(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属物体と、
少なくとも一つの情報を担持する電子符号化ラベルであって、アンテナコイルを有するとともに該金属物体の近傍にある電子符号化ラベルと、
送信器コイルと受信器コイルとを有する質問器と、
を有する電子ラベル読取りシステムであって、
前記金属物体が、前記電子符号化ラベルを、前記質問器から遮蔽し、
前記金属物体が、前記質問器によって誘起されて前記金属物体上の片側上に表層電流を流す経路を有し、該表層電流が前記金属物体の他方の側に通過させることを可能にし、前記アンテナコイルを励起する磁界を作り出すことを特徴とする、電子ラベル読取りシステム。
【請求項２】
前記送信器コイルまたは受信器コイルが、磁性コアを含むことを特徴とする、請求項１に記載の電子ラベル読取りシステム。
【請求項３】
前記質問器から前記ラベルへの信号発信のために、磁界結合リンクを備えることを特徴とする、請求項１に記載の電子ラベル読取りシステム
【請求項４】
前記ラベルから前記質問器への信号発信のために、磁界結合リンクを備えることを特徴とする、請求項１に記載の電子ラベル読取りシステム。
【請求項５】
前記ラベルからの応答を発生させるために、前記質問器が該ラベルに電力を与えることを特徴とする、請求項１に記載の電子ラベル読取りシステム。
【請求項６】
前記ラベルが、応答を断続的に発生させることを特徴とする、請求項１に記載の電子ラベル読取りシステム。
【請求項７】
前記ラベルのための電力は、該ラベルが応答を出している間に前記送信器によって供給された電力から来ることを特徴とする、請求項６に記載の電子ラベル読取りシステム。
【請求項８】
前記金属物体が、前記質問器とラベルとの間に挟置されたときに読み出すことができることを特徴とする、請求項３に記載の電子ラベル読取りシステム。
【請求項９】
前記送信器コイルおよび受信器コイルが、平行な軸を有することを特徴とし、ラベル・アンテナ・コイルを有する、請求項８に記載の電子ラベル読取りシステム。
【請求項１０】
磁界応答アンテナを備えた前記ラベルが前記金属物体の前記他方の側の上の電流の近くに配置されて、前記磁界応答アンテナが前記金属物体の前記他方の側の上の前記電流に伴う磁界と相互作用することを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一つに記載の電子ラベル読取りシステム。
【請求項１１】
前記経路が、前記金属物体内の穴によって与えられることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一つに記載の電子ラベル読取りシステム。
【請求項１２】
前記電流が、前記金属物体の縁に向かう前記金属物体の片側に誘起されることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一つに記載の電子ラベル読取りシステム。
【請求項１３】
電流が、前記金属物体の前記他方の側に達したときに方向を変えることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか一つに記載の電子ラベル読取りシステム。
【請求項１４】
金属物体の近傍で、アンテナコイルを有する電子ラベルから情報を得るための方法であって、該方法は、
該電子ラベルを質問器から、遮蔽する過程と、
該質問器の磁界によって、該金属物体の一方の側の上に表層電流を作り出す過程と、
該金属物体が、前記質問器によって誘起されて前記金属物体上の片側上に表層電流を流す経路を特定し、該表層電流が前記金属物体の他方の側に通過させることを可能にし、前記アンテナコイルを励起する磁界を作り出す過程とからなることを特徴とする、電子ラベルから情報を得るための方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、電子的に質問可能な符号化されたラベルを用いる対象物のリモート識別のための、または対象物へのあるいは対象物からの遠隔測定のためのシステムに関するものである。特に本発明は、倉庫または貨物輸送システム内の品物の自動識別のためのシステムに関し、送信器と受信器とを含む質問器と呼ばれる電子サブシステムは、かかる品物またはかかる品物の搬器に付けられた電子的に符号化されたラベルから、それらまたはそれが仕分け作業によって処理されるときに、あるいはこれらの品目が倉庫内で積み重ねられ、棚卸しされ、あるいは受け取られるときに、あるいは運輸機構内を移動するときに、電磁波手段によって有益な情報を抽出することを特徴とする。本発明は、ここでは最初に航空輸送作業との関連において記載されるが、その結果かかる用途に限定されないことが十分理解されるべきである。したがって、本発明の識別または遠隔測定システムは、一般的に対象物識別作業に応用できる。一例として、本発明は、石油掘削業界でドリル・ストリングと呼ばれるものを構成する別個の構成部品の使用において、ラベル付けおよび識別に応用することができる。
【０００２】
本発明の一つの様相によれば、
少なくとも一つの情報担持電子符号化ラベルと、
送信器コイルと受信器コイルとを有する質問器と、
前記ラベルから情報を得るための、前記送信器コイルと前記受信器コイルとを含む磁界結合リンクと、
を有する電子ラベル読取りシステムが提供され、結合リンクがその近傍で作動するように配置され、前記受信器コイルを励起する磁束のどれも、またはごくわずかしか前記送信器コイルにも実質的に連結しないことを特徴とする。
【０００３】
本発明の別の様相によれば、金属物体の近傍で使用するための電子符号化ラベルが提供され、前記ラベルが前記金属物体内の溝穴内に担持されることを特徴とする。
【０００４】
本発明のさらに別の様相によれば、金属物体の近傍で電子ラベルから情報を得るための方法が提供され、前記方法は、
送信器コイルと受信器コイルとを含む質問器を提供し、
前記ラベルから情報を得るために、前記送信器コイルと前記受信器コイルを含む磁界結合リンクを提供し、
前記結合リンクをその近傍で作動するように配置する過程とから成り、前記受信器コイルを励起する磁束のどれも、またはごくわずかしか前記送信器コイルにも実質的に連結しないことを特徴とする。
【０００５】
次に付属の図面を参照して、本発明の推奨実施態様を説明する。
図１は、本発明が関係するシステムの簡略線図である。
図２は、質問器アンテナとラベル受信アンテナとの間の相互作用を示す。
図３は、金属板が存在するときの、質問器アンテナとラベル受信アンテナを示す。
図４は、金属板が存在するときの、質問器アンテナとラベル受信アンテナとの間の相互作用を示す。
図５は図４と類似であるが、表層電流密度と磁界を示す。
図６Ａは、表層電流を成立させる一つの方法を示す。
図６Ｂは、表層電流を成立させる別の方法を示す。
図６Ｃは、表層電流を成立させるさらに別の方法を示す。
図６Ｄは、表層電流を成立させるさらに別の方法を示す。
図７Ａは、標準航空パレットの横断面図を示す。
図７Ｂは、図７Ａの航空パレットの平面図を示す。
図８Ａは、図７Ａの航空パレットの一つの断面図を示す。
図８Ｂは、図８Ａの航空パレットと関連づけられた磁力線の方向を示す。
図９Ａは、石油産業で使用されるようなドリル・ストリングを示す。
図９Ｂは、図９Ａのドリル・ストリングの横断面図、および関連する磁力線を示す。
図９Ｃは、図９Ａのドリル・ストリングの別の横断面図、および関連する磁力線を示す。
図９Ｄは、図９Ａのドリル・ストリングの別の横断面図、および関連する磁力線を示す。
図９Ｅは、脚の付いた強磁性コアを示す。
図１０Ａは、長方形の金属管で形成された電子ラベル保持構造を示す。
図１０Ｂは、ラベル保持構造を受納する航空パレットの横断面図を示す。
【０００６】
本発明が関係するシステムのタイプの簡略線図が、図１に示されている。本システムは、電磁波通信の原理を使用し、送信器２を含む質問器１が電磁波信号を生成し、該電磁波信号は、送信器アンテナ３を介して、ラベル受信アンテナ５を含む電子ラベル４に伝送される。ラベル受信アンテナ５は、伝送された信号の一部分を受信し、整流器を通って、直流電力を発生し、それをラベル受信アンテナまたは別個のラベル応答アンテナのいずれかに接続された応答発生回路の作動に用いることが可能であり、その結果、電磁波応答信号を担持する情報が、ラベル４から受信器アンテナ６に、ついで質問器１内の受信器７に逆に伝送される。質問１内の制御・復号器８が、受信器７からの信号をさらに処理し、ラベルが付けられた品物の自動出荷に有用なデータ出力信号を発生する。
【０００７】
質問器は、ラベル４に信号を通信すると同時に、ラベル４から信号を抽出することができ、またクロスリファレンスとして開示内容をここに含めたＰＣＴ／ＡＵ／９０／０００４３，ＰＣＴ／ＡＵ９２／００１４３およびＰＣＴ／ＡＵ９２／００４７７に概要が述べられたいずれの原理も使用できる。たいていの場合、質問器内の単一のアンテナは、送信器アンテナ３と受信器アンテナ６の両方の機能を備える。同様に、ラベル内の単一のアンテナは、ラベル受信アンテナ５とラベル応答アンテナの機能を果たすことができる。
【０００８】
かかるシステムの通常の構想では、ラベル受信アンテナ５と質問器アンテナ９とは、特に金属物体をはじめとする干渉物が存在しない図２に示したような適度な近傍に配置される。かかるシステムでは、図２に示したように、強磁性ロッド１１を備えたソレノイド１０の形とすることが可能な質問器アンテナ９は、磁界１１Ａ、及び関連する磁束を作りだし、その磁束の一部がラベル・アンテナ・コイル１２とリンクしてラベル受信アンテナ５との通信を作り出して、その励起を引き起こす可能性もある。
【０００９】
しかしながら非常に多くの場合状況が配置に影響し、ラベル受信アンテナ５が金属物体１３の一方の側とされ、質問器アンテナ９が他方の側とされる。この状態の好例は、ラベル付けと図３に示された航空輸送パレット１４との要件を備えている。
【００１０】
図３に示したように、かかるパレット１４は、金属板１３の形状の平坦な裏面を有する。倉庫内での出荷の際に、パレット１４は一組のローラー１５上を移動し、航空機の貨物室内の床にボルトで留められる。いかなる装置も、特に電子ラベル４は、その金属板１３の下、あるいは内のどちらにも設置されない。他方、保護の理由から、質問器アンテナ９は、コンベヤ・システムのローラー１５の間に置かれるように強制される。その結果、この用途において、質問器アンテナ９とラベル受信アンテナ５は金属板１３によってかなり分離される。本発明の一つの目的は、この制約の下で十分に機能する電子ラベル付けシステムを構想することである。
【００１１】
図３に示したように、ラベル受信アンテナ５の位置と質問器アンテナ９の位置とが、ラベル４を、質問器アンテナ９から、また質問器アンテナ９によって作り出された電磁界から、金属板１３の表面によって、かなり遮蔽するような状況がある。
【００１２】
本発明は、ラベルを付ける対象物の金属表面１３上を流れる電流を発生させることによって、ラベルのための質問の磁界を作り出すことができる。電流が磁界を発生させかつラベルを励起する金属表面は、質問器アンテナに隣接する表面と反対の表面上とすることができる。
【００１３】
本発明の原理をよりよく理解できるように、ここに、電気力学理論の法則の幾つかの基礎を見直すのが適切である。この説明では、また本開示で提供される議論では、使用される用語と単位は、国際標準ＩＳＯ１０００（１９９２）「国際単位と、それらの複合のおよび幾つかの他の単位を使用するための勧告」に定義されたものになる。
【００１４】
かかる説明のために適切な出発点は、電荷の保存法則を説明することであって、該法則によれば、ある領域への電流の正味流入は、その領域内の総電荷の時間に対応する変化率を発生する。この法則は後述の電気力学の４つの基本的法則と矛盾せず、実際そのために必要とされる。
【００１５】
通常の表記では、ベクトルＥはＶ／ｍで測定された電界の強さを表し、ベクトルＨはＡ／ｍで測定された磁界の強さを表す。誘電体の極性を表すＰと、磁性体の磁化を表すＭの、２つの追加のベクトルにより、Ｃ／ｍ2で測定された電束密度ベクトルＤ＝ｅ0Ｅ＋Ｐと、Ｗｂ／ｍ2で測定された磁束密度ベクトルＢ＝ｍ0（Ｈ＋Ｍ）を定義することができる。以下の説明において、循環という用語は、指定された場ベクトルと経路の周囲の距離のベクトル要素とのスカラー積の定まった閉路の周囲の距離に対する積分を意味し、束という用語は指定された場ベクトルと面積のベクトル要素との間のスカラー積の定められた面積上の面積に対する積分を意味する。この用語と４つのベクトルＥ、Ｈ、Ｄ、およびＢによれば４つの基本法則は次のとおりになる。
（１）ファラデーの法則：閉じた曲線の周囲の電界ベクトルＥの循環は、その曲線によって結ばれた表面を通る磁束のマイナスの時間変化率に等しく、表面の正の方向は、右手の法則によって曲線の正の方向に関係づけられる。
（２）マクスウェルによって修正されたアンペアの法則：閉じた曲線の周囲の磁界ベクトルＨの循環は、伝導電流とその曲線によって結ばれた表面を通って通過する変位電流の和に等しく、ここでも右手の法則が曲線と表面の方向を関係づける。
（３）電束のガウスの法則：閉じられた表面から発生する全電束（Ｄベクトルで定義）は、その表面で結ばれた体積内に含まれる全伝導電荷に等しい。
（４）磁束のガウスの法則：どんな閉じられた表面から発生する全磁束（Ｂベクトルで定義）も、ゼロである。
【００１６】
実際に上述の基本原理から導くことができ、かつ従うべき材料に基づく別の重要な原理は、電磁界が振動し、十分高い周波数で、例えば金属導体などの十分な良導体の内部に有意の距離まで侵入しないことである。やはり基本原理から導くことのできる、さらに別の原理は、金属導体における電界強さＥの接線成分がゼロであることである。
【００１７】
同じく基本原理から導くことのできる、さらに別の原理は、金属表面での磁界ベクトルＨの接線成分がゼロでないことができるが、その場合、大きさがＨの接線成分に等しいが、方向はそれと直交する表層電流密度Ｊを伴うことである。
【００１８】
これらの原理の相互作用が図４に示され、該図は金属板１３の下に点線で示された質問器の磁界を発生する質問器アンテナ９を示し、該金属板の底面には、図の平面に向かって行く方向に、十字を囲む円で表された表層電流密度が流れている。上に列挙した原理に照らせば、表層電流の役割は金属板１３がなかったらその場所に存在するであろう値から金属板１３内の磁界Ｈを消磁することであることがわかることになる。図４の線図で分かるのは、質問器アンテナ９は金属板１３の下側に接する磁界を発生し、表層電流は金属板１３上をそのページに向かって行く方向に流れることである。点線で示された外郭線１３Ａの周囲の磁界の循環は明らかに非ゼロの値を有するが、それは磁性板１３の内側または外側の磁界の接線成分の間に不連続性があるからである。電界の接線成分、したがって、電束密度が金属板表面でゼロになるという原理の見地から、表層伝導電流密度は、マクスウェルによって修正されたアンペアの法則として先に名付けた原理を満たすことが要求される。金属板１３上の領域内および内部の磁界の消磁は、金属板１３上に配置されたラベル受信アンテナ・コイル１２が励起を受けないことを保証する。
【００１９】
図５では、線図の平面から向かって来る方向の、かつ点を囲む円で表された、金属板１３の上側表面上の表層電流密度１３Ｂを導入するように図４の線図が修正され、また後述の手段によって金属板１３の上側に生成されたそれらの表層電流を今度は囲むように、図４に示された外郭線１３Ａを移動することによって修正されている。
【００２０】
先にアンペアの法則と名付けた原理を、再度マクスウェルによって修正されたように適用すると、金属板１３の上側上の表層電流の役割は、その表面のすぐ上の水平方向に、かつその領域内に位置づけられた電子ラベル・コイル１２を励起する位置に、図示した方向で磁界１３Ｃを成立させることであるのがわかることになる。このように上側表層電流の役割はその磁界を成立させることと見ることができる。
【００２１】
以下での議論の便宜上、コイルを励起する磁束という用語は、非磁性コアを備えたコイルの場合、そのコイルを連結するコイル自体の中の電流によって生成される磁束以外の磁束量を指し、磁性コアを備えたコイルの場合、その磁性コアがないときにそのコイルを連結するであろうコイル自体の中の電流によって生成される磁束以外の磁束量を指すために使用される。この用語法において、図５のラベル・コイル１２を励起する磁束のほぼどれもが、その図中の質問器アンテナ９内のコイルにも連結しないことが明らかである。
【００２２】
本発明は、質問器アンテナによって磁界がその近傍に生成された結果として、下側に表層電流が誘起された金属板の上側上に、表層電流を成立することができる。
【００２３】
これを実施することのできる一つの方法が図６Ａに示されている。この図では、金属板１３内に開口が備えられ、水平方向は短くすることができるが、図の平面に垂直な方向には長い溝穴１６の形状が好ましい溝穴１６に直面する金属板１３の下側上のそれらの電流は、溝穴を通って、かつその上側表面に沿って流れる。
【００２４】
図６Ｂでは、上側の表層電流を生成する代替の方法が示されている。下側表層電流が、金属板１３の端に十分近い領域内に生成されると、それらはその端に直面してその周囲に流れ、ついで上側表面上を反対方向に流れることになる。
【００２５】
この原理のさらなる展開が図６Ｃに示され、金属板１３の表面の底面上の電流は、端を回り込み、続いて厚さのある金属部１８と、ラベル受信アンテナ５の強磁性ロッド１７を中に入れることができる溝１９との外郭線に沿って示されている。
【００２６】
ラベル受信アンテナ５の強磁性ロッド１７に隣接する溝１９の３つの側面上の表層電流は、マクスウェルによって修正されるようなアンペアの法則として名付けられた原理に観点から、強磁性ロッド１７の軸、すなわちそのページの中に向かう方向に沿った磁界を引き起こし、それによってラベル４の励起を供給すると言える。
【００２７】
この実施において、そのページに垂直な方向の溝１９の長さは、その方向にラベル受信アンテナ５内で使用される強磁性ロッド１７の長さよりかなり長くなければならず、強磁性ロッド１７の端から発生する磁束が、所望の束経路に対して面が垂直となる金属導体に早く直面しすぎてその必然的な閉路を完了することを阻止されないようにしなければならない。
【００２８】
本発明の別の様相によれば、ラベル受信アンテナ５は、溝１９内に配置された強磁性ロッド１７上にコイル１２の形状を取り、該溝の軸は、金属板１３の上面側の上に誘起された電流の方向に直交し、金属板１３の下には質問器アンテナ９を有し、軸方向の溝１９の大きさはラベル受信アンテナ５の強磁性ロッド１７の長さよりかなり大きい。
【００２９】
図６Ｄに示した本発明の別の様相では、金属物体の上側表面上の電流の方向が下側表面上の電流の方向と同一または反対方向である必要がないことが明らかにされている。図６Ｄには金属板１３が示され、上部は底部を折り返したものであって、直角の形をした多数のスリット２０を上部に備えており、もともと直交方向に左向きであった電流の向きを変える。これらの電流で誘起された組合せ磁界は、どこでもそれらに対して直交し、したがって、方向を変え、結果として、最大結合のために電子ラベル４を配置すべきとき、そのラベル４は、スリット２０が仮に存在しなければ取ったはずの方向から回転されるべき領域が存在する。
【００３０】
参照した開示に概要を示したように、ほとんど全てのラベル付けシステムは、電磁波結合を強化するためにラベル４内に共振回路を使用している。
【００３１】
金属導体のごく近傍で作動するように構想された電子ラベルは、ラベルが自由空気環境内にある場合のためでなく、それらの意図する環境のためにそれらの共振周波数を調節しなければならないことが重要である。
【００３２】
航空パレット１４の標準の構想では、金属板１３の縁は押出部１８の形に作られ、その横断面が図７Ａに示されており、その上側表面内には、図７Ｂに示した一連の丸い穴２１が加工されている。ラベル４をこの図に示したように成形することによって、ラベル４の簡単な設置、ならびに適正位置に自動的な固定、およびラベル４の損傷に対する保護が達成できる。ここに示したラベル４の特徴は、水平方向の磁界とよく結合する長くて薄い強磁性ロッド１７を備えていることである。別の特徴は、ラベル４が丸い位置決め突起２２を備えていることであり、該突起は、飛行中にパレット１４の確実な固定を容易にする目的で、航空パレット縁が備えている、図７Ｂに平面図で、図７Ａに横断面図で示された加工溝穴２３内に、突起を確実に定着させる。
【００３３】
さらに別の特徴は、プラスチック製の返し２４の電子ラベル４上の適切な箇所への設置であり、単純な設置作業で、返し２４が、金属の上表面の下の溝２５内に拡張し、かつラベル４を適正位置に固定するまで、ラベル４を溝穴２３内に押し込むことを可能にする。
【００３４】
この構想は、金属板１３の底側からその上面側に電流を伝送するための機構のさらなる説明を表し、かかる電流は、縁に向かう方向に、質問器アンテナ９の磁界によって底側上で誘起されて、その縁に直面した電流がその上に登り、金属板１３の上側に沿って戻る。
【００３５】
金属板１３の上面側に到達した電流は、必要があれば、図８Ａに示された方向にさらに変えることができる。ここで、ラベル４は、金属板１３の上側上ではなく、金属板１３の上側上に製作された金属構造体２６の垂直部上に配置される。金属板１３の上側にいったん到達した電流は、導体の役割を果たす金属構造体２６上を垂直に上方に走行し、ラベル４と相互作用する磁界を誘起することができる。
【００３６】
図８Ａに示したシステムでは、パレット１４が上を走行するローラー１５は、非伝導表面で製造することができるので、金属板１３の底面上の電流が遮断されず、それによって、ラベルの読取りが行われるところにローラー１５に対するパレットの拡張範囲が存在する。
【００３７】
ここでわかるように、集中定数の回路理論では、伝導電流は閉路内を流れるが、ラベル４を励起する磁界を発生させる伝導電流に、帰還経路を備える必要はない。
【００３８】
これを説明するために、図８Ｂは、図８Ａに存在していたものと同様に示すように製作されており、対象物上の表層電流と関連した組み合わされた磁力線の方向が明らかにされている。この図からわかるように、ラベル４の領域内で表層電流に隣接かつ直交して示された磁力線と関連した時間変化する磁束は、先にファラデーの法則と名付けた基本原理の結果として、点線で示された外郭線の周囲で正味電位を誘起する。パレット１４の水平金属基部または垂直金属体中には電界が存在できないので、空気中のその外郭線の部分にほぼ沿って電界が存在することとなり、またその電界は図中金属上の＋と−の符号で示した振動表層電荷上で終結することとなる。振動表面電荷密度は、振動表層電流によって供給され、その励起源からの距離で振動表層電流の振幅の減少の原因となるものである。上述の電界と組み合わされた変位電流密度は、表層伝導電流の帰還経路を提供する。非常に長い対象物の場合、これらの表層電荷が質問器アンテナ９からラベル受信アンテナ５への結合を確立する部分的な役割を果たす。
【００３９】
ここで明らかにしなければならないのは、本発明では、ラベル・アンテナ・コイル１２を連結する流線の、無視できる部分だけが、もし実際にあれば、ソレノイド１０の形状であることが可能な質問器アンテナ・コイル２７を連結する流線と同じものであることである。この事実は、図２との関連において図５を検討することで認識することができる。図２は、ラベル付けする対象物が存在しないときの、質問器アンテナ９とラベル・アンテナ・コイル１２を連結することができる流線を示している。これらは、磁界と対照することが可能であり、したがって、空気中で、図５で示した質問器アンテナ９とラベル・アンテナ・コイル１２を分離する金属板１３が存在するときの磁束線と対照できる。
【００４０】
電子ラベルが金属の近傍で操作されなければならない別の状態が、図９Ａから９Ｄに示されている。ここでラベル４は、石油産業で使用されるドリル・ストリング２７の要素を識別することを目的としており、この目的のために、図９Ａに示されたドリル・ストリング２７の堅い金属カップリング２８は、図９Ｂと９Ｃに示したように、その表面内に穿孔された直径Ｄ、深さｄの丸い穴を有し、強磁性コア２９上に巻かれたコイル１２の形のラベル受信アンテナ５によって励起された電子ラベル４が、その穴の底に配置されている。ラベル４の機械的保護のためと、穴が中に穿孔されているドリル・ストリング２７の金属カップリング２８が使用中にかなりの摩耗を示すのとの両方の理由から、穴はかなり深く、おそらく２５ｍｍである。
【００４１】
この種の用途では、ドリル・ストリング２７の異なる区分の間のカップリング２８の外側表面上に水と泥が存在するので、今述べた穴の下方に伝播することのあるマイクロ波振動数は、使用すれば必ず前記流体によって電磁界が過剰に減衰し、ＬＦからＶＨＦ領域内の周波数が使用される可能性が高い。かかる周波数の磁界は表層電流を発生することとなり、該表層電流は、ある程度穴内を流れ落ち、穴内に磁界を支えることとなるが、穴を、その遮断周波数のはるか下で作動する円形および／または長方形の導波管として見なすことから、電流と磁界は穴の深いところでかなりの減衰を受けることがわかるものである。図９Ｃに示した磁界と電気力線はこの事実を反映するためのものである。
【００４２】
本発明のある様相によれば、この問題に対する解決は図９Ｄと９Ｅに示される。電子ラベル４とその強磁性コア２９は、穴の底にとどまるが、磁束は、図９Ｄに示した強磁性脚３０の設置によって穴に入るように促進され、該脚はラベルアンテナコイル１２の強磁性コア２９から、カップリング２８の表面に出会う上方にまで延長している。小さな磁界Ｈだけが穴に入らされるが、強磁性部の対応する磁束密度は、強磁性脚３０が存在しなければあったであろう値よりもはるかに大きくなるものである。結果として、ラベル受信アンテナ５の水平部内の磁界Ｈと磁束密度Ｂの両方が増大され、またこれに対応して磁界の正接値の増加に伴う穴の底の壁電流が高められる。
【００４３】
前述のように、ラベル４への結合は、ラベル受信アンテナ５を関与させる、ラベル４内の共振回路の使用によって強化される。この場合、共振周波数は当然ラベル受信アンテナ５のインダクタンスに依存し、次に該ラベル受信アンテナは、カップリング表面まで上方に延長している強磁性脚３０の長さに依存する。先に述べたように、カップリング２８は使用中に摩耗するので、カップリング２８の表面が摩耗するのと同時に摩耗するこれらの脚３０の長さは、使用中に減少する。したがって、ラベル受信アンテナ５の摩耗が起こる前の共振周波数は、質問信号周波数よりやや低めに位置付けるのが適切であり、それにより、摩耗が発生して脚が短くなり、かつラベル受信アンテナ５の共振周波数が上昇したときに、カップリング２８は共振周波数が質問周波数と同期する方へ移動したときにまず強化され、ついでさらに、摩耗が進んでラベル受信アンテナ５の共振周波数が質問周波数の高い側になったときに再度減少する。このようにして使用中の摩耗に対するカップリング２８の強度の最適変動が達成され、ラベル４の感度はその使用寿命を通じて最適化される。
【００４４】
本発明の別の様相によれば、穴の下への磁界と壁電流の連続した移行をできる限り維持するための過程を取ることができ、電束密度を支えるために壁上に表面電荷密度を供給する必要のある間、電流が減少を受けず、該電束密度は、ファラデーの法則とそれら脚内の磁束変化の存在の結果として、強磁性脚の間の空間内で一方の壁から他方の壁に流れる。タグ回路の保護を提供し続けながら壁の間を通過する電束を最小限にするために、タグ回路または強磁性脚によって占められていない穴内の空間は、おそらく蜂の巣構造の、低誘電率の強い誘電材料で充填することができる。
【００４５】
本発明のさらに別の実施態様は、質問周波数が、今まで論じた構造と共に使用するのに適したものよりはるかに高いときに使用するのに適しており、図１０Ａと１０Ｂに示されている。この実施態様は、金属製航空パレット板１３と共に使用するのにも適し、かつ溝穴付きの押出１８の幾つかの側面を使用することができ、これはかかるパレット１４の縁の製作に使用され、図７Ａにすでに示されている。
【００４６】
この実施態様において、ラベル４は、およそ図１０Ａに示したような外形であり、図１０Ｂに図示したように航空パレット１４内に装着される。
【００４７】
この実施態様では、ラベル回路３１は図１０Ａに示した構造の上部内にある。その部分は、図７Ａと７Ｂに示された形の、パレット１４の縁の溝穴付き部分２３内に設置することで保護される。ラベル回路３１は、パレット１４の下の電磁界と、図１０Ｂに示したようにパレット１４の縁押出１８内に加工された長方形の溝穴３３を貫通する中空の長方形金属管３２を介して、パレット１４の底面上の表層電流と連通する。長方形金属管３２は、パレット１４内の加工溝穴３３と接続することができるか、または薄い誘電層３４によってそこから分離することができる。
【００４８】
長方形金属管３２は、上面で開口することができ、また長方形管３２の２つの対向する面の間に接続された電子ラベル回路３１を有することができるか、または閉じた端からある距離の所で、相対する面３５の間に接続されたラベルで上面で閉じることもできる。
【００４９】
線図は、電磁界によるその照射の結果として、パレット１４の基部内の電流分布を示している。この電流は接続が下端でなされていれば、長方形金属管３２の内部に直接入ることが可能であり、薄い誘電層３４を横切って静電容量を介して長方形金属管３２の外側表面に達することができ、あるいはその全長に渡って分布した変位電流として長方形金属管３２の外側に達することができ、必要に応じて長方形金属管３２の内部に入る下向き表層伝導電流を長方形金属管３２の外側に生成する。
【００５０】
長方形金属管３２は、ラベル３１回路の保護と、電磁波伝播の強化の両方のために誘電材料３６で充填することができる。長方形金属管３２は、質問周波数で、その遮断周波数の上または下のいずれかの導波管としても作用することができる。
【００５１】
長方形金属管３２の底部の開口とラベル回路３１の場所との間の距離が十分短いとき、長方形金属管３２はその中の電磁界モードが次第に消えるか伝播しているかを問わずインピーダンス変換器として作用することができ、長方形金属管３２外壁がパレット１４の底面内で長方形の溝穴３３と接触する状態か、接触しない状態のいずれかにおいて、電子ラベル回路３１のインピーダンスを変換することができ、またラベル回路３１への接続点から見たときラベルインピーダンスと開口の放射インピーダンスとの間の共役インピーダンス一致を達成する。マイクロ波周波数での摩擦接触は信頼できないので、長方形金属管とパレット１４の下側内の溝穴との間に接触がないことが作動の好ましい態様になる。もちろん、長方形管の使用は、説明の便宜上のものであり、電磁界を内部に可能とする他の形も使用することができる。
【００５２】
上述の部品の製作および配置には、各種の改造、変更および／または追加を挿入することが可能であるが、それをもって本発明の趣旨または範囲を逸脱することはできないことが明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は、本発明が関係するシステムの簡略線図である。
【図２】  図２は、質問器アンテナとラベル受信アンテナとの間の相互作用を示す。
【図３】  図３は、金属板が存在するときの、質問器アンテナとラベル受信アンテナを示す。
【図４】  図４は、金属板が存在するときの、質問器アンテナとラベル受信アンテナとの間の相互作用を示す。
【図５】  図５は、図４と類似であるが、表層電流密度と磁界を示す。
【図６】  図６Ａは、表層電流を成立させる一つの方法を示す。図６Ｂは、表層電流を成立させる別の方法を示す。図６Ｃは、表層電流を成立させるさらに別の方法を示す。図６Ｄは、表層電流を成立させるさらに別の方法を示す。
【図７】  図７Ａは、標準航空パレットの横断面図を示す。図７Ｂは、図７Ａの航空パレットの平面図を示す。
【図８】  図８Ａは、図７Ａの航空パレットの一つの断面図を示す。図８Ｂは、図８Ａの航空パレットと関連づけられた磁力線の方向を示す。
【図９】  図９Ａは、石油産業で使用されるようなドリル・ストリングを示す。図９Ｂは、図９Ａのドリル・ストリングの横断面図、および関連する磁力線を示す。図９Ｃは、図９Ａのドリル・ストリングの別の横断面図、および関連する磁力線を示す。図９Ｄは、図９Ａのドリル・ストリングの別の横断面図、および関連する磁力線を示す。図９Ｅは、脚の付いた強磁性コアを示す。
【図１０】  図１０Ａは、長方形の金属管で形成された電子ラベル保持構造を示す。図１０Ｂは、ラベル保持構造を受納する航空パレットの横断面図を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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【図９Ｅ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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