JPH08327649A - 流速測定方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 強い外部磁界がある環境においても、小型
で、正確に測定できる流速測定方法及び装置を提供す
る。 【解決手段】 移動する導電性の測定対象物体２０１の
上に、対象面に対しその中心軸が垂直となるように、か
つ測定対象物体２０１の移動方向と平行に配置された同
一の形状の２つの励磁用の巻線３０２ａ，３０２ｂに交
流電流を供給して、対象面に垂直にかつ同一方向に磁場
を励磁し、そして、２つの励磁用の巻線３０２ａ，３０
２ｂのそれぞれと同軸に、かつ測定対象物体２０１の移
動方向と平行に配置された同一の形状の２つの検出用の
巻線３０３ａ，３０３ｂによって対象面に垂直な磁場成
分をそれぞれ検出し、その磁場成分の差分信号に基づい
て測定対象物体の流速を測定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は移動する導電性の測定対
象物体の表面の流速を測定する方法及び装置に関し、特
に、連続鋳造プロセスにおいて溶鋼を鋳込む鋳型内溶鋼
流の表面の流速測定に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】連続鋳造ラインにおいては、図１８に示
されるように、溶鋼３はタンディッシュ１よりノズル２
を通して銅製の鋳型４中に注ぎ込まれて鋳造される。鋳
型４中に注ぎ込まれた溶鋼は、鋳型４の壁面に当たり上
昇流７と下降流８に分かれる。上昇流７は表面で流れ９
ａ，９ｂを作るが、ここで表面の溶鋼流動の左右のバラ
ンスが崩れると、渦が発生し溶鋼表面上に撒いたパウダ
ーを巻き込む（１１）。また、表面の溶鋼流動が過大に
なると、溶鋼表面のパウダーを削り込む（１０）。何れ
においても鋳片中に介在物が捕捉され、製品欠陥の原因
となる。このような理由から、鋳型内溶鋼流動を安定化
させることは極めて重要な課題であり、特に溶鋼表面近
傍の流速を連続的に計測することが強く求められてい
る。

【０００３】従来、溶鋼の流速は例えば特開平５−６０
７７４号公報のような接触型の計測が主であった。これ
は、図１９に示されるように、ファインセラミックス製
の棒１２を溶鋼１４に浸漬して、その棒１２が溶鋼流動
により受ける圧力を、受圧センサ１３により検出して、
流速を測定するものである。この方法では高温の溶鋼に
セラミックス製の棒１２を浸漬させるため、長時間の連
続測定が不可能であった。

【０００４】これに対して、磁気を用いて非接触で速度
を計測できることが知られている。図２０に示されるよ
うに、均等な磁場中で導体１５が動くと、その導体中に
Ｅ＝ｖ×Ｂなる速度起電力が生じる。この速度起電力に
より、導体中に渦電流Ｊｖが誘起され、導体上に誘導磁
場Ｂｖが発生して、元の磁場は導体の速度方向に引きず
られるようにＢからＢ’へと歪む。このように、磁場が
導体の運動により歪む効果を以下磁場の速度効果と呼
ぶ。この速度効果による歪みの程度は導体の速度に対応
して変化するので、歪み量を測ることで対象導体の速度
を知ることができる。

【０００５】このような磁気を用いて速度を計測する方
法として、本発明者の何人かにより提案している方法が
あった（：特願平６−２９３５５３号）。これは、図２
１に示されるように、測定対象に対しＥ型磁心２５と巻
線２７ａ，２７ｂ，２７ｃとから成る励磁装置を、各磁
極の開放端が導体側を向き、更に３つの磁極，２５ａ，
２５ｂ，２５ｃを対象面２０１の移動方向と平行となる
ように配置し、磁気センサ２６ａ，２６ｂを、Ｅ型のコ
アの両端の脚の内側に、対象面と垂直な磁場を検出する
ように固定したものである。

【０００６】ここでＥ型の励磁装置にそれぞれ隣り合う
磁極に反対向きの磁場を生じるよう交流電流を流し、測
定対象に対して垂直に磁場を励磁する。この時、図２２
（ａ）に示されるように、導体２０１が停止していれ
ば、磁場は中心の脚を中心として左右対称であり、左右
の磁気センサの出力は等しく、その差分は０となる。導
体２０１が動くと、図２２（ｂ）に示されるように、そ
の流速に対応して導体２０１中に発生する渦電流により
磁場が歪み、両端の磁気センサ２６ａ，２６ｂの位置で
の磁束の垂直成分に差が出て、その差分信号が変化す
る。この変化量は対象の流速に対応しており、この変化
量から、測定対象（導体）の流速を測定する。

【０００７】また、上記の提案（：特願平６−２９３５
５３号）の中には別の構成の流速測定方法も含まれてい
る。これは、図２３に示されるように、Ｅ型のセラミッ
クス製のボビン３００の３つの脚にそれぞれ施された励
磁用の巻線２７ａ，２７ｂ，２７ｃと、セラミックス製
のボビン３００の両端の脚の内側に、導体面と垂直な方
向の磁場の成分を検出するように、セラミックス製のボ
ビン１１５ａ，１１５ｂを施して配置した２つの検出用
の巻線１１６ａ，１１６ｂとからなる。これを各巻線の
軸が対象面と垂直となり、かつその並びが対象の流れ方
向と平行となるように配置する。そして、隣り合う巻線
同士が互いに逆向きの磁場を生じるように、励磁巻線に
交流電流を流し、導体面に垂直な交流磁場を作り、２つ
の検出用の巻線１１６ａ，１１６ｂの出力差を検出し
て、測定対象（導体）の流速を測定する。

【０００８】また、この変形として、本発明者の何人か
により提案している方法があった（：特願平６−２９３
１９１号）。これは、図２４に示されるように、中心の
脚２０４ｂを中心として左右対称形のＥ型の形状をした
磁心２５に対して、中心の脚２０４ｂに励磁用の巻線を
巻き、両端の脚２０４ａ，２０４ｃに検出用の巻線２０
３ａ，２０３ｂをそれぞれが同じ向きの磁束を検出する
ように巻いたものである。これを移動する導電性の測定
対象物体２０１の上に、脚の開いた面が対象面に向き、
かつ各脚が対象面の移動方向に対し平行に並ぶように配
置する。そして、励磁巻線に交流電流を流し、導体面に
垂直な交流磁場を作り、２つの検出用の巻線２０３ａ，
２０３ｂの出力差を検出して、測定対象物体２０１の流
速を測定する。

【０００９】更に、この変形として、本発明者の何人か
により提案している方法があった（：特願平６−２９３
１９２号）。これは、図２５に示されるように、中心の
脚を中心として左右対称形のＥ型の形状をしたセラミク
ス製ボビン２０２に対し、中心の脚に励磁用の巻線２０
３ｂを巻き、両端の脚に検出用の巻線２０３ａ，２０３
ｃをそれぞれが同じ向きの磁束を検出するように巻いた
ものである。これを移動する導電性の測定対象物体２０
１の上に、脚の開いた面が対象面に向き、かつ各脚が対
象面の移動方向に対し平行に並ぶように配置する。そし
て、励磁用の巻線２０３ｂに交流電流を流し、導体面に
垂直な交流磁場を作り、２つの検出用の巻線２０３ａ，
２０３ｃの出力差を検出して、測定対象物体２０１の流
速を測定する。

【００１０】また、多くの連続鋳造機では、電磁撹拌装
置を持っている。これは鋳型の外から電磁石により鋳型
中の溶鋼に強い磁場をかけ、その磁場により溶鋼に力を
加えて、溶鋼の流れを制御しようとするものである。そ
の電磁撹拌装置の作る磁場の周波数には、種々のタイプ
があり、高い周波数のものでは数十Ｈｚ、低い周波数の
ものでは、ＤＣ〜数Ｈｚまである。

【００１１】このような大きな磁場があると、先に挙げ
たような磁気を用いて非接触で流速を測定する方法の
内、磁心を用いるタイプでは、磁心が磁気飽和してしま
い、安定した計測が出来なくなる。また磁心を用いない
タイプのものでも、そのままでは、検出巻線が大きな電
磁撹拌磁場を拾ってしまい、速度効果による小さな磁場
歪み信号はかき消され、正確な測定が出来なくなる。そ
こで、例えば上記の提案による方法（：特願平６−２９
３１９２号）では、図２６に示される測定回路例のよう
に、まず２つの検出巻線２０３ａ，２０３ｃの差分をと
って大きく外乱磁場を減少させ、その後でセンサの励磁
周波数を中心周波数とするバンドパスフィルター１２９
を通しさらに減少させる。このようにして十分に外乱磁
場を弱めた後に位相検波器１３１を用いて励磁周波数で
位相検波して、励磁周波数と同じ周波数の信号のみを検
出することで外乱磁場の影響をなくしている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の磁気を
用いた非接触の流速測定方法には以下のような課題があ
った。 （１） Ｅ型のセラミクス製のボビンの各脚に励磁巻
線、両端の脚の内側に検出巻線を配置する方法（特願平
６−２９３５５３号）や、Ｅ型のセラミクス製のボビン
の中心に励磁巻線、両側に検出巻線を配置する方法（特
願平６−２９３１９２号）では、センサの流速感度を大
きくするには、励磁、検出巻線の巻数を多くしたり、検
出巻線の断面積を大きくしなければならないが、そのよ
うにすると各巻線の幅が大きくなって、各巻線の並んで
いる方向をセンサの幅とすると、センサの幅が大きくな
り、連続鋳造機のように小さな空間しかない場所では、
センサを設置することができなくなる。

【００１３】（２） Ｅ型のセラミクス製のボビンの各
脚に励磁巻線、両端の脚の内側に検出巻線を配置する方
法（：特願平６−２９３５５３号）や、Ｅ型のセラミク
ス製のボビンの中心に励磁巻線、両側に検出巻線を配置
する方法（：特願平６−２９３１９２号）方法では、セ
ンサの流速感度をさらに大きくするには、励磁巻線に与
える起磁力を大きくする必要がある。そのためには上記
（１）のように励磁、検出巻線の巻数を多くしたり、検
出巻線の断面積を大きくするほかに、励磁電流を増す必
要があり、大電流を流すために励磁巻線の巻線径を太く
しなければならない。そのようにすると中心の励磁巻線
の幅が非常に大きくなって、センサの幅が非常に大きく
なり、連続鋳造機のように小さな空間しかない場所で
は、センサを設置することができなくなる。

【００１４】（３） ２つの検出巻線の差分をとり、セ
ンサの励磁周波数を中心周波数とするバンドパスフィル
ターを通すことで外乱磁場を減少させ、さらに励磁周波
数で位相検波して、励磁周波数付近のみの信号を測定す
ることで外乱磁場の影響をなくす方法（：特願平６−２
９３５５３号，特願平６−２９３１９２号）では、外乱
磁場の周波数がセンサの励磁周波数から十分に離れてい
ればその影響を取り除けるが、周波数が近い場合にはバ
ンドパスフィルターでは十分に影響をとりきれない。す
ると位相検波器の入力信号は、大きな外乱磁場に小さな
速度歪み信号がのった信号となり、大きな外乱磁場信号
のため、位相検波器の入力感度を小さくすることが出来
ず、小さな磁場歪み信号を十分な精度で検出することが
出来なくなる。

【００１５】本発明は、これらの課題を解決するために
なされたものであり、強い外部磁界がある環境において
も、小型で、且つ正確に測定できる流速測定方法及び装
置を提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】 （１） 第１の発明に係る流速測定方法は、移動する導
電性の測定対象物体の上に、対象面に対しその中心軸が
垂直となるように、かつ測定対象物体の移動方向と平行
に配置された同一の形状の２つの励磁用の巻線に交流電
流を供給して、対象面に垂直にかつつ同一方向に磁場を
励磁し、そして、２つの励磁用の巻線のそれぞれと同軸
に、かつ測定対象物体の移動方向と平行に配置された同
一の形状の２つの検出用の巻線によって対象面に垂直な
磁場成分をそれぞれ検出し、その磁場成分の差分信号に
基づいて測定対象物体の流速を測定する。 （２） 第２の発明に係る流速測定方法は、移動する導
電性の測定対象物体の上に、対象面に対しその中心軸が
垂直となるように、かつ測定対象物体の移動方向と平行
に配置された同一の形状の２つの励磁用の巻線に交流電
流を供給して、対象面に垂直にかつ相互に反対方向に磁
場を励磁し、そして、２つの励磁用の巻線のそれぞれと
同軸に、かつ測定対象物体の移動方向と平行に配置され
た同一の形状の２つの検出用の巻線によって対象面に垂
直な磁場成分をそれぞれ検出し、その磁場成分の和信号
に基づいて測定対象物体の流速を測定する。

【００１７】（３） 第３の発明に係る流速測定方法
は、移動する導電性の測定対象物体の上に、対象面に対
しその中心軸が垂直となるように、かつ測定対象物体の
移動方向と平行に配置された同一の形状の２つの巻線に
交流電流を供給して、対象面に垂直にかつ同一方向に磁
場を励磁し、同時に２つの巻線によって対象面に垂直な
磁場成分をそれぞれ検出し、その磁場成分の差分信号に
基づいて測定対象物体の流速を測定する。 （４） 第４の発明に係る流速測定方法は、移動する導
電性の測定対象物体の上に、対象面に対しその中心軸が
垂直となるように、かつ測定対象物体の移動方向と平行
に配置された同一の形状の２つの巻線に交流電流を供給
して、対象面に垂直に且つ相互に反対方向に磁場を励磁
し、同時に２つの巻線によって垂直な磁場成分をそれぞ
れ検出し、その磁場成分の和信号に基づいて測定対象物
体の流速を測定する。

【００１８】（５） 第５の発明に係る流速測定方法
は、移動する導電性の測定対象物体の上に、対象面に対
しその中心軸が垂直となるように、かつ測定対象物体の
移動方向と平行に配置された励磁用の巻線に、交流電流
を供給して対象面に垂直に磁場を励磁し、そして、その
励磁用の巻線の内側に、対象面に対しその中心軸が垂直
となるように、かつ測定対象物体の移動方向と平行に配
置された同一形状の２つの励磁用の巻線によって、対象
面に垂直な磁場成分をそれぞれ検出し、その磁場成分の
差分信号に基づいて測定対象物体の流速を測定する。 （６） 第６の発明に係る流速測定方法は、移動する導
電性の測定対象物体に対して磁場を励磁し、磁場成分を
検出して、その検出された磁場信号に基づいて測定対象
物体の流速を測定する流速測定方法において、検出され
た磁場信号を特定の周波数に基づいて位相検波し、そし
て、その位相検波された信号に基づいて磁場信号に含ま
れる特定の周波数の外乱磁場信号を抽出し、そして、元
の磁場信号から外乱磁場信号を差し引くことにより外乱
磁場信号を除去する。

【００１９】（７） 第７の発明に係る流速測定装置
は、移動する導電性の測定対象物体の上に、対象面に対
しその中心軸が垂直となるように、かつ測定対象物体の
移動方向と平行に配置され、そして、同一方向の磁束を
発生する同一の形状の２つの励磁用の巻線、及び２つの
励磁用の巻線のそれぞれと同軸に、かつ測定対象物体の
移動方向と平行に配置される同一の形状の２つの検出用
の巻線からなる励磁・検出手段と、２つの励磁用の巻線
に交流電流を供給して対象面に垂直に磁場を励磁させ、
そして、２つの検出用の巻線によってそれぞれ検出され
た対象面に垂直な磁場成分の差分信号に基づいて測定対
象物体の流速を測定する測定手段とを有する。 （８） 第８の発明に係る流速測定装置は、移動する導
電性の測定対象物体の上に、対象面に対しその中心軸が
垂直となるように、かつ測定対象物体の移動方向と平行
に配置され、そして、相互に反対方向の磁束を発生する
同一の形状の２つの励磁用の巻線、及び２つの励磁用の
巻線のそれぞれと同軸に、かつ測定対象物体の移動方向
と平行に配置される同一の形状の２つの検出用の巻線か
らなる励磁・検出手段と、２つの励磁用の巻線に交流電
流を供給して対象面に垂直に磁場を励磁させ、そして、
２つの検出用の巻線によってそれぞれ検出された対象面
に垂直な磁場成分の和信号に基づいて測定対象物体の流
速を測定する測定手段とを有する。

【００２０】（９） 第９の発明に係る流速測定装置
は、移動する導電性の測定対象物体の上に、対象面に対
しその中心軸が垂直となるように、かつ測定対象物体の
移動方向と平行に配置され、そして、同一方向の磁束を
発生する同一の形状の２つの巻線からなる励磁・検出手
段と、２つの巻線に交流電流を供給して対象面に垂直に
磁場を励磁させ、同時に２つの巻線によってそれぞれ検
出される対象面に垂直な磁場成分の差分信号に基づいて
測定対象物体の流速を測定する測定手段とを有する。 （１０） 第１０の発明に係る流速測定装置は、移動す
る導電性の測定対象物体の上に、対象面に対しその中心
軸が垂直となるように、かつ測定対象物体の移動方向と
平行に配置され、そして、相互に反対方向の磁束を発生
する同一の形状の２つの巻線からなる励磁・検出手段
と、２つの巻線に交流電流を供給して対象面に垂直に磁
場を励磁させ、同時に２つの巻線によってそれぞれ検出
される対象面に垂直な磁場成分の和信号に基づいて測定
対象物体の流速を測定する測定手段とを有する。 （１１） 第１１の発明に係る流速測定装置は、移動す
る導電性の測定対象物体の上に、対象面に対しその中心
軸が垂直となるように、かつ測定対象物体の移動方向と
平行に配置される励磁用の巻線、及びその励磁用の巻線
の内側に、対象面に対しその中心軸が垂直となるよう
に、かつ測定対象物体の移動方向と平行に配置される同
一形状の２つの励磁用の巻線からならなる励磁・検出手
段と、励磁用の巻線に交流電流を供給して対象面に垂直
に磁場を励磁させ、２つの検出巻線によりそれぞれ検出
された対象面に垂直な磁場成分の差分信号に基づいて測
定対象物体の流速を測定する測定手段とを有する。 （１２） 第１２の発明に係る流速測定装置は、移動す
る導電性の測定対象物体に対し、磁場を励磁する励磁手
段と、その磁場成分を検出する検出手段と、その検出さ
れた磁場信号に基づいて、測定対象物体の流速を測定す
る測定手段とを有する流速測定装置において、検出され
た磁場信号を特定の周波数に基づいて位相検波し、そし
て、その位相検波された信号に基づいて磁場信号に含ま
れる特定の周波数の外乱磁場信号を抽出し、そして、元
の磁場信号から外乱磁場信号を差し引くことにより外乱
磁場信号を除去する補正手段を有する。

【００２１】次に、本発明の速測定方法及びその装置の
動作原理を以下の（１）〜（３）により説明する。 （１）励磁・検出方法及び装置−その１ 本発明の流速測定装置の１つの構成は、図１に示される
ように、実質的に非磁性体である、Ｕ型のセラミクス製
ボビン３０１の２つの脚に、それぞれが同じ向きの磁束
を生じるように巻いた２つの励磁巻線３０２ａ，３０２
ｂと、それと同軸にかつその直下にそれぞれが同じ向き
の磁束を検出するように巻いた２つの検出巻線３０３
ａ，３０３ｂとからなる。これを、移動する導電性の測
定対象物体２０１の上に、対象面に対し各巻線の中心軸
が垂直で、かつ励磁・検出巻線の並びが導体の移動方向
と平行となるように配置する。

【００２２】ここで２つの励磁巻線３０２ａ，３０２ｂ
に、交流電流を流し、対象面に対し垂直な磁場を作る。
この時、図２（ａ）に示されるように導体２０１が停止
していれば、センサが左右対称の形状をしているため、
励磁磁場は左右の検出巻線３０３ａ，３０３ｂの位置で
は、大きさは等しく同じ向きで、各検出巻線の出力の差
をとると「０」となる。導体が動くと、図２（ｂ）に示
されるように、その流速に対応して導体中に発生する渦
電流により磁場が歪み、両端の各検出巻線３０３ａ，３
０３ｂの位置での磁束の垂直成分に差が出て、各検出巻
線の差信号が変化する。この変化量は対象の流速に対応
しており、この変化量から、導体の流速を測定すること
ができる。またこの時、速度効果による磁束の歪み量
は、流れの下流側と上流側の検出巻線とでは符号が逆
で、励磁装置からの直接磁場は、大きさも符号も同じた
め、２つの検出巻線の出力の差をとれば、余分な信号の
みを除外することができ、流速に対応した歪み量のみを
Ｓ／Ｎ良く検出することが可能となる。

【００２３】また、この動作原理を図２０の速度効果に
よる誘導磁場Ｂｖを用いて説明することもできる。図１
５（ａ）に示されるように、片方の励磁巻線３０２ｂに
よる励磁磁場の作用についてまず考える。この励磁磁場
と導体の移動とによって生じる誘導磁場Ｂｖは、図１５
（ａ）に示されるように、励磁巻線３０２ｂと同軸に配
置された検出巻線３０３ｂの位置では、水平方向を向い
ており垂直成分はゼロとなって、直下の検出巻線３０３
ｂの出力にはＢｖはでてこない。これに対して、もう一
方の脚の検出巻線３０３ａの位置では、Ｂｖに垂直方向
成分があり、その出力にはＢｖがでてくる。同様にし
て、これと反対側の励磁巻線３０２ａの作る励磁磁場と
導体の移動速度とによって生じる誘導磁場Ｂｖは、図１
５（ｂ）に示されるように検出巻線３０３ｂによって検
出される。

【００２４】また、これら２つの励磁巻線が同時に動作
している場合でも、重ねの理が成り立つことから、１つ
１つを別々に励磁した場合の図１５（ａ）と図１５
（ｂ）とを足し合わせて考えれば良い。足し合わせた後
の、各検出巻線で検出される対象の流速に対応した信号
磁場の大きさは、図１５のように検出巻線真上の励磁巻
線による誘導磁場Ｂｖは水平方向を向いているためゼロ
であり、反対側の脚の励磁巻線による誘導磁場Ｂｖの垂
直成分のみとなり、結局足し合わせる前の別々に考えた
ときの信号磁場と同じとなる。このように本発明の流速
測定装置においては、下流側の脚に巻いた励磁巻線によ
り生じる誘導磁場Ｂｖを上流側の検出巻線で、また、上
流側の脚に巻いた励磁巻線により生じる誘導磁場Ｂｖを
下流側の検出巻線で検出する、という構成になってい
る。なお、図１５に示されるように、励磁磁場が２つの
検出巻線位置で同じ方向のため、速度効果による誘導磁
場Ｂｖは、２つの検出巻線位置で互いに逆向きとなる。

【００２５】以上のように、Ｕ型のボビンに励磁・検出
巻線を巻けば、図２３のようにＥ型のボビンに励磁巻線
を３つ巻き、両端の巻線の内側に検出巻線を配置するよ
り、また図２５のようにＥ型のボビンの中心に励磁巻
線、両端に検出巻線を巻くより、幅方向に巻線が２本分
で済むので、センサの幅を小さく抑えることができる。

【００２６】また、本発明の流速測定装置のもう１つの
構成は、図１と同様であり、励磁巻線及び検出巻線の巻
き方向のみを、２つの脚で互いに逆向きにしたものであ
る。すなわち、図１において、Ｕ字型のセラミックス製
ボビン３０１の２つの脚に、それぞれが逆向きの磁束を
生じるように２つの励磁巻線３０２，３０２ｂを巻き、
それと同軸にそれぞれが逆向きの磁束を検出するように
２つの検出巻線３０３ａ，３０３ｂを巻いたものであ
り、その差分信号から対象の流速を測定する。このよう
に先の構成では２つの脚で励磁磁場の方向を同じとして
いたのに対して、この構成では互いに逆向きとしてい
る。このため、その動作原理図は図１６に示されるよう
になり、先の構成の図１５と比べて、片方の脚の励磁巻
線による励磁磁場、更には誘導磁場Ｂｖの向きが逆とな
っている。しかし、励磁磁場の大きさが等しければ、励
磁磁場が逆向きとなっても誘導磁場Ｂｖの大きさは同じ
となり、そのためこの構成においても、流速に対するセ
ンサの感度は先の構成と同じとなる。

【００２７】またここでは、励磁巻線からの直接磁場
は、各検出巻線位置では、大きさが等しく符号が逆で、
誘導磁場Ｂｖは符号が同じとなるため、互いに逆向きに
巻いた２つの検出巻線の出力の差（すなわち、垂直方向
の磁場成分の和）をとれば、余分な信号のみを除外し、
流速に対応した誘導磁場量のみをＳ／Ｎ良く検出でき
る。そして、この構成の場合でも、図２３のようにＥ型
のボビンに励磁巻線を３つ巻き、両端の巻線の内側に検
出巻線を配置するより、また、図２５のようにＥ型のボ
ビンの中央に励磁巻線、両端に検出巻線を配置するよ
り、軸方向に巻線が２本分で済むので、センサの幅を小
さく押さえることができる。

【００２８】また、本発明の流速測定装置のもう１つの
構成は、図４に示されるように、先の構成において、２
つの励磁巻線と２つの検出巻線とを別々にせずに、巻き
線を２つのみとし、これを励磁と検出の双方に用いて、
２つの巻線３０４ａ，３０４ｂで交流励磁をし、同時に
２つの巻線３０４ａ，３０４ｂに生じる電圧の差分をと
ることで、速度効果による磁場の歪み信号を検出してい
る。このような構成にすれば、上で説明した構成より
も、励磁巻線の下に検出巻線が要らなくなる分だけ、さ
らにセンサの高さを低く抑えることが出来る。

【００２９】また、本発明の流速測定装置の更にもう１
つの構成は、図４に示されたものと同様であり、励磁、
検出兼用の巻線３０４ａ，３０４ｂの巻き方向のみを、
２つの脚で逆向きにしたものである。すなわち、図４の
Ｕ字型のセラミックス製ボビン３０１の２つの脚に、そ
れぞれが逆向きの磁束を生じるように巻線３０４ａ，３
０４ｂを巻いたものであり、これに交流電流を供給して
２つの脚で互いに逆向きの励磁磁場を発生させ、さらに
同時にその差分信号から測定対象物体の流速を測定す
る。このように先の構成では２つの脚で励磁磁場の方向
を同じとしていたのに対して、この構成では逆向きとし
ている。この場合も図１６を用いて先に説明したのと同
様に、片方の脚の励磁磁場の向きを変えると、その励磁
磁場によって生じる誘導磁場Ｂｖの向きも変わるが、励
磁磁場の大きさが等しければ、その誘導磁場Ｂｖの大き
さも等しく、この構成においても流速に対するセンサの
感度は、巻線３０４ａ，３０４ｂを同じ向きに巻いた先
の構成と同じとなる。そして、この構成の場合でも、図
１のように励磁、検出巻線を別々に巻いた構成に比べ、
励磁巻線の下に検出巻線が要らなくなる分だけ、さらに
センサの高さを低く抑えることができる。

【００３０】なお、ここではＵ型のセラミクスボビンを
用いて説明したが、各巻線を図１や図４のように配置で
きれば、どのような形状のボビンを用いてもよい。例え
ばＵ型の下の部分もつながった口型のセラミクスボビン
に各巻線を施しても構わない。

【００３１】またここでは、図１に示されるようなＵ字
型のセラミックス製ボビンの２つの脚に励磁巻線を巻
き、その下に検出巻線を巻いた例を示したが、励磁磁場
が対象面に対し垂直となり、検出巻線が対象面に対して
垂直な磁場成分を検出するように配置できれば、励磁巻
線、検出巻線をどのようにＵ字型のセラミックス製ボビ
ンに巻いてもかまわない。例えば図１と逆に励磁巻線よ
り上の位置に検出巻線を巻いても、図１７のように励磁
巻線３０２ａ，３０２ｂを巻いた上から検出巻線３０３
ａ，３０３ｂを重ねて巻いても、またはその逆でもかま
わない。いずれの巻き方にしても、Ｅ型のセラミックス
製ボビンを用いたものに比べ、巻線を巻く脚が１本少な
くて済む分、図１と同様に小型化できる。なお、本発明
において、検出巻線は励磁巻線と同軸に配置されるが、
それは必ずしも同心である必要は無く、偏心して配置さ
れてもよい。要するに対象面に垂直な磁場成分が検出で
きればよい。

【００３２】（２）励磁・検出方法及び装置−その２ 本発明の流速測定装置の別の構成は、図６（ａ）に示さ
れるように、ふたのついた円筒形又は角筒形のセラミク
スボビン３０６の中に２本のボビン３１７ａ，３１７ｂ
を付け足した形状のボビン（図６（ｂ）参照）を用い、
内側の２本のセラミクス製ボビン３１７ａ，３１７ｂ
に、それぞれが同じ向きの磁束を検出するように巻いた
２つの検出巻線３０８ａ，３０８ｂと、外側のセラミク
ス製円筒もしくは角筒３０６に、中心軸が検出巻線と平
行となるように巻いた励磁巻線３０７とからなる。これ
を、移動する導電性の測定対象物体２０１の上に、対象
面に対し各巻線の中心軸が垂直で、かつ検出巻線の並び
が導体の移動方向と平行となるように配置する。

【００３３】ここで外側の励磁巻線に、交流電流を流
し、対象面に対し垂直な磁場を作る。この時、図７
（ａ）に示されるように導体２０１が停止していれば、
センサが左右対称の形状をしているため、励磁磁場は左
右の検出巻線位置では、大きさは等しく同じ向きで、各
検出巻線の出力の差をとると０となる。導体が動くと、
図７（ｂ）に示されるようにその流速に対応して導体中
に発生する渦電流により磁場が歪み、両端の各検出巻線
位置での磁束の垂直成分に差が出て、各検出巻線の差信
号が変化する。この変化量は対象の流速に対応してお
り、この変化量から、対象の流速を測定することができ
る。またこの時、磁束量の変化は、流れの下流側と上流
側の検出巻線とでは符号が逆で、励磁装置からの直接磁
場は、大きさは同じで符号が同じため、２つの検出巻線
の出力の差をとれば、余分な信号のみを除外することが
でき、流速に対応した歪み量のみをＳ／Ｎ良く検出する
ことが可能となる。

【００３４】以上のように、励磁巻線の中に検出巻き線
を配置すれば、センサの流速感度を向上させるために、
励磁巻線の巻数を多く、巻き線径を太くして、励磁巻線
の幅が大きくなっても、検出巻線をその内側に配置して
いるので、図２５のように励磁巻線の両隣に検出巻線を
巻いた場合に比べ、２つの検出巻線の幅の分だけ、セン
サの幅を小さく抑えることができる。

【００３５】なお、ここでは図６（ｂ）のようなセラミ
クスボビンを用いて説明したが、各巻線を図６（ａ）の
ように配置できれば、どのような形状のボビンを用いて
もよい。例えば図６（ｂ）で下面にもふたが付いたよう
な形状のセラミクスボビンに各巻線を施しても構わな
い。

【００３６】（３）大きな外乱磁場対策 本発明の流速測定装置において、特定の周波数成分から
成る、大きな外乱磁場の影響を低減させる対策を施した
構成は、図９に示される測定回路からなる。ここでは励
磁・検出装置としては、図２５に示されたようなＥ型の
セラミクスボビン２０２に、中心に励磁巻線２０３ｂ、
両端に２つの検出巻線２０３ａ，ｃを配置したものを用
いて説明する。なお励磁・検出装置としては、移動する
導電性の測定対象物体に対し、磁場を励磁する励磁手段
と、磁場成分を検出する検出手段を有し、その検出した
磁場信号に基づいて、対象の流速を測定する構成のもの
であれば構わない。即ち例えば、図１，図４，図６，図
１７，図２３，図２５のようなタイプを用いてもかまわ
ない。また外乱磁場があまり大きくなく磁心が飽和しな
い程度であれば、図２２，図２４のようなタイプでもか
まわない。

【００３７】図９の測定回路中、本発明に係る外乱磁場
対策部分は、符号３１４にて示される外乱磁場低減回路
である。ここでその動作を簡単に説明する。２つの検出
巻線２０３ａ，ｃの差分信号にのった特定の周波数成分
から成る外乱磁場信号は、外乱磁場低減回路３１４に入
る。外乱磁場低減回路３１４では、注目する外乱磁場の
周波数ｆｎを中心周波数に持つバンドパスフィルター３
０９を通して、注目する外乱磁場以外の信号を除去す
る。ここで外乱磁場の周波数は、主に電磁撹拌装置から
の磁場を想定しているので、１つの周波数成分からな
り、その周波数は既知である。

【００３８】その後信号Ｓｎは２相式の位相検波器３１
０に入る。この位相検波器には基準周波数信号として、
外乱磁場と同じ周波数ｆｎの信号を発生する発振器３１
１からの信号Ｓｅが入っている。そして位相検波器の中
では、入力された外乱磁場信号Ｓｎと基準周波数信号Ｓ
ｅとを用いて、外乱磁場信号の基準周波数信号と同相の
成分の電圧Ｓｎｃと、基準周波数信号と位相が９０゜ず
れた成分の電圧Ｓｎｓとを出力する。

【００３９】次に、Ｓｎｃと基準周波数信号とを掛け合
わせた信号と、Ｓｎｓと基準周波数信号を移相器３１２
により９０゜位相をずらした信号とを掛け合わせた信号
とを足し合わせ、検波器３１０の入力感度に対応した倍
率のアンプ３１３を通して振幅を元の電圧に戻して、元
の検出巻線の差分信号に含まれる特定の外乱磁場信号の
みを抽出する。そしてこの抽出された外乱磁場信号をフ
ィードバックし、元の検出巻線の差分信号から引けば、
注目している外乱磁場信号のみを大きく低減することが
出来る。

【００４０】この外乱磁場低減回路により、電磁撹拌な
どによる大きな外乱磁場があり、その周波数が流速測定
に用いる励磁周波数と非常に近い場合でも、これを十分
に低減し、その後の検出回路の位相検波器の入力感度を
十分に上げ、小さな速度効果による磁場歪み信号を感度
良く検出することが可能となり、大きな外乱磁場の影響
を受けずに高感度で、流速の測定ができる。

【００４１】

【発明の実施の形態】

（１）実施の形態１ 本発明の第１の実施の形態を図１、図３及び図１０を用
いて説明する。本流速測定装置は、図１に示される励磁
・検出装置と、図３に示される測定回路とからなる。励
磁・検出装置は、図１に示されるように、Ｕ型のセラミ
クス製ボビン３０１の２つの脚に、それぞれが同じ向き
の磁束を生じるように巻いた２つの励磁巻線３０２ａ，
３０２ｂと、その下にそれぞれが同じ向きの磁束を検出
するように巻いた２つの検出巻線３０３ａ，３０３ｂと
からなる。これを、移動する導電性の測定対象物体２０
１の上に、対象面に対し各巻線の中心軸が垂直で、かつ
励磁・検出巻線の並びが導体の移動方向と平行となるよ
うに配置する。

【００４２】測定回路は、図３に示されるように、励磁
回路１１８及び検出回路１２０からなる。励磁回路１１
８は、発振器１２３と定電流アンプ１２６からなり、励
磁巻線３０２ａ，３０２ｂに電流を流し、測定対象に磁
場を励磁する。発振器１２３により１〜１０００Ｈｚの
正弦波を発生させ、定電流アンプ１２６を介して励磁巻
線に励磁電流を送る。ここで励磁周波数としては、あま
り高すぎると（１ＫＨｚ程度以上）測定対象に生じる時
間変化に対応した渦電流が大きくなり、流速計としてよ
りも渦流距離計としての性質が強くなり、対象表面の波
立ちによるノイズが強くなる。また周波数があまり低す
ぎると（１Ｈｚ程度以下）、検出コイルに生じる起電力
が弱くなり検出感度が落ちる。よって励磁周波数として
はここでは１４Ｈｚとした。

【００４３】検出巻線３０３ａ，３０３ｂからの出力信
号は、検出回路１２０に入る。ここで２つの検出巻線か
らの信号は差分され、励磁電流の周波数を中心周波数と
するバンドパスフィルター１２９により、ノイズ信号を
あらかじめ取り除いた後に、位相検波器（又は同期検波
器）１３１によって、励磁電流と−９０゜度ずれた位相
の成分が検波される。この検波後の信号の大きさが、流
速に対応した磁場歪み信号となる。なお、ここで、同期
検波の際の位相は励磁電流と−９０°ずれた位相とした
が、これは励磁周波数が１４Ｈｚと比較的低いためであ
る。すなわち、流速に対応した磁場歪み信号はｖ×Ｂ
（Ｂ：測定対象中の磁場）に比例するので、低周波で励
磁する場合には、磁場の歪み量と励磁磁場すなわち励磁
電流の位相とは同じとなる。これに対し検出巻線の出力
電圧と磁場とは−９０°の位相差があるため、位相検波
器（：同期検波器）で検波する際には、低周波の場合は
励磁電流と−９０°ずれた位相を選択すればよい。これ
に対して、周波数が高い場合には、測定対象中での磁場
の位相が、−ｄＢ／ｄｔに比例する渦電流により変化す
るので、流速による磁場歪み信号の位相も励磁電流の位
相からずれてしまう。したがって、高い周波数では周波
数ごとに流速による磁場歪み信号が最大となる位相を選
択する必要がある。

【００４４】次にこの実施の形態の測定結果例を図１０
により説明する。図１０に、本流速測定装置により低融
点合金金属（ウッドメタル）の流速を測定した出力例を
示す。図１０（ａ）が測定対象の流速を他の方法により
検出した値で、図１０（ｂ）が本流速測定装置により検
出した流速信号である。これに対しＥ型のセラミクス製
のボビンの中心に励磁巻線、両側に検出巻線を配置する
方法（特願平６−２９３１９２号）では、図１０と同様
なテストを行った場合、励磁電流を同じとして図１０と
同様の流速検出感度を得るには、センサの幅が本実施の
形態よりも大きくしなってしまう。またＥ型のセラミク
ス製のボビンの各脚に励磁巻線、両端の脚の内側に検出
巻線を配置するような方法（特願平６−２９３５５３
号）でも、同様の流速検出感度を得るには、センサの幅
が本実施の形態例よりも大きくなってしまう。このよう
に、本センサにより、従来のＥ型のセラミクスに励磁・
検出巻線を巻いたセンサに比べ、感度を変えずにセンサ
幅を小さくすることができる。

【００４５】さらに、流速測定装置のもう１つの構成
は、図１にて励磁巻線３０２ａ，３０２ｂ、検出巻線３
０３ａ，３０３ｂの巻き方向のみを、２つの脚で互いに
逆向きにしたものである。この場合の測定回路は図３と
同様で良い。またその動作原理も同様で、測定結果例も
図１０と等しくなるので、ここでは省略する。

【００４６】（２）実施の形態２ 本発明の第２の実施の形態を図４、図５及び図１１を用
いて説明する。本流速測定装置は、図４に示される励磁
・検出装置と、図５に示される測定回路とからなる。励
磁検出装置は、図４に示されるように、Ｕ型のセラミク
ス製ボビン３０１の２つの脚に、それぞれが同じ向きの
磁束を生じるように巻いた２つの巻線３０４ａ，ｂから
なる。これを移動する導電性の測定対象物体２０１の上
に、対象面に対し各巻線の中心軸が垂直で、かつ巻線の
並びが導体の移動方向と平行となるように配置する。

【００４７】測定回路は、図５に示されるように、励磁
回路１１８及び検出回路１２０からなる。励磁回路１１
８は、発振器１２３と定電流アンプ１２６からなり、巻
線３０４ａ，３０４ｂに電流を流し、測定対象に磁場を
励磁する。発振器１２３により１〜１０００Ｈｚの正弦
波を発生させ、定電流アンプ１２６を介して２つの巻線
に励磁電流を送る。ここでも励磁周波数は１４Ｈz とし
た。さらに２つの巻線３０４ａ，３０４ｂの両端の電圧
信号は、検出回路１２０に入る。ここで２つの巻線から
の信号は、まず絶縁アンプ（又はトランス）３０５ａ，
ｂを通して励磁回路１１８から切り放した後、差分さ
れ、励磁電流の周波数を中心周波数とするバンドパスフ
ィルター１２９により、ノイズ信号をあらかじめ取り除
いた後に、位相検波器（又は同期検波器）１３１によっ
て、励磁電流と−９０゜ずれた位相の成分が検波され
る。この検波後の信号の大きさが、流速に対応した磁場
歪み信号となる。なお、検波の際の位相は、ここでは−
９０゜としたが、より高い周波数を用いた場合には上述
のように、その周波数により変える必要がある。

【００４８】次にこの実施の形態の測定結果例を図１１
により説明する。図１１に、本流速測定装置により低融
点合金金属の流速を測定した出力例を示す。図１１
（ａ）が測定対象の流速を他の方法により検出した値
で、図１１（ｂ）が本流速測定装置により検出した流速
信号である。ここでは巻線としては、実施の形態１の励
磁巻線と同じものを用い、またボビンや励磁電流も同じ
とした。実施の形態１では励磁巻線より検出巻線の方が
巻き数が多くなっており、これに対して本実施の形態で
は検出巻線として実施の形態１と同じ励磁巻線を用いて
いるので、同じ流速に対する出力電圧は、実施の形態１
よりも小さくなっている。しかし、本実施の形態におい
ても実施の形態１の検出巻線の巻き数と同じ巻き数に換
算すると、流速感度はほぼ同じとなる。またノイズは、
磁場を検出する巻き数が減っている分、感度と同様に減
少するので、感度対ノイズ比で考えれば、実施の形態１
と本実施例とで同じとなる。これに対して本実施の形態
により、実施の形態１に比べセンサの高さを検出巻線が
要らない分低く抑えることが出来る。

【００４９】さらに流速測定装置のもう１つの構成は、
図４にて巻線３０４ａ，３０４ｂの巻き方向のみを、２
つの脚で互いに逆向きにしたものである。この場合の測
定回路は図５と同様で良い。またその動作原理も同様
で、測定結果も図１１と等しくなるので、ここでは省略
する。

【００５０】（３）実施の形態３ 本発明の第３の実施の形態を図６、図８及び図１２を用
いて説明する。本流速測定装置は、図６に示される励磁
・検出装置と、図８に示される測定回路とからなる。励
磁検出装置は、図６に示されるように、蓋のついた角筒
形のセラミクスボビン３０６の中に２本のボビン３１７
ａ，３１７ｂを付け足した形状のボビンを用い、内側の
セラミクス製ボビン３１７ａ，３１７ｂに、それぞれが
同じ向きの磁束を検出するように２つの検出巻線３０８
ａ，３０８ｂを巻き、外側のセラミクス製角筒に、中心
軸が検出巻線と平行となるように励磁巻線３０７を巻い
たものからなる。これを、移動する導電性の測定対象物
体２０１の上に、対象面に対し各巻線の中心軸が垂直
で、かつ検出巻線の並びが導体の移動方向と平行となる
ように配置する。測定回路は、図８に示されるように、
励磁回路１１８と検出回路１２０とからなる。なお、こ
の動作は実施の形態１と同様なのでここでは説明を省略
する。またここでも励磁周波数は１４Ｈｚとした。

【００５１】次にこの実施の形態の測定結果例を図１２
により説明する。図１２に、本流速測定装置により低融
点合金金属の流速を測定した出力例を示す。図１２
（ａ）が測定対象の流速を他の方法により検出した値
で、図１２（ｂ）が本流速測定装置により検出した流速
信号である。これに対しＥ型のセラミクス製のボビンの
中心に励磁巻線、両側に検出巻線を配置する方法（：特
願平６−２９３１９２号）では、図１２と同様なテスト
を行った場合、励磁電流を同じとして図１２と同様の流
速検出感度を得るには、センサの幅が本実施の形態より
も大きくなってしまう。また、Ｅ型のセラミクス製のボ
ビンの各脚に励磁巻線、両端の脚の内側に検出巻線を配
置するような方法（：特願平６−２９３５５３号）で
も、同様の流速検出感度を得るには、センサの幅が本実
施の形態よりも大きくなってしまう。このように、本セ
ンサにより、従来のＥ型のセラミクスに励磁・検出巻線
を巻いたセンサに比べ、感度を変えずにセンサ幅を小さ
くできることが分かる。

【００５２】（４）実施の形態４ 本発明の第４の実施の形態を図９、図１３、図１４及び
図２５を用いて説明する。 本流速測定装置は、図２５
に示される励磁・検出装置と、図９に示される測定回路
とからなる。励磁・検出装置は、ここでは図２５に示さ
れるような、セラミクス製で、中心の脚を中心として左
右対称形のＥ型のボビン２０２と，励磁巻線２０３ｂ，
検出巻線２０３ａ，２０３ｃからなるものを用いた。こ
れを各巻線の軸が対象面と垂直となり、かつ各巻線の並
びが対象の移動方向と平行となるように配置する。

【００５３】測定回路は、図９に示されるように、励磁
回路１１８、検出回路１２０及び外乱磁場低減回路３１
４からなる。まず励磁回路１１８は、励磁巻線２０３ｂ
に電流を流し、測定対象に磁場を励磁する。これは発振
器１２３と、定電流アンプ１２６からなる。発振器によ
り１〜１０００Ｈｚの正弦波を発生させ、定電流アンプ
１２６を介して励磁巻線に励磁電流を送る。ここでも励
磁周波数は１４Ｈｚとした。

【００５４】２つの検出巻線２０３ａ，２０３ｃからの
出力信号は外乱磁場低減回路３１４に入る。外乱磁場低
減回路では、先に作用の項で説明したように、２つの検
出巻き線からの信号は差分され、電磁撹拌等の特定の周
波数からなる大きな外乱磁場信号を検出し、それのみを
再生して元の信号から引くことで、特定の外乱磁場信号
のみを大きく低減させる。その後この信号は検出回路１
２０に入り、励磁電流の周波数を中心周波数とするバン
ドパスフィルター１２９により、その他のノイズ信号を
取り除いた後に、位相検波器（又は同期検波器）１３１
によって、励磁電流と−９０゜ずれた位相の成分が検波
される。この検波後の信号の大きさが、流速に対応した
磁場歪み信号となる。なお、検波の際の位相は、ここで
は−９０゜としたが、より高い周波数を用いた場合には
上述のように、その周波数により変える必要がある。

【００５５】次にこの実施の形態の測定結果例を図１３
及び図１４により説明する。図１４に、励磁・検出装置
２００に対し外から磁場を掛けた場合の本流速測定装置
の出力信号の変化の様子を示す。ここでは、図１３のよ
うなヘルムホルツコイル３１５を用いて、励磁・検出装
置全体に、検出巻き線の並びと垂直な方向に外より外乱
磁場を加える。ここでは５０Ｇ，１Ｈｚの外乱磁場を与
えた。さらに励磁・検出装置の下には低融点合金金属３
１６が流れており、外乱磁場の元での流速測定をこれで
シミュレートしている。ここで図１４（ａ）が測定対象
の流速を他の方法により検出した値で、図１４（ｂ）が
本流速測定装置により検出した流速信号である。このよ
うに外乱磁場低減回路を用いることで、大きな外乱磁場
の元でも、微弱な速度効果による磁場歪み信号を検出
し、流速に対応した出力信号が得られることが分かる。

【００５６】なお、外乱磁場低減回路３１４を用いず、
図２６に示されるようにバンドパスフィルター１２９の
みで外乱磁場を低減した場合には、位相検波器の入力感
度を下げることが出来ず、十分な感度で速度効果による
磁場歪み信号を検出できなかった。以上から、外乱磁場
低減回路を用いることで、大きな外乱磁場があっても、
高感度で流速が測定できることが分かる。

【００５７】なお、ここでは特定の１つの周波数成分か
らなる外乱磁場の低減方法について説明したが、周波数
の異なる２つ以上の外乱磁場が存在する場合でも、それ
らの周波数が分かっていれば、外乱磁場低減回路をそれ
ぞれの周波数に対応した分複数用意すればよい。

【００５８】

【発明の効果】

（１） 第１の発明に係る流速測定方法においては、移
動する導電性の測定対象物体の上に、対象面に対しその
中心軸が垂直となるように、かつ測定対象物体の移動方
向と平行に配置された同一の形状の２つの励磁用の巻線
に交流電流を供給して、対象面に垂直にかつつ同一方向
に磁場を励磁し、そして、２つの励磁用の巻き線のそれ
ぞれと同軸に、かつ測定対象物体の移動方向と平行に配
置された同一の形状の２つの検出用の巻線によって対象
面に垂直な磁場成分をそれぞれ検出し、その磁場成分の
差分信号に基づいて測定対象物体の流速を測定し、ま
た、第２の発明に係る流速測定方法においては、移動す
る導電性の測定対象物体の上に、対象面に対しその中心
軸が垂直となるように、かつ測定対象物体の移動方向と
平行に配置された同一の形状の２つの励磁用の巻線に交
流電流を供給して、対象面に垂直にかつ相互に反対方向
に磁場を励磁し、そして、２つの励磁用の巻き線のそれ
ぞれと同軸に、かつ測定対象物体の移動方向と平行に配
置された同一の形状の２つの検出用の巻線によって対象
面に垂直な磁場成分をそれぞれ検出し、その磁場成分の
和信号に基づいて測定対象物体の流速を測定するように
したので、これらの第１及び第２の発明によれば、セン
サの流速感度をおとさずに、センササイズを小さくする
ことが出来る。

【００５９】（２） 第３の発明に係る流速測定方法に
おいては、移動する導電性の測定対象物体の上に、対象
面に対しその中心軸が垂直となるように、かつ測定対象
物体の移動方向と平行に配置された同一の形状の２つの
巻線に交流電流を供給して、対象面に垂直に且つ同一方
向に磁場を励磁し、同時に２つの巻線によって垂直な磁
場成分をそれぞれ検出し、その磁場成分の差分信号に基
づいて測定対象物体の流速を測定し、また、第４の発明
に係る流速測定方法においては、移動する導電性の測定
対象物体の上に、対象面に対しその中心軸が垂直となる
ように、かつ測定対象物体の移動方向と平行に配置され
た同一の形状の２つの巻線に交流電流を供給して、対象
面に垂直に且つ相互に反対方向に磁場を励磁し、同時に
２つの巻線によって垂直な磁場成分をそれぞれ検出し、
その磁場成分の和信号に基づいて測定対象物体の流速を
測定するようにしたので、これらの第３及び第４の発明
によれば、センサの流速感度をおとさずに、センササイ
ズを小さくすることが出来る。

【００６０】（３） 第５の発明に係る流速測定方法に
おいては、移動する導電性の測定対象物体の上に、対象
面に対しその中心軸が垂直となるように、かつ測定対象
物体の移動方向と平行に配置された励磁用の巻線に、交
流電流を供給して対象面に垂直に磁場を励磁し、そし
て、その励磁用の巻線の内側に、対象面に対しその中心
軸が垂直となるように、かつ測定対象物体の移動方向と
平行に配置された同一形状の２つの励磁用の巻線によっ
て、対象面に垂直な磁場成分をそれぞれ検出し、その磁
場成分の差分信号に基づいて測定対象物体の流速を測定
するようにしたので、センサの流速感度をおとさずに、
センササイズを小さくすることが出来る。

【００６１】（４） 第６の発明に係る流速測定方法に
おいては、移動する導電性の測定対象物体に対して磁場
を励磁し、磁場成分を検出して、その検出された磁場信
号に基づいて測定対象物体の流速を測定する流速測定方
法において、検出された磁場信号を特定の周波数に基づ
いて位相検波し、そして、その位相検波された信号に基
づいて磁場信号に含まれる特定の周波数の外乱磁場信号
を抽出し、そして、元の磁場信号から外乱磁場信号を差
し引くことにより外乱磁場信号を除去するようにしたの
で、大きな外乱磁場があっても、高感度で対象の流速を
測定することが出来る。

【００６２】（５） 第７の発明に係る流速測定装置に
おいては、移動する導電性の測定対象物体の上に、対象
面に対しその中心軸が垂直となるように、かつ測定対象
物体の移動方向と平行に配置され、そして、同一方向の
磁束を発生する同一の形状の２つの励磁用の巻線、及び
２つの励磁用の巻線のそれぞれと同軸に、かつ測定対象
物体の移動方向と平行に配置される同一の形状の２つの
検出用の巻線からなる励磁・検出手段と、２つの励磁用
の巻線に交流電流を供給して対象面に垂直に磁場を励磁
させ、そして、２つの検出用の巻線によってそれぞれ検
出された対象面に垂直な磁場成分の差分信号に基づいて
測定対象物体の流速を測定する測定手段とを有し、ま
た、第８の発明に係る流速測定装置においては、移動す
る導電性の測定対象物体の上に、対象面に対しその中心
軸が垂直となるように、かつ測定対象物体の移動方向と
平行に配置され、そして、相互に反対方向の磁束を発生
する同一の形状の２つの励磁用の巻線、及び２つの励磁
用の巻線のそれぞれと同軸に、かつ測定対象物体の移動
方向と平行に配置される同一の形状の２つの検出用の巻
線からなる励磁・検出手段と、２つの励磁用の巻線に交
流電流を供給して対象面に垂直に磁場を励磁させ、そし
て、２つの検出用の巻線によってそれぞれ検出された対
象面に垂直な磁場成分の和信号に基づいて測定対象物体
の流速を測定する測定手段とを有し、したがって、第７
又は第８の発明に係る流速測定装置よれば、これらの構
成により流速を測定するようにしたので、センサの流速
感度をおとさずに、センササイズを小さくすることが出
来る。

【００６３】（６） 第９の発明に係る流速測定装置に
おいては、移動する導電性の測定対象物体の上に、対象
面に対しその中心軸が垂直となるように、かつ測定対象
物体の移動方向と平行に配置され、そして、同一方向の
磁束を発生する同一の形状の２つの巻線からなる励磁・
検出手段と、２つの巻線に交流電流を供給して対象面に
垂直に磁場を励磁させ、同時に２つの巻線によってそれ
ぞれ検出された対象面に垂直な磁場成分の差分信号に基
づいて測定対象物体の流速を測定する測定手段とを有
し、また、第１０の発明に係る流速測定装置において
は、移動する導電性の測定対象物体の上に、対象面に対
しその中心軸が垂直となるように、かつ測定対象物体の
移動方向と平行に配置され、そして、相互に反対方向の
磁束を発生する同一の形状の２つの巻線からなる励磁・
検出手段と、２つの巻線に交流電流を供給して対象面に
垂直に磁場を励磁させ、同時に２つの巻線によってそれ
ぞれ検出された対象面に垂直な磁場成分の和信号に基づ
いて測定対象物体の流速を測定する測定手段とを有し、
したがって、第９又は第１０の発明に係る流速測定装置
よれば、これらの構成により流速を測定するようにした
ので、センサの流速感度をおとさずに、センササイズを
小さくすることが出来る。

【００６４】（７） 第１１の発明に係る流速測定装置
においては、移動する導電性の測定対象物体の上に、対
象面に対しその中心軸が垂直となるように、かつ測定対
象物体の移動方向と平行に配置される励磁用の巻線、及
びその励磁用の巻線の内側に、対象面に対しその中心軸
が垂直となるように、かつ測定対象物体の移動方向と平
行に配置される同一形状の２つの励磁用の巻線からなら
なる励磁・検出手段と、励磁用の巻線に交流電流を供給
して対象面に垂直に磁場を励磁させ、２つの検出巻線に
よりそれぞれ検出された対象面に垂直な磁場成分の差分
信号に基づいて測定対象物体の流速を測定する測定手段
とを有し、これらの構成により流速を測定するようにし
たので、センサの流速感度をおとさずに、センササイズ
を小さくすることが出来る。 （８） 第１２の発明に係る流速測定装置においては、
移動する導電性の測定対象物体に対し、磁場を励磁する
励磁手段と、その磁場成分を検出する検出手段と、その
検出された磁場信号に基づいて、測定対象物体の流速を
測定する測定手段とを有する流速測定装置において、検
出された磁場信号を特定の周波数に基づいて位相検波
し、そして、その位相検波された信号に基づいて磁場信
号に含まれる特定の周波数の外乱磁場信号を再生し、そ
して、元の磁場信号から外乱磁場信号を差し引くことに
より外乱磁場信号を除去する補正手段を有し、したがっ
て、大きな外乱磁場があっても、高感度で対象の流速を
測定することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一つの態様による流速測定装置の構成
図である。

【図２】図１の流速測定装置の測定原理説明図である。

【図３】図１の流速測定装置の実施例の測定回路図であ
る。

【図４】本発明の他の態様による流速測定装置の構成図
である。

【図５】図４の流速測定装置の実施例の測定回路図であ
る。

【図６】本発明の他の態様による流速測定装置の構成図
である。

【図７】図６の流速測定装置の測定原理説明図である。

【図８】図６の流速測定装置の実施例の測定回路図であ
る。

【図９】本発明の更に他の態様による流速測定装置の構
成図である。

【図１０】実施の形態１による計測結果例を示す図であ
る。

【図１１】実施の形態２による計測結果例を示す図であ
る。

【図１２】実施の形態３による計測結果例を示す図であ
る。

【図１３】実施の形態４における計測方法を示した説明
図である。

【図１４】実施の形態４による計測結果例を示す図であ
る。

【図１５】図１の流速測定装置を磁場の磁束効果の観点
から説明した測定原理説明図である。

【図１６】図１の流速測定装置の他の構成例の測定原理
説明図である。

【図１７】図１の流速測定装置における検出巻線の他の
構成例を示した説明図である。

【図１８】連続鋳造の説明図である。

【図１９】接触式による従来の高温液体金属の流速測定
法の説明図である。

【図２０】磁場の速度効果の説明図である。

【図２１】従来の磁気による非接触式流速測定法の説明
図である。

【図２２】従来の磁気による非接触式流速測定法の説明
図である。

【図２３】従来の磁気による非接触式流速測定法の説明
図である。

【図２４】従来の磁気による非接触式流速測定法の説明
図である。

【図２５】従来の磁気による非接触式流速測定法の説明
図である。

【図２６】従来の磁気による非接触式流速測定法の説明
図である。

【符号の説明】

２００ センサヘッド ３０１ Ｕ型セラミクス製ボビン ３０６ 蓋のついた円筒形又は角筒形セラミクスボビン ３１７ａ，３１７ｂ セラミクス製ボビン ３０２ａ，３０２ｂ 励磁巻線 ３０３ａ，３０３ｂ 検出巻線 ３０４ａ，３０４ｂ 巻線（励磁，検出兼用） ２０１ 導電性測定対象物 ３１６ 低融点合金金属 ３０７ 励磁巻線 ３０８ａ，３０８ｂ 検出巻線 １１８ 励磁回路 １２３ 発振器 １２６ 定電流アンプ １２０ 検出回路 １２９ バンドパスフィルター １３１ 位相検波器（又は同期検波器） ３０５ａ，３０５ｂ 絶縁アンプ（又はトランス） ３１４ 外乱磁場低減回路 ３０９ バンドパスフィルター ３１０ 位相検波器 ３１１ 発振器 ３１２ 移相器 ３１３ アンプ

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 移動する導電性の測定対象物体の上に、
   対象面に対しその中心軸が垂直となるように、かつ測定
   対象物体の移動方向と平行に配置された同一の形状の２
   つの励磁用の巻線に交流電流を供給して、対象面に垂直
   にかつ同一方向に磁場を励磁し、そして、前記２つの励
   磁用の巻線のそれぞれと同軸に、かつ測定対象物体の移
   動方向と平行に配置された同一の形状の２つの検出用の
   巻線によって対象面に垂直な磁場成分をそれぞれ検出
   し、その磁場成分の差分信号に基づいて測定対象物体の
   流速を測定することを特徴とする流速測定方法。
2. 【請求項２】 移動する導電性の測定対象物体の上に、
   対象面に対しその中心軸が垂直となるように、かつ測定
   対象物体の移動方向と平行に配置された同一の形状の２
   つの励磁用の巻線に交流電流を供給して、対象面に垂直
   にかつ相互に反対方向に磁場を励磁し、そして、前記２
   つの励磁用の巻線のそれぞれと同軸に、かつ測定対象物
   体の移動方向と平行に配置された同一の形状の２つの検
   出用の巻線によって対象面に垂直な磁場成分をそれぞれ
   検出し、その磁場成分の和信号に基づいて測定対象物体
   の流速を測定することを特徴とする流速測定方法。
3. 【請求項３】 移動する導電性の測定対象物体の上に、
   対象面に対しその中心軸が垂直となるように、かつ測定
   対象物体の移動方向と平行に配置された同一の形状の２
   つの巻線に交流電流を供給して、対象面に垂直にかつ同
   一方向に磁場を励磁し、同時に前記２つの巻線によって
   対象面に垂直な磁場成分をそれぞれ検出し、その磁場成
   分の差分信号に基づいて測定対象物体の流速を測定する
   ことを特徴とする流速測定方法。
4. 【請求項４】 移動する導電性の測定対象物体の上に、
   対象面に対しその中心軸が垂直となるように、かつ測定
   対象物体の移動方向と平行に配置された同一の形状の２
   つの巻線に交流電流を供給して、対象面に垂直にかつ相
   互に反対方向に磁場を励磁し、同時に前記２つの巻線に
   よって対象面に垂直な磁場成分をそれぞれ検出し、その
   磁場成分の和信号に基づいて測定対象物体の流速を測定
   することを特徴とする流速測定方法。
5. 【請求項５】 移動する導電性の測定対象物体の上に、
   対象面に対しその中心軸が垂直となるように、かつ測定
   対象物体の移動方向と平行に配置された励磁用の巻線
   に、交流電流を供給して対象面に垂直に磁場を励磁し、
   そして、その励磁用の巻線の内側に、対象面に対しその
   中心軸が垂直となるように、かつ測定対象物体の移動方
   向と平行に配置された同一形状の２つの励磁用の巻線に
   よって、対象面に垂直な磁場成分をそれぞれ検出し、そ
   の磁場成分の差分信号に基づいて測定対象物体の流速を
   測定することを特徴とする流速測定方法。
6. 【請求項６】 移動する導電性の測定対象物体に対して
   磁場を励磁し、磁場成分を検出して、その検出された磁
   場信号に基づいて測定対象物体の流速を測定する流速測
   定方法において、検出された磁場信号を特定の周波数に
   基づいて位相検波し、そして、その位相検波された信号
   に基づいて磁場信号に含まれる特定の周波数の外乱磁場
   信号を抽出し、そして、元の磁場信号から前記外乱磁場
   信号を差し引くことにより前記外乱磁場信号を除去する
   ことを特徴とする流速測定方法。
7. 【請求項７】 移動する導電性の測定対象物体の上に、
   対象面に対しその中心軸が垂直となるように、かつ測定
   対象物体の移動方向と平行に配置され、そして、同一方
   向の磁束を発生する同一の形状の２つの励磁用の巻線、
   及び前記２つの励磁用の巻線のそれぞれと同軸に、かつ
   測定対象物体の移動方向と平行に配置される同一の形状
   の２つの検出用の巻線からなる励磁・検出手段と、 前記２つの励磁用の巻線に交流電流を供給して対象面に
   垂直に磁場を励磁させ、そして、前記２つの検出用の巻
   線によってそれぞれ検出された対象面に垂直な磁場成分
   の差分信号に基づいて測定対象物体の流速を測定する測
   定手段とを有することを特徴とする流速測定装置。
8. 【請求項８】 移動する導電性の測定対象物体の上に、
   対象面に対しその中心軸が垂直となるように、かつ測定
   対象物体の移動方向と平行に配置され、そして、相互に
   反対方向の磁束を発生する同一の形状の２つの励磁用の
   巻線、及び前記２つの励磁用の巻線のそれぞれと同軸
   に、かつ測定対象物体の移動方向と平行に配置される同
   一の形状の２つの検出用の巻線からなる励磁・検出手段
   と、 前記２つの励磁用の巻線に交流電流を供給して対象面に
   垂直に磁場を励磁させ、そして、前記２つの検出用の巻
   線によってそれぞれ検出される対象面に垂直な磁場成分
   の和信号に基づいて測定対象物体の流速を測定する測定
   手段とを有することを特徴とする流速測定装置。
9. 【請求項９】 移動する導電性の測定対象物体の上に、
   対象面に対しその中心軸が垂直となるように、かつ測定
   対象物体の移動方向と平行に配置され、そして、同一方
   向の磁束を発生する同一の形状の２つの巻線からなる励
   磁・検出手段と、 前記２つの巻線に交流電流を供給して対象面に垂直に磁
   場を励磁させ、同時に前記２つの巻線によってそれぞれ
   検出される対象面に垂直な磁場成分の差分信号に基づい
   て測定対象物体の流速を測定する測定手段とを有するこ
   とを特徴とする流速測定装置。
10. 【請求項１０】 移動する導電性の測定対象物体の上
    に、対象面に対しその中心軸が垂直となるように、かつ
    測定対象物体の移動方向と平行に配置され、そして、相
    互に反対方向の磁束を発生する同一の形状の２つの巻線
    からなる励磁・検出手段と、 前記２つの巻線に交流電流を供給して対象面に垂直に磁
    場を励磁させ、同時に前記２つの巻線によってそれぞれ
    検出された対象面に垂直な磁場成分の和信号に基づいて
    測定対象物体の流速を測定する測定手段とを有すること
    を特徴とする流速測定装置。
11. 【請求項１１】 移動する導電性の測定対象物体の上
    に、対象面に対しその中心軸が垂直となるように、かつ
    測定対象物体の移動方向と平行に配置される励磁用の巻
    線、及びその励磁用の巻線の内側に、対象面に対しその
    中心軸が垂直となるように、かつ測定対象物体の移動方
    向と平行に配置される同一形状の２つの励磁用の巻線か
    らならなる励磁・検出手段と、 前記励磁用の巻線に交流電流を供給して対象面に垂直に
    磁場を励磁させ、前記の２つの検出巻線によりそれぞれ
    検出された対象面に垂直な磁場成分の差分信号に基づい
    て測定対象物体の流速を測定する測定手段とを有するこ
    とを特徴とする流速測定装置。
12. 【請求項１２】 移動する導電性の測定対象物体に対
    し、磁場を励磁する励磁手段と、その磁場成分を検出す
    る検出手段と、その検出された磁場信号に基づいて、測
    定対象物体の流速を測定する測定手段とを有する流速測
    定装置において、検出された磁場信号を特定の周波数に
    基づいて位相検波し、そして、その位相検波された信号
    に基づいて磁場信号に含まれる特定の周波数の外乱磁場
    信号を抽出し、そして、元の磁場信号から前記外乱磁場
    信号を差し引くことにより前記外乱磁場信号を除去する
    補正手段を有することを特徴とする流速測定装置。