A tecnologia antifurto depende de etiquetas acústicas magnéticas amorfas.

A tecnologia antifurto depende de etiquetas acústicas magnéticas amorfas.

Ao entrarmos em um supermercado, podemos constatar que cada produto possui um design antifurto, que é a aplicação da tecnologia acústica magnética amorfa.

É cada vez mais comum o uso da Vigilância Eletrônica de Artigos (EAS) em nossos sistemas comerciais. Existem seis tipos de sistemas EAS em nosso cotidiano: eletromagnético, micro-ondas, radiofrequência, inteligente e acustomagnético. O sistema acustomagnético é o mais utilizado devido ao seu baixo custo, praticidade e alta taxa de detecção.

I. O que é Acustomagnético?

A tecnologia Acustomagnética baseia-se no princípio de que fitas de liga amorfa podem emitir um forte sinal de ressonância devido ao seu alto magnetismo (coeficiente de acoplamento elástico). Na maioria dos casos, o sistema Acustomagnético é composto por detector, decodificador, sensor, etc. O detector emite uma onda de impulso de 58 kHz a cada 20 milissegundos e, se o detector detectar um sinal de ressonância 5 vezes após a onda de impulso, e cada um desses 5 sinais tiver a mesma amplitude e frequência, o alarme soará. Se os sinais não forem iguais em um segundo, o alarme não soará. Essa tecnologia garante a precisão do alarme. O decodificador reduz a intensidade do sinal de ressonância desmagnetizando as películas de polarização no dispositivo antifurto, impedindo que o alarme soe.

A tecnologia acustomagnética tem sido amplamente utilizada em dispositivos antifurto há mais de 20 anos. A patente americana US4510489 afirma que algumas fitas amorfas, como o FeNiMoB, podem emitir sinais de alta ressonância devido ao seu alto magnetismo, e essa teoria tem sido aplicada com sucesso em sistemas antifurto de uso comercial. A fita amorfa é transformada em um ressonador e os filmes de polarização são feitos de materiais magnéticos semiduros (US5729200) ou materiais magnéticos macios (US7626502). Raramente existem pesquisas sobre etiquetas magnéticas acústicas.

II. Teoria Acustomagnética Efeito Magnetostritivo

Sob a influência de um campo magnético externo, o tamanho da substância ferromagnética se altera e, após a remoção do campo magnético externo, retorna ao seu comprimento original. Devido ao efeito do campo magnético, o comprimento do material magnetoestritivo sofre uma transformação linear, causando deslocamento; ou se altera repetidamente sob o efeito de um campo magnético alternado, formando vibrações ou ondas acústicas. Esse tipo de material pode converter energia eletromagnética em energia mecânica ou acústica. Inversamente, a energia mecânica também pode ser convertida em energia eletromagnética. O primeiro fenômeno é chamado de efeito magnetoestritivo e o segundo, de efeito magnetoelástico.

Sob certas condições, os metais magnéticos de ferrita apresentam uma variação no comprimento, causada pelo deslocamento entre os átomos durante a magnetização. Em um campo magnético alternado, podemos observar que a faixa metálica magnetoestritiva vibra de acordo com a frequência do campo magnético alternado. Se a frequência do campo magnético alternado e a frequência de ressonância da faixa metálica forem iguais, a ressonância ocorrerá quando a amplitude atingir o valor máximo. Isso é especialmente evidente na liga Perm (Fe-Ni).

Por outro lado, esse efeito magnetoestritivo é reversível, caracterizando-se pelo piezomagnetismo. Assim, quando a frequência do campo magnético alternado coincide com a frequência de ressonância da faixa metálica, a faixa de liga metálica começa a vibrar. Ao desligar o campo magnético alternado, a etiqueta magnética acústica vibrará momentaneamente, como um diapasão, emitindo um sinal de ressonância. Como uma extensão do campo magnético alternado, esse sinal pode ser detectado por um receptor. O efeito magnetoestritivo pode ser descrito pelo coeficiente magnetoestritivo λ, λ = (LH - L0)/L0, onde L0 é o comprimento original da substância e LH é a variação do comprimento da substância sob o efeito do campo magnético externo.

Fator de acoplamento magnetomecânico K

Quando a faixa amorfa é submetida a um campo magnético alternado sob a ação de um campo magnético de polarização, ocorre uma troca de energia magnética com energia mecânica na parte interna da faixa. Isso é chamado de O acoplamento magnetomecânico é avaliado pelo fator K de acordo com os seguintes métodos. O componente principal do marcador magnético acústico é uma liga amorfa (liga Perm).

De acordo com a teoria fenomenológica, o fator k é expresso como: A fórmula para a frequência de ressonância Fr e FA para a frequência de anti-ressonância.

Aparentemente, o marcador possui um ponto de ressonância e um ponto de antiressonância, podendo gerar um sinal de ressonância amplo sob um pequeno campo magnético de entrada. Além disso, a diferença de tensão entre esses dois pontos é evidente, o que significa que o marcador possui um alto fator de acoplamento magnetomecânico. A curva de ressonância acentuada indica que o marcador possui um alto fator Q, largura de banda estreita e forte seletividade. Portanto, se definirmos um campo magnético de polarização adequado e proporcionarmos boas condições de operação, podemos obter um sinal de ressonância intenso e alta estabilidade de frequência.

Efeito de diapasão
A etiqueta acústica magnética é composta por uma pequena caixa de plástico com cerca de 40 mm de comprimento, 8-14 mm de largura e 1 mm de profundidade. Dentro da caixa, uma estrutura em forma de diapasão é formada por dois tipos de faixas metálicas: uma faixa metálica rígida fixada à caixa e outra faixa amorfa que vibra livremente. Devido ao material e à estrutura especiais da etiqueta, ela possui uma determinada frequência de ressonância. Quando a frequência do campo magnético alternado aplicado coincide com a frequência de ressonância da etiqueta, ocorre a ressonância. Devido ao efeito de magnetoestricção e piezomagnetismo, mesmo após a remoção do campo magnético alternado, a etiqueta ainda apresenta uma oscilação amortecida, formando um modo de conversão de energia magnética e mecânica alternada, com atenuação do sinal de ressonância. Este é um tipo de sinal acústico magnético composto.

A frequência de operação de uma etiqueta acústica magnética típica é de 58 kHz. O sinal do diapasão é semelhante a uma onda ultrassônica e, portanto, possui forte capacidade anti-interferência e alto poder de penetração, o que torna a etiqueta mais brilhante do que outras etiquetas.
No processo de identificação utilizando o efeito de diapasão, ocorre, na verdade, uma interação entre a conversão de energia eletromagnética e energia mecânica. Como a eficiência de conversão dos dispositivos magnéticos é muito baixa, é necessária uma alta potência de transmissão. Valores típicos, como a intensidade mínima para ativar o campo magnético, são superiores a 16 A/m; portanto, a antena detectora da etiqueta eletromagnética é muito grande.

III. Situação atual no país e no exterior

Os ressonadores e as películas de polarização são componentes essenciais em etiquetas acustomagnéticas. Por um lado, a película ressonante é composta por tiras amorfas à base de ferro e de ferro-níquel. A composição, as dimensões e a forma geométrica do ressonador, as condições de tratamento térmico e o número de placas ressonantes têm um impacto significativo nas propriedades acustomagnéticas da etiqueta. Por outro lado, a película de polarização é geralmente feita de material magnético semi-duro, e seu desempenho influencia a frequência da etiqueta, determinando se a etiqueta acustomagnética pode ser testada e decodificada. Portanto, a pesquisa sobre os materiais do ressonador e da película de polarização continua em andamento.

A patente WO2007143707 propõe uma nova composição para a placa ressonante, que se acredita ser uma fita amorfa de FeaNIbMc (onde M é um dos seguintes: Co, C, B, P, etc., ou uma combinação de vários: A + b + c = 100, um na faixa de 40 a 70% em peso, b de 10 a 50% em peso, c de 10 a 50% em peso), o recozimento em um campo magnético de 300 graus por pelo menos uma hora pode alcançar resultados semelhantes aos usados ​​atualmente no mercado em termos de propriedades sonoras e magnéticas, mas ao mesmo tempo reduz bastante o custo de fabricação do filme ressonante.

A patente US6057766 descreve um material magnetoestritivo à base de ferro, adequado para uso como elemento ressonante, com um coeficiente de acoplamento magnetoelástico entre 0,28 e 0,4, em que o teor de ferro varia entre 45 e 82% em peso, sendo o restante composto principalmente por cobalto e níquel, além de alguns elementos formadores de vidro. A patente US 6.181.245 descreve um material de polarização de baixa coercividade que permite a decodificação de uma etiqueta acustomagnética a uma distância maior. A patente US 6.689.490 descreve um material magnético semi-duro, adequado para uso em uma folha de polarização em uma etiqueta acustomagnética, composto por 8 a 25% em peso de níquel, 1,5 a 4,5% em peso de alumínio e 0,5 a 3% em peso de titânio, sendo o restante ferro. Este material magnético semi-duro difere dos materiais de polarização típicos e apresenta propriedades magnéticas excepcionais e alta resistência à corrosão. Além disso, é muito adequado para trabalho a frio e têmpera durante a produção.

IV: Empresas Relacionadas
Embora filmes ressonantes e polarizados estejam sendo desenvolvidos em todo o mundo, apenas os Estados Unidos, antes mesmo de uma empresa, produzirem etiquetas magnéticas e sonoras de alto desempenho em conformidade com as exigências do mercado. A tecnologia de preparação, no entanto, foi monopolizada por muitos anos, especialmente o processo de produção de folhas polarizadas com ligas magnéticas semiduras, que é complexo. Os únicos fornecedores qualificados no mundo são a empresa alemã Vacuum Metallurgy e a empresa americana Carpenter Special Steel. No mercado interno, apenas empresas produzem materiais magnéticos macios amorfos para a polarização de etiquetas magnéticas, e o processo de preparação de etiquetas magnéticas com polarização semidura ainda está em fase inicial.

V. Tamanho e previsão do mercado

Sendo um dos sistemas de alarme acústico mais avançados do mundo, o sistema acustomagnético é amplamente utilizado em diversas situações. Ao mesmo tempo, os países europeus estão empenhados em implementar o sistema de etiquetagem na origem, que exige que o fabricante insira a etiqueta antifurto nos produtos durante a fabricação. Essa prática reduzirá os custos de produção e aumentará a utilização da etiqueta.

Como resultado, o uso de etiquetas acústicas magnéticas chega a cerca de 8 bilhões, o valor das transações ultrapassa 200 milhões de dólares americanos e o crescimento anual da demanda se mantém em 25%, com um mercado bastante amplo.

No entanto, a tecnologia de preparação de etiquetas tem sido monopólio dos Estados Unidos por quase cinco anos, embora as empresas nacionais, com suas etiquetas antifurto robustas, detenham uma participação de mercado inferior a 2%. Atualmente, o processo de preparação de etiquetas antifurto sonoras e magnéticas, que dominam o país, precisa ser aprimorado. Com o avanço das pesquisas, essa tecnologia começa a fazer parte do nosso cotidiano; os sistemas de segurança acústico-magnéticos amorfos nos proporcionarão segurança cada vez mais confiável.