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声磁系统是什么?

磁场,我们在日常生活、工作中都经常用到,但不知道大家对“声磁系统”是否知道呢?本文收集整理了一些资料,希望本文能对各位读者有比较大的参考价值。

所谓声磁系统(Acoustic Magnetic,AM),是利用音叉原理产生的共振现象,实现几乎零误报的操作,原理示意如图1所示。当发射信号(交变磁场)频率与声磁标签振荡频率一致时,声磁标签类似于音叉会引起共振,产生共振信号(交变磁场) ; 当接收器检测到连续4-8次(可调)的共振信号(每1/50秒一次)后,接收系统就会发出报警。 声磁系统的特性是防盗检测率高、几乎零误报、不受金属锡箔纸屏蔽、抗干扰性好、保护的出口宽(单套系统最宽可保护4米)。

声磁原理


1.磁致伸缩效应 磁致伸缩效应: 在外磁场作用下,铁磁性物质尺寸变化 ; 在去掉外磁场后,其又恢复原来的长度。由于在磁场作用下,磁致伸缩材料长度线性变化,发生位移 ; 或在交变磁场作用发生反复变化,从而产生振动或声波 ; 这种材料可将电磁能转换成机械能或声能,相反也可以将机械能转换成电磁能; 前者称为磁致伸缩效应,后者称为压磁效应。 在一定磁场强度作用下,铁氧体磁性金属产生长度变化,可以理解是由于磁化而导致原子间距的微小改变。在一个交变磁场中,可以看到磁致伸缩的金属条按照交变磁场的频率在振动。

声磁系统
声磁系统

若交变磁场的频率与金属条谐振频率一致的话,其振幅最大,即产生共振,这一效应对坡莫合金(或称铁镍合金)尤其明显。 另一方面,这种磁致伸缩效应又具有可逆性,即压磁效应。因此,当交变磁场频率与声磁标签中的金属条谐振频率一致时,其中坡莫合金条开始振动。当关断交变磁场时,声磁标签就会像音叉一样维持一定时间的阻尼振动,并产生共振信号,作为交变磁场的空间延伸,可通过接收器检测到这种共振信号。 用磁致伸缩系数λ来描述磁致伸缩效应,λ=(LH-L0)/L0,L0为物质原有长度,LH为在外磁场作用下物质变化后的长度。由于坡莫合金具有高磁致伸缩系数,如: Ni50坡莫合金λ=25×10-6,Ni80坡莫合金λ=(0.1"0.5)×10-6,所以,坡莫合金的磁致伸缩系数均较大,标签产生的共振信号也较大。

2.磁机械耦合系数k 当坡莫合金薄带在偏磁场下受到交变磁场的激励时,由于磁致伸缩效应与压磁效应,薄带内产生磁能与机械能之间的交替转换,这种能量的转换称为磁机械耦合,用磁机械耦合系数k来衡量其大小,并用下述方法确定k值。声磁标签内核心元件是坡莫合金薄带。 根据唯象理论,磁机械耦合系数k表示为: 上式中fr为共振频率,fa为反共振频率。 根据声磁标签测试的谐振曲线,如图2所示。当激励信号频率为57.9kHz时,谐振曲线达到最大值,即fr=57.9kHz ; 当激励信号频率为59.7kHz时,谐振曲线达到最小值,即fa=59.7kHz。因此,计算磁机械耦合系数k=0.251。 显然,声磁标签存在共振点和反共振点,在很小的激励磁场的作用下,它能产生较大的共振信号,而且两点间电压差较大,说明标签有较大的磁机械耦合系数。尖锐谐振曲线表明标签有较高的Q值和较窄的带宽以及较强的选择性。因此,若设置适当偏置磁场,使其工作在特性较好的区域,可以获得较高的共振信号和较强的频率稳定性。

3.音叉效应 声磁标签是由小塑料盒组成,长约为40mm,宽为8"14mm,厚为1mm(现有更薄的)。在小盒中,由两种金属条构成类似于音叉的结构,一种是固定在塑料盒上的硬磁金属条,另一种是能自由振动的软磁坡莫合金条。根据标签的特殊材料和结构,导致其具有一定的谐振频率; 当外加交变磁场频率与标签谐振频率一致时,就会产生共振。由于存在磁致伸缩效应与压磁效应,当外加交变磁场消失后,标签仍会产生阻尼振荡,形成磁场能与机械能交替转换模式,产生衰减型共振信号,这是一种声磁复合信号。典型声磁标签的工作频率为58kHz,音叉共振信号类似于超声波,因此,抗干扰能力和穿透力极强,这是区别于其他标签的最大优点。 在利用音叉效应识别过程中,实际上是电磁能与机械能相互转换的过程,但是,由于磁敏器件的换能效率低,需要强大的发射功率,如最小激活磁场强度的典型值大于16A/m,所以,声磁系统的天线检测器较为庞大。

声磁系统


声磁系统的原理: 检测系统的发射器以1/75秒间断的发射58kHz的低频磁波,在周围形成检测区。当由两片特殊的非晶体金属片组成的标签进入检测区域时,由于对电磁场形成干扰或其他形式的感应,即共振信号,此信号会被配套的接收器收到,从而引起系统报警。 图3声磁防盗系统组成 1.声磁系统组成 如图3所示,声磁防盗系统由三部分组成: 一是检测器位于图中左右两边。

包括发射器和接收器两部分。基本原理是利用发射天线将一交变磁场发射出去,在发射天线和接收天线之间形成一个感应区,利用电磁波的共振原理来搜寻特定范围内,有否有效标签存在(即未经过解码器解码的标签存在),当出现有效标签即触发报警。二是声磁标签位于图中间。是由无序排列的非晶体金属准确地切割成58kHz的尺寸,通过进入检测区与偏磁片产生共振并反射到接收支座。三是图中未标的解码器,它是软标签解码失效的非接触式装置。当收银员收银时,电子标签无须接触消磁区域即可解码; 或将解码器和激光条码扫描仪合成一体的设备,一次性完成商品收款和解码。 2.声磁识别原理 声磁防盗系统属于单比特射频识别系统,采用的调制方式是振幅键控(ASK)的数字调制法。天线发射的交变磁场如图4虚线部分所示,其中调制信号为二进制编码信号,由0和1两个状态的单比特序列组成,脉冲维持时间为,脉冲关断时间为,脉冲周期为20ms,需要的脉冲振幅较大; 载波信号为58kHz(或60 kHz、68kHz)低频正弦信号; 已调信号就是调幅系数为100%的ASK信号。 当声磁标签进入ASK激励的交变磁场(检测区),且标签谐振频率与载波频率一致时,因为磁致伸缩效应,标签内会产生共振现象。
声磁系统
声磁系统

当关断激励的交变磁场时,根据标签的压磁效应,共振信号会维持一段时间,出现图4中的阻尼振荡; 另外,由于机械能与磁场能是交替转换的,因此共振信号是一种声磁复合信号,正是声磁系统的含义所在。共振信号不仅作为激励磁场的空间延伸,而且具有超声波的特性。因此,接收器中的感应线圈很容易检测到共振信号,从而驱动系统的报警装置。 图4声磁标签的交变磁场 声磁识别原理: 一是信号的中心频率为58kHz,带宽为57.8kHz至58.2kHz (0.4kHz) ,是目前所有电子防窃系统中最窄的,所以极不可能受到干扰而造成误报。二是系统判定标签信号的过程。当发射信号关断后,接收器连续收到6次(可调)共振信号,如每次共振信号的功率及频率都相同,则认定为标签信号; 如为外界干扰信号不可能一秒内产生6次完全相同信号; 反复以上识别过程,可精确判定标签信号,实现几乎零误报的操作。

声磁系统应用


当出口公司获得欧美订单时,一般都要用防盗标签; 特别是欧美连锁超市100强,大部分都用美国先讯美资的58kHz声磁防盗系统。只有在商品上贴DR防盗标签,才能进入欧美超市。 声磁系统有软硬两种防盗标签。先讯美资的声磁软标签有DR和EL标签两个系列,前者由二片振动片和一片基片组成,后者由一片振动片和一片基片组成,适用于服装、鞋帽、箱包和带包装的日用品/食品等。 标准型声磁系统具有较高的检测率,接近零误报的卓越性能; 数字技术、软件驱动的智能技术; 系统与支座集成一体,1.4 米的保护出口; 具备声光报警。消磁设备可分为接触式和非接触式两大类型。接触式要求声磁标签与消磁器表面接触,而非接触式可在距声磁标签12-20cm处为标签消磁。

综上所述,本文已为讲解声磁系统,相信大家对声磁系统的认识越来越深入,希望本文能对各位读者有比较大的参考价值。

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