KR900005650B1 - 물품감시방법, 시스템 및 장치 - Google Patents

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Description

물품감시방법, 시스템 및 장치

제1도는 대표적인 종래 자기 마커(marker)의 일부 절단사시도.

제2도는 제1도의 마커의 자기특성을 도시한 대표적인 히스테리시스곡선.

제3도는 제1도와 유사하나 본 발명에 따라 비활성화하기 위한 마커의 사시도.

제4도는 제3도의 마커의 자기특성을 도시한 히스테리시스곡선.

제5도는 히스테리시스곡선에 최소한 하나의 바아크 하우센(Bark-hausen) 불연속이 발생되도록 특별히 처리된 자기재료 리본의 사시도로 본 발명에 따라 비활성화하기 위한 다른 제품의 실시예를 나타내는 도면.

제6도는 4가지 자계여자레벨에 응답하여 퍼말로이로 구성된 제1도의 마커로부터 획득된 펄스응답을 도시한 4개의 곡선도.

제7도는 제6도의 곡선과 유사하나, "메트글라스(Metglas)" 연성 비정질성 금속리본으로 구성된 경우의 제1도의 마커에 대한 4개의 곡선도.

제8도는 제6도와 유사하나, 4개의 자계여자레벨에 대하여 본 발명에 의한 마커의 응답을 비교할 목적으로 도시한 4개의 곡선도.

제9도는 제6도, 7도, 8도 및 14도의 곡선도와 제10도, 11도 및 12도의 스펙트로그램을 발생시키기 위하여 이용한 시험장비의 블록도.

제10도는 60헤르쯔의 입사자계와 0.6, 1.2, 2.4 및 4.5 에르스테드의 자계강도에 노출되어 있는 종래기술의 마커로부터 획득된 신호의 주파수 성분을 도시한 4개의 스펙트로그램.

제11도는 본 발명에 의한 마커들을 제10도에서와 같은 여자레벨에 노출시켰을 때 획득되는 신호의 주파수성분을 도시한 4개의 스펙트로그램.

제12도는 제10도와 동일한 4가지 여자레벨에 대하여 "메트글라스"리본의 응답을 도시한 스펙트로그램.

제13도는 감시자계를 확립하고 본 발명의 마커를 검출하기 위한 대표적인 시스템의 블록도.

제14도는 제6도, 7도 및 8도에 도시된 60헤르쯔에서의 퍼말로이 "메트글라스" 및 본 발명에 의한 마커의 응답과 20헤르쯔, 1.2 에르스테드에서의 외부여자응답펄스를 비교 도시한 3개의 곡선도.

제15도는 본 발명에 의한 대표적 전자식 물품 감시시스템의 블록도.

제16도는 마커와 함께 도시된 제15도의 시스템의 비활성화 유니트의 제1실시예를 도시한 개략도.

제17도는 마커와 함께 도시된 제15도의 시스템의 비활성화 유니트의 제2실시예를 도시한 개략도.

제18도는 응력에 의해 유도된 자기불연속을 가지는 마커와 사용되는 제15도 시스템의 비활성화 유니트의 제3실시예를 도시한 개략도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

20,43 : 마커 21 : 기판

22 : 상층 23 : 비정질금속선

35 : 리본,활성성분 40,60,68 : 주파수발생기

41,70 : 감쇠기 42,61,72 : 자계발생코일

44,62,73 : 자계수신코일 45,75 : 수신기

46 : 곡선추적기 및 스펙트럼분석기 63 : 고역필터회로

64 : 주파수선택/검출회로 65,77 : 경보장치

66 : 제어구역 67,78 : 마커

79 : 마커비활성화유니트 81 : 비활성화된 마커

82 : 전원 84 : 커패시터

86 : 마커 87,88 : 절연체진입접점

89 : 레이저 90,91 : 열수축가능층

92 : 히팅건

본 발명은 광의의 물품감시에 관한 것으로, 특히 자기형으로 호칭되는 물품감시시스템과 그 방법 및 장치에 관한 것이다.

종래의 기술에서 자기형 물품감시시스템은 입사자계의 자기극성이 반전할 때 물품마커에 의해 그 입사자계에 유도된 섭동(pertubation)을 검출하는 것이 보통이었다. 일반적으로 이러한 종래의 기술 시스템은 관심대상구역, 즉 감시제어구역에 교류자계를 확립시키기 위하여 동작하는 자계발생기 및 유도될 가능성이 있는 입사자계와 섭동, 특히 그 물품마커의 섭동을 검출하도록 동작하는 수신기를 갖추고 있다.

마커 자성재료를 한쪽 극에서 다른 쪽 반대 극으로 그 히스테리시스곡선을 따라 구동시키면, 교유자계에 그것을 노출시켰을 때와 마찬가지로 수신기에 의해 신호펄스가 발생되어 나온다. 이 펄스의 형은 자성재료의 자성을 반전시키는, 즉 한 포화점으로부터 다른 포화점으로 또는 잔류유도점으로부터 역포화점으로 진행시키는데 소요되는 시간의 함수이다. 종래의 기술시스템에 있어서, 이 시간요소는 이러한 극성반전을 행하기에 충분한 레벨들 사이의 입사 자계의 시간변화율의 함수이다.

종래의 기술의 일차적인 노력은 보다 높은 투자율과 보다 낮은 보자도(coercivity)를 갖는 마커용 자성재료를 찾아, 한 극성에서 다른 극성으로 전환하는 경사를 증가시키는 것, 즉 전환시간을 줄이는 것에 관한 것이었다. 용이하게 검출할 수 있을 정도로 충분한 진폭을 가지는 보다 고차의 고조파의 발생에는 상기 증가된 경사가 수반되기 때문에, 감시 제어구역 내의 흔한 대상물에 의해 자계에 유도된 섭동에 대하여 높은 식별도를 달성할 수 있다. 동일한 목적으로 종래의 시스템은 비교적 높은 주파수 및/또는 강한 입사자계에서의 동작을 기대하고 있으며, 강한 입사사계는 일반적으로 마커와 안테나 사이의 거리를 제한하기 위하여 좁은 감시 제어구역을 확립함으로써 얻어진다.

본 출원인의 견해로는 종래의 이러한 노력이 감시자계의 질문(interrogation)에 응답하여 적어도 어느 흔한 물품에 의해 자기마커가 모방되지 않는 충분히 독특한 신호를 제공하는 물품 태그(tag)를 산출하는 자성마커를 생산하지 못해 왔다. 예를 들면, 어떤 니켈도금을 한 표본들에서는 자성재료로서 퍼말로이를 함유한 마커에 대해 선별적으로 응답하도록 의도된 시스템에 잘못된 경보를 일으키는 신호가 상기 표본들이 감시자계에 응답하여 발생되는 것이 관찰되었다.

종래의 자기형 시스템에 있어서, 자기마커의 비활성화는 다른 자성재료의 제1 및 제2의 별개의 성분으로 된 마커를 포함시켜 수행된다. 이 제1성분은 상기의 검출 가능한 신호를 발생시키는 역할을 하며, 제2성분은 마커를 비활성화하는 특정의 사건이 발생할 때, 제1성분을 마스크(mask)하여 부동작 상태로 만드는 역할을 한다. 이러한 마스크 작용은 비활성화부에서 발생하며, 또한 제2성분을 활성화시킬 만큼 강력한 자계를 복합마커에 가함으로서 실행되어진다.

일반적으로, 마커는 그 감시구역에 마커가 존재하고 있으면 제1마커성분의 자기극성의 반전을 기초로 하여 경보상태의 출력표시를 제공하는 자계의 지배를 받는다. 반면에 물품이 감시구역보다 앞서 허가된 검사영역에 마커와 함께 존재하면, 제1마커성분의 자기응답을 차례로 변화시키는 제2성분을 활성화하는 특성을 갖는 자계 내에 마커를 배치하여 마커를 비활성화시킬 수 있다.

마커를 비활성화하는 다른 종래의 방법으로는 용융 가능한 링크(즉 마커의 나머지 프린트회로 보다 축소된 단면부)를 마커의 공진주파수 프린트회로에 형성시키고, 그 링크의 완전성을 파괴시키기에 충분히 증가된 자계에너지에 마커를 노출시킴으로써 링크를 파괴시키는 방법이 있었다. 링크의 파괴 이전에 마커는 경보활성화를 위하여 공진주파수를 가지고 있었으나 링크가 파괴되면 마커는 감시제어구역을 자유로이 통과한다.

상술한 종래 기술의 비활성화 방법은 현저한 결점을 가지고 있는데, 첫 번째 방법은 마커의 활성화 및 비활성화에 대해 각각 다수의 별개 성분을 필요로 한다는 점이고, 두 번째 방법은 마커의 프린트회로 내에 용융 가능한 링크를 형성시키는 것을 필요로 한다는 점이다.

본 발명의 주목적은 감시제어구역 내에서 허가 받지 앓은 마커를 검출하고, 이 제어구역의 입구보다 앞선 장소에서 마커를 비활성화시키기 위한 개선된 시스템, 방법 및 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 특별한 목적은 물품감시시스템 내에 자기마커용의 개선된 비활성화 방법과 장치를 제공하기 위한 것이다.

상기 목적 및 기타 목적을 달성하는 경우에, 본 발명은 그 제품의 면에서는 입사자기에너지에 응답하여 관련된 물품감시시스템에 출력경보를 발생시키는 한 개의 활성성분을 가지는 것이 가능한 전자감시장치의 마커를 제공한다. 이 경우 마커는 그 활성성분을 파괴 또는 그 화학조성을 변화시킬 필요 없이 그 활성성분의 분자조직을 변경시키면 비활성화되기 쉽다.

방법의 면에서, 본 발명은 입사자기에너지에 응답하여 그 관련된 물품감시시스템에 출력경보를 발생시키는 활성성분을 가지는 종류의 물품감시마커를 비활성화시킨다. 이 방법에는 활성성분의 분자조직을 변경시키는 단계가 수반된다.

또 다른 면에서 본 발명은 입사자계에 응답하여 그 관련된 물품감시시스템에 출력경보를 발생시키는 활성성분을 가지는 종류의 물품마커에 의해 동작되는 전자물품 감시시스템을 제공한다. 이 경우 물품마커는 그 활성성분의 분자조직의 변경에 의해 비활성화되기 쉽다. 이 시스템은 문제의 제어구역에 교류자계를 확립하기 위한 송신수단, 마커가 비활성화 되지 않았다면 이러한 마커의 존재를 그 제어구역에서 검출하기 위한 수신수단 및 활성성분의 분자조직을 변경시켜 상기 마커를 비활성화하기 위한 수단을 구비하고 있다.

특히 본 발명의 바람직한 제품, 방법 및 시스템을 살펴보면, 마커의 활성성분은 분자적으로 미조직의 물질, 예를 들면 용융금속을 급속히 퀀칭(quenching)하여 직접 얻은 후술할 치수를 가지는 금속선에 의해 제공되는 비정질 물질로 선정된 것이다. 제품의 면에서의 마커는 감시장치로서 어닐링(annealing)되지 않은 상태로 사용된다. 비활성화의 단계는, 예를 들면 활성성분의 적어도 일부분을 결정화시켜, 상기 물질을 분자적으로 조직화시키는 것을 포함한다. 이러한 비활성화 단계는 마커의 활성성분의 적어도 일부분을 결정화온도이상으로 유지시켜, 그 이전의 보자력과는 상이한 보자력을 그 활성성분의 일부분에 구체화함으로써 바람직하게 실행된다.

바람직한 실시예에 있어서, 본 발명의 시스템의 마커 비활성화 수단은 마커활성성분의 적어도 일부분에 선택적으로 전기 접촉시키기 위한 전류원을 구비하고, 그 마커의 활성성분의 적어도 일부분을 유지할 수 있는 수준의 전류를 거기에 공급하여 그 이전의 보자력과는 다른 보자력을 상기 마커성분의 적어도 일부분에 구체화시켜 마커성분의 분자조직을 변화시킨다. 방사에너지도 또한 이 비활성화의 실행에 사용될 수 있다.

그에 대신한 수단으로서 마커의 활성성분은 예를 들어 선을 비튼 상태로 어닐링하고 냉각시킨 다음에 비틀림 상태를 해제한 형태로 선을 구속하여 그 활성성분 중에 기계적으로 유도된 응력을 가진다. 여기서 응력제거의 비활성화에는 예를 들면 활성성분의 구속을 해제하여 그 보유된 기계적 응력을 제거하는 일이 수반된다. 이 경우에 비활성화수단은 기계력이나 방사에너지를 마커의 성분에 줄 수도 있다.

본 발명의 특히 바람직한 자기 태그 마커에 있어서, 본 발명은 히스테리시스곡선에 큰 바아크하우센불연속을 가지는 것과 같은 재생적인 방식으로 생기는 자기극성의 반전을 나타내는 자기재료를 구비한다. 특정실시예에 있어서 이 태그 마커는 큰 바아크하우센불연속이 나타나는 자기히스테리시스곡선을 가지는 자기재료 몸체부를 구비하고 있다. 이 몸체부의 순간적인 자기분극과 반대방향으로 소정의 임계치를 넘는 외부자계강도에 이 몸체부를 노출시키면 자기분극의 재생반전이 발생한다. 이하에서 설명할 상기 마커는 용이하게 검출할 수 있는 진폭을 갖는 아주 고차의 고조파를 제공한다.

본 발명의 상기 목적과 기타 목적 및 특징은 바람직한 실시예 및 실행의 다음의 상세한 설명으로부터 그리고 유사한 참고번호는 도면전반에 걸쳐 유사부품을 식별하기 위하여 사용되고 있는 그 도면으로부터 더 잘 이해될 수 있을 것이다.

제1도에서 참조번호(10)에 의해 총체적으로 지칭된 대표적인 종래기술의 마커는 기판(11)과 상층(12) 및 그 사이에 끼워져 은폐되어 있는 고투자율의 자성재료로 된 긴 리본(13)으로 구성되어 있다. 기판(11)의 하부표면에는 감시 하에 둘 물품에 마커를 부착시키기 위하여 적당한 감압성 접착제를 도포할 수 있다. 그 대신에 다른 공지의 장치를 사용하여 마커를 해당물체에 고정시킬 수도 있다. 아래에서 설명할 기준시험자료를 얻기 위해 사용된 이 특별한 실시예에서, 리본(13)은 폭 0.100인치, 두께 0.001인치 및 길이 3.0인치인 4-79 몰리브덴 퍼말로이로써 만들어 졌으며, 0.05 에르스테드의 보자력(He)과 100Hz에서 45,000 내지 55,000의 투자율을 갖는다.

리본(13)의 히스테리시스곡선은 제2도에 도시되어 있다. 이 곡선을 작성함에 있어 눈금을 그려 그에 따르거나 눈금의 비율을 이용하지 않았는데 그 이유는 그렇게 했을 경우 이 곡선이 "B"축 쪽으로 매우 길고 "H"축 쪽으로는 매우 좁을 것이기 때문이다. 중요한 점은 무릎모양의 부분(14)과 양의 포화점(15)사이의 곡선 및 무릎모양의 부분(16)으로부터 음의 포화점(17)까지의 곡선은 무한대보다는 작은 유한의 경사를 가지고 있다는 점이다. 리본(13)의 자기극성을 반전시키기 위해서는 리본(13)에 최소한 Hm의 외부 자계를 가하여 그 자기재료를 최소한 그 최대의 자기유도점(18)까지 가져오는 것이 필요하다. 이것을 달성할 수 있는 속도는 입사자계 변화율의 1차 함수이며, 상기 변화율은 이러한 입사자계의 주파수 및 피크진폭에 비례한다.

이 효과를 설명하기 위하여 제1도를 참조하여 설명한 표본을 선택 가능한 60Hz 강도의 자계에 두고, 곡선추적기를 사용하여 리본(13)의 극성 반전시에 발생하는 펄스의 그래프를 그렸다. 제6a도는 1·2 에르스테드의 자계에 응답하는 파형을 도시한 반면 제6b도, 6c, 6d도는 자계강도를 각각 2.4, 3.4 및 4.5 에르스테드로 증가시킨 효과를 도시한 것이다.

같은 방법으로 뉴저지주, 모리스 라운쉽 소재의 "얻라이드 코퍼레이션(Allied Corporation)"에 의해 제조된 연성 비정질 금속의 "메트글라스(Metglas)"리본을 60Hz에서 같은 여자레벨에 둔 결과 얻은 펄스를 제7a도, 7b도, 7c도 및 7d도에 도시했다. "메트글라스"리본은 폭 0.070인치, 두께 0.0007인치, 길이 3.0인치이다. 이 제품은 최대투자율 180,000, 보자도(Hc) 0.035 에르스테드, 포화자화 9,000 가우수를 가지는 "메트글라스" 스트립/2826MB2로 판명되었다.

제6도 및 제7도에 도시된 파형과 물품감시시스템에 대한 그들의 연관성에 관하여 더 상세히 설명하기 전에 본 발명 및 본 발명에 의해 얻을 수 있는 펄스형태에 관해 이해하는 것이 필요한 것이다. 제3도에는 제1도의 성분(11) 및 (12)와 각각 같은 것으로 되어 그와 유사한 방식으로 물품에 부착될 수 있는 기판(21)과 상층(22)을 구비한 마커(20)가 도시되어 있다. 그러나, 리본(13) 대신에 제3도의 실시예의 할성성분은 긴 비정질 금속선(23)이다. 아래에서 설명할 시험자료를 제공하기 위해 사용한 표본은 길이 약 7.6cm(3인치, 직경 0.125mm이며, 그 조성은 식 Fe₈₁Si₄B₁₄C₁을 만족시킨다. 여기에서 백분율은 원자퍼센트이다. 이 매개변수들은 설명을 목적으로 한 일예를 대표하는 것으로 생각되어야 하는데 그 이유는 아래 설명에서 나타나는 것과 같이 직경은 0.09-0.15mm의 범위이고, 길이는 2.5-10cm의 범위이면 감시용 마커로 사용하는데 적합하기 때문이다. 금속선(23)의 길이에 대한 감자율(demagnetizing facor)은 0.000125를 초과하지 않는 것이 좋다. 그러나 상기 표본의 규격은 금속선(23)에 대하여는 바람직한 것이다.

지금까지 설명한 것은 특별한 것은 아니나, 요소로서 사용된 이 특정금속선(23)이 불연속 히스테리시스특성에 의해 특정지어 진다는 점에서는 독특한 것이다. 이 불연속인 히스테리시스특성은 약간의 불연속이 아닌 큰 바아크하우센불연속을 가지는데, 금속선의 자기극성에 대해 적당방향의 입사자계의 크기가 하한치를(이 경우에는 대략 1.0 에르스테드이하) 초과하면 금속선의 자기극성은 입사자계의 더 이상의 증가와 상관없이 최대 자기 유도점까지 재생 반전할 것이다. 상기 표본에 대한 임계치는 사실상 0.6 에르스테드이다.

히스테리시스곡선의 특성은 제4도에 도시되어 있다. 여기서도 눈금과 비율 등에 대하여는 실제와 상당히 다른데 이것은 설명의 편의를 위한 것이다. 음의 전류자기유도점(24)으로부터 임계점(25)까지의 자화자계는 1.0 에르스테드 이하이다. 자화자계가 표본에 대한 임계치를 일단 초과하면, 최대 자기유도점(27)에 도달할 때까지 히스테리시스곡선의 파선부분(26)으로 표시되는 극성의 급격한 재생반전이 일어난다. 만일 자화자계가 임계점 이상으로 계속하여 증가하면 자속밀도는 양의 포화점(28)의 방향으로 증가한다. 그렇지 않고 자화자계의 크기가 영에 접근함에 따라 금속선(23)은 양의 잔류자기유도점(29)으로 향하여 가서, 자화자계가 영을 벗어날 때까지 거기에 머문다. 이제 자하자계가 음의 방향으로 증가하면, 자속밀도는 자화자계의 함수로서 곡선의 안정된 구간을 따라 음의 임계점(30)에 이르며, 임계점에서 재생적으로, 또 거의 즉시적으로 파선부분(31)을 따라 음의 최대자기유도점(32)으로 이동하고 또 포화점(33)과 임계치(25)사이의 점으로 이동한다.

이제 점(25)과 (27) 또는 (30)과 (32)사이의 금속선(23)의 자기극성의 변화는 자화자계의 변화율과 관계없이 발생한다는 것이 분명해졌다. 여기서 중요한 점은 자화자계가 이 특정 선요소(23)의 임계치를 넘는다는 것이다. 이 사실은 금속선(23)을 다른 레벨의 자계여자에 종속시킬 때 생기는 펄스파형(제8도에 도시됨)에 의해 입증된다. 시그널 스파이크(signal spike)의 첨예도 또는 존속기간의 사이에 약간의 차이는 있으나, 이 차이는 종래 기술의 마커스트립으로부터의 펄스를 도시한 제6도 및 7도와 비교하면 사소한 것이다.

상기 금속선(23) 표본의 규격은 길이 7.6cm였다. 상기 범위이상으로 길이를 변경시키면 실선으로 도시된 부분(28)-(30)과 (33)-(25)이 변하여 히스테리시스곡선에 영향을 미칠 것이다. 상기 금속선이 짧아짐에 따라 상기 경사가 커지고, 상기 금속선이 길어짐에 따라 문제의 경사가 작아진다. 상기 경사를 변경시키면 펄스의 첨예도가 변경될 것이다. 이와 같이 더 긴 금속선(23)이 용납될 수 있고 또 그것이 원하여지는 경우에는 제8도의 여러 부위에서 펄스들 사이의 차이점들을 감소시킬 수 있다. 그러나 어떤 펄스 파형이 허용될 수 있는가를 결정하고 선의 최소길이에 제한을 가하는 것은 일반적으로 마커가 동작하는 감시시스템의 강도 및 선택도이다. 금속선(23)은 검출시스템으로 검출할 수 있을 만큼 충분한 명확도를 가지는 펄스를 발생시킬 수 있도록 충분히 길어야 한다.

제7도에 도시한 펄스들은 비정질금속의 시험표본으로부터 얻어진 것이나, 이 시험 표본은 바아크하우센불연속을 가지지 않았다. 또 바아크하우센불연속을 가지는 비정질 금속으로부터 얻은 제8도의 펄스들과 비교하면 상당한 차이가 나타났다. 제7도에 도시된 펄스폭의 상당한 변화와, 여자가 1·2 에르스테드에서 4·5에르스테스로 증가되었을 때 퍼말로이 표본과의 매우 유사한 특성은 "메트글라스"표본이 그 히스테리시스 특성도에 바아크하우센불연속을 가지지 않는다는 증거이다. 대조목적의 제8도는 바아크하우센불연속이 존재함을 나타내는데, 이 바아크하우젠불연속은 특정 여과자계의 레벨과 주파수에서 여자범위이상의 폭으로 거의 변화시키지 않고 극히 짧은 지속기간을 갖는 펄스를 발생시키기 위해 필요하다.

본 발명은 선형마커에 한정되지 않는다. 본 발명은 비교적 낮은 절환임계치, 바람직하게는 약 1.0 에르스테드 이하의 임계치와 관련된 히스테리시스곡선에 큰 바아크하우센불연속을 가지는 자성재료로 된 어떠한 몸체부도 포함한다. 예를 들면 선(23)을 생산하는 것과 동일한 재료를 제5도에 도시한 비정질 금속의 리본을 생산하기 위해 사용하였다면 유사한 결과를 얻을 수 있을 것이다. 제5도의 리본(35)은 결정화를 피하기 위하여 급속히 용융금속을 퀀칭하는 어떠한 공지의 방법으로도 생산할 수 있다. 우선 폭 약 2mm, 두께 약 0.025mm 및 길이 5-10cm인 리본으로 10cm당 4회 비틀어, 비튼 상태에서 약 380℃에서 약 25분간 어닐링(annealing)한다. 냉각 후, 리본의 비틀린 상태를 해제하여야 하며 또 제1도에 도시된 것과 유사한 판상태로 기판과 그 상층 사이에 리본을 끼워 적층화 하여야 한다. 이 평판화 된 리본에는 자화용이축을 제공하고 문제의 불연속을 발생시키는 응력이 갇혀있다. 바꾸어 말하면, 리본 또는 스트립은 평판화 된 상태로 억제되면 자기 불연속을 유도시키는 응력을 가져야만 한다.

히스테리시스곡선에 큰 바아크하우센 불연속을 가지는 상기 마커들을 물품 감시시스템에 사용하는 의미를 이해하기 위하여 이러한 마커들로부터 획득되는 펄스신호의 주파수 스펙트럼을 조사해 보는 것이 도움이 된다. 이 목적을 위하여 제9도에서 도시한 바와 같은 하나의 시험시스템을 조립하였다. 조정 가능한 주파수발생기, 즉 주파수원(40)을 조정 가능한 감쇠기(41)를 거쳐 자계발생코일(42)에 연결했다. 이렇게 구성함으로서 원하는 주파수 및 자계강도를 가지는 제어된 공간 내에 자화자계를 확립할 수 있다. 적당한 교정과 계량(도시되지 않음)을 하여 공지의 여자레벨을 마커(43)의 위치에서 획득할 수 있다. 자계의 섭동을 일으키는 마커(43)의 어떠한 자극도 적당한 자계 수신 코일(44)에 의해 검출되며, 이 코일(44)의 출력측은 수신기(45)를 통하여 곡선추적기 및 스텍트럼 분석기(46)에 연결된다. 이 시스템은 제6도, 7도, 8도 및 14도의 곡선 뿐 아니라 제10도-12도의 스펙트로그램을 발생시키기 위하여 사용된다.

제10도-12도는 종래기술의 마커와 본 발명에 의한 마커가 일정 주파수(60헤르쯔)의 자화자계 및 각종 자계여자레벨에 의해 여자될 때, 이들 마커들로부터 획득하는 연쇄펄스의 스펙트로그램의 구성을 도시한 것이다. 고주파 성분의 주파수는 X-축을 따라 그려져 있고, 고조파의 피크진폭은 Y-축을 따라 그려져 있다.

그러나 X-축은 기본주파수 60헤르쯔에 대응하는 원점에 대하여 제로오프셋(zero offset)을 가지기 때문에 제10a도에서 50으로 지시된 우측방향의 제1성분은 120헤르쯔의 제2고조파에 해당한다. 그래프의 상단에 그려진 점선들은 진폭이 그래프 범위를 초과한다는 것을 뜻한다.

제10도를 검토해 보면, 종래 기술의 퍼말로이 스트립 마커로부터의 출력이 어떻게 자계강도에 의존하고 있는가가 분명해진다. 이러한 스펙트로그램에 대하여 제6도와 관련하여 설명한 것과 같은 종류의 마커를 사용하였다. 이와 같이 0.6 에르스테드의 자계여자를 받았을 때 퍼말로이 스트립은 펄스를 발생한다. 이 펄스에서는 제33고조파가 검출 가능한 최고차의 것으로 감시시스템 내의 배경 노이즈에 의해 감추어지지 않을 충분한 진폭을 가지고 있다. 제10b도에 도시된 바와 같이 1.2 에르스테드의 여자에서 제33고조파는 비록 보다 강한 저차의 고조파가 존재한다고 할지라도 검출 가능한 최고차의 것이다. 그러나 제33고조파의 크기는 보다 낮은 0.6 에르스테드의 여자의 경우와 근본적으로 같다. 제63고조파는 2.4 에르스테드의 경우에 현저하며(제10c도), 한편 4.5 에르스테드의 여자에서는 제99고조파까지의 고조파가 나타나기 시작한다(제10d도).

이제 제11도에 도시한 본 발명에 의한 마커의 해당 스펙트로그램을 제10도와 비교해 보기로 한다. 본 발명의 경우 0.6 에르스테드 이상의 각 여자레벨에서는 제99고조파까지의 고조파가 용이하게 검출될 수 있는 충분한 진폭을 가지고 존재하고 있다. 제8도의 펄스 포락선(envelope)과 제6도의 것을 비교하거나, 또는 제11도의 스팩트로그램을 제10도의 것과 비교해 보면 그 차이를 쉽게 알 수 있다. 본 발명에 있어서 보다 고차인 고조파의 광대역은 종래기술의 퍼말로이 스트립이 상당정도 검출 가능한 출력을 발생시키는 여자레벨이하의 여자레벨, 즉 비교적 낮은 자화자계 여자레벨에서 나타난다.

따라서 퍼말로이 스트립이나 기타 유사한 종래 기술의 마커에 의해 간섭을 받지 않고 이 새로운 마커를 검출하기 위하여 검출시스템을 조립할 수 있다.

이에 관한 하나의 예를 제13도에 도시하였는데 여기서 60헤르쯔의 저주파 발생기(60)는 자계발생코일(61)을 구동시킨다. 마커(20)가 자계발생 코일(61)의 자계 내에 있을 때, 그 섭동은 자계수신코일(62)에 의해 수신되며 이 코일(62)의 출력은 적당한 차단주파수를 가지는 고역필터회로(63)를 통과한다. 고역필터회로(63)를 통과한 신호들은 주파수 선택/검출회로(64)에 공급된다.

주파수 선택/검출회로(64)에 구비된 스크린에 의존하여 소정패턴의 주파수, 진폭 및/또는 펄스기간이 검출되면, 주파수선택/검출회로(64)는 출력을 발생시켜 경보장치(65)를 작동시킨다. 제10도 및 제11도의 그래프들을 고려해 보면 본 발명에 의한 독특한 마커가 퍼말로이 스트립의 영향을 받지 않게 만들어질 수 있는 시스템에 의해 검출될 수 있다는 것이 분명해진다. 또한 제11도를 고려해보면 본 발명의 마커의 응답은 광범위한 자화자계의 강도에 걸쳐 검출 가능하다는 것이 분명해진다.

이제 제12도에는 "메트글라스"의 연성비정질금속표본에 의해 획득된 대응주파수 스텍트럼이 도시되어 있다. 0.6 에르스테드의 여자에서 상당한 진폭을 가지는 검출 가능한 최고차의 고조파는 제26고조파이다. 1.2 에르스테드의 여자에서는 제29고조파가 나타났고, 2.4 에르스테드의 여자에서는 제33고조파가 처음 나타났다.

4.5 에르스테드의 최대여자에서 최고차의 고조파는 제65고조파이다. 전체 스펙트럼패턴은 제10도의 퍼말로이의 경우와는 극히 근접한 유사성을 가지며, 본 발명에 관하여 제11도에 도시된 매우 상이한 스펙트럼과는 혼동될 수가 없다.

종래의 마커가 입사자계의 시간 변화율에 의존한다는 사실은 종래 기술의 물품감시분야의 작업자들로 하여금 점점 더 높은 주파수를 사용케 하였다.

그러나 본 발명에 의한 마커의 독특한 특성 때문에 보다 높은 여자주파수 보다는 오히려 보다 낮은 주파수를 사용하여 얻는 이점이 있다. 왜냐하면 본 마커는 입사자계의 변화율에 비교적 둔감하고, 낮은 저주파여자에도 매우 양호한 반응을 나타내기 때문이다. 그러나, 지금까지 사용해온 것과 같은 약한 자계강도와 결합된 저주파는 자계의 변화율을 크게 하기보다는 오히려 작게 하며, 이것은 퍼말로이나 기타 유사한 자성마커재료로부터 반응을 야기시켜 용이하게 검출할 수 없게 만든다. 이와 관련하여 제3도와 관련하여 위에서 설명한 금속선 마커는 20헤르쯔에서 1.2 에르스테드로 여자할 때 400 마이크로초보다 짧은 기간의 신호펄스를 발생한다는 것이 발견되었다. 이 펄스는 고조파가 풍부하다. 제14도를 참조하면 비교성이 나타난다.

결과적으로 본 발명에 의한 금속선은 용이하게 검출되는 반면 종래의 마커들은 같은 호출자계에 대하여 실질적으로 눈으로 볼 수 없다.

요약해서 말하자면 본 발명에 의한 물품감시 마커로서 유용한 요소를 제공하기 위하여 이 요소는 그 히스테리시스 곡선에 큰 바아크 하우센 불연속을 갖지 않으면 안 된다. 이러한 불연속은 낮은 레벨의 자계여자, 바람직하게는 1.0 에르스테드 이하에서 반응하여야만 하며 또한 이 불연속은 상기 요소에 대하여 임계치 여자점으로부터 최대 자기유도점 또는 적어도 이 최대자기 유도점에 근접하게 자기분극의 반전을 야기시켜야 한다. 이 요소는 정(正)의 자기변형이 되어야 한다. 마지막으로 이 요소의 기하학적 형상은 감자계수를 극히 낮은 수준, 바람직하게는, 0.000125를 초과하지 않게 제한할 수 있는 것이어야 한다. 비정질금속이 현재 선호되기는 하나, 본 발명은 상기 성능 매개변수(performance parameter)를 갖추기만 하면 어느 종류의 재료이든 사용할 것을 고려하고 있다.

다음의 조성을 가지는 비정질 선마커를 사용하여 만족한 결과를 얻었다.

a) Fe₈₁Si₄B₁₄C₁

b) Fe₈₁Si₄B₁₅

c) Fe_77.5Si_7.5B₁₅

그러나 다음 일반식 내에 드는 광범한 종류의 재료가 사용될 수 있다고 생각된다.

Fe_85-XSi_XB_15-YC_Y

여기서 백분율은 원자 퍼센트이고, X는 약 3-10, Y는 약 0-2의 범위이다.

비정질 금속이 감시용 마커로서 사용된다는 것은 공지의 사실이다. 그러나 현재 입수할 수 있는 정보에 의하면, 그 비정질 금속을 최종의 응력을 제거하는 어닐링 단계를 거쳐 제품의 기계적 매개변수를 개선하려하는 것이 감시용 마커재료 제조자들이 일반적으로 행한 실시방법이었다. 만약 상기 요소가 상기 종류의 것, 예를 들면 용융금속을 급속히 퀀칭하여 직접 얻은 원하는 규격의 비정질금속이면, 상기와 같은 응력 제거목적의 어닐링 과정 때문에 그 요소의 히스테리시스곡선 내에 존재할 수도 있는 큰 바아크하우센 불연속이 제거되어 본 명세서에서 원하는 자기특성을 상실한다. 본 발명에서 이 선 또는 제5도의 어닐링하여 기계적응력이 가해진 리본을 감시태크 재료로서 그 응력을 제거하지 않고 사용하고, 그후 이 응력을 제거하여 비활성화 시킨다.

본 발명에 의한 비정질재료로 된 마커를 비활성화 하는 과정에서 그 활성성분, 즉 금속선(23) 또는 리본(35)의 단일한 특성을 유지할 수 있으며, 그 성분의 화학적 조성도 변화가 없는 채 유지된다. 그러나 활성성분 전체 또는 그 일부의 분자조직에는 변화가 생겨난다. 전류의 흐름에 의해 온도가 상승된 마커의 활성성분 전체 또는 그 일부는 분자적으로 처리, 즉 결정질로 된다. 그 활성성분의 나머지 부분은 분자적으로 비조직화 즉 비정질 상태로 남는다. 따라서 마커의 자기성능 특징은 비활성화 이전에 존재하는 특성으로부터 변하며, 실제로 단일 활성성분으로부터, 결정화된 부분에 의해 서로 분리된 2개의 활성 소성분으로 변환된다. 되도록이면 어닐링을 순간적으로 하는 신속한 펄스전류를 사용하여 활성성분의 나머지 비정질구역에서 우세한 낮은 보자력과 대비하여 그 활성성분을 횡당하는 높은 보자력 대역을 국부적으로 결정화하는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같이 활성성분 전체가 결정화 될 수도 있으며, 이 경우 그 활성성분전체를 통하여 우세한 보자력은 그 이전의 보자력과 다르다. 본 발명의 시스템은 제15도의 블록다이아그램에 도시되어 있다. 제어 또는 감시구역, 예를 들면 저장부의 출구구역은 점선 66으로 표시되어 있으며, 상술한 형의 물품마커(67)는 제어구역(66)내에 도시되어 있다. 본 시스템의 송신기부는 주파수발생기(68)를 포함하며, 이 주파수발생기의 출력은 선(69)을 통하여 조정 가능한 감쇠기(70)에 전달된다. 이 감쇠기의 출력 즉, 주파수 발생기(68)의 출력의 소망레벨은 선(71)을 통하여 자계발생코일(72)로 전달되며, 이 코일(72)은 제어구역 (66)에 교류자계를 확립한다.

제15도의 시스템의 수신부분은 자계수신코일(73)을 포함하며, 이 코일의 출력은 선(74)을 거쳐 수신기(75)로 전달된다. 이 수신기(75)가 소정의 범위 내에서 코일(73)로부터 수신한 신호의 고조파 성분을 검출해내면, 수신기(75)는 선(76)을 거쳐 경보장치(77)로 트리거신호를 보낸다.

마커(78)는 제어구역(66) 외부장소에 있으므로 제어구역(66)에 확립된 자장에 영향을 받지 않는다. 승인받은 점검부는 제15도 시스템의 마커 비활성화 유니트(79)를 포함한다. 비활성화된 마커는 통로(80)를 따라 비활성화 유니트(79)에 보내며 비활성화된 마커(81)가 되어 나오며, 이 마커(81)는 경보장치(77)를 트리거하는 방식으로 제어구역(66)내의 자계에 작용하지 않고도 제어구역(66)을 자유로이 통과할 수 있다.

비활성화 유니트의 제1실시예는 접지된 제1출력단자와, 저항(83) 및 커패시터(84)를 개재하여 접지된 제2출력단자를 구비하는 전력공급원(전원)을 포함하는 것으로 제16도에 도시되어 있다. 전원, 저항 및 커패시터는 기판(21) 및 상층(22)에 비정질금속선(23) 또는 리본(35)중 어느 하나를 포함한 마커(86)(단면도로 도시)에 의해 부하가 걸리면, 선(85)을 통하여 원하는 출력전류펄스를 제공하도록 선정된다. 절연체 진입접점(87,88)은 접점(87)이 선(85)에 연결되고, 접점(88)은 접지되도록 구비된다. 이렇게 하여 커패시터는 마커(86)의 부분(P)으로 방전하며, 마커활성성분을 포함한 재료의 응력제거 온도이상으로 마커부분(P)의 온도를 상승시킨다.

제16도의 비활성화 유니트의 변형예가 제17도에 도시되었다. 여기서 본 발명은 마커를 국부적으로 결정화시키기 위하여 사전조정에 주의한 것이다. 레이저(89)는 결정화 되도록 의도된 마커(86)의 부분 위에 그 출력이 집중된다. 결과로서 생기는 그 마커부분의 국부적인 가열에 의해 그 부분의 전기저항율이 증가된다.

그런 다음 마커의 활성성분에 전류를 가하면 접점(87 및 88)이 미리 조정된 양부위에 있는 한, 전류에 의해 유도된 가열은 보다 높은 저항의 부분에 국부화될 것이므로 결정화는 구성요소에 따라 좁은 범위 내에 한정될 것이다. 원하면 후속전류를 인가하지 않고도 방사에너지를 사용하여 전체를 결정화할 수 있다.

제18도 비활성화 수단의 실시예는 응력이 갇혀있는 형의 마커에 대해 특히 유용하다. 여기서 마커의 활성성분(35)은 열에 의해 수축 가능한 층(90,91)사이에 갇혀있다. 히링건(92)으로 각 층(90,91)에 열을 가하면, 각 층들은 도시된 규격으로부터 수축하여, 활성성분(35)에 대한 그들의 구속을 완화시키고 그 성분(35)을 이완시켜 그 갇힌 응력을 해소시킨다. 그 결과 마커는 엄청나게 상이한 자기응답 특성을 구비하는데 그 이유는 그 응력에 의해 유도된 자기불연속이 더 이상 존재하지 않기 때문이다.

그런데 갇힌 응력의 해제는 다른 기계적 장치에 의해서 달성될 수도 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

상술한 바와 같이, 응력에 의해 유도된 자기불연속을 가지는 형의 마커를 제작함에 있어서, 재료 결정화온도이하의 온도레벨에서 어닐링 단계를 수행한다. 따라서 그 재료는 비활성화점까지 그 비정질 특성을 보유하며, 제16도 및 제17도의 실시예 또한 이 종류의 마커의 비활성화에 응용된다.

비활성화에 관하여 상술한 방법은 마커의 활성성분의 분자조직의 변화에 관계하고 있고, 비활성화를 통하여 1개만 남아 있는 몸체의 소구성 요소로 활동 구성요소를 분리하나, 본 발명은 제17도에서 도시한 커패시터의 방전을 사용하여 그 성분을 별개의 몸체로 물리적으로 분리할 수 있는 것으로 생각된다. 이와 같이 본 발명은 계속하여 일어나는 단일 몸체의 파괴와 같은 부가효과를 포함하는 비활성화의 과정으로 분자조직을 변화시키는 것에 의하여 실시할 수도 있다. 이와 같은 단일체부의 파괴는 비활성화에는 불필요하나, 예를 들면 그 순간적인 비활성화 전류펄스가 분자조직에 변화를 생기게 한 후, 그 단일체를 파괴할 수 있을 정도로 충분히 높은 레벨인 경우에는 분자조직에 그 다음의 변화를 일으킬 수도 있다는 것을 알 수 있을 것이다.

또 본 발명은 감시사용 중의 마커(예를 들면 분자 재조직화에 의해 비활성화 되기 쉽고 큰 바아크하우센 불연속이 나타나지 않는 마커)에 의해 나타난 자기특성과 관계없는 감시목적의 사용상태와 비활성화 상태 사이로 분자조직을 변경시켜 감시태크마커를 비활성화하도록 의도한 것이다.

본 발명에서 이탈함이 없이 여러 가지 구조상의 변화와 방법 상의 수정을 상기 기구에 도입할 수 있을 것이다. 따라서 위에서 특별히 묘사하고 설명한 바람직한 실시예 및 방법들은 설명의 목적으로 제시한 것이지 제한적인 의미를 띤 것이 아니다. 본 발명의 진정한 사상과 범위를 이하의 청구범위에서 설명한다.

Claims (19)

1. 감시구역에 교류자계를 확립하여 이 교류자계에 대한 소정의 섭동이 검출되면 경보장치가 활성화되는 물품감시시스템용의 마커에 있어서, 상기 교류자계 강도의 크기가 소정치에 도달하면 상기 소정치 이상으로 자계 강도를 증가시키지 않아도 자성재료 몸체부의 자기극성이 반전을 시작하여 완료하는 것을 특징으로 하는 자성재료 몸체부를 구비하는 물품감시시스템용의 마커.
2. 제1항에 있어서, 상기 자성재료 몸체부에는 잔류응력이 존재하며, 상기 잔류응력을 제거하여도 상기 경보장치가 활성화되지 않도록 비활성화가 가능한 물품감시시스템용의 마커.
3. 제2항에 있어서, 상기 자성재료 몸체부는 긴장상태를 유발하는 바아크하우센 자기불연속을 가지는 긴 비정질 금속리본(23)을 구비하는 것을 특징으로 하는 물품감시시스템용 마커.
4. 제3항에 있어서, 평탄한 상태로 제한되면 상기 비정질 금속리본(23)은 상기 비정질 금속리본을 비튼 상태에서 어닐링한 다음 비틀린 상태를 해제하여 생긴 나선형 자화용이축을 갖는 것을 특징으로 하는 물품감시 시스템용 마커.
5. 제1항에 있어서, 상기 자성재료 몸체부는 긴 비정질 금속선(23)을 구비하는 것을 특징으로 하는 물품감시 시스템용의 마커.
6. 제5항에 있어서, 상기 비정질금속선(23)의 야금조성은 식 Fe_85-XSi_XB_15-YC_Y으로 주어지며, 여기서 백분율은 원자 퍼센트, X는 3-10, Y는 0-2의 범위인 것을 특징으로 하는 물품 감시시스템용의 마커.
7. 제6항에 있어서, 상기 비정질금속선(23)의 야금조성은 식 Fe₈₁Si₄B₁₄C₁로 주어지며, 여기서 백분율은 원자퍼센트인 것을 특징으로 하는 물품감시시스템용의 마커.
8. 제1항에 있어서, 상기 자기분극의 회생반전을 수반하는 섭동은 상기 자성재료몸체부가 20Hz에서 약 1.2 에르스테드의 자계에 노출되었을 때 약 400마이크로초 이하의 존속기간을 가지는 펄스의 형태인 것을 특징으로 하는 물품감시시스템용의 마커.
9. 제2항에 있어서, 상기 자성재료 몸체부는 긴 비정질금속선(23)을 구비하며, 이 비정질 금속선(23)은 그 제조경력 때문에 상기 히스테리시스 곡선에 큰 바아크하우센 불연속을 일으키는 갇힌 변형(locked-instrain)을 포함하는 것을 특징으로 하는 물품감시시스템용의 마커.
10. 제1항에 있어서, 적어도 상기 자성재료 몸체부의 일부분의 분자조직을 변경시켜 상기 경보장치가 활성화되지 않도록 비활성화가 가능한 물품감시시스템용 마커.
11. 제1항에 있어서, 상기 자성재료 몸체부는 비정질 물질로 구성되며, 상기 마커는 적어도 상기 자성재료 몸체부의 일부분을 결정화시켜 상기 경보장치가 활성화되지 않도록 비활성화가 가능한 물품감시시스템용 마커.
12. 제1항에 있어서, 저주파발생기(60), 상기 저주파발생기의 출력측에 연결되는 자계발생코일 조립체(61), 자계수신코일(62), 고역필터회로(63), 및 경보장치(65)를 활성화시키기 위하여 필요한 소정주파수 및 소정진폭 이상의 일련의 주파수 성분의 존재를 검출하기 위하여 상기 고역필터회로(63)의 출력측에 연결되는 수단(64)과 협력하는 물품감시시스템용 마커.
13. 교류자계 강도의 크기가 소정치에 도달하면 상기 소정치 이상으로 자계강도를 증가시키지 않아도 자정재료 몸체부의 자기극성이 반전을 시작하여 완료하는 자성재료 몸체부를 구비하는 마커를 사용하여 문제의 구역(66)에 물품이 존재하는가를 검출하기 위한 물품감시시스템으로서, 상기 시스템은 a) 소정의 임계치를 초과하는 자계강도를 가지는 상기 문제구역(66) 내부에 저주파 교류 입사자계를 발생시키기 위한 저주파발생기수단(68) b) 상기 문제구역(66)에 상기 마커가 존재하는 경우에, 저주파 교류 입사자계의 제30고조파 이상의 주파수를 가지는 자계의 섭동을 검출하기 위한 수신수단(75)으로 구성되는 물품감시시스템.
14. 제13항에 있어서, 경보장치(77)가 활성화되지 않도록 상기 마커(67)를 비활성화시키기 위한 수단(79)을 포함하는 물품감시시스템.
15. 제14항에 있어서, 상기 자성재료 몸체부에는 잔류응력이 있으며, 상기 비활성화시키기 위한 수단(79)은 상기 잔류응력을 제거하도록 작용하여 상기 마커(78)를 비활성화시키는 물품감시시스템.
16. 제14항에 있어서, 상기 비활성화시키기 위한 수단(79)은 상기 자성재료 몸체부의 적어도 일부분의 분자조직을 변화시키도록 작동하는 상기 마커(78)를 비활성화 시키는 물품감시시스템.
17. 제16항에 있어서, 상기 자성재료 몸체부는 비정질 물질로 구성되며, 상기 비활성화시키기 위한 수단(79)은 상기 자성재료 몸체부의 적어도 일부분을 결정화시키도록 작용하여 상기 마커(78)를 비활성화 시키는 물품감시시스템.
18. 제13항에 있어서, 마커는 저주파교류 입사자계의 제75고조파를 초과하는 검출 가능한 섭동을 발생시키는 물품감시시스템.
19. 제13항에 있어서, 저주파 교류입사자계는 100Hz 이하의 주파수이며, 수신수단(75)은 입사자계 주파수의 제30고조파를 초과하는 자계의 섭동을 검출하는 물품감시시스템.

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