JP2002168965A

JP2002168965A - 金属検出機

Info

Publication number: JP2002168965A
Application number: JP2000370216A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Mitani; 聡三谷; Norihiko Nagaoka; 紀彦長岡; Shigeru Kubodera; 茂久保寺
Original assignee: Anritsu Corp
Current assignee: Anritsu Corp
Priority date: 2000-12-05
Filing date: 2000-12-05
Publication date: 2002-06-14
Anticipated expiration: 2020-12-05
Also published as: JP3662841B2

Abstract

(57)【要約】【課題】被検査体に含まれる金属片の検出精度を向上
させる。【解決手段】被検査体１の搬送路に沿って、交流の励
磁信号ａが印加される送信コイル６と差動接続された受
信コイル７とを配設し、受信コイル７の出力信号ｂに基
づいて被検査体に含まれる金属片を検出する金属検出機
において、励磁信号ａの周波数を拡散する周波数拡散手
段３０、３１と、受信コイル７の出力信号ｂの周波数を
逆拡散する周波数逆拡散手段３２、３３と、この周波数
逆拡散手段で周波数が逆拡散された後の出力信号ｂ₁に
含まれる励磁信号の周波数成分以外の雑音磁界に起因す
る周波数成分を除去するバンドパスフィルタ３３とを備
えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ベルトコンベア等
の搬送路上を搬送される例えば食品、薬品、衣料品等の
被検査体に金属片が含まれているか否かを検査する金属
検出機に関する。

【０００２】

【従来の技術】食品の安全を確保するためのシステムと
して、近年、HACCP（Hazard AnalysisCritical Control
Point 危険分析重要管理点）が提唱されている。この
HACCPの一環として、食品に金属片が含まれていないこ
とを検査することが義務付けられている。

【０００３】この食品等の被検査体に金属片が含まれて
いるか否かを検査するために種々の手法が提唱されてい
るが、磁界中に金属が入ることにより、磁界が乱れるこ
とを利用した金属検出手法が一般的である。

【０００４】この検出手法を採用した金属検出機は例え
ば図８に示すように構成されている。食品等の被検査体
１を一定方向に搬送する搬送路としてのベルトコンベア
２を囲むようにフレーム３が設置されている。このフレ
ーム３の正面に操作パネル４が設けられている。

【０００５】図９は、フレーム３内に組込まれている金
属検出機の概略構成を示すブロック図である。交流源５
から出力された励磁電流ａは、ベルトコンベア２の搬送
方向に配設された送信コイル６に印加される。したがっ
て、この送信コイル６によって、被検査体１の搬送路内
に一定磁界が形成される。この送信コイル６の対向位置
に一対のコイル７ａ、７ｂが互いに巻回方向が逆になる
ように差動接続された受信コイル７が配設されている。
この受信コイル７の出力端子相互間に接続された可変抵
抗８の可変端子からこの受信コイル７の出力信号ｂが取
出されて第１の同期検波器９ａ及び第２の同期検波器９
ｂへ入力される。

【０００６】受信コイル７の各コイル７ａ、７ｂは送信
コイル６にて生起された磁界を検出して誘起電圧を生成
するが、各コイル７ａ、７ｂは巻回方向が互いに逆方向
であるので、誘起電圧は互いに相殺され、出力信号ｂの
信号レベルは０である。具体的には、出力信号ｂの信号
レベルが０となるように可変抵抗８の可変端子の摺動位
置が調整されている。

【０００７】したがって、このベルトコンベア２上を搬
送される被検査体１に金属片が含まれない状態において
は、受信コイル７の出力信号ｂは０レベルである。しか
し、被検査体１に金属片が含まれると、一方のコイル７
ａの誘起電圧に金属片の大きさに対応した変化分＋ΔＥ
が生じる。巻回方向が異なる他方のコイル７ｂの誘起電
圧にも金属片の大きさに対応した変化分―ΔＥが生じ
る。その結果、受信コイル７の出力信号ｂには（＋２Δ
Ｅ）の信号レベルが現れる。

【０００８】交流源５から出力された励磁電流ａは送信
コイル６に印加されるとともに第１の同期検波器９ａへ
印加される。さらに励磁信号ａは９０°移相回路１０で
９０°だけ移相されて新たな励磁信号ａ₁として第２の
同期検波器９ｂへ印加される。

【０００９】第１の同期検波器９ａは受信コイル７の出
力信号ｂを励磁信号ａで同期検波する。この第１の同期
検波器９ａの出力信号ｃ₁ はＢＰＦ１１ａで雑音成分が
除去され増幅器１２ａで増幅された後、オシロスコープ
が組込まれた判定装置１３のＸ軸端子へ入力される。

【００１０】また、第２の同期検波器９ｂは受信コイル
７の出力信号ｂを９０°だけ移相された励磁信号ａ₁で
同期検波する。この第２の同期検波器９ａの出力信号ｃ
₂ はＢＰＦ１１ｂで雑音成分が除去され増幅器１２ｂ
で増幅された後、前述したオシロスコープが組込まれた
判定装置１３のＹ軸端子へ入力される。

【００１１】判定装置１３は、Ｘ軸端子から入力された
出力信号ｃ₁と、Ｙ軸端子から入力された出力信号ｃ₂
とをベクトル合成して、その合成したベクトルの先端の
点Ｐを表示画面１４のＸＹ直交座標面上に表示する。

【００１２】次に、第１及び第２の同期検波器９ａ、９
ｂを用いる理由を説明する。被検査体１に含まれる金属
片が鉄等の磁性体の場合、前述したように、各コイル７
ａ、７ｂに互いに逆方向の誘起電圧の変化分ΔＥが生じ
るので、出力信号ｂには（＋２ΔＥ）の信号が現れる。
この場合、出力信号ｂの位相は励磁信号ａの位相に対し
て変化しない。したがって、この出力信号ｂを励磁信号
ａで同期検波すればよい。

【００１３】一方、被検査体１に含まれる金属片がステ
ンレスやアルミ等の非磁性体の場合、磁界の存在によ
り、非磁性体内に渦電流が生じる。磁束がこの渦電流の
ジュール熱に消費されることに起因して受信コイル７の
出力信号ｂに（―ΔＥ）の信号が現れる。さらに、この
場合、渦電流に起因して、出力信号ｂの位相は励磁信号
ａの位相に対して９０°変化する。したがって、この出
力信号ｂを元の励磁信号ａに対して９０°移相した励磁
信号ａ₁で同期検波すればよい。

【００１４】しかしながら、食品等の被検査体１に含ま
れる金属片の材質は磁性体と非磁性体とに完全に分離さ
れずに、磁性体と非磁性体との両方の特性を有する。し
たがって、金属片が含まれる被検査体１をベルトコンベ
ア２で送信コイル６と受信コイル７の設置位置を通過さ
せると、受信コイル７の出力信号ｂは、信号レベルが変
化するとともに、位相も変化する。その結果、被検査体
１に金属片が含まれると、第１、第２の同期検波器９
ａ，９ｂの各出力信号ｃ₁、ｃ₂は共に変化する。

【００１５】さらに、被検査体１が食品の場合は、その
食品の材質（食材）によっては、この食品に元々微小の
鉄等の金属成分が含まれる場合が多々ある。さらに、一
般に、食品は衛生上包装されて搬送される。したがっ
て、この包装材料にアルミ蒸着等の金属材が採用されて
いた場合等においてはこの影響を大きく受ける。

【００１６】このような被検査体１においては、たと
え、除去すべき有害な金属片が含まれていなかったとし
ても、受信コイル７の出力信号ｂには、この被検査体１
自体が元来有する磁性特性や非磁性特性に対応した信号
レベルや励磁信号に対する位相変化が生じる。

【００１７】そこで、被検査体１に含まれる微小な金属
片を高い精度で検出するためには、出力信号ｂに元々含
まれる信号レベルや位相変化から、有害な金属片に起因
する信号レベルや位相変化を区別して抽出する必要があ
る。

【００１８】次に、金属片は含まれていないが、包装を
含めた食品自体の磁性特性や非磁性特性を有する正常な
基準となる被検査体１をベルトコンベア２上に載置し
て、この被検査体１を送信コイル６と受信コイル７との
間を移動させた場合における判定装置１３の表示画面１
４のＸＹ直交座標面上に表示された合成ベクトルの先端
の点Ｐの軌跡を図１０（ａ）（ｂ）を用いて説明する。

【００１９】図１０（ａ）に示すように、被検査体１が
コイル６，７に対して相対位置が、（ａ）状態、（ｂ）
状態、（ｃ）状態、（ｄ）状態、（ｅ）状態、（ｆ）状
態と変化していくと、受信コイル７の出力信号ｂの信号
レベルが大きく変化する共に、励磁信号ａに対する位相
も大きく変化し、図１０（ｂ）に示すように、出力信号
ｂの合成ベクトル先端Ｐは、（ａ）状態、（ｂ）状態、
（ｃ）状態、（ｄ）状態、（ｅ）状態、（ｆ）状態と変
化し、リサージュ波形１５となる。

【００２０】このように、磁性特性及び非磁性特性を有
する被検査体１を送信コイル６と受信コイル７の設置位
置を通過させると、判定装置１３の表示画面１４のＸＹ
直交座標面上に、図１０（ｂ）に示すリサージュ波形１
５が描かれる。

【００２１】なお、このリサージュ波形１５の形状は、
被検査体１が有する磁性特性及び非磁性特性に応じて大
きく変化する。したがって、被検査体１毎に個別のリサ
ージュ波形１５を有する。

【００２２】そして、被検査体１に金属片が含まれる
と、たとえ、その金属片の有する磁性特性及び非磁性特
性が、被検査体１が元々有する磁性特性及び非磁性特性
に比較して小さいものであったとしても、図１１（ｂ）
に示すように、被検査体１が有する磁性特性及び非磁性
特性で作成されるリサージュ波形１５に影響を与え、変
形部分１６が現われる。

【００２３】したがって、予め、異物としての金属片が
含まれない基準となる被検査体１のリサージュ波形１５
を測定しておき、実際に被検査体１の測定において、測
定されたリサージュ波形１５に変形部分１６が存在すれ
ば、被検査体１に金属片が含まれると判断している。

【００２４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図８、
図９に示すように構成された金属検出機においてもまだ
解消すべき次のような課題があった。

【００２５】すなわち、この金属検出機は、一般に食品
工場内の製造、検査、包装、出荷の一連のラインの中の
検査ラインに組込まれている場合が多い。したがって、
この金属検出機の周囲には、製造、包装、出荷の各工程
を実施するための多数の機器が設置されている。当然、
これらの機器にはモータが組込まれており、また、これ
らの機器には、この機器の動作を制御するためのリレー
やスイッチが多数組み込まれている。

【００２６】これらのモータやリレーやスイッチは動作
時に電磁波の雑音を周囲空間に放射する。この電磁波雑
音を完全に機器内に封込むのは非常に困難である。

【００２７】前述したように、金属検出機においては、
送信コイル６で磁界を発生し、受信コイル７でその磁界
の変化を検出している。そして、被検査体１に含まれる
金属片の検出感度を向上させるためには、上述した受信
コイル７で微細な磁界変化を検出する必要がある。

【００２８】しかし、上述したように、この金属検出機
の周囲には、各機器がら放射される雑音電磁波が充満し
ているので、金属片の検出感度を向上させる目的で検出
感度を高く設定すると、この雑音電磁波に起因する磁界
変化を被検査体１に金属片が存在すると誤判定する懸念
がある。したがって、金属検出機の検出精度に一定の制
限があった。

【００２９】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、信号に対する周波数拡散と周波数逆拡散の
特性を用いることにより、受信コイルで受信された信号
から、送信コイルと受信コイルとの間で混入された雑音
を大きく抑制し、受信コイルで受信された信号のＳ／Ｎ
比を大幅に向上でき、ひいては、被検査体に対する金属
片の検出精度を向上できる金属検出機を提供することを
目的とする。

【００３０】

【課題を解決するための手段】本発明は、被検査体の搬
送路に沿って、交流の励磁信号が印加される送信コイル
と差動接続された受信コイルとを配設し、受信コイルの
出力信号に基づいて被検査体に含まれる金属片を検出す
る金属検出機に適用される。

【００３１】そして、上記課題を解消するために、本発
明の金属検出機においては、励磁信号の周波数を拡散す
る周波数拡散手段と、受信コイルの出力信号の周波数を
逆拡散する周波数逆拡散手段と、この周波数逆拡散手段
で周波数が逆拡散された後の出力信号に含まれる励磁信
号の周波数成分以外の周波数成分を除去するバンドパス
フィルタとを備えている。

【００３２】まず、信号を周波数拡散し、次に同一信号
を周波数逆拡散し、バンドパスフィルタを通すことによ
って、周波数拡散から周波数逆拡散までの間に入力され
た雑音を抑制できる動作原理を図２を用いて説明する。

【００３３】信号源２０から出力された周波数ｆ_Sを有
する信号２１は、周波数拡散部２２で、周波数がｆ_Sか
ら［（ｆ_S―Δｆ）〜（ｆ_S＋Δｆ）］まで拡散される。
したがって、信号の平均レベルも低下する。周波数拡散
部２２から出力された周波数拡散さた信号２３に雑音２
４が重畳される。雑音２４が重畳された信号は次の周波
数逆拡散部２５で周波数逆拡散される。

【００３４】先に周波数拡散されている信号２３の成分
は周波数逆拡散されると、元の周波数ｆ_Sを有する狭帯
域の高い信号レベルを有した信号２１になるが、雑音２
４の成分は逆に周波数拡散されて、低い信号レベルを有
した［（ｆ_S―Δｆ）〜（ｆ_S＋Δｆ）］の広帯域の信号
２４ａとなる。

【００３５】この周波数逆拡散部２５の出力信号２６の
周波数帯域をＢＰＦ（バンドパスフィルタ）２７で、元
の周波数ｆ_S近傍に制限することによって、このＢＰＦ
２７から出力された信号２８のＳ／Ｎ比を大幅に向上で
きる。

【００３６】この動作原理を本願の金属検出機に適用す
る。送信コイルに印加される励磁信号は周波数拡散され
る。そして、この周波数拡散された状態の励磁信号が送
信コイルに印加されるので、送信コイルで生成される磁
界も周波数拡散している。この周波数拡散された磁界に
外部から雑音磁界が重畳する。

【００３７】受信コイルには、この雑音磁界が重畳され
かつ周波数拡散された磁界に対応した電流が流れる。し
たがって、この受信コイルの出力信号には、周波数拡散
された送信コイルからの信号成分と、周波数拡散されて
いない雑音成分とが含まれる。

【００３８】したがって、この受信コイルの出力信号を
周波数逆拡散すれば、信号成分は元の狭帯域の高い信号
レベルを有した信号になるが、雑音成分は逆に周波数拡
散されて、低い信号レベルを有した広帯域の信号とな
る。

【００３９】そこで、狭帯域のバンドパスフィルタを用
いて狭帯域の高い信号レベルのみを抽出すれば、受信コ
イルの出力信号のＳ／Ｎ比が大幅に向上する。

【００４０】また、別の発明は、上述した発明の金属検
出機における周波数拡散手段を、ＰＮ信号発生回路と、
ＰＮ信号発生回路から出力されたＰＮ信号を送信コイル
へ印加する励磁信号に乗算する信号合成器とで構成す
る。また、周波数逆拡散手段を、ＰＮ信号発生回路から
出力されたＰＮ信号を受信コイルの出力信号に乗算する
信号合成器とで構成する。

【００４１】さらに別の発明は、上述した発明の金属検
出機において、送信コイルと受信コイルとに対して、同
調特性を緩和するための同調緩和回路を設けている。

【００４２】このように同調緩和回路を設けて同調特性
を緩和すれば、例えば、被検査体の温度が変化したとし
ても、この被検査体における位相特性変化が緩やかにな
るので、図１０、図１１で示したリサージュ波形が大き
く変化しないので、検出感度が大きく変化することはな
い。

【００４３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の各実施形態を図面
を用いて説明する。（第１実施形態）図１は本発明の第１実施形態に係る金
属検出機の概略構成を示すブロック図である。図９に示
す従来の金属検出機と同一部分には同一符号を付して、
重複する部分の詳細説明を省略している。また、この金
属検出機の外観図は図８に示す外観図と同じである。

【００４４】この第１実施形態の金属検出機において
は、交流源５と送信コイル６との間に信号合成器３０が
介挿されている。送信コイル６に対して同調用のコンデ
ンサ４５が並列接続されている。また、受信コイル７に
対して同調用のコンデンサ４４が並列接続されている。

【００４５】受信コイル７の可変抵抗８と一対の同期検
波器９ａ、９ｂとの間には、信号合成器３２が介挿され
ている。各信号合成器３０、３２には、ＰＮ（擬似雑
音）信号発生回路３１が接続されている。

【００４６】ＰＮ信号発生回路３１には、直列接続され
たＮ個のレジスタと少なくとも１個のＥＸＯＲ（排他的
論理和）ゲートとが組込まれ、（２^N―１）のビット周
期を有するＰＮ（擬似雑音）信号ｄを発生して、各信号
合成器３０、３２へ印加する。

【００４７】信号合成器３０は、交流源５から出力され
た周波数ｆ_Sを有する励磁信号ａと、ＰＮ信号発生器３
１から入力されたＰＮ信号ｄとを信号合成する。このよ
うに周波数ｆ_Sを有する励磁信号ａは、ＰＮ信号ｄと信
号合成されることによって、周波数拡散される。ＰＮ信
号ｄで周波数拡散された励磁信号ａは新たな励磁信号ａ
₁として、送信コイル６へ印加すされる。したがって、
信号合成器３０とＰＮ信号発生器３１とは周波数拡散手
段を構成する。

【００４８】一対のコイル７ａ、７ｂが互いに巻回方向
が逆になるように差動接続された受信コイル７の出力端
子相互間に接続された可変抵抗８の可変端子からこの受
信コイル７の出力信号ｂが取出されて信号合成器３２へ
入力される。

【００４９】信号合成器３２は、受信コイル７の可変抵
抗８の可変端子から出力された周波数拡散された出力信
号ｂと、ＰＮ信号発生器３１から入力されたＰＮ信号ｄ
とを信号合成する。このように、既にＰＮ信号ｄで周波
数拡散された出力信号ｂは、同一のＰＮ信号ｄと信号合
成されることによって、元の周波数ｆ_Sに周波数逆拡散
される。ＰＮ信号ｄで周波数逆拡散された出力信号ｂは
新たな出力信号ｂ₁として、第１、第２の同期検波回路
９ａ、９ｂへ印加される。

【００５０】交流源５から出力された励磁電流ａは信号
合成器３０に印加されるとともに第１の同期検波器９ａ
へ印加される。さらに交流源５から出力された励磁電流
ａは９０°移相回路１０で９０°だけ移相されて新たな
励磁信号ａ₂として第２の同期検波器９ｂへ印加され
る。

【００５１】第１の同期検波器９ａは信号合成器３２の
出力信号ｂ₁を励磁信号ａで同期検波する。この第１の
同期検波器９ａの出力信号ｃ₁ はＢＰＦ１１ａで雑音成
分が除去され増幅器１２ａで増幅された後、Ａ／Ｄ変換
器３４ａでデジタルデータに変換され、例えばマイクロ
コンピュータからなる制御部３５へ入力される。

【００５２】また、第２の同期検波器９ｂは信号合成器
３２の出力信号ｂ₁を励磁信号ａ₂で同期検波する。この
第２の同期検波器９ａの出力信号ｃ₂ はＢＰＦ１１ｂ
で音成分が除去され増幅器１２ｂで増幅され、Ａ／Ｄ変
換器３４ｂでデジタルデータに変換され、前述した制御
部３５へ入力される。

【００５３】以上説明したように、受信コイル７の出力
信号ｂに含まれる信号成分に対しては、信号合成器３２
とＰＮ信号発生器３１とは周波数逆拡散手段を構成す
る。

【００５４】各ＢＰＦ１１ａ、１１ｂの通過周波数は励
磁信号ａの周波数ｆ_Sに設定されている。したががっ
て、この１１ａ、１１ｂは、周波数が逆拡散された後の
出力信号ｂ₁に含まれる励磁信号ａの周波数成分以外の
雑音の周波数成分を除去して、新たな出力信号ｃ₁、ｃ
_２として各増幅器１２ａ、１２ｂへ送出する。

【００５５】マイクロコンピュータからなる制御部３５
には、図８に示すフレーム３の外面に露出した操作パネ
ル４、表示部３６及びプリンタ３７が組込まれている。
そして、この制御部３５は、Ａ／Ｄ変換器３４ａから入
力された出力信号ｃ₁をＸ軸とし、Ａ／Ｄ変換器３４ｂ
から入力された出力信号ｃ₂をＹ軸とする図１０（ｂ）
に示したリサージュ波形１５をメモリ上に作成する。そ
して、この作成したリサージュ波形１５に変形部分１６
が存在するか否かを調べて、予め定められた許容限界以
上の変形部分１６が検出されると表示部２６に金属検出
を警告表示し、プリンタ３７で印字出力する。

【００５６】このように構成された第１実施形態の金属
検出機においては、図２を用いて説明したように、送信
コイル６に印加される励磁信号ａ₁は信号合成器３０で
ＰＮ信号ｄで周波数拡散されている。したがって、送信
コイル６で生成される磁界も周波数拡散している。この
周波数拡散された磁界に外部から雑音磁界が重畳する。
受信コイル７には、この雑音磁界が重畳されかつ周波数
拡散された磁界に対応した電流が流れる。したがって、
この受信コイル７の可変抵抗８の可変端子から出力され
る出力信号ｂには、周波数拡散された送信コイル６から
の信号成分と、周波数拡散されていない雑音成分とが含
まれる。

【００５７】したがって、この受信コイルの出力信号ｂ
を信号合成器３２で再度ＰＮ信号ｄと信号合成すれば、
信号成分は逆拡散されて元の狭帯域の高い信号レベルを
有した信号になるが、雑音成分は逆に周波数拡散され
て、低い信号レベルを有した広帯域の信号となる。

【００５８】そこで、通過周波数が励磁信号ａの周波数
ｆ_Sに設定された狭帯域のＢＰＦ１１ａ、１１ｂを用い
て狭帯域の高い信号レベルのみを抽出すれば、広帯域の
雑音成分の大部分は除去されて、各増幅器１２ａ、１２
ｂに入力される出力信号ｂ₂のＳ／Ｎ比が大幅に向上す
る。

【００５９】したがって、この金属検出機の被検査体１
に含まれる金属片の検出精度を大幅に向上できる。

【００６０】さらに、この第１実施形態の金属検出機に
おいては、周波数拡散手段と周波数逆拡散手段としてＰ
Ｎ信号発生回路３１を用いている。このＰＮ信号発生回
路３１は、間単に発生するＰＮ信号のパターンを変更で
きるので、ＰＮ信号のパターンが異なる複数の金属検出
機を隣接して配置できる。よって、食品製造工場におけ
る製品検査ラインの検査処理効率を向上できる。

【００６１】（第２実施形態）図３は本発明の第２実施
形態に係る金属検出機の概略構成を示すブロック図であ
る。図１に示す第１実施形態の金属検出機と同一部分に
は同一符号を付して、重複する部分の詳細説明を省略し
ている。また、この金属検出機の外観図は図８に示す外
観図と同じである。

【００６２】この第２実施形態の金属検出機において
は、信号合成器３０でＰＮ信号ｄにて周波数拡散された
励磁信号ａ₁は送信コイル６へ印可されると共に、第１
の同期検波器３８ａへ入力される。さらに、この周波数
拡散された励磁信号ａ₁は９０°移相器１０で９０°だ
け移相されて、新たな励磁信号ａ₂として、第２の同期
検波器３８ｂへ入力される。

【００６３】この第１、第２の同期検波器３８ａ、３８
ｂは、一種の信号合成器で構成されているので、受信コ
イル７の可変抵抗８の可変端子から出力された出力信号
ｂと周波数拡散された各励磁信号ａ₁、ａ₂とを信号合成
することによって、出力信号ｂを同期検波すると共に、
周波数逆拡散する。したがって、この第１、第２の同期
検波器３８ａ、３８ｂにおいて、受信コイル７の出力信
号ｂに含まれる雑音磁界に起因する雑音成分は周波数拡
散されて、低い信号レベルを有した広帯域の信号とな
る。

【００６４】この第１、第２の同期検波器３８ａ、３８
ｂから出力された出力信号ｃ₁、ｃ₂は、次のＢＰＦ３９
ａ、３９ｂにて、励磁信号ａの周波数成分以外の広周波
数帯域を有する雑音成分が除去される。各ＢＰＦ３９
ａ、３９ｂで雑音成分が除去された各出力信号ｃ₁、ｃ₂
は、増幅器１２ａ、１２ｂで増幅され、Ａ／Ｄ変換器３
４ａ、３４ｂでデジタルデータに変換されたのち、マイ
クロコンピュータからなる制御部３５へ入力される。

【００６５】このように構成された第２実施形態の金属
検出機においても、受信コイル７の出力信号ｂに含まれ
る雑音磁界に起因する雑音成分は大幅に抑制されるの
で、図１に示した第１実施形態の金属検出機とほぼ同じ
作用効果を奏する。

【００６６】さらに、この第２実施形態の金属検出機に
おいては、同期検波器で周波数逆変換を実施させて入る
ので、構成の簡素化を図ることができる。

【００６７】（第３実施形態）図４は本発明の第３実施
形態に係る金属検出機の要部を取出して示すブロック図
である。図３に示す第２実施形態の金属検出機と同一部
分には同一符号を付して、重複する部分の詳細説明を省
略している。

【００６８】この第３実施形態の金属検出機において
は、送信コイル６に印加する励磁信号の周波数を拡散す
る周波数拡散手段として、乱数発生器４０とＶＣＯ（電
圧制御発振器）４１とが採用されている。

【００６９】乱数発生器４０は、一定の周期で例えば１
〜Ｎまでの乱数を発生する。具体的には、乱数の値に対
応して電圧値が変化する乱数信号を次のＶＣＯ４１へ送
出する。ＶＣＯ４１は入力された乱数信号の各電圧値に
対応して変化する周波数［ｆ ₁、ｆ₂、…、ｆ_N］を有す
る励磁信号ａ₁を出力する。このＶＣＯ４１から出力さ
れた励磁信号ａ₁は送信コイル６へ印加される。

【００７０】したがって、送信コイル６へ印加される励
磁信号ａ₁は周波数拡散された信号となる。ＶＣＯ４１
から出力された周波数拡散された励磁信号ａ₁は送信コ
イル６へ印加されると共に、第１の同期検波回路３８ａ
へ入力される。さらに、この周波数拡散された励磁信号
ａ₁は９０°移相器１０で９０°だけ移相されて、新た
な励磁信号ａ₂として、第２の同期検波器３８ｂへ入力
される。

【００７１】このように構成された第３実施形態の金属
検出機においても、送信コイル６へ印加される励磁信号
ａ₁は周波数拡散され、受信コイル７の出力信吾ｂは、
各同期検波器３８ａ、３８ｂで周波数逆拡散されるの
で、受信コイル７の出力信号ｂに含まれる雑音磁界に起
因する雑音成分は大幅に抑制されるので、図３に示した
第２実施形態の金属検出機とほぼ同じ作用効果を奏す
る。

【００７２】（第４実施形態）図５は本発明の第３実施
形態に係る金属検出機の要部を取出して示すブロック図
である。図３に示す第２実施形態の金属検出機と同一部
分には同一符号を付して、重複する部分の詳細説明を省
略している。

【００７３】この第４実施形態の金属検出機において
は、送信コイル６に印加する励磁信号の周波数を拡散す
る周波数拡散手段として、ランプ波形発生回路４２とＶ
ＣＯ（電圧制御発振器）４２とが採用されている。

【００７４】ランプ波形発生回路４２は、図示するよう
に、一定周期Ｔ₁で電圧値が鋸歯状に変化するランプ波
形信号ｅを出力する。ランプ波形発生回路４２から出力
されたランプ波形信号ｅは次のＶＣＯ４１へ入力され
る。ＶＣＯ４１は入力された電圧値が鋸歯状に変化する
乱数信号の各電圧値に対応して周波数が鋸歯状に変化す
る励磁信号ａ₁を出力する。このＶＣＯ４１から出力さ
れた励磁信号ａ₁は送信コイル６へ印加される。

【００７５】したがって、送信コイル６へ印加される励
磁信号ａ₁は周波数拡散された信号となるので、図４に
示す第３実施形態の金属検出機とほぼ同様の作用効果を
奏することができる。

【００７６】（第５実施形態）図６は本発明の第５実施
形態に係る金属検出機の概略構成を示すブロック図であ
る。図１に示す第１実施形態の金属検出機と同一部分に
は同一符号を付して、重複する部分の詳細説明を省略し
ている。また、この金属検出機の外観図は図８に示す外
観図と同じである。

【００７７】この第５実施形態の金属検出機において
は、送信コイル６に隣接して、コンデンサとコイルとの
並列回路からなるスタガ同調回路５３が設けられてい
る。このスタガ同調回路５３は送信コイル６の同調特性
を緩和する機能を有している。

【００７８】さらに、受信コイル７の両端と接地間に、
この受信コイル７の同調特性を緩和するための接地抵抗
５１，５２が介挿されている。したがって、スタガ同調
回路５３及び各接地抵抗５１，５２は送信コイル６と受
信コイル７の同調特性を緩和する同調緩和回路を構成す
る。その他の構成は図１に示す第１実施形態の金属検出
機とほぼ同一である。

【００７９】次に、この同調緩和回路を用いて各コイル
６、７を含む合成された同調回路における同調特性を緩
和する理由を図７を用いて説明する。図７（ａ）は、同
調緩和回路を組込んでいない状態において、送信コイル
６と受信コイル７とを合成した同調回路における出力信
号ｂの周波数特性図である。図示するように、振幅特性
は同調回路の共振周波数ｆ₀近傍で鋭いピーク波形を示
す。一方、位相特性は同調回路の共振周波数ｆ₀で急激
に位相が１８０°反転する。このように、共振周波数ｆ
₀近傍で鋭いピーク波形及び急激な位相反転特性を有す
る同調回路を用いることによって、大きな信号レベルを
有した出力信号ｂを得ることができるので、出力信号ｂ
のＳ／Ｎ比を向上でき、金属片の検出精度を向上でき
る。

【００８０】しかしながら、この同調回路の共振周波数
ｆ₀は周囲温度Ｒが変化すると微妙に変化する。同調回
路の共振周波数ｆ₀が変化すると、出力信号ｂの位相が
急激に変化する周波数位置が変化する。その結果、図７
（ｃ）に示すように、制御部３５で算出されるリサージ
ュ波形１５のＸ軸、Ｙ軸に対する傾斜角度が大きく変化
する。その結果、被検査体１に含まれる金属片に起因す
る微妙な変形部を精度よく検出できない。

【００８１】そこで、この第５実施形態の金属検出機に
おいては、送信コイル６及び受信コイル７に上述した同
調緩和回路を設けることによって、図７（ｂ）に示すよ
うに、同調回路における出力信号ｂの振幅特性を同調回
路の共振周波数ｆ₀を含む信号レベルは低いが広い緩や
かな波形を示す。一方、位相特性は同調回路の共振周波
数ｆ₀で近傍で位相が緩やかに反転する。

【００８２】このように、共振周波数ｆ₀で近傍で位相
が緩やかに反転する場合においては、たとえ周囲温度Ｒ
が変化して共振周波数ｆ₀が変化したとしても、制御部
３５で算出される図７（ｃ）に示すリサージュ波形１５
のＸ軸、Ｙ軸に対する傾斜角度が大きく変化することは
ない。その結果、被検査体１に含まれる金属片に起因す
る微妙な変形部を精度よく検出できる。

【００８３】なお、出力信号ｂの同調時の信号レベルは
低下するが、前述した周波数拡散、周波数逆拡散の工程
を経ることによって、出力信号ｂのＳ／Ｎ比は十分高く
なるので、金属検出機全体としてのＳ／Ｎが低下するこ
とはない。よって、金属検出機全体としての被検査体１
に含まれる金属片の検出精度を大幅に向上できる。

【００８４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の金属検出
機においては、送信コイルに印加する励磁信号を周波数
拡散し、受信コイルの出力信号を周波数逆拡散してい
る。

【００８５】したがって、受信コイルで受信された信号
から、送信コイルと受信コイルとの間で混入された雑音
を大きく抑制して、受信コイルで受信された信号のＳ／
Ｎ比を大幅に向上でき、ひいては、被検査体に対する金
属片の検出精度を大幅に向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係わる金属検出機の概
略構成を示すブロック図

【図２】本発明の動作原理を説明するための図

【図３】本発明の第２実施形態に係わる金属検出機の概
略構成を示すブロック図

【図４】本発明の第３実施形態に係わる金属検出機の概
略構成を示すブロック図

【図５】本発明の第４実施形態に係わる金属検出機の概
略構成を示すブロック図

【図６】本発明の第５実施形態に係わる金属検出機の概
略構成を示すブロック図

【図７】同第５実施形態の金属検出機の動作原理を説明
するための図

【図８】一般的な金属検出機を示す外観図

【図９】従来の金属検出機の概略構成を示すブロック図

【図１０】金属検出機においてリサージュ波形が作成さ
れる順序を示す図

【図１１】従来の金属検出機で測定されたリサージュ波
形を示す図

【符号の説明】

１…被検査体２…ベルトコンベア４…操作パネル５…交流源６…送信コイル７…受信コイル８…可変抵抗９ａ、３８ａ…第１の同期検波器９ａ、３８ｂ…第１の同期検波器１０…９０°移相器１１ａ，１１ｂ、３９ａ、３９ｂ…ＢＰＦ１２ａ、１２ｂ…増幅器１５…リサージュ波形１６…変形部３０、３２…信号合成器３１…ＰＮ信号発生回路３３…ＢＰＦ３４ａ、３４ｂ…Ａ／Ｄ変換器３５…制御部４０…乱数発生器４１…ＶＣＯ４２…ランプ信号発生回路５１、５２…接地抵抗５３…スタガ同調回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者久保寺茂東京都港区南麻布五丁目10番27号アンリツ株式会社内Ｆターム(参考） 2G005 CA01 2G053 AA21 AB21 BB03 BC02 BC07 BC14 CA03 CB12 CB24 DA01 DA06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被検査体（１）の搬送路に沿って、交流
の励磁信号が印加される送信コイル（６）と差動接続さ
れた受信コイル（７）とを配設し、前記受信コイルの出
力信号に基づいて前記被検査体に含まれる金属片を検出
する金属検出機において、前記励磁信号の周波数を拡散する周波数拡散手段（３
０、３１、４０、４１、４２）と、前記受信コイルの出力信号の周波数を逆拡散する周波数
逆拡散手段（３１、３２、３８ａ、３８ｂ）と、この周波数逆拡散手段で周波数が逆拡散された後の出力
信号に含まれる前記励磁信号の周波数成分以外の周波数
成分を除去するバンドパスフィルタ（１１ａ、１１ｂ、
３９ａ、３９ｂ）とを備えた金属検出機。
【請求項２】前記周波数拡散手段は、ＰＮ信号発生回
路（３１）と、このＰＮ信号発生回路から出力されたＰ
Ｎ信号を前記送信コイルへ印加する励磁信号に乗算する
信号合成器（３０）とを有し、前記周波数逆拡散手段は、前記ＰＮ信号発生回路（３
１）から出力されたＰＮ信号を前記受信コイルの出力信
号に乗算する信号合成器（３２）を有することを特徴と
る請求項１記載の金属検出機。
【請求項３】前記送信コイル（６）と前記受信コイル
（７）とに対して、同調特性を緩和するための同調緩和
回路（５３、５２、５３）を設けることを特徴とする請
求項１又は２記載の金属検出機。