Технология защиты от кражи основана на использовании аморфных акустомагнитных меток.

Технология защиты от кражи основана на использовании аморфных акустомагнитных меток.

Когда мы заходим в супермаркет, мы можем обнаружить, что каждый товар имеет защиту от кражи, которая обеспечивается применением аморфного акустомагнитного материала.

В нашей деловой среде наиболее часто используются системы электронного наблюдения за товарами (EAS). В повседневной жизни мы используем 6 типов систем EAS: электромагнитные системы, микроволновые системы, радиочастотные системы, интеллектуальные системы и акустомагнитные системы. Акустомагнитные системы используются наиболее широко благодаря своей низкой цене, удобству и высокой эффективности обнаружения.

I. Что такое акустомагнитная техника?

Акустомагнитная система основана на принципе, согласно которому ленты из аморфного сплава могут излучать сильный резонансный сигнал благодаря своему высокому магнетизму (коэффициенту упругой связи). В большинстве случаев акустомагнитная система состоит из детектора, декодера, сенсорного модуля и т. д. Детектор излучает импульсную волну частотой 58 кГц каждые 20 миллисекунд, и если детектор проверяет резонансный сигнал 5 раз после импульсной волны, и каждый из этих 5 сигналов имеет одинаковую мощность и частоту, сработает сигнализация. Если же сигналы не совпадают в течение одной секунды, сигнализация не сработает. Эта технология обеспечивает точность срабатывания сигнализации. Декодер уменьшает силу резонансного сигнала путем размагничивания пленок смещения в противовзломном устройстве, поэтому сигнализация не сработает.

Акустомагнитная технология широко используется в противовзломных устройствах уже более 20 лет. В патенте США US4510489 говорится, что некоторые аморфные ленты, такие как FeNiMoB, могут излучать высокие резонансные сигналы благодаря своему высокому магнетизму, и эта теория успешно используется в противовзломных системах в коммерческих целях. Аморфная лента используется в качестве резонатора, а в качестве магнитных пленок используются полутвердые магнитные материалы (US5729200) или мягкие магнитные материалы (US7626502). Исследований, посвященных акустико-магнитным меткам, практически не проводилось.

II. Акустомагнитная теория. Магнитострикционный эффект.

Под воздействием внешнего магнитного поля размер ферромагнитного вещества изменяется, а после снятия внешнего магнитного поля возвращается к исходной длине. Из-за воздействия магнитного поля длина магнитострикционного материала претерпевает линейное изменение и вызывает смещение; или же она многократно изменяется под воздействием переменного магнитного поля, образуя колебания или акустические волны. Такой материал способен преобразовывать электромагнитную энергию в механическую или акустическую. Напротив, механическая энергия также может быть преобразована в электромагнитную. Первые называются магнитострикционным эффектом, а вторые — магнитоупругим эффектом.

При определенных условиях ферритовые магнитные металлы изменяют свою длину, что вызвано сдвигом между атомами при намагничивании. В переменном магнитном поле можно наблюдать, как магнитострикционная металлическая полоса вибрирует в соответствии с частотой переменного магнитного поля. Если частота переменного магнитного поля и частота резонанса металлической полосы совпадают, то при достижении максимальной амплитуды происходит резонанс. Это особенно заметно на примере пермского сплава (Fe-Ni).

С другой стороны, этот магнитострикционный эффект обратим, он представляет собой пьезомагнетизм. Таким образом, когда частота переменного магнитного поля совпадает с резонансом металлической полосы, полоса из пермного сплава начинает вибрировать. Когда переменное магнитное поле выключается, акустическая магнитная метка на мгновение начинает затухать, подобно камертону, и издает резонансный сигнал. В качестве расширения пространства переменного магнитного поля это можно проверить с помощью приемника. Магнитострикционный эффект можно описать магнитострикционным коэффициентом λ, λ = (LH - L0)/L0, где L0 — исходная длина вещества, LH — измененная длина вещества под действием внешнего магнитного поля.

Магнитомеханический коэффициент связи K

Когда аморфная полоса возбуждается переменным магнитным полем под действием приложенного магнитного поля, внутри полосы происходит обмен между магнитной и механической энергией. Это называется Магнитомеханическая связь оценивается с помощью фактора K следующими способами. Основной компонент акустической магнитной метки — аморфный сплав (пермный сплав).

Согласно феноменологической теории, фактор k выражается следующим образом: Формула для резонансной частоты Fr и FA для антирезонансной частоты.

По-видимому, у метки есть точка резонанса и точка антирезонанса, и она может распространять большой резонансный сигнал даже при небольшом магнитном поле. Кроме того, заметно падение напряжения между этими двумя точками, что означает высокий коэффициент магнитомеханической связи метки. Резкая резонансная кривая указывает на высокую добротность метки, узкую полосу пропускания и сильную селективность. Таким образом, если установить соответствующее смещающее магнитное поле и обеспечить хорошие условия работы, можно получить высокий резонансный сигнал и высокую частотную стабильность.

Эффект камертона
Акустико-магнитная метка представляет собой небольшую пластиковую коробку размером примерно 40 мм в длину, 8-14 мм в ширину и 1 мм в глубину. Внутри коробки находится структура в виде камертона, образованная двумя видами металлических полосок: одна жесткая металлическая полоска закреплена на коробке, а другая представляет собой свободно вибрирующую аморфную полоску. В зависимости от специального материала и структуры метки, она обладает определенной резонансной частотой; когда частота приложенного переменного магнитного поля и резонансная частота метки совпадают, возникает резонанс. Благодаря магнитострикции и пьезомагнетизму, когда приложенное переменное магнитное поле исчезает, метка все еще будет иметь затухающие колебания, образуя режим преобразования переменной магнитной энергии в механическую энергию, что приводит к затуханию резонансного сигнала; это своего рода составной акустико-магнитный сигнал.

Рабочая частота типичной акустико-магнитной этикетки составляет 58 кГц, сигнал от камертона подобен ультразвуковой волне, поэтому она обладает высокой помехоустойчивостью и большой проникающей способностью, что делает этикетку более яркой, чем другие этикетки.
В процессе идентификации с использованием эффекта камертона фактически происходит взаимодействие между преобразованием электромагнитной и механической энергии. Но поскольку эффективность магнитных устройств очень низка, требуется высокая мощность излучения. Типичные значения, такие как минимальная напряженность магнитного поля, необходимая для активации, превышают 16 А/м, поэтому антенный детектор акустической магнитной метки должен быть очень большим.

III. Текущая ситуация в стране и за рубежом

Резонаторы и смещающие пленки являются ключевыми компонентами акустомагнитной метки. С одной стороны, резонансная пленка изготавливается из аморфных полос на основе железа и железа-никеля. Состав, геометрические размеры и форма резонатора, условия термообработки и количество резонансных пластин оказывают важное влияние на акустомагнитные свойства акустомагнитной метки. С другой стороны, в качестве смещающей пленки широко используется полутвердый магнитный материал, и характеристики пленки могут влиять на частоту метки и определять, можно ли протестировать и декодировать акустомагнитную метку. Таким образом, исследования материалов резонатора и смещающей пленки продолжаются.

В патенте WO2007143707 предлагается новый состав резонирующей пластины, который, как полагают, представляет собой аморфную ленту FeNIbMc (где M — один из Co, C, B, P и т. д., или комбинация нескольких , A + b + c = 100, а При содержании резонансной пленки от 40 до 70 мас.%, от 10 до 50 мас.%, от 10 до 50 мас.%, отжиг в магнитном поле 300 градусов в течение как минимум одного часа позволяет достичь результатов, аналогичных тем, которые используются на современном рынке для улучшения звуковых и магнитных свойств, но при этом значительно снижает себестоимость производства резонансной пленки.

В патенте US6057766 описан магнитострикционный материал на основе железа, пригодный для использования в качестве резонансного элемента с коэффициентом магнитоупругой связи от 0,28 до 0,4, в котором содержание железа составляет от 45 до 82 мас.%, а остальное — кобальт, никель и некоторые стеклообразующие элементы. В патенте US 6,181,245 описан материал для подложки с низкой коэрцитивной силой, позволяющий декодировать акустомагнитную метку на большем расстоянии. В патенте US 6,689,490 описан полутвердый магнитный материал, пригодный для использования в подложке акустомагнитной метки, содержащий от 8 до 25 мас.% никеля, от 1,5 до 4,5 мас.% алюминия и от 0,5 до 3 мас.% титана, а остальное — железо. Этот полутвердый магнитный материал отличается от типичных материалов для подложки и обладает очень яркими магнитными свойствами и высокой коррозионной стойкостью. Кроме того, он очень хорошо подходит для холодной обработки и закалки при производстве.

IV: Связанные предприятия
Несмотря на то, что в настоящее время во всем мире разрабатываются резонансные и магнитные пленки, только в Соединенных Штатах появилась компания, производящая высокоэффективные звуковые и магнитные метки, соответствующие требованиям рынка. Технология их изготовления на протяжении многих лет монополизировалась, особенно сложный процесс производства магнитных пленок из полутвердых магнитных сплавов. В мире квалифицированными поставщиками являются лишь немецкая компания Vacuum Metallurgy и американская компания Carpenter Special Steel. В стране производство аморфных мягких магнитных материалов для магнитных меток осуществляется только одной компанией, а процесс изготовления полутвердых магнитных меток с магнитным смещением в основном находится на стадии производства заготовок.

V. Размер рынка и прогноз

Акустомагнитные системы, являясь одной из самых передовых систем защиты от краж в мире, широко используются в различных ситуациях. Одновременно с этим европейские страны стремятся внедрить схему маркировки продукции, которая требует от производителей наклеивать противокражные этикетки на изделия еще на этапе производства. Такое поведение позволит снизить себестоимость продукции и увеличить объем использования этикеток.

В результате, использование акустомагнитных этикеток составляет около 8 миллиардов, объем транзакций превышает 200 миллионов долларов США, а ежегодный рост спроса остается на уровне 25%, что обеспечивает очень широкое рыночное пространство.

Однако технология изготовления этикеток уже почти пять лет является монополией американских компаний в США, и хотя отечественная компания занимает лидирующие позиции на рынке противоугонных этикеток, ее доля составляет менее 2%, в настоящее время она доминирует в стране по совершенствованию процесса изготовления звуковых и магнитных противоугонных меток. С развитием исследований в нашу жизнь начинают входить новые технологии; аморфные акустомагнитные системы безопасности обеспечат нам все более надежную защиту.