[发明专利]具有增强的频率稳定性和增益的椭圆形共振器标记物

说明书

本发明公开了一种磁致弹性共振器装置，其包括外壳、设置在外壳内的至少一个椭圆形或基本上椭圆形的磁致弹性元件，以及设置在外壳中的至少一个偏置磁体，其中至少一个椭圆形或基本上椭圆形的磁致弹性元件被构造成以特定频率耦合到外部磁场并且以振荡的形式将磁能转换成机械能。

背景技术

磁-机械共振器(MMR)，也被称为磁致弹性(MEL)共振器是众所周知的，并且已在零售安全应用中使用了几十年。此外，MEL共振器由于其低成本、薄型和柔性的部件而适用于内埋的基础设施。它们可被配置为独立的标记物或物理地附接到地下管道或公用设施。它们可用于准确地识别内埋设施及其位置。例如，参见US 2012/068823；US 2012/0325359；以及US 2013/0099790，所述专利中的每个全文以引用方式并入本文。

然而，此类常规MEL共振器的检测范围和频率稳定性可受到限制。

发明内容

在本发明的第一方面，一种磁致弹性共振器装置，其包括外壳；至少一个椭圆形或基本上椭圆形的磁致弹性元件，该磁致弹性元件设置在外壳内；以及至少一个偏置磁体，该偏置磁体设置在外壳中，其中至少一个椭圆形磁致弹性元件被构造成以特定频率耦合到外部磁场并且以振荡的形式将磁能转换成机械能。

在另一方面，至少一个椭圆形或基本上椭圆形的磁致弹性元件包括堆叠布置的至少两个椭圆形或基本上椭圆形的磁致弹性元件。

在另一方面，椭圆形或基本上椭圆形的磁致弹性元件包括无定形磁性材料。

在另一方面，椭圆形或基本上椭圆形的磁致弹性元件经由激光加工、工具切割和压印中的一种成形。

在本发明的又一方面，磁致弹性共振器装置包括具有第一纵向端部和第二纵向端部的至少一个椭圆形或基本上椭圆形的磁致弹性元件。共振器装置还包括第一偏置磁性元件和第二偏置磁性元件，第一偏置磁性元件邻近至少一个椭圆形或基本上椭圆形的磁致弹性元件的第一纵向端部设置，第二偏置磁性元件邻近至少一个椭圆形或基本上椭圆形的磁致弹性元件的第二纵向端部设置。共振器装置还包括基底，以支撑至少一个椭圆形或基本上椭圆形的磁致弹性元件以及第一偏置元件和第二偏置元件。

在另一方面，至少一个椭圆形或基本上椭圆形的磁致弹性元件包括堆叠布置的至少两个椭圆形或基本上椭圆形的磁致弹性元件。

在另一方面，磁致弹性共振器装置还包括位移限制元件，该位移限制元件设置在堆叠布置的中心纵向区域中，以限制至少两个磁致弹性元件在中心纵向区域处相对于彼此的位移，其中第一端部和第二端部经历张开运动。在另一方面，位移限制元件在中心纵向区域处使每个元件彼此悬浮。在另一方面，位移限制元件包括延伸穿过多个铁磁元件中的每一个的至少一个销。

在另一方面，椭圆形或基本上椭圆形的磁致弹性元件中的每一个包括无定形磁性材料。

在本发明的又一方面，线性阵列磁致弹性共振器装置包括以第一堆叠布置设置的第一多个椭圆形或基本上椭圆形的元件，每个元件具有第一纵向端部和第二纵向端部；以及以第二堆叠布置设置的第二多个椭圆形或基本上椭圆形的元件，其中每个元件具有第一纵向端部和第二纵向端部。线性阵列磁致弹性共振器装置还包括第一偏置磁性元件和第二偏置磁性元件，第一偏置磁性元件邻近第一堆叠布置的第一纵向端部设置，第二偏置磁性元件邻近第一堆叠布置的第二纵向端部设置，其中第二偏置磁性元件也邻近第二堆叠布置的第一端部设置，并且第三偏置磁性元件邻近第二堆叠布置的第二纵向端部设置。

在另一方面，前述共振器装置中的任一种还包括包封共振器装置的外壳。在另一方面，外壳由非刚性材料形成。在另一方面，外壳具有足够的柔韧性以安装到盘管。

在另一方面，前述共振器装置中的任一种具有从约34kHz至约80kHz的频率范围。

在另一方面，前述共振器装置中的任一种可在高达约48英寸的地下深度处被检测到。