聲磁系統

聲磁系統

所謂聲磁系統（A​​coustic Magnetic，AM），是利用音叉原理產生的共振現象，實現幾乎零誤報的操作，原理示意如圖1所示。當發射信號（交變磁場）頻率與聲磁標籤振盪頻率一致時，聲磁標籤類似於音叉會引起共振，產生共振信號（交變磁場） ; 當接收器檢測到連續4-8次（可調）的共振信號（每1/50秒一次）後，接收系統就會發出報警。聲磁系統的特性是防盜檢測率高、幾乎零誤報、不受金屬錫箔紙屏蔽、抗干擾性好、保護的出口寬(單套系統最寬可保護4米)。

聲磁原理

1.磁致伸縮效應磁致伸縮效應: 在外磁場作用下，鐵磁性物質尺寸變化; 在去掉外磁場後，其又恢復原來的長度。由於在磁場作用下，磁致伸縮材料長度線性變化，發生位移; 或在交變磁場作用發生反複變化，從而產生振動或聲波; 這種材料可將電磁能轉換成機械能或聲​​能，相反也可以將機械能轉換成電磁能; 前者稱為磁致伸縮效應，後者稱為壓磁效應。在一定磁場強度作用下，鐵氧體磁性金屬產生長度變化，可以理解是由於磁化而導致原子間距的微小改變。在一個交變磁場中，可以看到磁致伸縮的金屬條按照交變磁場的頻率在振動。若交變磁場的頻率與金屬條諧振頻率一致的話，其振幅最大，即產生共振，這一效應對坡莫合金（或稱鐵鎳合金）尤其明顯。另一方面，這種磁致伸縮效應又具有可逆性，即壓磁效應。因此，當交變磁場頻率與聲磁標籤中的金屬條諧振頻率一致時，其中坡莫合金條開始振動。當關斷交變磁場時，聲磁標籤就會像音叉一樣維持一定時間的阻尼振動，並產生共振信號，作為交變磁場的空間延伸，可通過接收器檢測到這種共振信號。用磁致伸縮係數λ來描述磁致伸縮效應，λ=（LH-L0）/L0，L0為物質原有長度，LH為在外磁場作用下物質變化後的長度。由於坡莫合金具有高磁致伸縮係數，如: Ni50坡莫合金λ=25×10-6，Ni80坡莫合金λ=（0.1"0.5）×10-6，所以，坡莫合金的磁致伸縮係數均較大，標籤產生的共振信號也較大。

2.磁機械耦合係數k 當坡莫合金薄帶在偏磁場下受到交變磁場的激勵時，由於磁致伸縮效應與壓磁效應，薄帶內產生磁能與機械能之間的交替轉換，這種能量的轉換稱為磁機械耦合，用磁機械耦合係數k來衡量其大小，並用下述方法確定k值。聲磁標籤內核心元件是坡莫合金薄帶。根據唯象理論，磁機械耦合係數k表示為: 上式中fr為共振頻率，fa為反共振頻率。根據聲磁標籤測試的諧振曲線，如圖2所示。當激勵信號頻率為57.9kHz時，諧振曲線達到最大值，即fr=57.9kHz ; 當激勵信號頻率為59.7kHz時，諧振曲線達到最小值，即fa=59.7kHz。因此，計算磁機械耦合係數k=0.251。顯然，聲磁標籤存在共振點和反共振點，在很小的激勵磁場的作用下，它能產生較大的共振信號，而且兩點間電壓差較大，說明標籤有較大的磁機械耦合係數。尖銳諧振曲線表明標籤有較高的Q值和較窄的帶寬以及較強的選擇性。因此，若設置適當偏置磁場，使其工作在特性較好的區域，可以獲得較高的共振信號和較強的頻率穩定性。

3.音叉效應聲磁標籤是由小塑料盒組成，長約為40mm，寬為8"14mm，厚為1mm（現有更薄的）。在小盒中，由兩種金屬條構成類似於音叉的結構，一種是固定​​在塑料盒上的硬磁金屬條，另一種是能自由振動的軟磁坡莫合金條。根據標籤的特殊材料和結構，導致其具有一定的諧振頻率; 當外加交變磁場頻率與標籤諧振頻率一致時，就會產生共振。由於存在磁致伸縮效應與壓磁效應，當外加交變磁場消失後，標籤仍會產生阻尼振盪，形成磁場能與機械能交替轉換模式，產生衰減型共振信號，這是一種聲磁複合信號。典型聲磁標籤的工作頻率為58kHz，音叉共振信號類似於超聲波，因此，抗干擾能力和穿透力極強，這是區別於其他標籤的最大優點。 在利用音叉效應識別過程中，實際上是電磁能與機械能相互轉換的過程，但是，由於磁敏器件的換能效率低，需要強大的發射功率，如最小激活磁場強度的典型值大於16A/m，所以，聲磁系統的天線檢測器較為龐大。

聲磁系統

聲磁系統的原理: 檢測系統的發射器以1/75秒間斷的發射58kHz的低頻磁波，在周圍形成檢測區。當由兩片特殊的非晶體金屬片組成的標籤進入檢測區域時，由於對電磁場形成乾擾或其他形式的感應，即共振信號，此信號會被配套的接收器收到，從而引起系統報警。圖3聲磁防盜系統組成1.聲磁系統組成如圖3所示，聲磁防盜系統由三部分組成: 一是檢測器位於圖中左右兩邊。包括發射器和接收器兩部分。基本原理是利用發射天線將一交變磁場發射出去，在發射天線和接收天線之間形成一個感應區，利用電磁波的共振原理來搜尋特定範圍內，有否有效標籤存在（即未經過解碼器解碼的標籤存在），當出現有效標籤即觸發報警。二是聲磁標籤位於圖中間。是由無序排列的非晶體金屬準確地切割成58kHz的尺寸，通過進入檢測區與偏磁片產生共振並反射到接收支座。三是圖中未標的解碼器，它是軟標籤解碼失效的非接觸式裝置。當收銀員收銀時，電子標籤無須接觸消磁區域即可解碼; 或將解碼器和激光條碼掃描儀合成一體的設備，一次性完成商品收款和解碼。 2.聲磁識別原理聲磁防盜系統屬於單比特射頻識別系統，採用的調製方式是振幅鍵控（ASK）的數字調製法。天線發射的交變磁場如圖4虛線部分所示，其中調製信號為二進制編碼信號，由0和1兩個狀態的單比特序列組成，脈衝維持時間為，脈衝關斷時間為，脈衝週期為20ms ，需要的脈衝振幅較大; 載波信號為58kHz（或60 kHz、68kHz）低頻正弦信號; 已調信號就是調幅係數為100%的ASK信號。當聲磁標籤進入ASK激勵的交變磁場（檢測區），且標籤諧振頻率與載波頻率一致時，因為磁致伸縮效應，標籤內會產生共振現象。當關斷激勵的交變磁場時，根據標籤的壓磁效應，共振信號會維持一段時間，出現圖4中的阻尼振盪; 另外，由於機械能與磁場能是交替轉換的，因此共振信號是一種聲磁複合信號，正是聲磁系統的含義所在。共振信號不僅作為激勵磁場的空間延伸，而且具有超聲波的特​​性。因此，接收器中的感應線圈很容易檢測到共振信號，從而驅動系統的報警裝置。圖4聲磁標籤的交變磁場聲磁識別原理: 一是信號的中心頻率為58kHz，帶寬為57.8kHz至58.2kHz (0.4kHz) ，是目前所有電子防竊系統中最窄的，所以極不可能受到干擾而造成誤報。二是系統判定標籤信號的過程。當發射信號關斷後，接收器連續收到6次（可調）共振信號，如每次共振信號的功率及頻率都相同，則認定為標籤信號; 如為外界干擾信號不可能一秒內產生6次完全相同信號; 反復以上識別過程，可精確判定標籤信號，實現幾乎零誤報的操作。

聲磁系統應用

當出口公司獲得歐美訂單時，一般都要用防盜標籤; 特別是歐美連鎖超市100強，大部分都用美國先訊美資的58kHz聲磁防盜系統。只有在商品上貼DR防盜標籤，才能進入歐美超市。聲磁系統有軟硬兩種防盜標籤。先訊美資的聲磁軟標籤有DR和EL標籤兩個系列，前者由二片振動片和一片基片組成，後者由一片振動片和一片基片組成，適用於服裝、鞋帽、箱包和帶包裝的日用品/食品等。標準型聲磁系統具有較高的檢測率，接近零誤報的卓越性能; 數字技術、軟件驅動的智能技術; 系統與支座集成一體，1.4 米的保護出口; 具備聲光報警。消磁設備可分為接觸式和非接觸式兩大類型。接觸式要求聲磁標籤與消磁器表面接觸，而非接觸式可在距聲磁標籤12-20cm處為標籤消磁。

Reference:

http://baike.baidu.com/view/4352494.htm