CN1149406C - 磁标记 - Google Patents

Abstract

公开了一磁记号或磁标记，它包含(a)具有高导磁性、低矫顽磁性和非线性B-H特性的第一磁性材料，和(b)能被永久磁化的第二磁性材料，该第一和第二磁性材料是互相重叠且基本上是相接触的。第二磁性材料最好选用中等矫顽磁性的材料。第二磁性材料上选定的区域能获得这样的磁化，即使得第一磁性材料在磁性上分成一系列的磁分离带，该磁分离带的长度和/或磁化区(“间隙”)的长度组成代码单元。

Description

磁标记

技术领域

本发明涉及磁标记，更具体地涉及可用数字编码的磁标记，但并不局限于这磁标记。

背景技术

在以前的专利申请，主要是WO96/31790和WO97/04338中，我们已描述过远距离识别标记，它们可用交变的和/或静态的磁场访问。标记对访问的响应是发射磁信号，该磁信号可在适当的接收装置中被检测到。这样的标记在多种领域如物品识别，安全和进出控制中有很多应用。

在WO96/31790中描述的某些标记包含一些高导磁性和低矫顽磁性的软磁合金的单元，该单元的形状是条、线或薄膜，其外包有一层中等矫顽加的磁层。高导磁性单元对访问的响应所产生的磁信号或“签名”，是由存储在中等矫顽磁性的“编码”层中的磁化图案和高导磁单元的特性所确定的。

在实际方案中，例如，标记编码可以在标记的制备过程中，通过永久磁铁阵列以接触记录或近似接触记录方式把特定的磁图案记录到连续的编码层上来完成。这种方法特别适合于生产很多具有相同代码的磁标记。

另一适用于制造其代码永不需要改变的标记的方法，是把一些适合于磁化的编码材料片放置到高导磁材料的适当位置上。

还有另一方法是，采用如热传递工艺以适当的图形放置中等矫顽磁性材料的未磁化片，然后对整个结构进行体磁化。

一种很方便的装置使用一种类型公知的把信号记录到磁带上的磁记录头。用此装置，由未磁化均匀编码层制作的标记，在发出(issue)地点具有单独编码的图案。这在如航空行李标签等的应用中是极为有用的，此时每个标记的细节(乘客姓名等)在发出之前是不知道的。

WO97/04338公开一磁记号或标记，它包含：(a)以高导磁性、低矫顽磁性和非线性B-H特性为特征的第一磁性材料；和(b)能被永久磁化的第二磁性材料，其特征在于该第二磁性材料用非均匀场图案磁化。

US5,643,686公开了一种固定的用来识别记录介质的永久性磁图案的应用。用该系统可获得高度安全防伪。磁介质包含一种非磁性基底，此基底支撑至少两个磁层，其中一个磁层含有矫顽磁力为4000奥斯特或更小的弥散磁微粒，并且在该磁层中记录有不能重写的固定信号。这是通过在制备磁层状材料过程中，当微粒弥散仍处于“湿”(wet，未定型)的状态时使弥散微粒定向磁化来实现的。定向磁场一直加到磁层变成固体为止，于是弥散微粒获得了所想要的不可擦除的磁图案。

EP0353040-A公开所谓“水印”型磁材料在软磁EAS(电子物品监视)标记中的应用。“水印”材料包含在相邻区域内相位相差90度的交变方向上定向排布的磁微粒。在其初态，“水印”材料虽然在制备过程中结构化，但未被磁化。因而它对EAS标记中的软磁材料没有作用，标记能用常规的交流访问(例如商店检测门中所普遍使用的询问)来检测。为防止标记被检测，在卖货的地方用永久磁铁抹去标记。这使得“水印”层中的交替区域变为磁性的，然后这些区域产生一均匀的磁偏差，此偏差在磁性上箝制了相邻区域的软磁材料，藉此把此材料磁性地分成过于小的区域，以致用交流检测系统访问时，它不能产生报警信号。在磁化区域内没有磁图案-只是被均匀磁化。

发明内容

本申请涉及磁标记，其结构是这样的，即通过比较简单的磁记录，就可在标记的局部产生记录图案，此图案使标记(由软磁材料的连续层做成)中的各区域如此分隔开，以致这些区域的磁行为好象它们在物理结构上是分开的一样。还描述了如何用分离区域的大小和/或其间距的变化把数据编入这种标记中。

更具体地说，根据本发明的一个方面，提供了磁记号或标记，它包含特征在于具有高导磁性、低矫顽磁性和非线性B-H特性的第一磁性材料；和(b)能用常规磁记录技术来永久磁化的第二磁性材料，该第一和第二磁性材料互相重叠，其中该第二磁性材料的选定区域被磁化，以获得极性反复翻转的可擦除图案的磁化，该磁化使得第一磁性材料上的与所述选定区域相接触的区域的性质无效，以把第一磁性材料磁性地分成一系列磁性分离带，该磁分离带的长度和/或该磁化区域(“间隙”)的长度组成了代码单元。

附图说明

图1展示了把45毫米的条带标记磁分割成4个激活区的记录图案的例子；

图2展示了对激活材料的两端的定义进行了改进的实际图案的例子；

图3展示了图2的替代方案，其中加在激活区上的磁场变化减小。

具体实施方式

有利的是，这两磁材料基本上是相接触的。这种标记通过磁化第二磁性材料的被选择区域，可得到信息编码。磁化区域使与之接触的第一磁性材料的性质无效，因而可有效地将软磁(第一)材料分成一系列磁分离带，即使在物理结构上材料是连续的。为方便起见，第二磁性材料的磁化区域在此处称做“间隙”，因为在与之相接触的第一磁性材料中它们用来形成磁间隙。

第二磁性材料优选为中等矫顽磁性的材料。

如下面将要解释的那样，优选的磁化性质决定于间隙的物理尺寸。

构成代码单元的所述第一磁性材料中的磁分离带(“激活区”)和第二磁性材料的磁化区(“间隙”)的长度，可认为是“磁密码”，因为它们在本发明中用来产生标记中的编码信息。为了写和/或读信息，需要一种合适的加密密钥，它应当尽可能简单，且能在任何场合下用常规手段来实现。稍后本文件将举例描述一个简单的加密系统。

在一种实施方案中，第一磁性材料中的磁分离带(“激活区”)的长度是固定的，而与第二磁性材料的磁化区(“间隙”)重叠的非激活区的长度是变化的，以提供数据编码。如果需要也可采用其它设置，如激活区也采用不同长度，或用激活区的长度变化代替间隙的长度变化。

因此，本发明可以在标记上提供磁记录图案，该标记通过把中等矫顽磁性的磁材料层层叠到软磁材料层而成。

工业用的许多材料可满意地用于本发明。例如，一种适用作第一软磁材料的材料是比利时IST提供的商标为“Atalante”的薄膜材料。它是一种支撑在PET基底上的厚度约1微米的溅射非晶态合金。该薄膜的典型本征导磁率10⁵，且具有几个安培/米的低频矫顽磁性。

合适的编码材料，即作为第二磁性材料的材料，是磁矫顽力为100至6000奥斯特的细分铁磁氧化物。有很多厂家，如BASF(德国)，Kurtz(德国)和TDK(日本)都可提供合适的材料，而且这些材料常用于磁记录介质的制备。

可用如WO96/31790中所述的Flying Null读出器读出的、以前提出的多位标记(也叫标签)，其最简单的格式包括物理结构上分离的磁材料片阵列，信息由金属单元的大小和/或金属单元之间的间隙大小来编码。

在此设计中，能可靠检测到的单元的最小长度由读出器的细节，磁材料的本征性质和单元的形状来确定。例如，对于Atalante薄膜做成的简单标签，用在GB9506909.2中描述的二次谐振检测器检测时，3毫米宽的材料的极限长度现在为5毫米左右。长度为这一尺度的一半时，产生的输出极小。这是由单元的形状因子所造成的，形状因子减少材料的本征磁导率，对于无限长的单元，磁导率为10⁵，而5毫米长时，磁导率下降为5000左右，2.5毫米长时，磁导率再下降一半。

对于本发明的用薄膜连续层做的标签，必须使材料待检测的区域(即激活区)之间的空间(或间隙，指非激活区)对读出器显现为磁非激活。对层叠在这些区域上的记录层适当地磁化以使它们为非激活，可实现这一点。

如果与间隙层叠的非激活区域短，例如短于激活区域的最小长度的一半，为使它们基本上是非激活的，只要在其上施加简单的均匀磁化就足够了。这样的磁化使得在与紧相邻的激活区域的后沿在同一空间点时，非激活区域的前沿对读出系统的取消访问不会响应。而且还发现，当零移动到预先磁化区域上面的净磁场为零的点上时，非激活区域的长度使产生的信号可忽略。

然而，对于其长度与激活区域的最小长度差不多或更长的非激活区域，简单的均匀磁化一般是不能令人满意的。这是因为当读出器的零位置到该非激活区域上净场为零的位置时，磁化区域将被激活，并且在这个位置上，该非激活区域产生可能叠加到激活区域产生的信号上的信号，从而破坏了想要的信号。

普适的记录图案通常是简单的重复序列，其极性以这样的空间频率翻转，即，该频率为图案的N极和S极至多只分离软磁材料的最小激活长度的一半。这保证被图案覆盖的材料的区域在磁性上被分隔成这样的长度，即，由于该长度有效导磁率低而不可能产生有效信号。

对于如上所述并在3毫米宽的Atalante薄膜条带上层叠中等矫顽磁性记录层做成的标签，激活段的最小长度典型的是5毫米。因而为使任意长度的区域为非激活的，记录图案的空间波长必须小于约5毫米，小于2.5毫米更好。

对于用宽1毫米厚15微米的Vacuumschmeltze型6025型非晶态条带做成的标签，读出器中最小的有效激活单元长度，如PCT/GB96/00823中描述的，大约是10毫米，并且记录图案的空间波长必须小于10毫米，最好小于5毫米，以使从下层区域来的信号得到良好的衰减。

这样的磁化图案可用窄的永久磁铁的密集间隔阵列来产生。另一技术是分段沉积记录层，这些段比上述的临介尺度更窄而且间隔更紧密，然后在标记中的应该是非激活的区域也均匀磁化。还有其它替代方法，如被广泛用于把信息记录到磁带上的常规接触式磁记录方法。这种方法能容易地达到几个微米的空间分辨率，因此用这磁头通过调节记录信号的相位，也容易精细地限定非激活段的端部情况。这种技术可用于精密限定字符块的端部位置。比如，可设置正弦的偏差图案，起始和终止在正弦波的90度相位点上，而不是在零相位点上，这就使非激活段在起始和结尾处场强的上升很快。编程图案也简单，磁化区端点上的场所引起的激活区上的剩余偏差，从一端到另一端要么是相同极性，要么是相反极性。

在下面的图中举出多位数据标记非激活区的合适图案的例子。在所有情况下，图案都在每一端包含“保护带”。这些非激活区保证标记结构中的激活区都处在相同的局部磁环境中，并改善了用读出系统测量的段长度的一致性。

多位浮零(Flying Null)标记的标范编码方案

如上所形成的标记可用多种方案把信息编成码。在我们的一个在先申请中描述了最简单的一个方案。其中激活区用数字“1”表示，非激活区用数字“0”表示，区域之间的间隙沿标记方向是常数。因为按定义非激活区不为标记读出器所检测，需要在标记的两端加上激活区，以指示读出器数据何时开始、何时结束。这使得二进制表示的字符的存贮成为可能。比如，十进制的“6”可用11101表示，110是6的二进制表示，有“1”开头和结尾表示数据的开始和结束。此方案很容易应用，且特别适合于数据容量仅为几位的标记。然而对数据容量较多的标记，此方案就不那么吸引人了。其明显的缺陷是，当数据字节变长时，代码可能含有长串的连续“0”，在译码时出问题。这些问题包括确定何时到达了标记的端点，以及调整由标记相对于读出器的运动速率的变化所引起的信号宽度的变化。

高容量标记的一个稳健(robust)的编码方案是这样的，它不产生长串的连续“0”，并且内含嵌入的标记速率信息。从实施的观点看，如果给定的数据容量和标记的物理长度一样，也是很方便的。

使编码方案能满足所有这些准则的一般方法基于，通过改变固定长度的激活区之间的非激活区(间隙)的长度来编制信息码。

现在描述这样一个编码方案的实例。此方案中，字符块由4个激活区和3个非激活区组成。所有的激活区都具有固定的长度，且第一个和最后一个激活区的位置是固定的。中间两个激活区的位置是可变的，它由这样的方案来限定，该方案分配4个可能长度中的一个给字符块中的3个非激活区中的每一个，但要保持字符块的总长度不变。典型的一组间隙值是1.5，3.5，5.5和7.5毫米，激活区为5毫米，定义字符的三个间隙之和限制为12.5毫米。可以有12种可能的变化，它们相应于如下的字符：

间隙1	间隙2	间隙3	字符
				1.5	3.5	7.5	0
1.5	5.5	5.5	1
				1.5	7.5	3.5	2
3.5	1.5	7.5	3
				3.5	3.5	5.5	4
7.5	3.5	1.5	5
				5.5	5.5	1.5	6
3.5	7.5	1.5	7
				7.5	1.5	3.5	8
5.5	3.5	3.5	9
				3.5	5.5	3.5	*
5.5	1.5	5.5	#

字符0-4在反方向读时和字符5-9对应，而符号*和#是回文符。用此编码方案，标记的读出方向可方便地用*或#作开始或终止字符来决定。为提高码的安全性，在有奇数个字符的数目中间放置模数-5格式的总数核对(checksum)字符。这就给出了数据在方向性(因为反读的值会是5-9)和完整性两方面的信息。

标记的速率信息可用读出装置测试每一个第3激活区出现的时间而得出。这些区域在字符块的间隙处出现，优选为沿标记方向每27.5毫米均匀相间。

当然也可用其它的间隙大小和激活单元长度值，同一原理也可应用于具有不同的间隙个数和间隙尺寸增减的步长的方案中。例如，所述方案的一种简单延伸是产生尺寸为9.5毫米的第5个间隙。仍然用含有3个非激活区的字符块，但现在块的总长度从27.5毫米延长为29.5毫米，显然这时可编码为18个独立字符(包括两个回文符)。与简单方案相比，此延伸方案，在给定标记总长度数据容量增加，但是这是以数据转换为16进制的格式，而不是二进制格式为代价的。

用大体类似的方法，可用激活单元的长度变化代替间隙大小的变化来编码，虽然这时必须考虑到先前讨论过的对激活单元最小长度的约束。对于给定的数据容量，利用改变间隙大小以及改变激活区长度之组合的编码设置，在减少标记总长度方面大有潜力。

Claims (10)

1.一种磁标记，包含具有高导磁性、低矫顽磁性和非线性B-H特性的第一磁性材料，和能用常规磁记录技术永久磁化的第二磁性材料，所述第一磁性材料和第二磁性材料相互重叠，其特征在于，对第二磁性材料的选定区域进行磁化，从而获得以极性反复翻转的可擦除图案为形式的磁化状态，所述磁化使得第一磁性材料上的与所述选定区域相接触的区域的性质无效，以把第一磁性材料分成一系列磁性分离的带，所述磁性分离带的长度和/或该磁化区的长度组成代码单元。

2.如权利要求1所述的磁标记，其特征在于所述的两种磁性材料基本上是相接触的。

3.如权利要求1或2所述的磁标记，其特征在于所述第二磁性材料由细分的铁磁氧化物组成。

4.如权利要求3所述的磁标记，其特征在于所述第二磁性材料是一种矫顽磁性为100～6000奥斯特的材料。

5.如权利要求1或2所述的磁标记，其特征在于为了提供数据编码，加在所述第二磁性材料上的磁化图案是这样的，即，第一磁性材料中的磁分离带的长度是恒定的，且第二磁性材料的磁化区的长度是变化的。

6.如权利要求5中所述的磁标记，其特征在于，当给定的所述第二材料的磁化区的长度比读标记时能被检测的所述第一磁性材料中的磁分离带的最小长度还小时，第二磁性材料的磁化是均匀的。

7.如权利要求5所述的磁标记，其特征在于，当给定的所述第二材料的磁化区的长度Lg与读标记时能被检测的所述第一磁性材料中的磁分离带的最小长度La同一量级或更长时，所述第二磁性材料的磁化包含极性反复翻转的图案，该图案的空间频率为使得其北极和南极分开一个小于La的距离d。

8.如权利要求7所述的磁标记，其特征在于所述距离d小于La/2。

9.如权利要求7所述的磁标记，其特征在于所述第二磁性材料的磁化包含正弦波形式的极性反复翻转的图案，该正弦波在波的90度相位点开始和结束。

10.如权利要求1所述的磁标记，其特征在于，所述第二磁性材料是工业上可得到的磁记录带的形式。

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