WO2023066522A1 - Sensorelement für die prüfung eines datenträgers mit spinresonanz-merkmal, justageverfahren und herstellungsverfahren - Google Patents

Sensorelement für die prüfung eines datenträgers mit spinresonanz-merkmal, justageverfahren und herstellungsverfahren Download PDF

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WO2023066522A1
WO2023066522A1 PCT/EP2022/025476 EP2022025476W WO2023066522A1 WO 2023066522 A1 WO2023066522 A1 WO 2023066522A1 EP 2022025476 W EP2022025476 W EP 2022025476W WO 2023066522 A1 WO2023066522 A1 WO 2023066522A1
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WO
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magnetic
sensor element
air gap
setting
adjustment
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Application number
PCT/EP2022/025476
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Stephan Huber
Christian Schuller
Thomas Happ
Original Assignee
Giesecke+Devrient Currency Technology Gmbh
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Publication date
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/28—Details of apparatus provided for in groups G01R33/44 - G01R33/64
    • G01R33/38—Systems for generation, homogenisation or stabilisation of the main or gradient magnetic field
    • G01R33/383—Systems for generation, homogenisation or stabilisation of the main or gradient magnetic field using permanent magnets
    • G—PHYSICS
    • G07—CHECKING-DEVICES
    • G07D—HANDLING OF COINS OR VALUABLE PAPERS, e.g. TESTING, SORTING BY DENOMINATIONS, COUNTING, DISPENSING, CHANGING OR DEPOSITING
    • G07D7/00—Testing specially adapted to determine the identity or genuineness of valuable papers or for segregating those which are unacceptable, e.g. banknotes that are alien to a currency
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    • H01F7/0226—PM with variable field strength
    • H—ELECTRICITY
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    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
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    • H01F7/02—Permanent magnets [PM]
    • H01F7/0273—Magnetic circuits with PM for magnetic field generation
    • H01F7/0294—Detection, inspection, magnetic treatment

Definitions

  • the invention relates to a sensor element for testing a flat data carrier, in particular a banknote, with a spin resonance feature.
  • the invention also relates to a method for adjusting such a sensor element and a method for producing such a sensor element as part of a sensor element series.
  • Data carriers such as value or ID documents, but also other valuables, such as branded items, are often provided with security elements for protection, which allow the authenticity of the data carrier to be checked and which at the same time serve as protection against unauthorized reproduction.
  • security elements with spin resonance features to protect documents and other data carriers in machine authentication.
  • the security elements are provided with substances which have a spin resonance signature.
  • the spin resonance signatures that can be used for the authenticity check include, in particular, nuclear spin resonance effects (Nuclear Magnetic Resonance, NMR), electron spin resonance effects (ESR) and ferromagnetic resonance effects (FMR).
  • a quasi-static polarization field Bo which runs parallel to the axial direction (z-direction) of the air gap of a magnetic circuit.
  • a second magnetic field is formed by a modulation field Bmod, which also runs parallel to the z-axis and typically has a frequency f mod in the kHz range.
  • An excitation field Bi which is polarized perpendicularly to the Bo direction, is provided to excite transitions between the split spin energy levels of the spin resonance signature substances.
  • the excitation field oscillates at the resonance frequency of the material, which is also referred to as the Larmor frequency and which is proportional to the polarization field Bo.
  • the Larmor frequency is typically less than 100 MHz, while in ESR and FMR applications, the Larmor frequency is typically greater than 1 GHz.
  • a magnetic circuit with a magnetic yoke is often used, which directs the magnetic flux from permanent magnets and/or coils to an air gap in which the bank note check takes place.
  • both the permanent magnets and the materials of the magnetic yoke are subject to large manufacturing tolerances, so that when several magnetic circuits of a series are built up, there is a relatively large scattering of the magnetic flux in the air gap of different circuits.
  • the field strength Bo in the air gap should be as equal as possible in each magnetic circuit of a series.
  • the field strength Bo in the air gap determines the Larmor frequency and thus the resonant frequency of the materials in the air gap.
  • the size of the polarization field Bo and the RF frequency of the excitation field Bi of the spin resonance sensor must therefore be matched to one another in order to be able to measure the spin resonance of a given security feature.
  • the invention is based on the object of overcoming the disadvantages of the prior art and in particular of specifying a generic sensor element which is insensitive to manufacturing tolerances of the polarization device and the materials of the magnetic core.
  • the sensor element should also allow the magnetic flux in the air gap to be specified, and it should be possible to produce a plurality of sensor elements of a sensor element series with a common default value for the magnetic flux in the air gap.
  • corresponding adjustment and manufacturing processes should be specified.
  • the invention provides a sensor element for testing a flat data carrier with a spin resonance feature.
  • the flat data carrier can be, for example, a banknote that is subjected to an authenticity check.
  • the sensor element contains a magnetic core with an air gap, into which the flat data carrier can be or can be introduced for testing, and a polarization device for generating a static magnetic flux in the air gap.
  • a special feature of the sensor element is that the magnetic core is fitted with a permanent-magnetic setting element with several selectable setting positions. NEN is provided, wherein the magnetic flux in the air gap is between a minimum value and a maximum value depending on the selected setting position of the setting element.
  • the setting element has a plurality of discrete setting positions in the magnet core. This makes it easier to fix the setting element in the selected setting position.
  • the adjustment element in the magnet core is infinitely adjustable. This enables the magnetic flux in the air gap to be set particularly precisely.
  • the setting positions of the setting element are advantageously formed by different rotational positions of the setting element.
  • the setting positions can be formed by rotary positions about an axis that is perpendicular to the magnetic polarization of the setting element.
  • the magnetic polarization of the adjustment element contributes in different ways to the magnetic flux in the air gap, as a result of which it can be adjusted.
  • the adjusting element is cylindrical and is preferably fitted into a cylindrical bore in the magnet core.
  • This configuration is mechanically particularly robust and easy to manufacture.
  • the adjustment element can be arranged steplessly in different rotational positions in the cylindrical bore and thus enables stepless adjustment of the magnetic flux in the air gap.
  • the adjustment element can be continuously pushed into or pulled out of the hole in the magnetic core and can thus likewise continuously adjust the magnetic flux in the air gap.
  • the adjustment element comprises a cylindrical permanent magnet in a toothed ring, in particular a soft magnetic or non-magnetic toothed ring, fitted, preferably glued in, is.
  • the magnetic core advantageously contains a correspondingly shaped bore, into which the setting element with the toothed ring can be inserted in one of a number of discrete rotational positions. The number of possible rotary positions is determined by the number of teeth on the toothed ring.
  • the setting element enables a gradual setting of the magnetic flux in the air gap, with a particular advantage being that the setting element can be easily and securely accommodated and fixed in the bore of the magnet core.
  • the connection of the cylindrical permanent magnet to the toothed ring can be carried out outside the magnetic circuit, which allows simple production and, in the advantageous case of gluing, makes a large selection of adhesives available.
  • the setting element is cuboid and can advantageously be introduced partially or completely into a cuboid bore in the magnet core.
  • the setting element can be arranged in two or four discrete rotational positions in the cylindrical bore and can also be continuously pushed into or pulled out of the magnet core.
  • the setting element is fixed in one of the setting positions in the magnet core.
  • the fixation can in particular consist of an adhesive bond, but fixation with the aid of a locking element, for example a screw bolt, is also advantageously possible.
  • the adjustment element advantageously has a longitudinal axis along which it can be introduced or is introduced into an associated hole in the magnetic core and a polarization which is perpendicular to this longitudinal axis.
  • the adjustment element can be continuously pushed into or pulled out of the hole in the magnetic core and can thus continuously adjust the magnetic flux in the air gap.
  • the polarization device for generating a static magnetic flux comprises at least one permanent magnet.
  • the sensor element also has a modulation coil for generating a time-varying magnetic field in the air gap and a resonator for exciting the spin resonance feature of the data carrier to be checked.
  • the resonator is also designed to record the signal response of the spin resonance feature and it can advantageously record the signal response of the spin resonance feature and output it to a detector.
  • the sensor element can also contain several permanent-magnetic adjustment elements of the type mentioned in order to increase the adjustable range of the magnetic flux in the air gap.
  • a permanent-magnetic adjustment element can be provided in each of the two legs.
  • the magnetic flux in the air gap can be varied with the aid of the adjusting element and thus set to a predetermined target value if the elements involved, in particular the polarization device and the magnet core, are subject to manufacturing tolerances. This allows tuning of the polarization field Bo to the RF frequency of the excitation field Bi of the spin resonance sensor and thus reliable measurement of a specified spin resonance feature.
  • a narrow tolerance range can also be selected for the measured values for the tested spin resonance features that are to be classified as genuine, and a falsification of the spin resonance features can thus be made significantly more difficult.
  • a narrow tolerance range also enables coding using security features with different spin resonance frequencies.
  • the sensor element preferably also includes an evaluation unit which is set up to generate a test result based on the signal response of the spin resonance feature detected by the resonator.
  • a characteristic property derived from the signal response is preferably compared with a reference value or a reference interval, and if there is a sufficiently high level of agreement, a positive test result is output, which indicates, for example, the authenticity or a class affiliation of the value document being tested.
  • the resonance frequency of the spin resonance, its line width or amplitude, a relaxation time of the spin resonance or the spatial distribution of the spin resonance feature can be used as characteristic properties.
  • the invention also includes a method for adjusting a sensor element of the type described, in which a target value for the magnetic flux in the air gap of the magnetic core is specified, the permanent magnetic adjustment element is moved relative to the magnetic core in order to adjust the magnetic flux in the air gap to the specified target value , and the setting element is fixed in the setting position found in this way.
  • the setting element for setting the magnetic flux is advantageously rotated relative to the magnetic core and/or pushed into or out of the magnetic core. pulled.
  • the setting element can be glued in the setting position or it can be fixed mechanically with the aid of a fixing element, such as a screw bolt.
  • the invention also includes a method for producing a sensor element of the type described as part of a sensor element series, in which a common target value for the magnetic flux in the air gap of the magnetic core is specified for the sensor elements of the sensor element series, for the sensor element a magnetic core with an air gap, a Polarization device for generating a static magnetic flux in the air gap and a permanent-magnetic adjustment element are provided, the permanent-magnetic adjustment element is moved relative to the magnetic core in order to adjust the magnetic flux in the air gap of the sensor element to the predetermined common target value, and the adjustment element in the adjustment position found in this way is fixed to form a sensor element of the sensor element series whose magnetic flux in the air gap corresponds to the common target value.
  • the setting element for setting the magnetic flux is advantageously rotated relative to the magnetic core and/or pushed into or pulled out of the magnetic core. Due to the manufacturing tolerances of the polarization device and magnetic core, different setting positions usually have to be selected for different sensor elements of the sensor element series in order to obtain the specified common target value for the magnetic flux in the air gap.
  • the setting element is again advantageously glued in the setting position, or it is fixed mechanically with the aid of a fixing element, such as a screw bolt.
  • FIG. 1 shows schematically the sensor element of a checking device of a bank note processing system according to an embodiment of the invention, wherein (a) shows a side view of the sensor element in the x-z plane, (b) shows a side view of the sensor element in the y-z plane,
  • FIG. 2 shows the adjustment element of the sensor element of FIG. 1 in a perspective view
  • FIG. 4 shows a sensor element according to another exemplary embodiment of the invention, in which (a) shows the circular leg of the magnetic core with an installed adjusting element and (b) shows the circular leg and the adjusting element separately from one another in a perspective view.
  • FIG. 1 schematically shows the sensor element 10 of a checking device of a banknote processing system, with FIG. 1(a) showing a side view of the sensor element in the xz plane and Fig. 1(b) shows a side view of the sensor element in the yz plane.
  • the bank note test specimens which are not shown themselves, contain a spin resonance feature in a feature area, the characteristic properties of which serve to prove the authenticity of the bank note.
  • the bank note specimens are guided along a transport path 12 through an air gap 24 of the sensor element 10, which runs along the x-direction in the illustration in FIG.
  • the sensor element 10 of the exemplary embodiment contains a magnetic circuit which is referred to as an H-type circuit because of its geometry. However, other circle shapes, such as a C-type circle, are also possible.
  • the magnetic circuit includes a magnetic core 20, which conducts the magnetic flux of two permanent magnets 22 and, as a rule, further coil elements (not shown in the figure for the sake of simplicity) to an air gap 24 that extends in the axial direction between two pole shoes 26 of the magnetic circuit and in which the spin resonance measurement takes place on the bank note specimens.
  • the magnet core 20 forms a magnetic yoke for the magnetic flux of the permanent magnets 22.
  • the vertical, i.e. running in the z-direction, yoke elements of the magnet core 20 are referred to as legs 28, the horizontal, i.e. running in the y-direction, yoke elements are referred to as yokes.
  • the permanent magnets 22 in the exemplary embodiment are formed by NdFeB magnets, which have a nominal remanence of 1.29 T and dimensions of 30 mm ⁇ 60 mm ⁇ 20 mm.
  • the magnetization of the permanent magnets 22 points in the positive z-direction.
  • the return elements of the magnetic core 20 and the pole shoes 26 consist of a soft-magnetic steel with a low carbon content of less than 0.19% and a nominal saturation magnetization of 2.05 T.
  • the magnetization of the magnetic core 20 is directed opposite to the magnetization of the permanent magnets 22 in relation to the circle legs 28 and points in the negative z-direction.
  • the air gap 24 with a width of 20 mm in the z-direction is located in the center of the magnetic circuit.
  • the outer contours of the circle are 30 mm x 140 mm x 140 mm in the x, y and z directions.
  • a permanent-magnetic adjustment element 30 is provided in a bore of one of the circular legs 28 of the magnet core 20 for setting a predetermined target value of the magnetic flux in the air gap 24. As described in more detail below, this setting element 30 can be used to set the magnetic circuits of various sensor elements of the same construction to a common desired target value of the magnetic flux, despite the manufacturing tolerances mentioned.
  • the setting element 30 is shown separately in perspective in FIG. 1 in the associated bore of the magnet core 20 and in FIG.
  • the setting element 30 is formed by a cylindrical permanent magnet with a remanence of 1.29 T, whose polarization 34 is perpendicular to the cylinder axis 32 .
  • the setting element 30 of the exemplary embodiment has a diameter of 15 mm and a length of 20 mm, corresponding to the thickness of the circular legs 28 in the y-direction.
  • the adjustment element 30 can be fitted in the bore of the magnetic core 20 in various rotational positions about the cylinder axis 32 and changes the magnetic flux in the air gap 24 depending on the angle between the polarization 34 of the adjustment element 30 and the magnetization of the circular leg 28. If the polarization is 34 of the setting element 30 in the opposite direction to the magnetization of the circular leg 28, there is a minimum flux in the air gap 24, with a rectified position of polarization 34 of the setting element 30 and magnetization, the magnetic flux in the air gap 24 is maximum. The influence of the position of the setting element 30 on the magnetic flux in the air gap 24 is shown in more detail in the diagram 40 in FIG. 3 .
  • the flux density Bo in the center of the air gap 24 is shown as a curve 42 as a function of the rotational position ⁇ I> of the setting element 30 .
  • a further rotation of the setting element 30 reduces the flux density in the air gap again.
  • target can be set between the minimum and maximum value for the magnetic flux density in the air gap.
  • An adjustment element 30 can also be provided in each of the two circular legs 28 of the magnet core 20 in order to obtain an even larger adjustment range for the magnetic flux in the air gap 24 .
  • the setting element 30 is advantageously fixed in the selected setting position in the magnet core 20 .
  • the fixation can advantageously be done by gluing.
  • the magnetic circuit can be assembled and a bonding gap between the adjustment element 30 and the magnetic core 20 can be filled with adhesive. While measuring the magnetic flux in the air gap 24, the adjustment member 30 is then rotated to the desired adjustment position and held until the adhesive sets.
  • the magnetic circuit is assembled and the adjustment element 30 is brought into the desired adjustment position while measuring the magnetic flux in the air gap 24 .
  • the rotation angle in the setting position is marked.
  • the magnetic circuit is then dismantled, in particular along a dismantling gap, as a result of which the forces that occur are reduced and/or the adjustment element 30 is more accessible.
  • the setting element 30 is installed again in the desired setting position and an adhesive gap between the setting element 30 and the magnet core 20 is filled with adhesive. After the adhesive has hardened, the magnetic circuit is reassembled.
  • the setting element 50 is formed by a cylindrical permanent magnet 52 which is glued into a soft-magnetic or non-magnetic toothed ring 54 .
  • One leg 28 of the magnetic circuit is provided with a correspondingly shaped bore 56 for receiving the adjustment element 50.
  • Fig. 4 shows only one of the circular legs 28 of the magnetic core 20, with Fig. 4(a) showing the circular leg 28 with the setting element 50 installed in a specific rotational position and Fig. 4(b) showing the circular leg 28 in a perspective view and Figure 5 shows the adjuster 50 separated prior to installation.
  • the polarization 58 of the setting element 50 is also here perpendicular to the cylinder axis of the permanent magnet 52, so that depending on the rotational position of the setting element 50 there is a magnetic flux in the air gap 24 which varies between a minimum value (polarization of the setting element and magnetization of the circle leg in the opposite direction) and a maximum value (polarization and magnetization rectified).
  • the setting element 50 can be introduced into the bore 56 of the circle leg 28 in one of several discrete rotational positions and fixed by gluing, which are defined by the toothing of the toothed ring 54 .
  • the toothed ring variant of FIG. 3 offers only a discrete number of setting positions, but in practice these are usually completely sufficient to compensate for the manufacturing tolerances mentioned and to set a desired target value of the magnetic flux density with sufficient accuracy .
  • the cylindrical permanent magnet 52 and toothed ring 54 can be bonded outside the circle, which simplifies production and makes a larger selection of adhesives available.
  • the toothing protects the setting element from twisting after it has been installed in the circle leg and only needs to be fixed in the axial direction to prevent it from slipping out. Only small magnetic forces occur in the axial direction, so that this is easily possible mechanically.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Sensorelement (10) für die Prüfung eines flächigen Datenträgers, insbesondere einer Banknote, mit einem Spinresonanz-Merkmal. Das Sensorelement (10) enthält einen Magnetkern (20) mit einem Luftspalt (24), in den der flächige Datenträger zur Prüfung einbringbar ist, sowie eine Polarisationseinrichtung (22) zur Erzeugung eines statischen magnetischen Flusses in dem Luftspalt (24). Erfindungs gemäß ist dabei vorgesehen, dass der Magnetkern (20) mit einem permanentmagnetischen Einstellelement (30) mit mehreren wählbaren Einstellpositionen versehen ist, wobei der magnetische Fluss im Luftspalt (24) abhängig von der gewählten Einstellposition des Einstellelements (30) zwischen einem Minimalwert und einem Maximalwert liegt.

Description

Sensorelement für die Prüfung eines Datenträgers mit Spinresonanz-Merkmal, Justage- verfahren und Herstellungsverfahren
Die Erfindung betrifft ein Sensorelement für die Prüfung eines flächigen Datenträgers, insbesondere einer Banknote, mit einem Spinresonanz-Merkmal. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Justieren eines solchen Sensorelements und ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Sensorelements als Teil einer Sensorelementbaureihe.
Datenträger, wie Wert- oder Ausweisdokumente, aber auch andere Wertgegenstände, wie etwa Markenartikel, werden zur Absicherung oft mit Sicherheitselementen versehen, die eine Überprüfung der Echtheit der Datenträger gestatten und die zugleich als Schutz vor unerlaubter Reproduktion dienen. Es ist bekannt, bei der maschinellen Echtheitsprüfung Sicherheitselemente mit Spinresonanz-Merkmalen zur Absicherung von Dokumenten und anderen Datenträgern einzusetzen. Die Sicherheitselemente sind dazu mit Substanzen versehen, die eine Spinresonanz-Signatur aufweisen. Zu den für die Echtheitsprüfung einsetzbaren Spinresonanz-Signaturen gehören insbesondere Kernspin-Resonanz-Effekte (Nuclear Magnetic Resonance, NMR) Elektronspin-Resonanz-Effekte (ESR) und ferromagnetische Resonanz-Effekte (FMR).
Bei der Prüfung von Banknoten werden zur Detektion der Spinresonanz-Signaturen meist drei verschiedene Magnetfelder im Messbereich beispielsweise einer Banknotenbearbeitungsmaschine erzeugt. Dabei handelt es sich konkret um ein quasistatisches Polarisationsfeld Bo, das parallel zur Axialrichtung (z-Richtung) des Luftspalts eines magnetischen Kreises verläuft. Ein zweites Magnetfeld ist durch ein Modulationsfeld Bmod gebildet, welches ebenfalls parallel zur z-Achse verläuft und typischerweise eine Frequenz fmod im kHz-Bereich hat. Zur Anregung von Übergängen zwischen den aufgespaltenen Spin-Energieniveaus der Spinresonanz-Signatur-Substanzen ist ein Anregefeld Bi vorgesehen, das senkrecht zur Bo-Richtung polarisiert ist. Das Anregefeld schwingt dabei mit der Resonanzfrequenz des Materials, die auch als Larmorfrequenz bezeichnet wird, und die proportional zum Polarisationsfeld Bo ist. Bei NMR- Anwendungen ist die Larmorfrequenz typischerweise kleiner als 100 MHz, während bei ESR- und FMR- Anwendungen die Larmorfrequenz typischerweise größer als 1 GHz ist.
Zur Erzeugung des Polarisationsfeldes Bo kommt häufig ein magnetischer Kreis mit einem magnetischen Rückschluss zum Einsatz, der den magnetischen Fluss von Permanentmagneten und/ oder Spulen zu einem Luftspalt leitet, in dem die Banknotenprüfung stattfindet.
In der Praxis sind sowohl die Permanentmagneten als auch die Materialien des magnetischen Rückschlusses mit großen Fertigungstoleranzen behaftet, so dass sich beim Aufbau mehrerer magnetischer Kreise einer Baureihe eine relativ große Streuung des magnetischen Flusses im Luftspalt verschiedener Kreise ergibt. Idealerweise sollte die Feldstärke Bo im Luftspalt allerdings in jedem magnetischen Kreis einer Baureihe möglichst gleich sein. Die Feldstärke Bo im Luftspalt bestimmt nämlich die Larmor-Frequenz und damit die Resonanzfrequenz der im Luftspalt befindlichen Materialien. Die Größe des Polarisationsfelds Bo und die RF-Frequenz des Anregefelds Bi des Spinresonanz-Sensors müssen daher aufeinander abgestimmt sein, um die Spinresonanz eines vorgegebenen Sicherheitsmerkmals messen zu können. Da sich in einem Spinresonanz-Sensor die Frequenz des Anregefelds Bi üblicherweise nur über einen relativ schmalen Bereich von etwa 1% der Grundfrequenz durchstimmen lässt, können größere Abweichungen im Wert des Polarisationsfelds Bo dazu führen, dass sich ein vorgegebenes Sicherheitsmerkmal nicht mehr korrekt messen und identifizieren lässt.
Selbst bei kleineren Abweichungen in der Größe des Polarisationsfelds Bo ist die Vergleichbarkeit von Messungen mit nominell baugleichen, aber durch Fertigungstoleranzen tatsächlich unterschiedlichen, Sensoren beeinträchtigt, da die Spinresonanz eines vorgegebenen Sicherheitsmerkmals abhängig von Bo bei verschiedenen Resonanzfrequenzen auftritt. Wird der gemessene Wert der Resonanzfrequenz für eine Echtheits- prüfung mit Referenzwerten verglichen, muss der Toleranzbereich der als echt eingestuften Werte breit genug gewählt werden, um die Messwerte aller nominell baugleichen Sensoren zu erfassen. Ein breiter Toleranzbereich erleichtert aber eine Fälschung des Sicherheitsmerkmals, da ein Fälscher die Resonanzfrequenz des echten Sicherheitsmerkmals nur innerhalb des Toleranzbereichs nachstellen muss.
Ausgehend davon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des Stands der Technik zu überwinden und insbesondere ein gattungsgemäßes Sensorelement anzugeben, das unempfindlich gegen Fertigungstoleranzen der Polarisationseinrichtung und der Materialien des Magnetkerns ist. Das Sensorelement soll auch eine Vorgabe des magnetischen Flusses in dem Euftspalt erlauben, und es soll möglich sein, eine Mehrzahl von Sensorelementen einer Sensorelementbaureihe mit einem gemeinsamen Vorgabewert für den magnetischen Fluss in dem Euftspalt herzustellen. Darüber hinaus sollen entsprechende Justage- und Herstellungsverfahren angegeben werden.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die Erfindung stellt ein Sensorelement für die Prüfung eines flächigen Datenträgers mit einem Spinresonanz-Merkmal bereit. Bei dem flächigen Datenträger kann es sich beispielsweise um eine Banknote handeln, die einer Echtheitsprüfung unterzogen wird. Das Sensorelement enthält einen Magnetkern mit einem Luftspalt, in den der flächige Datenträger zur Prüfung einbringbar ist bzw. eingebracht werden kann, sowie eine Polarisationseinrichtung zur Erzeugung eines statischen magnetischen Flusses in dem Luftspalt.
Als Besonderheit ist bei dem Sensorelement vorgesehen, dass der Magnetkern mit einem permanentmagnetischen Einstellelement mit mehreren wählbaren Einstellpositio- nen versehen ist, wobei der magnetische Fluss im Luftspalt abhängig von der gewählten Einstellposition des Einstellelements zwischen einem Minimalwert und einem Maximalwert liegt.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Einstellelement mehrere diskrete Einstellpositionen in dem Magnetkern auf. Dies erleichtert die Fixierung des Einstellelements in der gewählten Einstellposition. Nach einer anderen, ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung ist das Einstellelement in dem Magnetkern stufenlos einstellbar. Dies ermöglicht eine besonders genaue Einstellung des magnetischen Flusses im Luftspalt.
Die Einstellpositionen des Einstellelements sind vorteilhaft durch verschiedene Drehstellungen des Einstellelements gebildet. Insbesondere können die Einstellpositionen durch Drehstellungen um eine Achse, die senkrecht auf der magnetischen Polarisation des Einstellelements steht, gebildet sein. So trägt die magnetische Polarisation des Einstellelements abhängig von der Drehstellung auf verschiedene Weise zum magnetischen Fluss im Luftspalt bei, wodurch dieser eingestellt werden kann.
Das Einstellelement ist in einer vorteilhaften Ausgestaltung zylinderförmig ausgebildet und ist bevorzugt in eine zylinderförmige Bohrung im Magnetkern eingepasst. Diese Ausgestaltung ist mechanisch besonders robust und einfach zu fertigen. Das Einstellelement kann in dieser Ausgestaltung stufenlos in verschiedenen Drehstellungen in der zylinderförmigen Bohrung angeordnet werden und ermöglicht so eine stufenlose Einstellung des magnetischen Flusses im Luftspalt. Alternativ oder zusätzlich kann das Einstellelement stufenlos in die Bohrung des Magnetkerns eingeschoben oder herausgezogen werden und kann so ebenfalls den magnetischen Fluss im Luftspalt stufenlos einstellen.
Bei einer anderen, ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das Einstellelement einen zylinderförmigen Permanentmagneten, der in einen Zahnring, insbesondere einen weichmagnetischen oder nicht-magnetischen Zahnring, eingepasst, vorzugsweise eingeklebt, ist. Der Magnetkern enthält vorteilhaft eine entsprechend geformte Bohrung, in die das Einstellelement mit dem Zahnring in einer von mehreren diskreten Drehstellungen einbringbar ist. Die Anzahl der möglichen Drehstellungen ist durch die Anzahl der Zähne des Zahnrings bestimmt. Das Einstellelement ermöglicht in dieser Ausgestaltung eine stufenweise Einstellung des magnetischen Flusses im Luftspalt, wobei ein besonderer Vorteil darin besteht, dass das Einstellelement einfach und sicher in der Bohrung des Magnetkerns auf genommen und fixiert werden kann. Die Verbindung des zylinderförmigen Permanentmagneten mit dem Zahnring kann dabei außerhalb des magnetischen Kreises vorgenommen werden, was eine einfache Herstellung erlaubt und im vorteilhaften Fall einer Verklebung eine große Auswahl an Klebstoffen verfügbar macht.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist das Einstellelement quaderförmig ausgebildet und ist vorteilhaft teilweise oder vollständig in eine quaderförmige Bohrung im Magnetkern einbringbar. Das Einstellelement kann in dieser Ausgestaltung einerseits in zwei oder vier diskreten Drehstellungen in der zylinderförmigen Bohrung angeordnet werden und kann andererseits stufenlos in den Magnetkern eingeschoben oder herausgezogen werden. Der Einsatz eines quaderförmigen permanentmagnetischen Einstellelements erlaubt eine besonders einfache Herstellung und mechanische Fixierung des Einstellelements im Magnetkern.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Einstellelement in einer der Einstellpositionen im Magnetkern fixiert. Die Fixierung kann insbesondere in einer Verklebung bestehen, aber auch eine Fixierung mit Hilfe eines Feststellelements, beispielsweise eines Schraubbolzens, ist vorteilhaft möglich.
Das Einstellelement weist vorteilhaft eine Längsachse auf, entlang der es in eine zugehörige Bohrung im Magnetkern einbringbar oder eingebracht ist und eine Polarisation, die senkrecht auf dieser Längsachse steht. In diesem Fall kann das Einstellelement stufenlos in die Bohrung des Magnetkerns eingeschoben oder herausgezogen werden und kann so den magnetischen Fluss im Luftspalt stufenlos einstellen.
In einer zweckmäßigen Ausgestaltung umfasst die Polarisationseinrichtung zur Erzeugung eines statischen magnetischen Flusses zumindest einen Permanentmagneten. Das Sensorelement weist in einer vorteilhaften Ausgestaltung weiter eine Modulationsspule zur Erzeugung eines zeitlich variierenden Magnetfelds in dem Luftspalt und einen Resonator zur Anregung des Spinresonanz-Merkmals des zu prüfenden Datenträgers auf. Der Resonator ist insbesondere auch zur Erfassung der Signalantwort des Spinresonanz-Merkmals ausgebildet und er kann vorteilhaft die Signalantwort des Spinresonanz-Merkmals aufnehmen und an einen Detektor ausgeben.
Das Sensorelement kann auch mehrere permanentmagnetische Einstellelemente der genannten Art enthalten, um den einstellbaren Bereich des magnetischen Flusses im Luftspalt zu vergrößern. Beispielsweise kann bei einem Magnetkern mit zwei Schenkeln in jedem der beiden Schenkel ein permanentmagnetisches Einstellelement vorgesehen sein.
Bei dem erfindungsgemäßen Sensorelement kann mit Hilfe des Einstellelements der magnetische Fluss im Luftspalt variiert und damit auf einen vorgegebenen Zielwert eingestellt werden, wenn die beteiligten Elemente, insbesondere die Polarisationseinrichtung und der Magnetkern, mit Fertigungstoleranzen behaftet sind. Dies erlaubt eine Abstimmung des Polarisationsfelds Bo auf die RF-Frequenz des Anregefelds Bi des Spinresonanz-Sensors und damit eine zuverlässige Messung eines vorgegebenen Spinresonanz-Merkmals .
Mit einer solchen Abstimmung kann auch ein schmaler Toleranzbereich für die als echt einzustufenden Messwerte für die geprüften Spinresonanz-Merkmale gewählt werden und so eine Fälschung der Spinresonanz-Merkmale deutlich erschwert werden. Ein schmaler Toleranzbereich ermöglicht darüber hinaus eine Codierung mithilfe von Sicherheitsmerkmalen mit verschiedenen Spinresonanzfrequenzen.
Das Sensorelement umfasst bevorzugt weiter eine Auswerteeinheit, die dazu eingerichtet ist, anhand der von dem Resonator erfassten Signalantwort des Spinresonanz-Merkmals ein Prüfergebnis zu erzeugen. Dazu wird bevorzugt eine aus der Signalantwort abgeleitete charakteristische Eigenschaft mit einem Referenzwert oder einem Referenzintervall verglichen, und bei ausreichend hoher Übereinstimmung ein positives Prüfergebnis ausgegeben, das zum Beispiel die Echtheit oder eine Klassenzugehörigkeit des geprüften Wertdokuments anzeigt. Als charakteristische Eigenschaften können beispielsweise die Resonanzfrequenz der Spinresonanz, deren Linienbreite oder Amplitude, eine Relaxationszeit der Spinresonanz oder die räumliche Verteilung des Spinresonanz-Merkmals herangezogen werden.
Die Erfindung enthält auch ein Verfahren zum Justieren eines Sensorelements der beschriebenen Art, bei dem ein Zielwert für den magnetischen Fluss in dem Luftspalt des Magnetkerns vorgegeben wird, das permanentmagnetische Einstellelement relativ zum Magnetkern bewegt wird, um den magnetischen Fluss im Luftspalt auf den vorgegebenen Zielwert einzustellen, und das Einstellelement in der so gefundenen Einstellposition fixiert wird.
Vorteilhaft wird das Einstellelement zur Einstellung des magnetischen Flusses relativ zu dem Magnetkern gedreht und/ oder in den Magnetkern eingeschoben oder heraus- gezogen. Zur Fixierung kann das Einstellelement in der Einstellposition verklebt werden oder es kann mit Hilfe eines Feststellelements, wie etwa eines Schraubbolzens, mechanisch fixiert werden.
Die Erfindung enthält weiter ein Verfahren zum Herstellen eines Sensorelements der beschriebenen Art als Teil einer Sensorelementbaureihe, bei dem für die Sensorelemente der Sensorelementbaureihe ein gemeinsamer Zielwert für den magnetischen Fluss in dem Luftspalt des Magnetkerns vorgegeben wird, für das Sensorelement ein Magnetkern mit einem Luftspalt, eine Polarisationseinrichtung zur Erzeugung eines statischen magnetischen Flusses in dem Luftspalt und ein permanentmagnetisches Einstellelement bereitgestellt werden, das permanentmagnetische Einstellelement relativ zu dem Magnetkern bewegt wird, um den magnetischen Fluss im Luftspalt des Sensorelements auf den vorgegebenen gemeinsamen Zielwert einzustellen, und das Einstellelement in der so gefundenen Einstellposition fixiert wird, um ein Sensorelement der Sensorelementbaureihe zu bilden, dessen magnetischer Fluss im Luftspalt dem gemeinsamen Zielwert entspricht.
Auch hier wird das Einstellelement zur Einstellung des magnetischen Flusses vorteilhaft relativ zu dem Magnetkern gedreht und/ oder in den Magnetkern eingeschoben cider herausgezogen. Aufgrund der Fertigungstoleranzen von Polarisationseinrichtung und Magnetkern müssen in der Regel für unterschiedliche Sensorelemente der Sensorelementbaureihe unterschiedliche Einstellpositionen gewählt werden, um den vorgegebenen gemeinsamen Zielwert für den magnetischen Fluss im Luftspalt zu erhalten. Zur Fixierung wird das Einstellelement wieder vorteilhaft in der Einstellposition verklebt, oder es wird mit Hilfe eines Feststellelements, wie etwa eines Schraubbolzens, mechanisch fixiert.
Weitere Ausführungsbeispiele sowie Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert, bei deren Darstellung auf eine maßstabs- und proportionsgetreue Wiedergabe verzichtet wurde, um die Anschaulichkeit zu erhöhen.
Es zeigen:
Fig. 1 schematisch das Sensorelement einer Prüfvorrichtung eines Banknotenbearbeitungssystems nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei (a) eine Seitenansicht des Sensorelements in der x-z-Ebene, (b) eine Seitenansicht des Sensorelements in der y-z-Ebene zeigt,
Fig. 2 das Einstellelement des Sensorelements der Fig. 1 in perspektivischer Ansicht,
Fig. 3 die Abhängigkeit der Flussdichte im Zentrum des Luftspalts des Sensorelements der Fig. 1 in Abhängigkeit von der Drehstellung <I> des Einstellelements der Fig. 2, und
Fig. 4 ein Sensorelement nach einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei (a) den Kreisschenkel des Magnetkerns mit eingebautem Einstellelement zeigt und (b) in perspektivischer Ansicht den Kreisschenkel und das Einstellelement voneinander getrennt zeigt.
Die Erfindung wird nun am Beispiel von Sensorelementen für die Echtheitsprüfung von Banknoten erläutert. Figur 1 zeigt dazu schematisch das Sensorelement 10 einer Prüfvorrichtung eines Banknotenbearbeitungssystems, wobei Fig. 1(a) eine Seitenansicht des Sensorelements in der x-z-Ebene und Fig. 1(b) eine Seitenansicht des Sensorelements in der y-z-Ebene zeigt.
Die selbst nicht dargestellten Banknotenprüflinge enthalten in einem Merkmalsbereich ein Spinresonanz-Merkmal, dessen charakteristische Eigenschaften zum Nachweis der Echtheit der Banknote dienen. Die Banknotenprüflinge werden entlang eines Transportpfads 12 durch einen Luftspalt 24 des Sensorelements 10 geführt, der in der Darstellung der Fig. 1 entlang der x-Richtung verläuft.
Das Sensorelement 10 des Ausführungsbeispiels enthält einen magnetischen Kreis, der wegen seiner Geometrie als H-Typ-Kreis bezeichnet wird. Es sind allerdings auch andere Kreisformen, wie beispielsweise ein C-Typ-Kreis, möglich. Der magnetische Kreis umfasst einen Magnetkern 20, der den magnetischen Fluss zweier Permanentmagnete 22 und in der Regel weiterer, in der Figur der Einfachheit halber nicht dargestellter, Spulenelemente zu einem Luftspalt 24 leitet, der sich in axialer Richtung zwischen zwei Polschuhen 26 des magnetischen Kreises erstreckt und in dem die Spinresonanzmessung an den Banknotenprüflingen stattfindet. Der Magnetkern 20 bildet einen magnetischen Rückschluss für den magnetischen Fluss der Permanentmagnete 22. Die vertikalen, also in z-Richtung verlaufenden, Rückschlusselemente des Magnetkerns 20 werden dabei als Schenkel 28, die horizontalen, also in y-Richtung verlaufenden, Rückschlusselemente als Joche bezeichnet.
Konkret sind die Permanentmagnete 22 im Ausführungsbeispiel durch NdFeB-Magnete gebildet, die eine nominelle Remanenz von 1,29 T und Abmessungen von 30 mm x 60 mm x 20 mm aufweisen. Die Magnetisierung der Permanentmagnete 22 zeigt in die positive z-Richtung.
Die Rückschlusselemente des Magnetkerns 20 und die Polschuhe 26 bestehen im Ausführungsbeispiel aus einem weichmagnetischen Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt von weniger als 0,19% und einer nominellen Sättigungsmagnetisierung von 2,05 T. In den Kreisschenkeln 28 ist die Magnetisierung des Magnetkerns 20 der Magnetisierung der Permanentmagnete 22 entgegengerichtet und zeigt in die negative z-Richtung. Im Zentrum des magnetischen Kreises befindet sich der Luftspalt 24 mit einer Breite von 20 mm in z-Richtung. Die Außenkonturen des Kreises betragen in x-, y- bzw. z-Richtung 30 mm x 140 mm x 140 mm.
Da in der Praxis sowohl die Permanentmagnete 22, als auch die Materialien des Magnetkerns 20 große Fertigungstoleranzen aufweisen, ist für die Einstellung eines vorgegebene Zielwerts des magnetischen Flusses im Luftspalt 24 in einer Bohrung eines der Kreisschenkel 28 des Magnetkerns 20 ein permanentmagnetisches Einstellelement 30 vorgesehen. Wie nachfolgend genauer beschrieben, können mit Hilfe dieses Einstellelements 30 die magnetischen Kreise verschiedener baugleicher Sensorelemente trotz der angesprochenen Fertigungstoleranzen auf einen gemeinsamen gewünschten Zielwert des magnetischen Flusses eingestellt werden.
Das Einstellelement 30 ist in Fig. 1 in der zugehörigen Bohrung des Magnetkerns 20 und in Fig. 2 separat perspektivisch dargestellt. Im Ausführungsbeispiel ist das Einstellelement 30 durch einen zylindrischen Permanentmagneten mit einer Remanenz von 1,29 T gebildet, dessen Polarisation 34 senkrecht auf der Zylinderachse 32 steht. Das Einstellelement 30 des Ausführungsbeispiels hat einen Durchmesser von 15 mm und eine Länge von 20 mm, entsprechend der Dicke der Kreisschenkel 28 in y-Richtung.
Das Einstellelement 30 kann in der Bohrung des Magnetkerns 20 in verschiedenen Drehstellungen um die Zylinderachse 32 angebracht werden und verändert dabei je nach dem Winkel zwischen der Polarisation 34 des Einstellelements 30 und der Magnetisierung des Kreisschenkels 28 den magnetischen Fluss im Luftspalt 24. Ist die Polarisation 34 des Einstellelements 30 der Magnetisierung des Kreisschenkels 28 entgegengerichtet, ergibt sich ein minimaler Fluss im Luftspalt 24, bei einer gleichgerichteten Stellung von Polarisation 34 des Einstellelements 30 und Magnetisierung ist der magnetische Fluss im Luftspalt 24 maximal. Der Einfluss der Lage des Einstellelements 30 auf den magnetischen Fluss im Luftspalt 24 ist im Diagramm 40 der Fig. 3 genauer dargestellt. Dabei ist die Flussdichte Bo im Zentrum des Luftspalts 24 in Abhängigkeit von der Drehstellung <I> des Einstellelements 30 als Kurve 42 gezeigt. Eine Drehstellung von <I> = 0° oder 360° entspricht einer Polarisation 34 des Einstellelements in positiver z-Richtung, also entgegengesetzt zur Magnetisierung des Kreisschenkels 28. Das Bo-Feld im Luftspalt wird bei dieser Drehstellung durch das permanentmagnetische Einstellelement 30 abgeschwächt, es ergibt sich ein niedriger Wert Bo ( = 0°) = 314 mT für die magnetische Flussdichte im Luftspalt.
Wird das Einstellelement 30 um seine Zylinderachse gedreht, so wird das Bo-Feld im Luftspalt verstärkt, bis bei <I> = 180° die Polarisation 34 des Einstellelements 30 in die negative z-Richtung, also entlang der Magnetisierung des Kreisschenkels 28 zeigt, und das Bo-Feld im Luftspalt einen maximalen Wert Bo ( = 180°) = 330 mT annimmt. Durch eine weitere Drehung des Einstellelements 30 wird die Flussdichte im Luftspalt wieder abgesenkt.
Wie aus dieser Erläuterung und der Kurve 42 der Fig. 3 unmittelbar ersichtlich, kann durch eine Einstellung des Drehwinkels <I> des Einstellelements 30 der Wert der magnetischen Flussdichte im Luftspalt 24 stufenlos zwischen einem Minimalwert 44 und einem Maximalwert 46 eingestellt werden. Mit dem Einstellelement 30 können also Fertigungstoleranzen und Materialstreuungen ausgeglichen und ein vorgegebener Zielwert Bo, ziel zwischen dem Minimal- und Maximalwert für die magnetische Flussdichte im Luftspalt eingestellt werden.
Es kann auch in jedem der beiden Kreisschenkel 28 des Magnetkerns 20 ein Einstellelement 30 vorgesehen sein, um einen noch größeren Einstellbereich für den magnetischen Fluss im Luftspalt 24 zu erhalten. Nach der Einstellung der magnetischen Flussdichte im Luftspalt 24 auf einen gewünschten Zielwert wird das Einstellelement 30 vorteilhaft in der gewählten Einstellposition im Magnetkern 20 fixiert.
Die Fixierung kann vorteilhaft durch eine Klebung erfolgen. Bei einer direkten Klebung kann der magnetische Kreis zusammengebaut und ein Klebespalt zwischen dem Einstellelement 30 und dem Magnetkern 20 mit Klebstoff gefüllt werden. Unter Messung des magnetischen Flusses im Luftspalt 24 wird das Einstellelement 30 dann in die gewünschte Einstellposition gedreht und festgehalten, bis der Klebstoff gehärtet ist.
Bei einer anderen Vorgehensweise wird der magnetische Kreis zusammengebaut, und das Einstellelement 30 unter Messung des magnetischen Flusses im Luftspalt 24 in die gewünschte Einstellposition gebracht. Der Drehwinkel in der Einstellposition wird markiert. Anschließend wird der magnetische Kreis demontiert, insbesondere entlang eines Zerlegespalts, wodurch die auftretenden Kräfte reduziert werden und/ oder das Einstellelement 30 besser zugänglich ist. Dann wird das Einstellelement 30 wieder in der gewünschten Einstellposition eingebaut und dabei ein Klebespalt zwischen dem Einstellelement 30 und dem Magnetkern 20 mit Klebstoff gefüllt. Nach Aushärtung des Klebers wird der magnetische Kreis wieder zusammengebaut.
Bei einer in Fig. 4 illustrierten Variante ist das Einstellelement 50 durch einen zylinderförmigen Permanentmagneten 52 gebildet, der in einen weichmagnetischen oder nichtmagnetischen Zahnring 54 eingeklebt ist. Ein Schenkel 28 des magnetischen Kreises ist mit einer entsprechend geformten Bohrung 56 für die Aufnahme des Einstellelements 50 versehen. Fig. 4 stellt dabei der Einfachheit halber nur einen der Kreisschenkel 28 des Magnetkerns 20 dar, wobei Fig. 4(a) den Kreisschenkel 28 mit dem in einer bestimmten Drehstellung eingebautem Einstellelement 50 und Fig. 4(b) in perspektivischer Ansicht den Kreisschenkel 28 und das Einstellelement 50 vor dem Einbau voneinander getrennt zeigt. Die Polarisation 58 des Einstellelements 50 steht auch hier senkrecht auf der Zylinderachse des Permanentmagneten 52, so dass sich je nach Drehstellung des Einstellelements 50 ein magnetischer Fluss im Luftspalt 24 ergibt, der zwischen einem Minimalwert (Polarisation des Einstellelements und Magnetisierung des Kreisschenkels entgegengerichtet) und einem Maximalwert (Polarisation und Magnetisierung gleichgerichtet) liegt. Das Einstellelement 50 kann in einer von mehreren diskreten Drehstellungen in die Bohrung 56 des Kreisschenkels 28 eingebracht und durch Klebung fixiert werden, die durch die Zahnung des Zahnrings 54 definiert sind.
Verglichen mit einem stufenlos drehbaren Einstellelement bietet die Zahnring-Variante der Fig. 3 zwar nur eine diskrete Anzahl an Einstellpositionen an, in der Praxis sind diese jedoch meist vollkommen ausreichend, um die angesprochenen Fertigungstoleranzen auszugleichen und einen gewünschten Zielwert der magnetischen Flussdichte mit ausreichender Genauigkeit einzustellen. Die Verklebung zwischen zylinderförmigem Permanentmagneten 52 und Zahnring 54 kann bei dieser Variante außerhalb des Kreises vorgenommen werden, was die Herstellung vereinfacht und eine größere Auswahl an Klebstoffen verfügbar macht. Durch die Zahnung ist das Einstellelement nach dem Einbau in den Kreisschenkel vor Verdrehen geschützt und muss nur noch zur Verhinderung eines Herausrutschens in axialer Richtung fixiert werden. In axialer Richtung treten nur geringe Magnetkräfte auf, so dass dies mechanisch leicht möglich ist.
Bezugszeichenliste Sensorelement Transportpfad Magnetkern Permanentmagnete Luftspalt Polschuhe Kreisschenkel Einstellelement Zylinderachse Polarisation Diagramm Kurve Minimalwert Maximalwert Einstellelement zylinderförmiger Permanentmagnet Zahnring Bohrung Polarisation

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Sensorelement (10) für die Prüfung eines flächigen Datenträgers, insbesondere einer Banknote, mit einem Spinresonanz-Merkmal, umfassend einen Magnetkern (20) mit einem Luftspalt (24), in den der flächige Datenträger zur Prüfung einbringbar ist, eine Polarisationseinrichtung (22) zur Erzeugung eines statischen magnetischen Flusses in dem Luftspalt (24), dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetkern (20) mit einem permanentmagnetischen Einstellelement (30) mit mehreren wählbaren Einstellpositionen versehen ist, wobei der magnetische Fluss im Luftspalt (24) abhängig von der gewählten Einstellposition des Einstellelements (30) zwischen einem Minimalwert und einem Maximalwert liegt.
2. Sensorelement (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Einstellelement (30) mehrere diskrete Einstellpositionen in dem Magnetkern (20) aufweist.
3. Sensorelement (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Einstellelement (30) stufenlos in dem Magnetkern (20) einstellbar ist.
4. Sensorelement (10) nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellpositionen des Einstellelements (30) durch verschiedene Drehstellungen des Einstellelements (30) gebildet sind, insbesondere durch Drehstellungen um eine Achse (32), die senkrecht zur magnetischen Polarisation (34) des Einstellelements ist.
5. Sensorelement (10) nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Einstellelement (30) zylinderförmig ausgebildet ist und vorteilhaft in eine zylinderförmige Bohrung im Magnetkern (20) eingepasst ist.
6. Sensorelement (10) nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Einstellelement (50) einen zylinderförmigen Permanentmagneten (52) umfasst, der in einen Zahnring (54), insbesondere einen weichmagnetischen cider nicht-magnetischen Zahnring (54), eingepasst ist.
7. Sensorelement (10) nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Einstellelement quaderförmig ausgebildet ist und vorteilhaft teilweise oder vollständig in eine quaderförmige Bohrung im Magnetkern einbringbar ist.
8. Sensorelement (10) nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Einstellelement (30) in einer der Einstellpositionen im Magnetkern fixiert ist, insbesondere durch eine Verklebung.
9. Sensorelement (10) nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Einstellelement (30) eine Längsachse (32) aufweist, entlang der es in eine zugehörige Bohrung im Magnetkern (20) einbringbar oder eingebracht ist und eine magnetische Polarisation (34), die senkrecht zu dieser Längsachse (32) gerichtet ist.
10. Sensorelement (10) nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Polarisationseinrichtung zur Erzeugung eines statischen magnetischen Flusses zumindest einen Permanentmagneten (22) umfasst.
11. Sensorelement (10) nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement (10) eine Modulationsspule zur Erzeugung eines - 18 - zeitlich variierenden Magnetfelds in dem Luftspalt und einen Resonator zur Anregung des Spinresonanz-Merkmals des zu prüfenden Datenträgers aufweist.
12. Verfahren zum Justieren eines Sensorelements (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei dem ein Zielwert für den magnetischen Fluss in dem Luftspalt (24) des Magnetkerns
(20) vorgegeben wird, das permanentmagnetische Einstellelement (30) relativ zum Magnetkern (20) bewegt wird, um den magnetischen Fluss im Luftspalt (24) auf den vorgegebenen Zielwert einzustellen, und das Einstellelement (30) in der so gefundenen Einstellposition fixiert wird.
13. Verfahren zum Herstellen eines Sensorelements (10) nach einem der Ansprüche
1 bis 11 als Teil einer Sensorelementbaureihe, bei dem für die Sensorelemente (10) der Sensorelementbaureihe ein gemeinsamer Zielwert für den magnetischen Fluss in dem Luftspalt (24) des Magnetkerns (20) vorgegeben wird, für das Sensorelement (10) ein Magnetkern (20) mit einem Luftspalt (24), eine Polarisationseinrichtung (22) zur Erzeugung eines statischen magnetischen Flusses in dem Luftspalt und ein permanentmagnetisches Einstellelement (30) bereitgestellt werden, das permanentmagnetische Einstellelement (30) relativ zu dem Magnetkern (20) bewegt wird, um den magnetischen Fluss im Luftspalt (24) des Sensorelements (10) auf den vorgegebenen gemeinsamen Zielwert einzustellen, und das Einstellelement (30) in der so gefundenen Einstellposition fixiert wird, um ein Sensorelement (10) der Sensorelementbaureihe zu bilden, dessen magnetischer Fluss im Luftspalt (24) dem gemeinsamen Zielwert entspricht. - 19 -
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Einstellelement (30) zur Einstellung des magnetischen Flusses relativ zu dem Magnetkern (20) gedreht und/ oder in den Magnetkern (20) eingeschoben oder herausgezogen wird. 15. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Einstellelement (30) in der gefundenen Einstellposition verklebt wird oder mit Hilfe eines Feststellelements mechanisch fixiert wird.
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