具有增强的频率稳定性和信号强度的磁致机械标记物制造技术

一种磁致机械谐振器设备包括铁磁谐振器元件，铁磁谐振器元件具有基本上等于铁磁谐振器元件的谐振频率的1/2波长的整数倍(N)的长度，其中铁磁谐振器元件由无定形金属材料形成，其中N为至少2；以及至少一个偏置磁性元件，至少一个偏置磁性元件沿着铁磁谐振器元件的横向侧设置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有增强的频率稳定性和信号强度的磁致机械标记物
技术介绍
磁致机械谐振器是众所周知的，并且已经用于零售安全应用数十年。此外，磁致机械谐振器(MMR)由于其低成本、薄型和柔性部件也适用于内埋的基础结构。磁致机械谐振器(MMR)可被构造为独立式标记物或物理地附接到地下管或公用设施。磁致机械谐振器(MMR)可用于准确地识别内埋的资产和其位置。例如，参见US2012/068823；US2012/0325359；US2013/0099790；以及US2016/030756；这些中的每个全文以引用方式并入本文。然而，此类MMR的检测范围和频率稳定性可被限制。例如，性能可受到用于标记物中的金属带状物的长度的限制，并且标记物的频率稳定性可受地球的磁场的影响。
技术实现思路
在本专利技术的第一方面中，磁致机械谐振器(MMR)设备包括铁磁谐振器元件，铁磁谐振器元件具有基本上等于铁磁谐振器元件的谐振频率的1/2波长的整数倍(N)的长度，铁磁谐振器元件由无定形金属材料形成，并且其中N为至少2。MMR设备也包括至少一个偏置磁性元件，至少一个偏置磁性元件沿着铁磁谐振器元件的横向侧设置。本专利技术的上面的概述不旨在描述本专利技术的每个示出的实施方案或每个具体实施。图及其后的详细描述更特别地举例说明这些实施方案。附图说明在下文中将引用本专利技术的非限制性示例且参考附图对本专利技术进行部分描述，在附图中：图1A是根据本专利技术的第一方面的磁致机械标记物的部件的等轴视图。图1B是根据本专利技术的另一方面的磁致机械标记物的部件的等轴视图。图1C是根据本专利技术的另一方面的磁致机械标记物的部件的等轴视图。图1D是根据本专利技术的另一方面的磁致机械标记物的部件的等轴视图。图2A是根据本专利技术的另一方面的磁致机械标记物的部件的等轴视图。图2B是根据本专利技术的另一方面的磁致机械标记物的部件的等轴视图。图3A是根据本专利技术的另一方面的磁致机械标记物的部件的等轴视图。图3B是根据本专利技术的另一方面的磁致机械标记物的部件的等轴视图。图4是根据本专利技术的另一方面的磁致机械标记物的壳体和部件的分解等轴视图。图5A和图5B示出了具有传统设计的MMR设备(图5A)和差分偏置MMR设备(图5B)的增益和频率稳定性。图6示出另一差分偏置MMR设备的增益和频率稳定性。虽然本专利技术可修正为各种修改形式和另选形式，但其具体形式已在附图中以举例的方式示出，并且将详细描述。然而，应当理解，本专利技术不将本专利技术限制于所描述的特定实施方案。正相反，本专利技术覆盖落入如由所附权利要求书所限定的本专利技术的范围内的所有修改、等同物和另选方案。具体实施方式在以下描述中，将引用形成描述的一部分的附图，并且在附图中以说明的方式示出可实践本专利技术的具体实施方案。就这一点而言，方向性术语，诸如“顶部”、“底部”、“前部”、“后部”、“在前面的”、“向前”和“尾部”等参考所描述的(多个)附图的取向来使用。因为本专利技术的实施方案的部件可定位成多个不同取向，所以方向性术语用于说明的目的，并且绝不是限制性的。应当理解，在不脱离本专利技术范围的情况下，可利用其它实施方案，并且可进行结构性或逻辑性的改变。因而，以下的详细描述不被视为具有限制意义，并且本专利技术的范围由所附权利要求书限定。本文描述了具有用于定位和识别内埋的资产的延伸的信号范围的磁致机械谐振器(MMR)标记物。特别地，本文描述的MMR利用具有为对应的谐振频率的半波长的整数倍(N，其中整数N为至少2)的长度的无定形金属带状物的差分交流偏置结构。这样的磁致机械谐振器可由于其低成本、薄型和柔性部件适用于内埋的基础结构。MMR标记物可为独立式标记物，MMR标记物可物理附接到地下资产，诸如盘管或棒状管或其他公用设施，或者MMR标记物可附接到位于地下资产处或附近的另一设备或载体，诸如警示或警告带。特别地，与传统MMR标记物相比，本文描述的MMR标记物可提供频率可调性、高频率稳定性、高能量存储和薄型，所有这些与延伸的检测范围组合。图1A示出本专利技术的第一方面(MMR标记物100的一部分)。MMR标记物100包括一个或多个铁磁元件150(本文中也称为谐振器条带或带状物)。在该实施方案中，铁磁元件包括单一谐振器条带150。另选地，MMR标记物可包括设置在堆叠布置中的多个谐振器元件，诸如图2A所示、下面另外详细地描述的。在一个方面，铁磁元件150具有基本上矩形条带形式，铁磁元件150具有相对的横向侧151和横向侧152、第一纵长端部153和第二纵长端部154。在另选实施方案中，铁磁元件可具有另一形状，诸如基本上椭圆形形状。在本专利技术的该方面，(多个)谐振器条带150包括具有磁致伸缩属性的铁磁材料，诸如磁性无定形合金或结晶材料诸如购自德国哈瑙的真空熔炼公司或南卡罗来纳州的哥伦比亚市的美特格拉斯股份有限公司(VacuumschmelzeGmbHofHanau,GermanyorMetglas,Inc.ofConway,S.C)的那些。(多个)谐振器条带的物理尺寸诸如长度(L)、宽度(W)和厚度可基于包括期望的响应频率的多个因素来选取。带状物可退火或不退火。带状物可为扁平的，或者带状物可具有一些程度的卷曲。商业合金和退火技术是已知的且在例如以下中进行描述：US5841348；US6018296；US6011475；US6299702；US6551416；US2010/358950；US6254695；US6359563；和US2009/677245。在本专利技术的一个方面，谐振器条带150具有对应的谐振频率的半波长的整数倍的长度。在另一方面，整数(N)为至少2(例如，N＝2、3、4、.....)。如下面另外解释的，在另一优选的方面，N等于2或更大(例如，N＝2、4、6、....)的偶数。当使用偶数个1/2波长段时，在环境磁场(诸如地球的磁场)下，将存在更高的谐振频率稳定性。具有基本上纵向磁场偏置H的无定形金属的长矩形带状物的纵向机械振动的基本谐振频率(Fr)可定义为如下：Fr＝[1/(2L)]*sqrt(EH/ρ)；其中L是样本长度，EH是在偏置场H处的杨氏模量，并且ρ是质量密度。由于Fr与λr成反比，然后(1/λr)与[1/(2L)]成比例，这导致谐振带状物L的长度与1/2λr或谐振带状物的半波长成比例。如图1A所示，谐振器条带150具有总体长度L，总体长度L对应于半波长段(这里段155a和段155b)的总和，其中段155a具有长度l1，并且段155b具有长度l2。与通常提供设置在一个谐振器条带或多个谐振器条带下方或上面的偏置磁体的传统MMR标记物构造相比，MMR标记物100包括设置在铁磁元件150的侧边缘151或相对侧边缘152处的一个或多个偏置磁性元件。在本专利技术的该方面，将谐振器条带偏置到产生磁致机械能量传递和存储的最高水平的H场是有利的。因而，为了将检测范围增加到以期望频率Fr操作的MMR，以将允许长带状物N*L长度(基本上基本1/2λr波长的整数倍N(其中N＝2、3、4、5、....))的方式影响谐振器条带的偏置以在期望的更短的波长处振动是有利的。在该方面，该效应可通过沿着带状物的长度在基本上每1/2λr波长处使偏置场H的方向交替来实现。对于较长的带状物，在检测器的天线和谐振器带状物之间的磁场耦合大大增加，最多至小几何形状的带状物本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磁致机械谐振器设备，包括：铁磁谐振器元件，所述铁磁谐振器元件具有基本上等于所述铁磁谐振器元件的谐振频率的1/2波长的整数倍(N)的长度，所述铁磁谐振器元件由无定形金属材料形成，并且其中N为至少2；以及至少一个偏置磁性元件，所述至少一个偏置磁性元件沿着所述铁磁谐振器元件的横向侧设置。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.06.23 US 62/353,8891.一种磁致机械谐振器设备，包括：铁磁谐振器元件，所述铁磁谐振器元件具有基本上等于所述铁磁谐振器元件的谐振频率的1/2波长的整数倍(N)的长度，所述铁磁谐振器元件由无定形金属材料形成，并且其中N为至少2；以及至少一个偏置磁性元件，所述至少一个偏置磁性元件沿着所述铁磁谐振器元件的横向侧设置。2.根据权利要求1所述的磁致机械谐振器设备，还包括设置在堆叠布置中的多个铁磁元件。3.根据权利要求1所述的磁致机械谐振器设备，还包括用于包封所述谐振器设备的壳体。4.根据权利要求1所述的磁致机械谐振器设备，其中所述铁磁元件中的每个铁磁元件包括具有约78mm-84mm的长度的铁磁金属条带。5.根据权利要求1所述的磁致机械谐振器设备，还包括具有堆叠布置的多个铁磁元件。6.根据权利要求5所述的磁致机械谐振器设备，还包括用于支撑所述堆叠布置的基板。7.根据权利要求1所述的磁致机械谐振器设备，还包括用于包封所述铁磁谐振器元件和至少偏置磁性元件上的壳体。8.根据权利要求1所述的磁致机械谐振器设备，其中所述谐振器设备具有从约34kHz至约80kHz的频率范围。9.根据权利要求1所述的磁致机械谐振器设备，其中能够在地下最多至约60英寸的深度处检测到所述谐振器设备。10.根据权利要求7所述的磁致机械谐振器设备，其中所述壳体具有足够的柔韧性以安装到盘管。11.根据权利要求7所述的磁致机械谐振器设备，其中所述壳体包括用于支撑所述铁磁谐振器元件的基板，以及用于包封所述铁磁谐振器元件和所述至少一个偏置磁体的覆盖物。12.根据权利要求11所述的磁致机械谐振器设备，其中所述基板和所述壳体中的至少一个包括一个或多个狭槽，所述一个或多个狭槽沿着所述铁磁谐振器元件的每侧定位，所述一个或多个狭槽沿着所述铁磁谐振器元件的所述长度定位在端部和/或中心位置处。13.根据权利要求1所述的磁致机械谐振器设备，包括设置在所述铁磁谐振器元件的第一侧边缘位置处的第一偏置磁性元件，以及设置在所述铁磁谐振器元件的第二侧边缘位置处的第二偏置磁性元件，其中所述第一侧位置与所述第二侧位置相对。14.根据权利要求13所述的磁致机械谐振器设备，其中所述第一偏置磁性元件设置在所述铁磁谐振器元件的所述第一侧边缘位置处，在距所述铁磁谐振器元件的第一端部部分和第二端部部分等距的位置处，并且所述第二偏置磁性元件设置在所述铁磁谐振器元件的所述第二侧边缘位置处，在距所述铁磁谐振器元件的第一端部部分和第二端部部分等距的位置处，其中所述第一偏置磁性元件和所述第二偏置磁性元件具有面向彼此的相同的相应磁极，使得每个1/2波长段在相反的纵向方向上偏置。15.根据权利要求1所述的磁致机械谐振器设备，其中所述至少一个偏置磁性元件包括沿着横向侧边缘设置在距所述铁磁谐振器元件的第一端部部分和第二端部部分等距的位置处的单一偏置磁性元件，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：济亚德·H·多亚尼，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US