帶 的實體外觀。如所指出，本發明之—實施例的共振標鍵偏 壓條組，態中的磁通量線U比一如圖以中戶斤說明之習知條帶 的磁通量線21更為閉合。此致使本發明之一實施例之一標 誌、條帶1G與-偏磁體條帶12之間優於藉由—習知條㈣及 一偏磁體22達成之耦合的耦合，此使本發明之—實施例之 109730.doc

!振^條帶兩端有較少磁通量“。根據磁力共振效 彳，實例2之特性方法，檢驗本發明之實施例及習知 '、帶之母-共振標諸條帶。圖2將作為用於本發明之一實 施例之一早條帶標誌8 3 〇之偏磁場之函數的共振頻率與一 習知條帶831的共振頻率相比較。圖2指示作為偏磁場之一 函數之共振頻率變化在兩種情況中大約係相同的。圖2中 Μ之共振特徵在設計—具有去活化能力之共振標誌、方面 二要的因為去活化係藉由改變偏磁場強度而改變共振 頻率的。在去活化期間’共振頻率Λ相對於偏磁場&之斜 率’意即dA/dHb’決定去活化之效用，且因此係—有效共 振^誌、條帶之-重要因素。對於一電子編碼識別系統中之 一標誌，當在一識別系統中需要一更高敏感度時，共振頻 率對偏磁場之一更大斜率通常受到青睞。

圖3中說明兩種情況之間之共振回應之比較，其中％係 激發場關閉時之回應信號振幅，且v]為該激發場終止後丄 msec時之信號振幅。顯然，青睞一較高Vi/v〇比用於一共 振標誌之更佳效能。因此將該等信號振幅之兩者用於工業 中作為用於一磁力共振標誌之優值之一部分。圖3指示對 於本發明之一實施例之共振標誌條帶，信號振幅V。441及 V] 442分別在Hb〇=500 A/m及Hbl=400 A/m之偏磁場下變得 最大’且對於一習知共振標誌條帶，信號振幅V。443及％ 444分別在Hb〇 = 46〇 A/m及Hbl=400 A/m之偏磁場下變得最 大。此外’圖3指示：對於本發明之一實施例之—共振桿 諸條帶’在此等最大點處的Vl/V〇比高於於對於習知標註、 109730.doc *13- 1377507 條帶的vl/v〇tt，此說明本發明之一實施例之標誌條帶中 的信號保持優於一習知標誌條帶中的信號保持，因此增強 了本編碼電子識別系統之效用。

表1匯總對於作為代表性習知標誌條帶與來自本發明之 一實施例之標誌條帶之間的磁力共振器的標誌條帶的效能 關鍵的參數的比較u意：本發明之—實施例之標諸條 帶的效能接近於（或優於）一習知標誌條帶的效能。可將表J 中本發明之一貫施例之標誌條帶中的所有標誌條帶接受用 作本發明之實施例的標誌。 在表I中，將具有圖1中所定義之條帶曲率h之本發明之 一實施例的標誌條帶之分別在偏磁場強度Hb〇& Hbi下量測 的\^及\^最大仏號電壓’及在HblT量測的共振頻率斜率 d/r/dHb與隨機選擇之十個習知標誌條帶的對應特徵相比 較。該等條帶之長度/皆為大約38 mm且其寬度為大約6 mm。由A及/汁算每一標誌條帶之曲率半徑。每一條帶之 共振頻率為大約58 kHz。

表I 磁力共振特徵 標誌 V〇max (mV) Hb〇 (A/m) V jmax (mV) Hb, (A/m) 柳Hb [Hz/(A/m)] h (mm) 曲率半 徑（cm) 習知 140-180 440-500 60-102 360-420 5.60 〜11.5 - 本發明 第】號 167 490 97 400 12.0 0.18 100 第2號 156 470 86 410 9.50 0.18 100 第3號 159 490 84 410 ^.5 0.20 90 第4號 \6Ί 490 94 Uoo Π.8 0.20 90 第5號 183 458 110 390 11.8 0.23 78 第6號 165 488 94 370 12.5 0.23 78 I09730.doc -14· 1377507 第7號 178 471 106 第8號_ 160 460 92 第9號 157 ~461 17— 第10號 147 420 76 12.3 0.28 65 0.28 65 0.36 50 0.64 28 表I包3目别廣泛使用之一大約6咖標該條帶寬度之資 料。本發明之-態樣在於提供具有不同於大約6匪之寬度 的標誌條帶。由表1中所使用之相同扁帶分割具有不同寬 度之私4條帶，且判定其磁力共振特徵。結果匯總於表π 中。共振以電壓V0 max及Vl max如所預期之隨漸減之寬度

而降低。隨漸減之寬度而降低之特徵欄位值^❶及札丨係由 於去磁效應》因此，必須相應地選擇一偏磁場磁體。具有 一更小寬度之標誌適用於一更小物件識別區域，而具有一 更大寬度之標誌適用於一更大物件識別區域，因為如表工工 所指示，來自更大標誌條帶之共振信號更大。由於共振頻 率主要取決於條帶長度（如方程式〇)所指示），因此條帶寬 度變化不影響所使用之該物件識別系統之共振頻率。

表II展示本發明之一實施例之具有如圖1A中所定義之條 帶高度/2且具有不同條帶寬度的標誌條帶之磁力共振特 徵。對於V〇 max、Hb0、V〗ma5^ d/r/dHb之定義與表I中的定 義係相同的。條帶長度1係約38 mm由/^及/計算每_標總條 帶之曲率半徑。每一條帶之共振頻率為大約5 8 。 磁力共振特徵 表II 標該 寬度 (mm) V〇max (mV) Hb〇 (A/m) max (mV) Hbl (A/m) d/"dHb [Hz/(A/m)] h (mm) 曲率半徑 (cm) 4 107 310 56 330 4.69 0.61 30 5 153 300 76 300 6.05 0.41 44 9 194 500 101 440 4.84 0.81 22 14 321 590 174 511 4.86 0.84 21 —_ 109730.doc •15· 1377507 本發明之另一態樣在於提供多種在不同條件下操作之可 用標誌。為此目的，藉由改變非晶系磁性合金扁帶之化學 成分（標誌條帶由其產生）而變化磁力共振特徵。在表m中 • 列出經檢驗之合金的化學成分，其中給出該等合金之飽和 • 感應及磁致伸縮的值。在下述表IV中給出此等合金之磁力 共振特性之結果。 表ΙΠ展示用於本發明之一實施例之磁力共振標誌之磁致 _ 伸縮非晶系合金及其组份、飽和感應Bs、飽和磁致伸縮、 的實例。由實例3中所描述之DC BH迴路量測判定&的值 且藉由使用一經驗公式、=k Bs2計算^的值，其中k=15 5 Ppm/tesla (根據 S. Ito等人之却"，第 卷，第 665 頁（1980))。 表ΙΠ 磁致伸縮非晶系合金 合金 標誌化學成分 (numbers in atom %) 飽和感應 Bs (tesla) 飽和磁致伸縮 (ppm) Fe4〇 6 Ni4〇.i M〇3.7 Bi51 Si〇.-i 0.88 12 §_ Fe4i.5Ni38.9 M〇4.i Bi5.5 0.98 15 _ c___ Fe4i.7Ni39.4 M〇3.] B]5 8 1.03 16 5_ Fe40.2 ΝΪ39.0 M〇3.6 Bi6 6 Si〇.6 一 0.93 13.5 Fe39.8 ΝΪ39.2 M03.1 B17.6 C0.3 _ 0.94 14 1__ ^636.9^141.3 MO4.1 Bi7g _ 0.83 10.5 Fe35.6 ΝΪ42.6 M〇4.〇 B17.9 0.81 10 Η Fe39.6Ni38.3 M〇4.i B18.0 0.88 12 Fe38.〇 N138.8 M03.9 B19.3 0.84 11 表IV展示本發明之一實施例之具有表ΙΠ中列出之不同化 學成分的標誌條帶的磁力共振特徵，其具有圖1Α中所定義 之條帶高度A。V〇 max、Hb〇、V,咖及d/r/dHb之定義與表I中 •16· 1 W73〇.d〇c 1377507 係相同的。條帶之長度/皆為大約38 mm。由及/計算每一 標諸條帶之曲率半徑。每一條帶之共振頻率為大約58 kHz °

表IV 表III中合金之磁力共振特徵

表ΙΠ中列出之所有具有不同化學成分之非晶系合 優良的磁力共振特徵(如表⑽所給出），且因此在―：發 明之-實施例之編碼電子識別系統中係有用的。 此外，將根據實例i分割為大約6 mm 右不η基庠夕仪泄 見之扁帶切割為具 有不同長度之條帶，且檢驗其磁力共振特 I、表II及表IV中所包含之姓k π 陈ί上述表 “ 外’使用下式執行-判定斑 力共振條帶之效用的補充測試： 判疋磁 V(t) = Vo exp (. t/T) 其中’ t為在終止AC勵磁後量測之時間且⑺ 號衰變之特性時間常數。表 用於共振信 表I、表II及表以中 由t= lmsec之資料刻中 ., max的值 負卄判疋。表V中給出結果 徵不同條帶長度之共振特性之其他參數。廊:中匯總了表 應〉主意，Λ完全 109730.doc 1377507 遵循上文給出之方程式⑴之關係。亦應注意：了隨漸増之 條帶長度而增大。若青睞_延遲信號偵測，則較大值之時 間申數T係較佳的。然而，當掃描訊問AC場時，在一編碼 電子物件識別系統中，表I中之V。值比％值重要。 如表V中所不，為本發明之一實施例之具有不同長度/之 心違條帶判定磁力共振特徵。每―條帶之寬度及厚度分別 為大約6 mm及大約28 μιη。方程式⑴及⑺中分別定義共 振㈣ Λ 及時間常數 ”VQmax、HbG、Vimax、Hbig/dHb 之定義與表I中係相同的。圖i中定義標誌、高度A，且使用办 及/計算每一條帶之曲率半徑。

表V

除了需要表III中所列出之諸如飽和磁感應及磁致伸縮之 基本磁特性以在本發明之—實施㈣料條帶巾產生磁力 共振外’磁各向異性之方向（其為―標糾帶巾簡單磁化 之方向)必須大體上與該條帶之長度方向垂直。如圖4所指 =，情況的確如此，該圖描述了在60 Hz時使用一實例 里則方法在一來自上述表v之大約38麵長的條帶上選取 109730.doc •18- 感庳接：於圖4之卵迴路指示心°(意即B(H=°))時，剩磁 行為，复中磁Η3δ路之形狀係、—磁性條帶之典型卵 圖4中 '性之平均方向垂直於條帶長度方向。 一社斤τ之本發明之—實施例之標訪條帶的磁化行為的 n為當將該條帶置放於_AC磁場中時，該條帶中無 更…6波產生。因此將「先前技術」部份中提及之該系統 之「污染問題」最小化。為進一步檢驗此一點，將一來自 圖4之標誌、條帶之更高m號與-基於磁性諸波產生/伯 測之電子&件監視系统之一#諸條帶㈣波信號相比較。 在下文表VI中給出此比較之結果。 如表VI中所示，在本發明之一實施例之一標誌條帶與一 基於(：〇基1^£丁01^入8©2714八合金之標誌條帶之間作出一磁 性更高諧波信號比較，該Co*METGLAS®2714A合金之標 誌條帶廣泛地使用於基於一磁性諧波產生/偵測系統之電 子物件監視系統中。兩者情況中，條帶尺寸相同且大約為 3 8 mm長及大約6 mm寬。基本激發頻率為2.4 kHz且藉由使 用實例4之諧波信號偵測方法比較第25諧波信號。

表VI 標誌類型 第25諧波信號（mV) 本發明 4 諧波標誌 40 如表VI所指示，來自本發明之一實施例之標誌、之小到可 忽略的諧波信號不觸發一基於磁性諧波產生/偵測之電子 I09730.doc 19 1377507 -物件監視系統。 自許多如表I、表II、表IV及表V中特徵化之條帶中隨機 選擇本發明之一實施例之兩個具有不同長度的標誌條帶且 將其安裝於彼此之頂部，且如依圖5A中之條帶110及條帶 111指示製造一標誌。將該等具有不同長度之兩個標誌條 帶罩蔽於非磁性外殼100與101之間之一中空區域中。將一 偏磁體120附著於一罩殼101之外表面上。為比較，藉由圖 φ 5B中之條帶210及條帶211展示兩習知標誌條帶之標誌組 態’其中可用於該兩條帶之平面區域與用於圖5A之兩條帶 者係相同的。圖5B中之數字200 ' 201及202分別對應於圖 5A 中之項 1〇〇、1〇1及 12〇。 圖6A展示包含來自表v之一大約2〇 mm條帶及一大約57 mm條帶之標誌之對應於圖5A之本發明之一實施例之兩條 帶標誌的磁力共振行為，且使用兩個具有大約2〇 mm及大 約57 mm長度之條帶，在圖6B中展示對應於圖5B之根據 • ’490專利製備之一習知兩條帶標誌的磁力共振行為。自圖 6A-6B中清楚可見：來自本發明之一實施例之兩標誌條帶 的總信號振幅顯著高於來自兩習知標誌條帶的總信號振 中田。對於圖5A中戶斤說明之本發明之一實施例之一標誌的情 況，來自本發明之-實施例之更長尺寸條帶的信號振幅以在 圖6A中說明）比用於圖5B之更長尺寸之習知標誌條帶的對應 值V。(在圖6B中說明）高大約28〇%β對於較短尺寸條帶，本發 明之-實施例之條帶產生一比其對應之習知標誌條帶之信號 振幅V】（在圖6B中說明）高37〇%的更高信號振幅^(在圖 109730.doc *20- 1377507 說明）》圖7中描繪一接近於圖6A中所展示之較低共振頻率 Λ = 38,610 Hz附近之經放大的共振振幅分佈，其展示此點 定義為頻率寬度之磁力共振的寬度，其中該振幅變為峰值 振幅之％，大約為420 Hz。對於接近於/r =1〇9,070 Hz之上 部共振頻率區域’信號振幅具有一如圖8中所示之大約660 Hz的頻寬。該頻寬（下文中稱為共振線寬）是用於判定用於 具有稍許不同長度之兩個標誌條帶之兩個相鄰共振頻率之 間的最小共振頻率分隔。 圖9- 1說明本發明之一實施例之一標誌，其包含三個具 有隨機選擇自上述表I、表II及表1¥之不同長度的標誌條帶 3 11、3 12及313。兩個外殼3〇〇與301之間的空腔空間302係 用以容納本發明之實施例的標誌條帶3丨丨、3 12及3 13，且 數字330指示一附著於罩殼3〇1之外表面上的偏磁體。圖1〇 中展示具有三個條帶之標誌的磁力共振特徵，該三個條帶 具有大約25 mm、大約38 mm及大約52 mm之長度及大約6 mm之寬度。在圊6A及圖7中注意到：所觀察之機械共振係 明顯的，其中在大約4〇,〇〇〇Hz之較低共振頻率區域附近具 有大約400 Hz之共振線寬，且在大約11〇,〇〇〇 Hzi較高共 振頻率區域附近具有大約700 Hz之共振線寬，如圖6A及圖 8中所指示，其指示本發明之一實施例的一標誌中具有不 同長度之標誌條帶之間的磁力干擾係無足輕重的，此繼而 允許堆疊三個以上之標諸條帶。圖9_2中，條帶對條帶磁 力干擾之缺乏係明顯的，這是因為三個具有不同長度之標 誌條帶沿該等條帶之寬度方向中的中心附近的線在:本: 之間相互接觸。類似地’五個具有大約3〇 mm、大約Μ 109730.doc 21 1377507 mm、大約42 mm、大約47 mm及大約52 mm之不同長度且 具有大約6 mm之寬度的條帶是選自表I、表II、表IV及表V 之條帶，且一標誌得以製造。圖11中展示此五條帶標誌之 共振特徵。表VII中給出利用不同長度標誌條帶之本發明 之一實施例之標誌的共振特徵的概述。 如表VII中所示，共振信號V。max及Vi max定位於來自本 發明之編碼標誌的個別共振頻率Λ上。

表VII

標言志樣品 V〇 max (niV) V,max(mV) 條帶長度（mm) 第1號（偏磁=461A/m) /n=51,300 92 43 42 /r2=61,250 104 48 35 第2號（偏磁=301A/m) /^=38,070 133 90 57 /r,=l 09,070 55 10 20 第3號（偏磁=360A/m) //-1=37,880 100 57 57 /r2=57,260 69 24 38 /r3=108,440 45 3 20 第4號（偏磁=420A/m) /ri=46，100 65 28 47 fr2=51,m 53 24 38 /τ3=72,720 61 14 30 第5號（偏磁=399A/m) /η =41,59〇 92 47 52 /r2=57,070 75 3 38 /^3=87,060 59 12 25 第6號（偏磁=490A/m) /r,=37,640 61 20 57 /r2=45,740 55 12 47 斤3=56,680 68 21 38 /γ4=86,280 48 4 25 第7號（偏磁=550A/m) /ri=41，440 51 12 52 //-2=45,930 42 5 47 /，3=51，510 45 6 42 >4=56,770 42 5 38 斤5=72,08〇 50 4 30 109730.doc -22- 1377507 在表VII中，標諸條帶寬度及厚度分別為大約6麵及大 約 28 μιη。 表VI1中給出之共振信號V〇 max及V】max顯著到足以在一 根據本發明之實施例的電子物件識別系统中侧到。表v 中之資料導致共振頻率/r與條帶長度之間的關係，其由以 下方程式給出： Λ= 2.1906 xl〇6// (Hz) » 其中’ /係以毫米（叫表示之條帶長度。使用與方程式⑴ -致之此㈣’如下判定由在將扁帶㈣為―敎長度中 之公差導致的共振頻率的變率。力與/之間之上述關係導致 △Λ/△卜.2•则X1G⑽，其中職由於條mδ/±^ 而導致之共振頻率的改變。藉由將標稱或目標條帶長度盘 表v中給出之實際長度相比較判定使用—市售扁帶切割機 可獲付之標誌條帶切割公差。舉例而言，表V中具有18 Μ mm長度之條帶具有18 mm的目標條帶長度導致〇〇1爪以 之切割公差。使用因此獲得之切割機器公差計算出二 條帶長度變化導致之頻率變率从，其在大約3 Hz(較短條 帶）至大約4〇0 HZ(較長條帶）的範圍之間。由於一較長條帶 之共振線寬為大約400 Hz(如圖7所；^ -、η 、圓所杉不）且較短條帶為大約 700 Hz(如圖8所指示)，因此將一根據本發明之實施例之電 子物件識別系統中的可辨別之最小頻率分隔判定為大約 8〇0 HZ。因此，為喊保無錯誤識別，選擇-超過該最小可 辨別共振頻率分隔兩倍的2册共振頻率分隔以判定在 選定域中可識別物件之數目。由表v中所心之標 109730.doc -23· 帶所设盖之在大約34,0〇〇 Hz至大約UOOOO Hz之範圍内的 ”頻率覆盍大約86,〇〇〇取之共振頻率間隔。藉由使 2 - 2 kHz共振頻率分隔用於無錯誤識別，如上文中所判 ‘ & ’電子可制物件之數目在—標諸僅具有—個條帶時變 ^43 ’其在-標誌、具有兩個、三個、四個及五個標諸條帶 時在一給定域中分別增加至大約1800、74000、296萬及 1 · 1 55 k，其中在—根據本發明之編碼電子物件識別系統 • 巾利用根據本發明之—實施例的不同長度。該等可識別或 編碼物件之數目藉由添加更多標誌條帶及/或改變一標誌 中之偏磁場的位準而進一步增加。 如圖12中所說明，將上述編碼標誌5〇1有效地利用於一 根據本發明之實施例之電子物件識別系統中。將一樓帶本 發明之一實施例之編碼標誌5〇1的待識別為5〇2的物件置放 ;圖2中之δ扎問區5 1 〇中，該訊問區5 1 〇由一對訊問線圈 5 11側翼包圍。該等線圈5丨丨發射藉由一由一信號產生器 • 513及一具有變化頻率之八(：放大器514組成之電子裝置512 饋入的AC磁場，其由一電子電路盒515控制用於其瞄準待 識別之物件502的開-關操作。當將該物件502置放於區510 _ 中吟，邊電子電路盒5 1 5在自最低頻率掃描至最高頻率之 • 訊問AC場頻率上接通，該訊問AC場頻率之範圍取決於標 之預定頻率範圍。在該率掃描中，在一對信號接收線圈 5 1 6中偵測到一來自本發明之一實施例之編碼標誌的共 振信號，導致一如圖丨丨中所例示之共振信號分佈。因此藉 由仏號偵測器5〗7獲得之信號分佈儲存於—電腦5丨8中，電 109730.doc -24· 1377507 腦川經程式化以識別編碼於本發明之—實施例之編碼標 遠501中的共振頻率序列。當完成此識別時，電腦518將該 識別之信號報告結果發送至—識別器519且發送至電子電 =狐5以用於重置系统。若需要如此，則在物件5〇2退出 訊問區510後，可藉由將標諸中之偏磁體去磁而將一根據 本發明之實施例的編碼標誌去活化。 使用以上提供之編碼電子物件識別系統來藉由以變化頻

率掃描-AC激發場識別一物件。在特定情況中，需要延 遲識別，其可藉由如圖3、圖5⑷、圖1〇及圖u中所描繪之 追蹤％而完成。此可藉由對圖12中之電腦517進行程式化 以將V】處理為掃描頻率之一函數而用電子學方法完成。 實例1 使用一習知金屬扁帶切割機將一經分割之扁帶切判為易 延展及矩形條帶H帶之曲率#由量測該條帶長度 上之彎曲表面的高度A用視力判定，如圖1 A中所定義β 實例2 在其中一對線圈供應一靜態偏磁場之裝置中判定磁力效 能，且藉由一伏特計及一示波器量測出現於藉由—補償線 圈補償之信號偵測線圈中的電壓。因此，量測所得電壓係 依賴於偵測線圈且指示一相關信號振幅。藉由一市售函數 產生器及一六€放大器供應激發AC場。將來自該伏特計之 信號電壓列表且將一市售電腦軟體用於分析及處理收集之 資料。 實例3 109730.doc -25- 1377507 利用一市售DC BH迴路量測裝置量測磁感應B作為施加 場H之—函數。對於一 AC BH迴路量測，使用一激發線圈 偵測線圈總成（exciting coil-detecting coil assembly)(類似 於實例4者）且將來自該偵測線圈之輸出信號饋入一電子積 分器中。隨後校準積分信號以給出一樣品之磁感應B的 值。參照施加場Η繪製合成B，得到一 AC BH迴路《在ac 與DC兩種情況中’施加場及量測之方向係沿標誌條帶之 長度方向。 實例4 將一根據實例1製備之標誌條帶以一預定基本頻率置放 於一激發AC場令且藉由一包含該條帶之線圈偵測其更高 諧波回應。將該激發線圈及信號偵測線圈纏繞於—具有大 約50 mm直徑之線軸上。該激發線圈及信號偵測線圈中繞 組之數目分別為大約180及大約250。所選擇之基本頻率為 2.4 kHz且其在激發線圈上之電壓為大約8〇爪乂。量測來自 該信號偵測線圈之第25諧波電壓。 因此，在本發明之一實施例中，標誌條帶曲率之一曲率 半徑可小於大約H)〇 cm，或在大約2〇⑽與大約⑽⑽之 間。 經選擇後’藉由將一非晶系磁致伸縮合金扁帶(其磁各 向異性方向垂直於扁帶轴）切割為一具有一預定長度之矩 形條帶（具有大於3之長寬比）進行編碼。 同樣’經選擇後，該等條帶具有 ^ ^ 力啦人約3 mm至大約15 mm之範圍内的條帶寬度。 I09730.doc • 26 - 1377507 在本發明之一實施例中，該等條帶具有在大約4 Hz/(A/m)至大約I4 Hz/(A/m)之範圍内的共振頻率對偏磁場 之斜率。 經選擇後’該·#條帶在條帶寬度為6 mm時具有大於大 約18 m m之長度。 同樣’經選擇後’該等條帶具有小於大約120 000 Hz之 磁力共振頻率。

在本發明之一實施例中，非晶系鐵磁性合金扁帶具有一 在大約8 ppm與大約18 ppm之間之飽和磁致伸縮及一在大 約0.7 tesla與大約1.1 tesla之間之飽和感應。 在本發明之-實施例中，該編碼標諸包含至少兩個具有 不同長度之標錢帶。經選擇後，該編碼標誌'包含五個具 有不同長度之標誌條帶。 在本發明之一實施例中’該編碼標該具有一在大約 3〇，_與大約13〇,〇〇〇出之間之磁力共振頻率。

在本發明之—實施财，該編碼μ具有—對於一分別 個及五個㈣條帶之編碼標料含高達大約刪與 大，力1 · 1 5億之間的可覃賴μ &丨& u μ J早獨識別物件繁榮電子識別域。 在本發明之-實施例中，該編有 1·】5億之可單獨識別物件的電子識別域。 因此，在本發明之一實施例 — 之頻率機械共振之一磁力共振電^種適用於以預先選擇 誌，包含m < ' 物件熾別系統的編碼標 匕b .複數個由非晶系鐵磁 度之易延展磁致伸縮條帶…有：金扁一割至預定長 /、具有沿一扁帶長度方向之曲 I09730.doc •27· 1377507 率且在具有一靜態偏磁場之交變磁#激發下展現磁力共 振’該等條帶具有一垂直於一扁帶軸之磁各向異性方向:、 其中，4等條帶中之至少兩條帶適用於磁性地偏壓以便以 該等預先選擇之頻率中之一單個、不同者共振。 此外，在本發明之經選擇實施例中，—種電子物件識別 系統具有-將編碼標结之編碼訊息解碼之能力。該編碼標 达適用於以預先選擇之頻率機械地共振，且該編碼標言志包 含複數個由具有沿扁帶長度方向之曲率且在具有_# μ 磁場之交變磁場激發下展現磁力共振的非晶系鐵磁性:金 扁帶切割至預定長度之易延展磁致伸縮條帶，該等條帶具 有一垂直於-扁帶軸之磁各向異性方向，且其中該等條帶 中之至少兩條帶適用於磁性地偏壓以便以該等預先選擇之 頻率中之單個、不同者共振。該電子物件識別系統包含 以下中之—者：一對發射―瞒準編碼標總之AC激發場以 形成-訊問區的線圈；_對接收來自該編碼標链之編瑪訊 息的信號偵測線圈；一具有一電腦的電子信號處理裝置， 該電腦具有-將編碼於該編碼標誌上之訊息解碼之軟體； 或-識別該編碼標諸'的電子裝置。因此，如提供—編喝標 誌之識別一樣，該電子物件識別系統可識別一具有附著^ 其之編碼標諸的物件。 雖然已展*且描述本發明之若干實施例，但彼等孰習此 項技術者應瞭解：可對此等實施例作出多種改變而不脫離 本發明之原理及精神’其範嘴定義於申請專利範圍及其均 等物中。 = I09730.doc •28· ^/7507 【圖式簡單說明】 圖1A說明-根據本發明之一實施例之由—非晶系合金扁 帶切割且具有一偏磁體之條帶的側視圖，且圖麵明一具 • 有一偏磁體之一習知條帶之圖； 八 • 圖2說明根據本發明之一實施例之一單條帶標誌的磁力 共振特徵及-習知單條帶標諸的磁力共振特徵，其將共振 頻率展示為偏磁場之一函數； • 。_3說明根據本發明之一實施例之單條帶標誌、的共振信 號及-習知條帶標諸的共振信號，其將共振信號振幅展示 為偏磁場之-函數； 圖4說明一在60 在本發明之一實施例之標誌條帶上 選取的BH迴路，該條帶具有大約38 mm之長度、大約6 之寬度及大約28 μηι之厚度； 圖5Α說明根據本發明之實施例之一磁力共振標誌的—實 施例的實體分佈的比較，及圖5Β說明一習知標誌之比較， • 兩種情況中均利用兩種具有不同長度之標誌條帶； 圖6Α說明本發明之一實施例之具有不同長度之兩個條帶 的一標I志的磁力共振特徵，且圖6Β說明一具有兩個不同長 度的條帶的習知標誌的磁力共振特徵； 圖7說明在圖6Α之較低共振頻率區域附近之共振信號分 佈； 圖8說明在圖6 Α之較高共振頻率區域附近之共振信號分 佈； 圖9-1及9-2說明本發明之一實施例的標誌，其中罩蔽三 109730.doc -29· 1377507 個具有不同長度之條帶； 圖1 〇說明本發明之_昝#,, n〈 貫施例之具有不 的一標誌的磁力共振特徵； 八 。長度之三個條帶 圖π說明本發明之—營 十w < 貫施例之且右尤m e由 的一垆丄U 八有不同長度之五個條帶 的私誌的磁力共振特徵；及 疋實施例之編碼電子物件識別系 統。

圖12說明根據本發明之—眘 【主要元件符號說明】 10 才示遠、條帶 11,21 磁通量線 12 偏磁體條帶 20 習知條帶 22 偏磁體 100, 101 非磁性外殼 110, 111 條帶 120 偏磁體 200, 201 非磁性外殼 210, 211 條帶 220 偏磁體 300, 301 外殼 302 空腔空間 311, 312, 313 標條帶 330 偏磁體 501 編碼標諸 109730.doc -30. 1377507 502 物件 510 訊問區 511 訊問線圈 512 電子裝置 513 信號產生器 514 AC放大器 515 電子電路盒 516 信號接收線圈 517 信號偵測器 518 電腦 519 識別器 I09730.doc - 31 -

Claims (1)

1. /3U/ 、申請專利範園： 一種適用^先選擇之㈣機械地共振之-磁力丑振 電子物件識別系統的編碼標M，其包含·複數個切割自 非晶系鐵雜合金扁帶之㈣長度的易延展磁致伸縮條 帶’該等易延展磁致伸縮條帶具有沿—扁帶長度方向之 曲率，且在具有一靜態偏磁場之交變磁場激發下，展現 磁力共振’該等條帶並具有一垂直於一扁帶軸之磁各向 異性方向’其中該等條帶中之至少兩條帶適用於磁性地 加偏愿’以便以該等預先選擇之頻率中之一單個、不同 者共振。 2·如明求項1之編碼標言志，其中該等標諸條帶曲率中之一 曲率半徑Λΐ、於大約100 cm。 .如明求項1之編碼標誌，其中編碼是藉由將一磁各向異 方向垂直於扁帶轴之非晶系磁致伸縮合金扁帶切割為 八有預疋長度之矩形條帶而進行，其中該條帶且有 —大於3之長寬比。 、 如°月求項3之編碼標誌，其中該等條帶具有-大約3 mm 至大約15 範圍内的條帶寬度。 : 4項4之編碼標tt、’其中該等條帶之共振頻率對偏 磁琢的斜率在大約4 Hz/(A/m)至大約14 Hz/(A/m)之範圍 内〇 6.

   如味求項4之·編碼標誌，其中當該等條帶之條帶寬度為6 mm時，且士 , "、有一大於大約18 mm之長度。 士 口言青工百< ^貝6之編碼標誌，其中該等條帶具有一小於大約 109730.doc 1377507 120,00〇 Hz之磁力共振頻率β 8. 如吻求項丨之編碼標誌，其中該等非晶系鐵磁性合金扁 帶具有一大約8 ppm與大約〗8 ppm之間的飽和磁致伸縮 及一大約0.7 tesla與大約K1 tesia之間的飽和感應。 9. 如請求項8之編碼標誌，其中該等非晶系鐵磁性合金扁 非日日糸鐵磁性合金具有基於Fea_Nib_M〇c-B(j之組 份’其中 30 $ a s 43、35 $ b s 48、〇 $ c $ 5、14 $ d $ 20且a+b+c+d=l〇〇，高達3原子％之M〇視情況可由、 Cr、Μη及/*Nb替代，且高達丨原子％之8視情況可由以 及/或C替代。 1〇·如請求項8之編碼標誌，其中該等非晶系鐵磁性合金扁 帶之—非晶系鐵磁性合金具有下列成份中之一者之組 份：F〜,Ni4。」M〇3 7 b】5 】Si。5、Μ, 5 叫8 9 M〇4」 B,5.5 > Fe41.7 Ni39 4 m〇3 , b]5.8> Fe40 2 Ni39.o Mo3.6 B16.6 Si〇.6、Fe3" Ni39.2 M〇3」Bl7 6 c。3、〜9 仏 3 M〇4 】 B17.8 Fe”.6 Ni42 6 m〇4 〇 b17.9、Fe40 Ni38 Mo4 B18，或 Fe38.〇 Ni3 8 8 Mo3 9 b丨9 3。 Π ·如叫求項1之編碼標誌，其中該編碼標誌包含至少兩個 具有不同長度之標誌條帶。 士明求項11之編碼標达，其中該編碼標誌包含五個具有 不同長度之標誌條帶。 月求項】2之編碼標德，其中該編碼標誌具有一大約 30,000與大約130,000 Ηζ之間之磁力共振頻率。 14_如凊求項13之編碼標誌，其中該編碼標誌具有一對於一 109730.doc 具有兩標誌條帶之編碼標誌包含高達大約1800的可單獨 識別物件，且對於一具有五個標誌條帶之編碼標誌包含 大約1.15億之可單獨識別物件的電子識別域。 如請求項13之編碼標總，纟中該編碼標誌具有—包含多 於1.1 5彳思之可單獨識別物件的電子識別域。 16.-種具有一將—編碼標認之編码訊息解碼之能力的電子 物件識別系統’該系統包含以下中之一者： 對發射-瞎準該編碼標誌之具有變化頻率之A。激發 場，以形成一訊問區的線圏； -對接收來自該編碼標諸之編碼訊息的信號摘測線 六 π —电胭之電子 卫· 吻电姻丹，一將 、碼於該編喝標諸上之訊息解蜗之軟體；或 識別该編碼標雜之電子裝置； 其中，該編碼標誌、適用於以預先選擇之頻率機械地共 中該編碼標誌、包含複數個切割自非晶系鐵磁性合 磁之預定長度的易延展磁致伸縮條帶，該等易延展 =偏缩：帶具有沿一鳥帶長度方向之曲率，且在具有 等場之交變磁場激發下，展現磁力共振至，該 盆:…具有—垂直於—扁帶轴之磁S向異性方向，且 八中該等條帶中之至少 條帶適用於磁性地偏壓，以便 玄專預先選擇之頻率中 一 17.如請求項丨之叫"* 、不同者共振。 率车” $碼^，其中該等標料㈣率之一曲 车+樘在大約20cm與大約1〇〇c I09730.doc