JPH06313798A - 金属検出装置 - Google Patents
金属検出装置Info
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Abstract
ことを目的とする。 【構成】 発振コイルと受信コイルが備えられ、この
受信コイルに誘起される電位差を増幅するための増幅手
段が備えられている金属検出装置であって、金属が含有
されていない被検査物が磁界内を通過した際に生起する
増幅手段の出力信号に対し、π/2の位相差を有する信
号を作成するための演算手段と、当該演算手段の出力信
号を参照信号として前記増幅手段の出力信号を検波する
ための検波手段とが備えられていることを特徴とするも
のである。
Description
に金属が含有されているか否かを検出する金属検出装置
に関するものである。
ように、発振器101に送信コイル102、が接続され
ており、当該送信コイル102に受信コイル103、1
03が対向配置されている。前記発振器101の発振周
波数は100KHzないし400KHzである。また受
信コイル103、103は前記送信コイル102の磁界
内に位置し、当該送信コイル102が発生する磁力線が
両受信コイル103、103に等しく錯交するように配
置されている。
04と可変移相器105が並列接続され、当該固定移相
器104からは発振器の出力と同位相の検波同期信号
と、π/2の位相差を有する検波同期信号が生成され出
力される。また可変移相器105からは、発振器の出力
に対し、0ないしπの範囲で無段階の位相差を有する検
波同期信号が生成され出力される。106は無段階に移
相するための可変抵抗器である。
間の誘起電圧の差を増幅する高周波増幅器107が接続
されており、通常はその出力が0となるように調整され
ている。高周波増幅器107には、鉄を検出するための
第1同期検波器108と非鉄金属を検出するための第2
同期検波器109が並列接続されており、前記固定位相
器104の一方の出力部(発振器の出力とπ/2の位相
差を有する出力部)は第1同期検波器108に、また他
方の出力部(発振器の出力と同位相の出力部)は第2同
期検波器109に接続されている。そして、第1同期検
波器108と第2同期検波器109は、夫々固定位相器
104が出力する2種類の同期信号により、前記高周波
増幅器107の出力信号が検波されるように構成されて
いる。
110が接続され、当該第3同期検波器110には高周
波増幅器107も並列接続されており、当該3同期検波
器110によっても前記高周波増幅器107の出力信号
が検波されるように構成されている。
11を介して第1帯域瀘波器112に接続され、第2同
期検波器109は、オンオフスイッチ113を介して第
2帯域瀘波器114に接続されている。当該両帯域瀘波
器112、114は直流成分および高周波成分を除去す
るもので、被検査物が送信コイル102と受信コイル1
03、103間を通過する速度によって中心周波数が決
定される。通常はこの中心周波数は数Hz以下に設定さ
れる。
115およびレベル表示器116に並列接続され、前記
第2帯域瀘波器114は、第2比較判定器117および
前記レベル表示器116に並列接続されている。前記各
帯域瀘波器112、114の出力レベルは、被検査物に
含有される金属の位置と受信コイル103、103の相
対的な位置との関数になり、金属が通過するに従い変化
する。そして、このレベルが所定値を越えた場合に各比
較判定器115、117から金属検出信号が出力され
る。なお、第1比較判定器115からは鉄系の信号が出
力され、第2比較判定器117からは非鉄系の信号が出
力される。
術では、被検査物が磁気的影響を与えない場合には問題
はない。しかしながら、被検査物に塩分等が含有され導
電性を有する場合には、プロダクト・エフェクトと称さ
れるノイズ成分が発生し、往々にして金属が混入してい
るとき以上のレベルの信号が出力される。
ため、ノイズ成分の位相をπ/2だけ移相したもので乗
算検波する手段が考えられる。そこで、ノイズ成分の信
号をsinAとすると、金属を含有しないときは、 2sinA・sin(A−π/2) =cos(π/2)−sin(2A−π/2) =cos2A となる。一方、金属を含有し、それによってθだけ位相
がずれたとすると、 2sin(A±θ)・sin(A−π/2) =cos(θ±π/2)−sin(θ±2A−π/2) =+sinθ+cos(2A±θ) となる。ところで、sinθは前述のように金属の通過
速度の関数であり数Hz以下であるのに対し、cos2
Aは前記発振周波数の2倍の周波数であるから、数百キ
ロHzとなり、帯域瀘波器を通過する信号成分はsin
θだけとなり、Aの位相の影響を受けない。
前記可変移相器105の可変抵抗器106を操作するこ
とによってノイズ成分とπ/2の位相差になるように移
相し検波すればよい。これは、発振器の101の位相と
プロダクト・エフェクトの位相とのずれが経験的に既知
の場合にはある程度調整可能であるが、プロダクト・エ
フェクトの位相は周囲温度や被検査物の温度等によって
変化するのが一般的であって、数時間単位で頻繁に調整
する必要がある。
分を要し作業効率向上の足かせとなっていた。本発明は
かかる従来の技術の有する課題に鑑みて成されたもの
で、被検出物自体によって生じる信号の影響を自動的に
消去し得る金属検出装置を実現せんとするものである。
振器の出力信号によって交番磁界を発生させる送信コイ
ルと、当該磁界内に位置し差動的に動作する2つの受信
コイルと、当該受信コイル間に誘起される電位差若しく
は電流差を増幅するための増幅手段と、当該増幅手段の
出力信号を前記発振器によって得られる相互にπ/2の
位相差を有する2つの参照信号で夫々検波するための第
1、第2検波手段と、当該各検波手段から出力信号の高
周波成分を夫々除去するための第1、第2瀘波手段と、
当該各瀘波手段の出力信号に演算処理を施し前記磁界内
を通過する被検査物中に金属が含有されている場合には
金属検出信号を出力するための検出手段とが備えられて
いる金属検出装置において、金属が含有されていない被
検査物が前記磁界内を通過した際に生起する前記増幅手
段の出力信号に対してπ/2の位相差を有る信号を作成
するための演算手段と、当該演算手段の出力信号を参照
信号として前記増幅手段の出力信号を検波するための第
3検波手段とが備えられていることを特徴とするもので
ある。
よって交番磁界を発生させる送信コイルと、当該磁界内
に位置し差動的に動作する2つの受信コイルと、当該受
信コイル間に誘起される電位差若しくは電流差を増幅す
るための増幅手段と、当該増幅手段の出力信号を前記発
振器によって得られる相互にπ/2の位相差を有する2
つの参照信号で夫々検波するための第1、第2検波手段
と、当該各検波手段から出力信号の高周波成分を夫々除
去するための第1、第2瀘波手段と、当該各瀘波手段の
出力信号に演算処理を施し前記磁界内を通過する被検査
物中に金属が含有されている場合には金属検出信号を出
力するための検出手段とが備えられている金属検出装置
において、前記増幅手段の出力部が第1乗算検波器、第
2乗算検波器および第3乗算検波器の夫々の第1入力部
に並列接続され、前記交番磁界と同位相の第1参照信号
出力部が前記第1乗算検波器の第2入力部および第4乗
算検波器の第1入力部に並列接続され、前記交番磁界と
π/2の位相差を有する第2参照信号出力部が前記第2
乗算検波器の第2入力部および第5乗算検波器の第1入
力部に夫々並列接続され、前記第1乗算検波器の出力部
が第1帯域瀘波器を介して第1ピーク値ホールド手段に
接続され、当該第1ピーク値ホールド手段の出力部が前
記第5乗算検波器の第2入力部に接続され、前記第2乗
算検波器の出力部が第2帯域瀘波器を介して第2ピーク
値ホールド手段に接続され、当該第2ピーク値ホールド
手段の出力部が前記第4乗算検波器の第2入力部に接続
され、前記第4乗算検波器の出力部と第5乗算検波器の
出力部が加算器に接続され、当該加算器の出力部は前記
第3乗算検波器の入力部に接続され、当該第3乗算検波
器の出力部は第3帯域瀘波器を介して金属判定器に接続
されていることを特徴とするものである。
力部からの出力信号をA、第2出力部からの出力信号を
B、そして被検査物自体によって生じる受信コイルから
の出力信号X0の位相差をθ0、金属が混入されている
か否か未知の受信コイルからの出力信号Xの位相差をθ
xとすると、 A=a・sinωt B=b・sin(ωt−π/2) =−b・cosωt X=Ex・sin(ωt+θx) X0=E0・sin(ωt+θ0)
と、 G=A・X0=a・E0・sinωt・sin(ωt+θ0) =a・E0・{cosθ0−cos(2ωt+θ0)}/2
に入力し、その出力信号をIとすると、高周波成分が消
去され、k1=a・E0/2とすると、 I=k1・cosθ0
と、 H=B・X0=−cosωt・sin(ωt+θ0)
域瀘波器に入力し、その出力信号をJとすると、高周波
成分が消去され、k2=b・E0/2とすると、 J=k2・sinθ0
と、 C=B・I=−b・k1・cosωt・cosθ0 =−b・k1{cos(ωt−θ0)+cos(ωt+θ0)} /2
と、 D=A・J=a・k2・sinωt・sinθ0 =a・k2{cos(ωt−θ0)−cos(ωt+θ0)}/ 2
b・k1=a・k2=k0となるように調整し、加算器
からの出力信号をEとすると、 E=C+D=−k0・cos(ωt+θ0)
とすると、 F=X・E=−Ex・k0・sin(ωt+θx)・cos(ωt+θ0) =−Ex・k0{sin(2ωt+θ0+θx)+sin(θx−θ0) }/2
域瀘波器に入力し、その出力信号をKとすると、高周波
成分が消去され、 K=−Ex・k0{sin(θx−θ0)}/2とな
る。
物自体によって生じる受信コイルからの出力信号X0の
位相差はθ0であるので、 K=−Ex・k0{sin(θ0−θ0)}/2=0 となり、信号は出力されず、被検出物自体によって生じ
る信号の影響が自動的に消去されることになる。
ク図で、図3はマイクロコンピュータ部のブロック図で
ある。1は水平方向に長円形若しくは長方形に巻回され
ている送信コイルで、発振器23から高周波信号を付与
されて交番磁界を発生させるものである。
通過し得る間隔を有して、前記送信コイル1と平行に受
信コイル2、2が設けられている。前記受信コイル2、
2も前記送信コイル1に類似の形状をしているが、差動
電圧が生じるように中央で相互に逆方向に巻回されてい
る。そして、受信コイル2、2は、前記送信コイル1に
よる交番磁界の磁力線が、等量交差するように並設され
ており、当該交番磁界による誘起電圧が等しくなってい
る。
下によって搬送されて、図中矢印方向に、送信コイル1
と受信コイル2との間を所定の速度で通過するように構
成されている。前記受信コイル2は前述のように、差動
回路が形成されており、可変抵抗器4を介して高周波増
幅器5に接続され、高周波増幅器5の出力側は第1乗算
検波器6、第2乗算検波器7および第3乗算検波器8が
並列接続されている。
が接続され、当該固定移相回路9には相互にπ/2だけ
位相差のある複数の交流信号が出力される第1出力部1
0と第2出力部11が備えられている。前記第1出力部
10からの出力信号をsinωtとすると第2出力部1
1からの出力信号は−cosωtとなる。
波器12と前記第1乗算検波器6に並列接続され、前記
第2出力部11は第5乗算検波器13と前記第2乗算検
波器7に並列接続されている。前記第1乗算検波器6の
出力側は第1低域瀘波器14および第1A/Dコンバー
タ15を介して前記第5乗算検波器13に接続され、当
該第1A/Dコンバータ15にて読取られたピーク値が
第5乗算検波器13に供給される。前記第2乗算検波器
7の出力側は第2低域瀘波器16および第2A/Dコン
バータ17を介して前記第4乗算検波器12に接続さ
れ、当該第2A/Dコンバータ17にて読取られたピー
ク値が第4乗算検波器12に供給される。なお、前記第
1A/Dコンバータ15や第2A/Dコンバータ17
は、ピーク値ホールド手段としてのマイコンのCPU2
4に接続され、前記各A/Dコンバータ15、17にて
読み取られた最大値が算出される。
算検波器13の出力側は加算器18に接続され、当該加
算器18の出力側は前記第3乗算検波器8に接続され、
第3乗算検波器8の出力側は第3低域瀘波器19、第3
A/Dコンバータ20および低周波増幅器21を介して
レベル表示装置22に接続されている。また、第3A/
Dコンバータ20の出力はデータバスを介してCPUに
取り込まれ、金属の有無が判定されるが、この判定をア
ナログ比較器にて行うことも可能である。なお、最終的
な増幅率は前記低周波増幅器21にて調整される。
相回路9の第1出力部10からの出力信号をA、第2出
力部11からの出力信号をB、そして被検出物3自体に
よって生じる受信コイル2からの出力信号X0の位相差
をθ0、金属が混入されているか否か未知の被検査物に
よって生じるの受信コイル2からの出力信号Xの位相差
θxとし、振幅を正規化すると、 A=sinωt B=−cosωt X=sin(ωt+θx) X0=sin(ωt+θ0)
ると、 G=A・X0=sinωt・sin(ωt+θ0) ={cosθ0−cos(2ωt+θ0)}/2
その出力信号をIとすると、高周波成分が消去され、か
つ係数が正規化されると、 I=cosθ0
ると、 H=B・X0=−cosωt・sin(ωt+θ0)
域瀘波器17に入力し、その出力信号をJとすると、高
周波成分が消去され、かつ係数が正規化されると、 J=sinθ0
すると、 C=B・I=−cosωt・cosθ0 =−{cos(ωt−θ0)+cos(ωt+θ0)}/2
すると、 D=A・J=sinωt・sinθ0 ={cos(ωt−θ0)−cos(ωt+θ0)}/2
Fとすると、 F=X・E=−sin(ωt+θx)・cos(ωt+θ0) =−{sin(2ωt+θ0+θx)+sin(θx−θ0)}/ 2
域瀘波器19に入力し、その出力信号をKとすると、高
周波成分が消去され、 K=−{sin(θx−θ0)}/2 となる。
物自体3によって生じる受信コイルからの出力信号X0
の位相差はθ0であるので、 K=−{sin(θ0−θ0)}/2=0 となり、信号は出力されず、被検査物自体3によって生
じる信号の影響が自動的に消去され、金属が混入されて
る被検査物自体3との位相差分(θx−θ0)のみが検
出されることになる。なお、乗算検波器としては4象限
乗算器やアナログスイッチが考えられる。
検出物自体によって生じる受信コイルからの出力信号X
0の位相差はθ0であるので、 K=−{sin(θ0−θ0)}/2=0 となり、信号は出力されず、被検査物自体によって生じ
る信号の影響が自動的に消去され、金属が混入されてる
被検査物自体との位相差分(θx−θ0)のみが検出さ
れることになる。
検査物を、予め試験的に検査することにより、そのプロ
ダクト・エフェクトの位相を採取すると共に、それをπ
/2だけ移相した信号を自動的に生成し、当該信号と実
際に検査する被検査物による信号とを同期させて乗算さ
せるので、プロダクト・エフェクト・ノイズを除去する
ことができる。従って、可変移相器を使用した場合の煩
雑な手動調整作業が不要となるばかりではなく、サンプ
ル的に若しくは連続的にプロダクト・エフェクトの位相
を採取し、変化があればこれを補正することによって、
室温や被検査物の温度変化にも追従できる。
メモリに保存しておくことにより、全く異なる被検査物
を検査しようとする際に、直ちに対応することができ
る。
Claims (4)
- 【請求項1】 発振器の出力信号によって交番磁界を
発生させる送信コイルと、当該磁界内に位置し差動的に
動作する2つの受信コイルと、当該受信コイル間に誘起
される電位差若しくは電流差を増幅するための増幅手段
と、当該増幅手段の出力信号を前記発振器によって得ら
れる相互にπ/2の位相差を有する2つの参照信号で夫
々検波するための第1、第2検波手段と、当該各検波手
段から出力信号の高周波成分を夫々除去するための第
1、第2瀘波手段と、当該各瀘波手段の出力信号に演算
処理を施し前記磁界内を通過する被検査物中に金属が含
有されている場合には金属検出信号を出力するための検
出手段とが備えられている金属検出装置において、 金属が含有されていない被検査物が前記磁界内を通過し
た際に生起する前記増幅手段の出力信号に対してπ/2
の位相差を有する信号を作成するための演算手段と、当
該演算手段の出力信号を参照信号として前記増幅手段の
出力信号を検波するための第3検波手段とが備えられて
いることを特徴とする金属検出装置。 - 【請求項2】 発振器の出力信号によって交番磁界を
発生させる送信コイルと、当該磁界内に位置し差動的に
動作する2つの受信コイルと、当該受信コイル間に誘起
される電位差若しくは電流差を増幅するための増幅手段
と、当該増幅手段の出力信号を前記発振器によって得ら
れる相互にπ/2の位相差を有する2つの参照信号で夫
々検波するための第1、第2検波手段と、当該各検波手
段から出力信号の高周波成分を夫々除去するための第
1、第2瀘波手段と、当該各瀘波手段の出力信号に演算
処理を施し前記磁界内を通過する被検査物中に金属が含
有されている場合には金属検出信号を出力するための検
出手段とが備えられている金属検出装置において、 前記増幅手段の出力部が第1乗算検波器、第2乗算検波
器および第3乗算検波器の夫々の第1入力部に並列接続
され、前記交番磁界と同位相の第1参照信号出力部が前
記第1乗算検波器の第2入力部および第4乗算検波器の
第1入力部に並列接続され、前記交番磁界とπ/2の位
相差を有する第2参照信号出力部が前記第2乗算検波器
の第2入力部および第5乗算検波器の第1入力部に夫々
並列接続され、前記第1乗算検波器の出力部が第1帯域
瀘波器を介して第1ピーク値ホールド手段に接続され、
当該第1ピーク値ホールド手段の出力部が前記第5乗算
検波器の第2入力部に接続され、前記第2乗算検波器の
出力部が第2帯域瀘波器を介して第2ピーク値ホールド
手段に接続され、当該第2ピーク値ホールド手段の出力
部が前記第4乗算検波器の第2入力部に接続され、前記
第4乗算検波器の出力部と第5乗算検波器の出力部が加
算器に接続され、当該加算器の出力部は前記第3乗算検
波器の入力部に接続され、当該第3乗算検波器の出力部
は第3帯域瀘波器を介して金属判定器に接続されている
ことを特徴とする金属検出装置。 - 【請求項3】 金属判定器は、基準電圧と第3帯域瀘波
器の出力電圧を比較する比較器である請求項2記載の金
属検出装置。 - 【請求項4】 乗算検波器は、アナログスイッチであ
る請求項2若しくは請求項3記載の金属検出装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4434292A JPH0750169B2 (ja) | 1992-01-16 | 1992-01-16 | 金属検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4434292A JPH0750169B2 (ja) | 1992-01-16 | 1992-01-16 | 金属検出装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06313798A true JPH06313798A (ja) | 1994-11-08 |
JPH0750169B2 JPH0750169B2 (ja) | 1995-05-31 |
Family
ID=12688845
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4434292A Expired - Fee Related JPH0750169B2 (ja) | 1992-01-16 | 1992-01-16 | 金属検出装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0750169B2 (ja) |
-
1992
- 1992-01-16 JP JP4434292A patent/JPH0750169B2/ja not_active Expired - Fee Related
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---|---|
JPH0750169B2 (ja) | 1995-05-31 |
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