DE3541536C2

DE3541536C2 -

Info

Publication number: DE3541536C2
Application number: DE3541536A
Authority: DE
Inventors: Floyd B. Dr. Bradfordwoods Pa. Us Humphrey
Original assignee: Sensormatic Electronics Corp
Current assignee: Sensormatic Electronics Corp
Priority date: 1984-11-26
Filing date: 1985-11-25
Publication date: 1990-02-08
Also published as: KR900005650B1; CA1245321A; US4686516A; NL8503268A; ES8900074A1; BR8505914A; ES549240A0; NL193508B; KR860004311A; IT8509526A0; DE3546746C2; ES8802097A1; NL193508C; GB8528979D0; ES557794A0; GB2167627A; SE8505551L; DE3541536A1; FR2573895B1; SE8505551D0

Description

Die Erfindung betrifft einen Marker aus einem magnetischen Werkstoff zum Einsatz in einem elektronischen Diebstahlüberwachungssystem, in welchem ein magnetisches Wechselfeld innerhalb eines Über wachungsbereiches erzeugt und eine Alarmvorrichtung aktiviert wird, wenn eine vorbestimmte Störung dieses Wechselfeldes durch den Marker ermittelt wird, wobei der Marker an einem zum Verkauf bestimmten Artikel be festigbar ist.

Ein Marker der wie vorstehend definierten Art ist aus der US-PS 44 84 184 bekannt. In dieser Druckschrift wird ein Marker in der Gestalt eines länglichen, duktilen Streifens beschrieben, der aus einem amorphen ferro magnetischen Material mit einer bestimmten Zusammen setzung besteht. Bei diesem bekannten magnetischen Markermaterial ist, bedingt durch die endliche Steigung seiner Hysteresekurve, die Zeitdauer des Um magnetisierungsvorganges im Markermaterial abhängig von der Geschwindigkeit, mit der sich die Feldstärke des äußeren magnetischen Wechselfeldes in dem für das Um magnetisieren erforderlichen Bereich verändert. Eine schnelle Ummagnetisierung ist nur durch sehr hohe Feld stärken möglich, dagegen ist bei geringeren Feldstärken die für den Ummagnetisierungsvorgang erforderliche Zeit spanne länger. Da innerhalb eines Überwachungsbereiches (Abfragezone) die Feldstärke ortsabhängig ist, wird am Rande dieses Überwachungsbereiches, wo höhere Feld stärken vorherrschen, die Ummagnetisierung schneller erfolgen als in der Mitte des Überwachungsbereiches, wo die Feldstärke geringer ist. Dieser Sachverhalt führt insbesondere zu den folgenden Nachteilen:

1. Das auszuwertende, durch die Feldstörung durch den Marker hervorgerufene Signal besitzt ein relativ begrenztes Spektrum;
2. dieses Spektrum ist überdies von der Feldstärke des erzeugten äußeren Wechselfeldes und damit vom je weiligen Ort des Markers innerhalb des Wechselfeldes abhängig.

Infolgedessen ist die Signalerzeugung unter Verwendung des bekannten Markers in einem elektronischen Diebstahl überwachungssystem außerordentlich unbefriedigend.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu grunde, die Ausbildung eines verbesserten Markers anzu geben, der die im vorangehenden geschilderten Nachteile nicht aufweist, wobei insbesondere das Signalabgabe vermögen des neuen Markers in der Weise verbessert werden soll, daß die Zahl von Harmonischen, die für die Höhe und Schärfe der resultierenden, für eine Detektierung der Feldstörungen erforderlichen Signal- Maximalamplituden verantwortlich sind, deutlich erhöht wird.

Ausgehend von einem Marker der eingangs definierten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teiles des Patentanspruches 1 ge löst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich jeweils aus den Unteransprüchen.

Als Kerngedanke der Erfindung wird es angesehen, ein weichmagnetisches Markermaterial auszubilden, das in einem Zustand einer inneren Verspannung vorliegt, wo durch seine magnetische Hystereseschleife eine große Barkhausen-Unstetigkeit aufweist, die immer dann, wenn der Marker dem äußeren magnetischen Wechselfeld ausge setzt wird, dessen Feldstärke in Richtung entgegen gesetzt zur Magnetisierungsrichtung des Markers einen vorbestimmten Schwellwert überschreitet, zu einer nicht aufzuhaltenden, sprunghaften Umkehr der jeweiligen Magnetisierungsrichtung führt.

Durch diese erfindungsgemäße, regenerative, sprunghafte Umkehr der magnetischen Polarisiation in dem Marker material ist gewährleistet, daß durch den Marker wirk lich starke harmonische Oberwellen mit einer problemlos detektierbaren Spitzenamplitude erzeugt werden, wobei vor allen Dingen die Ummagnetisierung unabhängig von der Änderungsrate des äußeren, magnetischen Wechselfeldes erfolgt, bedingt durch die erfindungsgemäß vorgesehene, große Barkhausen-Unstetigkeit in der Hystereseschleife des weichmagnetischen Markermaterials.

Hierdurch hebt sich der erfindungsgemäß charakterisierte Marker eindeutig gegenüber dem Stand der Technik ab.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung, ihrer weiteren Merkmale und Vorteile dient die nachfolgende Be schreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen, in denen gleiche Bezugs ziffern durchgehend gleiche Komponenten und Teile be zeichnen. Dabei zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines typi schen magnetischen Markers nach dem Stand der Technik;

Fig. 2 eine typische Hysteresekurve zur Darstellung der magnetischen Charakteristika des Markers gemäß Fig. 1;

Fig. 3 eine Darstellung ähnlich Fig. 1, die einen zur Deaktivierung geeigneten Marker in Übereinstim mung mit der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 4 eine Hysteresekurve zur Darstellung der magne tischen Charakteristika des Markers gemäß Fig. 3;

Fig. 5 eine perspektivische Darstellung eines Bänd chens aus magnetischem Material, das auf spe zielle Weise behandelt wurde, um zumindest eine Barkhausen-Unstetigkeit in seiner Hysterese schleife zu erzeugen und das eine andere Aus führungsform des Produktes zur Deaktivierung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung repräsentiert;

Fig. 6 eine Serie von vier Kurven (6 A-6 D) zur Dar stellung des Impulsverhaltens infolge äußerer Anregung, wie sie bei einem aus Permalloy aus gebildeten Marker gemäß Fig. 1 bei vier unter schiedlichen Erregerfeldstärken beobachtet wird;

Fig. 7 eine Serie von vier Kurven ähnlich den in Fig. 6 dargestellten, jedoch für einen Marker gemäß Fig. 1, wenn er aus einem duktilen amor phen Metallbändchen ("Metglas") besteht;

Fig. 8 eine Serie von vier Kurven ähnlich den in Fig. 6 gezeigten, die zum Vergleich das Verhal ten eines Markers entsprechend der Erfindung bei den gleichen vier Erregerfeldstärken zei gen;

Fig. 9 ein Blockschaltbild der Apparatur, die zur Messung der Kurven gemäß Fig. 6, 7, 8 und 14 sowie zur Ermittlung der Spektren gemäß Fig. 10, 11 und 12 verwendet wurde;

Fig. 10 eine Serie von vier Spektren zur Darstellung des Frequenzgehaltes des Signals, das von einem Marker nach dem Stand der Technik erhalten wird, wenn er einem Wechselfeld mit einer Fre quenz von 60 Hertz und Feldstärken von 0,6, 1,2, 2,4 und 4,5 Oersted ausgesetzt wird;

Fig. 11 eine Serie von vier Spektren zur Darstellung des Frequenzgehaltes eines Signals, das von Markern gemäß der Erfindung erhalten wird, wenn sie den selben Erregerfeldern gemäß Fig. 10 ausgesetzt werden;

Fig. 12 eine Darstellung ähnlich Fig. 10, die jedoch das Verhalten eines "Metglas"-Bändchens bei den gleichen vier Erregerfeldern darstellt;

Fig. 13 ein Blockschaltbild eines typischen Systems zur Erzeugung eines Überwachungsfeldes und zum Erfassen der erfindungsgemäßen Marker;

Fig. 14 eine Serie von drei Kurven zur vergleichenden Darstellung des Impulsverhaltens in externen Erregerfeldern mit einer Frequenz von 20 Hz und Feldstärken von 1,2 Oersted von Permalloy, "Metglas" und Markern nach der Erfindung, deren Verhalten bei 60 Hz in Fig. 6, 7 und 8 darge stellt ist.

In Fig. 1 wird ein typischer Marker nach dem Stand der Technik mit Bezugszeichen 10 bezeichnet. Er besteht aus einem Substrat 11 und einer Deckschicht 12, zwischen welchen ein Abschnitt eines bändchenartigen Streifens 13 eingeschlossen ist, der aus hochpermeablem magnetischem Material besteht. Die untere Seite des Substrates 11 kann mit einem geeigneten andrückbaren Klebeband ver sehen sein, um den Marker an einem Artikel anzubringen, der überwacht werden soll. Alternativ dazu kann jede andere Art der Befestigung des Markers an dem Artikel herangezogen werden. Bei diesem besonderen Ausführungs beispiel eines Markers, der dazu verwendet wurde, die unten erörterten Referenzdaten zu erhalten, bestand der Streifen 13 aus 4-79 Molybdän-Permalloy, hatte eine Breite von 0,1′′ (=0,254 cm), eine Dicke von 0,001′′ (= 0,00254 cm) und eine Länge von 3′′ (=7,62 cm). Er hatte ferner eine Koerzitivkraft von 0,05 Oersted und eine Permeabilität bei 100 Hz von 45 000-55 000.

Die Hystereseschleife oder -kurve des Streifens 13 ist in Fig. 2 dargestellt. Es wurde nicht versucht, die Kurve in irgendeine Skala einzuzeichnen oder in richti gen Proportionen wiederzugeben, da eine derartige Kurve bezogen auf die B-Achse sehr groß und bezogen auf die H-Achse sehr schmal ist. Bedeutungsvoll ist, daß die Kurve zwischen dem Knie bei Bezugszeichen 14 und der positiven Sättigung bei Bezugszeichen 15 ebenso wie vom Knie 16 hinunter zum negativen Sättigungspunkt bei Be zugszeichen 17 eine endliche Steigung hat, die geringer als unendlich ist. Um nun die magnetische Polarität des Steifens 13 umzukehren, ist es notwendig, ihn einem externen Feld mit einer Feldstärke von mindestens H _m auszusetzen, um das Material zumindest bis zu seinem maximalen Induktionspunkt 18 zu bringen. Die Geschwin digkeit, mit der dies vollzogen werden kann, ist direkt abhängig von der Änderungsrate des einfallenden Treiber feldes, und die Änderungsrate ist proportional sowohl zur Frequenz als auch zur Spitzenamplitude eines derar tigen einfallenden Feldes.

Um diesen Effekt zu verdeutlichen, wurde die mit Bezug auf Fig. 1 beschriebene Probe einem Feld mit einer Fre quenz von 60 Hz und einstellbarer Feldstärke ausgesetzt. Ein XY-Schreiber wurde dazu verwendet, den Verlauf des erzeugten Impulses aufzuzeigen, der erzeugt wird, wenn der Streifen 13 seine Polarität umkehrt. Fig. 6A zeigt den Verlauf bei einem 1,2 Oersted Feld; wohingegen Fig. 6B, 6C und 6D den Effekt verdeutlichen, wenn die Feld stärke auf 2,4, 3,4 und 4,5 Oersted erhöht wird.

In entsprechender Weise wurde ein Streifen von duktilem amorphem Material, nämlich "Metglas" vermessen.

Dieser Streifen wurden den selben Erregerfeldern ausgesetzt, also bei 60 Hz, und die re sultierenden Impulse wurden in Fig. 7A, 7B, 7C und 7D aufgezeichnet. Der "Metglas"-Streifen war 0,07′′ (=0,1778 cm) breit, 0,0007′′ (=0,001778 cm) dick und 3′′ (=7,62 cm) lang. Der Streifen trug ferner die Bezeich nung "Metglas-Streifen"/2826MB′′, hatte eine maximale Permeabilität von 180 000, eine Koerzitivkraft H _c von 0,035 Oersted und eine Sättigungsmagnetisierung von 9 000 Gauß.

Bevor nun detailiert in die Diskussion der in Fig. 6 und 7 dargestellten Kurvenform sowie deren Bedeutung in Verbindung mit einem Artikelüberwachungssystem erörtert wird, ist es zweckmäßig, die vorliegende Erfindung sowie die damit erhältlichen Pulsformen verstanden zu haben. Unter Bezugnahme auf Fig. 3 wird ein Marker 20 gezeigt, der ein Substrat 21 und eine Deckschicht 22 hat, die auf gleiche Weise wie die Komponenten 11 und 12 gemäß Fig. 1 ausgebildet und an einem Artikel in ähnlicher Weise angebracht sein können. Anstelle des Streifens 13 ist jedoch das aktive Element der Ausführungsform gemäß Fig. 3 ein Abschnitt eines amorphen Metalldrahtes 23. Die spezielle Probe, die dazu verwendet wurde, die noch erörternden Testdaten zu bekommen, war ungefähr 7,6 cm lang (3′′), hatte einen Durchmesser von 0,125 mm und ihre Zusammensetzung genügte der Formel Fe₈₁,Si₄B₁₄C₁, wobei die Prozentangaben Atomprozentangaben sind. Diese Para meter sollen lediglich als beispielhaft angesehen wer den, da es möglich ist, wie sich aus der nachfolgenden Diskussion ergibt, den Durchmesser zwischen 0,09 mm und 0,15 mm und die Länge zwischen 2,5 cm und 10 cm zur Verwendung als Überwachungsmarker zu variieren. Der Entmagnetisierungsfaktor für den Drahtabschnitt 23 soll te vorzugsweise 0,000125 nicht überschreiten. Wie auch immer, gegenwärtig sind die Dimensionsangaben der vor stehend beschriebenen Probe bevorzugte Werte für den Draht 23.

Was bis jetzt beschrieben wurde, ist nicht ungewöhnlich, jedoch ist der besondere, für das Element 23 verwendete Draht insofern einzigartig, als er durch eine sprunghaf te Hysteresecharakteristik gekennzeichnet ist. Nicht durch ein kleines oder leichtes Sprungverhalten, sondern durch einen großen Barkhausen-Sprung derart, daß immer dann, wenn die Größe des einfallenden Feldes geeigneter Richtung relativ zur magnetischen Polarität des Drahtes einen geringen Schwellwert übersteigt (im vorliegenden Falle weniger als 1 Oersted), sich die magnetische Pola rität des Drahtes regenerativ unabhängig von irgendeiner weiteren Steigerung des einfallenden Feldes bis hinauf zu ihrem maximalen Induktionspunkt umkehrt. Der Schwell wert für die vorstehend beschriebene Probe ist tatsäch lich weniger als 0,6 Oersted.

Das Wesen der zugehörigen Hystereseschleife ist in Fig. 4 dargestellt. Wiederum sind Skala und Proportionen in Fig. 4 grob verzerrt gegenüber den wirklichen Ver hältnissen wiedergegeben, um auf einfache und bequeme Weise erklären zu können. Das magnetisierende Feld vom negativen remanenten Induktionspunkt 24 zum Schwellpunkt 25 ist weniger als 1 Oersted. Wenn das magnetisierende Feld für die Probe den Schwellwert übersteigt, dann tritt eine sehr abrupte regenerative Umkehr der Polari tät auf, die durch die unterbrochene Linie 26 der Hyste reseschleife dargestellt ist, bis der maximale Induk tionspunkt 27 erreicht ist. Wenn das magnetisierende Feld weiter über den Schwellwertpunkt gesteigert wird, dann steigert sich die Flußdichte in Richtung des posi tiven Sättigungspunktes 28. Andererseits geht das Ele ment 23 zu seinem positiven Remanenzpunkt 29, wenn die Größe des magnetisierenden Feldes zu Null wird und bleibt auch dort, bis das magnetisierende Feld von Null weg verändert wird. Wenn das Magnetfeld nun in negativer Richtung gesteigert wird, dann folgt der Fluß dem durch gezeichneten Abschnitt der Kurve zum negativen Schwell wert 30, von welchem er regenerativ umschaltet und im wesentlichen schlagartig entlang der durchbrochenen Linie 31 zum negativen Maximuminduktionspunkt 32 geht und dann zu einem Punkt zwischen Sättigung bei Bezugs zeichen 33 und Schwellwert 25 als Funktion des magneti schen Feldes.

Es sollte nun klar sein, daß ein Wechsel der magneti schen Vorzugslage des Drahtes 23 entweder zwischen den Punkten 25 und 27 oder 30 und 32 unabhängig von der Änderungsrate des magnetisierenden Feldes erfolgt. Das Einzige, was notwendig ist, ist, daß das magnetisierende Feld den Schwellwert des zugehörigen Drahtelementes 23 übersteigt. Diese Tatsache wird durch die Impulsformen deutlich, die vom Draht 23 unter unterschiedlichen Er regerfeldstärken erhalten werden können. Die Pulsformen sind in Fig. 8 dargestellt. Zwar können dort Unter schiede in der Schärfe oder Zeitdauer der Signalspikes beobachtet werden, jedoch sind diese Unterschiede zu vernachlässigen, wenn ein Vergleich mit Fig. 6 und 7 angestellt wird, die die Impulsformen von Markern nach dem Stand der Technik zeigen.

Die vorstehend erläuterte Probe des Drahtes 23 hatte eine Länge von 7,6 cm. Es hat sich nun gezeigt, daß eine Variation der Drahtlänge über den erwähnten Bereich die Hystereseschleife insofern beeinflußt, als die Steigung der Abschnitte 28-30 beziehungsweise 33-25 verändert wird, die als durchgezogene Linien dargestellt sind. Wenn der Draht kürzer gemacht wird, dann wird die Stei gung größer, wenn der Draht länger gemacht wird, nimmt die infrage stehende Steigung ab. Eine Änderung der vorerwähnten Steigung ändert auch die Schärfe des be obachteten Impulses. Das heißt, falls ein längerer Draht 23 herangezogen werden kann und dies gewünscht wird, dann können die Unterschiede zwischen den beobachteten Impulsen in den unterschiedlichen Teilen der Fig. 8 reduziert werden. Wie auch immer, generell sind es die Anforderungen an Empfindlichkeit und die Selektivität des Überwachungssystems, in welchem der Marker betrieben wird, die bestimmen, welche Impulsformen noch hingenom men werden können und die damit eine Grenze für die Minimallänge des Drahtes setzen. Der Draht 23 muß jeden falls lang genug sein, um einen Impuls mit so ausrei chender Deutlichkeit zu erzeugen, daß er durch das De tektorsystem erfaßt werden kann.

Die Impulse, die in Fig. 7 dargestellt sind, wurden von einer Testprobe aus amorphem Metall gemessen, die keine Barkhausen-Unstetigkeit aufwies. Ein Vergleich mit den Impulsen in Fig. 8, gemessen an einem amorphen Metall mit Barkhausen-Unstetigkeit, enthüllt einen ganz deut lichen Unterschied. Die signifikante Änderung der Im pulsbreite, die in Fig. 7 zu sehen ist und das zur Per malloy-Probe sehr ähnliche Verhalten bei einer Steige rung der Anregung von 1,2 Oersted auf 4,5 Oersted ist ein Zeichen dafür, daß die "Metglas"-Probe keine Bark hausen-Unstetigkeit in ihrer Hysteresecharakteristik aufweist. Im Gegensatz dazu verdeutlicht Fig. 8 die Anwesenheit einer Barkhausen-Diskontinuität, die bei den spezifierten Stärken und der Frequenz des Erregerfeldes notwendig dafür ist, um Anlaß für die extrem kurze Im pulsdauer mit vergleichsweise geringer Breitenänderung über den Anregungsbereich zu geben.

Die Erfindung ist jedoch nicht auf eine wirksame Marker komponente in Drahtform begrenzt. Vielmehr umfaßt sie alle Körper aus magnetischem Material, die eine große Barkhausen-Unstetigkeit in ihrer Hystereseschleife auf weisen, die mit einem relativ geringem Umschalt-Schwell wert einhergeht, der vorzugsweise nicht größer als unge fähr 1 Oersted ist. Beispielsweise können ähnliche Re sultate erhalten werden, wenn dasselbe Material, von dem der Draht 23 gefertigt ist, zur Herstellung eines Strei fens aus amorphem Material verwendet wird, wie er bei spielsweise in Fig. 5 gezeigt ist. Der Streifen oder das amorphe Band - bezeichnet mit Bezugsziffer 35 in Fig. 5 - kann durch jede bekannte Methode zur sehr schnellen Abschreckung aus der Schmelzphase zur Vermeidung von Kristallisation gewonnen werden. Man fängt mit einem Streifen von ungefähr 2 mm Breite und ungefähr 0,025 mm Dicke an, der ungefähr zwischen 3 cm und 10 cm lang ist. Der Streifen sollte mit vier Umdrehungen pro 10 cm ver drallt werden und in dieser verdrallten Stellung getem pert werden, wobei das Tempern über ungefähr 25 Minuten bei ungefähr 380°C durchgeführt wird. Nach seiner Ab kühlung wird der Streifen glattgezogen und in flacher Lage zwischen einem Substrat und einer Deckschicht ein laminiert, ähnlich wie das in Fig. 1 gezeigt ist. Der flachgehaltene Streifen hat dadurch eingeschlossene Spannungen, die zu einem helikalen Verlauf der leichten Richtung der Magnetisierung führen und die davon ab hängigen Unstetigkeiten hervorrufen. Mit anderen Worten hat das Band oder der Streifen eine spannungsinduzierte magnetische Unstetigkeit, wenn er in flachem Zustand ausgestreckt ist.

Um die Verwendung der vorstehend beschriebenen Marker mit großen Barkhausen-Unstetigkeiten in ihrer Hysterese schleife in Artikelüberwachungssystemen zu verstehen, ist es hilfreich, wenn man die Frequenzspektren der Impulssignale untersucht, die von solchen Markern bekom men werden. Aus diesem Grunde wurde ein Testsystem zu sammengestellt, das in Fig. 9 dargestellt ist. Ein ein stellbarer Frequenzgenerator 40 ist über eine regelbare Dämpfungsvorrichtung 41 an eine felderzeugende Spulen vorrichtung 42 angeschlossen. Mit dieser Vorrichtung ist es möglich, ein Magnetfeld innerhalb eines kontrollier ten Bereiches zu erzeugen, das eine gewünschte Frequenz und Feldstärke aufweist. Durch geeignete Kalibrierung und Meßelemente, die nicht näher dargestellt sind, kön nen bekannte Erregerfelder am Ort des Markers 43 erhal ten werden. Jede Anregung des Markers 43, die sich als Störung im Magnetfeld auswirkt, wird durch eine geeigne te Empfängerspulenanordnung 44 ermittelt, deren Ausgang über eine Empfängervorrichtung 45 an einen Plotter und eine Spektralanalysevorrichtung 46 angeschlossen. Dieses System wurde dazu verwendet, die Kurven in Fig. 6, 7, 8 und 14 sowie die Spektren gemäß Fig. 10-12 zu erzeu gen.

Im folgenden wird auf die Fig. 10-12 Bezug genommen. Diese Kurven stellen Spektren von Impulszügen dar, die von Markern nach dem Stand der Technik und einem Marker nach der Erfindung erhalten werden, wenn diese Marker durch Magnetfelder mit fester Frequenz (60 Hz) und un terschiedlichen Erregerfeldstärken angeregt wurden. Die Frequenz der harmonischen Komponente wird in X-Achsen richtung aufgezeichnet, wohingegen die Peak-Amplitude der harmonischen Oberschwingung in Y-Richtung aufge zeichnet wird. Wie auch immer, die X-Richtung hat eine Null-Unterdrückung mit einem Nullpunkt entsprechend einer Frequenz von 60 Hz, der Grundfrequenz, so daß die erste Komponente nach rechts, bezeichnet mit dem Bezugs zeichen 50 in Fig. 10A, der zweiten harmonischen Ober schwingung bei 120 Hz entspricht. Eine Reihe von Punkten oberhalb der durchgezogenen Linie zeigt an, daß die Amplitude den Bereich, der durch die Aufzeichnung über deckt wird, überschreiten kann.

Bei der Betrachtung von Fig. 10 wird deutlich, wie stark abhängig von der Feldstärke das Ausgangssignal von den Permalloystreifenmarkern nach dem Stand der Technik ist. Für diese Spektren wurde dasselbe Markerelement verwen det, das mit Bezug auf Fig. 6 beschrieben wurde. Einem 0,6 Oersted-Erregerfeld ausgesetzt erzeugte der Per malloystreifen einen Impuls, in dem die 33. harmonische Oberschwingung die am höchsten detektierbare war mit einer ausreichenden Amplitude, um nicht durch das Unter grundrauschen in einem Überwachungssystem überdeckt zu werden. Bei einer Anregung von 1,2 Oersted, wie in Fig. 10B dargestellt, ist die 33. harmonische Oberwelle nach wie vor die gerade noch detektierbare, wenn auch eine stärkere Anwesenheit von harmonischen Oberschwingungen geringerer Ordnung zu beobachten ist. Die Größe der 33. harmonischen Oberschwingung jedoch bleibt im wesentli chen dieselbe wie bei der geringeren 0,6 Oersted-Anre gung. Die 63. harmonische Oberschwingung kann bei 2,4 Oersted (Fig. 10C) beobachtet werden, während bei einer Erregung von 4,5 Oersted (Fig. 10D) die 99. harmonische Oberschwingung auftaucht.

Im folgenden wird mit Fig. 10 das entsprechende Spektrum für einen Marker nach der Erfindung verglichen, das in Fig. 11 gezeigt ist. Beim Erfindungsgegenstand sind bei jedem Anregungspegel von 0,6 Oersted an aufwärts harmo nische Oberschwingungen bis hoch zur 99. Oberschwingung mit einer so signifikanten Amplitude vorhanden, daß sie problemlos detektiert werden können. Ob man jetzt die Impulshüllkurven von Fig. 8 mit denen von Fig. 6 oder aber die Spektren von Fig. 11 mit denen von Fig. 10 vergleicht, die Unterschiede werden sofort deutlich. Bei der Erfindung tritt ein breites Band von harmonischen Oberschwingungen höherer Ordnung bereits bei einer rela tiv geringen Magnetfeld-Erregerstärke auf, nämlich einer Erregerstärke weit unter einem Pegel, bei welchem Per malloy-Streifen nach dem Stand der Technik irgendein deutlich detektierbares Ausgangssignal erzeugen. Demzu folge kann ein Überwachungssystem zusammengestellt wer den, das die neue Markersorte ohne Überschneidung mit Permalloystreifen oder irgendwelchen ähnlichen Markern nach dem Stand der Technik detektiert.

Ein solches System ist beispielhaft in Fig. 13 darge stellt, in welchem ein Generator 60 zur Erzeugung ge ringer Frequenzen (von beispielsweise einem 60 Hz- Signal) Felderzeugungsspulen 61 betreibt. Wenn sich ein Marker 20 in dem Feld der Spulen 61 befindet, werden die von ihm erzeugten Störungen durch eine Empfängerspulen anordnung 62 empfangen, deren Ausgangssignal durch einen Hochpaßfilterschaltkreis 63 mit einer geeigneten Flankenfrequenz geführt wird. Die Signale, die durch den Filterschaltkreis 63 geleitet wurden, werden einem fre quenzselektivem Detektorschaltkreis 64 zugeleitet. Ab hängig von dem in dem Detektorschaltkreis 64 vorgesehe nen Raster gibt der Schaltkreis 64 ein Ausgangssignal zur Aktivierung einer Alarmschaltung 65 ab, wenn ein vorbestimmtes Muster von Frequenzamplitude und/oder Impulsdauer ermittelt wird. Aus der Betrachtung der Kurven der Fig. 10 und 11 sollte es klar sein, daß die außergewöhnlichen Marker nach der Erfindung durch Systeme detektiert werden können, die gegen Störungen von Permalloy-Streifen immun gemacht werden können. Ferner sollte es aus der Betrachung von Fig. 11 klar sein, daß das Ansprechen des erfindungsgemäßen Markers über einen weiten Bereich magnetischer Erregerfeldstärke detektiert werden kann.

Im folgenden wird nun auf Fig. 12 Bezug genommen. Dort ist ein entsprechendes Frequenzspektrum dargestellt, das von einer duktilen amorphen Metallprobe, nämlich einer "Metglas"-Probe erhalten wurde. Bei einem Erregerfeld von 0,6 Oersted war die höchste sichtbare Oberschwingung mit einer deutlichen Amplitude die 26. Oberschwingung. Bei einem Erregerfeld von 1,2 Oersted war noch die 29. harmonische Oberschwingung zu beobachten, während die 33. harmonische Oberschwingung bei einem Erregerfeld von 2,4 Oersted auftaucht. Bei der maximalen Anregung von 4,5 Oersted ist die höchste noch sichtbare harmoni sche Oberschwingung die 65. Das gesamte spektrale Muster zeigt sehr deutliche Ähnlichkeit zu dem für Permalloy in Fig. 10 dargestellten und darf keinesfalls mit dem gänz lich unterschiedlichen Spektrum des Erfindungsgegenstan des gemäß Fig. 11 verwechselt werden.

Die Abhängigkeit von Markern nach dem Stand der Technik von der zeitlichen Veränderung des eingestrahlten Erre gerfeldes hat dazu geführt, daß immer höhere Frequenzen für die Anwendung in Artikelüberwachungsfeldern versucht wurden. Wie auch immer, aufgrund der einzigartigen Qua lität des Markers nach der Erfindung ist es vorteilhaft, auf niedrigere anstatt höhere Erregerfeldfrequenzen zurückzugreifen. Dies folgt aus der Tatsache, daß die erfindungsgemäßen Marker relativ unsensibel auf die Änderungsrate des einfallenden Feldes und die Marker sehr gut auf eine sehr niederfrequente Erregung reagie ren. Wie auch inmer, die niedere Frequenz verbunden mit den gleichen niedrigen Feldstärken, die deshalb dabei verwendet werden, führt zu geringeren anstatt zu größe ren Feldänderungsraten, was dazu führt; daß die Signale von Permalloy oder anderen ähnlichen magnetischen Mar kermaterialien inmer schlechter detektierbar werden. In diesem Zusammenhang wurde herausgefunden, daß der Draht marker, der vorstehend mit Bezug auf Fig. 3 beschrieben wurde, einen Signalpuls mit einer Dauer von weniger als 500 µs erzeugt, wenn er mit einem 1,2 Oersted-Feld bei 20 Hz angeregt wird. Dieser Impuls ist sehr reich an harmonischen Oberschwingungen. Man vergleiche Fig. 14. Folglich ist der erfindungsgemäße Marker sehr leicht zu ermitteln, wohingegen Marker nach dem Stand der Technik für das gleiche (niederfrequente) Abfragefeld im wesent lichen unsichtbar sind.

Zusammenfassend ist festzustellen, daß in Übereinstim mung mit der vorliegenden Erfindung ein Markerelement geschaffen wird, das als Diebstahlsicherung in Verbin dung mit zum Kauf bestinmten Artikeln verwendet wird und in seiner Hystereseschleife eine große Barkhausen-Unste tigkeit aufweist. Diese Unstetigkeit soll auf eine sehr geringe Erregerfeldstärke reagieren, vorzugsweise be reits unter 1 Oersted ansprechen und soll zu einer Um kehrung der magnetischen Vorzugslage von einem Schwell wertanregungspunkt zum maximalen Induktionspunkt für das Element oder zumindest nahe an diesen maximalen Induk tionspunkt heranführen. Das Element soll eine positive Magnetostriktion haben. Schließlich soll die Geometrie des Elementes so gewählt werden, daß der Entmagnetisie rungsfaktor auf einen sehr geringen Wert begrenzt ist, vorzugsweise den Wert 0,000125 nicht überschreitet. Zwar wird zum gegenwärtigen Zeitpunkt ein Element aus amor phem Metall bevorzugt, allerdings sieht die Erfindung alle Materialien vor, mit denen die vorstehend erläuter ten Ausführungsparameter erhalten werden können.

Zufriedenstellende Ergebnisse wurden mit Markern aus amorphem Draht mit den nachfolgend aufgeführten Zusam mensetzungen erzielt:

a) Fe₈₁Si₄B₁₄C₁;
b) Fe₈₁Si₄B₁₅;
c) Fe_77,5Si_7,5B₁₅;

Wie auch immer, es kann ein sehr weiter Bereich derarti ger Materialien verwendet werden, die alle unter die generelle Formel

Fe₈₅ - _xSi_xB₁₅ - _yC_y

fallen, wobei die Prozentangaben in Atomprozent angege ben sind, x Werte zwischen 3 und 10 und y Werte zwischen 0 und 2 einnimmt.

Es ist bereits bekannt gewesen, amorphe Metalle in Mar kern für Diebstahlüberwachungssysteme zu verwenden. Wie auch immer, soweit Information erhältlich ist, war es bei den Herstellern immer gebräuchliche Übung, das Dieb stahlsüberwachungs-Markermaterial aus Metall einem ab schließenden spannungsreduzierenden Temperungsschritt zu unterwerfen, um die mechanischen Parameter des Produktes zu verbessern. Ein derartiger spannungsreduzierender oder -abbauender Temperungsschritt eliminiert alle großen Barkhausen-Unstetigkeiten, falls solche überhaupt existierten, in der Hystereseschleife des Elementes und führt dazu, daß gewünschte magnetische Characteristika verloren gehen, falls das jeweilige Element überhaupt vom hier diskutierten Typ war, das heißt ein amorpher Metalldraht, der direkt aus der Abschreckung von ge schmolzenem Metall gewonnen wurde und die gewünschten Dimensionen hatte. Nach der Erfindung wird ein derarti ger Draht oder das getemperte mechanisch verspannte Bändchen gemäß Fig. 5 als Anhängermaterial in einem Diebstahlsüberwachungssystem verwendet, ohne daß zu nächst seine inneren Spannungen reduziert werden. Aller dings erfolgt die Deaktivierung des Materials durch Absenkung oder Eliminieren der besagten Verspannungen.

Claims

1. Marker aus einem magnetischen Werkstoff zum Einsatz in einem elektronischen Diebstahlüberwachungssystem, in welchem ein magnetisches Wechselfeld innerhalb eines Überwachungsbereiches erzeugt und eine Alarm vorrichtung aktiviert wird, wenn eine vorbestimmte Störung dieses Wechselfeldes durch den Marker er mittelt wird, wobei der Marker an einem zum Verkauf bestimmten Artikel befestigbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das weichmagnetische Markermaterial (Metalldraht 23, Streifen 35) in einem Zustand innerer Ver spannung vorliegt, wodurch seine magnetische Hystereseschleife eine große Barkhausen-Unstetigkeit aufweist, die immer dann, wenn das Markermaterial (Metalldraht 23, Streifen 35) einem externen magnetischen Wechselfeld ausgesetzt wird, dessen Feldstärke in Richtung entgegengesetzt zur Magnetisierungsrichtung des Markers einen vorbe stimmten Schwellwert überschreitet, zu einer nicht aufzuhaltenden, sprunghaften Umkehr der jeweiligen Magnetisierungsrichtung führt.

2. Marker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Markermaterial (Metalldraht 23, Streifen 35) ein amorphes Material ist.

3. Marker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das amorphe Markermaterial (Metalldraht 23, Streifen 35) eine metallische Verbindung ist.

4. Marker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Markermaterial durch einen Abschnitt eines amorphen Metalldrahtes (23) gebildet wird.

5. Marker nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Metalldraht (23) einen Durchmesser im Bereich zwischen 0,09 mm-0,15 mm und eine Länge im Bereich zwischen 1 cm-10 cm aufweist.

6. Marker nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Entmagnetisierungsfaktor für den Abschnitt des Metalldrahtes (23) 0,000125 ist.

7. Marker nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß der Marker aus einem Abschnitt eines amorphen Streifens (35) besteht, der in derart verstreckter und verformter Stellung zwangsbefestigt ist, daß die große magnetische Barkhausen-Unstetigkeit induziert wird.

8. Marker nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Streifen (35), wenn er in einer flachen Position gehalten wird, entlang seiner Längsrichtung einen helikalen Verlauf der Magnetisierungsrichtung auf weist, die von einem thermischen Behandlungsvorgang des Streifens (35) in entlang seiner Längsrichtung verdralltem Zustand zur Entfernung von Verspannungen herrührt.

9. Marker nach einem der Ansprüche 4-6, dadurch gekennzeichnet, daß der Marker aus einem Abschnitt von amorphem Metalldraht (23) besteht, der aufgrund seiner Her stellungsart interne Spannungen aufweist, die zu der großen Barkhausen-Unstetigkeit in seinem Hysterese verhalten führen.

10. Marker nach einem der Ansprüche 4-6, dadurch gekennzeichnet, daß die metallurgische Zusammensetzung des Metall drahts (23) der Formel Fe₈₅ - _xSi_xB₁₅ - _yC_y genügt, wobei die Prozentangaben Atomprozentangaben sind und der Wert x zwischen 3 und 10 und der Wert y zwischen 0 und 2 liegt.

11. Marker nach einem der Ansprüche 7-9, dadurch gekennzeichnet, daß die metallurgische Zusammensetzung besagten Streifens der Formel Fe₈₅ - _xSi_xB₁₅ - _yC_y genügt, wobei die Prozentangaben Atomprozentangaben sind und x zwischen 3 und 10 und y zwischen 0 und 2 liegt.