專利名稱：可遠(yuǎn)距離識(shí)別的嵌入式鑒定系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于遠(yuǎn)距離鑒定物體的系統(tǒng)，用于該系統(tǒng)中的鑒定標(biāo)記、用于遠(yuǎn)距離鑒定物體的方法、用于產(chǎn)生與本發(fā)明一起使用的移動(dòng)磁場(chǎng)的裝置，和檢測(cè)標(biāo)記的檢測(cè)裝置。可以將根據(jù)本發(fā)明的標(biāo)記裝入覆蓋層的下面，該頂層允許以有限制機(jī)械和射頻(RF)方式進(jìn)入該標(biāo)記。也可以在高溫下安裝和處理根據(jù)本發(fā)明的標(biāo)記，而不會(huì)使其信息內(nèi)容遭到破壞或修改。根據(jù)本發(fā)明的標(biāo)記可與安全臨界元件使用。
背景技術(shù)：
對(duì)用于高值和/或緊要物(諸如置換航空器部件)的證明和鑒定系統(tǒng)有普遍需求。該系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)提供一標(biāo)志裝置，它最好與這種部件的制造處理相一致，不易復(fù)制，修改或轉(zhuǎn)移到其它劣質(zhì)的部分上，并具有足夠大的信息存儲(chǔ)能力，使得能夠存儲(chǔ)確定部件的來源所必要的數(shù)據(jù)(廠商、制造日期、商品標(biāo)志和日期等)，并且最好標(biāo)志裝置不影響機(jī)械性能，特別是在工作應(yīng)力條件下的壽命。
機(jī)翼和機(jī)身可包括例如在EP-A-056289號(hào)專利中所述的鋁層疊體外殼。這種結(jié)構(gòu)倚賴層疊體所有層的完整無缺的強(qiáng)度。另外，由于空氣動(dòng)力學(xué)的原因，不期望層疊體的表面上方有凸出部分。第US4,733,079和第US4,795,906美國(guó)專利中研制了一種改變航空器部件的紅外線反射特性，以形成碼，并使用紅外線光源和檢測(cè)器檢測(cè)這些差別的方法。這種方法和任何類似的使用任何其它形式光學(xué)或近光學(xué)檢測(cè)方法(諸如條形碼)的缺點(diǎn)在于，必須在部件表面上做標(biāo)志。它們?nèi)菀资艿接绊?，并能夠修改，或容易地多次轉(zhuǎn)移到劣質(zhì)部件上。它們還受到風(fēng)、沙、除冰和沖刷處理的研磨作用，這些處理都個(gè)別或結(jié)合起來導(dǎo)致標(biāo)志隨著時(shí)間而消失，除非將其蝕刻到外表面深處，這是不期望的。
第5,524,758號(hào)美國(guó)專利中研制了一種用于部件的封裝而非部件的鑒定系統(tǒng)。將代碼設(shè)置在位于形成封裝的外壁的多層材料中的撕條下。只有通過破壞掉封裝才能執(zhí)行鑒定。這種系統(tǒng)的缺點(diǎn)在于，當(dāng)方法已知時(shí)，它是能夠復(fù)制的。另外，能夠打開封裝，并變換其內(nèi)容，然后再小心地將該封裝密封起來。熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員將不會(huì)試圖將此已知方法應(yīng)用于航空器部件本身，因?yàn)殍b定將需要破壞或嚴(yán)重?fù)p壞該部件。
轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)是眾所周知的，它不需要電池，并從檢測(cè)器由射頻(“RF”信號(hào))接收它們的能量。由于鋁層起RF屏障的作用而妨礙信號(hào)在標(biāo)記和檢測(cè)器之間傳送，故將電磁標(biāo)記設(shè)置在機(jī)翼或機(jī)身部件表面下將使電磁檢測(cè)非常困難。另外，這種裝置被限制在它們能夠承受的處理溫度。對(duì)于這種裝置，要在此之后能夠有效運(yùn)行，用于烘焙機(jī)翼的鋁質(zhì)層疊體的溫度實(shí)在太高。還有，如果有高能量，則存儲(chǔ)在半導(dǎo)體器件中的任何數(shù)據(jù)都可能被電磁輻射毀壞。在航空器上的照明沖擊中，非常高的電流能流入機(jī)身和機(jī)翼的外層。這些電流能產(chǎn)生大的本地電磁場(chǎng)，這可能嚴(yán)重影響剛好安裝在表面下面的半導(dǎo)體器件。因此，不考慮這樣的轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)來提供它們的數(shù)據(jù)的足夠的永久存儲(chǔ)，尤其是對(duì)于安全緊要應(yīng)用。Jean-Philippe Parmentier在電子與電器工程師協(xié)會(huì)的第1998年四月的計(jì)算與控制工程雜志的“商用航空器布線電磁耦合首次實(shí)際模擬效應(yīng)”的文章中討論了照明沖擊對(duì)航空器元件的影響，以及即使在航空器中也需要屏蔽。
在第US5,523,750號(hào)美國(guó)專利中描述了一種在RF屏障下設(shè)置標(biāo)記的方法，但是這需要一金屬部件，它穿透屏障，用作信號(hào)在內(nèi)部和外部之間的導(dǎo)體。這種穿透機(jī)翼或機(jī)身部件的外表是不期望的。
在第US5,469,363號(hào)美國(guó)專利中描述了安裝到航空器部件上的電子標(biāo)簽。這種標(biāo)簽包含一在兆頻工作的天線，這消除了將該標(biāo)簽隱藏在該部件金屬表面下的可能性。取而代之的是，將標(biāo)簽設(shè)置在部件的外部表面上，并在使用之前去掉。這樣的缺點(diǎn)在于，在去掉標(biāo)簽之后而在安裝到最終設(shè)備之前，另一個(gè)部件可能替代被鑒定的部件。而被鑒定的部件可再次銷售。另外，在出現(xiàn)事故的情況下，航空器部件的鑒定是沒有永久記錄的。
由此可見，需要提供一種克服了現(xiàn)有技術(shù)中至少一些缺點(diǎn)的標(biāo)記和做標(biāo)記的系統(tǒng)。這種標(biāo)記最好是堅(jiān)強(qiáng)的，能夠遠(yuǎn)距離讀出，并且不需要電池使其工作。另外，最好這種標(biāo)記在許多制造處理中能夠經(jīng)受溫度，并能在事故中可能產(chǎn)生的高溫下幸存。還希望提供一種制造成本低的可遠(yuǎn)距離讀的標(biāo)記。
發(fā)明概述本發(fā)明提供了一種包括鑒定標(biāo)記的制品，其中標(biāo)記包含存儲(chǔ)信息，制品包括第一導(dǎo)電層，所述導(dǎo)電層限定對(duì)所述標(biāo)記的機(jī)械和RF進(jìn)入；所述標(biāo)記能夠視覺上偽裝在所述導(dǎo)電層下面，并且通過導(dǎo)電層不受破壞和非侵入地測(cè)量。
本發(fā)明還提供了一種對(duì)驗(yàn)證和跟蹤安全緊要元件的可嵌入鑒定標(biāo)記的使用，所述標(biāo)記僅僅包含無源元件，并且可視覺上偽裝。
本發(fā)明還提供了一種對(duì)驗(yàn)證和跟蹤安全緊要元件的可嵌入鑒定標(biāo)記的使用，所述標(biāo)記可在超過120攝氏度溫度下處理，而不損失信息內(nèi)容，并且可視覺上偽裝。
本發(fā)明還提供了一種對(duì)驗(yàn)證和跟蹤安全緊要元件的可嵌入驗(yàn)證標(biāo)記的使用，所述標(biāo)記包含存儲(chǔ)的信息，所述存儲(chǔ)的信息能夠通過機(jī)械和RF阻礙物不受破壞和非侵入地讀出；并且所述標(biāo)記可視覺上偽裝。
本發(fā)明還提供了一種用于識(shí)別包含鑒定標(biāo)記的系統(tǒng)，包含存儲(chǔ)的信息，所述存儲(chǔ)的信息能夠通過機(jī)械和RF阻礙物不受破壞和非入侵地讀出；并且所述標(biāo)記可視覺上偽裝。
上述根據(jù)本發(fā)明的標(biāo)記可遠(yuǎn)距離讀出。較好的方法使用基本上幅值恒定的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。構(gòu)成標(biāo)記和根據(jù)本發(fā)明的標(biāo)記檢測(cè)系統(tǒng)較好地顯著不同于轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)和轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)系統(tǒng)，雖然本發(fā)明不必排除轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)，并且僅僅由權(quán)利要求限定。轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)依賴于通信通道，根據(jù)通信協(xié)議傳送消息，例如詢問和回答消息。根據(jù)本發(fā)明的較好的標(biāo)記可描述為標(biāo)記的元件是無源的，標(biāo)記是無協(xié)議的，不以通信通道、詢問消息為基礎(chǔ)的等等。無源意思是標(biāo)記不包括，例如可在通信通道上回答詢問的有源元件。
本發(fā)明還包括一種用于在預(yù)定詢問區(qū)中產(chǎn)生磁場(chǎng)的裝置，包含用于產(chǎn)生具有基本上恒定幅值的所述磁場(chǎng)的磁場(chǎng)矢量的裝置、用于改變所述詢問區(qū)中所述磁場(chǎng)矢量的幅值的裝置，和用于確定所述磁場(chǎng)矢量的大小的裝置，其中，詢問區(qū)位于外面，并且不由產(chǎn)生裝置和改變裝置包圍。
本發(fā)明還包括一種包含具有多個(gè)基本上直邊的軟鐵磁性元件的標(biāo)記，所述邊緣相互以預(yù)先形成的空間關(guān)系安排，所述空間關(guān)系是預(yù)先選擇的，以確定代碼，直邊相互連接，軟鐵磁性元件具有低磁阻(高磁化率)，并且軟鐵磁性元件的每一個(gè)直邊具有至少一種狀態(tài)，其中當(dāng)所述標(biāo)記與具有基本上恒定幅值的磁場(chǎng)的磁場(chǎng)矢量之間的相對(duì)定向改變時(shí)，磁化方向反向。這種類型的標(biāo)記可由線材或片材通過沖壓或切割而制造，這減少了制造成本。
本發(fā)明可提供物體所用可嵌入識(shí)別標(biāo)記的各種好處，該標(biāo)記所含代碼具有與條形碼相同的信息內(nèi)容，但不用定制的集成電路和天線線圈。而且，該標(biāo)記的鑒別不受高溫影響。該標(biāo)記還可做成光學(xué)上中性，從而難以判斷該標(biāo)記或其所帶代碼的存在。以下對(duì)各附圖闡述進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)和實(shí)施例。
附圖概述

圖1示出包含根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的驗(yàn)證標(biāo)記的元件的一部分；圖2示出由根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的鑒定系統(tǒng)產(chǎn)生的鑒定脈沖；圖3示出按本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例使用的元件材料的示意圖；圖4和圖5示出用于負(fù)荷循環(huán)測(cè)試的層疊體樣品；圖6A到C示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的磁場(chǎng)發(fā)生器、接收機(jī)線圈和電路；圖7A、B概略地示出根據(jù)本發(fā)明的標(biāo)記的另一個(gè)實(shí)施例；圖8A和B示出圖7所示的標(biāo)記可配合使用的鎖的略圖；圖9A和9C示出根據(jù)本發(fā)明的標(biāo)記的另一個(gè)實(shí)施例的略圖，而圖9B示出等效于圖9A的標(biāo)記的細(xì)長(zhǎng)條的裝置；圖9D是圖9c所示的標(biāo)記的側(cè)視圖；圖10A是根據(jù)本發(fā)明的標(biāo)記的另一個(gè)實(shí)施例的略圖，10B是示出其使用細(xì)長(zhǎng)條的等效裝置；圖11A到11E示出與本發(fā)明一起使用的標(biāo)記元件。
較佳實(shí)施例的詳細(xì)描述下面，將對(duì)于信息元件的平面安排詳細(xì)地描述，但是本發(fā)明不限于此。本發(fā)明還包括二維線性或三維順序的單元，即產(chǎn)生磁場(chǎng)裝置和檢測(cè)存儲(chǔ)在標(biāo)記中的代碼的裝置。
圖1是包含根據(jù)本發(fā)明的驗(yàn)證標(biāo)記10的元件的一部分的實(shí)施例的略圖。例如，元件可以是機(jī)翼。安全緊要系統(tǒng)和元件涉及各工程領(lǐng)域，具有其本身唯一的規(guī)格和標(biāo)準(zhǔn)。常規(guī)用途可接受的元件可能不適合于安全緊要應(yīng)用?？稍贔.Redmill和T.Anderson,Chapman & Hall 1993年的“安全緊要系統(tǒng)當(dāng)前的問題、技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)”一書中找到安全臨界系統(tǒng)的一些方面。
安全臨界元件的驗(yàn)證標(biāo)記具有以下要求1．驗(yàn)證的可能性，即在元件從其制造或存儲(chǔ)地轉(zhuǎn)移到其最后的目的地時(shí)，鑒定元件是所宣稱廠家的真實(shí)元件；2．在安裝元件之后驗(yàn)證的可能性；
3．在事故發(fā)生后以追蹤為目的的鑒定標(biāo)記的可能性，由此承認(rèn)標(biāo)記無法在嚴(yán)重毀壞或毀壞之后工作。
對(duì)于安全臨界元件的驗(yàn)證和追蹤，缺少上述任何條件都是不能接受的。最好將標(biāo)記在視覺上偽裝起來，這使復(fù)制更加困難。最好再使標(biāo)記無法從一個(gè)元件轉(zhuǎn)移到另一個(gè)元件，除非是破壞它。
根據(jù)本實(shí)施例，元件包括具有一層或多層2、4、6、8的層疊體，其中它們是由可能含有強(qiáng)化纖維的高性能可愈粘合層3、5、7結(jié)合。層2、4、6、8通常是鋁或鋁合金，并可用于機(jī)翼或機(jī)身的結(jié)構(gòu)中。當(dāng)是鋁的時(shí)候，至少外部導(dǎo)電層2的厚度可以在0.1到2毫米的范圍內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明，導(dǎo)電層2、4、6、8不限于鋁，并且不需要導(dǎo)電。層疊體1可完全有效地阻擋射頻電磁輻射。最低的RF頻率，即長(zhǎng)波輻射頻率常?？紤]為148.5kHz或以上。根據(jù)部分“RF”可包含低于此的頻率。RF屏障或RF阻礙物，或具有有限RF進(jìn)入表示，層2使大約100KHz處的RF電磁波衰減得比1KHz以下的磁場(chǎng)能量衰減更利害，即前者的衰減大約是后者的10倍或更大?？梢酝ㄟ^0.15mm厚度的鋁片實(shí)現(xiàn)有限RF進(jìn)入，其中該厚度是通過導(dǎo)電頻率實(shí)現(xiàn)RF抑制的典型厚度，見例如“建筑電磁屏蔽手冊(cè)”，Leland H.Hemming,IEEE出版社。對(duì)于鋁以外的其它材料，外部導(dǎo)電層2的RF阻擋效果可以確定為值V大于300的導(dǎo)電層2，其中V由(導(dǎo)電層厚度(mm))2×(導(dǎo)電層相對(duì)磁導(dǎo)率)/(導(dǎo)電層的比抗性(ohm.mm))給出。V大于300，特別是大于1500的導(dǎo)電材料的厚度是有效的RF阻礙物。V的公式來自上述手冊(cè)的P18頁(yè)上的公式3到10給出的電磁輻射吸收。
使其適合于用于諸如航空器元件之類的高度應(yīng)力應(yīng)用的良好的層疊體1的機(jī)械性能依賴于粘合層3、5、7和層2、4、6、8之間良好的粘合。層2、4、6、8中的一層有任何干擾、變形、裂開、破裂或洞都是不理想的。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，標(biāo)記10包含在導(dǎo)電材料2的外層下面，例如嵌入粘合層3內(nèi)。標(biāo)記10定義了一代碼，它可以使用層疊體1以外的檢測(cè)器讀出。不必為了能夠讀出存儲(chǔ)在標(biāo)記10中的信息而穿透或者破壞外層2，即能夠遠(yuǎn)距離且非侵入地讀出。標(biāo)記10可以是只讀存儲(chǔ)器，它能夠非侵入地讀出，而不管標(biāo)記10是否由嚴(yán)格地限制或防止機(jī)械或RF進(jìn)入標(biāo)記10的導(dǎo)電層2、4包圍在兩側(cè)上。標(biāo)記10可包含EP-A-713195中描述的類型的薄軟的鐵磁性細(xì)長(zhǎng)元件9，但是不包括本發(fā)明的新特點(diǎn)。這些元件9最好足夠薄，從而它們不使導(dǎo)電層2和4有顯著變形，并且不嚴(yán)重影響整個(gè)層疊體1的機(jī)械性能。元件9可以放射狀地設(shè)置，從而細(xì)長(zhǎng)元件9之間的角度差表示編碼信息或數(shù)據(jù)，例如每一個(gè)元件9可相對(duì)于下一個(gè)元件以兩角距之一設(shè)置。第一角距可表示二進(jìn)制的“0”，第二角距可表示二進(jìn)制的“1”，但是本發(fā)明不限于二進(jìn)制系統(tǒng)。
如果將細(xì)長(zhǎng)元件9設(shè)置為圓的一部分，如半圓，就足夠了。圖1所示的細(xì)長(zhǎng)元件9的5度的角度差可容易地由根據(jù)本發(fā)明的檢測(cè)裝置辨別，從而標(biāo)記10可具有36個(gè)單獨(dú)細(xì)長(zhǎng)元件9，由此二進(jìn)制數(shù)量的存儲(chǔ)容量為236。這足以能夠由一個(gè)或多個(gè)參數(shù)，即廠商、制造日期和/或地區(qū)編碼項(xiàng)目。由細(xì)長(zhǎng)元件9的尺寸和材料、檢測(cè)線圈的設(shè)置以及外部磁場(chǎng)輻射頻率確定能夠檢測(cè)的標(biāo)記10的細(xì)長(zhǎng)元件9之間的角度或線性差的最小尺寸。
如果將元件9設(shè)置為整個(gè)圓，最好一個(gè)半圓內(nèi)的細(xì)長(zhǎng)元件9與相對(duì)的半圓內(nèi)的細(xì)長(zhǎng)元件9具有相同的定向。這可通過不同角距能夠不同編碼的技術(shù)實(shí)現(xiàn)。例如，如果選擇5.5和8.5度這兩個(gè)不同交間隔表示二進(jìn)制碼，則兩個(gè)不同半圓中任何兩個(gè)細(xì)長(zhǎng)元件9的軸將分開0.5度，且與代碼表示的值無關(guān)。可使用其它方法和元件9的安排，來形成可讀代碼，并包含于本發(fā)明的范圍內(nèi)。例如，代碼可以是有/無如EP-A-0472842中描述的信號(hào)寬度條形碼。
軟鐵磁性元件9最好具有低磁阻，即，它們具有高的相對(duì)磁導(dǎo)率或高的磁化率Xm。軟鐵磁性元件9可由高磁阻(低相對(duì)磁導(dǎo)率或者低磁化率)導(dǎo)電層，即諸如塑料、鋁或銅，或它們的合金之類的不磁化材料，或者由大于300的參數(shù)V的值確定的可磁化材料的導(dǎo)電層2、4圍繞，其中V是由(導(dǎo)電層2的厚度(mm))2×(導(dǎo)電層2的相對(duì)磁導(dǎo)率)/(導(dǎo)電層2的比抗性(ohm.mm))確定的。V的值最好是12×104或更小。對(duì)于本發(fā)明，最好(但不是必須)細(xì)長(zhǎng)元件9的長(zhǎng)度與其截面積的平方根的比是150或更大。細(xì)長(zhǎng)軟鐵磁性元件9具有在低磁場(chǎng)強(qiáng)度下達(dá)到飽和的性能。合適的軟磁性材料具有低的矯頑力和高的磁化率，如坡莫合金。
當(dāng)將如圖1所示的標(biāo)記10設(shè)置在基本上均勻的強(qiáng)度足夠的磁場(chǎng)(其磁力矢量具有特定的第一方向)中時(shí)，細(xì)長(zhǎng)元件9將沿它自己縱軸在該第一方向磁場(chǎng)矢量分量方向磁化。如果磁場(chǎng)矢量的定向改變?yōu)榈诙较?，使其掃過垂直于細(xì)長(zhǎng)軟鐵磁性元件9的縱向軸的方向，則該細(xì)長(zhǎng)元件9的磁化方向?qū)⒎聪颉，F(xiàn)在細(xì)長(zhǎng)元件9具有沿軟磁性材料元件9的縱軸的磁場(chǎng)矢量分量，但方向相反。由于材料是軟鐵磁性材料9，在在通過垂直于每一個(gè)有關(guān)的細(xì)長(zhǎng)元件9的縱軸移動(dòng)磁場(chǎng)矢量之后立即或與其同時(shí)發(fā)生反向。通過選擇具有類似于那些下面所述的磁性的適當(dāng)材料，可以在非常短的時(shí)間內(nèi)發(fā)生細(xì)長(zhǎng)軟鐵磁性元件9在磁方向的反向，從而設(shè)置在標(biāo)記10區(qū)域內(nèi)的檢測(cè)線圈將檢測(cè)由具體的細(xì)長(zhǎng)元件9的磁方向中的變化產(chǎn)生的感生電壓的窄脈沖。各個(gè)脈沖一般具有寬頻譜，包括許多高頻成份。當(dāng)將一組細(xì)長(zhǎng)元件9呈放射狀設(shè)置，并使具有基本上恒定大小的施加的磁場(chǎng)在標(biāo)記10的平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)時(shí)，得到如圖2概略地示出的一組脈沖。脈沖從一個(gè)到另一個(gè)的時(shí)間上的分隔是元件9的角距的結(jié)果，并與其成比例。通過分析脈沖之間的時(shí)間，可以鑒定由標(biāo)記10確定的代碼。
但是，元件9的磁化方向變化的檢測(cè)則由于外部導(dǎo)電層2而困難或不可能。由元件9的磁化方向的變化產(chǎn)生的信號(hào)頻譜中所有的高頻都由層2吸收。因此，即使有施加的磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)低頻(例如400Hz)，從每一個(gè)細(xì)長(zhǎng)元件9接收的信號(hào)也高度衰減，并常常無法測(cè)量。表1示出使用鋁制覆蓋層2，和100mm長(zhǎng)×0.75mm寬細(xì)長(zhǎng)元件9(其材料為Vitrovac 6060Z，來自德國(guó)Hanau,VAC)測(cè)量的結(jié)果。
表1
可見，在空氣中，即，沒有導(dǎo)電覆蓋(覆蓋=0mm)時(shí)，信號(hào)是2.2個(gè)單位，而在有0.5mm鋁制覆蓋層2時(shí)，信號(hào)減小到大約這個(gè)值的1/10，而對(duì)于1mm或更厚的覆蓋層2，沒有可以測(cè)量的信號(hào)。由于用于航空器部件中的鋁層2的厚度，標(biāo)記10實(shí)際上被RF屏蔽，與任何用于檢測(cè)帶9的磁化方向變化的裝置隔開。
令人驚訝的是，根據(jù)本發(fā)明，可通過在標(biāo)記10下面設(shè)置第二導(dǎo)電層4(即標(biāo)記10夾在兩個(gè)導(dǎo)電層2、4之間)，以形成如圖1所示的層疊體1而得到強(qiáng)信號(hào)。表2示出在這種情況下對(duì)于各種厚度的鋁制覆蓋層2和下層4，使用與上述表1相同的細(xì)長(zhǎng)元件9時(shí)的結(jié)果。
表2
增加下層4的厚度的效果是增加接收到的信號(hào)，從而對(duì)于0.5mm厚的覆蓋層，1mm或更厚的下層能夠增加信號(hào)強(qiáng)度，幾乎使其返回空氣中測(cè)量到的值。對(duì)于1.5mm厚的覆蓋層2，類似的下層4接收到的信號(hào)強(qiáng)度得以使用，該信號(hào)強(qiáng)度是空氣中的強(qiáng)度的大約25％，而且是當(dāng)0.5mm的覆蓋層沒有下層時(shí)得到的信號(hào)強(qiáng)度的兩倍。記住，來自通過導(dǎo)電金屬層的信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度應(yīng)當(dāng)與RF阻礙物成比例，這意味著對(duì)厚度為1.5mm的覆蓋層2和沒有下層的情況，接收到的信號(hào)強(qiáng)度估計(jì)是空氣中信號(hào)的千分之一。出乎意料的是標(biāo)記10夾在這兩個(gè)1.5mm鋁制層2、4之間使接收到的信號(hào)強(qiáng)度增加250倍。因此，根據(jù)本發(fā)明當(dāng)使用可電磁檢測(cè)和可讀標(biāo)記時(shí)，從標(biāo)記接收到的信號(hào)最好至少是施加的測(cè)量磁場(chǎng)的強(qiáng)度的1％，最好是施加的磁場(chǎng)強(qiáng)度的5％或更高的是接近于10％或更大。
本發(fā)明的較佳實(shí)施例獨(dú)立包括提供一具有帶標(biāo)記10的物體(諸如航空器部件)的鑒定系統(tǒng)，所述標(biāo)記10包括至少一個(gè)細(xì)長(zhǎng)軟鐵磁性元件9(有或無控制或保持元件)，將標(biāo)記10嵌入導(dǎo)電層下面的物體中，該層限制RF和機(jī)械進(jìn)入。導(dǎo)電層2可具有大于300的V值，其中V是由(導(dǎo)電層的厚度(mm))2×(導(dǎo)電層的相對(duì)磁導(dǎo)率)/(導(dǎo)電層的比抗性(ohm.mm))給出的。可將物件設(shè)置得通過詢問區(qū)，該區(qū)中產(chǎn)生具有基本上恒定大小的磁場(chǎng)矢量的磁場(chǎng)，并根據(jù)磁場(chǎng)矢量改變鑒定標(biāo)記1的定向。通過詢問區(qū)相鄰的檢測(cè)系統(tǒng)可檢測(cè)到軟鐵磁性元件9的磁化方向上的任何變化。標(biāo)記10存儲(chǔ)有用的信息量，例如大約16bit，并能夠通過非侵入方法讀出，而不論它是否嵌入覆蓋層2的下面，這基本上防止了機(jī)械和RF進(jìn)入。
細(xì)長(zhǎng)元件9的材料可以從任何適當(dāng)軟磁性材料中選擇。細(xì)長(zhǎng)元件9可由諸如無定形的磁性材料合金之類的軟鐵磁性材料制成，這種材料具有設(shè)置在含與第一方向平行的分量的磁場(chǎng)中時(shí)，轉(zhuǎn)容易沿細(xì)長(zhǎng)元件9的縱向(即第一方向)磁化，且當(dāng)磁場(chǎng)分量與第一方向反向時(shí)使磁化方向反向的性能。最好軟鐵磁性材料選得可以容易和快速地改變細(xì)長(zhǎng)元件9的磁化方向。在表3中列出一些適當(dāng)?shù)牟牧?。其它適當(dāng)?shù)牟牧鲜怯葾llied Signal Corp.,USA制造的合金2705M和2714Z。
表3
“鐵磁性材料”包括導(dǎo)電和不導(dǎo)電鐵磁性材料，例如，鐵氧體、無定形金屬合金。這種材料的磁性最好是0.5到1.0特斯拉的磁感應(yīng)B(=μ0(H+M))的飽和通量密度(Bs)，矯頑力(Hc)為大約0.025到1A/cm，以及相對(duì)磁導(dǎo)率(μrcl=ΔB/ΔH|H=0)大于10,000。適當(dāng)材料可具有250,000或甚至400,000的磁導(dǎo)率。如果材料具有剩磁，特別是在磁飽和的50到95％范圍內(nèi)，也是有利的。
對(duì)于使用表3的材料得到的信號(hào)強(qiáng)度和接收到的脈沖持續(xù)時(shí)間的結(jié)果示于表4中。在這個(gè)表中，將空氣中的信號(hào)強(qiáng)度和脈沖持續(xù)時(shí)間與然后夾在兩個(gè)0.5厚的鋁層之間的情況比較。值得注意的，各種材料的幅值和脈沖持續(xù)時(shí)間有差異。理想的是由夾在兩個(gè)鋁制層2、4之間的標(biāo)記10產(chǎn)生的信號(hào)的幅值應(yīng)當(dāng)高，而脈沖持續(xù)時(shí)間應(yīng)當(dāng)短。返回信號(hào)的高絕對(duì)幅值有助于正確判斷存儲(chǔ)在標(biāo)記10中的信息，并和噪聲信號(hào)比較辨別真信號(hào)。脈沖的縮短確定了標(biāo)記10中的細(xì)長(zhǎng)元件9之間最小的可檢測(cè)的角距，因此確定了可由標(biāo)記10存儲(chǔ)的最大數(shù)據(jù)量。最好是幅值對(duì)脈沖持續(xù)時(shí)間的比率應(yīng)當(dāng)盡可能高。最好的材料是6018，它給出最高的絕對(duì)幅值，和第二高幅值/脈沖持續(xù)時(shí)間比。另一種較好的材料6030Z和6006。使用這些材料，標(biāo)記10可夾在圖1層疊體中鋁制的外層2和下層4之間，并使用外部電磁檢測(cè)設(shè)備讀出具有有用的數(shù)據(jù)量的標(biāo)記10，而不論層2、4是否RF阻礙物。
表4
根據(jù)本發(fā)明的標(biāo)記10的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，它能夠經(jīng)受住用于形成如圖1所示的層疊體1的溫度，而不損失或破壞存儲(chǔ)信息。表4的磁性材料在制造層疊體1時(shí)通常可經(jīng)受住超過120攝氏度的溫度而沒有變化?？稍谥苽鋵盈B體1時(shí)使用超過150攝氏度或甚至是250攝氏度的溫度，而不影響存儲(chǔ)在標(biāo)記10中的數(shù)據(jù)?？蛇x擇適當(dāng)?shù)能涜F磁性材料，使它們的居里溫度超過200攝氏度。如果磁性不是不可逆地受到影響，則在制造過程中，標(biāo)記10可短時(shí)間經(jīng)受相當(dāng)高的溫度。可以選擇適當(dāng)?shù)目山?jīng)受大約350攝氏度的溫度，而不丟失數(shù)據(jù)的有剩磁軟鐵磁性材料。由此，還可以將標(biāo)記10包含在注塑模制、吹風(fēng)模制、高壓鍋模制或其它制造機(jī)器或處理中，從而標(biāo)記能夠包含于、模制于或形成于任何由這種機(jī)器制造的物件中。另外，由于細(xì)長(zhǎng)元件9可由軟鐵磁性材料制成，故強(qiáng)的電磁場(chǎng)能夠改變?cè)?，但是無法破壞存儲(chǔ)的信息，除非層疊體1完全毀壞或嚴(yán)重變形或破裂。另外，由于可以將標(biāo)記10埋入諸如鋁或似于金屬層制成的相對(duì)厚而穩(wěn)定的層2的下面，故標(biāo)記10可視覺上得到隱藏，并難以檢測(cè)。另外，由于標(biāo)記10被埋藏，無法通過沙、風(fēng)或除冰處理之類的機(jī)械磨損而改變。因此，根據(jù)本發(fā)明，覆蓋層2還可以為埋藏的標(biāo)記提供嚴(yán)格的機(jī)械進(jìn)入，特別是只有通過破壞或嚴(yán)重?fù)p壞覆蓋層2的至少一部分才能夠試圖接觸到標(biāo)記。而另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，層疊體1的機(jī)械性能不會(huì)由標(biāo)記10嚴(yán)重影響。
如今，復(fù)合鋁合金2024-T3是使用得最多的機(jī)身表面材料，還是GLARETM纖維金屬層疊體常常使用的材料。對(duì)于鋁制層疊體，復(fù)合和裸材料都能夠以0.3，0.4和0.5mm厚度使用?！皬?fù)合”意味著在合金上提供額外的幾乎純的薄膜鋁層，用于保護(hù)鋁合金不受周圍環(huán)境影響?！奥恪币馑际菦]有保護(hù)復(fù)合層。GLARETM是與玻璃纖維層3、5(圖3)結(jié)合的鋁制薄層2、4、6基礎(chǔ)上的材料。在GLARETM3中，將相同量的玻璃纖維沿與鋁層的旋轉(zhuǎn)方向成0度和90度定向。報(bào)告說雖然它具有稍微較低的硬度，但是對(duì)于疲勞強(qiáng)度和殘余強(qiáng)度，GLARE材料勝于鋁。因此不但對(duì)維修，而且對(duì)新結(jié)構(gòu)，這種材料都是理想的。將兩種類型的GLARETM用于測(cè)試中GLARE-3-3/2-0.2,GLARE3-2/1-0.3。差別在于鋁/預(yù)浸料坯層數(shù)(3/2或2/1)，和鋁層的厚度(0.2mm或0.3mm)。使用的所有GLARE材料是標(biāo)準(zhǔn)可買到的由荷蘭德爾夫特的結(jié)構(gòu)層疊體公司提供。
金屬層疊體12(樣品5到7，表5)中使用的粘著劑是AF-163-2-OST，由3M公司制造。片13(樣品1到4，表5)與也是由3M公司制造的AF163-2K結(jié)合。兩種粘劑都通過載體制造，差別在于2K-型的具有編制載體，而OST-型的具有隨意方向的纖維。
對(duì)于標(biāo)記10，使用170毫米×100毫米的面積。為了測(cè)試，發(fā)現(xiàn)標(biāo)記10相鄰的不受干擾的材料在標(biāo)簽每一側(cè)上至少要25毫米，這導(dǎo)致鋁制層疊體樣品和片13至少150毫米寬。樣品的設(shè)計(jì)如下(見表5)鋁制層疊體樣品(圖4)160毫米寬，420毫米高，標(biāo)記安裝到外部鋁層，片表面樣品(圖5)片150毫米寬，220毫米高，表面生片400毫米寬，900毫米高，標(biāo)記安裝到片13。
由于片13應(yīng)當(dāng)象修補(bǔ)，在基礎(chǔ)鋁中使用珠鋸制成50毫米切口。通過在破裂端部鉆孔(3毫米直徑)和在破裂區(qū)域上粘貼片而修補(bǔ)切口。片13的刀角圓弧半徑是25毫米(圖5)。沿鋁層的LT方向測(cè)試GLARE3-2/1-0.3片，而沿鋁層的L方向測(cè)試GLARE3-3/2-0.2片。材料的L方向是材料的旋轉(zhuǎn)方向，而LT垂直于L方向的平面中的L方向。
表5
鋁層疊體的樣品制備如下-用丙酮脫脂和清除-在含有諸如來自Henkel,DE的堿性脫脂液的70度浴器中脫脂30分鐘-在60度的鉻酸/硫酸浴器中腌制20分鐘，通過氰基丙烯酸鹽粘合劑(諸如來自Hottinger Baldwin MeBtechnik,DE)使軟鐵磁性帶(100毫米)以圖4所示的圖案粘結(jié)。
-用AF-163-2-OST層疊材料-在高壓鍋中的壓力和溫度下老化材料修補(bǔ)鋁制表面的樣品制備是如下進(jìn)行的-用珠鋸在表面生片中鋸50毫米的切口-在每一個(gè)切口端部鉆3毫米直徑孔-用丙酮脫脂和清除小片，用NOGO C20氰基丙烯酸鹽粘合劑以圖5所示的圖案在三點(diǎn)上粘合軟鐵磁性帶(100毫米)-由沙紙600磨光表面的小片區(qū)域
-由沙紙2000磨光表面的小片區(qū)域-由丙酮脫脂和清除表面-由來自3M公司的AF-163-2K將小片粘合到表面生片，由帶子固定小片的位置-在高壓鍋中在壓力和溫度下老化材料。
高壓鍋中的老化循環(huán)為施加30分鐘真空釋放真空壓力和溫度在30分鐘內(nèi)升高，直到3Bar和120攝氏度在30分鐘內(nèi)冷卻到40攝氏度，釋放壓力至1bar然后使樣品經(jīng)受受拉的機(jī)械負(fù)載循環(huán)。所有層疊的樣品(5到7)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的在120mPa時(shí)200,000次的壽命。對(duì)于小片樣品1到4，測(cè)試時(shí)間由破裂的傳播限制，但是，所有的樣品都超過170,000次。在軟鐵磁性元件9和層2之間沒有發(fā)現(xiàn)分層。確定沒有由元件9引起的影響。負(fù)載循環(huán)前后的電磁測(cè)試顯示，從標(biāo)記10接收到的信號(hào)強(qiáng)度沒有變化。
根據(jù)本發(fā)明的標(biāo)記10的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，它只需包括無源元件9，而不需諸如晶體管之類的有源元件。這可使根據(jù)本發(fā)明的標(biāo)記10容易和便宜地制造，可靠，不受電磁輻射或高溫(超過125攝氏度，例如超過150攝氏度)影響，并且也不依賴于能量從外加磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)移，以給有源裝置供電。標(biāo)記10還不需要包含硬磁性材料(但是這不被本發(fā)明排除在外)，而硬磁性材料會(huì)在強(qiáng)磁場(chǎng)中半永久地改變它們的磁化強(qiáng)度方向。
圖6A和B是適合于在二維詢問區(qū)29中產(chǎn)生平面旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的線圈安排略圖，其中詢問區(qū)面積等于磁場(chǎng)發(fā)生器檢測(cè)器20，并且平行于其外表面。磁場(chǎng)的一有用部分位于發(fā)生器檢測(cè)器20外面，從而旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)可能由如圖1所示的標(biāo)記10施加在層疊體1上。磁場(chǎng)發(fā)生器檢測(cè)器20包括兩個(gè)平坦的發(fā)送線圈21、22，和兩個(gè)平坦的接收線圈23、24。磁場(chǎng)發(fā)生器檢測(cè)器20的詢問區(qū)29位于磁場(chǎng)發(fā)生器檢測(cè)器20的外面。將發(fā)送線圈21和22以相互90度地繞在可由變壓器鋼板制成的層疊體金屬芯25上。芯256與芯25的磁導(dǎo)率與空氣的比值成比例地增加發(fā)生器檢測(cè)器20周圍的磁場(chǎng)。與發(fā)送線圈21、22相關(guān)的是兩個(gè)垂直安排的接收線圈23和24。詢問區(qū)29中的磁場(chǎng)矢量26的方向由線圈21和22中正弦電流之間的相對(duì)相位確定。當(dāng)兩個(gè)線圈中電流之間的相位差是90度時(shí)，在詢問區(qū)29任何區(qū)域中得到均勻的旋轉(zhuǎn)場(chǎng)。由于磁場(chǎng)在詢問區(qū)29中任何位置均勻旋轉(zhuǎn)，故將標(biāo)記10設(shè)置在詢問區(qū)29中的哪一個(gè)位置上來從標(biāo)記10得到滿意的信號(hào)接收是不重要的。根據(jù)本發(fā)明的磁場(chǎng)發(fā)生器檢測(cè)器20將設(shè)計(jì)得產(chǎn)生一磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)可具有5到400高斯的大小?？沈?qū)動(dòng)磁場(chǎng)發(fā)生器檢測(cè)器20的線圈21、22，從而它們產(chǎn)生一磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)具有基本上恒定的大小，并且按照不同定向移動(dòng)通過二維詢問區(qū)29，或平滑地旋轉(zhuǎn)?？蓪⒔邮站€圈23、24的輸出饋送到控制器和電信號(hào)處理裝置，以使檢測(cè)到的脈沖與雜音隔離。脈沖波整形電路可改善脈沖質(zhì)量以輸出信號(hào)序列。磁場(chǎng)矢量的定向可以隨意選擇，或可跟從任何具體正則序列。磁場(chǎng)矢量還可通過以每一個(gè)定向的小角度振蕩。控制器和電信號(hào)處理裝置可包括用于記錄磁場(chǎng)矢量(產(chǎn)生脈沖)的每一個(gè)具體定向的裝置。通過這一信息，可識(shí)別產(chǎn)生接收線圈中的脈沖的磁場(chǎng)矢量方向，并由其再構(gòu)成存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。如果磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)均勻，可以遵循時(shí)間模式的檢測(cè)脈沖序列，該模式與標(biāo)記10上的細(xì)長(zhǎng)元件9的空間間隔有一對(duì)一的關(guān)系。如果磁場(chǎng)矢量有規(guī)則地移動(dòng)通過詢問區(qū)29，則僅僅需要記錄脈沖的時(shí)間序列，以推斷磁場(chǎng)矢量對(duì)應(yīng)的方向。可將脈沖序列饋送到邏輯電路中，以將脈沖的時(shí)間序列轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)或其它代碼。
下面將參照?qǐng)D6c描述根據(jù)本發(fā)明的檢測(cè)器電路的實(shí)施例?？刂破?1產(chǎn)生通過放大器36、38饋送到線圈21、22的電流。通過地址電路30到31從EPROMS35、33讀出所需電流值。由線圈21、22產(chǎn)生的磁場(chǎng)在一個(gè)平面內(nèi)連續(xù)旋轉(zhuǎn)，以形成2-D詢問區(qū)29。如圖6C所示，兩個(gè)直交的檢測(cè)線圈23、24的輸出端用于檢測(cè)，并且當(dāng)標(biāo)記10處于詢問區(qū)29內(nèi)時(shí)以失真的正弦波出現(xiàn)。將由具體細(xì)長(zhǎng)軟鐵磁性元件9產(chǎn)生的各個(gè)脈沖與隨機(jī)噪聲和由放電橫向小間隙產(chǎn)生的脈沖一起疊加在基本正弦波上。從電路45到47產(chǎn)生的線圈23、24輸出的平方計(jì)算磁場(chǎng)矢量的大小。在加法器8中對(duì)電路45、47的輸出求和，以產(chǎn)生組合信號(hào)。然后將組合信號(hào)饋送到超外差接收電路49到54。第一振蕩器53產(chǎn)生具有中頻(通常為455KHz)信號(hào)。在混頻器49中產(chǎn)生中頻與組合信號(hào)的乘積。將混頻器49的輸出饋送到陶瓷濾波器50。通過在混頻器51中使陶瓷濾波器50的輸出與來自振蕩器54的中頻相乘，并將乘積后的信號(hào)提供給低通濾波器50，在解調(diào)電路51、52、54中對(duì)陶瓷濾波器50的輸出進(jìn)行解調(diào)。對(duì)于熟悉AM-接收機(jī)技術(shù)(見例如Addison-Wesley出版公司的FerrelG.Stremler著的“通信系統(tǒng)導(dǎo)論”1990年第三版)的人，上述處理是已知的。將來自低通濾波器52的脈沖串饋送到控制器11，脈沖串將從該控制器11送到外部計(jì)算機(jī)(圖中未示)以進(jìn)一步分析和譯碼。
可從檢測(cè)線圈23、24的相位(圖中未示)確定磁場(chǎng)矢量26的任何一個(gè)具體方向。用于確定磁場(chǎng)矢量26的定向的裝置可以是用于比較線圈23、24的相對(duì)相位的電路，并可包含在控制器11中，或獨(dú)立的微處理器或計(jì)算機(jī)中(圖中未示)。
本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例概略地示于圖7A和B中。它由類似于上面描述的一組鐵磁性細(xì)長(zhǎng)元件9構(gòu)成，細(xì)長(zhǎng)元件9夾在兩個(gè)鋁板27和28之間。鋁板27、28可使用老化粘劑粘合。鋁板27、28分別是0.1到2mm厚，或由導(dǎo)電材料制成，其中導(dǎo)電材料V值大于300,V是由V=(導(dǎo)電層厚度(毫米))2×(導(dǎo)電層相對(duì)磁導(dǎo)率)/(導(dǎo)電層的比抗性(ohm.mm))給出。元件9以角度差設(shè)置在它們之間，以當(dāng)由適當(dāng)?shù)臋z測(cè)裝置讀出時(shí)，提供代碼，例如，已參照?qǐng)D6描述的。鑒定裝置25可用作旅館房間或私人房門的電子密鑰。由于電子密鑰鋁板27、28的層疊體制成的這一事實(shí)，故裝置25非常耐用，并且可替代傳統(tǒng)用于鎖的金屬鑰匙。圖8中示出適當(dāng)?shù)逆i40。鎖包括用于容納電子密鑰25的裝置的空間41?？臻g41形成檢測(cè)器42的詢問區(qū)，該詢問區(qū)類似于參照?qǐng)D6描述的檢測(cè)器。鎖40還包含適當(dāng)?shù)碾娮釉O(shè)備43和輸電線32和34，用于控制檢測(cè)器42并為其供電。電子設(shè)備43還能夠檢測(cè)任何裝置25代碼，并將該代碼與存儲(chǔ)在其本身存儲(chǔ)器中的比較。如果裝置25的代碼與存儲(chǔ)在電子設(shè)備43中的代碼匹配，則螺線管39和37首先在彈簧56的力下從門閂55中的凹口46收回鎖銷44，然后在彈簧57的力下將門閂55從其在鎖中的位置收回。
如圖1所示的鑒定標(biāo)記10是放射型的，但是根據(jù)本發(fā)明，細(xì)長(zhǎng)軟鐵磁性元件9可以任何空間設(shè)置安排，只要該安排適合于產(chǎn)生鑒定代碼。具體地說，不必放射形地安排細(xì)長(zhǎng)元件9。本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例包含細(xì)長(zhǎng)元件9的線性安排，這在外觀上類似于傳統(tǒng)的線性光學(xué)條形碼。在本實(shí)施例中，細(xì)長(zhǎng)元件9之間的線性距離可以確定代碼。
根據(jù)本發(fā)明的標(biāo)記10可包含各種形狀的軟鐵磁性材料，并且本發(fā)明不限于分開的細(xì)長(zhǎng)元件9來形成標(biāo)記10的代碼。令人驚訝的是，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)彎曲成各種角度的單個(gè)軟鐵磁性材料帶(如圖9A所示)產(chǎn)生一組類似于由圖9B中所示的鐵磁性帶狀元件的安排產(chǎn)生的信號(hào)。因此，鐵磁性材料元件不必相互電磁分開。具體地說，通過將軟鐵磁性材料的電線59放置在如圖9C所示的一側(cè)上覆蓋有粘劑58的鋁帶60上，其截面如圖9D所示，可產(chǎn)生如圖9A所示的安排。
另外，已經(jīng)確定如圖10A所示的軟鐵磁性材料多側(cè)片產(chǎn)生類似于如圖10B所示的帶狀安排的信號(hào)。從這些例子可以假定，要產(chǎn)生位于旋轉(zhuǎn)外磁一周期的信號(hào)的軟鐵磁性材料的形狀或圖案的每一個(gè)直邊緣部分由其角決定。信號(hào)的大小確定邊緣部分的長(zhǎng)度。因此，本發(fā)明包含一種標(biāo)記10，它包含既有片狀也有帶狀產(chǎn)品的多面形狀的鐵磁性材料。
本發(fā)明的上述內(nèi)容涉及相對(duì)于標(biāo)記10移動(dòng)磁場(chǎng)矢量。但是，本發(fā)明還包含相對(duì)于磁場(chǎng)移動(dòng)標(biāo)記10。例如，可以將圖1、7、8A、9A或10A所示的類型的標(biāo)記放置在處于靜止磁場(chǎng)中的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)臺(tái)上。標(biāo)記10與磁場(chǎng)矢量之間任何形式相對(duì)移動(dòng)，只要這種移動(dòng)導(dǎo)致磁場(chǎng)矢量的定向相對(duì)于標(biāo)記10變化，從而以一序列產(chǎn)生多個(gè)這樣的定向，則包含于本發(fā)明中。
根據(jù)本發(fā)明，最好標(biāo)記10包含作為只讀存儲(chǔ)器記錄某信息的元件9。但是本發(fā)明還包含讀/寫存儲(chǔ)器。圖11A到11E所示的軟鐵磁性元件可由導(dǎo)電層2層疊，以形成根據(jù)本發(fā)明的可偽裝的、可非侵入測(cè)量的、可嵌入標(biāo)記。通過對(duì)軟鐵磁性元件9進(jìn)行適配，使標(biāo)記10可編程，從而它們失去使它們的磁化方向反向的能力，而不引起永久的破壞。這可通過提供與一個(gè)或更多形成磁性元件9相關(guān)的保持元件而實(shí)現(xiàn)。通過改變保持元件的狀態(tài)，可以激勵(lì)或去激勵(lì)有關(guān)細(xì)長(zhǎng)元件9。這些元件是已知如此的，因此這里不詳細(xì)描述了。保持元件最好由具有剩磁特性的材料制成。保持元件最好包含具有比細(xì)長(zhǎng)元件9更高的矯頑力和更高飽和磁通密度的材料。保持元件可包含Gamma Fe2O3、維卡合金、remendur、ArnochromeⅢ(由Arnold Engineering，美國(guó)制造)或任何類似的材料。只要保持元件磁化，它將防止相關(guān)的細(xì)長(zhǎng)元件9的磁方向的變化，或至少嚴(yán)格地改變其變化，從而檢測(cè)到的脈沖能夠相互鑒別。如果將保持元件放置在強(qiáng)大(在保持元件的矯頑力以上)但振蕩漸減的磁場(chǎng)上，則它及被去磁，并且相關(guān)的細(xì)長(zhǎng)元件9可對(duì)外部磁場(chǎng)有反映。保持元件還可以是較寬層疊體軟鐵磁性剩磁材料。保持元件可層疊在或位于細(xì)長(zhǎng)軟鐵磁性元件9的下面，并且最好包括剩磁材料。
如圖11A所示的標(biāo)記10是從US-A-3665449知道其原理的。與細(xì)長(zhǎng)軟鐵磁性元件9相鄰的是保持或控制元件15，這種元件具有剩磁特性，并且由于其相鄰而磁耦合到細(xì)長(zhǎng)軟磁性元件9。保持元件15的磁性材料最好具有比軟磁性材料更高的矯頑力和飽和磁通密度。保持元件最好在檢測(cè)標(biāo)記10所需的磁場(chǎng)中不飽和。只要保持元件磁化，它會(huì)影響細(xì)長(zhǎng)元件9，從而細(xì)長(zhǎng)元件9的磁方向不會(huì)發(fā)生變化。如果檢測(cè)線圈中產(chǎn)生的脈沖充分改變，以相互辨別，則不必完全抑制磁反向。每一個(gè)元件9還都可以由如US-A-4746908所示和圖11B所示的軟鐵磁性材料19和剩磁材料15的層疊體構(gòu)成。如果將標(biāo)記10放置在強(qiáng)大的漸減振蕩磁場(chǎng)中，則保持元件15去磁，并且現(xiàn)在每一個(gè)細(xì)長(zhǎng)元件9都能夠產(chǎn)生脈沖。例如，當(dāng)安裝在商店里的制品內(nèi)以防止盜竊時(shí)，保持元件15首先去磁。在購(gòu)買了它以后磁化，從而標(biāo)記10不會(huì)激勵(lì)檢測(cè)系統(tǒng)。當(dāng)將標(biāo)記10埋藏在導(dǎo)電覆蓋層2的下面時(shí)，它是看不見的，由此偽裝起來。
圖11C所示的標(biāo)記10由US-A-4746908而知道。它由較大片的軟鐵磁性細(xì)長(zhǎng)元件9、19和保持元件15、25構(gòu)成。標(biāo)記10以這種原理工作大面積軟磁材料產(chǎn)生小脈沖或不產(chǎn)生脈沖。相應(yīng)地，當(dāng)保持元件15、25去磁時(shí)，軟鐵磁性細(xì)長(zhǎng)元件9、19不產(chǎn)生脈沖。當(dāng)保持元件15、25磁化時(shí)，它們抵消了位于它們下面的軟鐵磁性材料的區(qū)域，留下激勵(lì)的細(xì)長(zhǎng)軟鐵磁性細(xì)長(zhǎng)元件9。
圖11D所示的標(biāo)記10是由US-A-3983552的原理知道的。不將保持元件15放在軟磁細(xì)長(zhǎng)元件9旁，而代之以將它兩個(gè)疊置。保持元件15和細(xì)長(zhǎng)元件9的面積可以是相同的，并且可以層疊在一起。根據(jù)保持元件15和細(xì)長(zhǎng)元件9的相對(duì)尺寸和磁強(qiáng)度，能夠抑制或扭曲可用于檢測(cè)目的的脈沖。
圖11E所示的標(biāo)記是從US-A-3747086知道的，并且由軟鐵磁性細(xì)長(zhǎng)元件9和兩個(gè)保持元件15、25(具有不同剩磁特性)構(gòu)成。根據(jù)保持元件15和/或25的磁狀態(tài)，可以將由細(xì)長(zhǎng)元件9產(chǎn)生的脈沖的性質(zhì)用于檢測(cè)目的。
如上所述的標(biāo)記10用于根據(jù)本發(fā)明的檢測(cè)系統(tǒng)中，本發(fā)明包含用于產(chǎn)生基本上大小恒定的磁場(chǎng)的裝置，并且通過改變標(biāo)記10具有基本上恒定大小的磁場(chǎng)矢量的相對(duì)定向，而檢測(cè)標(biāo)記10。除了根據(jù)本發(fā)明的檢測(cè)系統(tǒng)以外，檢測(cè)系統(tǒng)還包括如US-A-4746908、3983552、3747086或3665449號(hào)傳統(tǒng)檢測(cè)系統(tǒng)。傳統(tǒng)系統(tǒng)能夠用于將標(biāo)記10定位在大致的位置，而根據(jù)本發(fā)明的檢測(cè)系統(tǒng)能夠用于將代碼讀出。
下面將通過改善根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的標(biāo)記10的安全性，描述根據(jù)圖11的保持元件15的使用。本實(shí)施例的標(biāo)記10可包括如圖1所示的放射狀序列的軟鐵磁性細(xì)長(zhǎng)元件9。第一個(gè)三條帶可確定開始區(qū)域，從而可以確定序列的開始，例如第一帶是0度，第二帶為7度，而第三帶是10度。剩下的帶確定二進(jìn)制數(shù)，并間隔5度。因此開始區(qū)域的序列7度和3度是可唯一識(shí)別的。剩余的到185度的元件9位于從15度到85度的任何5度空間內(nèi)。
提供9表示二進(jìn)制數(shù)中的“1”。能夠表示的最大數(shù)量是235。對(duì)于每一個(gè)生產(chǎn)部件，由一個(gè)授權(quán)機(jī)構(gòu)分派號(hào)碼，并在可公共得到的數(shù)據(jù)庫(kù)中登記，例如，在因特網(wǎng)上，如果必要，由密碼保護(hù)。由此，一旦分派了號(hào)碼，則任何新的具有表示與分派號(hào)碼相同的號(hào)碼的標(biāo)記10的部件是假貨。另外，每一個(gè)元件由兩種材料層疊而成，看起來是一樣的。從分派的號(hào)碼，由安全運(yùn)算法則產(chǎn)生較小的號(hào)碼，例如單向函數(shù)，從這種函數(shù)方便地由大號(hào)碼得到小號(hào)碼，但是由這種函數(shù)，知道幾個(gè)較大和較小號(hào)碼就能提供為所有其它大號(hào)碼計(jì)算小號(hào)碼的可能性。一旦得到例如可能是散列數(shù)字的小號(hào)碼，即在標(biāo)記10中有的第一元件開始計(jì)數(shù)。讓我們假設(shè)在標(biāo)記10中有15個(gè)元件，并且雜散數(shù)字是6。然后，從開始區(qū)域相鄰的第一帶開始計(jì)數(shù)，并且第六個(gè)元件9特殊帶(它是如圖11B所示的層疊體)，這個(gè)元件9具有由軟磁性材料層疊的保持元件15。現(xiàn)在標(biāo)記10根據(jù)標(biāo)記10的磁性處理，表現(xiàn)不同。在使標(biāo)記10經(jīng)受了大的漸減振蕩磁場(chǎng)之后，當(dāng)被放置在具有基本上恒定大小的磁場(chǎng)矢量的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)中時(shí)，標(biāo)記10由正確號(hào)碼讀出。如果然后使標(biāo)記10經(jīng)受強(qiáng)恒定磁場(chǎng)，由于第六個(gè)元件9的回應(yīng)被抑制，故讀出不同。對(duì)最終比較的正確性的確認(rèn)有助于檢測(cè)有效的標(biāo)記10。
已經(jīng)參照一些實(shí)施例和附圖描述了本發(fā)明，但是熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員理解，在由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的范圍內(nèi)，可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行修改和補(bǔ)充。例如，本發(fā)明包含通過超聲波測(cè)試設(shè)備可非侵入地讀出且不毀壞標(biāo)記10的植入。標(biāo)記10可由與周圍材料相比具有超聲波對(duì)照的材料制成。例如，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)通過上述測(cè)試樣品(圖4和5)，使用具有產(chǎn)生寬帶10MHz信號(hào)的變換器(它產(chǎn)生超聲波脈沖，該超聲波脈沖從標(biāo)記10反射)探針的超聲波測(cè)試設(shè)備，可檢測(cè)植入的標(biāo)記10和元件9。這種檢測(cè)形式不必由軟鐵磁性材料制造元件9。另外，元件9可以是任何形狀的，例如，它們可以是字母數(shù)字字符。超聲波測(cè)試能夠用作讀出標(biāo)記10的另外的方法，標(biāo)記10還可以使用上述旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)而讀出。例如，標(biāo)記10可以由軟鐵磁性元件9和其它類似的但是無磁性元件構(gòu)成。因此，由磁方法讀出的數(shù)字將不同于由超聲波看到的數(shù)字，這種差別可用作另加的安全檢測(cè)。
還可以使用對(duì)于γ射線比周圍材料更不透明的材料制成可嵌入非侵入且不破壞的可讀標(biāo)記。通過將γ射線源射過有感光材料的元件，在γ射線照片另外一側(cè)上得到標(biāo)記10。
讀出標(biāo)記10的γ射線和超聲波方法和磁方法以及前面的實(shí)施例相比不夠好，因?yàn)棣蒙渚€需要特別安全處理?xiàng)l件，并且超聲波探針通過探針和要檢測(cè)的物體之間的凝膠薄膜才工作得最好，這與使用如圖6所示的檢測(cè)器線圈的簡(jiǎn)單的手持式測(cè)試設(shè)備(從而允許遠(yuǎn)距離讀出標(biāo)記10)相比，笨拙得多。
權(quán)利要求
1．一種包括鑒定標(biāo)記的制品，其中所述標(biāo)記包含存儲(chǔ)信息，所述制品的特征在于包括第一導(dǎo)電層，所述導(dǎo)電層限定對(duì)所述標(biāo)記的機(jī)械和RF進(jìn)入；并且所述標(biāo)記能夠視覺上偽裝在所述導(dǎo)電層下面，并且通過導(dǎo)電層不受破壞和非入侵地測(cè)量。
2．如權(quán)利要求1所述的制品，其特征在于所述標(biāo)記是不以通信通道為基礎(chǔ)的。
3．如權(quán)利要求1所述的制品，其特征在于所述標(biāo)記包含軟鐵磁性元件，該元件具有多個(gè)基本上直的邊緣，所述邊緣相互以預(yù)先形成的空間關(guān)系安排，所述空間關(guān)系預(yù)先選擇，以確定存儲(chǔ)的信息，所述軟鐵磁性元件具有低磁阻(高磁化率)；并且所述軟鐵磁性元件的每一個(gè)邊緣具有至少一種狀態(tài)，其中當(dāng)所述標(biāo)記與具有基本上恒定的幅值的磁場(chǎng)矢量之間的相對(duì)定向改變時(shí)，磁化方向是可反向的。
4．如權(quán)利要求3所述的制品，其特征在于邊緣相互間有角度關(guān)系，邊緣之間的角距確定了所述信息。
5．如權(quán)利要求1所述的制品，其特征在于將所述標(biāo)記夾在第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層之間。
6．如權(quán)利要求1所述的制品，其特征在于存儲(chǔ)在所述標(biāo)記中的信息不是電磁可擦的。
7．一種用于驗(yàn)證和跟蹤元件的可嵌入鑒定標(biāo)記，所述標(biāo)記的特征在于本質(zhì)上由無源元件構(gòu)成，并且可視覺上偽裝。
8．一種用于驗(yàn)證和跟蹤元件的可嵌入鑒定標(biāo)記，所述標(biāo)記的特征在于可在超過120攝氏度溫度下處理，而不損失信息內(nèi)容，并且可視覺上偽裝。
9．一種用于驗(yàn)證和跟蹤元件的可嵌入驗(yàn)證標(biāo)記，所述標(biāo)記特征在于包含存儲(chǔ)的信息，所述存儲(chǔ)的信息能夠通過機(jī)械和RF阻礙物不受破壞和非入侵地讀出；并且所述標(biāo)記可視覺上偽裝。
10．一種用于識(shí)別包含鑒定標(biāo)記的系統(tǒng)，其特征在于所述標(biāo)記包含存儲(chǔ)的信息，所述存儲(chǔ)的信息能夠通過機(jī)械和RF阻礙物不受破壞和非侵入地讀出；并且所述標(biāo)記可視覺上偽裝。
11．如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于所述標(biāo)記不是以通信能道為基礎(chǔ)的。
12．如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于所述標(biāo)記包含具有多個(gè)基本上直的邊緣的軟鐵磁性元件，所述邊緣以預(yù)先形成的相互的空間關(guān)系安排，所述空間關(guān)系是預(yù)先選擇的，以確定存儲(chǔ)的信息；軟鐵磁性元件具有低的磁阻(高磁化率)；并且軟鐵磁性元件的每一個(gè)邊緣具有至少一種狀態(tài)，其中當(dāng)所述標(biāo)記與具有基本上恒定幅值的磁場(chǎng)的磁場(chǎng)矢量之間的相對(duì)定向改變時(shí)，磁化方向反向。
13．如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其特征在于邊緣相互間有角度關(guān)系，所述邊緣之間的角距確定了信息。
14．如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于所述標(biāo)記夾在RF阻礙物與另一個(gè)RF阻礙物之間。
15．如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于存儲(chǔ)在所述標(biāo)記中的信息不是電磁可擦的。
16．如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其特征在于磁場(chǎng)是具有基本上恒定幅值的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。
17．一種用于在預(yù)定詢問區(qū)中產(chǎn)生磁場(chǎng)的裝置，其特征在于包含用于產(chǎn)生具有基本上恒定幅值的所述磁場(chǎng)的磁場(chǎng)矢量的裝置；用于改變所述詢問區(qū)中所述磁場(chǎng)矢量的定向的裝置；用于確定所述磁場(chǎng)矢量的幅值的裝置，其中，詢問區(qū)位于外面，并且不由產(chǎn)生裝置和改變裝置包圍。
18．如權(quán)利要求17所述的產(chǎn)生裝置，其特征在于所述產(chǎn)生裝置包括兩對(duì)二次相互直交的繞組，每一個(gè)所述繞組具有矩形截面。
19．一種包含具有多個(gè)基本上直邊的軟鐵磁性元件的標(biāo)記，其特征在于所述邊緣相互以預(yù)先形成的空間關(guān)系安排，所述空間關(guān)系是預(yù)先選擇的，以確定代碼，直邊相互連接，軟鐵磁性元件具有低磁阻(高磁化率)，并且軟鐵磁性元件的每一個(gè)直邊具有至少一種狀態(tài)，其中當(dāng)所述標(biāo)記與具有基本上恒定幅度的磁場(chǎng)的磁場(chǎng)矢量之間的相對(duì)定向改變時(shí)，磁化方向反向。
全文摘要
本發(fā)明描述了一種植入的、可非侵入且非破壞讀出的鑒定標(biāo)記(10)，它大大減小了射頻和機(jī)械進(jìn)入。標(biāo)記(10)能夠存儲(chǔ)超過16bit的數(shù)據(jù)。標(biāo)記(10)較好地可遠(yuǎn)距離讀出，不可由電磁輻射擦除，可視覺上偽裝，并且其存儲(chǔ)的信息免于暴露在高溫下受損，這將使它適合于用于安全緊要應(yīng)用中。還描述了一種鑒定標(biāo)記(10)的檢測(cè)系統(tǒng)。
文檔編號(hào)B64D47/00GK1318175SQ99811040
公開日2001年10月17日 申請(qǐng)日期1999年2月4日 優(yōu)先權(quán)日1998年9月18日
發(fā)明者D·拉卡福, 開優(yōu)·申克, G·A·范德斯梯格 申請(qǐng)人:美國(guó)3M公司