NL9300628A - Magnetorestrictief resonerende labels ten behoeve van een detectie- of identificatiesysteem. - Google Patents

Description

Magnetorestrictief resonerende labels ten behoeve van eendetectie- of identificatiesysteem.

ing. J.H.L. Hogen Esch

De uitvinding betreft magnetorestrictief mechanischresonerende labels ten behoeve van een detectiesysteem, dattoegepast kan worden voor de bestrijding van winkeldiefstal,of ten behoeve van een identificatiesysteem, waarmee meerderelabels van elkaar kunnen worden onderscheiden.

Eén van de problemen bij electromagnetische detectiesystemen,gebaseerd op labels, die bestaan uit amorf magnetischmateriaal en die hetzij harmonischen opwekken op het moment,dat magnetische verzadiging in het materiaal ontstaat, hetzijmagnetorestrictief zijn en mechanisch resoneren op eenresonantiefrequentie, is dat deze effecten ook voorkomen inandere metalen voorwerpen en artikelen dan de betreffendelabels.

Er wordt naar gestreefd deze detectiesystemen zo selectief als> mogelijk te construeren, om zoveel mogelijk "vals alarm" tevoorkomen.

Eén van de mogelijkheden dit te bereiken is bijvoorbeeld hetontwerpen van een systeem, waarbij de labels, die activeerbaaren deactiveerbaar moeten zijn, in plaats van te gaan van een) actieve naar een niet actieve mode, gaan van de enedetecteerbare mode naar een andere detecteerbare mode, of vaneen mode met een combinatie van meerdere detecteerbarecomponenten naar een niet actieve mode.

Het is zeer onwaarschijnlijk, dat dezelfde combinatie van detecteerbare componenten voorkomt in andere materialen,voorwerpen of artikelen.

De noodzaak om activeerbare en deactiveerbare labels tegebruiken, ontstaat door het feit, dat deze labels éénmaligworden gebruikt en na verkoop van het betreffende artikel nietworden verwijderd maar gedeactiveerd, zodat bij de uitgangvan een winkel geen alarm wordt gegenereerd.

Door in de labels meerdere detecteerbare componenten aan tebrengen is het ook mogelijk een identificatiesysteem teontwerpen, waarbij de verschillende labels in het systeem vanelkaar onderscheiden kunnen worden.

Eén van de voorwaarden voor een dergelijk systeem is, dat delabel op een zeer eenvoudige wijze van de ene actieve modenaar de andere actieve of niet actieve mode omgeschakeld moetkunnen worden.

Bij een identificatiesysteem moeten de verschillende labelszeer eenvoudig geprogrammeerd kunnen worden, zonder al tekritische mechanische toleranties of nauwkeurige verplaatsingvan een magnetische lees- schrijfkop.

De onderhavige uitvinding beoogt hiervoor een oplossing tebieden en zal aan de hand van enkele figuren en een aantalandere octrooipublicaties, die de stand van de techniekaangeven, worden verduidelijkt.

Een label volgens de uitvinding maakt gebruik van hetmagnetorestrictieve effect. Dit wil zeggen, dat een labelwordt gebruikt, die is opgebouwd uit een stripje of draadjevan amorf magnetisch materiaal met de eigenschap, dat eenvervorming van het materiaal optreedt in een magnetisch veld.Figuur 1 toont een grafiek, waarbij deze verlenging 1 van eenstripje magnetorestrictief materiaal met lengte 1, is uitgezettegen de veldsterkte H, waarin dit stripje zich bevindt.

Deze curve geeft aan, dat onafhankelijk van de toename van develdsterkte de verlenging van een stripje magnetorestrictiefmateriaal begrensd is.

Ook is te zien, dat indien het aangelegde veld negatief wordter eveneens een verlenging optreedt.

Om in een wisselend magnetisch veld een zo groot mogelijkemechanische amplitude te bereiken en tevens de invloed van hetaardmagnetische veld te beperken, wordt een zogenaamd "bias"magneetveld aangebracht, hetgeen een permanent magneetveld ismet zodanige veldsterkte, dat het rustpunt zonder externaangelegd wisselend magneetveld bijvoorbeeld verschuift naarpunt (1) in figuur 1. Om dit "bias" magneetveld aan te brengenwordt een stripje of draadje hardmagnetisch materiaalaangebracht vlak tegenover het stripje magnetorestrictiefmateriaal en wordt dit hardmagnetische stripje zodanigpermanent gemagnetiseerd, dat aan bovenstaande voorwaarde isvoldaan.

Indien nu bij een dergelijk stripje een wisselend magneetveldwordt aangelegd, dan treedt een mechanische trilling in hetmateriaal op met de zelfde frequentie als het aangelegdewisselende magneetveld.

Door de afmetingen van het stripje en de keuze van defrequentie kan ervoor worden gezorgd, dat deze mechanischetrillingen in het stripje resonant zijn.

Detectie hiervan is bijvoorbeeld mogelijk, doordat bijonderbreking van het wisselend magneetveld, het stripje na zalblijven trillen, hetgeen een detecteerbaar magnetischwisselveld oplevert.

Deze situatie is de bekende stand van de techniek zoalsbijvoorbeeld beschreven in US patent 4,727,360 van Lucian G.Ferguson (Securi Tag Systems Ine.), waarbij de vorm van het stripje zodanig is, dat van de frequentie van het ontvangenwisselende magneetveld subharmonischen worden teruggezonden.

US patent 4,510,490 van Philip M. Anderson e.a. (AlliedCorporation) en Europees octrooi 0096182 van Philip M.

Anderson e.a. (Identitech Corporation) beschrijven een label,die bestaat uit meerdere stripjes amorf magnetorestrictiefmateriaal, met elk hun eigen resonantiefrequentie. Tegenoverelk stripje is een permanent magnetisch biasveld geplaatst, inde vorm van een gemagnetiseerd hardmagnetisch materiaal, omzodoende het betreffende stripje te activeren.

Europees octrooi 0295085 van Robert Martin Pettigrew(Scientific Generics) beschrijft meerdere mogelijkheden omverschillende magneetmaterialen te detecteren met o.a. ook eenmagnetorestrictief stripje magnetisch materiaal.

Indien een permanent "bias" magneetveld wordt aangebracht inhet hardmagnetische stripje (2), zoals aangegeven in figuur 2,waarbij binnen het "bias" veld de polariteit van hetmagneetveld van richting is veranderd, dan treedt onderinvloed van een wisselend magneetveld binnen het amorfemagnetorestrictieve stripje (3) tegelijkertijd zowel onder hetene gebied verlenging als onder het andere gebied verkortingop, waardoor in het geval van twee gebieden een mechanischetrilling optreedt, die de tweede boventoon is van de eerderoeschreven grondtrilling. ’ '<L~ PCT WO 92/12401 en PCT WO 92/12402 van Andrew Dames e.a.(Scientific Generics) beschrijft een systeem dat gebruik maaktvan verschillende magnetorestrictieve secties materiaal, dieworden bewogen onder één hardmagnetisch bias materiaal,waarbij er verschillende resonantiefrequenties ontstaan, zodatde verschillende secties van elkaar onderscheiden kunnenworden.

Hierbij wordt gebruik gemaakt van een hardmagnetisch biasmateriaal, waarbij lokaal magnetische gebieden of patronenaanwezig zijn met verschillende polarisatierichtingen, zodatmeerdere boventonen ontstaan en kunnen worden gedetecteerd.

Een nadeel van deze methode is, dat het zeer moeilijk is om devariërende magnetisatie van het "bias" veld in hethardmagnetische materiaal aan te brengen.

Hiervoor is het noodzakelijk om een magnetiseerkop vlak overhet betreffende hardmagnetische materiaal te bewegen, omzodoende de magnetisatie aan te brengen.

Bij het label volgens de onderhavige uitvinding wordt voor hetaanbrengen van het "bias" magneetveld gebruik gemaakt van eenstripje bestaande uit segmenten of gedeelten verschillendematerialen met variërende coërcitiviteit. Dit biedt namelijkde mogelijkheid om op grotere afstand toch lokaal demagnetisatie van het "bias" magneetveld te wijzigen of tebeïnvloeden, zonder dat hierbij een nauwkeurige positioneringvan de magnetiseerkop noodzakelijk is.

Europese octrooiaanvrage publicatie 0353040 van AndrewLaurence Smith (Thorn EMI) en Europese octrooiaanvragepublicatie 0354759 van David John Sansom (Thorn EMI)beschrijven een systeem, waarbij ook een soortgelijke techniekis toegepast.

De werking van het label berust hier echter op een anderprincipe en is gebaseerd op electromagnetische harmonischen,die ontstaan indien een zachtmagnetisch materiaal, door eenaangelegd wisselend electromagnetisch veld, in magnetischeverzadiging wordt gestuurd.

Dit effect kan worden geactiveerd, door bias magnetisatie aante brengen in een laag bestaand uit afwisselend hoogcoërcitief en laag coërcitief materiaal en gedeactiveerd, door alleen de laag coërcitieve gedeelten te ontmagnetiseren.

Bij de in deze twee octrooiaanvragen beschreven systemen wordtdus geen gebruik gemaakt van magnetorestrictieve mechanischeresonantie.

Figuur 3 toont schematisch een label volgens de uitvinding,die in twee toestanden is geprogrammeerd. Tegenover eenstripje amorf magnetorestrictief materiaal (3) is een tweedestripje (2) aangebracht, met bijvoorbeeld twee gedeelten ofgebieden bestaande uit verschillende materialen metverschillende coërcitiviteit (4) en (5).

Het gedeelte (4) heeft bijvoorbeeld een relatief hogecoërcitiviteit en is met behulp van een sterke magneet, of eenelectromagnetische schrijfkop vooraf gemagnetiseerd.

Het gedeelte (5) heeft een lagere coërcitiviteit.

Doof nu de label in een permanent magneetveld of in eenelectromagneetveld te plaatsen, waarvan de veldsterkteonvoldoende is om de polariteit van het hoogcoërcitievemateriaal te beïnvloeden, kan het laagcoërcitieve materiaalafhankelijk van de polarisatierichting, gelijk of tegengesteldaan de polarisatierichting van het hoogcoërcitieve materiaalmagnetisch worden gepolariseerd.

Dit heeft tot gevolg, dat het magnetorestrictieve stripje (3)in een wisselend electromagneetveld, bij gelijke polarisatieop de mechanische grondfrequentie en bij tegengesteldepolarisatie op de tweede boventoon hiervan gaat resoneren.

Op deze wijze kunnen dus zonder de label, of het magneetveldte verplaatsen twee verschillende trillingsmodes wordengeprogrammeerd, die in een detectie- of identificatiesysteemduidelijk van elkaar onderscheiden kunnen worden.

In het uiteindelijke label worden de twee stripjes (2) en (3) zodanig gemonteerd, dat het magnetorestrictieve stripje (3)vrij kan trillen.

Indien op dezelfde wijze meerdere gebieden hardmagnetischmateriaal aangebracht worden met van elkaar verschillendecoërcitiviteit, dan kunnen in een statisch opgesteldelectromagneetveld, verschillende trillingsmodes (codes) vanhet amorfe magnetorestrictieve stripje (3) wordengeprogrammeerd, te beginnen met het materiaal met de hoogstecoërcitiviteit en te eindigen met het materiaal met de laagstecoërcitiviteit. Zo kunnen bijvoorbeeld in een hardmagnetischstripje (2) bestaande uit acht van dergelijke gebieden, degrondfrequentie, de tweede, de vierde en de achtste boventoonworden geprogrammeerd.

Ook de oneven boventonen kunnen worden geprogrammeerd, dochdeze geven een enigszins gedempt trillingsverloop in hetstripje.

Door een wisselend magneetveld op de programmeerspoel aan tebrengen kan een hardmagnetisch gebied gedemagnetiseerd worden,waardoor in het hiertegenover liggende magnetorestrictievemateriaal geen verandering op zal treden in hetdetectiesysteem. In dit geval treedt met hetzelfde stripje bijverschillende frequenties overeenkomend met hetzij degrondtoon of één van de boventonen resonantie op.

Een label volgens de uitvinding kan, zoals schematischaangegeven in figuur 4, ook bestaan uit een aantal naastelkaar aangebrachte combinaties van amorfe magnetorestrictievestripjes (3) en hardmagnetische stripjes (2) opgebouwd uitmateriaalsegmenten met verschillende coërcitiviteit, waarbijde verschillende segmenten van alle stripjes hardmagnetischmateriaal overeenkomende coërcitiviteit kunnen hebben.

De constructie is ook hier zodanig, dat deze stripjes zich inkamertjes in het label of de kaart bevinden, zodat ze vrijkunnen trillen.

De grondfrequenties van de verschillende magnetorestrictievestripjes (3) varieert in deze uitvoering per stripje, door perstripje een iets andere lengte te kiezen.

Per stripje kunnen nu een aantal trillingsmodes geprogrammeerdworden, door het magnetische veld nodig voor het programmeren,met behulp van meerdere electromagneten of met behulp van eenbewegende electromagneet, per hardmagnetisch stripje (2)individueel aan te bieden en waarbij de polariteit van deverschillende segmenten in elk stripje wordt bepaald door destroomrichting in de electromagneet al dan niet om te keren enwaarbij het betreffende segment wordt geselecteerd, doorvariatie van de amplitude van het electromagneetveld.

Behalve de mogelijkheid om het hardmagnetische stripje (2) opte bouwen uit verschillende materialen met verschillendecoërcitiviteit is het ook mogelijk, dit langs de weg vanelectrochemische depositie te bereiken.

De identificatiesystemen volgens de onderhavige uitvindingkunnen worden toegepast voor het identificeren van personen,dieren of goederen, bijvoorbeeld voor het besturen vanlogistieke processen tijdens of naar aanleiding van dezeidentificatie, of voor het vaststellen van de aanwezigheid vaneen label in een bepaald gebied, met behulp van eenondervraagveld.

Claims (9)

1. 3. Een magnetorestrictief resonerend label ten behoeve van eendetectie- of identificatiesysteem volgens één of beidevoorgaande conclusie(s) met het kenmerk, dat door hetdemagnetiseren van één of meerdere segment(en), door middelvan een wisselend magneetveld, tesamen met alle in hetwisselende magneetveld aanwezige segmenten met eenzelfde oflagere coërcitiviteit dan het betreffende segment, eenzodanige "bias" magnetisatie van het hardmagnetischemateriaal ontstaat, dat het magnetorestrictieve stripje, ineen hiervoor ingericht detectie- of identificatiesysteem,afhankelijk van de polarisatierichting van de welgepolariseerde segmenten, op verschillende, door hetdetectiesysteem gegenereerde, electromagnetischefrequenties mechanisch gaat resoneren, hetgeen door hetdetectiesysteem gedetecteerd kan worden.
2. 4. Een magnetorestrictief resonerend label ten behoeve van eendetectie- of identificatiesysteem volgens één of meerderevoorgaande conclusie(s) met het kenmerk, dat dit labelwordt toegepast in een identificatiesysteem, waarin deverschillende labels van elkaar kunnen worden onderscheidendoor het al dan niet aanwezig zijn van de grondtoon, éenboventoon of een combinatie van meerdere van deze tonen.
3. 5. Een magnetorestrictief resonerend label ten behoeve van eendetectie- of identificatiesysteem volgens één of meerderevoorgaande conclusie(s) met het kenmerk, dat een label is opgebouwd uit meerdere combinaties magnetorestrictieveen hardmagnetische stripjes, waarbij de resonantiefrequentie van de grondtonen en van de gebruikteboventonen per magnetorestrictief stripje verschillend is,door het kiezen van magnetorestrictieve stripjes vanverschillende lengte.
4. 6. Een magnetorestrictief resonerend label ten behoeve van eendetectie- of identificatiesysteem volgens één of meerderevoorgaande conclusie(s) met het kenmerk, dat dit labelwordt toegepast in een systeem voor het bestrijden vanwinkeldiefstal.
5. 7. Een magnetorestrictief resonerend label ten behoeve van eendetectie- of identificatiesysteem volgens één of meerderevoorgaande conclusie(s) met het kenmerk, dat dit label ofpasje wordt toegepast in een identificatiesysteem voor hetidentificeren van personen, bijvoorbeeld voor het verlenenvan toegang tot gebieden, gebouwen, voertuigen of andereruimtes.
6. 8. Een magnetorestrictief resonerend label ten behoeve van eendetectie- of identificatiesysteem volgens één of meerderevoorgaande conclusie(s) met het kenmerk, dat dit labelwordt toegepast in een identificatiesysteem voor hetidentificeren van dieren, bijvoorbeeld ten behoeve van hetverstrekken van voer.
7. 9. Een magnetorestrictief resonerend label ten behoeve vaneen detectie- of identificatiesysteem volgens één ofmeerdere voorgaande conclusie(s) met het kenmerk, dat ditlabel wordt toegepast in een identificatiesysteem voor hetidentificeren van goederen, bijvoorbeeld ten behoeve vanhet besturen van logistieke processen.
8. 10. Een magnetorestrictief resonerend label ten behoeve vaneen detectie- of identificatiesysteem volgens één ofmeerdere voorgaande conclusie(s) met het kenmerk, dat desegmenten van het hardmagnetische stripje worden gevormddoor dit stripje samen te stellen uit verschillendematerialen met verschillende coërcitiviteit.
9. 11. Een magnetorestrictief resonerend label ten behoeve vaneen detectie- of identificatiesysteem volgens één ofmeerdere voorgaande conclusie(s) met het kenmerk, dat desegmenten van het hardmagnetische stripje worden gevormddoor electrochemische depositie van verschillendematerialen met verschillende coërcitiviteit.