HK1260191B - Label, system and method for long-distance detection of objects - Google Patents

Claims (18)

1. Tag (5), umfassend einen weichmagnetischen Mikrodraht (1', 2', 3', 4') als aktives Element, dadurch gekennzeichnet, dass der weichmagnetische Mikrodraht aufweist:

   - einen Durchmesser zwischen 80 und 250 µm,

   - einen Metallkern mit einem Durchmesser zwischen 30 µm und 250 µm,

   - Riesenmagnetowiderstandeigenschaften,

   - eine nicht-bistabile Hystereseschleife mit transversaler Anisotropie zwischen 10×1000/4π und 20×1000/4π A/m,

   - ein Koerzitivfeld zwischen 1×1000/4π und 5×1000/4π A/m für ein niederfrequentes Anregungsfeld mit Frequenzen von 10 bis 50.000 mHz und einer Amplitude zwischen 0 und 25× 1000/4π A/m,

   der weichmagnetische Mikrodraht mit einer elektrischen Resonanzfrequenz bei Anregungsfrequenzen zwischen 1 und 20 GHz aufweist, die durch die geometrischen Parameter des weichmagnetischen Mikrodrahts bedingt ist, und

   wobei der weichmagnetische Mikrodraht ein Borosilikatglas-beschichteter Mikrodraht mit einer Zusammensetzung auf Eisen- und Kobaltbasis ist.
2. Tag (5) nach Anspruch 1, das ein hartmagnetisches Element (1", 2", 3", 4") in Form eines Magnetdrahtes mit einem Durchmesser größer als 100 µm oder eines Magnetbandes oder eines Magnetpulvers umfasst, die Remanenz des hartmagnetischen Elements derart ist, dass in der Nähe des weichmagnetischen Mikrodrahtes ein Magnetfeld um das Koerzitivfeld des weichmagnetischen Mikrodrahtes bei der Frequenz des niederfrequenten Anregungsfeldes erzeugt wird.
3. Tag (5) nach Anspruch 2, wobei das hartmagnetische Element dazu konfiguriert ist, als Deaktivator des Tags (5) zu wirken, indem ein starkes Magnetfeld an das Tag angelegt wird.
4. Tag (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Mikrodraht ein ausgedehnter Mikrodraht (1) oder ein geschlossener Mikrodraht oder Mikrodrahtpulver (4) ist.
5. Tag nach Anspruch 4, wobei der geschlossene Mikrodraht in Form eines Rings (2), Quadrats oder Rechtecks (3) mit einer oder mehreren Windungen vorliegt.
6. Tag nach einem der Ansprüche 4-5, wobei der Mikrodraht:

   - eine Länge zwischen 30 und 1 cm aufweist, oder

   - einen Durchmesser des Rings zwischen 0,5 und 10 cm aufweist, oder

   - die Seite des Rechtecks eine Länge zwischen 0,5 und 10 cm aufweist, oder

   - die Länge der Pulvermikrodrähte zwischen 1 und 5 mm liegt.
7. Tag nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Länge des Mikrodrahts 5 cm für eine Frequenz von 3 GHz oder 10 cm für eine Frequenz von 1,5 GHz beträgt.
8. Tag nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Koerzitivfeld des Mikrodrahts erhöht wird, wenn die Frequenz des niederfrequenten Anregungsfelds erhöht wird, und die maximale Variation der Reflektivität für niederfrequente Felder erzeugt wird, die Koerzitivfeldern des Mikrodrahts zwischen 1 und 20 Hz zugeordnet sind.
9. Tag nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Zusammensetzung des Mikrodrahts Eisen und Kobalt mit einer amorphen oder kristallinen Struktur umfasst.
10. Tag nach Anspruch 9, wobei der Mikrodraht eine Zusammensetzung von FexCoa-x-yNiySizBwMt aufweist, wobei a+z+w+t=100, 70≤a-x-y≤75, 0≤x+y≤5, 0≤z+w≤25, 0≤t≤3, M=Nb, Mo, Hf ist.
11. Tag nach einem der Ansprüche 9-10, wobei der Nanokristallisationsprozentsatz des Mikrodrahts zwischen 0 und 10 % liegt, was einem Magnetowiderstand des Mikrodrahts zwischen 20 und 50 % entspricht.
12. Tag nach den Ansprüchen 8 bis 10, wobei der Mikrodraht eine Magnetostriktionskonstante mit Werten zwischen -1 ppm und -0,05 ppm aufweist.
13. Verwendung des Tags nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Detektion von Objekten.
14. Verwendung nach Anspruch 13 zur Detektion von Objekten in einer Entfernung größer als 2 Metern.
15. System zur Ferndetektion eines Objekts, wobei das System das Objekt umfasst, welches Objekt ein Tag (5) nach einem der Ansprüche 1-12 umfasst, und wobei das System ferner Folgendes umfasst:

    - Einen Sendesensor, der mit einer Sendeantenne (6) verbunden ist, die ein Hochfrequenzsignal zwischen 1 und 20 GHz sendet;

    - Ein Generatorsystem (11), das niederfrequente Signale zwischen 10 und 50.000 mHz generiert, um ein Magnetfeld mit niederfrequenter Wechselmodulation zu erzeugen, mit dem ein Gleichfeld im Detektionsbereich überlagert ist;

    - Ein Empfängersystem (7), das die Variationen der Reflektivität des Mikrodrahts des Tags (5) sammelt, die durch die Überlagerung des Gleich- bzw. des niederfrequenten Magnetfelds moduliert werden;

    - Ein Steuersystem, das mit dem Sendesensor, mit dem Empfängersystem (7) und mit dem Generatorsystem (11) verbunden ist.
16. System nach Anspruch 15, wobei die Frequenz des niederfrequenten Magnetfelds durch die Entwicklung mit der Frequenz des Koerzitivfelds des zu detektierenden magnetischen Mikrodrahts bestimmt wird.
17. Verfahren zur Ferndetektion eines Objekts unter Verwendung des Systems nach einem der Ansprüche 15-16, wobei die Detektion des Objekts durch Modulieren der Reflektivität des Mikrodrahts mittels der Überlagerung des Gleich- und des niederfrequenten Magnetfelds durchgeführt wird, das umfasst:

    - Senden einer elektromagnetischen Welle mit einer Frequenz zwischen 1 und 20 GHz;

    - Erzeugen eines niederfrequenten Wechsel-Magnetfeldes, das eine Frequenz zwischen 10 und 50.000 mHz und eine Amplitude zwischen 0 und 25×1000/4π A/m aufweist;

    - Überlagern eines Gleichstroms (DC) mit dem niederfrequenten Wechsel-Magnetfeld, das ein Magnetfeld unterhalb des Anisotropiefelds des verwendeten Mikrodrahts generiert;

    - Messen der Reflektivität des Mikrodrahtes als Funktion von Zeit und Frequenz des niederfrequenten Feldes.
18. Verfahren nach Anspruch 17, wobei die Modulation der Reflektivität des Mikrodrahts die Modulation der GHz-Welle in Gegenwart des Mikrodrahts einschließt und deren Detektion mittels einer Antenne durch die modulierte Welle in GHz in Gegenwart eines magnetischen aktiven Elements erfolgt, das einem niederfrequenten Magnetfeld ausgesetzt ist.