JPH0552962A - 磁性体検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 人間が通過することができるような空間内に
ある少量の磁性体を検出することにある。 【構成】 磁束量の変化を検出するセンサコイルと、セ
ンサコイルの周囲に均一な磁界を形成するよう一定距離
平行に離隔させて配置した一対の磁界形成コイルと、セ
ンサコイルを横切る磁束量の変化によって誘起される起
電力を測定する測定装置とを備えることにより磁性体を
検出するようにした。また、測定装置に信号処理回路を
備えて任意のセンサコイル対に誘起される起電力の差動
をとるようにした。 【効果】 センサコイルの周囲に均一な磁界を形成する
よう一定距離平行に離隔させて配置した一対の磁界形成
コイルを備えるので、人間が通過するような空間内にあ
る少量の磁性体であってもそれを検出することができ
る。また、測定装置に信号処理回路を備えて任意のセン
サコイル対に誘起される起電力の差動をとるようにした
ので、外部磁界の乱れによって発生する起電力を相殺し
て誤信号を取り除くことができ、これにより磁性体の検
出を精度高く行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は磁性体を検出する発明に
関し、例えばビル又はコンピュータ室からの磁気テープ
等の磁気媒体の出入りを監視したり商品中に混入した磁
性体の異物を発見し、又は磁性体と非磁性体とを区別し
分離するために磁性体を検出する発明に関する。

【０００２】

【従来の技術】磁性体の検出装置として磁気センサが知
られている。この磁気センサは電磁誘導作用を利用する
ための探りコイルから成る。これにより、探りコイルの
近傍で磁性体が移動すると探りコイルを横断する磁束量
が変化してコイル中に電流が流れ、この結果コイルの両
端に起電力が生じるので、それを測定すると磁性体を検
出することができる。

【０００３】しかし、磁束量は距離が離れるとともに急
激に減少するものであり、また磁気センサは外部磁界の
影響を受けやすいので、この磁気センサから離れて磁性
体が通過した場合、例えば人間が通過できるような空間
内のどこかにあるような少量の磁性体を検出するのは困
難であった。

【０００４】一方、ある程度の広い空間において磁性体
を検出できる装置として金属探知機を応用したものがあ
る。この装置は検出コイルを備えていて、非磁性体が検
出コイルの近くを通過するとコイル内のインダクタンス
が減少し、磁性体が通過するとインダクタンスが増加す
る現象を利用したものである。

【０００５】しかし、この装置によると、磁性体と非磁
性体とではコイルのインダクタンスは増加し又は減少す
るという反対の現象となって現れるので、磁性体と非磁
性体とが同時に検出コイルの近くを通過すると、インダ
クタンスの変化が相殺されたり、又は非磁性体の方が大
きいと非磁性体の変化のみの現象が現れてしまって磁性
体の検出が行えないという状態が生じてしまう。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、磁気センサ
では人間が通過できるような空間内にある少量の磁性体
を検出することができない、という問題点、及び金属探
知機では磁性体のみを検出することができない、という
問題点を解決するものである。

【０００７】

【発明が解決するための手段】本発明は、磁束量の変化
を検出するセンサコイルと、センサコイルの周囲に均一
な磁界を形成するよう一定距離平行に離隔させて配置し
た一対の磁界形成コイルと、センサコイルを横切る磁束
量の変化によって誘起される起電力を測定する測定装置
とを備えることにより磁性体を検出するようにした。

【０００８】

【実施例】図１乃至５は本発明の一実施例に係る磁性体
検出装置１を示す。磁性体検出装置１はロ字状のアルミ
製の枠２、３及び４を備えており、これらは連結され、
鉛直方向に立てられて固定されている。これらの枠によ
って、人間が通過できる程度の広さ、例えば高さが2000
mm で幅が800 mmの広さを有する空間１０が形成され
る。各枠２、３又は４は外方に突出する側板2a,2b,3a,3
b,4a,4b を有しており、これにより装置の軽量化及び枠
自体の強化を図っている。側板2a,2b の間と側板4a,4b
の間とにはそれぞれ磁界形成コイル５、６が巻かれてい
る。この一対の磁界形成コイル５、６にはそれぞれ同じ
巻数、例えば300 回巻かれたコイルを用いる。ただし一
対の磁界形成コイル５、６はヘルムホルツコイルとして
構成するのがより望ましい。この磁界形成コイル５、６
は図示せぬ100V電源に接続されていていて、0.2 乃至２
Ａの電流が流されると図３に示すように空間１０に均一
な強度の磁界を形成する。

【０００９】また、枠２，３及び４の内面７，８にはそ
れぞれ副磁界コイル１１及び１２が配置されている。こ
の一対の副磁界コイル１１，１２にはそれぞれ同じ巻
数、例えば300 回巻かれたコイルを用いる。このコイル
も磁界形成コイル５、６と同様にヘルムホルツコイルと
して構成するのが望ましい。図１に概略を示すように、
一対の副磁界コイル１１，１２はそれぞれ一対の磁界形
成コイル５、６と直交するように配置される。また、副
磁界コイル１１，１２は図示せぬ100V電源に接続されて
いて、0.2 乃至２Ａの電流が流されると図４に示すよう
に空間１０において磁界形成コイル５、６が形成する磁
界に対して直交する向きに均一な強度の磁界を形成す
る。磁界形成コイル５、６と副磁界コイル１１，１２と
を作動させることにより空間１０内に均一な強度の合成
磁界を形成することができる。この場合にそれぞれのコ
イル対に流す電流の大きさを変更することにより合成磁
界の向きを自由に変えることができる。これにより、外
部に強磁界が存在する場合にその磁界の影響を受けない
向きに合成磁界の向きを合わせたり、また検出すべき磁
性体の通過する向きに応じて効果的に磁界の変動を捕ら
えることができるように合成磁界の向きを選択すること
ができる。

【００１０】枠２、３及び４の内面７には、さらにセン
サコイル20a,21a,22a が鉛直方向に配置されており、他
方の内面８にはセンサコイル20b,21b,22b がそれぞれセ
ンサコイル20a,21a,22aと向き合うように配置されてい
る。これらのセンサコイルは全て同一の巻数で、同一の
形状に構成されている。本実施例においては、各センサ
コイルとして巻数300 で、高さ600mm 、幅450mm の長方
形のコイルを用いる。また、これらのコイルはそれぞれ
測定装置（図示せず）に接続されていて各々について起
電力が測定される。主として、上方のセンサコイル20a,
20b は空間１０内の上方の磁性体の存在を検出するのに
使われ、中間のセンサコイル21a,21b は空間１０内の中
間にある磁性体の存在を検出するのに使われ、また下方
のセンサコイル22a,22b は空間１０の下方にある磁性体
の存在を検出するのに使われる。これらのセンサコイル
及び副磁界コイル１１及び１２と、枠２、３及び４の内
面７との間には内部シールド１３が設けられていて、セ
ンサコイルが外部磁界の影響を受け難いようにしてあ
る。

【００１１】センサコイルが磁性体を検出するとセンサ
コイル端には大きな電位差が生じる。例えば上方のセン
サコイル20a の電圧は、例えば図１０の信号１に示すよ
うな波形として検出され、また、例えば下方のセンサコ
イル22a の電圧は、例えば同図の信号２に示すような波
形として検出される。他の各センサコイルの電圧も同様
に検出される。図１０の信号１及び２に示された波形は
検出すべき磁性体が存在していない場合の電圧波形であ
る。信号１及び２においてＤで示す位置にそれぞれ大き
く落ち込んだ波形が現れている。これはセンサコイルが
大きな外部磁界の乱れを検出したためである。その他の
僅かな波形の乱れも外部磁界の影響によるものである。

【００１２】このように、通常はセンサコイルへの外部
磁界の影響を完全に除くことができないため、しきい値
を定め、それを超えた電位差、つまり電圧が生じた場合
に磁性体が存在しているとして取り扱う。しきい値の大
きさは外部磁界の影響の大きさを考慮して設定する。外
部磁界の影響がほとんど無ければしきい値を小さくする
ことができ、これにより小さな磁性体を検出することが
できるようになる。

【００１３】しかし、信号１及び２のＤで示すように、
外部磁界の影響が大きく現れた場合には、外部磁界の影
響によるセンサコイルに生じた電圧がしきい値を超えて
しまうため、外部磁界の影響によるものを磁性体が存在
していることとして誤って検出してしまうことになる。
このため、測定装置に信号処理回路を持たせて外部磁界
の影響を取り除くようにしている。信号処理回路はセン
サコイルに接続されていて、任意の一対のセンサコイル
の間、例えば上方のセンサコイル20a と、下方のセンサ
コイル22a との間でそれぞれ誘起される起電力の差動を
とるように信号の処理を行う。図１０に示す差動信号
は、信号１と２との間で差動を取ったものであり、具体
的には、信号２の波形を反転させて信号１の波形に重ね
ることによって求めたものである。差動信号の波形から
分かるように信号１及び２のＤで示される位置にあった
波形が相殺されて消えている。これにより外部磁界の乱
れによって発生する起電力を相殺して誤信号の発生を防
止することができるようになる。差動を取ることにより
外部磁界の影響を除くことができるのは、外部磁界は空
間１０全体に影響するため、信号１及び２のＤで示すよ
うに、一個のセンサコイルのみならず他のセンサコイル
にも同様に外部磁界の影響が現れるからである。差動の
取り方は、外部磁界の影響の現れ方に応じて変更するこ
とができ、上方のセンサコイル20a,20b 及び中間のセン
サコイル21a,21b に外部磁界の影響が大きく現れる場合
にはそれらの間の任意のコイルの間で差動をとるように
し、また中間のセンサコイル21a,21b 及び下方のセンサ
コイル22a,22b に外部磁界の影響が大きく現れる場合に
はそれらの間の任意のコイルの間で差動をとるようにす
る。

【００１４】磁性体を検出する際には、磁界形成コイル
５、６と副磁界コイル１１，１２とを作動させて合成磁
界を形成する。この場合、検出すべき磁性体の特性を考
慮してぞれぞれのコイルに流す電流値を調節して適切な
方向に合成磁界の方向を定める。例えば、検出すべき磁
性体として1/2 インチカートリッジテープがあるが、合
成磁界の方向は空間１０を通過する際のテープの向きを
も考慮して決定するのが望ましい。また、センサコイル
への外部磁界の影響に応じていずれかのコイル対の間で
信号の差動を取るように測定装置の信号処理回路を接続
し、検出すべき磁性体の磁気の大きさ及び外部磁界の影
響の大きさに応じて、図１１の差動信号の上下にライン
で示すようにしきい値を設定する。

【００１５】磁性体がアルミ製の枠２、３及び４によっ
て形成された空間１０を通過すると、磁性体の磁気が空
間１０に形成された均一な磁界に影響して磁束を乱す。
この磁束の乱れによりセンサコイルを横断する磁束量が
変化し、この結果各センサコイル中に電流が流れてそれ
ぞれのコイルの両端に起電力が生じる。各コイルの起電
力は図１１の信号１及び２に示すような波形として現れ
る。例えば、図１１の信号１の波形は上方のセンサコイ
ル20a の出力波形を示し、同図の信号２は下方のセンサ
コイル22a の出力波形を示す。それぞれの信号波形のＥ
の箇所には磁性体による発生電圧が波形の谷として示さ
れており、Ｄの箇所には外部磁界の影響によって発生し
た電圧が谷として示されている。Ｅの箇所において信号
１の谷が信号２の谷より深いことから、磁性体が上方の
センサコイル20a の近く、つまり空間１０の上部を通過
したことが判る。図１１の信号１及び２のＤの箇所に示
すように、外部磁界が大きく影響している場合には、信
号処理回路により一方の波形を反転して他方の波形に重
ねる処理をしてそれらのコイル間で差動をとる。差動を
とった信号波形は図１１の差動信号として示す波形のよ
うに、Ｄの箇所の谷の波形が相殺されている。差動信号
には外部磁界の小さな影響による波形が残るが、この波
形は差動信号の上下に定められたしきい値を超えるもの
ではなく、誤って磁性体による信号として検出されるこ
とはない。これによりしきい値を超えるような図１１の
差動信号に示すＥの箇所の谷の波形が発生すると、磁性
体が空間１０を通過したことが判断できる。上記のよう
に磁界形成コイル５、６と副磁界コイル１１，１２とに
よって均一な合成磁界を形成するため、小さな磁性体で
あっても、またセンサコイルから磁性体が離れて通過し
ても、磁界の乱れをセンサコイルが明確に外部磁界の影
響から区別して検出でき、そのような磁性体の存在を確
認することができる。

【００１６】図８には本願発明の他の実施例に係る磁性
体検出装置３０を示す。この装置３０は、上記に説明し
た磁性体検出装置１から一対の副磁界コイルを除いただ
けで他の構成は同一の装置である。一対の磁界形成コイ
ル５、６によって図６に示すようにセンサコイル20a,20
b,21a,21b,22a 22b の周りに均一な磁界を形成できる。

【００１７】図９には本願発明の第３の実施例に係る磁
性体検出装置４０を示す。この装置４０は、磁性体検出
装置１から一対の磁界形成コイルを除いただけで他の構
成は同一の装置である。一対の副磁界コイル１１，１２
によって図７に示すようにセンサコイル20a,20b,21a,21
b,22a 22b の周りに均一な磁界を形成できる。

【００１８】上述の各実施例においては、磁界形成コイ
ル５、６及び副磁界コイル１１，１２は鉛直面内に沿っ
て配置したものであるが、これのコイルは水平面に沿う
ように配置することもでき、またこれらに限定されるこ
となく自由な方向を向けて配置することもできる。セン
サコイルの位置や個数も上記の実施例に限定されること
無く、例えば、一個のセンサコイルのみを使用すること
もでき、また枠２、３、及び４の上面や床面に取り付け
ることもできる。

【００１９】

【発明の効果】上記のように、本願発明は、センサコイ
ルの周囲に均一な磁界を形成するよう一定距離平行に離
隔させて配置した一対の磁界形成コイルを備えるので、
人間が通過するような空間内にある少量の磁性体であっ
てもそれを検出することができるようになる。また、測
定装置が信号処理回路を備えており、信号処理回路が前
記センサコイルに接続されて任意の該コイル対に誘起さ
れる起電力の差動をとるので、外部磁界の乱れによって
発生する起電力を相殺して誤信号を取り除くことがで
き、これにより磁性体の検出を精度高く行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の第１実施例に係る磁性体検出装置の
構成を簡略化して示した鳥瞰図である。

【図２】磁性体検出装置の一部断面を示した概略鳥瞰図
である。

【図３】磁性体検出装置の正面断面図である。

【図４】磁性体検出装置の左側面断面図である。

【図５】磁性体検出装置の平面断面図である。

【図６】磁性体検出装置の一対の磁界形成コイルによる
磁界形成を示すため上方から見た概念図である。

【図７】磁性体検出装置の一対の副磁界形成コイルによ
る磁界形成を示すため上方から見た概念図である。

【図８】本願発明の第２実施例に係る磁性体検出装置の
正面断面図である。

【図９】本願発明の第３実施例に係る磁性体検出装置の
正面断面図である。

【図１０】センサコイルの信号の波形図である。

【図１１】磁性体を検出した際のセンサコイルの信号波
形図である。

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁束量の変化を検出するセンサコイル
   と、該センサコイルの周囲に均一な磁界を形成するよう
   一定距離平行に離隔させて配置した一対の磁界形成コイ
   ルと、前記センサコイルを横切る磁束量の変化によって
   誘起される起電力を測定する測定装置とを備える磁性体
   検出装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の装置において、前記一対
   の磁界形成コイルがヘルムホルツコイルである装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載の装置において、前記セン
   サコイルが一対のセンサコイルからなり、該一対のセン
   サコイルを対向させて隔置し前記一対の磁界形成コイル
   と直交する方向に配置した装置。
4. 【請求項４】 請求項１記載の装置において、前記セン
   サコイルが２以上のセンサコイル対からなり、該２以上
   のセンサコイル対の位置をそれぞれずらして前記一対の
   磁界形成コイルと直交する方向に対向させて隔置した装
   置。
5. 【請求項５】 請求項１記載の装置において、前記測定
   装置が信号処理回路を備えていて、該信号処理回路が前
   記センサコイルに接続され、任意の該コイル対に誘起さ
   れる起電力の差動をとることにより外部磁界の乱れによ
   って発生する起電力を相殺して誤信号を取り除く装置。
6. 【請求項６】 一定距離平行に離隔させて配置して均一
   な磁界を形成する一対の磁界形成コイルと、該一対の磁
   界形成コイルと直交させて配置して均一な磁界を形成す
   るとともに前記一対の磁界形成コイルによる均一な磁界
   との間で均一な合成磁界を形成する一対の副磁界形成コ
   イルと、該合成磁界中に配置したセンサコイルと、該セ
   ンサコイルを横切る磁束量の変化によって誘起される起
   電力を測定する測定装置とを備える磁性体検出装置。
7. 【請求項７】 請求項６記載の装置において、前記一対
   の磁界形成コイルがヘルムホルツコイルである装置。
8. 【請求項８】 請求項６記載の装置において、前記一対
   の副磁界形成コイルがヘルムホルツコイルである装置。
9. 【請求項９】 請求項６記載の装置において、前記一対
   の磁界形成コイル及び前記一対の副磁界形成コイルによ
   ってそれぞれ形成される磁界の強度をそれぞれ調節して
   前記均一な合成磁界の向きを変更できる装置。
10. 【請求項１０】 請求項６記載の装置において、前記セ
    ンサコイルが一対のセンサコイルからなり、該一対のセ
    ンサコイルを前記一対の副磁界形成コイルとそれぞれ同
    一の並びに配置した装置。
11. 【請求項１１】 請求項６記載の装置において、前記セ
    ンサコイルが２以上のセンサコイル対からなり、該２以
    上のセンサコイル対を対ごとに位置をずらして配置した
    装置。
12. 【請求項１２】 請求項６記載の装置において、前記測
    定装置が信号処理回路を備えていて、該信号処理回路が
    前記センサコイルに接続され、任意の該コイル対に誘起
    される起電力の差動をとることにより外部磁界の乱れに
    よって発生する起電力を相殺して誤信号を取り除く装
    置。