[发明专利]磁力学传感器元件及其在电子物品监视和检测系统中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及在电子物品监视系统和电子物品识别系统中使用的铁磁非晶合金条带(ribbon)和磁力学(magnetomechanical)传感器元件(也称作标识器或标签)，该传感器元件包括一个或多个基于这种非晶磁致伸缩材料的矩形带材(strip)，该非晶磁致伸缩材料以随着施加的静电场变化的共振频率在交变(AC)磁场中机械振动，由此有效地利用标识器的磁力学效应。本发明还涉及利用这种传感器的电子物品监视系统和电子物品识别系统。

背景技术

磁性材料的磁致伸缩是一种在磁性材料上施加外部磁场时发生尺寸变化的现象。若材料被磁化时以伸长的方式进行尺寸变化，该材料被称为“正磁致伸缩材料”。若材料是“负磁致伸缩材料”，该材料在被磁化时收缩。因此，无论哪种情况，当磁性材料处于交变磁场中时，磁性材料就会振动。当连同交变磁场一起施加静磁场时，磁性材料的机械振动频率通过磁弹性耦合(magneto-elastic coupling)随着施加的静态场变化。这通常被称为△E效应，例如，在S.Chikazumi的《Physics ofMagnetism》(纽约：约翰威立国际出版公司，1964，第435页)中对其进行了说明。在这里，E(H)代表杨氏模量，其是所施加的磁场H的函数。材料的振动频率或共振频率f_r通过下面的方程式与E(H)相关：

f_r＝(1／2l)[E(H)／ρ]^1/2    (1)

其中，l是材料的长度，且ρ是材料的质量密度。

在美国专利4,510,489和4,510,490(在下文中，称为专利′489和′490)中首次提出在电子物品监视系统中利用上述磁弹性或磁力学效应。这种监视系统的优势在于它们提供了高检测灵敏度、高操作可靠性与低操作成本。

这种系统中的标识器是一个或多个由已知长度的铁磁材料形成的带材，这些带材由硬磁性铁磁体(具有高矫顽性的材料)封装，该铁磁体提供被称为偏置场的静态场以建立磁力学耦合。铁磁标识器材料优选是磁致伸缩非晶合金条带，这是因为这些磁致伸缩非晶合金内的磁力学耦合的效率非常高。如上述方程式(1)所示，基本上通过合金条带的长度和偏置场强度来确定机械共振频率f_r。

当在电子物品监视系统中遇到被调整到共振频率的询问信号时，标识器材料以大的信号场来应答，该大的信号场被系统中的接收器检测到。