WO2017178668A1 - Etiqueta, sistema y método para la detección de objetos a larga distancia - Google Patents

Etiqueta, sistema y método para la detección de objetos a larga distancia Download PDF

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WO2017178668A1
WO2017178668A1 PCT/ES2017/000035 ES2017000035W WO2017178668A1 WO 2017178668 A1 WO2017178668 A1 WO 2017178668A1 ES 2017000035 W ES2017000035 W ES 2017000035W WO 2017178668 A1 WO2017178668 A1 WO 2017178668A1
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María Pilar Marin Palacios
Antonio Hernando Grande
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    • G08B13/2411—Tag deactivation

Definitions

  • the present invention falls within the field of object detection through electromagnetic fields. More specifically, the invention relates to a wireless long-distance detectable tag formed by an active element and a complementary element, both magnetic, as well as the ssslema and method of object detection using said tag.
  • the present invention relates to a system for the electronic detection of objects at a long distance based on the influence of magnetic phenomena on the reflectivity of GHz waves including, in particular, the active / deactivating labels and the system and method of detecting the same.
  • Patent FR763881 shows the first device of this t ⁇ po.
  • the described device is based on the use of a soft magnetic tape of the type of! Permaiioy that subjected to an alternating magnetic field induces harmonics in a detector clearly different from those from other types of metals.
  • amorphous magnetic materials in the form of tape have low coercive fields and high susceptibility that can be optimized to be used in equipment for the electronic detection of articles by means of suitable heat treatments in the presence or not of the magnetic field.
  • WO0213210 refers to the use of compositions based on CoNiFeSiBC.
  • US4680025 a detector system is shown in which a magnetic wire biestabie of minimum length 7.6 cm is used as a label. In this case an alternating magnetic field is applied to a certain region of the space and an alarm is activated if a disturbance of said magnetic field is detected. This occurs when the label is introduced in that region and the value of the magnetic field exceeds the critical field of the wire causing the magnetization to be reversed. This is known Like snap action. A drawback of these systems is the high length of the label.
  • US46S6516 shows a way of doing it from the crystallization of amorphous magnetic material. This is done by heating, at least a part of the label, above its crystallization temperature either by applying an electric current or a radiant energy like a laser. Although some of the procedures presented here allow you to deactivate the label without touching it, they need to be carefully applied.
  • the US498G870 patent shows a magnetic marker for electronic monitoring of articles where the tag has "snap action" for low values of old ttires of the applied magnetic field and also the tag is easily deactivatable.
  • US5313192 develops a label equivalent to that described in US4980870 but is more stable and controllable.
  • the processing conditions of the amorphous magnetic tape are the same but, in addition, the label is subjected to predetermined magnetic fields during processing that allow it to be activated and deactivated.
  • the label of this invention contains a soft magnetic material that constitutes the main core and a second hard or semi-hard magnetic material. This label is conditioned in such a way that the second material has states activated and deactivated respectively. In the activated state, the label exhibits bistable hysteresis while the deactivated label exhibits a hysteresis cycle without Brakhausen hops.
  • US6747559 refers to a permanent label for electronic detection of articles based on magnetic micro-wires with low coercive field (less than 10 A m) and high magnetic permeability (greater than 20,000).
  • the length of the microhüo or microwires used is not more than 32 mm. In this case, it is the high permeability that allows obtaining high order harmonics and with great amplitude for sufficiently low applied field values, thus making the label easy to distinguish
  • Patent US7852215 presents a label based on magnetic microphones to operate according to the induction method in an equivalent manner to that described in US6747559.
  • Patent US8232879 bases remote sensing of objects on a tag formed by at least two elements in a given relative position which limits the size and geometry of the tag.
  • the present patent presents the possibility of a magnetic micro wire as an elementary sensor of small length detectable at high distances (greater than 1 meter) whose detectability is conditioned by the relationship between its coercive field and the frequency.
  • the invention relates to a label formed by an active element and, optionally, a complementary element, both magnetic, which allows its Wireless long-distance detection by modulating the refiectivity of the active element.
  • the active element is a soft magnetic wire with a diameter between 80 and 200 microns, with giant magnetoimpedance and length conditioned by the emission frequency of the antennas so that, for excitation frequencies between 1 and 20 GHz, the length of the element to detect is between 30 and 1 cm; more precisely, for a frequency of 3 GHz a 5 cm sensor element would be used and for 1.5 GHz, 10 crn.
  • the coercive field shown by the micro thread depends on the frequency of this low frequency field.
  • Said magnetic mircohilo must have a non-bistable hysteresis cycle with transverse anisotropy between 10 and 20 Oe and its coercive field, between 1 and 5 Oe, for frequencies of a low frequency exciter field between 10 and 50,000 mHz, never exceeding.
  • the micro-wire can be both an elongated and closed micro thread, for example, in the form of a ring, square or rectangle, with one or more turns or in the form of micro-wire powder.
  • Its composition can be amorphous or nanocrystalline with a coercive field between 0.5 and 250 Oe (for frequencies of the low frequency exciter field of 0.001 and 50 Hz, never higher) with property of 0 giant magnetoimpedance, with proper thread geometry,
  • the dimensions of the thread are between 30 and 1 crrt, the diameter of the anilium between 0.5 and 10 cm, the side of the rectangle between 0.5 and 10 cm or the length of the micro-threads of powder between 1 and 5 mm.
  • the magnetic permeability due to the low magnetic anisotropy of the microhiio. It is easily modified by applying a magnetic field.
  • the coercive field of the wire of the active element increases when the frequency of the low frequency field increases and the maximum variation in the reflectivity of the active element occurs for low frequency fields associated with coercive fields of the active element between 1 and 20 Hz.
  • the coercive field of the active element is controlled through the composition of the yarn and thermal nanocrystallization treatments.
  • the magnetic impedance effect between 20 and 50% is controllable through the percentage of nanocrystallization between 0 and 10%.
  • the second element can be a magnetic wire with a diameter greater than 100 microns or a magnetic tape or a magnetic powder, whose remanence is such that, in the vicinity of the soft magnetic micro thread, it creates a magnetic field of the order of its field coercive to the frequency of the exciter field
  • This second magnetic element with magnetization ta! that generates a magnetic field in the vicinity of! Micro thread equivalent to its coercive field maximizes the reflectivity of the thread.
  • this second element can also be used as a label deactivator because, once used, its magnetization state could be modified by applying an intense magnetic field and leaving the label deactivated.
  • the detection system consists of a transmitter system connected to a transmitter antenna and a ⁇ receiver system connected to a receiver antenna.
  • the emitting antenna emits a fixed frequency wave between 0.5 and 8 GHz.
  • a wave polarizer in one direction or rotary is used to ensure that the electric field of the wave is in the axial direction of the element to be detected and a system Low frequency signal generator, between 10 and 50,000 mH ⁇ (never higher), connected to coils for the creation of a magnetic field of alternating low frequency modulation a! which optionally overlaps a continuous field in the detection zone. All this is controlled by a controller system connected to the transmitter device, the receiver and the low frequency serial generator.
  • the receiver system collects the variations in the reflectivity of the element to be detected, modulated by the superposition of the continuous magnetic fields and Straw frequency, respectively.
  • the detection system comprises a first electrical circuit fed by a low frequency sinusoidal signal to which another continuous electric current (DC) can be superimposed that feeds a winding, camouflage on the ground, which generates a magnetic field lower than the field of Anisotropy of the micro thread used. Said circuit allows the magnetization and periodic demagnetization of the soft magnetic glass placed on the label.
  • the system comprises a second circuit that is used to emit and receive, by means of both sender and receiver antennas, a signal of such frequency so that the frequency coincides with the frequency of electrical resonance of the chosen thread.
  • the system comprises means for processing the serial by setting a detection threshold.
  • a third aspect of the invention relates to the method of detecting long-distance objects using the label described.
  • the electromagnetic wave dispersion coefficients due to the magnetic susceptibility, are simultaneously modified by: the frequency of the alternating magnetic field generated by the electrical circuit (that is, the first circuit of the detection system) and involves the periodic magnetization of the microhyde. with a frequency between 0.01 and 50 Hz, the Optimum frequencies for Sa detection always being lower than a certain value that is conditioned by the microstructure of! thread. In the case of amorphous microstructure, the optimal frequencies would be less than 10 Hz and in the case of crystalline microstructure, 20 Hz.
  • the amplitude of the alternating magnetic field generated by e! electrical circuit that is, the first circuit of the detection system
  • the detection of the tag is performed by modulating the reflectance of its active energetics (the microhyde) with respect to the electromagnetic waves of frequency between 1 and 20 GHz used, for it. a low frequency magnetic field that can be between .01 and 50 Hz.
  • the amplitude of! field is between 0 and 25 Oe.
  • the modulation of the microlectivity of the microhyde is done with frequency of this low frequency field and is a consequence of the giant magnetoimpedance effect experienced by the active element.
  • the maximum variation in the collectivity of the active element occurs for its frequencies of electrical resonance conditioned by the geometry (length in the case of a wire, diameter in the case of ring and side lengths in the case of square or rectangle ).
  • This modulation of the selectivity of the active element implies the modulation of the GHz wave in the presence of said element and its detection is done by an antenna through the wave modulated in GHz in the presence of a magnetic active element subjected to a low field frequency.
  • the generation of the magnetic field is of low frequency can be done, for example, by means of rectangular coils camouflaged on the ground and the generation and GHz wave detection can be performed using a system of eamuflabies antennas on the roof.
  • Figure 1 shows schemes corresponding to different label configurations: wire (1) with soft magnetic wire ( ⁇ ) and (1 1 '), ring (2), (2') and (2 "), square (3), (3 ') and (3 ") and microhiium powder (4).
  • Figure 2 shows a scheme of the electromagnetic circuit with the following elements: label with wire (5), emitting antenna (6), receiving antenna (7), emitted wave (8), modulated wave (9).
  • low frequency field coil (10) function generator (1 1), amplifier (12), ammeter (1 3) and vector analyzer (14).
  • Figure 3 shows the hysteresis cycles, obtained by the 10 Hz induction method, associated with two 10 and 1.5 cm microhiios with the required parameters of anisotropy field with values, in this case, of 1 7 Oe (15 ) and 22 Oe (16), respectively, and coefficient field of 1 Oe (1 7).
  • Figure 4 shows Sos hysteresis cycles corresponding to a child of 1-5 crn at different frequencies: 10 Hz (18), 20 Hz (19), 30 Hz (20), 40 Hz (21) and 50 Hz (22).
  • Figure 5 shows the evolution of the coercive field with the frequency for a 15 cm thread.
  • Figure 6 shows the reflectivity as a function of the time detected by the antenna (6) and associated with the modulated wave (9) with the frequency of the low frequency field for a wave frequency emitted by the antenna of 2.37 GHz and a applied low frequency field of 2.5 Oe.
  • Figure 7 shows the evolution of the maximum reflectivity as a function of the low frequency field frequency of 2.5 Oe for the 2.37 GHz wave.
  • Figure 8 shows the evolution of the maximum reflectivity for frequencies between 10 and 50 Hz when a continuous magnetic field is applied.
  • Figure 9 shows the maximum refiectivity as a function of time for two microhoules, one soft and the other hard: with the thread deproved (a) and saturated (b).
  • a label consisting of two parallel threads of 15 cm in length and FeCoSiB composition is selected having one of the threads amorphous structure and another crystal structure thread. Their hysteresis cycles are performed at different frequencies to determine their coercive field according to the frequency ( Figure 3).
  • the detection of the micro thread is made from the amplitude of the detected signal and its variation with respect to that observed in the absence thereof.
  • the amplitude of the signal is greater the lower the frequency of the low frequency field. In the presence of a magnetically hard wire it is possible to decrease the voltage of this signal which would result in the deactivation of the tag.

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Abstract

La presente invención describe una etiqueta que comprende un elemento magnético en forma de microhilo de 80 - 250 micras con magnetoímpedancia gigante que unida a un objeto permite la detección inalámbrica del mismo mediante la modulación de la reflectividad del microhilo. La detección se realiza empleando un sistema que emite una onda electromagnética de frecuencia comprendida entre 1 y 20 GHz y un campo magnético de baja frecuencia (0,01 - 50 Hz) y detecta la modulación de la reflectividad del microhilo. Se consigue de este modo detectar objetos a distancias superiores a 1 m.

Description

Titulo
Etiqueta, sistema y método para ia detección de objetos a larga distancia. Sector de !a técnica
La presente invención se encuadra en el campo de detección de objetos a través de campos electromagnéticos. De forma más concreía, ia invención se refiere a una etiqueta detectable a larga distancia de forma inalámbrica formada por un elemento activo y un elemento complementario, ambos magnéticos, así como al ssslema y método de detección de objetos utilizando dicha etiqueta.
Estado de la técnica
La presente invención se refiere a un sistema para ia detección electrónica de objetos a iarga distancia basada en la influencia de fenómenos magnéticos en ia reflectividad de ondas de GHz abarcando, en particular, las etiquetas activabies/ desactivares y el sistema y método de detección de las mismas.
Los sistemas para Sa detección de artículos basados en materiales magnéticos son bien conocidos. La patente FR763881 muestra el primer dispositivo de este t<po. El dipositivo descrito se basa en ia utilización de una cinta de material magnético blando del tipo de! Permaiioy que sometida a un campo magnético alterno induce armónicos en un detector claramente diferentes a ¡os procedentes de otro tipo de metales.
Los materiales magnéticos amorfos en forma de cinta presentan campos coercitivos bajos y susceptibilidad elevadas que pueden optimizarse para ser utilizados en equipos para la detección electrónica de artículos mediante tratamientos térmicos adecuados en presencia o no de campo magnético. La patente WO0213210 se refiere a ia utilización de composiciones basadas en CoNiFeSiBC. En ia patente US4680025 se muestra un sistema detector en el que se utiliza como etiqueta un hilo magnético amorto biestabie de longitud mínima 7,6 cm. En este caso se aplica un campo magnético alterno a una determinada región del espacio y una alarma se activa ai detectarse una perturbación de dicho campo magnético. Esto se produce cuando se introduce ia etiqueta en esa región y el valor del campo magnético excede el campo crítico del hilo haciendo que ia imanación se invierta. Esto se conoce como snap acíion. Un inconveniente de estos sistemas es !a elevada longitud de la etiqueta.
Además de la ventajas obtenidas en la etiqueta de ia patente US4660025 y que se refieren a su alto contenido de armónicos y el elevado pulso es importante encontrar la posibilidad de desactivar este tipo de materiales magnéticos. La patente US46S6516 muestra una forma de hacerlo a partir de la cristalización del material magnético amorfo. Esto se hace calentando, por lo menos una parte de la etiqueta, por encima de su temperatura de cristalización bien aplicando una corriente eléctrica o una energ ía radiante como un láser. Aunque algunos de los procedimientos aquí expuestos permiten desactivar la etiqueta sin tocarla precisan ser aplicados cuidadosamente.
La patente US498G870 muestra un marcador magnético para vigilancia electrónica de artículos donde la etiqueta presenta "snap action" para valores bajos de ttires old del campo magnético aplicado y además ia etiqueta es fácilmente desactivable.
La patente US5313192 desarrolla una etiqueta equivalente a la descrita en el documento US4980870 pero mis estable y controlable. Las condiciones de procesado de la cinta magnética amorfa son las mismas pero, además, la etiqueta se somete a campos magnéticos predeterminados durante el procesado que permiten hacerla activable y desactivable. Más particularmente, ia etiqueta de esta invención contiene un material magnético blando que constituye el núcleo principal y un segundo material magnético duro o semi-duro. Esta etiqueta está condicionada de tal forma que el seg undo material tiene estados activado y desactivado respectivamente. En el estado activado ¡a etiqueta exhibe histéresis biestable mientras q ue en ei desactivado la etiqueta presenta un ciclo de histéresis sin saltos de Brakhausen.
La patente US6747559 se refiere a una etiqueta permanente para detección electrónica de artículos basada en microhilos magnéticos con bajo campo coercitivo (inferior a 10 A m) y elevada permeabilidad magnética (superior a 20.000). La longitud del microhüo o microhilos utilizados no es superior a 32 mm . En este caso es la elevada permeabilidad la que permite obtener armónicos de elevado orden y con gran amplitud para valores del campo aplicado suficientemente bajos, haciendo así que la etiqueta sea fácil de distinguir La patente US7852215 presenta una etiqueta basada en microhüos magnéticos para funcionar según ei método de inducción de un modo equivalente ai descrito en la patente US6747559.
Todos los sistemas descritos se basan en generación de armónicos y presentan una ciara limitación en la distancia de detección limitándolo a unos 90 cm. Otra limitación es ia dificultad en la detección de señales procedentes de otro tipo de metales. Existen sistemas que permiten la detección a una mayor distancia, nunca superior a dos metros, basados en resonancia magnetoeíástica como ei que reclama la patente US4510489. Utiliza etiquetas magnetomecánicas basadas en elementos magnetostrictivos que oscilan en presencia de una campo magnético alterne de la frecuencia de resonancia mecánica. Un sistema equivalente pero utilizando microhilos magnetoeiásticos es el que presenta la patente ES2317789 (B1 ).
Otra limitación de estos sistemas es ei tamaño de la etiqueta a utilizar.
La patente US8232879 basa ¡a detección remota de objetos en un una etiqueta formada por ai menos dos elementos en una posición relativa determinada lo que limita el tamaño y la geometría de la etiqueta.
Por ello, existe la necesidad de desarrollar etiquetas de tamaño reducido y fácilmente deíectables a más largas distancias.
Descripción detallada de ia invención
Etiqueta, sistema y método para la detección de objetos a larga distancia.
La presente patente presenta la posibilidad un microhilo magnético como elementa sensor de pequeña longitud detectable a distancias elevadas (superiores a 1 metro) cuya detectabilídad está condicionada por la relación entre su campo coercitivo y ia frecuencia.
La invención se refiere a una etiqueta formada por un elemento activo y, opcional ente, un elemento complementario, ambos magnéticos, que permite su detección a larga distancia de forma inalámbrica modulando la refiectivídad del eiemento activo.
El eiemento activo es un microhilo magnético blando de diámetro entre 80 y 200 5 mieras, con magnetoimpedancia gigante y longitud condicionada por la frecuencia de emisión de ¡as antenas de tal forma que, para frecuencias de excitación entre 1 y 20 GHz la longitud del elemento a detectar se encuentra entre 30 y 1 cm; más exactamente, para una frecuencia de 3 GHz se utilizaría un eiemento sensor de 5 cm y para 1 ,5 GHz, de 10 crn.
Í 0
El campo coercitivo que muestra el microhilo depende de ¡a frecuencia de este campo de baja frecuencia. Dicho mircohilo magnético debe presentar un ciclo de histéresis no bíestabie con anisotropía transversal entre 10 y 20 Oe y su campo coercitivo, comprendido entre 1 y 5 Oe, para frecuencias de un campo excitador de baja 15 frecuencia entre 10 y 50.000 mHz, nunca supenor.
El microhüo puede ser tanto un microhilo alargado como cerrado, por ejemplo, en forma de anillo, cuadrado o rectángulo, con una o más vueltas o estar en forma de polvo de microhilo.
0
Con más detalle, el elemento activo es un microhilo magnético con cubierta de vidrio de borosilicato de composición basada en hierre y cobalto, por ejemplo, FesCos.*. yNiySi.BwM, (donde a+z+w+t=10Q, 7Qsa-x-y£.75, Qsx+y^S, ü.¾z+w<25: Qst 3, M=Nb, Mo, Hf) con una constante de magnetostrícción prácticamente nula cuyos valores 5 están comprendidos entre -1 ppm y -0,05 ppm , con campo de anisotropía no inferior a 10 Oe y no superior a 20 Oe y con un diámetro de núcleo metálico de valor comprendido entre 30 y 250 mieras. Su composición puede ser amorfa o nanocristalina con un campo coercitivo entre 0.5 y 250 Oe (para frecuencias de! campo excitador de baja frecuencia de 0,001 y 50 Hz, nunca superior) con propiedad de 0 magnetoimpedancia gigante, con geometría de hilo propiamente dicho, anillo, bobina, circuito rectangular o polvo de microhilo magnético, donde ia frecuencia de resonancia eléctrica de estas geometrías está condicionada por sus por sus parámetros geométricos en el intervalo de frecuencias entre 1 y 20 GHz. Las dimensiones del hilo están comprendidas entre 30 y 1 crrt, eí diámetro dei anilio entre 0,5 y 10 cm, el lado deí rectángulo entre 0,5 y 10 cm o la longitud de ios microhilos de polvo entre 1 y 5 mm. La permeabilidad magnética, debido a la baja anisotropía magnética dei mícrohiio. es fácilmente modificabie mediante la aplicación de un campo magnético.
Además, ei campo coercitivo dei hilo del elemento activo aumenta cuando aumenta la frecuencia dei campo de baja frecuencia y la máxima variación en la reflectividad del elemento activo se produce para campos de baja frecuencia asociados a campos coercitivos del elemento activo entre 1 y 20 Hz.
Ei campo coercitivo del elemento activo se controla a través de la composición del hilo y tratamientos térmicos de nanocristalízacíón .
El efecto de magnetolmpedancia entre el 20 y el 50% es controlable a través dei porcentaje de nanocristalízacíón entre el 0 y el 10%.
El segundo elemento (elemento complementario) puede ser un hilo magnético de diámetro superior a 100 mieras o una cinta magnética o un polvo magnético, cuya remanencia sea tal que, en las proximidades dei microhilo magnético blando, cree un campo magnético dei orden de su campo coercitivo a la frecuencia del campo excitador La presencia de este segundo elemento magnético con imanación ta! que genere un campo magnético en ¡as proximidades de! microhilo equivalente a su campo coercitivo maximiza ia reflectividad del microhilo.
Además, este segundo elemento puede utilizarse también como desactivador de la etiqueta porque, una vez utilizada, podría modificarse su estado de imanación aplicando un campo magnético intenso y dejar la etiqueta desactivada.
Otro aspecto de la invención se refiere a un sistema de detección de objetos a Sarga distancia mediante la detección inalámbrica de! microhilo descrito anteriormente. El sistema detección consta de un sistema emisor conectado a una antena emisora y un δ sistema receptor conectado a una antena receptora. La antena emisora emite una onda de frecuencia fija entre 0,5 y 8 GHz. Se utiliza un poiarizador de onda en una dirección o rotatorio para asegurarse de que el campo eléctrico de la onda está en ía dirección axial del elemento a detectar y un sistema generador de señales de baja frecuencia, comprendida entre 10 y 50.000 mH∑ (nunca superior), conectado a unas bobinas para la creación de un campo magnético de modulación alterno de baja frecuencia a! que se superpone, optativamente, un campo continuo en ía zona de detección. Todo ello se controla mediante un sistema controiador conectado ai dispositivo transmisor, al receptor y ai generador de seriales de baja frecuencia. Ei sistema receptor recoge las variaciones en la reflectividad del elemento a detectar, moduladas por la superposición de los campos magnéticos continuo y de Paja frecuencia, respectivamente.
Ei sistema de detección comprende un primer circuito eléctrico alimentado por una señal sinusoidal de baja frecuencia a la que puede superponerse otra corriente eléctrica continua (DC) q ue alimenta a un bobinado, camufiable en el suelo, que genera un campo magnético inferior al campo de anisotropia del microhilo utilizado. Dicho circuito permite a imanación y desimanación periódica del mircro llo mag nético blando colocado en ¡a etiqueta. Ei sistema comprende un segundo circuito que se utiliza para emitir y recibir, mediante sendas antenas emisora y receptora, una señal de alia frecuencia de tal modo que ia frecuencia coincida con ¡a frecuencia de resonancia eléctrica del microhilo elegido. Además, ei sistema comprende medios para procesar la serial estableciendo un umbral de detección. Un tercer aspecto de la invención se refiere al método de detección de objetos a larga distancia utilizando la etiqueta descrita. Se basa en la modulación, mediante el microhilo magnético, de ia onda emitida por la antena emisora. Esta modulación se debe a las variaciones que experimenta el coeficiente de reflectividad del microhilo en presencia de un campo magnético alterno de baja frecuencia y es máxima cuando se produce la mayor variación en ia permeabilidad del microhüo que coincide con su campo coercitivo.
Para este caso concreto, ios coeficientes de dispersión de ia onda electromagnética, debido a la susceptibilidad magnética, se ven simultáneamente modificados por: la frecuencia del campo magnético alterne que genera el circuito eléctrico (es decir, el primer circuito de! sistema de detección) y supone la imanación periódica del microhiio. con una frecuencia entre 0,01 y 50 Hz, siendo las frecuencias Óptimas para Sa detección siempre inferiores a un determinado valor que viene condicionado por la microestrucíura de! hilo. En el caso de microestructura amorfa las frecuencias óptimas serian inferiores a 10 Hz y en el caso de microestructL¡ra cristalina, 20 Hz.
la amplitud del campo magnético alterno que genera e! circuito eléctrico (es decir, el primer circuito de! sistema de detección) y supone ia imanación periódica de! microhiio, con una frecuencia entre 0,01 y 50 Hz, siendo las amplitudes óptimas para la detección inferiores a ios campos de anisoíropía de ios hilos y comprendidas entre la mitad del campo de anisoíropia y el propio campo de anlsotropía. La detección de la etiqueta se realiza modulando ia reflecíividad de su eiernento activo (el microhiio) con respecto a ias ondas electromagnéticas de frecuencia entre 1 y 20 GHz utiiizado, para el!o. un campo magnético de baja frecuencia que puede estar entre , .01 y 50 Hz. La amplitud de! campo está comprendida entre 0 y 25 Oe. La modulación de la reílectividad del microhiio se hace con !a frecuencia de este campo de baja frecuencia y es consecuencia del efecto de magnetoimpedancia gigante experimentado por el elemento activo.
Además, ¡a máxima variación en ia reílectividad del elemento activo se produce para sus frecuencias de resonancia eléctrica condicionadas por ia geometría (longitud en el caso de un hilo, diámetro en el caso de anillo y longitudes de lado en el caso de cuadrado o rectángulo).
Esta modulación de la reílectividad del elemento activo supone la modulación de la onda de GHz en presencia de dicho elemento y su detección se hace mediante una antena a través de ia onda modulada en GHz en presencia de un elemento activo magnético sometido a un campo de baja frecuencia.
La generación del campo magnético se de baja frecuencia se puede hacer, por ejemplo, mediante bobinas rectangulares camufladas en el suelo y la generación y detección ondas de GHz se puede realizar mediante un sistema de antenas eamuflabies en ei techo.
Breve descripción de las figuras
La Figura 1 muestra esquemas correspondientes a diferentes configuraciones de etiquetas: hilo (1 ) con hilo magnético blando ( Γ) y (1 1 '), anillo (2), (2') y (2"), cuadrado (3), (3') y (3") y polvo de microhiio (4).
La Figura 2 muestra un esquema del circuito electromagnético con ios siguientes elementos: etiqueta con rnicorhilo (5), antena emisora (6), antena receptora (7), onda emitida (8), onda modulada (9). bobina de campo de baja frecuencia (10), generador de funciones (1 1 ), amplificador (12), amperímetro (1 3) y analizador vectorial (14).
La Figura 3 muestra los ciclos de hístéresis, obtenidos por el método de inducción a 10 Hz, asociados a dos microhiios de 10 y 1 5 cm con ios parámetros exigióles de campo de anisotropía con valores, en este caso, de 1 7 Oe (15) y 22 Oe (16), respectivamente, y de campo coecirtivo de 1 Oe (1 7).
La Figura 4 muestra Sos ciclos de hístéresis correspondientes a un hiío de 1 5 crn a diferentes frecuencias: 10 Hz (18), 20 Hz (19), 30 Hz (20), 40 Hz (21 ) y 50 Hz (22).
La Figura 5 muestra la evolución del campo coercitivo con la frecuencia para un hilo de 15 cm. La Figura 6 muestra ¡a reflectividad en función del tiempo detectada por ia antena (6) y asociada la onda modulada (9) con la frecuencia del campo de baja frecuencia para una frecuencia de onda emitida por la antena de 2,37 GHz y un campo de baja frecuencia aplicado de 2, 5 Oe. La Figura 7 muestra ¡a evolución del máximo de reflectividad en función de la frecuencia del campo de baja frecuencia de 2,5 Oe para la onda de 2,37 GHz.
La Figura 8 muestra la evolución del máximo tie reflectividad para las frecuencias comprendidas entre 10 y 50 Hz cuando se aplica un campo mag nético continuo. La Figura 9 muestra ei máximo de refiectivídad en función del tiempo par dos microhüos, uno blando y otro duro: con el hilo desimanado (a) y saturado (b).
Modo de realización de ia invención
La presente invención se ilustra atiscionalmente mediante ei siguiente ejemplo que no es limitativo de su alcance.
Se selecciona una etiqueta formada por dos hilos paralelos de 15 cm de longitud y composición FeCoSiB teniendo uno de ios hilos estructura amorfa y & otro hilo estructura cristalina. Se realizan sus ciclos de hisíéresis a diferentes frecuencias para determinar su campo coercitivo en función de ia frecuencia (Figura 3).
Las antenas emisora y receptora están conectadas a un analizador vectorial trabajando a una frecuencia de 2,3? GHz Mediante bobinas se genera un campo magnético de baja frecuencia entre 10 y 50 Hz de amplitud máxima 2,5 Oe. Se mide, para el hilo duro desimanado, la evolución de la refiectivídad en función dei tiempo según la frecuencia dei campo de baja frecuencia (Figura 9) y la evolución de la refiectivídad con ei valor dei campo DC superpuesto al de baja frecuencia (Figura 8) y, para el hilo duro imanado ia refiectivídad en función de la frecuencia (Figura 9).
La detección dei microhilo se hace a partir de ia amplitud de ia señal detectada y su variación con respecto a la que se observa en ausencia del mismo. La amplitud de la señal es mayor cuanto menor es la frecuencia dei campo de baja frecuencia. En presencia de un hilo magnéticamente duro es posible disminuir el voltaje de esta señal lo que resultaría en la desactivación de ia etiqueta.

Claims

¡VINDICACIONES
Etiqueta que comprende un microhilo magnéticamente blando (elemento activo) con un diámetro entre 80 y 250 mieras, con propiedad de magnetoimpedancia gigante, con ciclo de histéresis no biestabie con anisotropia transversal entre 10 y 20 Oes campo coecírtivo entre 1 y 5 Oe para un campo excitador de frecuencias bajas de entre 10 y 50.000 mhz y amplitud entre 0 y 25 Oe y cuya frecuencia de resonancia eléctrica en alta frecuencia está condicionada por sus parámetros geométricos para frecuencias de excitación entre 1 y 20 GHz.
Figure imgf000012_0001
Etiqueta, según reivindicacidn 1 , que preferentemente comprende otro elemento magnéticamente duro en forma de hilo de diámetro superior a 100 mieras o una cinta magnética o un polvo magnético cuya remanencia es tal que en las proximidades del microhilo magnéticamente blando cree un campo magnético del orden de su campo coercitivo a ¡a frecuencia de un campo excitador.
3. Etiqueta, según reivindicación 2, donde el elemento magnético duro actúa como desactivador de la etiqueta porque, una vez utilizada, podría modificarse su estado de imanación aplicando un campo magnético intenso y dejar la etiqueta desactivada.
Figure imgf000012_0002
Etiqueta, según reivindicaciones anteriores, donde el microhilo puede ser iante un microhilo alargado como cerrado, por ejemplo, en forma de anillo, cuadrado o rectángulo, con una o más vueltas.
Figure imgf000012_0003
Etiqueta, según reivindicación 4, donde las dimensiones del microhilo están comprendidas entre 30 y 1 cm. ei diámetro del anillo entre 0,5 y 10 cm, el lado del rectángulo entre 0,5 y 10 cm o la longitud de los microhilos de polvo entre 1 y 5 mm.
Figure imgf000012_0004
Etiqueta, segün reivindicaciones anteriores, donde la longitud del microhilo es de
5 cm para una frecuencia de 3 GHz y de 10 cm para una frecuencia de 1 ,5 GHz.
Etiqueta, según reivindicaciones anteriores, donde ei campo coecírtivo del microhilo aumenta al aumentar la frecuencia del campo excitador de baja frecuencia y ¡a m xima variación de la refíectividad se produce para campos de baja frecuencia asociados a campos eoecirtivos del rnicrohilo entre 1 y 20 Hz.
8. Etiqueta, según reivindicación 1 , donde la composición del microhiio está basada en hierro y cobalto con estructura amorfa o cristalina.
9. Etiqueta, según reivindicación 8, donde ei microhiio tiene composición Fes-COa-x- y iySizBwMi (donde a+z+w+t=100, 7Q a-x-y 75, 0 x+ ¾5, Gs2+ s25, 0¾¾3, M=Nb, Mo, Hf).
1 0- Etiqueta, según reivindicaciones 8 y 9, donde la magneíoimpedancia del microhiio entre el 20 y 50 % se controla a través de su porcentaje de nanocristalizacidn, entre el 0 y el 10%. 1 1 Etiqueta , según reivindicaciones 8 a 1 0, donde el microhiio tiene una constante de magnetostríccíón prácticamente nula cuyos valores están comprendidos entre -1 ppm y -0,05 ppm, con campo de anisotropia no inferior a 1 0 Oe y no superior a 20 Oe, con un diámetro de núcleo metálico de valor comprendido entre 30 y 250 mieras y un campo coercitivo entre 0,5 y 250 Oe (para frecuencias de un campo excitador de baja frecuencia de 0,01 y 50 Hz) y frecuencia de resonancia eléctrica de estas geometrías está condicionada por sus por sus parámetros geométricos en el intervalo de frecuencias entre 1 y 20 GHz.
12 Uso de la etiq ueta reivindicada para la detección de objetos.
13. Uso, según reivindicación 12, para la detección de objetos a una distancia mayor de 2 metros.
14. Sistema para 3a detección de objetos a larga distancia donde ei objeto posee la etiqueta reivindicada y que comprende:
Un sistema emisor conectado a una antena emisora que emite una onda de frecuencia entre 1 y 20 GHz. Un sistema generador sistema generador de señales de baja frecuencia, comprendida entre 1 0 y 50.000 mHz para la creación de un campo magnético de modulación alterno de baja frecuencia al que se superpone un campo continuo en la zona de detección.
Un sistema receptor que recoge las variaciones en ia reflectividad rnicrohiio de ia etiqueta, moduladas por la superposición de los campos magnéticos continuo y de baja frecuencia, respectivamente
Un sistema controlador conectado ai dispositivo transmisor a! receptor y al generador de señales de baja frecuencia.
Sistema de detección, según reivindicación 14, que comprende un primer circuito eléctrico alimentado por una señal sinusoidal de baja frecuencia a ia que se superpone a otra corriente eléctrica continua (DC) que alimenta a un bobinado, camufiabie en el suelo, que genera un campo magnético inferior ai campo de anisotropía del microhilo utilizado. Dicho circuito permite ia imanación y desimanación periódica del mircrohilo magnético blando colocado en la etiqueta. El sistema comprende un segundo circuito para emitir y recibir, mediante sendas antenas emisora y receptora, una señal de alta frecuencia de íal modo que ia frecuencia coincida con la frecuencia de resonancia eléctrica de! microhilo elegido Además, ei sistema comprende medios para procesar la señal estableciendo un umbral de detección.
Sistema de detección, según reivindicaciones 14 y 15, donde la frecuencia del campo magnético de baja frecuencia a utiiizar viene determinada por la evolución con ia frecuencia dei campo coercitivo de microhilo magnético a detectar.
17. Sistema de detección, según reivindicaciones 14 a 16, donde la generación del campo magnético de baja frecuencia se hace mediante bobinas camuflables en el suelo.
18. Sistema de detección, según reivindicaciones 14 a 16. donde la generación y la detección de ondas se realiza mediante un sistema de antenas camuflables en ei suelo. 19. Método para la detección a larga distancia de objetos utilizando el sistema reivindicado cuya detección se realiza modulando ia reflectividad del microhilo mediante !a superposición de los campos magnéticos continuo y de baja frecuencia que comprende:
* Emitir una onda electromagnética de frecuencia eníre 1 y 20 GHz
Crear un campo magnético alterno de baja frecuencia, que tiene una frecuencia entre 10 y 5000 mHz y una amplitud entre 0 y 25 Oe
- Superponer ai campo magnético alterno de baja frecuencia una comente eléctrica continua (DC) que genera un campo magnético inferior al campo de anisotropía del microhiío utilizado.
Medir la evolución de la reflectividad del microhilo en función del tiempo y de ia frecuencia del campo de baja frecuencia.
Método, según la reivindicación 19, donde la modulación de la reflectividad del microhilo supone la modulación de la onda de GHz en presencia de d¡cho microhilo y su detección se realiza mediante una antena a través de ia onda modulada en GHz en presencia de un elemento activo magnético sometido a un campo de baja frecuencia.
Método, según reivindicación 19, donde la máxima defección se produce para la menor frecuencia posible del campo de baja frecuencia
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