CN103797496A - 磁力学传感器元件及其在电子物品监视和检测***中的应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于电子物品监视标识器或传感器元件的磁力学共振元件或标识器带材，所述磁力学共振元件或标识器带材基于具有类线形表面图案的非晶磁致伸缩合金条带，并且具有有利的性能。在条带制造期间引入的磁各向异性方向以80度和90度之间的角度偏离条带的长度方向且位于条带的平面内，这在磁力学电路中且更加特别地在使用了多个共振元件或标识器带材的标识器或传感器元件中以最小损失增加了共振性能。标识器或传感器元件是使用一个共振元件或多个共振元件制成的且用于电子物品监视和识别***中。

Description

磁力学传感器元件及其在电子物品监视和检测***中的应用

技术领域

本发明涉及在电子物品监视***和电子物品识别***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***和电子物品识别***。

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***中利用上述磁弹性或磁力学效应。这种监视***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***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***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***中的接收器检测到。

在专利′489和′490中考虑了多种非晶铁磁材料以用于基于上述磁力学共振的电子物品监视***，这些非晶铁磁材料包括非晶的Fe-Ni-Mo-B、Fe-Co-B-Si、Fe-B-Si-C和Fe-B-Si合金。在这些合金中，市售的基于非晶Fe-Ni-Mo-B的

2826MB合金得到广泛使用，但基于磁性谐波生成／检测的其他***的由磁力学共振标识器导致偶然触发。这是因为当时使用的磁力学共振标识器有时呈现非线性BH特性，导致了激励场频率的高次谐波的生成。为了避免有时被称为***“污染问题”的这一问题，发明了一系列新的标识器材料，美国专利495231、5539380、5628840、5650023、6093261和6187112披露了这些新的标识器材料的示例。尽管新的标识器材料通常优于最初的专利′489和′490的监视***中使用的材料，但是在例如美国专利6299702(在下文中，称为专利′702)中公开的标识器材料中发现了略微更好的磁力学性能。这些新的标识器材料需要复杂的热处理工艺来实现例如在专利′702中公开的期望磁力学性能。显然，需要不需要如此复杂的后条带(post-ribbon)制造工艺的新的磁力学标识器材料，并且美国专利7205893(在下文中，称为专利′893)、7320433(在下文中，称为专利′433)和7561043(在下文中，称为专利′043)的发明提供了这类不会导致上述“污染问题”且具有高磁力学性能的标识器材料。如美国专利6359563所披露，专利′702的标识器带材广泛地用于具有两个带材的标识器。由于这两个带材在沿着带材的宽度方向上具有相同的曲率半径(这是因为恰好它们是以完全相同的方式处理的)的这一事实，根据专利′702，这两个带材在带材表面上的多个点处彼此接触，使得带材上的磁力学振动衰减，因此减少了标识器的有效性。这种缺陷在使用专利′893、′433和′043的条件下得到减轻。在使专利′893、′433和′043所基于的磁力学共振效应最大化时，发现了控制该效应的新方式，该新方式是本发明的基础。因此，本发明进一步增强了专利′893、′433和′043中利用的磁力学共振效应。此外，还需要一种利用这种标识器的有效电子物品监视***。

发明内容

根据本发明的实施例，将软磁性材料用于基于磁力学共振的电子物品监视和识别***的标识器或传感器元件。

具有增强的整体磁力学共振特性的标识器材料由非晶合金条带制成。如在美国专利No.4142571(在下文中，称为专利′571)中教导的那样，将具有磁力学共振能力的条带形磁性标识器材料铸在旋转基板上。当铸态的条带的宽度比标识器材料的预定宽度宽时，将所述条带切至预定宽度。如此制备的条带被切成具有预定长度的易延展的矩形非晶金属标识器带材，以使用一个或多个所述标识器带材以及用于提供偏置静磁场的至少一个半硬磁体带材来制造磁力学共振标识器。

电子物品监视***使用根据本发明实施例的标识器或传感器元件。该***具有物品询问区，在物品询问区中，本发明的磁力学标识器或传感器元件经受在标识器带材的共振频率处的询问磁场，响应于询问磁场激励的信号由具有位于物品询问区中的天线线圈对的接收器检测。所接收到的磁力学共振信号然后由用于识别标识器的信号检测电路进行处理。

根据本发明的实施例，提供了一种磁力学共振电子物品监视***的传感器元件或标识器，其包括：从非晶铁磁合金条带切割成的至少一个易延展的磁致伸缩带材。所述条带具有条带长度方向、条带平面和类线形表面图案，所述表面图案具有表面线方向。所述至少一个标识器带材的磁各向异性方向以80度和90度之间的角度偏离所述条带长度方向位于所述条带平面中，且所述表面线方向与所述磁各向异性的方向一致，所述磁各向异性方向是通过调整铸造条件在条带铸造期间引入的。所述至少一个标识器带材在具有静态偏置场的交变磁场激励下表现出磁力学共振。

根据本发明的实施例，所述非晶铁磁合金条带具有处于0.8特斯拉到1.0特斯拉的范围内的饱和磁感应强度。

根据本发明的实施例，所述非晶铁磁合金条带具有处于9ppm到14ppm的范围内的饱和磁致伸缩。

根据本发明的实施例，所述非晶铁磁合金条带具有基于Fe_a-Ni_b-Mo_c-B_d的成分，其中，35≤a≤42、38≤b≤45、0≤c≤5、11<d≤17且a+b+c+d=100，多达3原子％的Mo可选地由Co、Cr、Mn和／或Nb代替，且多达1.5原子％的B可选地由Si和／或C代替。

根据本发明的实施例，所述非晶铁磁合金条带是具有下述成分之一的合金：Fe_41.3Ni_38.2Mo_3.6B_16.3Si_0.6、Fe_37.6Ni_44.9Mo_4.4B_11.5Si_1.35Co_0.1Cr_0.15、Fe_37.2Ni_41.2Mo_3.6B_16.1Si_0.9C_0.6Co_0.1Cr_0.3、Fe_37.1Ni_42.2Mo_3.7B_16.3Si_0.7、Fe_36.9Ni_42.0Mo_3.9B_16.2Si_0.7Co_0.1Cr_0.2、Fe_36.4Ni_42.6Mo_3.9B_15.9Si_0.9Cr_0.3、Fe_36.0Ni_42.3Mo_3.9B_16.6Si_0.8Co_0.1Cr_0.3和Fe_35.8Ni_43.5Mo_3.5B_16.4Si_0.6Co_0.1Cr_0.1。

根据本发明的实施例，所述至少一个标识器带材具有离散的长度且表现出在长度有关的频率处的磁力学共振。

其中所选的，所述至少一个标识器带材具有处于大约35mm到大约40mm的范围内的长度。

其中所选的，所述至少一个标识器带材具有处于大约5mm到大约8mm的范围内的标识器带材宽度。

其中所选的，多个所述标识器带材如图1所示地堆放或并行地放置。

根据本发明的实施例，所述至少一个标识器带材的磁力学共振信号衰减的从1ms到2ms范围的特征时间常数。

根据本发明的实施例，所述至少一个标识器带材的从它的最小共振频率到它的接近最高处的可观察共振频率的共振频率偏移超过19kHz。

其中所选的，沿着所述至少一个标识器带材的方向放置有至少一个偏置磁体带材。

根据本发明的实施例，所述至少一个标识器带材容纳在与所述偏置磁体带材分开的腔中。

根据本发明的另一个实施例，电子物品监视***具有检测传感器元件或标识器的共振的能力，并且包括被调整到预定的监视磁场频率的监视***，其中，所述监视***能够从传感器元件中检测磁力学共振。所述传感器元件适于在预选频率处机械共振，并且具有从非晶铁磁合金条带切割成的至少一个易延展的磁致伸缩标识器带材。所述条带具有条带长度方向、条带平面和类线形表面图案，且所述表面图案具有表面线方向，所述至少一个标识器带材的磁各向异性方向以80度和90度之间的角度偏离所述条带长度方向且位于所述条带平面内，且所述表面线方向与所述磁各向异性方向一致，所述磁各向异性方向是通过调整铸造条件在条带铸造期间引入的。所述至少一个标识器带材在具有静态偏置场的交变磁场激励下表现出磁力学共振。

附图说明

通过参照优选实施例的下述详细说明以及附图时，将更加全面地理解本发明且其它优势将变得显而易见，在附图中：

图1是示意了根据本发明实施例的利用两个具有表面图案的磁力学共振带材的电子物品监视标识器标签或传感器元件的透视图。

图2是示意了根据本发明实施例的单带材标识器的磁力学共振特性的曲线图，其中由曲线10表示共振频率、由曲线11表示共振激励终止时的信号电压，并由曲线12表示共振激励终止后的1ms时的信号电压。

图3是本发明的非晶金属条带的面向液态金属凝固表面的条带表面的激光显微图像，其中由线AB(线AB以88度偏离条带长度方向)表示磁各向异性的方向，并且线AB与表面线(surfaceline)方向一致。

图4是示意了根据本发明实施例的(图3的)单带材标识器的磁力学共振特性的曲线图，其示意了作为偏置场的函数的共振频率。

图5是本发明范围以外的非晶金属条带的面向液态金属凝固表面的条带表面的激光显微图像，其中线AB(线AB以78度偏离条带长度方向)是磁各向异性的方向，并且线AB与表面线方向一致。

图6示意了图5的单带材标识器的磁力学共振特性，其示意了作为偏置场的函数的共振频率。

图7示意了本发明实施例的单带材标识器的磁力学共振特性的示例。

图8示意了本发明实施例的单带材标识器的磁力学共振特性的示例。

图9是本发明实施例的电子物品监视***的示意图。

具体实施方式

具有增强的整体磁力学共振性能的标识器材料是由非晶合金条带制成的。如在专利′571中所披露，具有磁力学共振能力的条带形磁性标识器材料被铸造在旋转基板上。当铸态(as-cast)条带的宽度比标识器材料的预定宽度宽时，将该条带切至预定宽度。如此制备的条带被切割成具有预定长度的易延展的矩形非晶金属带材，以使用多个这样的带材以及至少一个用于提供偏置静磁场的半硬磁体(semi-hard magnet)带材来制造磁力学共振标识器。图1示出了根据本发明实施例的基本的电子物品监视标识器标签，其中，1()()和101是外盖，110和111是矩形非晶金属带材，这些矩形非晶金属带材如图所示地堆叠在一起且***腔区102中。130是位于矩形非晶金属带材110上的类线形表面图案。金属带材111在其表面上具有类似的类线形图案。120是偏置磁体条，该偏置磁体条***腔区102中，以此方式非晶金属带材110和111能够无物理约束地机械振动。在本发明的实施例中，用来形成标识器带材条带的非晶铁磁合金具有基于Fe_a-Ni_b-Mo_c-B_d的成分，其中，35≤a≤42、38≤b≤45、0≤c≤5、11<d≤17且a+b+c+d=100，多达3原子％的Mo可选地由Co、Cr、Mn和／或Nb代替，且多达1.5原子％的B可选地由Si和／或C代替。

在本发明的某些实施例中，用来形成标识器带材条带的非晶铁磁合金具有下述成分中的一者：Fe_41.3Ni_38.2Mo_3.6B_16.3Si_0.6、Fe_37.6Ni_44.9Mo_4.4B_11.5Si_1.35Co_0.1Cr_0.15、Fe_37.2Ni_41.2Mo_3.6B_16.1Si_0.9C_0.6Co_0.1Cr_0.3、Fe_37.1Ni_42.2Mo_3.7B_16.3Si_0.7、Fe_36.9Ni_42.0Mo_3.9B_16.2Si_0.7Co_0.1Cr_0.2、Fe_36.4Ni_42.6Mo_3.9B_15.9Si_0.9Cr_0.3、Fe_36.0Ni_42.3Mo_3.9B_16.6Si_0.8Co_0.1Cr_0.3和Fe_35.8Ni_43.5Mo_3.5B_16.4Si_0.6Co_0.1Cr_0.1。因此，根据专利′571中所述的技术和方法铸造具有第[0025]段中确定的化学成分的非晶磁致伸缩合金。铸造的条带具有大约100mm的宽度，且它的厚度大约是28μm。然后，将该条带切成具有不同宽度的较窄的条带。然后将切成的条带切割成具有处于大约35mm至大约40mm范围内的长度的易延展的矩形带材。然后以示例1中所述的方法来表征切割成的条带带材。

图2示意了作为本发明实施例的合金条带的候选的典型非晶合金带材的磁力学共振特性。曲线10表示合金带材的磁力学共振频率f_r，作为沿条带长度方向施加的偏置磁场的函数。曲线11和12分别对应于在开始终止共振激励时和在共振激励终止后的1msec时由示例1所述的方法检测到的信号电压。点A和点B分别对应于曲线11和曲线12上的最大信号电压。点C对应于作为曲线10上的最小值的共振频率f_r。图2的磁力学共振特性是针对本发明实施例的具有Fe_a-Ni_b-Mo_c-B_d化学成分的合金测得的，其中，35≤a≤42、38≤b≤45、0≤c≤5、11<d≤17且a+b+c+d=1()()，多达3原子％的Mo可选地由Co、Cr、Mn和／或Nb代替且多达1.5原子％的B可选地由Si和／或C代替。表1是根据本发明的代表性合金的列表且给出了饱和磁感应强度B_s的值，这些B_s值由示例2所述的方法确定。图2是针对表I的合金D获得的磁力学共振特性。

表I

如在表I中所示，非晶合金具有处于大约0.8特斯拉至大约1.0特斯拉范围的饱和磁感应强度。

在下面的表II中汇集了从表I所列的合金切割成的条带带材的由示例1的方法表征的磁力学共振特性。在该表中，H_min时的物理量f_r以及物理量H_min分别对应于图2中的点C处的共振频率和偏置磁场。物理量FS是从点C到120A／m的偏置场的共振频率偏移。如图2中的点A所示，Ho_max是曲线10处于最大值Vo_max时的偏置场。如图2中的点B所示，Hl_max是曲线11处于最大值Vl_max时的偏置场。比值Vl／Vo表示条带带材的磁力学共振的效率，该比值遵循如下关系：

V(t)／Vo=exp(-t／τ)    (2)

其中，t是AC场激励终止后测得的时间，τ是共振信号衰减的特征时间常数，且Vo是t=0时的共振信号。因此，上面定义的物理量Vl是在t=1ms时检测到的信号电压。表II的最后一列给出了共振标识器带材的宽度。该表还包括针对根据专利′702所述的热处理方法制备的市售产品获得的共振特性。

表II

在图2中描述的共振特性在设计具有去激活能力(deactivation capability)的共振标识器时是重要的。主动监视标识器标签具有如图1所示的偏置磁体使得该标签在给定的频率下磁力学共振。在去激活期间，标识器受到偏置场变化以导致共振频率偏移。如上面定义的共振频率偏移FS必须是独特的，以便有效地去激活。考虑到超过1.5kHz的共振频率偏移是足够的，但为了确保去激活，在本发明中将所需共振频率偏移的下限设置为1.9kHz。通过观察上述表II，满足频率偏移≥1.9kHz的条带带材表现出大于1ms的共振衰减特征时间τ，这表明这些条带带材在共振信号保持方面是有效的，这正是在可靠的电子物品监视时所需要的。条带带材G-2和G-3具有本发明实施例范围之内的化学成分，这表明仅由化学成分是不足以提供根据本发明实施例的产品。注意，对于合金带材G-2和G-3，FS小于1.9kHz且信号电压Vl_max远低于50mV，该电压对于有效的信号检测来说是过低的。如下所述，实施进一步的实验来完成本发明。

专利′571的铸造工艺涉及熔融金属池，该熔融金属池受到淬火而在熔融金属凝固表面上快速地冷却成连续的条带，该熔融金属凝固表面基本上是具有高热导性的旋转轮。在这些条件下，不可避免的是，熔融金属池不是静态的而是动态的，通常伴随有周期性振荡。这在所铸造的条带的表面上引入了周期性的类线形表面图案，该图案对肉眼隐约可见。图3示意了一个这样的示例。该类线形表面图案(虽然对肉眼隐约可见，但是在示例3中所述的激光显微镜下是清晰的)是在面向旋转冷却轮上的熔融金属凝固表面的条带表面上被观察到的。表面自然线的方向以接近90度地偏离条带长度方向。在磁性材料的科学技术中已知的是，这种表面图案影响条带的磁特性。根据本发明的实施例，这种效果真实地体现在由表I中的合金B指定的条带的磁力学共振特性。使用在由P.T.Squire所著的“Phenomemological Model for Magnetization，Magnetostriction and△E Effect in Field-Annealed Amorphous Ribbons”(“Journal of Magnetism and Magnetic Materials”，第87卷，第299-310页，(1990))中建立的以下方程式来表征合金B条带的磁力学特性：

E／E_s=1／{1+(9λ_s ²E_s／8K)F(h；θ，γ)}    (3)

且

其中，E是上述方程式(1)中的杨氏模量且E_s是饱和模量(saturation modulus)，K是磁各向异性能，h等于(施加场)／(2K／M_s)(其中，M_s是饱和磁化强度)，γ=3λ_sσ／4K(σ：内应变)，θ是磁各向异性方向相对于条带长度方向的角度，是饱和磁化强度M_s与磁各向异性K之间的方向。针对从表II中所列出作为合金条带带材B-1的条带合金B切割成的带材获得的磁力学共振数据被拟合到上面的方程式(3)，如图4所示，曲线41是测得的曲线且曲线42是利用方程式(3)计算出的曲线。从这个曲线拟合中可知，结果是θ=88度，其在图3中由线AB表示。因此，图3中的表面图案的表面线方向与条带中的磁各向异性的方向一致。对从表II中所列出的作为合金条带带材G-2的表I中的条带合金G切割成的带材进行类似的曲线拟合，该带材表现出图5的类线形表面图案。在图6中给出曲线拟合的结果，其中，曲线61是测得的曲线且曲线62是利用方程式(3)计算出的曲线，这表明表面线方向与条带中的磁各向异性的方向一致，即如由图5中的线AB所示，以78度偏离条带长度方向。对表II的条带带材G-1进行类似的曲线拟合，其结果在图7中示出，其中，曲线71是测得的曲线且曲线72是利用方程式(3)计算出的。在这种情况下，磁各向异性的角度θ以88度偏离条带长度方向。对表II的条带带材A-2进行了另一个曲线拟合，其结果在图8中示出，其中，曲线81是测得的曲线且曲线82是利用方程式(3)计算出的，这表明θ=82度。在条带铸造期间引入的表面图案确保了铸造的条带的高水平磁力学共振性能。此外，条带上的表面图案提供多种技术优势，例如，使质量控制过程变得更快和更容易，这相当大地改善了条带产品的产量。例如，相比之下，根据专利′433、′893和′043的产品需要由以下步骤引起的冗长的质量控制：将条带切成给定宽度、将条带切成预定的长度和测量磁力学共振特性以判断条带是否满足规格。通过使用根据本发明实施例的具有表面图案的条带能够消除专利′433、′893和′043的产品的质量控制过程中的这些额外步骤的全部或部分。

对具有在自然段[0025]中确定的化学成分的代表性条带进行磁力学共振曲线拟合。在表III中给出表I中所列出的代表性合金的曲线拟合结果。

表III

表III表明：磁各向异性处于250J／m³到700J／m³的范围的；饱和磁致伸缩λ_s处于9.5ppm到14.5ppm的范围；以及，磁各向异性方向相对于条带长度方向的θ处于78度到90度的范围。物理量E_s接近于1.5×10¹¹N／m²。通过比较表II和表III中数据，本发明的发明人得到了条带中的磁各向异性的方向的优选范围：以80度和90度之间的角度偏离条带长度方向。因此，表II和表III中的条带带材G-2和G3不适合作为根据本发明实施例的磁力学共振元件，这是因为它们分别示出37和34的Vl_max值，尽管它们的化学成分在自然段[0025]中给出的优选成分范围之内。

在根据本发明实施例的磁力学共振元件的一个方面，从磁性元件中发出的信号电压与该元件的体积成比例。例如，如表II所示，对于具有7mm宽度的带材来说，Vo_max处于240mv和320mv之间的范围，而对于6mm宽度的带材来说，Vo_max处于150mV和214mV之间的范围。因此，如果需要更大的检测信号，那么磁力学元件的宽度优选为7mm。

在行业中目前使用的实际电子物品监视***中，采用了单个带材或两个带材的构造。因此，利用示例1的性能测试来评价两带材标识器的磁力学特性，且在表IV中列出了结果。诸如A等第一个字母对应于表I列出的合金。

表IV

由于信号Vl是市售电子物品监视***中的跟踪信号，所以V1高的电压振幅是优选的。在市售产品中，示例1的信号检测电路中的V1的最大值Vl_max的范围是160至190mv。如表IV所示，由表I中的合金A、B、C、D、E、F和H制成的带材表现出超过160mv的Vl_max。所有这些条带带材具有超过1.9kHz的FS和超过1.8ms的特征时间常数τ，这表明这些带材适合用于市售电子物品监视***中的两带材标识器。具有图5的条带表面图案的两条带带材标识器G-4表现出39mv的Vl_max，该Vl_max过低而不能用于市售***中的电子物品监视标识器。

在图9中所示的电子物品监视***中使用根据本发明实施例制备的具有一个矩形非晶磁致伸缩合金带材或多个矩形非晶磁致伸缩合金带材(例如，图1所例示)的标识器。如图所示，根据本发明实施例的具有标识器901的物品902放置在配备有AC场激励线圈对912的询问区903中，该线圈对由包括信号生成器913和AC放大器914的电子装置910驱动。对电子装置910进行编程来激励本发明实施例的标识器带材直至预定的时间段，至此，激励终止。在线圈912中的激励终止之后，将在信号接收线圈911中检测到的信号馈送给信号检测电路盒916，其中信号检测电路盒916被调整到询问区903中的标识器的共振频率。电路盒915控制激励场的终止和信号检测的开始。信号检测器916连接到识别器917，识别器917将询问结果传给询问器。当具有本发明实施例的电子监视标识器901的物品902离开询问区903时，如有必要，通过退磁磁场使该标识器去激活。

示例1

在如下装置中确定磁力学性能，在该装置中，线圈对用于提供静态偏置场，且通过示波器和电压计来测量信号检测线圈出现中的由补偿线圈(bucking coil)补偿的电压。因此，所测得的电压是与检测线圈相关的且用于表示相对的信号振幅。激励AC场由市售的函数发生器提供。函数发生器经编程用于对本发明的一个标识器带材或多个带材进行3msec的激励，在此之后，激励终止，并且测量信号随时间衰减。使用市售的计算机软件对由此取得的数据进行处理和分析。

示例2

使用市售的DC BH磁滞回线测量设备来测量作为施加磁场H的函数的磁感应强度B。磁感应强度B随着施加磁场接近4000A／m而不再变化，这表明材料已经磁饱和。然后将在4000A／m时的磁感应强度标识为饱和磁感应强度B_s。

示例3

传统的光学显微镜不能在对肉眼隐约可见的条带表面图案的图像中生成足够的对比度。然而，市售的激光显微镜改善了条带表面图像。在图3和图5中示出了示例。

根据本发明的实施例，至少一个标识器带材具有离散的长度且在与长度有关的频率处表现出磁力学共振。

根据本发明的实施例，电子物品监视***具有检测传感器元件或标识器的共振的能力，并且包括被调整到预定监视磁场频率的监视***，其中，该监视***检测适于在预选频率处机械共振的标识器，并且具有从非晶铁磁合金条带切割成的至少一个易延展的磁致伸缩标识器带材，该非晶铁磁合金条带具有以80度和90度之间的角度偏离条带长度方向且位于条带平面中的磁各向异性方向，该磁各向异性的方向是通过在条带铸造期间调整铸造条件而引入的，且该非晶铁磁合金条在交变磁场激励以及静态偏置场下表现出磁力学共振。

根据本发明的实施例，非晶铁磁合金具有基于Fe_a-Ni_b-Mo_c-B_d的成分，其中，35≤a≤42、38≤b≤45、0≤c≤5、11≤d≤17且a+b+c+d=100，多达3原子％的Mo可选地由Co、Cr、Mn和／或Nb代替，且多达1.5原子％的B可选地由Si和／或C代替。

尽管已经示出和说明了本发明的一些实施例，但是本领域技术人员应理解，在由权利要求或其等同物确定的范围之内、在不脱离本发明的原则和主旨的条件下可以对这些实施例做出改变。

Claims (14)

1.一种磁力学共振电子物品监视***的传感器元件，所述传感器元件包括：

从非晶铁磁合金条带切割成的至少一个易延展的磁致伸缩标识器带材，

其中，所述条带具有条带长度方向、条带平面和类线形表面图案，所述表面图案具有表面线方向，

所述至少一个标识器带材的磁各向异性方向以80度和90度之间的角度偏离所述条带长度方向且位于所述条带平面中，

所述表面线方向与所述磁各向异性方向一致，

所述磁各向异性方向是通过调整铸造条件在条带铸造期间引入的，并且

所述至少一个标识器带材在具有静态偏置场的交变磁场激励下表现出磁力学共振。

2.如权利要求1所述的传感器元件，其中，所述非晶铁磁合金条带具有处于0.8特斯拉到1.0特斯拉的范围内的饱和磁感应强度。

3.如权利要求2所述的传感器元件，其中，所述非晶铁磁合金条带具有处于9ppm到14ppm的范围内的饱和磁致伸缩。

4.如权利要求2所述的传感器元件，其中，所述非晶铁磁合金条带具有基于Fe_a-Ni_b-Mo_c-B_d的成分，其中，35≤a≤42、38≤b≤45、0≤c≤5、11≤d≤17且a+b+c+d=100，多达3原子％的Mo可选地由Co、Cr、Mn和／或Nb代替，且多达1.5原子％的B可选地由Si和／或C代替。

5.如权利要求4所述的传感器元件，其中，所述非晶铁磁合金条带是具有下述成分之一的合金：Fe_41.3Ni_38.2Mo_3.6B_16.3Si_0.6、Fe_37.6Ni_44.9Mo_4.4B_11.5Si_1.35Co_0.1Cr_0.15、Fe_37.2Ni_41.2Mo_3.6B_16.1Si_0.9C_0.6Co_0.1Cr_0.3、Fe_37.1Ni_42.2Mo_3.7B_16.3Si_0.7、Fe_36.9Ni_42.0Mo_3.9B_16.2Si_0.7Co_0.1Cr_0.2、Fe_36.4Ni_42.6Mo_3.9B_15.9Si_0.9Cr_0.3、Fe_36.0Ni_42.3Mo_3.9B_16.6Si_0.8Co_0.1Cr_0.3和Fe_35.8Ni_43.5Mo_3.5B_16.4Si_0.6Co_0.1Cr_0.1。

6.如权利要求1所述的传感器元件，其中，所述至少一个标识器带材具有离散的长度且在与长度有关的频率处表现出磁力学共振。

7.如权利要求6所述的传感器元件，其中，所述至少一个标识器带材具有从大约35mm到大约40mm范围的长度。

8.如权利要求7所述的传感器元件，其中，所述至少一个标识器带材具有处于大约5mm到大约8mm的范围内的标识器带材宽度。

9.如权利要求8所述的传感器元件，其中，所述至少一个标识器带材的磁力学共振信号衰减的特征时间常数处于大约1msec到大约2msec的范围内。

10.如权利要求9所述的传感器元件，其中，所述至少一个标识器带材的从它的最小共振频率到它的接近最高处的可观察共振频率的共振频率偏移超过1.9kHz。

11.如权利要求1所述的传感器元件，其中，并行地堆叠或放置有两个标识器带材。

12.如权利要求1所述的传感器元件，其还包括沿着所述至少一个标识器带材的方向上放置的至少一个偏置磁体带材。

13.如权利要求12所述的传感器元件，其中，所述至少一个标识器带材被容纳在与所述偏置磁体带材分开的腔中。

14.一种电子物品监视***，其包括：

被调整到预定的监视磁场频率的监视***，

其中，所述监视***能够从传感器元件检测磁力学共振，

所述传感器元件适于在预选频率处机械共振，并且具有从非晶铁磁合金条带切割成的至少一个易延展的磁致伸缩标识器带材，

所述条带具有条带长度方向、条带平面和类线形表面图案，所述表面图案具有表面线方向，

所述至少一个标识器带材的磁各向异性方向以80度和90度之间的角度偏离所述条带长度方向且位于所述条带平面中，

所述表面线方向与所述磁各向异性方向一致，

所述磁各向异性方向是通过调整铸造条件在条带铸造期间引入的，并且

所述至少一个标识器带材在具有静态偏置场的交变磁场激励下表现出磁力学共振。

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