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CN103258399B - 编码电子商品监视系统的标签 - Google Patents

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CN103258399B CN201310011029.5A CN201310011029A CN103258399B CN 103258399 B CN103258399 B CN 103258399B CN 201310011029 A CN201310011029 A CN 201310011029A CN 103258399 B CN103258399 B CN 103258399B
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Abstract

本发明提供一种磁机械共振电子商品识别系统中的编码标签，包括根据非晶态磁合金带并具有改善的磁机械共振性能的多个可延展的磁致伸缩元件或条。编码标签具有改善磁机械性质的优点，电子商品识别系统使用编码标签。改善的可编码和解码标签/识别系统比传统的系统能够识别更大量的商品。

Description

编码电子商品监视系统的标签
本申请是申请日为2006年3月31日、题为“编码电子商品监视系统的标签”的中国发明专利申请CN200680019383.0的分案申请。
技术领域
本发明涉及铁磁非晶态合金带以及用于电子商品监视系统的标签，该标签包括基于会在交变磁场中以多个共振频率振动的非晶态磁致伸缩材料的一个或多个矩形条，借此可以有效的利用标签的磁机械效应。本发明还涉及使用这种标签的电子监视系统。
背景技术
磁性材料的磁致伸缩是给磁性材料施加外磁场时大小发生改变的现象。如果磁化时大小改变的结果是材料伸长了，则该材料称为“正磁致伸缩”。如果材料是“负磁致伸缩”，磁化时材料会收缩。这样，在任一情形下，磁性材料在处于交变磁场中的时候都会振动。如果和交变磁场一起施加静磁场，那么磁性材料机械振动的频率会通过磁弹性耦合随着所施加的静场而变化，这通常称作ΔE效应，例如，S.Chikazumi的“PhysicsofMagnetism”(磁性物理学)(JohnWiley&Sons,NewYork,1964,435页)中所描述的。这里的E(H)代表杨氏(Yong’s)模量，它是外加场H的函数，材料的振动或共振频率fr通过
fr＝(1/2l)[E(H)/ρ]1/2,(1)
与E(H)相关联，其中l是材料的长度，ρ是材料的质量密度。将上述的磁弹性或磁机械效应用于美国专利4,510,489和4,510,490(下文简称专利489和490)最先教导的电子商品监视系统。这种监视系统是很好的系统，原因在于其同时提供了高的检测灵敏度、高的运行可靠性和低的运行成本。
这种系统中的标签是使用硬磁的铁磁体(具有较高的矫顽力的材料)包装的一个或多个已知长度的铁磁材料条，硬磁的铁磁体提供称作偏场的静场以建立峰磁机械耦合。优选的，铁磁标签材料是非晶态合金带，这是因为该合金中磁机械耦合的效率很高。如上面的式(1)所示，机械共振频率fr主要由合金带的长度和偏场的强度决定。当在电子识别系统中遇到调到共振频率的询问信号时，标签材料采用大信号场做出响应，该大信号场由系统中的接收器检测。
美国专利4,510,490提出了几种用于基于上述磁机械共振的编码识别系统的非晶态铁磁材料，包括非晶态Fe-Ni-Mo-B、Fe-Co-B-Si、Fe-B-Si-C和Fe-B-Si合金。在这些合金中，市场上可买到的非晶态Fe-Ni-Mo-B基2826MB合金被广泛应用，直到被基于磁谐波产生/检测的其它系统的磁机械共振标签偶然触发。这是因为那时使用的磁机械共振标签有时会显出非线性BH特性，由此产生激励场频率的高次谐波。为了避免这个问题(有时称作系统“污染问题”)，发明了一系列新的标签材料，例如美国专利5,495,231,5,539,380,5,628,840,5,650,023,6,093,261和6,187,112中所公开的。虽然平均起来新的标签材料比原先的专利489和490的监视系统中使用的材料表现的更好，可是已经发现在例如美国专利6,299,702(下文简称专利702)中公开的标签材料具有更好的磁机械性能。这些新的标签材料需要复杂的热处理工艺以获得预期的磁机械性质，例如专利702所公开的。无疑，需要不要求这种复杂的后带(post-ribbon)制造工艺的新的磁机械标签材料，本发明的一个目的是提供这种具有好的磁机械性能而不产生上述的”污染问题”的标签材料。完全使用本发明新的磁机械标签材料，本发明包括具有编码和解码功能的标签和使用该标签的电子识别系统。美国专利4,510,490讲授了具有磁机械标签的编码监视系统，但是由于标签中可用空间的限制，限制了构成标签的条的数目，由此限制了使用这种标签的编码和解码功能的范围。
无疑，需要这样的标签，在不牺牲具有编码和解码功能的电子商品识别系统(下文称作“编码电子商品识别系统”)中的编码标签的性能的条件下，该标签中的标签条的数目可以大量增加。
发明内容
根据本发明，基于磁机械共振的电子商品监视系统的标签包括软磁材料。
具有全面增强磁机械共振性质的标签材料由非晶态合金带制造而成，以在编码标签中放置多个标签条。在旋转的基板上铸造具有磁机械共振能力的带状的软磁材料，如美国专利4,142,571所教导的。如果这样铸造的带的宽度比标签材料的预定宽度宽，则将所述带切削到预定的宽度。把这样处理过的带切割成具有不同长度的可延展的矩形的非晶态金属条，使用多个所述的条制造磁机械共振标签，所述条具有提供偏静磁场的至少一个半硬磁条。
编码电子商品监视系统使用本发明的编码标签。该系统具有商品询问区域，在该区域中本发明的磁机械标签会遇到具有变化频率的询问磁场，响应询问磁场激励的信号由具有位于商品询问区域中的一对天线线圈的接收器检测。
根据本发明的实施例，提供适合于以预先选择的频率进行机械共振的磁机械共振电子商品监视系统的编码标签，包含：从非晶态铁磁合金带切割的具有预定长度的多个可延展的磁致伸缩条，该条具有沿带长方向的曲率，在具有静偏场的交变磁场的激励下会产生磁机械共振，该条具有垂直于带轴的磁各向异性方向，其中至少两个条适合于经磁偏置而以单一的不同的一个预先选择的频率共振。
可选择的，标签条曲率的曲率半径小于100cm。
根据本发明的实施例，将磁各向异性方向与带轴垂直的非晶态磁致伸缩合金带切割形成具有长到宽的长宽比大于3的预定长度的矩形条,以进行编码。
可选择的，条的条宽度从大约3mm到大约15mm。
根据本发明的实施例，条的共振频率对偏场的斜率从大约4Hz/(A/m)到大约14Hz/(A/m)。
可选择的，当条宽度是6mm时，条的长度大于大约18mm。
根据本发明的实施例，条的磁机械共振频率小于大约120000Hz。
根据本发明的实施例，非晶态铁磁合金带的饱和磁致伸缩在大约8ppm和大约18ppm之间，饱和感应在大约0.7tesla和大约1.1tesla之间.
根据本发明的实施例，非晶态铁磁合金带的非晶态铁磁合金具有基于Fea-Nib-Moc-Bd的组分，其中30≤a≤43,35≤b≤48,0≤c≤5,14≤d≤20和a+b+c+d＝100，高达3atom％的Mo可选择由Co、Cr、Mn和/或Nb代替，高达1atom％的B可选择由Si和/或C代替。
根据本发明的实施例，非晶态铁磁合金带的非晶态铁磁合金具有下述中的一种组分：Fe40.6Ni40.1Mo3.7B15.1Si0.5,Fe41.5Ni38.9Mo4.1B15.5,Fe41.7Ni39.4Mo3.1B15.8,Fe40.2Ni39.0Mo3.6B16.6Si0.6,Fe39.8Ni39.2Mo3.1B17.6C0.3,Fe36.9Ni41.3Mo4.1B17.8,Fe35.6Ni42.6Mo4.0B17.9,Fe40Ni38Mo4B18,或Fe38.0Ni38.8Mo3.9B19.3。
可选择的，编码标签包括至少两个具有不同长度的标签条。
可选择的，编码标签包括5个具有不同长度的标签条。
可选择的，编码标签的磁机械共振频率在大约30000和大约130000Hz之间。
可选择的，编码标签的电子识别范围，包括具有两个和五个标签条的编码标签分别为高达约1800和约115百万个独立的可识别的商品。
可选择的，编码标签的电子识别范围包括超过115百万个独立的可识别的商品。
根据本发明的实施例，条的磁机械共振频率小于大约120000Hz。
根据本发明的实施例，电子商品监视系统具有对编码标签的编码信息进行解码的功能，该系统包括下述中的一个：一对对准编码标签发射AC激励场以形成询问区域的线圈；一对从编码标签接收编码信息的信号检测线圈；具有带有软件的电子计算机以对编码标签上的编码信息进行解码的电子信号处理装置；或者识别编码标签的电子装置，其中编码标签适合于以预先选择的频率机械共振，编码标签包含从非晶态铁磁合金带切割的具有预定长度的多个可延展的磁致伸缩条，该条具有沿带长方向的曲率，在具有静偏场的交变磁场的激励下会产生磁机械共振，该条具有垂直于带轴的磁各向异性的方向，其中至少两个条适合于经磁偏从而以预先选择的多个频率中单一的不同的一个共振。
可选择的，标签条曲率的曲率半径在大约20cm和大约100cm之间。
附图说明
根据下面对优选实施例的详细描述和说明书附图可以更全面的理解本发明及其优点：
图1A是从根据本发明实施例从非晶态合金带切割的并具有偏磁体的条的侧面图；图1B是具有偏磁体的传统的条的视图；
图2是根据本发明实施例的单个条标签的磁机械共振特性和传统的单个条标签的磁机械共振特性，给出作为偏场的函数的共振频率；
图3是根据本发明实施例的单个条标签的共振信号和传统的条标签的共振信号，给出作为偏场的函数的共振信号幅值；
图4显示了在60Hz取自本发明实施例的标签条的BH循环，其中标签条长约38mm宽约6mm厚约28μm。
图5A显示了根据本发明实施例的具有图1A所示的一个标签条的磁机械共振标签，图5B是具有图1B的标签条的传统标签；
图6A-1和6A-2显示了本发明实施例的两个条的磁机械共振标签，图6B-1和6B-2显示了传统的具有两个条的磁机械共振标签；
图7显示了本发明实施例的磁机械共振特性；
图8显示了本发明实施例的两个条的标签和两个条的传统标签的磁机械共振信号衰减；
图9是本发明实施例的标签，其中放置有不同长度的三个条，并示出了作为偏场的函数的共振频率和响应信号；
图10显示了作为标签数量的函数共振幅值V0max和V1max；以及
图11显示了根据本发明实施例的图5A或图6A-1的标签在电子商品和监视监视系统中的使用。
具体实施方式
具有全面增强磁机械共振性质的标签材料由非晶态铁磁合金带制造而成，以在编码标签中放置多个标签条，其中至少两个条适合于经磁偏，以预先选择的多个频率中的单一的不同的一个机械共振。在旋转的基板上铸造具有磁机械共振能力的条状的磁材料，如美国专利4,142,571所教导的。如果这样铸造的带的宽度比标签材料的预定宽度宽，则将带切削到预定的宽度。把这样处理过的带切割成具有不同长度的可延展的矩形的非晶态金属条，使用多个条来制造磁机械共振标签，所述条具有提供偏静磁场的至少一个半硬磁条。
本发明的一个实施例中，用来形成标签条的带的非晶态铁磁合金具有基于Fea-Nib-Moc-Bd的组分，其中30≤a≤43,35≤b≤48,0≤c≤5,14≤d≤20和a+b+c+d＝100，高达3atom％的Mo可选择由Co、Cr、Mn和/或Nb代替，高达1atom％的B可选择由Si和/或C代替。
本发明的一个实施例中，用来形成标签条的带的非晶态铁磁合金具有下述中的一种组分：Fe40.6Ni40.1Mo3.7B15.1Si0.5,Fe41.5Ni38.9Mo4.1B15.5,Fe41.7Ni39.4Mo3.1B15.8,Fe40.2Ni39.0Mo3.6B16.6Si0.6,Fe39.8Ni39.2Mo3.1B17.6C0.3,Fe36.9Ni41.3Mo4.1B17.8,Fe35.6Ni42.6Mo4.0B17.9,Fe40Ni38Mo4B18,orFe38.0Ni38.8Mo3.9B19.3。
因此，化学组分与市场上可买到的非晶态磁致伸缩2826MB带的化学组分类似的非晶态合金带可以按照美国专利4,142,571中所描述的发明进行铸造。所铸造的非晶态合金的饱和感应约0.88Tesla(特斯拉)，饱和磁致伸缩约12ppm。带的宽度约100mm和约25mm,厚度约28μm。接着该带经切削形成具有不同宽度的较窄的带。将切削过的带切割成长度从大约15mm到大约65mm可延展的矩形条。每个条具有小的曲率，其反映了带铸轮表面的曲率。在切削期间，原先的曲率改变了。切削和切割过的条的曲率可以按照实例1确定。图1A是本发明实施例的标签条10的物理外观，图1B是根据美国专利6,299,702所公开的复杂的热处理方法所制造的传统的条20的物理外观。本发明实施例的共振标签偏条配置中的磁通线11比图1B的传统条的磁通线21更紧密。因此，在本发明实施例的标签条10和偏磁条12之间比传统的条20和偏磁体22之间能够耦合的更好，这样在本发明实施例的共振标签条的两端的磁通泄漏(magneticfluxleakage)更少。使用实例2的特征方法依据磁机械共振性能对传统条和本发明实施例的每个共振标签条进行检查。图2对本发明实施例的单个条标签330的作为偏场的函数的共振频率和传统条331的共振频率进行比较。图2表明作为偏场函数的共振频率的改变对两种情形大体相同。图2中的共振特性对于设计具有去激励能力的共振标签很重要，因为去激励是通过改变偏场强度从而改变共振频率来实现的。在去激励期间，共振频率fr对偏场Hb的斜率，即dfr/dHb，确定去激励的有效性，因此是有效共振标签条的重要因素。对于电子编码识别系统中的标签，希望在识别系统中有较高的敏感度时，较大的共振频率对偏场的斜率通常是优选的。
在这两种情形间的共振响应的比较在图3中给出，其中V0是激励场关掉时的响应信号幅值，V1是激励场终止后在1msec时的信号幅值。显然，要得到更好的共振标签性能，较高的V1/V0比是优选的。因此，这两个信号幅值都用在工业上作为磁机械共振标签的品质因数的一部分。图3表明，对于本发明实施例的共振标签条，信号幅值V0441和V1442分别在偏场Hbo＝5OOA/m和Hb1＝400A/m处取最大值，对于传统的共振标签条信号V0443和V1444分别在偏场Hbo＝460A/m和Hb1＝400A/m处最大。此外，图3还表明本发明实施例的共振标签条在这些最大点的V1/V0比比传统的标签条大，这说明本发明实施例的标签条的信号保持力比传统的标签条好，这样增强了当前的编码电子识别系统的有效性。
表1总结了作为磁机械共振器的标签条的性能的临界参数在典型的传统的标签条和本发明实施例的标签条的实例之间的比较。注意，本发明实施例的标签条的性能接近或超过传统标签条的性能。表1中本发明实施例所有的标签条作为用作本发明实施例的标签是可接受的。
表1中，对本发明实施例的具有图1A定义的条曲率h的标签条在偏场强度为Hbo和Hb1时分别测量的V0和V1的最大信号电压以及在Hb1测量的共振频率斜率dfr/dHb与随机选取的10个传统的标签条的相应特性做了比较。条长l都是大约38mm，它们的宽度大约6mm。利用h和l计算每个标签条的曲率半径。每个条的共振频率大约是58kHz。
表1
磁机械共振特性
表1包括了用于目前普遍使用的宽度约6mm的标签条的数据。本发明的一个方面是提供具有不同于约6mm的宽度的标签条。具有不同宽度的标签条是从表1使用的相同带上切削下来的，它们的磁机械共振特性都是确定的。结果总结在表II中。如预期的那样，共振信号电压V0max和V1max随宽度的减小而减小。由于退磁效应，特征场值Hbo和Hb1随宽度的减小而减小。因此必须相应的选择偏场磁体。宽度较小的标签适用于较小的商品识别面积，而宽度较大的标签适用于较大的商品识别面积，因为来自较大的标签条的共振信号较大，如表II所示。因为共振频率主要取决于条的长度，如式(1)所示，条的宽度的改变不会影响所使用的商品识别系统的共振频率。
表II给出了本发明实施例的具有图1A定义的条高h和不同的条宽度的标签条的磁机械共振特性。V0max,Hb0,V1max和dfr/dHb的定义与表I中的相同。条的长度l都是约38mm。利用h和l计算每一个标签条的曲率半径。每个条的共振频率约58kHz。
表II
磁机械共振特性
本发明的另一方面是提供各种可在不同条件下工作的标签。为此，通过改变用于制造标签条的非晶态磁合金带的化学组分来改变磁机械共振特性。经检查的合金的化学组分在表III中列出，其中给出了合金的饱和感应和磁致伸缩的值。这些合金的磁机械共振性质的结果在下面的表IV中给出。
表III给出了用于本发明实施例的磁机械共振标签的磁致伸缩非晶态合金的实例，包括它们的组分、饱和感应Bs和饱和磁致伸缩λs。Bs的值可以由实例3描述的DCBH循环测量来确定，λs的值可以通过使用经验公式λs＝kBs 2来计算，其中k＝15.5ppm/tesla2，参见S.lto等,AppliedPhysicsLetters,vol.37,p.665(1980)。
表III
磁致伸缩非晶态合金
合金序号 标签化学组分(atom％数) 饱和感应Bs(tesla) 饱和磁致伸缩λs(ppm)
A Fe40.6Ni40.1Mo3.7B15.1Si0.5 0.88 12
B Fe41.5Ni38.9Mo4.1B15.5 0.98 15
C Fe41.7Ni39.4Mo3.1B15.8 1.03 16
D Fe40.2Ni39.0Mo3.6B16.6Si0.6 0.93 13.5
E Fe39.8Ni39.2Mo3.1B17.6C0.3 0.94 14
F Fe36.9Ni41.3Mo4.1B17.8 0.83 10.5
G Fe35.6Ni42.6Mo4.0B17.9 0.81 10
H Fe39.6Ni38.3Mo4.1B18.0 0.88 12
I Fe38.0Ni38.8Mo3.9B19.3 0.84 11
表IV给出了本发明实施例的具有表III列出的不同化学组分并具有图1A定义的条高h的标签条的磁机械共振特性。V0max、Hb0、V1max和dfr/dHb的定义与表I中的相同。条的长度l都是约38mm。利用h和l计算每一个标签条的曲率半径。每个条的共振频率约58kHz。
表IV
表III中的合金的磁机械共振特性
具有表III列出的不同化学组分的所有非晶态合金都具有极好的磁机械共振特性，如表IV所示，因此可用于本发明实施例的编码电子识别系统。
而且，将根据实例1切削的大约6mm宽的带切割成具有不同长度的条，检查它们的磁机械共振性质。除了上述表I、Il和IV中的性质，使用下面的公式进行补充测试以确定磁机械共振条的有效性
V(t)＝Voexp(-t/τ),(2)
其中，t是AC场激励终止后测量的时间，τ是共振信号衰减的特征时间常数。表I、Il和IV中V1max的值根据t＝1msec时的数据来确定。结果在表V中给出，其中总结了表征不同条长的共振性质的其它参数。注意，fr很好的遵循上面给出的关系式(1)。还要注意，τ随条长的增加而增加。如果优选进行延迟信号检测，那么较大值的时间常数τ是优选的。可是，在编码电子商品识别系统中，当扫描询问AC场时，表I中V0的值比V1的值重要的多。
表V中，本发明实施例的具有不同长度l的标签条的磁机械共振特性是确定了的。每个条的宽度和厚度分别是大约6mm和大约28μm。式(1)和(2)分别定义了共振频率fr和时间常数τ。V0max、Hb0、V1max、Hb1和dfr/dHb的定义与表I中的相同。图1中定义了标签高度h，每个条的曲率半径使用h和l进行计算。
表V
除了在本发明实施例的标签条中产生磁机械共振所需要的诸如表III中列出的饱和磁感应和磁致伸缩等基本的磁性质以外，磁各向异性的方向必须基本上与条的长度方向垂直，磁各向异性的方向是标签条中容易磁化的方向。确实是这样，图4给出了使用例3的测量方法在60Hz取自上面的表V的约38mm长的条的BH循环。图4的BH循环表明在H＝0时剩余磁感应即B(H＝0)接近于零，H＝0附近由B/H所定义的渗透率是线性的。图4中的BH循环的形状代表了磁条的BH行为，该磁条中磁各向异性的平均方向与条长的方向垂直。图4中的本发明实施例的标签条的磁化行为的结果是在将条放入AC磁场中时条中不产生高次谐波。因此，本发明的背景技术中提到的系统“污染问题”减到最小。进一步验证这点，将图4的标签条的高次谐波信号与基于磁谐波的产生/检测的电子商品监视系统的标签条的进行比较。比较的结果在下面的表Vl中给出。
如表VI所示，在本发明实施例的标签条和基于磁谐波的产生/检测系统的电子商品监视系统中普遍使用的基于Co基2714A合金的标签条之间比较磁高次谐波信号。两种情形的条的大小都相同，大约38mm长，大约6mm宽。基本的激励频率是2.4kHz，使用例4的谐波信号检测方法来比较第25谐波信号。
表VI
标签类型 25th谐波信号(mV)
本发明 4
谐波标签 40
如表VI所示，本发明实施例标签的可以忽略的小谐波信号不会触发基于磁谐波的产生/检测的电子商品监视系统。
图5A显示了本发明的磁机械共振标签的物理配置，其中使用了根据本发明实施例的单个标签条。把本发明的标签条31放在中空部分33，该处标签31可以自由振动，不会受到围住标签条31的非磁性外壳材料30和32的物理限制。将偏磁体34附在如箭头所示的壳32的外表面上。在这种配置中，在标签条31和偏磁体34之间基本的磁相互作用与图1A中的相同。作为比较，图5B给出了传统的标签配置，其中现有技术的标签条41被装入在壳体40和42之间的空腔区43内，偏磁体44附在外壳42的外表面上。
本发明实施例的具有不同长度的两个标签条是从表I、II、IV和V表征的许多标签条中随机选取的，安装在彼此的上面，制造的标签如图6A-1的条110和条111所示。把具有不同长度的两个标签条放置在非磁性的外壳100和101之间的空心部分中。偏磁体120附在壳101的外表面上。图6A-2是本发明实施例的两个标签条的侧视图。作为比较，图6B-1中的条210和条211给出了两个传统的标签条的标签配置，其中，两个条的可用平面面积与图6A-1的两个条的相同。图6B-1中的标记200、201和220分别对应于图6A-1中的100、101和120。图6B-2显示了两个传统的条的视图。
图7显示了本发明实施例的使用V0771和V0772的两个条的标签的磁机械共振行为的比较和使用V0773和V0774制备的传统的两个条的标签的磁机械共振行为得的比较。从图7可以清楚的看出本发明实施例的两个标签条的全部信号幅值比两个传统的标签条的所有信号幅值都大的多。对于图5A的本发明实施例的标签，本发明实施例的较长的条的信号幅值V0(图7)比较长的传统的标签条相应的值V0高约280％。对于较短的条，本发明实施例的条产生的信号幅值V1比相应的传统的标签条的信号幅度V1高370％。fr＝38,610Hz的较低的共振频率附近的放大的共振幅值图形显示出了磁机械共振的宽度，被定义是幅值为峰幅值的1/2处的频率的宽度，大约是420Hz。在fr＝109,070Hz附近的较高共振频率区间，信号幅值具有大约660Hz的频率宽度。这个频率宽度下文称作共振线宽，用来确定在长度稍微不同的两个标签条的两个相邻的共振频率之间的最小的共振频率间隔。
另一个例子是本发明实施例的具有从上面的表I、II和IV随机选取的不同长度的三个标签条的标签。在两个外壳之间的空腔区用来容纳本发明实施例的标签条和附在壳的外表面上的偏磁体。具有长度分别为约25mm,约38mm和约52mm、宽度为约6mm的三个条的标签的磁机械共振特性不同。所观察到的机械共振非常尖锐，在大约40,000Hz的较低的共振频率区间附近的共振线宽大约400Hz，在大约110,000Hz的较高的共振频率区间附近的共振线宽大约700Hz，这表明在本发明实施例的标签中不同长度的标签条之间的磁机械干扰是可忽略的，从而允许堆叠多于三个的标签条。明显没有条到条的磁机械干扰，因为长度不同的三个标签条沿条的宽度方向的中心附近的线彼此接触。从表I、II、IV和V中选取长度约30mm,约38mm,约42mm,约47mm和约52mm、并且宽度约6mm的类似的五个条，从而制造标签。这五个条标签的共振特性在图11中给出。本发明实施例使用不同长度的标签条的标签的共振特性总结在表VII中。
如表VII所示，根据本发明的编码标签，共振信号V0max和V1max位于各自的共振频率fr。
表VII
标签样品 V0max(mV) V1max(mV) 条的长度(mm)
No.1(偏场＝461A/m) 9 -->
fr1＝51,300 92 43 42
fr2＝61,250 104 48 35
No.2(偏场＝301A/m)
fr1＝38,070 133 90 57
fr1＝109,070 55 10 20
No.3(偏场＝360A/m)
fr1＝37,880 100 57 57
fr2＝57,260 69 24 38
fr3＝108,440 45 3 20
No.4(偏场＝420A/m)
fr1＝46,100 65 28 47
fr2＝57,100 53 24 38
fr3＝72,720 61 14 30
No.5(偏场＝399A/m)
fr1＝41,590 92 47 52
fr2＝57,070 75 3 38
fr3＝87,060 59 12 25
No.6(偏场＝490A/m)
fr1＝37,640 61 20 57
fr2＝45,740 55 12 47
fr3＝56,680 68 21 38
fr4＝86,280 48 4 25
No.7(偏场＝550A/m)
fr1＝41,440 51 12 52
fr2＝45,930 42 5 47
fr3＝51,510 45 6 42
fr4＝56,770 42 5 38
fr5＝72,080 50 4 30
在表VII中，标签条宽和厚分别是约6mm和约28μm。
根据本发明实施例，表VII中给出的共振信号V0max和V1max足够的大，在电子商品识别系统中能被检测到。表V中的数据给出了在共振频率fr和条长之间的关系
fr＝2.1906x106/l(Hz),
其中l是以mm为单位的条的长度。使用与式(1)一致的这个关系式，将带切割成预定长度时的公差所引起的共振频率的变化可以如下确定。由上面的fr和l之间的关系式可以得出Δfr/Δl＝-2.906x106/2l2,，其中Δfr是由于条长Δl的变化引起的共振频率的改变。使用市场上可买到的带切割机得到的标签条的切割公差可以通过比较标称的或目标条长和表V中给定的实际长度来确定。例如，表V中长度为18.01mm的条的目标条长为18mm，得出的切割公差是0.01mm。使用这样得到的切割机器公差，可以计算由于条长的变化引起的频率Δfr的变化，其范围是从短条的约3Hz到长条的约400Hz。长条的共振线宽大约是400Hz，短条的共振线宽大约是700Hz，因此，根据本发明实施例电子商品识别系统中可辨别的最小频率间隔大约是800Hz。这样，为了确保没有错误的识别，选择2kHz的共振频率间隔(超过最小可辨别共振频率间隔的两倍)以确定在所选范围可识别商品的数目。表V中列出的标签条覆盖的共振频率从大约34,000Hz到大约120,000Hz，覆盖了大约86,000Hz的共振频率跨度。根据本发明实施例，如上面确定的使用无错误识别的2kHz的共振频率间隔，当标签只有一个条的时候电子可识别商品的数目为43，当在编码电子商品识别系统中使用分别具有2、3、4和5个具有不同长度的标签条的标签的时候在给定的范围可识别商品的数目增加到大约1800、74000、2.96百万和115.5百万个。增加更多的标签条和/或改变标签中的偏场的大小还可以增加可识别的或编码商品的数目。
检查本发明实施例的两个条的标签中减少机械阻尼的方面，并在图8中给出，在交变场终止后相对时间绘出共振信号幅值，交变场引起本发明实施例的两个条的标签801的磁机械共振和传统的两个条的标签802的磁机械共振。
如图9所示，与图7中的两个条的标签相比，具有更高的信号幅值V0901和V1902的三个条的标签中磁机械性能进一步改善了。
在图10中相对标签条数量绘出V0max1001和V1max1002的值。对三个标签条可观察到磁机械共振信号快速增长，在此范围之外信号的增大与条数量的比率是渐进的，但对增强共振信号检测增加标签条的数量仍显出有益的效果。
如图11所示，根据本发明的实施例，如上所述的编码标签501可以有效用于电子商品识别和监视系统中。具有本发明实施例的编码标签501的要识别的商品502放在图11的询问区域510，其侧面是一对询问线圈511。线圈511对准要识别的商品502发射由电子装置512馈给的AC磁场，该电子装置512由信号发生器513和具有可变频率的AC放大器514构成，它的开关操作由电路盒515控制。当将商品502放于区域510时，电路盒515开启询问AC场频率，从最低频率向最高频率扫描，其范围取决于预先确定的标签的频率范围。在这种频率扫描中，在一对信号接收线圈516中检测本发明实施例的编码标签501的共振信号，从而产生共振信号图形。这样通过信号检测器517得到信号图形，将其发送给用于表示询问的结果的识别器518。上面给出的编码电子商品识别和监视系统可以用来通过扫描具有变化频率的AC激励场来识别和监视商品。某些情形下，需要延迟的识别，可以通过跟踪图3中的V1实现。。
实例1
使用传统的金属带切割机将切削的带切割成可延展的、矩形的条。通过测量如图1A中定义的条长l范围的曲面的高h，确定每个条的曲率。
实例2
在内部的一对线圈提供静偏场的设备中确定磁机械性能，使用伏特计和示波器测量由补偿线圈补偿的信号检测线圈中的电压。因此，测量的电压与检测线圈有关，并表明相对信号幅值。激励AC场由可市场上可买到的功能发生器和AC放大器提供。把来自伏特计的信号电压制成表格，使用市场上可买到的计算机软件来分析并处理收集的数据。
实例3
使用市场上可买到的DCBH循环测量设备来测量作为外加场H的函数的磁感应B。对于ACBH循环测量，使用与例4类似的激励线圈检测线圈组件，检测线圈的输出信号馈送到电子积分器。积分的信号被校准以给出样品的磁感应B的值。相对于外加场H绘出得到的B，得到ACBH循环。对于AC和DC，外加场和测量的方向都沿着标签条的长度方向。
实例4
将根据实例1制备的标签条放在预定的基本频率的激励AC场中，使用含有条的线圈检测它的高次谐波响应。激励线圈和信号检测线圈都围绕在直径大约为50mm的线轴上。激励线圈和信号检测线圈的绕组的数目分别是大约180和大约250。选择2.4kHz的基本频率，激励线圈的电压大约是80mV。测量来自信号检测线圈的第25谐波电压。
这样，本发明的实施例中，标签条曲率的曲率半径可以小于大约100cm或在大约20cm和大约100cm之间。
可选择的，将磁各向异向方向与带轴垂直的非晶态磁致伸缩合金带切割形成具有长到宽的长宽比大于3的预定长度的矩形条,以进行编码。
可选择的，条的条宽度从大约3mm到大约15mm。
本发明的一个实施例中，条的共振频率对偏场的斜率从大约4Hz/(A/m)到大约14Hz/(A/m)。
可选择的，当条宽是6mm时，条的长度大于大约18mm。
可选择的，条的磁机械共振频率小于大约120000Hz。
本发明的一个实施例中，非晶态铁磁合金带的饱和磁致伸缩在大约8ppm和大约18ppm之间，饱和感应在大约0.7Tesla和大约1.1Tesla之间.
本发明的一个实施例中，编码标签包括至少两个具有不同长度的标签条，可选择的，编码标签包括5个具有不同长度的标签条。
本发明的一个实施例中，编码标签的磁机械共振频率在大约30000和大约130000Hz之间。
本发明的一个实施例中，编码标签的电子识别范围包括具有两个和五个标签条的编码标签分别为约1800和约115百万个独立的可识别的商品。
本发明的一个实施例中，编码标签的电子识别范围包括超过115百万个独立的可识别的商品。
因此，本发明的实施例中，适合于以预先选择的频率进行机械共振的磁机械共振电子商品识别系统的编码标签,包含从非晶态铁磁合金带切割的具有预定长度的多个可延展的磁致伸缩条，该条具有沿带长方向的曲率，在具有静偏场的交变磁场的激励下会产生磁机械共振，该条具有垂直于带轴的磁各向异性方向，其中至少两个条适合于被磁偏，从而以预先选择的多个频率中单一的不同的一个共振。
此外，本发明的可选的实施例中，电子商品识别系统具有对编码标签的编码信息进行解码的功能。编码标签适合于以预先选择的频率机械共振，编码标签包含从非晶态铁磁合金带切割的具有预定长度的多个可延展的磁致伸缩条，该条具有沿带长方向的曲率，在具有静偏场的交变磁场的激励下会产生磁机械共振，该条具有垂直于带轴的磁各向异性的方向，其中至少两个条被磁偏，从而以预先选择的多个频率中的单一的不同的一个共振。电子商品识别系统包括下述中的至少一个：一对对准编码标签发射AC激励场以形成询问区域的线圈；一对从编码标签接收编码信息的信号检测线圈；具有带有软件的计算机以对编码标签上的编码信息进行解码的电子信号处理装置；或者识别编码标签的电子装置。以及提供编码标签的识别，电子商品识别系统可以识别具有附有编码标签的商品。
虽然给出了本发明的几个实施例，本领域的技术人员在不脱离本发明的精神和原理的条件下可以对这些实施例进行改变，其范围由权利要求及其等同物进行限定。

Claims (25)

1.一种用于以预先选择的频率进行机械共振的磁机械共振电子商品监视系统的可编码标签，包括：
从非晶态铁磁合金带中切割成预定长度的具有可延展的磁致伸缩性的第一标签条，所述第一标签条具有沿带长方向的曲率，并且在具有静偏场的交变磁场的激励下产生磁机械共振，
所述第一标签条具有垂直于带轴的磁各向异性方向。
2.如权利要求1所述的可编码标签，其中，所述第一标签条的曲率半径小于100cm。
3.如权利要求1所述的可编码标签，其中，所述第一标签条的长宽比大于3。
4.如权利要求1所述的可编码标签，其中，所述第一标签条具有从3mm到15mm的宽度。
5.如权利要求3的可编码标签，其中，所述第一标签条的共振频率对偏场的斜率为从4Hz/(A/m)到14Hz/(A/m)。
6.如权利要求1所述的可编码标签，其中，所述第一标签条的预定长度为从15mm到65mm。
7.如权利要求6所述的可编码标签，其中，所述第一标签条的磁机械共振频率小于120000Hz。
8.如权利要求1所述的可编码标签，其中，所述非晶态铁磁合金带的饱和感应在0.7tesla和1.1tesla之间。
9.如权利要求8所述的可编码标签，其中，所述非晶态铁磁合金带具有基于Fea-Nib-Moc-Bd的组分，其中30<a<43，35<b<48，0<c<5，14<d<20，并且a+b+c+d＝100。
10.如权利要求9所述的可编码标签，其中，高达3atom％的Mo由Co、Cr、Mn和/或Nb代替，高达1atom％的B由Si和/或C代替。
11.如权利要求8所述的可编码标签，其中，所述非晶态铁磁合金带是具有下述中的一种组分的合金：Fe40.6Ni40.1Mo3.7B15.1Si0.5,Fe41.5Ni38.9Mo4.1B15.5,Fe41.7Ni39.4Mo3.1B15.8,Fe40.2Ni39.0Mo3.6B16.6Si0.6,Fe39.8Ni39.2Mo3.1B17.6C0.3,Fe36.9Ni41.3Mo4.1B17.8,Fe35.6Ni42.6Mo4.0B17.9,Fe40Ni38Mo4B18,或Fe38.0Ni38.8Mo3.9B19.3。
12.如权利要求1所述的可编码标签，其中，还包括第二标签条，所述第二标签条具有沿带长方向的不同于所述第一标签条的曲率半径，以及不同于所述第一标签条的预定长度。
13.如权利要求12所述的可编码标签，其中，所述第一标签条和所述第二标签条是堆叠的。
14.如权利要求13所述的可编码标签，其中，所述第一标签条和所述第二标签条的磁机械共振频率在30000Hz和130000Hz之间。
15.如权利要求14所述的可编码标签，其中，所述编码标签的电子识别范围包括高达1800个独立可识别的商品。
16.如权利要求14所述的可编码标签，其中，还包括第三标签条、第四标签条和第五标签条，其中所述编码标签具有包括超过1亿1千5百万个独立可识别的商品的电子识别范围。
17.如权利要求1所述的可编码标签，其中，所述第一标签条的曲率半径在20cm和100cm之间。
18.如权利要求2所述的可编码标签，其中，所述第一标签条具有预定长度，并且以与长度有关的频率产生磁机械共振。
19.如权利要求18所述的可编码标签，其中，所述非晶态铁磁合金带具有从8ppm到18ppm范围的饱和磁致伸缩。
20.如权利要求18所述的可编码标签，其中，所述非晶态铁磁合金带具有基于Fea-Nib-Moc-Bd的组分，其中30<a<43，35<b<48，0<c<5，14<d<20并且a+b+c+d＝100。
21.如权利要求20所述的可编码标签，其中，高达3atom％的Mo由Co、Cr、Mn和/或Nb代替，高达1atom％的B由Si和/或C代替。
22.如权利要求1所述的可编码标签，其中，还包括沿所述第一标签条的带长方向放置的偏磁条。
23.一种用于以预先选择的频率进行机械共振的磁机械共振电子商品监视系统的可编码标签，包括：
从非晶态铁磁合金带中切割成预定长度的具有可延展的磁致伸缩性的第一标签条，所述第一标签条具有沿带长方向的曲率，并且在具有静偏场的交变磁场的激励下产生磁机械共振，所述第一标签条具有垂直于带轴的磁各向异性方向
其中，非晶态铁磁合金带有基于Fea-Nib-Moc-Bd的组分，其中30<a<43，35<b<48，0<c<5，14<d<20且a+b+c+d＝100。
24.如权利要求23所述的可编码标签，其中，高达3atom％的Mo由Co、Cr、Mn和/或Nb代替，高达1atom％的B由Si和/或C代替。
25.一种电子商品监视系统，包括如权利要求1所述的可编码标签。
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