專利名稱：磁性元件溫度傳感器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明寬泛地涉及磁性元件溫度傳感器、使用這種傳感器的檢測器、利用 這種傳感器和檢測器無線地確定物體溫度并控制物體溫度的閉環(huán)加熱系統(tǒng)以 及相應的方法。更具體地講，本發(fā)明涉及由至少一個易磁化的傳感器元件構成 的溫度傳感器，較佳地，這種傳感器由非晶或納米晶體金屬構成并且在所加的 交變磁場的影響下具有重新磁化響應，這種重新磁化響應在至少一個設置點溫 度(比如傳感器元件的居里溫度)之下或之上是不同的。這些溫度傳感器可以 與用于溫度檢測的相關檢測器一起使用，并且作為閉環(huán)加熱系統(tǒng)的一部分。這 種溫度傳感器可以被嵌入那些背面有粘性的粘貼物中，這種粘貼物可以迅速且 容易地粘貼到任何數(shù)目或類型的物體上，比如器皿，使得可以用閉環(huán)反饋加熱 系統(tǒng)對器皿和器皿上的食物進行加熱。
背景技術：
在市場上，可無線地讀取的溫度傳感器有各種各樣的應用。這些應用包括
21檢測并報告家畜的內(nèi)部溫度以及作為閉環(huán)溫度反饋系統(tǒng)的一部分，這種閉環(huán)溫 度反饋系統(tǒng)允許磁感應加熱器精確地控制絕熱食物遞送盒的溫度。美國專利
5,954,984、 6,232,585、 6,320,169、 6,953,919和6,208,253揭示了許多這樣的應 用。
許多這樣的應用目前使用的是射頻標識(RFID)溫度檢測系統(tǒng)。這些RFID 溫度檢測系統(tǒng)包括RFID讀取器/檢測器及其相關的RFID "標簽"，由此該標 簽具有某一類型的溫度傳感器并且以之為其電路的一部分。
這些現(xiàn)有的RFID系統(tǒng)往往因標簽成本的緣故而相對較貴，并且在超過125 ° C時就無法連續(xù)工作了。此外，它們在金屬或其它導電材料附近無法發(fā)送信 息，特別是當RFID被嵌入導電材料之內(nèi)的時候。
磁性元件標記(或標簽)常常被用作電子物件監(jiān)視(EAS)系統(tǒng)或其它驗 證系統(tǒng)的一部分。這些標記或標簽是無源的，通常比RFID標簽要小且更便宜， 并且可以在高溫下工作，還可以采用某些形式將其信息無線地發(fā)送給檢測器， 即使是在被嵌入導體中的時候。
例如，美國專利4,484,184揭示了由軟磁非晶合金條帶制成的EAS標記或
標簽。這些條帶的成分由表達式MaNbOcXdYeZf構成，其中M是鐵和鈷中的至
少一種，N是鎳，O是鉻和鉬中的至少一種，X是硼和磷中的至少一種，Y是 硅，Z是碳，"a"-"f'是原子百分比，a大約介于35-85之間，b大約介于0-45之 間，c大約介于0-7之間，d大約介于5-22之間，e大約介于0-15之間，f大約 介于0-2之間，并且d+e+f之和大約介于15-25之間。上述標記條帶能夠按一 些頻率產(chǎn)生場擾動，這些頻率是場發(fā)射器所產(chǎn)生的入射交變磁場的頻率的諧 波。安排一檢測裝置，來檢測在詢問區(qū)域附近因其內(nèi)存在標記而產(chǎn)生的諧波的 選定音調(diào)的磁場擾動。上述標記產(chǎn)生諧波的過程是由該標記對入射磁場具有非 線性磁化響應而導致的。
本領域需要一種利用小巧且便宜的溫度檢測元件的無線溫度檢測系統(tǒng)，這 種系統(tǒng)可以在超過125° C的溫度下連續(xù)地工作并且即使在金屬或其它導電材 料附近也能夠發(fā)送信息。此外，如果這種改進的溫度檢測元件能夠攜帶與傳感 器自身有關的預定數(shù)據(jù)或者攜帶與待測溫度的物體有關的預定數(shù)據(jù)(比如物體 的身份、物體特征、或加熱指令)，則將更為有利。最后，如果這種檢測元件
22可以被用作閉環(huán)反饋加熱系統(tǒng)的一部分從而能夠控制加熱設備的輸出并由此 控制物體的溫度，則將會實現(xiàn)許多優(yōu)點。
與本發(fā)明的另一個方面相關的是，飯店和其它提供食物的地方常常使用各 種設備，在食物分裝到器皿(餐盤、大淺盤、碗、平底鍋、曖鍋等)上之后， 使器皿與其上或其中的食物保溫。例如，在飯店里，已準備好的多盤食物必須
保溫，因為與此同時同一顧客所點的其它幾盤食物仍然在制備過程中。相似的 是，加溫托盤常常被用于使分裝食物的大淺盤和碗以及其上食物保溫。
使分裝食物的器皿和食物保溫所用的最常見的設備有加熱燈，這種燈使 用來自各種光源的輻射；食物容器或蒸汽臺，它們使用濃縮的蒸氣來導熱，這 種蒸氣是通過器皿下面的燃氣火焰的能量或浸沒在器皿下方水槽中的電子元 件的能量而產(chǎn)生的；以及微波爐。不幸的是，這些加熱設備不太有效，也并不 方便，無法精確地控制分裝食物的器皿或食物的溫度，常常導致器皿和食物過 熱或過冷。
例如，在使用加熱燈系統(tǒng)的情況下，燈是連續(xù)開著的，即使是在燈下方?jīng)] 有分裝食物的器皿的時候，由此，浪費了能量和沒必要地對周邊區(qū)域加熱。此 外，這些系統(tǒng)沒有從食物到加熱燈的溫度反饋，因此，在食物已經(jīng)達到適當?shù)?溫度以后仍然繼續(xù)對其加熱，從而導致食物過熱和過干。為了減小過熱的可能 性，有時候使用功率額定值較小的加熱燈，但是較小的加熱燈常常無法產(chǎn)生足 夠的能量，從而無法將分裝食物的器皿完全加熱到足夠高的溫度而使其上食物 保溫。最后，置于加熱燈下方的分裝食物的器皿的邊緣常常比期望的要熱，因 為加熱燈除了使光照射到器皿上的食物以外，還照射到了器皿的邊緣。這使得 在處理分裝食物的器皿時必須使用手套或夾具，并且浪費了許多對器皿邊緣進 行加熱的能量。
相似的是，蒸氣臺在能量使用方面也不太有效，因為它們沒有閉環(huán)溫度反 饋。由此，為了確保安全的食物溫度，這些系統(tǒng)通常會在其最高溫度下工作， 從而浪費了能量并且使這些系統(tǒng)所加熱的食物變得過熱和過干。
微波爐通常也不使用溫度反饋信息對置于其內(nèi)的分裝食物的器皿進行閉 環(huán)溫度控制。 一些微波爐具有溫度探針，這種探針可以插入食物中以提供溫度 信息，從而創(chuàng)建閉環(huán)溫度控制系統(tǒng)。然而，這種有線的探針并不方便，尤其對于飯店這種進行高容量操作的地方而言。
由此，本領域需要一種在將食物放置在分裝食物的器皿上或中之后用于維 持食物溫度的改進的設備、系統(tǒng)和方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種全新類型的溫度傳感器、溫度檢測方法和閉環(huán)加熱系統(tǒng)。 較佳地，在發(fā)現(xiàn)通過使用磁性溫度檢測元件就可以獲得可靠的溫度檢測時，就 較佳地預計到本發(fā)明，其中每一個磁性溫度檢測元件在所加的交變磁場的影響 下都具有特征性的重新磁化響應，這些響應對溫度很敏感并且可以很容易地被 監(jiān)控。
更具體地講，較佳的溫度傳感器被配置成與物體熱接觸，以便檢測與物體 溫度有關的參數(shù)，例如，物體的溫度、物體的期望溫度、物體的溫度范圍、物 體的期望溫度范圍、物體的最小溫度、物體的最大溫度、物體的加熱性質以及 該物體所支持的材料。這種傳感器包括至少一個易磁化的傳感器元件，它在所 加的交變磁場的影響下具有重新磁化響應，這種重新磁化響應是由至少一個很 短的可檢測的磁場擾動脈沖來定義的，這種磁場擾動脈沖具有已定義的很短的 持續(xù)時間，這種重新磁化響應在至少一個設置點溫度之下和之上是不同的。較 佳地，該設置點溫度是傳感器元件的居里溫度或接近該居里溫度的溫度(通常
在大約25° C以內(nèi))。在大多數(shù)應用中，該設置點溫度大約低于400。 C。
當這種溫度傳感器元件與待測溫度的物體熱接觸并且向該傳感器元件施 加足夠大的交變磁場以引發(fā)期望的重新磁化響應時，該傳感器元件就以"溫度 開關"的方式操作。即，當物體低于該傳感器元件的設置點溫度時，就觀察到
來自該傳感器元件的重新磁化響應；當物體溫度達到或超過設置點溫度時，要 么觀察不到重新磁化響應，要么該響應發(fā)生變化。通常，設置點溫度以下很小 的溫度范圍中，重新磁化響應以可預計的方式發(fā)生變化，而在設置點溫度以上， 則該響應就消失了。在這種情況下，關于發(fā)生變化的響應這一方面的信息(比 如相對于參考值的該響應的大小)可以被用于使傳感器元件在設置點溫度之
前的很小的溫度范圍中充當無限的溫度傳感器，并且在設置點溫度處充當溫度 開關，在設置點溫度以上就觀察不到重新磁化響應。
24通常，本發(fā)明的溫度傳感器利用多個傳感器元件，每一個傳感器元件都具有與其它傳感器元件不同的設置點溫度。較佳地，這些傳感器元件被設計成具有連續(xù)不同的設置點溫度，這些連續(xù)不同的設置點溫度從最低變換到最高并且遵照一種至少稍微均勻的方式，使得可以在與溫度傳感器的設計相對應的溫度范圍中監(jiān)控物體的溫度。在這種情況下，相鄰設置點之間的差異的大小可以定義溫度傳感器的分辨率。
為了最有效地利用本發(fā)明的溫度傳感器，還利用了與傳感器元件相關的檢測器。這種檢測器通常具有一種用于產(chǎn)生足夠大的交變磁場以詢問這些傳感器元件(即，基于物體的溫度引發(fā)傳感器元件的重新磁化響應)的設備以及用于檢測這種響應的設備。事實上，這種檢測器具有磁場產(chǎn)生線圈以及磁場接收線圈，它們都耦合到信號處理單元。在使用過程中，檢測器產(chǎn)生必需的交變磁場，并且磁場接收線圈檢測傳感器元件的重新磁化響應，從而向信號處理單元發(fā)出輸出信號。信號處理單元最好采用數(shù)字微處理器的形式，并且使用一種用于確定物體溫度的解碼算法。在較佳的形式中，解碼算法包括一個或多個查詢表格，這些査詢表格將傳感器元件的重新磁化響應與物體溫度關聯(lián)起來。
易磁化的傳感器元件最好形成非晶或納米晶體狀態(tài)的金屬體。這種金屬體最好采用非常薄的細絲或條帶的形式，其最大橫截面尺寸(比如直徑)高達約100微米，并且可以按各種方式來生產(chǎn)。金屬體的一種特別適合的形式是微絲
(microwire)形式，它由內(nèi)部金屬芯和任選的外部玻璃涂層構成。這種微絲可以通過公知的Taylor方法來生產(chǎn)或者作為水-澆非晶體。然而，在本發(fā)明中不是必須要使用微絲，只要這些傳感器包括必需的易磁化傳感器元件就可以。
在本發(fā)明的另一個方面中，提供了新的基于微絲的復合物或組合式微絲。在這些結構中，通過已知居里溫度的相鄰的鐵磁鞘，屏蔽了由細長金屬體構成的內(nèi)部微絲，這防止或至少改變了相關微絲金屬體在鞘的居里溫度以下的溫度處(或在接近鞘的居里溫度的已知溫度處)的重新磁化響應。鞘可以圍繞著內(nèi)部微絲，或者至少部分地設置在內(nèi)部微絲附近且與之留有間隔。 一種特別適合的復合物微絲包括最里面的易磁化的微絲體以及圍在外面的玻璃套。該鞘是管狀的并且圍繞著玻璃套，還具有圍繞著該鞘的最外面的玻璃套。通過使用修改的Taylor方法，可以很容易地生產(chǎn)這種復合物設計。具體地講， 一對內(nèi)玻璃管和外玻璃管被套疊在一起，易磁化的金屬位于該內(nèi)管之內(nèi)，鐵磁鞘材料位于該內(nèi)管和外管之間。使這些部件熔化，并且迅速地拉伸，從而產(chǎn)生期望的復合物結構。
在本發(fā)明的另一個方面中，提供了一種檢測物體溫度的方法。該方法寬泛地包括放置溫度傳感器使其與所述物體熱接觸，所述傳感器包括至少一個易磁化的傳感器元件，該傳感器元件在所加的交變磁場的影響下具有重新磁化響應，其中該重新磁化響應在至少一個設置點溫度之下和之上是不同的。接下來，在該傳感器的區(qū)域中產(chǎn)生足夠大的交變磁場，以引發(fā)該傳感器元件的重新磁化響應。于是，該傳感器元件的重新磁化響應被檢測到，并且被用于至少部分地確定該物體的溫度是在設置點溫度之上還是在設置點溫度之下(例如，在溫度確定過程中，其它信息也可以與檢測到的重新磁化響應一起使用)。
如上所述，該傳感器一般具有多個易磁化的傳感器元件，每一個傳感器元件在所加的交變磁場的影響下都具有不同的重新磁化響應，并且每一個重新磁化響應在設置點溫度之下和之上都是不同的，其中這些傳感器元件的設置點溫度是彼此不同的。在這種情況下，至少某些傳感器元件的重新磁化響應被檢測到，并且被用于測量傳感器元件的溫度以及物體的溫度。在使用帶鞘的復合物或組合式微絲檢測元件的情況下，相關的鐵磁鞘通過使相關的微絲體磁飽和或偏置，來防止該微絲體的重新磁化響應，直到該傳感器元件和該物體達到鐵磁鞘的居里溫度以上的一個溫度或者達到某一個接近該居里溫度的固定溫度?？梢栽O計該鞘使傳感器元件磁飽和或偏置的程度使之在接近該鞘的居里溫度的溫度范圍中產(chǎn)生一系列不同的或變化的重新磁化響應。該行為與上文針對非復合物和非組合式傳感器元件所描述的情況完全一樣。假定相關的檢測器具有足夠大的分辨率和鑒別力，則這些不同的或變化的響應可以被檢測到，并且被用于溫度檢測。由此，在這種情況下，單個微絲檢測元件可以呈現(xiàn)出多個不同的設置點溫度。
本發(fā)明也提供了一種獨特的結構和方法以便于選擇性地測量由至少一對彼此靠得很近的部件構成的物體的溫度，這些部件中的至少一個是可加熱的。例如，根據(jù)本發(fā)明，可以對加熱器和相關的可加熱消耗品(比如感應加熱器和填充有可加熱的剃須膏的容器)進行溫度監(jiān)控和控制。在這種設計中，將為感應-可加熱噴嘴配備一種本發(fā)明的溫度傳感器，該噴嘴被設計成連接到上述容器并且對從該容器中出來的流體進行加熱，而該容器將被配備一種與加到噴嘴上的溫度傳感器相關聯(lián)的磁場-響應式數(shù)據(jù)元件(比如常規(guī)的微絲)。該溫度傳感器和數(shù)據(jù)元件是相關聯(lián)的，使得如果該溫度傳感器和數(shù)據(jù)元件同時經(jīng)歷一種詢問的交變磁場，則可以僅對該溫度傳感器的重新磁化響應進行解碼。通常，這是通過改變上述檢測設備的解碼算法來實現(xiàn)的，使得它將不檢測并報告物體溫度，除非上述溫度傳感器和數(shù)據(jù)元件都存在。當該容器位于用于加熱目的的感應加熱器上時，上述溫度傳感器和數(shù)據(jù)元件靠得很近，并且該傳感器的重新磁化響應可以被檢測到，并且被用于溫度檢測。
本發(fā)明的這一方面是特別有優(yōu)勢的，因為加熱器的制造商可以確保只有它制造的消耗品才可以與該加熱器一起使用；即，如果另一個制造商的消耗品與該加熱器一起使用，則不可能發(fā)生溫度監(jiān)控，因為其它制造商的消耗品不包括必需的相關聯(lián)的磁場-響應式數(shù)據(jù)元件。另外，可以設計該加熱器，使得它將根本不工作，除非使用合適的消耗品。
本發(fā)明也提供通過利用本發(fā)明的溫度傳感器對物體進行加熱的系統(tǒng)。這種系統(tǒng)還包括對物體進行加熱的裝置，比如感應加熱單元或其它類型的加熱單元，這種系統(tǒng)還包括所述類型的重新磁化響應檢測器。還提供了與檢測器和加熱裝置相耦合的控制器，以便接收來自檢測器的輸出信號并且響應于這些輸出信號來控制該加熱裝置的操作。在這些類型的系統(tǒng)中，接連地或連續(xù)地監(jiān)控物體的溫度，并且該控制器改變該加熱裝置的操作，以便對該物體加熱或者使其維持在期望的溫度范圍中。
在本發(fā)明的另一個方面中，上述溫度傳感器可以被嵌入有粘性的"粘貼物"中，該粘貼物可以迅速且容易地被貼到一件分裝食物的器皿(比如盤子、碟子、平底鍋、玻璃等)上。在本文中，"粘貼物"是指能夠提供用于將溫度傳感器貼到期望的器皿上所需的粘合度的任何成分或結構，其中包括但不限于常規(guī)的
粘合劑或"膠水"以及機械連接結構(比如Velcro⑧多鉤或環(huán)材料)或其它緊固件。 一旦這種溫度傳感器被貼到一件器皿上，則該器皿就可以被置于感應加熱器、加熱燈組件、蒸氣加熱單元、微波爐、或配有上述重新磁化響應檢測器或其它類型的檢測器的其它類型的加熱單元之上或附近。該檢測器詢問該溫度
27傳感器，以檢測是否存在分裝食物的器皿、該器皿的類型以及該器皿的期望溫度或溫度范圍。與該檢測器和加熱單元相耦合的控制器接收來自檢測器的信號，這些信號用于表示該器皿的溫度或溫度范圍，并且這些信號被用于控制加熱單元的循環(huán)或其它操作參數(shù)。由此，可以連續(xù)地或周期性地監(jiān)控該器皿的溫
度，并且可以控制該加熱單元以便將該器皿加熱到期望的溫度范圍并且使其維持在該溫度范圍內(nèi)。
上述溫度傳感器粘貼物可以這樣來形成用粘合劑將微絲傳感器或多個這樣的微絲傳感器粘貼到基板上；然后，在該粘合劑的露出的表面上放置剝離層。該粘合劑將一個或多個微絲傳感器固定到基板上，當剝離層被除去時，就將整個溫度傳感器粘貼物粘貼到一件分裝食物的器皿上，使得可以像上述那樣監(jiān)控并加熱該器皿和其上的食物。
有利的是，本發(fā)明的溫度傳感器可以迅速且容易地被粘貼到任何現(xiàn)有的器皿上，而不必對該器皿造成任何美學或結構改變。由此，本發(fā)明允許將溫度傳感器迅速且容易地貼到分裝食物的器皿上，以便允許監(jiān)控與該器皿有關的溫度參數(shù)，例如，器皿的溫度、器皿的期望溫度、器皿的溫度范圍、器皿的期望溫度范圍、器皿的最小溫度、器皿的最大溫度、器皿的加熱性質以及該器皿所支持的食物的溫度。另外，在上菜期間，這種傳感器可以被用于在任何位置對這種溫度參數(shù)進行無線地控制，比如，在等待柜臺、上菜平臺、自助柜臺、微波爐、或其它用餐區(qū)域位置。
這些溫度傳感器也可以與各種類型的能量源一起使用(比如鹵素、感應加熱、蒸氣、微波等)，以便用溫度反饋、閉環(huán)控制方法來加熱該器皿。這些溫度傳感器允許無線地且不確定地對器皿進行溫度調(diào)節(jié)，使得只要該器皿還位于加熱單元上或附近，就可使該器皿自動地加熱到預設的溫度并且維持在該預設的溫度上。
本發(fā)明實現(xiàn)了上述內(nèi)容，同時實施起來不昂貴，也很少或沒有改變正常的飯店操作流程。


圖l是示出了適用于本發(fā)明的現(xiàn)有技術的磁性微絲元件的部分截面的片段圖2示出了適用于本發(fā)明的微絲在微絲合金的居里溫度以下的溫度處的磁特性；
圖3A是常規(guī)的防竊EAS標記或標簽中一般使用的非晶條帶的"時間-重新磁化"關系圖3B是從Sensormatic公司大批量購得的標記或標簽中所使用的一種具有很大的巴克豪森不連續(xù)性的非晶微絲的"時間-重新磁化"關系圖3C是通過Taylor方法生產(chǎn)的涂敷有玻璃的非晶磁性微絲的"時間-重新磁化"關系圖4是根據(jù)本發(fā)明第一實施方式的貼到待測物體上的磁性溫度傳感器的示意性橫截面圖4A是與圖4相似的示意性橫截面圖，但示出了分別設置在兩個被設計成彼此靠得很近的物體之間的磁性微絲溫度傳感器的各個部件；
圖5是根據(jù)本發(fā)明第二實施方式的溫度檢測元件的示意性橫截面圖，描繪了一種涂有玻璃的非晶微絲磁性元件，其周圍包裹著鐵磁金屬或鐵氧體材料的圓柱形鞘，且具有期望的居里溫度；
圖6是根據(jù)本發(fā)明的磁性溫度傳感器的示意性橫截面圖，它利用了圖l所示那種類型的微絲數(shù)據(jù)元件以及圖5所示的溫度檢測元件；
圖7是根據(jù)本發(fā)明第三實施方式的另一種溫度檢測元件的示意性橫截面圖，其中涂有玻璃的非晶微絲磁性元件如圖l所示那樣，且靠近具有期望的居里溫度的鐵磁金屬或鐵氧體材料的鞘；
圖8是根據(jù)本發(fā)明第三實施方式的磁性溫度傳感器的示意性橫截面圖，其中包括圖1所示的數(shù)據(jù)元件以及圖7所示的溫度檢測元件；
圖9示出了在適用于本發(fā)明第二實施方式的溫度檢測元件的鞘或適用于本發(fā)明第三實施方式的溫度檢測元件的鞘的鎳-銅合金中"銅的百分比-居里溫度"的關系圖10是根據(jù)本發(fā)明的溫度讀取器/檢測器的示意性框圖，這種溫度讀取器/檢測器可與它的磁性元件溫度傳感器交互作用；
圖11是示出了根據(jù)本發(fā)明的基于磁性元件傳感器的封閉反饋溫度控制感
29應加熱單元的示意圖12是一件分裝食物的器皿的底部透視圖，圖中顯示出它具有粘貼到其上的根據(jù)本發(fā)明而構造的溫度傳感器；
圖13是在圖12的溫度傳感器被貼到該器皿上之前以及在其粘性剝離層被除去之前該溫度傳感器的透視圖14是在粘性剝離層被除去之后圖13的溫度傳感器的透視圖15是圖13的溫度傳感器的垂直橫截面圖16是示出了其上粘貼了溫度傳感器且被平面鹵素加熱器加熱的一件分裝食物的器皿的部分截面的示意圖17是示出了其上粘貼了溫度傳感器且被加熱燈加熱單元加熱的一件分裝食物的器皿的部分截面的示意圖18是示出了具有可感應加熱的柵格并且顯示出粘貼了溫度傳感器且被感應加熱器加熱的一件分裝食物的器皿的部分截面的示意圖19是圖18所示的器皿的側視圖，圖中示出了在該器皿上的可感應加熱的柵格；
圖20是示出了其上粘貼了溫度傳感器且被蒸氣臺加熱單元加熱的一件分裝食物的器皿的部分截面的示意圖；圖21是圖20所示器皿的側視圖22是示出了其上粘貼了溫度傳感器且被微波加熱單元加熱的一件分裝食物的器皿的部分截面的示意圖。
具體實施例方式
潔,發(fā)術游磁絲75#浙澄資/系統(tǒng).為了最佳地理解本發(fā)明，理解現(xiàn)有的使用磁性元件(常常被稱為磁性標記)的EAS和驗證系統(tǒng)及其相應的檢測系統(tǒng)的本質和操作是有益的。
一種常用的磁性元件是涂有玻璃的非晶微絲。在技術和專利文獻中，已揭示了這種微絲及其生產(chǎn)過程、磁學性質和居里溫度以下的行為。例如，參見下列文獻美國專利6,441,737和6,747,559; Horia Chirac的文章"Preparation andCharacterization of Glass Covered Magnetic Wires" ， Materials Science and Engineering, A304-306, 166-71 (2001); Donald等人的文章"The Preparation, Properties and Applications of Some Glass Coated Metal Filaments Prepared by the Taylor-Wire Process" ， Journal of Materials Science, 31, 1139-48 (1996); Wiesner 禾卩Schneider的文章"Magnetic Properties of Amorphous Fe隱-P Alloys Containing Ga, Ge, and As" ， Phys. Stat. Sol. (a) 26, 71 (1974);以及Antonenko等人的文章 "High Frequency Properties of Glass-Coated Microwires，， ， Journal of Applied Physics,巻83， 6587-89。通過本領域通稱的Taylor工藝，可以便宜地生產(chǎn)出連 續(xù)多段微絲，由此在底部密封的大致垂直設置的玻璃管中使預先成合金的錠或 所需的元素成分熔化。 一旦用射頻("rf')進行加熱使該合金轉換成熔融狀態(tài)， 則抓住玻璃管的軟化底部并將其拉成連續(xù)的微絲。在拉伸的過程中，迅速減小 合金橫截面并且使用輔助冷卻裝置，就使該合金變?yōu)榉蔷У幕蚣{米晶體。
圖i描繪了典型的微絲20，其總直徑從IO微米或更小到數(shù)十微米。微絲 20具有合金芯22和玻璃涂層24，其中合金芯22和玻璃涂層24可以連續(xù)地彼 此物理耦合著，或者僅在若干個空間分離的點處彼此物理耦合著。玻璃-金屬比 例盡管是可變的，但是可以對其進行密切地控制。例如，對于45-60微米芯直 徑微絲而言，玻璃涂層24的典型厚度可以大約是1-5微米；對于30微米芯直 徑微絲而言，玻璃涂層24的典型厚度大約是1-3微米。用于現(xiàn)有技術的EAS 和驗證標簽的微絲元件通常被切割成多個15mm到75mm的段。
通過改變合金成分以及玻璃-金屬直徑比例，可以控制微絲磁學性質以及所 得的磁滯回線。圖2示出了具有很大的巴克豪森不連續(xù)性(Barkhausen discontinuity)的典型微絲20的理想化的磁滯回線響應，適用于下述的本發(fā)明。 當這種微絲20暴露于外部交變磁場(其磁場強度在該元件的瞬時磁極化的相 反方向上大于矯頑磁力He，此處所顯示的是理想情況下小于10 A/m)時，重 新磁化過程導致了容易檢測到的諧波強脈沖的產(chǎn)生。該脈沖期間的磁通量變化 引起了通量對時間的導數(shù)的峰值。相應地，在該元件附近的接收線圈中將會觀 察到電壓峰值，并且讀取器/檢測器可以使該電壓峰值與該磁場中存在微絲元件 關聯(lián)起來。
現(xiàn)有技術通過Taylor方法生產(chǎn)的涂有玻璃的非晶微絲20可以被制造成呈
31現(xiàn)出非常低的矯頑磁力(基本上小于10A/m)、很高的相對磁導率(基本上高
于20000)、基本上為零或稍微為正的磁致伸縮以及很大的巴克豪森不連續(xù)性 (這意味著該微絲基本上僅以雙模磁性狀態(tài)存在)。
微絲20的重新磁化性質也是很重要的，并且將這種微絲與其它類型的現(xiàn) 有技術磁性元件區(qū)分開。參照圖3C (參照美國專利6,556,139)，可以看到， 對于涂有玻璃的非晶微絲而言，重新磁化峰值寬度(在半振幅電平處測得的) 處于25-80微秒的范圍中。相反(參照圖3B)，可從Sensormatic公司大批量 買到的標記或標簽包括一種"在水中澆鑄"的非晶絲，它具有很大的巴克豪森 不連續(xù)性，該峰值寬度處于大約200-250微秒或更大的范圍中。最后(參照圖 3A)，對于防竊標記或標簽(比如Meto GmbH 32-mm標記或標簽)中常用的 非晶條帶而言，峰值寬度大約是l-2毫秒。由此，圖l所示類型的微絲呈現(xiàn)出 極短的重新磁化峰值，這允許將微絲響應與背景噪聲區(qū)分開，比如，與其它外 部物體的場交互作用而導致的背景噪聲。
Zhukov等人在J. Mater. Res. 15 No. 10 Oct. (2000)上的文章描述了在使用 多個非晶的涂有玻璃的絲段時生產(chǎn)多位標記的過程，每一個絲段都具有不同的
尺寸(長度、粗略的直徑等)或磁學性質(比如矯頑磁力)。例如，如果多個 磁性微絲元件分別呈現(xiàn)出不同的矯頑磁力，則通過使用美國專利4,203,544所 描述的方法，在每一個磁場周期內(nèi)都可以檢測到它們獨特的重新磁化峰值，并 且可以識別它們的圖案。美國專利5,729,201描述了一種用于區(qū)分這樣的多個 微絲的方法，即使它們具有相同的磁學性質和尺寸。在微絲附近的永磁鐵偏置 場元件通過它與每一個單獨的絲段靠近的程度的不同，來區(qū)分由讀取器/檢測器 所產(chǎn)生的外部磁場的振幅(該振幅被要求要超過用于使每一個磁性元件重新磁 化的矯頑磁力)。這導致了檢測到的重新磁化峰值中的相位差，由此允許對單 獨的元件進行區(qū)分。
美國專利4,134,538描述了由多個磁性元件構成的多元件標簽(標記)， 每一個元件具有不同的矯頑磁力，由此允許向任何粘貼的物體分配一個參考代 碼，該代碼具有與所使用的磁性元件一樣多的字符。 一旦按照各磁性元件的矯 頑磁力的值的順序向每一個磁性元件分配該參考代碼中的一個字符，與每一個 磁性元件相對應的信號接下來就出現(xiàn)在檢測裝置中，其移相順序與矯頑磁力的順序一樣，并且每一個信號都具有與編碼時所分配的值相對應的振幅，由此在
排列和振幅方面再現(xiàn)了完整的代碼。美國專利6,622,913揭示了通過使用不同
直徑或磁導率的微絲元件可以按二進制形式對數(shù)據(jù)信息進行編碼，使得它們對 發(fā)射器所產(chǎn)生的交變磁場產(chǎn)生相當不同的響應。相應地， 一種類型的微絲可以
呈現(xiàn)出二進制"0"，而另一種類型的微絲可以呈現(xiàn)出二進制"1"。例如，可
以制造四種微絲的陣列(這四種微絲具有越來越大的矯頑磁力，使得通過在入 射交變磁場的周期內(nèi)檢測它們的相位差就可以很容易地對它們進行區(qū)分)，以 產(chǎn)生交變的高振幅場擾動和低振幅場擾動(由此在檢測器處就有交變的高電壓
振幅和低電壓振幅)，使得它們呈現(xiàn)出1010這樣的二進制模式。
美國專利申請2005/0109435描述了若干種在單個微絲上編碼多位信息的 磁學和光學方法。鐵磁非晶玻璃涂敷型微絲的應力敏感性可以有利地被用作影 響磁疇結構的物理基礎。鐵磁非晶玻璃涂敷型微絲編碼可以源于這種疇結構的 局部變化。通過強加局部應力或通過非晶合金的選擇性結晶，很容易實現(xiàn)上述 這種變化。這種變化可以受許多方式影響，其中包括通過脈沖激光進行局部加 熱、玻璃上的一個玻璃涂層、多個玻璃涂層的化學薄化等。鐵磁非晶玻璃涂敷 型微絲的玻璃涂層的局部修改可以被用于有效地產(chǎn)生非晶合金芯的磁疇結構 的受控變化，由此能夠進行編碼。較佳的方法是使用激光脈沖對玻璃或合金進 行局部加熱(通過選擇波長可以實現(xiàn)獨立的加熱)，從而引起玻璃或合金之一 或兩者的結構變化，并由此改變了現(xiàn)存的應力場或基本的磁學特性。
現(xiàn)有技術EAS或驗證系統(tǒng)檢測器設備(這些設備與被用作磁性標記的所有 類型的磁性元件相結合著使用)通常使用場發(fā)射器單元和磁場檢測器單元。場 發(fā)射器通常具有頻率發(fā)生器和場發(fā)生器線圈(一起構成交變磁場源)，用于在 該標記的詢問區(qū)域中產(chǎn)生交變的磁場。檢測器單元通常具有場接收線圈和信號 處理單元，該信號處理單元通常觸發(fā)報警設備。
在現(xiàn)有技術的EAS系統(tǒng)中，當磁性標記位于上述線圈附近時，詢問的AC 場引起了磁性元件的磁化的切換。相應地，非常短的磁場擾動脈沖被場接收線 圈接收。這些脈沖被信號處理電路檢測到，該信號處理電路產(chǎn)生一個輸出以激 活警報。
33第一實嚴方式，^f居f蘊度檢漱游眾學絲廣經(jīng)參改游微絲本發(fā)明的第一實施方式包括磁性微絲溫度傳感器，它具有至少一個且通常多個易磁化的微絲，至少某些微絲的各個合金具有經(jīng)修改的化學性質以及相應的不同的居里溫度，通常大約低于400。C。另外，本實施方式包括微絲讀取器/檢測器，它能夠對從傳感器微絲中獲得的溫度信息進行解碼。
最好制造化學性質經(jīng)修改的各個微絲使得在它們各自的居里溫度以下，經(jīng)修改的微絲保留很大的巴克豪森不連續(xù)性、極低的矯頑磁力和極高的磁導率(所得的磁滯回線行為是圖2所描繪的類型)。這些經(jīng)修改的微絲在其居里溫度以上通常會完全失去其鐵磁性。傳感器陣列內(nèi)的其它微絲不需要具有經(jīng)修改的化學性質，但是可以根據(jù)任何上述現(xiàn)有技術的單或多位編碼方法而作為數(shù)據(jù)元件進行操作。
關于現(xiàn)有技術的非晶微絲中所使用的基于鐵和/或基于鈷的合金的最佳的化學性質修改就是調(diào)節(jié)其中的鉻的原子百分比。在非晶的基于鐵
(Fe80-xCrx)(PC)20的合金中的鉻對其磁學性質有著相當大的影響。鉻百分比的增大會使居里溫度、平均超精細場及其飽和磁化強度下降，并且另一方面，會使其初始磁導率顯著增大。例如，在某些經(jīng)測試的樣品中，鉻百分比從0%增大到6.5%就會使居里溫度從330° C減小到155° C。參照Henry等人的文章"Magnetic Measurements of Iron-Rich Amorphous Alloys Containing Chromium:Mossbauer Study and B-H Loops" ， Journal of Materials Science 19: 1000-06(1984);還可以參照Wijn的書"Magnetic Properties of Metals--d-Elements, Alloys,and Compounds" ， Springer國Verlag, Berlin (1991)。
對基于鐵和基于鈷的合金所作的其它化學性質改變也可以被用于改變非晶微絲元件的磁學特性。例如，在某些FCZBN合金中，鈷可以替換鐵，并且所得的居里溫度隨著鈷含量的增大而呈現(xiàn)出像正弦曲線那樣的行為，并且在鈷原子百分比為3%和12.5%處顯露出兩個最大值，在鈷原子百分比為7.5%處顯露出一個最小值(Yao等人的文章"Co Dependence of Curie Temperature inAmorphous Fe Co Zr B Nb Alloys With High Glass Forming Ability" ， Journal ofPhysical Science: Condensed Matter, Vol. 16 6325-34 (2004)) 。 IEEE Transactionson Magnetics, Vol. 22, 1349-51 (1986)提出一種工藝，由此具可以通過電解而獲
34得有高P含量的CO-P非晶合金。這些合金的居里溫度在"居里溫度-成分(高
達28-29。/。的P)"關系圖中顯示出線性行為。對于更高的濃度，觀察到恒定的
居里溫度。
如上所述，第一實施方式最好利用多個磁性微絲溫度檢測元件，其化學性 質己發(fā)生變化，使得這些微絲在整個溫度傳感器的特定設計溫度范圍中的各個
溫度(通常約為400 C或更低)處變?yōu)轫槾判缘?。例如，圖4描繪了溫度傳 感器26，它具有總共4個溫度檢測微絲28-34，從而構成陣列36。通過使用任 何上述技術(比如增大鉻的原子百分比)，微絲28-34的化學性質己被修改， 其結果是，這些微絲的居里溫度是不同的并且在傳感器26正常工作的溫度范 圍中全部被超過。其余兩個微絲38和40是數(shù)據(jù)元件。還使用了任選的永久磁 性偏置場元件41。
在圖4的實施方式中，微絲28-34是并行排列的，其中間距42等于每一個 相鄰微絲的半徑之和(間距42可以大于這些半徑之和)，并且通過導熱粘合 劑(未示出)而固定到一起，該粘合劑也將微絲粘貼到將要對其進行溫度監(jiān)控 的物體44上。
在這種典型實施方式中，微絲28-34和38-40的矯頑磁力因其合金中的化 學性質的變化(尤其是每一種合金的鉻含量)而發(fā)生變化，以便確保這6個微 絲中的每一個微絲在每一個周期內(nèi)可以按其在整個陣列中的位置的順序被獨 特地檢測到。當然，用于改變合金化學性質和用于調(diào)節(jié)矯頑磁力的其它現(xiàn)有技 術也是可以使用的。另外，除了微絲38以外(它明顯長很多，比如40mm)， 這6個微絲28-34和38-40的每一個都具有相同的長度(比如20mm)。微絲 38的這種額外的長度確保了，來自該數(shù)據(jù)元件微絲的檢測到的重新磁化峰值在 振幅方面大于所有其它重新磁化峰值。
圖10示出了典型的檢測器設備46，用于檢測由傳感器26所檢測到的溫度， 與物體44的溫度相對應。檢測器46寬泛地包括交變磁場發(fā)射器單元，其形式 是與場發(fā)生器線圈50相耦合的頻率發(fā)射器48，使得該發(fā)射器單元可產(chǎn)生用于 詢問傳感器26的交變磁場。整個設備46還包括場接收線圈52，可操作地耦合 到數(shù)字信號處理單元54和溫度顯示器56。如圖所示，處理單元54配有通信端 口58和60，并且可以通過連接62可操作地耦合到頻率發(fā)生器48。另外，頻率發(fā)生器48可以配有任選的輸入61，從而允許對該發(fā)生器進行遠程控制。
信號處理電路54使用一種解碼算法來工作，該解碼算法具有對詢問傳感
器26時所接收到的磁場擾動信息進行解碼的能力。較佳地，根據(jù)本發(fā)明，該
解碼算法的形式是用于多個傳感器的一個或多個查詢表格，都被存儲在與該單
元54相關聯(lián)的存儲器內(nèi)。對于專用于傳感器26的檢測器46而言，溫度查詢 表格將具有用于上述四個溫度檢測微絲元件28-34的每一個的預期的相位位 置(來自停止位和/或來自彼此的相位關系)；以及針對來自微絲20的陣列36 的可接受的檢測到的位代碼的每一個進行報告的溫度(一些位代碼可能是不可 接受的，因為根據(jù)居里溫度的定相微絲順序它們不符合邏輯，由此是檢測器46 誤讀的結果)。
如上所述，傳感器26和檢測器設備46相互關聯(lián)，使得設備46可以通過 對傳感器26進行恰當?shù)脑儐杹泶_定物體44的溫度。這種相互關聯(lián)包括將傳感 器26的位邏輯與解碼算法(在這種情況下，即信號處理單元54的存儲器內(nèi)所 存儲的溫度查詢表格)匹配起來。本領域技術人員應該理解，可以提供各種位 邏輯和相應的算法表格。然而，下面的討論在圖10的傳感器26和檢測器設備 46的上下文中提供了一種典型的系統(tǒng)。
再次參照圖4，假定上述四個溫度檢測元件微絲34-38中最低有效位是微 絲28，它可以被命名為"第一"微絲。由此，當物體44處于第一微絲28的居 里溫度以下時，在設備46所產(chǎn)生的交變磁場的影響下，微絲28仍然將產(chǎn)生其 特征性的短重新磁化脈沖。當物體44的溫度高于第一微絲28的居里溫度時， 在所加的交變磁場的影響下，微絲28將不再產(chǎn)生它的短重新磁化脈沖，因此， 在檢測到的溫度檢測元件位陣列中將沒有它的位("0"值)。
其余的溫度檢測微絲30-34都具有各自的化學性質經(jīng)修改的合金，使得這 些微絲的居里溫度是連續(xù)地且逐步地稍高于第一微絲28的居里溫度。由此， "第二"微絲30具有比第一微絲28稍高的居里溫度，"第三"和"第四"微 絲32和34具有連續(xù)的、比低階的微絲稍高的居里溫度。這樣，在來自檢測器 46的所加磁場的影響下，在比第一微絲28和所有之前的低階微絲要高的各個 溫度處，微絲30-34的重新磁化脈沖(位)將消失(即變?yōu)?0"值)。
例如，如果物體44的溫度低于第一和第二微絲28和30的居里溫度，則陣列36的所有的位都將被設備46讀取(即變?yōu)?1"值)。如果物體44的溫 度高于第一微絲28的居里溫度但低于第二微絲30的居里溫度，則對于設備46 而言，第一位將消失而成"0"值，但與微絲30-34相對應的其余的位都將被設 備46讀取為"1"值。
如上所述，設備46包含查詢表形式的算法，該算法識別出，第一溫度位 的消失以及第二和所有更高溫度位的出現(xiàn)意味著物體44的溫度介于第一和第 二微絲(溫度位)28和30的第一和第二居里溫度之間(如本文所使用的那樣， 傳感器或物體溫度的檢測或確定可以是指溫度范圍中的單一溫度或近似溫 度)。由此，通過讀取由陣列36所產(chǎn)生的溫度檢測位數(shù)據(jù)，并且使該數(shù)據(jù)的 二進制值與感興趣的查詢表格關聯(lián)起來，就可以將物體44的溫度確定為處于 第一和第二微絲居里溫度之間的間隔所定義的溫度范圍之內(nèi)。當然，該邏輯應 用于圖4示例中所有四個微絲28-34。
如果給定的磁性元件溫度傳感器上的溫度檢測微絲的數(shù)目N具有已標識 好的具有已知不斷增大的次序的居里溫度，并且這些居里溫度被選擇成彼此之 間的增量至少稍微一致些，則該傳感器可以檢測從第一到第N居里溫度之間的 各溫度。這種傳感器的分辨率就是連續(xù)的居里溫度之間的增量。應該理解，即 使連續(xù)的居里溫度并非完全一致，相關的查詢表格也可以被構建出來，并且該 傳感器也可以適當?shù)仄鹱饔谩?br> 本實施方式的微絲合金可以在這些合金被處理成微絲之前或之后，對它們 的居里溫度進行量化。這樣，就可以針對溫度檢測，來校準這種完整的微絲傳 感器。對于待測的給定溫度范圍而言，其居里溫度被量化且在上述溫度范圍中 接近等間距的那些微絲的數(shù)目越大，該微絲溫度傳感器的分辨率就越高。較佳 地，本實施方式的溫度傳感器具有至少20個溫度檢測微絲，從第一微絲到第N 微絲具有連續(xù)更高的居里溫度，并且連續(xù)的微絲之間的增量不大于5。 C。
在某一個溫度檢測微絲并不按照與其它微絲相適宜的順序消失的情況下 (原因可能是讀取器/檢測器的誤讀、缺少與其它的熱接觸等)，缺少可接受的 查詢表格值最好使設備46的讀取器/檢測器算法嘗試傳感器26的重新讀取。如 果連續(xù)的重新讀取顯示出同樣不規(guī)則的溫度數(shù)據(jù)，則讀取器/檢測器算法可以丟 棄該溫度數(shù)據(jù)，使用上一次測得的溫度(或者上一次測得的溫度加上一溫度增量，該溫度增量基于一種包括上一次測量的溫度變化率和讀取時間間隔的計算 過程)，接下來，在下一次計劃好的讀取間隔處重新嘗試。較佳地，采取多個 步驟，以確保所有的微絲彼此有著良好的熱接觸并與待測溫度的物體44有著 良好的熱接觸。 一種這樣的步驟就是將所有的微絲粘貼到一個薄的導熱基板 上。另一個步驟是使用下述的導熱外殼或瓶罐材料。
已知，在一個周期內(nèi)可以檢測多達40個微絲，相應地，本實施方式的磁 性元件溫度傳感器可以包含多于4個溫度檢測微絲20以及不止一個(停止位 不計入在內(nèi))數(shù)據(jù)元件。數(shù)據(jù)元件(尤其是如果每一個數(shù)據(jù)元件都是用多位數(shù) 據(jù)編碼的話)可以被用于存儲關聯(lián)信息(比如線性或非線性關系常量)，該信 息可以允許檢測器算法將"特定的數(shù)值"(溫度位)解碼成與之相關聯(lián)的溫度 值。這在沒有使用査詢表格方法的情況下特別有價值。由此，磁性元件溫度傳 感器26可以在其數(shù)據(jù)元件內(nèi)存儲數(shù)據(jù)，比如永久ID代碼或"物體的類別"代 碼。這種存儲"物體的類別"代碼的能力允許單個讀取器/檢測器算法讀取若干 種不同類型的微絲溫度傳感器，每一個傳感器都具有其自身獨特的查詢表格， 并且仍然對正確的溫度進行解碼。
應該理解，在不背離本發(fā)明的范圍的情況下，在傳感器26和設備46中可 以使用許多不同的編碼/解碼策略，只要每一個溫度檢測微絲被設計成在設備 46所產(chǎn)生的交變磁場的影響下在其居里溫度以上會失去其重新磁化脈沖性質。 一個選擇將會是使用偏置場元件41，該元件41用于區(qū)分由設備46所產(chǎn)生的外 部磁場的振幅(該振幅被要求超過用于使每個微絲重新磁化的矯頑磁力)，因 為它離每個單獨的微絲28-34和38-40的靠近程度不一樣。這導致了由檢測器 46所檢測到的重新磁化峰值中的相位差，由此幫助區(qū)分上述6個單獨的微絲。 其它變化將會包括但不限于確定在溫度檢測元件和數(shù)據(jù)元件之間的停止或 "描繪"位；對非溫度數(shù)據(jù)進行編碼和解碼；以及使一些或所有微絲的長度不 相同以便改變其磁學響應。另外，在接近于單獨的溫度檢測微絲的居里溫度的 溫度處，磁學性質的變化可以改變但不會完全消除其可檢測的重新磁化脈沖。 這種經(jīng)改變的重新磁化脈沖在居里溫度以下特定的溫度范圍內(nèi)具有可預測的 行為，也可以被用于對溫度信息進行解碼。這可以允許每一個溫度檢測微絲準 確地檢測不止一個溫度，例如，從居里溫度以下一個小間距直到該居里溫度。第二實應方式，溫度檢#/游虞存^磁賴游微絲
該第二實施方式包括磁性元件溫度傳感器64，它具有多個復合的溫度檢測 微絲66，每一個微絲都包括上述現(xiàn)有技術類型的易磁化的微絲，這種類型的微
絲沒有故意減小其居里溫度，使得它在傳感器64的整個工作范圍中將保持如 圖2所描繪的很大的巴克豪森不連續(xù)性和其它磁學性質。這種微絲結構進一步 包括環(huán)繞的管狀的結構68。整個第二實施方式還包括與檢測器46相似的微絲 溫度檢測器，其中所存儲的算法能夠對從傳感器64的詢問中所獲得的溫度信 息進行解碼。
特別是，每個復合微絲66都具有最里面的合金70，中間玻璃涂層72圍繞 著合金70,使得復合微絲66的內(nèi)部在概念上與先前描述的現(xiàn)有技術的微絲20 完全一樣。另外，微絲66的結構68包括由鐵磁金屬或鐵氧體材料(比如NiZn 或MnZn)構成的管狀的鞘74，該鞘74圍繞著涂層72;該結構68還包括任選 的最外面的玻璃涂層76，用于圍繞著管狀的鞘74。鞘74具有經(jīng)仔細選擇的居 里溫度，使得僅當該微絲被置于檢測器所產(chǎn)生的交變磁場中時，且僅在該鐵磁 鞘74的居里溫度以上(或在接近于居里溫度的某一溫度以上)，內(nèi)部微絲合 金70才會產(chǎn)生其特征性的擾動(由此，在檢測器處就有重新磁化電壓脈沖)。 因此，當復合微絲66處于鐵磁鞘74的居里溫度以下(或接近于居里溫度的某 一溫度以下)的溫度時，鞘74是鐵磁性的，由此，改變了微絲66的特征性脈 沖。這可以防止復合微絲66因鞘74所引起的磁飽和而重新磁化，或者允許所 得的重新磁化作為來自復合微絲66的偏置或"改變"的信號。例如，在鞘居 里溫度以上，重新磁化脈沖可能在相位方面偏離其位置，或者，該鞘的偏置效 應可以允許在多個不同的設置點溫度以下和以上有經(jīng)改變的重新磁化響應。
當復合微絲66處于鞘74的居里溫度以上的一溫度時，該鞘變?yōu)轫槾判缘模?由此對合金70的特征性脈沖沒有影響。因此，在鞘74的各個居里溫度以上(或 者在接近于這些居里溫度的某些溫度以上)，復合微絲66表現(xiàn)正常(即，它 們使檢測器46檢測如所預期的相位、振幅等的龜壓脈沖，就像查詢表格中或 通過某種其它解碼算法所記錄的那樣)。然而，當復合微絲66處于鞘74的各 個居里溫度以下的溫度時，它們無法被檢測器檢測到，或者是可檢測到的但其 磁學性質已改變，特別是涉及到在鞘74的居里溫度以上的溫度處檢測到的特
39征性脈沖的情況。這種經(jīng)改變的磁學性質將不符合查詢表格或其它解碼算法的 參數(shù)，比如與來自頻率發(fā)生器48的交變電流的相位關系、或脈沖持續(xù)時間。
如果構成管狀鞘74的材料是鐵磁金屬，則鞘74可能僅僅幾個微米厚，或 者是內(nèi)部微絲合金70飽和以及可制造性所需的那么厚。題為"Amorphous Microwire and Method for Manufacture Thereof"的美國專利7,011,911描述了一 種用于形成鐵磁鞘74的方法。其它方法包括火焰噴射或濺射。當使用這些用 于創(chuàng)建鞘74的方法時，有一個最外面的涂層76并不是必要的。 一種經(jīng)修改的 Taylor方法也是可以使用的，其中內(nèi)部玻璃管和外部玻璃管是共軸地且套疊地 對齊的，使得內(nèi)部玻璃管處于外部玻璃管的壁之內(nèi)。合金70以錠(棒狀的) 或構成金屬的形式處于中心玻璃管的內(nèi)部，而構成管狀鞘74的材料則位于相 互嵌套的玻璃管之間。該鞘材料的形式可以是錠(有可能是若干個棒)或要素 金屬形式(constituent metal form)。通過磁感應或其它合適的手段，將這些合 金加熱到熔融，并且所得的熔融金屬和玻璃被迅速拉動從而形成復合微絲66。
本領域已知許多種技術用于通過添加特定金屬的痕量元素來調(diào)節(jié)鐵磁合 金的居里溫度。由此，可以使用任何數(shù)目的合金來構成管狀鞘74。圖9示出了 向鐵磁金屬元素(在這種情況下是鎳)少量添加某些金屬(在這種情況下是銅) 以便形成真正的合金從而可以按可預測的方式來改變所得的鐵磁合金的居里 溫度。此外，向鐵添加少量鉻，就可產(chǎn)生其居里溫度是可預測的合金。參照美 國專利5,954,984，其中討論了用銅和鋁來修改鎳的居里溫度。
制造管狀鞘74的過程中所使用的合金或鐵氧體材料可以在被處理成管狀 鞘74之前或之后將其居里溫度(或接近于它們的居里溫度的調(diào)節(jié)溫度)量化。 由此，磁性元件溫度傳感器46可以很容易被校準以便于溫度檢測。如上文那 樣，對于待測的給定溫度范圍，其鞘居里溫度被量化且在上述溫度范圍中接近 等間距的溫度檢測復合微絲66的個數(shù)越多，該溫度傳感器的分辨率就越高。 最好具有至少20個溫度檢測復合微絲66，每一個微絲都具有越來越高的鞘居 里溫度，比下一個最低階的鞘最多大5。 C。當然，如果鞘74在其居里溫度附 近的溫度范圍中改變微絲66的重新磁化脈沖(比如，通過可檢測地移動重新 磁化脈沖的相位)，則檢測器有可能在某一范圍中對用于每一個微絲66的多 個溫度進行檢測并解碼，由此需要更少的微絲66來允許傳感器在很寬的范圍中準確地測量溫度。
如果構成管狀鞘74的材料是鐵氧體或具有鐵氧體的材料混合物，則該鞘
可以被粘貼到玻璃層72、單獨的圓柱珠子、或其它具有中心孔的燒結的鐵氧體 圓柱形物體上，使得合金70和周圍的玻璃72可以被置于其中。或者，通過將 玻璃-鐵氧體材料用于層72以替代純粹的玻璃，則可以構成管狀鞘74并使其成 為玻璃層72的一部分。題為"Radar Absorbing Coatings"的美國專利6,909,395 描述了鐵氧體/玻璃復合材料，這種材料可以被直接粘貼到金屬絲或其它形狀的 金屬物體上，或者可以被粘貼到一層已粘貼到金屬上的純玻璃上。
現(xiàn)在參照圖6，傳感器64包括多個微絲20，用于呈現(xiàn)出數(shù)據(jù)元件的陣 列78;以及多個溫度檢測復合微絲66，用于形成其陣列80。微絲20和復合微 絲66被粘貼到傳感器或標簽基板82上，標簽基板82是盡可能薄和盡可能導 熱的，使得傳感器64可以與物體(未示出)密切地熱接觸以便進行溫度測量。
用于構成陣列78的微絲20具有一定的化學性質，從而給出在所計劃的工 作溫度范圍以上的各個居里溫度，對于傳感器64而言通常小于約400。 C。陣 列80內(nèi)的復合微絲66最好間隔開一距離84，使得一旦每一個單獨的復合微絲 66處于其居里溫度以上的溫度，該單獨的復合微絲66的鐵磁或鐵氧體管狀鞘 74不影響其鄰近的復合微絲。
在這個簡單的實施方式中，假定陣列78的每個數(shù)據(jù)元件被激光編碼成邏 輯狀態(tài)"1"或"0"。此外，假定除了末端元件83和86 (它們明顯長很多， 比如40mm)以外，每個數(shù)據(jù)元件都一樣長(比如20mm)。這種額外的長度 確保了來自數(shù)據(jù)元件83和86的檢測到的重新磁化峰值在振幅方面比其它的要 大。最后，假定數(shù)據(jù)元件83被激光編碼成邏輯"1"值，而數(shù)據(jù)元件86被激 光編碼成邏輯"0"值。如第一實施方式中所描述的那樣，制造陣列78和80 中的每一個元件，使得檢測到的相位順序匹配于所描繪的從頂部(微絲83)到 底部(復合微絲88)的對齊順序，后者具有陣列80中的復合微絲中的最高鞘 居里溫度。在這種情況下，檢測器46對第一檢測脈沖(同相關系)分配了具 有邏輯電平"1"的最高振幅并以之為開始位(此處被描繪成微絲83)，并且 最后檢測的數(shù)據(jù)微絲86具有最高振幅且具有邏輯電平"0"并作為停止位。微 絲溫度讀取器/檢測器檢測到在開始位83和停止位86之間所有的數(shù)據(jù)微絲，并且作為數(shù)據(jù)位。如第一實施方式中所描述的那樣，中間的數(shù)據(jù)微絲可以被用于 各種功能，比如標簽標識號和"物體的類別"代碼。
為了對來自傳感器64的溫度信息進行解碼，假定有"N"個來自陣列80
的復合微絲具有鐵磁鞘74，使得所有各個鞘74具有超過傳感器64的正常工作 范圍的居里溫度(或具有"接近于"居里溫度的調(diào)節(jié)溫度)。這N個復合微絲 66中最低有效位(剛剛在停止位86之后以同相關系來檢測，并且離停止位86 有指定的相位關系)被視為"第一"復合微絲89。由此，第一復合微絲89將 僅僅在其鞘74的居里溫度以上的溫度處才開始產(chǎn)生其正常的短脈沖擾動，因 此，檢測器46將僅僅檢測其電壓脈沖(位)。第一復合微絲89在其鞘74的 居里溫度以下將不產(chǎn)生其正常的短脈沖擾動，因此，在檢測器46所檢測到的 多個位中沒有它的位，或者它的脈沖將被如此改變以至于可被檢測器46清晰 地檢測到并作為"改變的"微絲。
與停止位86保持同相關系的"第二"復合微絲90 (緊挨著最低有效位) 具有鐵磁鞘74，該鐵磁鞘74的居里溫度比第一復合微絲89的居里溫度稍高。 在這種較高的鞘居里溫度(或接近于鞘居里溫度的較高溫度)以下的溫度處， 復合微絲90的位將不被檢測器46讀取，或者它的電壓信號將被檢測成"改變 的"，但是在比第一復合微絲89的居里溫度更高的溫度處將會在相位和持續(xù) 時間方面按預期的那樣出現(xiàn)。
由此，如果傳感器64處于第一和第二復合微絲89和卯的居里溫度(或 低于居里溫度的指定溫度)以下的一溫度，則檢測器46將檢測不到任何復合 微絲(假定陣列80中后續(xù)更高階的復合微絲都具有更高居里溫度的鞘74)。 如果傳感器64處于第一復合微絲89的鞘居里溫度(或相關溫度)以上且第二 復合微絲90的鞘居里溫度(或相關溫度)以下的一溫度處，則第一位將被檢 測器46讀取，但第二位仍然不被檢測器46讀取或者檢測器所讀取的是"改變 的"信號。最終，如果傳感器64處于比第一和第二復合微絲89和90的鞘居 里溫度(或相關溫度)要髙的一溫度處，則第一和第二復合微絲將被檢測器46 讀取。
檢測器46包含一種解碼算法，這種解碼算法識別出第一復合微絲89的第 一溫度位的出現(xiàn)以及第二復合微絲90的第二溫度位的缺少(或變化)，由此通過顯示器56發(fā)出信號，該信號表明傳感器溫度介于第一鞘居里溫度和第二鞘居里溫度之間。由此，如果傳感器64與對其溫度感興趣的物體密切熱接觸，
則通過讀取傳感器64的復合微絲陣列位輸出，檢測器46確定物體的溫度處于
第一和第二鞘居里溫度之間(或接近于它們的居里溫度的各個溫度之間)的間隔所定義的溫度范圍中。
如果傳感器64上的復合微絲66的個數(shù)增大到"N"個復合微絲且其鞘居里溫度已知是按順序不斷增大的，并且這些鞘居里溫度被選擇成彼此之間的增量至少稍微一致些，則傳感器64就具有從第一到第N鞘居里溫度的可檢測溫度范圍，并且其溫度分辨率由連續(xù)的鞘居里溫度之間的增量所定義。
更一般地講，構造檢測器46的解碼算法以理解由相應復合微絲66在其正常脈沖狀態(tài)中所產(chǎn)生的第一到第N-l溫度位的出現(xiàn)以及第N復合微絲66在其正常脈沖狀態(tài)中所對應的第N溫度位的缺失證明了，傳感器溫度處于第N-1鞘居里溫度和第N鞘居里溫度之間(或接近于鞘居里溫度的各個溫度之間)。該檢測器算法最好將該傳感器溫度報告成介于第N-1和第N居里溫度之間的中間溫度。
較佳地，可接受的復合微絲位圖案及其相應的傳感器溫度被存儲在檢測器46的存儲器內(nèi)的查詢表格中。由此，當檢測器46從相關聯(lián)的傳感器64中檢測到可接受的位圖案時，將該位圖案與査詢表格進行比較以便找出相關聯(lián)的傳感器溫度。
在陣列80中的一個或多個復合微絲66沒有按照與其它微絲相適宜的順序以其正常狀態(tài)出現(xiàn)的情況下(其原因可能是檢測器46的誤讀、沒有與其它復合微絲熱接觸或其它一些原因)，上述檢測器算法最好嘗試傳感器64的重新讀取。如果連續(xù)的重新讀取顯示出同樣不規(guī)則的位圖案，則上述檢測器算法可以丟棄該溫度數(shù)據(jù)，使用上一次測得的溫度(或者上一次測得的溫度加上一溫度增量，該溫度增量基于一種包括上一次測量的溫度變化率和讀取時間間隔的計算過程)，接下來，在下一次計劃好的讀取間隔處重新嘗試。
第三實l方式，貞夯分庸游但裙鄰游鐵磁籩浙i伴f 蘊度檢,/游微絲第三實施方式在概念上非常相似于第二實施方式，不同之處在于，將鐵磁鞘飽和或偏置元件用作單獨的實體而不需要接觸相鄰的溫度檢測微絲的表面，相比之下，第二實施方式的鞘74接合到或以其它方式粘附于中心微絲結構。
參照圖7，示出了復合微絲92并且包括先前描述過的那種類型的微絲20，這種微絲20沒有故意減小其居里溫度，使得它在該傳感器的整個工作范圍中保持了很大的巴克豪森不連續(xù)性和圖2所描繪的其它磁學性質。此外，復合微絲92包括相鄰的鐵磁鞘94。鞘94足夠接近于相關聯(lián)的微絲20，以便通過磁飽和或偏置來防止微絲20的重新磁化和隨之而來的特征性擾動的產(chǎn)生，直到組合微絲復合微絲92處于鞘94的居里溫度以上(或接近于居里溫度的某一溫度以上)的溫度處。同樣，如第二實施方式中那樣，鞘94可以被設計成使得相關聯(lián)的微絲20在低于鞘居里溫度的不同設置點溫度以下和以上呈現(xiàn)出一系列不同的重新磁化響應，并且如果期望的話，這種多個不同的響應可以被用于溫度檢測和確定。
更具體地講，鞘94的形式最好是薄矩形鐵磁金屬片，其尺寸并不比相關的微絲20寬多少，并且其平面可以彎成半圓形(或者，對于鐵氧體而言，可以被燒結成半圓形或其它合適的形狀)。鞘94的居里溫度是經(jīng)仔細選擇的，使得當組合微絲92處于檢測器46的交變磁場中時，僅當組合微絲92處于鞘94的居里溫度以上(或接近于居里溫度的某一固定溫度以上)的一溫度時，相關的微絲20才會產(chǎn)生其信號擾動(由此，產(chǎn)生了電壓的重新磁化脈沖)。鞘94僅需要幾個微米厚，或者就像相關微絲20的飽和所需的那么厚以及便于制造微絲20所需的那么厚。結合第二實施方式所描述的同一類型的合金或鐵氧體可以被用于制造鞘94。此外，磁性墨(使用了鐵磁粉末或鐵氧體粉末)也是合適的，并且其優(yōu)點是可以在用于組合微絲92的支撐基板上進行印刷。
參照圖8，示出了溫度傳感器96，除了用組合微絲92替代了復合微絲66以外，它與傳感器64在所有的方面都完全一樣。相應地，在圖8中使用圖6的相同的標號以表示完全一樣的部件，并且使用標記"a"來區(qū)分組合微絲92和復合微絲66。
傳感器96的操作與傳感器64的操作完全一樣，并且利用了相似的檢測器46，該檢測器46具有與傳感器96相關聯(lián)的合適的解碼算法(較佳地，是查詢表格)。相應地，這種操作的詳細描述是不必要的。上述三個實施方式以及本發(fā)明的范圍之內(nèi)的其它實施方式都可以在許多不同的方面進行變化。例如，圖4A描繪了有利于某些產(chǎn)品應用的備選排列方
式。具體來講，在圖4A中，提供了傳感器26a，其中微絲數(shù)據(jù)元件40粘附于第一物體44a，而其余的數(shù)據(jù)微絲38和溫度檢測微絲28-34以及任選的偏置元件41均被粘附于第二物體44b上。傳感器26a的位邏輯與傳感器26完全一樣，這意味著，即使傳感器26a的各個部件被分開到物體44a和44b上，整個傳感器26a也僅僅是在所有的傳感器部件都處于檢測器46所產(chǎn)生的交變磁場內(nèi)時才工作。如果該條件不存在，則不可能用檢測器46進行成功的讀取。例如，這種構造可以用于控制僅當加熱器的檢測器檢測到傳感器的兩個部分(由此檢測到兩個物體44a和44b)時才用加熱器對兩-部分物體進行加熱的過程，并且相應地防止任何加熱操作，除非傳感器的兩個部分都存在且都處于檢測器46的磁場之中。在這種情況下，這種加熱器控制通常將耦合到檢測器46的信號處理單元54。
當然，當存在不止兩個物體時，也可以使用這一相同的設計概念。另外，可以使用更成熟的數(shù)據(jù)編碼方法(比如上述的那些)，將整個傳感器26a的一個或多個片與其相匹配的片關聯(lián)起來。這種方法可以包括用停止數(shù)據(jù)位38的匹配多位代碼，對第一數(shù)據(jù)元件40進行激光編碼。
盡管已參照第一實施方式的傳感器26描述了圖4A的備選方案，但是應該理解，如果需要的話，相同的修改也可以應用于第二和第三實施方式的傳感器64和96。
正如傳感器26的微絲20的情況那樣，用于構成傳感器64和96的一部分的微絲可以通過使用合適的粘合劑而被接合到物體44或導熱基板(比如基板82)上。在另一個備選方案中，微絲20、復合微絲66和/或組合微絲92可以被裝入非常薄的非鐵磁性的導熱材料中，比如可模壓或注入的填充有石墨的聚合物材料，比如SGL Carbon公司所出售的標號為RIDURID⑧的材料族中的一種材料。其它可用的高溫材料包括Aremco公司所出售的標號為Ceramamcast510的陶瓷灌注材料或其它柔性高溫聚合物。在使用這些材料的情況下，外殼材料的厚度和總的熱質量應該保持最小，以使待對其溫度進行監(jiān)控的物體與微絲的芯合金材料之間的熱延遲達到最小。
另外，如果合適的話，所描述的實施方式中的微絲可以被扭成線或被編織到將要對其進行溫度監(jiān)控的物體的結構之中。例如，這些微絲可以被編織到碳纖維布料中，只要可以維持良好的熱接觸就可以，并且使用合適的技術手段將每一個溫度-變化元件彼此區(qū)分開并將它們與每一個清晰標識過的數(shù)據(jù)元件(包括停止位)區(qū)分開。
^于愈教設吝游歷if犮鎮(zhèn)系統(tǒng)
在美國專利6,320,169和6,953,919所描述的閉環(huán)溫度調(diào)節(jié)感應加熱系統(tǒng)中，可以很容易地使用本發(fā)明的磁性元件溫度傳感器及其相關聯(lián)的檢測器，以替代RFID標簽及其相關聯(lián)的RFID讀取器/檢測器。由此，使用溫度-調(diào)節(jié)磁性
元件技術感應加熱系統(tǒng)就可以實現(xiàn)大量的加熱應用，這種系統(tǒng)相似于現(xiàn)有技術的RFID系統(tǒng)，但RFID部件已被本發(fā)明的傳感器和檢測器部件所替代。例如，根據(jù)本發(fā)明，可以對下列進行修改美國專利6,953,919中所描述的智能灶；美國專利6,822,204所描述的熱分配系統(tǒng)；美國專利6,504,135、 6，444，961、6,274,856和6,232,585所描述的食物遞送系統(tǒng);以及各種加溫設備，比如杯子、碗、很熱的大淺盤、盤子、滑雪靴和美國專利5,954,984所描述的其它物體。此外，相同的部件(傳感器和檢測器)可以被集成到并非基于感應的其它類型的閉環(huán)加熱系統(tǒng)中，比如閉環(huán)溫度控制紅外線、鹵素、電阻加熱系統(tǒng)。
參照圖11，閉環(huán)感應加熱系統(tǒng)98包括微絲檢測器46 (參照圖10)，微絲檢測器46被并入感應加熱設備100中以替代RFID讀取器/檢測器。該設備100包括可操作地耦合到檢測器46的控制微處理器102、固態(tài)反相器104和整流器106;以及耦合到反相器104的感應工作線圈108。 AC電源109和電流傳感器109a可操作地耦合到整流器106。場發(fā)生器和接收線圈50、 52被集成到支撐元件112下方的傳感器部件110中。
系統(tǒng)98被設計成控制石墨加熱盤114 (比如，美國專利6,657,170所描述的)的溫度，該加熱盤上或其中嵌入了本發(fā)明的微絲傳感器116。如圖所示，盤114具有在傳感器116上方和下方的石墨層118。當然，任何其它可感應加熱的物體都可以受到控制，而非只是盤114，比如多層烹飪用具(比如，罐或平底鍋)，其中嵌入了一個或多個傳感器116。檢測器46檢測到來自傳感器
116的溫度信息反饋，并且可使用該信息通過控制微處理器102來控制盤114的感應加熱。如果期望的話，本發(fā)明的微絲傳感器和檢測器可以用來控制其它類型的加熱設備，比如鹵素或電阻加熱器、微波爐、或氣體灶或電灶，下文結合其它實施方式對此進行描述。
溢度爆器微激
在圖12-22所示的本發(fā)明的另一個方面中，與上述相似的溫度傳感器被并入背面有粘性的"粘貼物"120中，"粘貼物"120可以迅速且容易地粘貼到現(xiàn)存的一件器皿121上，比如盤子、碟子、平底鍋、罐、碗、托盤、玻璃杯等。一旦這種溫度傳感器粘貼物被貼到一件器皿上，則該器皿就可以被置于感應加熱器、加熱燈組件、蒸氣加熱單元、微波爐、或配有重新磁化響應檢測器或其它類型檢測器的其它類型的加熱單元之上或附近。檢測器詢問該溫度傳感器，以檢測是否存在分裝食物的器皿、該器皿的類型以及該器皿的溫度數(shù)據(jù)。與該檢測器和加熱單元相耦合的控制器接收來自檢測器的信號，這些信號用于表示該器皿的溫度或溫度范圍，并且這些信號被用于控制加熱單元的循環(huán)或其它操作參數(shù)。由此，可以連續(xù)地或周期性地監(jiān)控該器皿的溫度，并且可以控制該加熱單元以便將該器皿加熱到期望的溫度范圍并且使其維持在該溫度范圍內(nèi)。
參照圖12-15，溫度傳感器粘貼物120的實施方式可以通過下列過程形成將微絲傳感器122或多個這種微絲傳感器粘貼到具有粘合劑126的基板124;接下來，用剝離層128覆蓋該粘合劑的露出的表面。當除去該剝離層時，可以將該溫度傳感器粘貼物粘貼到一件器皿121上，使得可以對該器皿(和它上面的食物)監(jiān)控和加熱，如下所述。
更具體地講，微絲傳感器122最好是如上所述的涂有玻璃的非晶磁性微絲傳感器。溫度傳感器120可以只包括一個微絲傳感器122，或者可以包括若干個。每一個微絲傳感器122最好包括多個并列的微絲130,如圖14較佳地示出。每一個微絲傳感器122中的微絲的個數(shù)取決于溫度傳感器120的期望工作范圍以及所需的數(shù)據(jù)存儲的位的個數(shù)。各個微絲130最好是約25 - 35微米的小直徑，并且長度介于10-40mm之間。這允許整個溫度傳感器120相對很薄且直徑很小，如下所述。
用于構成微絲傳感器122的微絲130可以存儲與其上粘貼了溫度傳感器120的器皿有關的數(shù)據(jù)或信息。例如，這些微絲所存儲的數(shù)據(jù)可以用于指示器皿的類型和尺寸；器皿的加熱性質(比如其導熱性和質量)；置于器皿上的食物的類型；以及器皿的期望溫度或溫度范圍。每一個溫度傳感器120可以存
儲粘貼了它的特定器皿所獨有的數(shù)據(jù)，使得可以對每一件器皿(和其上的食物)恰當?shù)丶訜帷?br> 基板124將整個溫度傳感器120固定到一起，并且為各個微絲130提供了一種當組裝溫度傳感器120時將要與之對齊的半剛性結構?；?24也允許溫度傳感器120很容易地在器皿121上進行處理、取向和放置?；?24最好是圓形的，其直徑約為20mm且其厚度約為0.005英寸，但它可以按其它形狀和尺寸構成，而不背離本發(fā)明的范圍?；?24可以由任何合適的材料構成，但最好由聚合物膜材料構成，比如PET、聚乙烯、聚丙烯等，或纖維素、紙、或其它漿式材料。
基板124可以永久地留在器皿121上，或者可以選自一種能溶于水的材料。如果基板124被設計成留在器皿121上，則它最好由半透明的膜構成，該膜的連續(xù)使用溫度大于粘貼了該膜的器皿的連續(xù)使用溫度。對于可溶解的基板而言，該基板可以由一種與Paxar公司的DissolvXTM標貼的材料相似的材料構成。在任何溫度下，這種標貼在洗碗機中幾秒鐘就分解了。若干個其它公司(比如Spectrim Label and Equipment股份有限公司)也出售適用于這種基板的可溶解的標貼。
粘合劑126用于若干種目的。首先，它按合適的取向將微絲130 (用于形成微絲傳感器122)固定到基板124。其次，當剝離層128被除去時，它允許整個溫度傳感器粘貼物120永久地粘貼到一件器皿121上。所使用的粘合劑的類型最好具有下列性質
1) 它應該將微絲130牢固地接合到器皿；
2) 它應該長期存在于該器皿的使用環(huán)境中(即耐受所使用的清洗劑、能夠在器皿的使用溫度下工作等等)；以及
3) 它應該很容易在最少的時間內(nèi)固化。在溫度傳感器120的一個實施方式中，通過紫外光源，粘合劑126在數(shù)秒
之內(nèi)就固化了，并且在水中第一次沖洗器皿121時基板124就溶解掉了。關于可以使用的任何粘合劑， 一個示例選自DYMAX公司的紫外光(UV)可固化光學組件粘合劑的DYMAX OP系列族。這些粘合劑是透光、高強度、低應力、高性能UV可固化光學組件粘合劑，在暴露于UV光時數(shù)秒之內(nèi)就固化了。DYMAXOP系列UV固化樹脂是單一成分、低出氣、低收縮樹脂，它們具有l(wèi)/4英寸或更大的間隙填充能力以及很長的室溫貯藏壽命。它們對于許多應用而言是非常理想的，比如將陶瓷、玻璃、石英、金屬和塑料成分粘貼到玻璃上。剝離層128可以由任何合適的材料構成，比如選自Dupont Tedlar⑧系列的聚氟乙烯膜或3M含氟聚合物的2.9密耳的醫(yī)療剝離襯墊9956。
參照圖15，介于基板124和剝離層128之間的粘合劑126的厚度不需要比各個微絲130的直徑大很多。例如，當所使用的微絲130的直徑約為30微米時，粘合層126的厚度可以約為30 - 50微米。剝離膜的厚度約為0.003英寸。溫度傳感器120的總厚度(粘貼有剝離層)最好約為0.01英寸，但可以介于0.005 - 0.03英寸之間。
通過利用本領域廣泛已知的手段拾取微絲并將其放置在粘合劑層基板上，就可以用機器組裝出溫度傳感器120。最好在一個很大的基板片上制造許多溫度傳感器，該基板片具有一個很大的剝離襯墊，然后，從這個很大的基板片中切割出各個溫度傳感器。
一旦組裝好，就可以迅速且容易地將溫度傳感器120粘貼到任何類型的器皿上。圖12示出了餐盤121，在盤腳123或更低的邊緣之內(nèi)，溫度傳感器120被粘貼到盤子的底部。餐盤僅僅是作為示例被顯示出的，因為溫度傳感器120可以被粘貼到任何類型的器皿上。
在粘貼溫度傳感器120之前，應該首先清洗器皿121的粘貼區(qū)域，以除去
油或其它可能妨礙粘合劑接合的污染物。如果該器皿是餐盤或相似的物體，則可以簡單地在洗碗機中進行清洗。參照圖13和14，接下來除去剝離層128，以露出粘合劑層126的一個面。然后，整個溫度傳感器120被置于器皿上，上述露出的粘合劑的面頂著該器皿。
接下來，可以使用UV光固化光斑燈使該粘合劑固化，比如DYMAX⑧公司的BlueWave⑧200UV光固化光斑燈。固化燈的光波導被聚焦到基板上，在曝光約5秒之后，粘合劑層126被固化，并且用于構成微絲傳感器122的微絲130就被永久地接合到盤子121的底面上了。
對于其它盤子或器皿，也可以重復這些步驟，然后，所有的器皿都可以被放置在洗碗機中。如果基板126由可溶解的材料構成，則它將在洗碗機中溶解，從而僅留下薄的微絲130和薄的粘合劑層126，就像圖12所示那樣。這些盤子或其它器皿現(xiàn)在就準備好用于下文要描述的器皿加溫系統(tǒng)中了 。
也可以修改將溫度傳感器120粘貼到器皿上的具體過程。例如，可以使用不同的清洗溶劑在器皿上準備應用區(qū)域。當使用除UV可固化粘合劑以外的粘合劑時，可以使用加熱固化或空氣溫度固化，而非UV光固化，或者該粘合劑可能不需要任何固化。最終，基板126可能是永久的，而非可溶解的，由此，不需要該過程中的溶解步驟。
器I》/7蘊系統(tǒng)游吝辨實嚴方式
一旦溫度傳感器120被組裝起來并且被粘貼到器皿上，通過下文描述的器皿加溫系統(tǒng)就可以使一件或多件器皿(其上有食物)保溫。器皿加溫系統(tǒng)的每一個實施方式包括某一類型的加熱單元，從一件器皿上的溫度傳感器120中讀取的信息至少部分地控制著該加熱單元功率輸出。器皿加溫系統(tǒng)使用一種溫度反饋閉環(huán)控制方法，下文對其進行更詳細的描述。盡管下文每一個實施方式中可能將一件具體的器皿顯示成較佳的器皿，但是這些實施方式可以使用各種尺寸、形狀、或類型的器皿，只要該器皿安裝有溫度傳感器120就可以。
紀,微絲^攻器/襝激器以便遂/f歷if溢度及潢游^廊^農(nóng)抓教器圖16示出了一種器皿加熱系統(tǒng)132，它包括平面鹵素加熱器134，比如Deni銷售的那種或者比如AromaPHP-323電氣鹵素灶，該加熱器134與微絲讀取器/檢測器136電子通信，微絲讀取器/檢測器136的天線138又與一件器皿121上的溫度傳感器120通信。鹵素加熱器134包括電源和控制電路140、鹵素加熱器控制微處理器142、內(nèi)部環(huán)型鹵素燈144、外部環(huán)型鹵素燈146、反射式光波導148以及用于放置器皿121的平面頂部150。電源和控制電路140從常規(guī)的交流電電源152中獲得電能，之后，使用該電能向內(nèi)部鹵素燈144和外部鹵素燈146供電，其中電能的量由控制微處理器142來確定，并且受到控制電路140內(nèi)的開關/變阻器控制的影響。 通過控制電路140內(nèi)的開關/變阻器控制，在啟動來自微處理器142的命令之后，可以以非?？斓姆磻獣r間來調(diào)暗或完全關閉鹵素燈144、 146。因為頂部150的熱質量很小，并且大多數(shù)盤子和許多類型的器皿都具有抬高的邊緣123或腳以防止器皿的大部分接觸頂部150，所以在鹵素加熱器134和器皿121之間的熱能轉移基本上全是通過輻射進行的。由此，因為微處理器142幾乎瞬時地調(diào)節(jié)鹵素燈的功率輸出，所以頂部150之上的器皿121的溫度調(diào)節(jié)有可能是很精確的。
一旦插入并接通鹵素加熱器單元134，微絲讀取器/檢測器136就將一個低頻電流的脈沖發(fā)送給與其相關聯(lián)的天線138,然后，天線138每l秒(或按其它間隔)產(chǎn)生一個低頻詢問磁場的脈沖。如果頂部150上沒有器皿121，則微處理器142就不允許電源和控制電路140向鹵素燈144、 146輸出電能。 一旦一件具有溫度傳感器120的器皿121被置于頂部150上，則微絲讀取器/檢測器136就檢測到該器皿的存在并且讀取溫度傳感器120上所存儲的數(shù)據(jù)。如上所述，該數(shù)據(jù)可能表示器皿的尺寸；器皿的加熱性質，比如其導熱性和質量；通常置于器皿上的食物的類型；用于器皿的期望溫度或溫度范圍；以及任何其它有用的信息。接下來微處理器可以使用這種數(shù)據(jù)來控制加熱單元134。例如，微處理器142可以使用上述尺寸信息來確定是否需要接通外部環(huán)型鹵素燈146(用于更大的器皿，它們需要很大的加熱表面面積)或者是否僅需要打開內(nèi)部環(huán)型鹵素燈144。燈反射器148確保，如果僅接通內(nèi)部環(huán)型鹵素燈144，則光線僅僅被直接引導至內(nèi)部環(huán)型燈的上方。這使器皿的外部邊緣相對較冷(除了從盤子中心傳導過來的極少的熱量以外)，使得服務人員或其它人可以拿起該器皿而不會燙到這個人的手。
一旦微處理器142確定了器皿的尺寸和期望的溫度范圍，微絲讀取器/檢測器136和天線138就繼續(xù)每秒一次地(或按任何其它間隔)詢問溫度傳感器120以便確定器皿的溫度。該溫度信息被用于確定向鹵素燈144和/或146施加多少電能?；跍囟确答仯淖儫?44、 146的強度或簡單地使燈按照某一可變的占空比循環(huán)地開和關，就能使鹵素加熱器134按照溫度傳感器120的預先編碼的溫度來調(diào)節(jié)器皿121的溫度。當從頂部150移走該器皿時，微絲讀取器/檢測
器136確定溫度傳感器不再存在，由此與鹵素加熱器的微處理器142進行通信，微處理器142就關斷了到鹵素燈144、 146的電流。
伊^徵遂瀆攻器/檢漱器以傻遂療歷界蘊度^鍰脫抓韻義/,統(tǒng)在飯店里，為了使食物保溫而使用的普通的輻射加熱方法是使用一個或多個"加熱燈"，這些加熱燈常常被置于放置食物盤的臺子的上方，而臺子上的食物盤則正等待著服務人員將其遞送給顧客。此處所使用的"加熱燈"可以包括紅外線發(fā)射器、鹵素燈、鹵素光、紅外線燈泡、紅外線管或紅外線燈。加熱燈使用相對較低的能量，加熱很迅速，且成本很低。紅外線發(fā)射器不同于標準的照明燈，因為其燈絲溫度很低，從而導致光線很少并且紅外線輻射更多。
加熱燈通常就是金屬聚焦裝置外殼之內(nèi)的鹵素燈泡，由此紅外線輻射就像聚光燈那樣被向下聚焦到食物盤上。鹵素燈、燈泡、燈管以及其它形式的發(fā)射器所產(chǎn)生的熱能中有超過80%都是電磁波譜的短波一端處的輻射形式。結果，該能量穿過空氣發(fā)射的損失很少，僅僅被其照射的食物和盤子吸收了。
圖17示出了一種典型的器皿加溫系統(tǒng)154，它使用了加熱燈156，比如Hatco公司所銷售的型號為DL-750-CL的加熱燈。鹵素電源和控制電路158控制著到加熱燈的電流，而該電路158則接收來自控制微處理器160的指令?？刂莆⑻幚砥?60與讀取器/檢測器162通信，而讀取器/檢測器162則連接到發(fā)射和接收天線164。玻璃或薄的非鐵磁性臺子166支撐著配有溫度傳感器120的器皿121。該器皿加溫系統(tǒng)的加熱燈實施方式基本上按照與上述平面鹵素加熱器實施方式相同的方式工作著，除了加熱技術有差別。S卩，微處理器160以及電源和控制電路158至少部分地因讀取器/檢測器162從溫度傳感器120中所讀取的信息，而使加熱燈156循環(huán)地開和關。
紀吝磁,應游貪激吝器，遂會欽吝器伊^徵遂瀆欲器/澄#器^#^^#應*韻游貪激乎底鋝以便遂療歷豕溢^^反像
圖18示出了一種器皿加溫系統(tǒng)的實施方式，它使用了感應加熱系統(tǒng)168，這種系統(tǒng)168包括感應線圈或元件170、連接到常規(guī)電源174的感應電源和控制電路172、微處理器或其它控制單元176以及微絲讀取器/檢測器178及相關的天線180。在本實施方式中，器皿是平底鍋182，它可以被置于食物容器184中。
為了使成本達到最小，每個食物容器184只需要一個微絲讀取器/檢測器178及相關的天線180。每一個食物平底鍋182具有兩個溫度傳感器120，它們被粘貼到食物平底鍋的小尺寸端。溫度傳感器120當然可以被粘貼到平底鍋182的其它部分，只要讀取器/檢測器178和天線180能夠詢問這些傳感器就可以。
通過使用聚合物平底鍋體材料，比如聚醚砜或聚酰亞胺，就可以構造食物平底鍋182。如圖19所示，銅軌跡電阻柵格186被接合到平底鍋的外表面，以便形成連續(xù)的電路，該電路的路徑沿著該平底鍋的整個側面排布。在食物平底鍋的兩個小尺寸端上，放著銅電阻電路柵格的感受器-部分。這種感受器-部分被設計成具有足夠大的電感，以便與感應加熱單元168的工作線圈170很好地進行磁耦合。在感受器-部分的每一側靠近平底鍋底邊之處，粘貼著橫跨若干個銅電阻柵格軌跡的溫度傳感器120，使得能夠確保溫度傳感器120與至少一個銅軌跡進行熱接觸。因為這些銅軌跡的橫截面面積完全一樣，所以它們應該是以完全一樣的速率進行加熱的。由此，如果以均勻的密度將電阻柵格施加到平底鍋表面上，則平底鍋的加熱應該是均勻的。
配備磁感應的食物容器系統(tǒng)的操作過程與加熱燈實施方式幾乎完全一樣，差別僅在于加熱技術不同。即，感應加熱器168在器皿182的整個表面上將其感應加熱到均勻的溫度，其中器皿182粘貼有如圖19所示的完整-電路加熱柵格186，并且與控制電路172通信的微絲讀取器/檢測器178從粘貼到平底鍋的加熱柵格上的溫度傳感器120中所讀取的信息控制著感應加熱器168。通過使感應工作線圈170磁耦合到配有微絲傳感器的食物平底鍋的感受器-端，從而引起電流沿著電阻柵格186流動，進而實現(xiàn)了加熱。這種所引起的電流沿著平底鍋的表面產(chǎn)生焦耳加熱，接著通過平底鍋傳導給其中的食物。
配存微#瀆攻器/檢,器以傻遂療歷^T蘊度及潸游/大浴貪激吝器飯店里為使食物保溫常使用的設備是"蒸氣臺"。蒸氣臺是這樣一種臺子，其中通過"食物容器"之內(nèi)平底鍋下方循環(huán)的熱水或蒸氣使一個或多個食物容器(通常是矩形的平底鍋)保溫。蒸氣臺可以僅容納一個食物容器，或者它可以容納許多食物平底鍋以提供自助餐風格的服務。通常，食物容器具有位于水
浴之內(nèi)的Calrod式電阻加熱元件，用于將水加熱到高溫且通常足夠高以使水轉
換成蒸氣，以使該食物容器內(nèi)的平底鍋，即其中的食物，保溫。對于單一食物容器系統(tǒng)(比如自助火鍋餐盤系統(tǒng))而言， 一罐石油材料常常被用于加熱該食物容器內(nèi)的水。食物平底鍋自身常常由不銹鋼或高溫聚合物材料(比如聚醚砜或聚酰亞胺)制成。
圖20和21示出了器皿加溫系統(tǒng)的蒸氣臺188的實施方式。在本實施方式中，器皿是平底鍋190，它被置于標準水浴食物容器192中，使得浸沒的Calrod式元件194所產(chǎn)生的蒸氣在該平底鍋的整個表面上對其進行加熱。Calrod式元件194的功率是由電源和控制電路196控制的，而微處理器或其它控制單元198至少部分地根據(jù)讀取器/檢測器200及其相關的天線202從平底鍋上的溫度傳感器120中讀取的數(shù)據(jù)，來控制電源和控制電路196。
為了使成本達到最小，每個食物容器192只需要一個微絲讀取器/檢測器200及相關的天線202。每個食物平底鍋190具有兩個粘貼到其小尺寸端的溫度傳感器120 (平底鍋通常是矩形的)，但是溫度傳感器也可以被置于別處，只要讀取器/檢測器200和天線202能夠詢問這些傳感器就可以。
蒸氣臺實施方式188的操作過程與加熱燈實施方式幾乎完全一樣，差別僅在于加熱技術不同。
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圖22示出了器皿加溫系統(tǒng)的微波爐204的實施方式。在本實施方式中，器皿可以是盤子206、碗、碟子、使用易受微波影響的材料的褐變設備、或任何其它微波-安全食物盒。加上傳感器的器皿206被置于微波爐204中，其磁控管208功率輸出是受到電源和控制電路210控制的，而微處理器或其它控制設備212根據(jù)微絲讀取器/檢測器214及其相關的天線216從溫度傳感器120中讀取的信息，來控制電源和控制電路210。
重要的是，注意到，內(nèi)部微波外殼應該由薄的非磁性片狀金屬制成，使得微絲天線216可以被置于微波的內(nèi)部外殼的外部。較低的發(fā)射和接收頻率(接
近100-300 Hz)允許微絲天線216成功地讀取溫度傳感器120。此外，重要的 是，注意到，天線216的表面直徑應該和微波爐的底面一樣大，以便實現(xiàn)最大 的讀取范圍并且確保用戶可以將微絲206放置在微波爐204之內(nèi)的任何位置且 仍然能夠實現(xiàn)溫度傳感器120和天線216之間的通信。
這種微波爐實施方式的操作過程與加熱燈實施方式幾乎完全一樣，差別僅 在于加熱技術不同。因為大多數(shù)微波爐是通過磁控管功率的可變占空循環(huán)而控 制其輸出功率的，所以有可能使讀取器/檢測器214、天線216和溫度傳感器120 通信周期與磁控管的占空比的關斷時間同步。這允許讀取器/檢測器214與溫度 傳感器120成功地進行通信，而不管微絲加熱器內(nèi)的微波輻射。
盡管已結合附圖的較佳實施方式對本發(fā)明進行了描述，但是注意到，在不 背離權利要求書所限定的本發(fā)明的范圍的情況下，可以使用各種等價方案和替 換方案。例如，在不背離權利要求書的范圍的情況下，溫度傳感器120可以按 照本文沒有揭示的材料、形狀和尺寸來形成。
由此，已經(jīng)描述了本發(fā)明的較佳實施方式，聲稱為新穎且通過專利特許證 請求保護的內(nèi)容包括在權利要求書。
權利要求
1. 一種溫度傳感器，被配置成粘附于物體上以便檢測與物體溫度有關的參數(shù)，所述溫度傳感器包括基板；位于基板上的至少一個傳感器元件；以及粘合劑，可操作該粘合劑以便將傳感器元件固定到基板上并且將溫度傳感器固定到物體上，使得傳感器元件可以檢測物體的溫度參數(shù)。
2. 如權利要求1所述的溫度傳感器，其特征在于，所述溫度參數(shù)選自物體的溫度；物體的期望溫度；物體的溫度范圍；物體的期望溫度范圍；物體的最小溫度；物體的最大溫度；物體的加熱性質；以及由物體所支撐的材料的溫度。
3. 如權利要求1所述的溫度傳感器，所述傳感器元件包括易磁化的傳感器元件，它在所加的交變磁場的影響下具有重新磁化響應，所述重新磁化響應是由至少一個很短的可檢測的磁場擾動脈沖來定義的，所述磁場擾動脈沖具有已定義的持續(xù)時間，所述重新磁化響應在大約低于40(TC的至少一個設置點溫度之下和之上是不同的。
4. 如權利要求3所述的溫度傳感器，其特征在于，所述基板上有多個傳感器元件，至少某些傳感器元件具有與其它傳感器元件不同的設置點溫度。
5. 如權利要求3所述的溫度傳感器，其特征在于，所述設置點溫度是傳感器元件的居里溫度。
6. 如權利要求3所述的溫度傳感器，其特征在于，在多個不同的設置點溫度以上和以下，所述傳感器元件具有不同的重新磁化響應。
7. 如權利要求6所述的溫度傳感器，其特征在于，所述多個不同的設置點溫度是在傳感器元件的居里溫度以下。
8. 如權利要求1所述的溫度傳感器，其特征在于，所述傳感器元件包括金屬體。
9. 如權利要求8所述的溫度傳感器，其特征在于，所述金屬體是非晶的。
10. 如權利要求8所述的溫度傳感器，其特征在于，所述金屬體是納米結晶的。
11. 如權利要求8所述的溫度傳感器，其特征在于，所述金屬體的形式是拉長的絲或薄的條帶，其最大橫截面尺寸大約達到100微米。
12. 如權利要求8所述的溫度傳感器，其特征在于，所述金屬體是由選自下列的合金構成的基于鐵的合金；基于鈷的合金；以及它們的混合物。
13. 如權利要求12所述的溫度傳感器，其特征在于，所述合金含有鉻。
14. 如權利要求1所述的溫度傳感器，其特征在于，所述傳感器元件包括由玻璃涂層圍繞著的金屬體。
15. 如權利要求1所述的溫度傳感器，其特征在于，所述傳感器元件包括金屬體，該金屬體旁邊有鐵磁性的鞘。
16.如權利要求1所述的溫度傳感器，其特征在于，所述傳感器元件包括金屬體，所述金屬體具有小于10 A/m的矯頑磁力、20,000以上的相對磁導率、基本上為零或稍微為正值的磁致伸縮以及很大的巴克豪森不連續(xù)性。
17.如權利要求15所述的溫度傳感器，其特征在于，所述傳感器元件包括金屬體，所述金屬體在相鄰的鐵磁性鞘的居里溫度以上產(chǎn)生特征性的重新磁化脈沖，并且在相鄰的鐵磁性鞘的居里溫度以下的一個或多個溫度處不產(chǎn)生重新磁化脈沖或產(chǎn)生改變的重新磁化脈沖。
18. 如權利要求1所述的溫度傳感器，其特征在于，.所述基板由選自下列的材料構成聚合物膜；聚乙烯對苯二甲酸酯(PET);聚乙烯；聚丙烯；纖維素；紙；以及漿式材料。
19. 如權利要求l所述的溫度傳感器，其特征在于，所述基板通常是圓形的，其直徑約為10 - 30 mm且其厚度約為0.0025 - 0.01英寸。
20. 如權利要求1所述的溫度傳感器，其特征在于，所述基板是半透明的。
21. 如權利要求1所述的溫度傳感器，其特征在于，所述基板由一種當暴露于水時就溶解的材料構成。
22. 如權利要求1所述的溫度傳感器，其特征在于，所述粘合劑是紫外光可固化的粘合劑。
23. 如權利要求l所述的溫度傳感器，還包括位于粘合劑上的可移除的剝離層，該剝離層可以被除去從而露出粘合劑的一個面以便將溫度傳感器固定到物體上。
24. 如權利要求1所述的溫度傳感器，其特征在于，所述物體是器皿。
25. 如權利要求24所述的溫度傳感器，其特征在于，所述傳感器被定向成測量所述器皿上所放置的食物的溫度。
26. —種溫度傳感器，被配置成粘附于物體上以便檢測與物體溫度有關的參數(shù)，所述溫度傳感器包括:至少一個傳感器元件，它包括易磁化的傳感器元件并且在所加的交變磁場的影響下具有重新磁化響應，所述重新磁化響應是由至少一個很短的可檢測的磁場擾動脈沖來定義的，所述磁場擾動脈沖具有已定義的持續(xù)時間，所述重新磁化響應在大約低于400'C的至少一個設置點溫度之下和之上是不同的；以及粘合劑，可以操作所述粘合劑以便將溫度傳感器固定到物體上，使得傳感器元件可以檢測物體的參數(shù)。
27. 如權利要求26所述的溫度傳感器，其特征在于，所述參數(shù)選自物體的溫度；物體的期望溫度；物體的溫度范圍；物體的期望溫度范圍；物體的最小溫度；物體的最大溫度；物體的加熱性質；以及物體上所支撐的材料的溫度。
28. 如權利要求26所述的溫度傳感器，其特征在于，有多個傳感器元件，至少某些傳感器元件具有與其它傳感器元件不同的設置點溫度。
29. 如權利要求26所述的溫度傳感器，其特征在于，所述設置點溫度是傳感器元件的居里溫度。
30. 如權利要求26所述的溫度傳感器，其特征在于，在多個不同的設置點溫度以上和以下，所述傳感器元件具有不同的重新磁化響應。
31. 如權利要求30所述的溫度傳感器，其特征在于，所述多個不同的設置點溫度是在傳感器元件的居里溫度以下。
32. 如權利要求26所述的溫度傳感器，其特征在于，所述傳感器元件包括金屬體。
33. 如權利要求32所述的溫度傳感器，其特征在于，所述金屬體是非晶的。
34. 如權利要求32所述的溫度傳感器，其特征在于，所述金屬體是納米結晶的。
35. 如權利要求32所述的溫度傳感器，其特征在于，所述金屬體的形式是拉長的絲或薄的條帶，其最大橫截面尺寸大約達到100微米。
36. 如權利要求32所述的溫度傳感器，其特征在于，所述金屬體是由選自下列的合金構成的基于鐵的合金；基于鈷的合金；以及它們的混合物。
37. 如權利要求36所述的溫度傳感器，其特征在于，所述合金含有鉻。
38. 如權利要求26所述的溫度傳感器，其特征在于，所述傳感器元件包括由玻璃涂層圍繞著的金屬體。
39. 如權利要求26所述的溫度傳感器，其特征在于，所述傳感器元件包括金屬體，所述金屬體旁邊有鐵磁性的鞘。
40. 如權利要求26所述的溫度傳感器，其特征在于，所述傳感器元件包括金屬體，所述金屬體具有小于10 A/m的矯頑磁力、20,000以上的相對磁導率、基本上為零或稍微為正值的磁致伸縮以及很大的巴克豪森不連續(xù)性。
41. 如權利要求40所述的溫度傳感器，其特征在于，所述傳感器元件包括金屬體，所述金屬體在相鄰的鐵磁性鞘的居里溫度以上產(chǎn)生特征性的重新磁化脈沖，并且在相鄰的鐵磁性鞘的居里溫度以下的一個或多個溫度處不產(chǎn)生重新磁化脈沖或產(chǎn)生改變的重新磁化脈沖。
42. 如權利要求26所述的溫度傳感器，還包括基板，所述傳感器元件定位于所述基板上，所述基板由選自下列的材料構成聚合物膜；聚乙烯對苯二甲酸酯(PET);聚乙烯；聚丙烯；纖維素；紙；以及漿式材料。
43. 如權利要求42所述的溫度傳感器，其特征在于，所述基板通常是圓形的，其直徑約為10 - 30 mm且其厚度約為0.0025 - 0.01英寸。
44. 如權利要求42所述的溫度傳感器，其特征在于，所述基板是半透明的。
45. 如權利要求42所述的溫度傳感器，其特征在于，所述基板由一種當暴露于水時就溶解的材料構成。
46. 如權利要求26所述的溫度傳感器，其特征在于，所述粘合劑是紫外光可固化的粘合劑。
47. 如權利要求26所述的溫度傳感器，還包括位于粘合劑上的可移除的剝離層，所述剝離層可以被除去從而露出粘合劑的一個面以便將溫度傳感器固定到物體上。
48. —種用于檢測與物體溫度有關的參數(shù)的方法，所述方法包括如下步驟將可重新磁化的溫度傳感器粘貼到物體上；在溫度傳感器的區(qū)域中，產(chǎn)生交變磁場；以及檢測傳感器元件的重新磁化響應，并且使用檢測到的響應至少部分地確定所述物體的溫度參數(shù)是在設置點溫度以上還是以下。
49. 如權利要求48所述的溫度傳感器，其特征在于，所述傳感器元件包括易磁化的傳感器元件，它在所加的交變磁場的影響下具有重新磁化響應，所述重新磁化響應是由至少一個很短的可檢測的磁場擾動脈沖來定義的，所述磁場擾動脈沖具有己定義的持續(xù)時間，所述重新磁化響應在大約低于400°C的至少一個設置點溫度之下和之上是不同的。
50. 如權利要求49所述的方法，其特征在于，所述溫度傳感器具有多個易磁化的傳感器元件，每一個傳感器元件在所加的交變磁場的影響下都具有不同的重新磁化響應，并且每一個重新磁化響應在不同的設置點溫度以下是不同的，所述方法還包括如下步驟使用不同的重新磁化響應來確定物體的溫度參數(shù)。
51. 如權利要求48所述的方法，檢測步驟還包括如下步驟使用場接收線圈，來檢測重新磁化響應并產(chǎn)生與檢測到的重新磁化響應相對應的輸出信號。
52. 如權利要求51所述的方法，還包括如下步驟使用可操作地耦合到場接收線圈的信號處理單元，來接收輸出信號并從中至少確定所述物體的大約的溫度。
53. 如權利要求52所述的方法，確定物體的溫度的步驟還包括如下步驟在一溫度范圍中確定所述溫度。
54. 如權利要求48所述的方法，其特征在于，所述物體是器皿。
55. 如權利要求54所述的溫度傳感器，其特征在于，所述傳感器被定向成測量所述器皿上所放置的食物的溫度。
56. —種用于對物體進行加熱的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括溫度傳感器，所述溫度傳感器被配置成粘貼到物體上并用于檢測物體的溫度，所述溫度傳感器包括至少一個傳感器元件以及用于將傳感器元件固定到物體上的粘合劑；用于對物體進行加熱的加熱單元；讀取器/檢測器，可用于產(chǎn)生交變磁場以檢測傳感器元件的重新磁化響應，并且產(chǎn)生與檢測到的重新磁化響應相關聯(lián)的輸出信號；以及控制器，所述控制器耦合到讀取器/檢測器和加熱單元并且可接收所述輸出信號并根據(jù)所述輸出信號來控制加熱單元的操作。
57. 如權利要求56所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述加熱單元選自感應加熱器；加熱燈組件；蒸氣臺；以及微波爐。
58. 如權利要求56所述的系統(tǒng)，還包括基板，所述基板上支撐著所述傳感器元件，所述基板由選自下列的材料構成聚合物膜；聚乙烯對苯二甲酸酯(PET);聚乙烯；聚丙烯；纖維素；紙；以及槳式材料。
59. 如權利要求58所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述基板通常是圓形的，其直徑約為10 - 30 mm且其厚度約為0.0025 - 0.01英寸。
60. 如權利要求58所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述基板由一種當暴露于水時就溶解的材料構成。
61. 如權利要求56所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述粘合劑是紫外光可固化的粘合劑。
62. 如權利要求56所述的系統(tǒng)，還包括位于粘合劑上的可移除的剝離層，所述剝離層可以被除去從而露出粘合劑的一個面以便將溫度傳感器固定到物體上。
63. 如權利要求49所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述物體是器皿。
64. 如權利要求63所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感器被定向成測量所述器皿上所放置的食物的溫度。
65. —種組合，包括一件器皿；以及溫度傳感器，所述溫度傳感器粘貼到這件器皿上并且包括至少一個傳感器元件；和粘合劑，用于將傳感器元件固定到器皿上，使得傳感器元件可以檢測與器皿的溫度有關的參數(shù)。
66. 如權利要求65所述的組合，其特征在于，所述參數(shù)選自器皿的溫度；器皿的期望溫度；器皿的溫度范圍；器皿的期望溫度范圍;器皿的最小溫度；器皿的最大溫度；器皿的加熱性質；以及器皿上的食物的溫度。
67. 如權利要求65所述的組合，其特征在于，所述傳感器元件包括易磁化的傳感器元件，它在所加的交變磁場的影響下具有重新磁化響應，所述重新磁化響應是由至少一個很短的可檢測的磁場擾動脈沖來定義的，所述磁場擾動脈沖具有已定義的持續(xù)時間，所述重新磁化響應在大約低于40(TC的至少一個設置點溫度之下和之上是不同的。
68. 如權利要求65所述的組合，其特征在于，有多個傳感器元件，至少某些傳感器元件具有與其它傳感器元件不同的設置點溫度。
69. 如權利要求65所述的組合，其特征在于，所述設置點溫度是傳感器元件的居里溫度。
70. —種溫度傳感器，被配置成與物體熱接觸以便檢測物體的溫度，所述傳感器包括至少一個易磁化的傳感器元件并且在所加的交變磁場的影響下具有重新磁化響應，所述重新磁化響應是由至少一個很短的可檢測的磁場擾動脈沖來定義的，所述磁場擾動脈沖具有已定義的持續(xù)時間，所述重新磁化響應在大約低于40(TC的至少一個設置點溫度之下和之上是不同的。
71. 如權利要求70所述的傳感器，其特征在于，有多個傳感器元件，至少某些傳感器元件具有與其它傳感器元件不同的設置點溫度。
72. 如權利要求70所述的傳感器，其特征在于，所述設置點溫度是傳感器元件的居里溫度。
73. 如權利要求70所述的傳感器，其特征在于，在多個不同的設置點溫度以上和以下，所述傳感器元件具有不同的重新磁化響應。
74. 如權利要求73所述的傳感器，其特征在于，所述多個不同的設置點溫度是在傳感器元件的居里溫度以下。
75. 如權利要求70所述的傳感器，其特征在于，所述磁性元件包括金屬體。
76. 如權利要求75所述的傳感器，其特征在于，所述金屬體是非晶的。
77. 如權利要求75所述的傳感器，其特征在于，所述金屬體是納米結晶的。
78. 如權利要求75所述的傳感器，其特征在于，所述金屬體的形式是拉長的絲或薄的條帶，其最大橫截面尺寸大約達到100納米。
79. 如權利要求75所述的傳感器，其特征在于，所述金屬體是由選自下列的合金構成的基于鐵的合金；基于鈷的合金；以及它們的混合物。
80. 如權利要求79所述的傳感器，其特征在于，所述合金含有鉻。
81. 如權利要求70所述的傳感器，其特征在于，所述傳感器元件包括由玻璃涂層圍繞著的金屬體。
82. 如權利要求70所述的傳感器，其特征在于，所述傳感器元件包括金屬體，所述金屬體旁邊有鐵磁性的鞘。
83. 如權利要求82所述的傳感器，其特征在于，所述鞘圍繞著所述金屬體。
84. 如權利要求82所述的傳感器，其特征在于，所述鞘被設置成至少部分地圍繞著所述金屬體且兩者之間留有間隔。
85. 如權利要求70所述的傳感器，其特征在于，所述傳感器元件包括金屬體，所述金屬體具有小于10 A/m的矯頑磁力、20,000以上的相對磁導率、基本上為零或稍微為正值的磁致伸縮以及很大的巴克豪森不連續(xù)性。
86. 如權利要求82所述的傳感器，其特征在于，所述傳感器元件包括金屬體，所述金屬體在相鄰的鐵磁性鞘的居里溫度以上產(chǎn)生特征性的重新磁化脈沖，并且在相鄰的鐵磁性鞘的居里溫度以下的一個或多個溫度處不產(chǎn)生重新磁化脈沖或產(chǎn)生改變的重新磁化脈沖。
87. —種用于檢測物體的溫度的溫度傳感器，包括多個單獨的微絲，每一個微絲包括拉長的金屬體，所述金屬體的最大橫截面尺寸大約達到100 nm，并且在所加的交變磁場的影響下每一個金屬體都具有重新磁化響應，每一個金屬體的重新磁化響應在相應金屬體的居里溫度以下和以上是不同的；以及至少一個導熱基板，用于支撐所述微絲并被配置成與所述物體熱接觸。
88. 如權利要求87所述的傳感器，其特征在于，至少某些金屬體在低于其居里溫度的多個不同的設置點溫度以上和以下具有不同的重新磁化響應。
89. 如權利要求87所述的傳感器，還包括在所述基板上支撐著的磁場-響應數(shù)據(jù)元件。
90. 如權利要求87所述的傳感器，其特征在于，所述多個微絲包括復合微絲的陣列，每一個復合微絲包括圍繞著金屬體的鐵磁性鞘。
91. 如權利要求87所述的傳感器，其特征在于，所述多個微絲包括組合微絲的陣列，每一個組合微絲包括設置在所述金屬體旁邊且與之保持一定的間隔的鐵磁性鞘。
92. 如權利要求87所述的傳感器，其特征在于，至少某些金屬體是非晶的。
93. 如權利要求87所述的傳感器，其特征在于，至少某些金屬體是納米結晶的。
94.如權利要求87所述的傳感器，其特征在于，所述金屬體的形式是拉長的絲或薄的條帶，其最大橫截面尺寸大約達到100納米。
95. 如權利要求87所述的傳感器，其特征在于，所述金屬體是由選自下列的合金構成的基于鐵的合金；基于鈷的合金；以 及它們的混合物。
96. 如權利要求95所述的傳感器，其特征在于，所述合金含有鉻。
97. 如權利要求87所述的傳感器，其特征在于，所述微絲的金屬體按照從最低居里溫度到最高居里溫度的連續(xù)的順序而具有 不同的居里溫度。
98. —種拉長的微絲，它包括拉長的非晶或納米結晶金屬合金體以及圍繞著所 述金屬合金體的玻璃涂層，所述金屬合金體具有大約40(TC的居里溫度。
99. 如權利要求98所述的微絲，其特征在于，所述金屬合金體的形式是拉長 的絲或薄的條帶，其最大橫截面尺寸大約達到100納米。
100. 如權利要求98所述的微絲，其特征在于，所述金屬合金體是由選自下列的合金構成的基于鐵的合金；基于鈷的合金； 以及它們的混合物。
101. 如權利要求IOO所述的微絲，其特征在于， 所述合金含有鉻。
102. —種用于檢測物體的溫度的方法，包括如下步驟放置溫度傳感器使其與所述物體熱接觸，所述傳感器包括至少一個易磁化的 傳感器元件，所述傳感器元件在所加的交變磁場的影響下具有重新磁化響應，所述 重新磁化響應在大約低于400'C的至少一個設置點溫度之下和之上是不同的；在所述傳感器的區(qū)域中產(chǎn)生足夠大的交變磁場，以引發(fā)所述傳感器元件的重新磁化響應；以及檢測傳感器元件的重新磁化響應，并且使用檢測到的響應至少部分地確定該 物體的溫度是在設置點溫度以上還是以下。
103. 如權利要求102所述的方法，其特征在于，所述傳感器具有多個易磁化的傳感器元件，每一個傳感器元件在所加的交變 磁場的影響下都具有不同的重新磁化響應，并且每一個重新磁化響應在不同的設置 點溫度以下是不同的，并且使用不同的重新磁化響應來確定所述物體的溫度。
104. 如權利要求102所述的方法，檢測步驟還包括如下步驟 使用場接收線圈來檢測重新磁化響應并產(chǎn)生與檢測到的重新磁化響應相對應的輸出信號。
105. 如權利要求104所述的方法，還包括如下步驟使用可操作地耦合到場接收線圈的信號處理單元，來接收輸出信號并從中至 少確定所述物體的大約的溫度。
106. 如權利要求103所述的方法，其特征在于，所述不同的設置點依次從最低的設置點或設置點范圍到最高的設置點或設置 點范圍。
107. 如權利要求102所述的方法，其特征在于，所述傳感器元件包括具有居里溫度的金屬體，所述設置點溫度就是所述居里 溫度。
108. 如權利要求102所述的方法，其特征在于，所述傳感器元件包括具有一居里溫度的金屬體，鐵磁性的鞘位于所述金屬體 旁邊，所述鐵磁性的鞘的居里溫度低于相鄰的金屬體的居里溫度，所述方法還包括 如下步驟防止所述金屬體的重新磁化響應，直到所述物體達到鞘的居里溫度以上的一 溫度或接近于鞘的居里溫度的某一固定的溫度。
109. 如權利要求102所述的方法，其特征在于，所述傳感器元件包括具有一居里溫度的金屬體，鐵磁性的鞘位于所述金屬體 旁邊，所述鐵磁性的鞘的居里溫度低于相鄰的金屬體的居里溫度，所述方法還包括 如下步驟當所述物體的溫度低于鞘的居里溫度或低于接近于鞘的居里溫度的某一溫度 時，改變所述金屬體的重新磁化響應。
110. 如權利要求102所述的方法，其特征在于，所述物體包括一對部件，這對部件被設計成彼此靠得很近以形成所述物體， 這對部件之一是可加熱的，所述方法還包括如下步驟放置所述溫度傳感器使其與可加熱的部件熱接觸，并且使另一個部件與磁場-響應數(shù)據(jù)元件關聯(lián)起來，所述磁場-響應數(shù)據(jù)元件與所述溫度傳感器有關，使得僅 當溫度傳感器和數(shù)據(jù)元件同時處于所產(chǎn)生的交變磁場中時才可能確定所述溫度傳 感器的正確的溫度。
111. 如權利要求110所述的方法，其特征在于，所述數(shù)據(jù)部件包括至少一個微絲，所述微絲包括拉長的金屬體，所述金屬體 在所產(chǎn)生的交變磁場的影響下具有重新磁化響應，所述方法包括如下步驟檢測所述數(shù)據(jù)元件的重新磁化響應以及所述溫度傳感器的重新磁化響應。
112. 如權利要求102所述的方法，其特征在于，在多個不同的設置點溫度以上和以下，所述傳感器元件具有多個重新磁化響 應，檢測步驟包括如下步驟檢測多個重新磁化響應中的至少一些；以及使用檢測到的重新磁化響應來確定所述物體的溫度。
113. 如權利要求112所述的方法，其特征在于，所述多個不同的設置點溫度是在傳感器元件的居里溫度以下。
114. 如權利要求112所述的方法，確定物體的溫度的步驟還包括如下步驟 在一溫度范圍中確定所述溫度。
115. —種組合，包括溫度傳感器，可用于檢測物體的溫度并且包括至少一個易磁化的傳感器元件， 所述傳感器元件在所加的交變磁場的影響下具有重新磁化響應，所述重新磁化響應 在設置點溫度以下和以上是不同的；以及讀取器/檢測器，它包括用于產(chǎn)生足夠大的交變磁場以引起傳感器元件的重新 磁化響應的設備以及用于檢測所述重新磁化響應的設備。
116. 如權利要求115所述的組合，其特征在于，所述檢測設備可用于產(chǎn)生與所述重新磁化響應有關的輸出信號，所述讀取器/ 檢測器包括耦合到所述檢測設備的信號處理單元，用于接收所述輸出信號并且從中 至少確定所述物體的大約的溫度。
117. —種用于對物體進行加熱的系統(tǒng)，包括溫度傳感器，所述溫度傳感器被設計成與所述物體熱接觸并且可用于檢測物 體的溫度，所述傳感器包括至少一個易磁化的傳感器元件，所述傳感器元件在所加 的交變磁場的影響下具有重新磁化響應，所述重新磁化響應在設置點溫度以下和以 上是不同的；用于對所述物體進行加熱的裝置；讀取器/檢測器，它包括可用于產(chǎn)生交變磁場的設備以及可用于檢測重新磁化 響應并產(chǎn)生與檢測到的重新磁化響應有關的輸出信號的設備；以及控制器，所述控制器耦合到讀取器/檢測器和加熱裝置并且可接收所述輸出信 號并根據(jù)所述輸出信號來控制加熱裝置的操作。
118. 如權利要求117所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述加熱裝置包括感應加熱單元。
119. 一種溫度傳感器，被配置成與物體熱接觸以便檢測所述物體的溫度，所 述傳感器包括至少一個金屬體，所述金屬體在所加的交變磁場的影響下具有重新磁化響應，所述重新磁化響應是由至少一個很短的可檢測的磁場擾動脈沖定義的，所述磁場擾 動脈沖具有已定義好的持續(xù)時間；以及在所述金屬體旁邊且具有一居里溫度的鐵磁性的鞘，所述鞘可用于防止或改 變所述金屬體的重新磁化響應，直到所述鞘達到一個接近于其居里溫度的溫度。
120. 如權利要求119所述的溫度傳感器，其特征在于， 所述金屬體是微絲的一部分。
121. 如權利要求119所述的溫度傳感器，其特征在于， 所述金屬體是非晶的或納米結晶的。
122. 如權利要求119所述的溫度傳感器，其特征在于， 所述鞘的居里溫度大約低于400。 C。
123. 如權利要求119所述的溫度傳感器，其特征在于， 所述鐵磁性的鞘圍繞著所述金屬體。
124. 如權利要求119所述的溫度傳感器，其特征在于，所述鐵磁性的鞘被設置成至少部分地圍繞著所述金屬體且兩者之間留有間隔。
125. 如權利要求119所述的溫度傳感器，其特征在于，所述金屬體的形式是拉長的絲或薄的條帶，其最大橫截面尺寸大約達到100 納米。
126. 如權利要求119所述的傳感器，其特征在于，所述金屬體是由選自下列的合金構成的基于鐵的合金；基于鈷的合金；以 及它們的混合物。
127. 如權利要求126所述的傳感器，其特征在于， 所述合金含有鉻。
128. 如權利要求119所述的傳感器，其特征在于，所述金屬體具有小于10A/m的矯頑磁力、20,000以上的相對磁導率、基本上 為零或稍微為正值的磁致伸縮以及很大的巴克豪森不連續(xù)性。
129. 如權利要求119所述的傳感器，還包括 多個所述的溫度傳感器，并且其中每一個傳感器的鐵磁性的鞘都具有不同的居里溫度。
130. 如權利要求129所述的傳感器，其特征在于，所述多個溫度傳感器的鐵磁性的鞘具有不同的居里溫度，這些不同的居里溫 度按照連續(xù)的順序從最低的居里溫度到最高的居里溫度。
全文摘要
提供了小的低成本的無線溫度傳感器(120)以便檢測器皿(121)的溫度。每一個溫度傳感器最好包括基板(124)；位于基板上的至少一個傳感器元件(122)；以及粘合劑(126)，用于將傳感器元件固定到基板上并且將溫度傳感器固定到器皿上，使得傳感器元件可以檢測器皿的溫度。溫度傳感器可以與讀取器/檢測器(136)結合著使用，可用于產(chǎn)生足夠大的磁場以引起溫度傳感器元件的重新磁化響應并使任選的數(shù)據(jù)元件檢測這種響應，并且使用檢測到的響應通過解碼算法來確定器皿的溫度。可以在閉環(huán)加熱系統(tǒng)中使用溫度傳感器，這種系統(tǒng)能夠控制器皿的加熱。
文檔編號G01K7/02GK101479579SQ200780024691
公開日2009年7月8日 申請日期2007年5月8日 優(yōu)先權日2006年5月9日
發(fā)明者B·L·科羅西亞, E·T·阿貝特 申請人:熱溶體股份有限公司