JP2005283170A

JP2005283170A - 金属探知器

Info

Publication number: JP2005283170A
Application number: JP2004093804A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Mikami; 貴大三上
Original assignee: Fuji Tecom Inc
Current assignee: Fuji Tecom Inc
Priority date: 2004-03-26
Filing date: 2004-03-26
Publication date: 2005-10-13

Abstract

【課題】電源出力の安定性を十分に確保することができると共に、消費電力をそれ程増大させることなく、探査性能を大幅に向上させることができる金属探知器を提供する。
【解決手段】周囲に磁界を発生させることにより、磁界中に存在する金属物体に渦電流を発生させ、それにより発生した二次磁界を捕捉し、磁界の変化を検出することによって、金属物体の有無を探知する金属探知器１において、金属探知器１の検出部２を、周囲に磁界を発生させる送信アンテナコイル５と、周囲に磁界を発生させる別体の補助送信アンテナコイル６と、発生した二次磁界を捕捉する受信アンテナコイル７と、から構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、周囲に磁界を発生させることにより、磁界中に存在する金属物体に渦電流を発生させ、それにより発生した二次磁界を捕捉し、磁界の変化を検出することによって、金属物体の有無を探知する金属探知器に関する。

従来、周囲に磁界を発生させることにより、金属物体に渦電流を発生させ、それにより発生した二次磁界を捕捉することによって、金属物体の有無を探知する金属探知器１０１として、図５及び図６に示すように、検出部１０２、制御部１０３、表示部１０４等から構成されるものが知られている。

検出部１０２は、周囲に磁界を発生させる送信アンテナコイル１０５及び発生した二次磁界を捕捉する受信アンテナコイル１０６から構成され、制御部１０３は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）１０７、送信回路１０８、受信回路１０９、アナログデジタル（Ａ／Ｄ）変換器１１０等から構成される。

上記金属探知器１０１においては、先ず、ＣＰＵ１０７から制御信号が送信回路１０８に送られると、送信回路１０８において送信信号が生成され、その送信信号に基づいて送信アンテナコイル１０５に所定電圧が印加されると、送信アンテナコイル１０５の周囲には磁界が発生する。

ここで、金属探知器１０１の検出部１０２を地面等に近接させれば、地面近傍の地中等に埋設された金属物体Ｘは磁界中に位置することとなり、金属物体内部には渦電流が発生し、それにより金属物体の周囲には二次磁界が発生する。

その二次磁界を受信アンテナコイル１０６が捕捉して、検出信号として受信回路１０９に送れば、受信回路１０９において信号増幅等され、Ａ／Ｄ変換器１１０においてデジタル信号に変換され、ＣＰＵ１０７によって演算処理される。そして、表示器１０４に適宜出力表示される。

上記にあっては、図７（Ａ）に示すように、検出部１０２に送信アンテナコイル１０５及び受信アンテナコイル１０６を配設した場合について説明したが、図７（Ｂ）に示すように、検出部１０２に送信アンテナコイル１０５及び受信アンテナコイル１０６の機能を兼備した送受信アンテナコイル１１１を配設してもよい。

かかる構成を有する金属探知器及びそれを使用した金属探知方法は、例えば、特許文献１等に開示されている。

特開平７−２１８６４５号公報

上記金属探知器において、その探査性能を向上させるためには、例えば、地中深い場所に埋設された金属物体Ｘを高精度に探査するためには、２通りの方法が考えられる。

１つの方法として、受信アンテナコイル、受信回路等から成る受信システムの検出能力を向上させること、例えば、受信アンテナコイルの感度を高めて、弱い二次磁界でも検出できるようにすることが考えられる。

しかし、この方法にあっては、土壌等に含まれる金属成分によってノイズが発生し、このノイズを除去するのが困難である等、ＳＮ比を向上させるのは極めて困難である。

もう一つの方法として、送信回路、送信アンテナコイル等から成る送信システムの発信能力を向上させること、例えば、送信アンテナコイルへの印加電圧を高くしたり、発信時間を長くして、強い磁界を発生させるようにすることが考えられる。

しかし、この方法にあっては、電源出力の安定性が十分に確保できないと共に、金属探知器の消費電力が大幅に増大することとなり、望ましいものとは言えない。

本発明は、かかる従来の問題点に鑑みて為されたものであり、電源出力の安定性を十分に確保することができると共に、金属探知器の消費電力をそれ程増大させることもなく、
探査性能を大幅に向上させ、地中深い場所に埋設された金属物体をも高精度に探査することができる金属探知器を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の金属探知器は、その検出部を、周囲に磁界を発生させる送信アンテナコイルと、周囲に磁界を発生させる別体の補助送信アンテナコイルと、発生した二次磁界を捕捉する受信アンテナコイルと、から構成したことを特徴とする。

以下、本発明の金属探知器の実施形態について、図面を参照して具体的に説明する。
図１は本発明の金属探知器の概略構成図であり、図２（Ａ）は送信アンテナコイル、補助送信アンテナコイル及び受信アンテナコイルを配設した検出部を示す説明図、（Ｂ）は送受信アンテナコイル及び補助送信アンテナコイルを配設した検出部を示す説明図である。

本発明の金属探知器１は、図１及び図２に示すように、検出部２、制御部３、表示部４等から構成される。
検出部２は、周囲に磁界を発生させる送信アンテナコイル５、補助送信アンテナコイル６、及び発生した二次磁界を捕捉する受信アンテナコイル７から構成される。
制御部３は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）８、同期制御回路９、送信回路１０、送信回路１１、受信回路１２、アナログデジタル（Ａ／Ｄ）変換器１３等から構成される。

本発明の金属探知器１は、周囲に磁界を発生させる送信アンテナコイル５に加えて、補助送信アンテナコイル６を設けたことを特徴とする。
補助送信アンテナコイル６を付加することによって、送信システムの発信能力を向上させることができ、強い磁界を発生させることができるため、金属物体Ｘに強い二次磁界を発生させることができる。よって、受信アンテナコイル７による二次磁界の検出値も増大し、金属物体Ｘの大深度探査が可能となる。

補助送信アンテナコイル６を付加することによって、送信回路１１も付加されることになるが、送信回路１１は、送信回路１０と同電圧値で駆動することができるから、回路への負担は抑制される。

又、本発明の金属探知器１においては、同期制御回路９を配置して、送信アンテナコイル５、補助送信アンテナコイル６及び受信アンテナコイル７に送る信号を同期させ、アンテナコイル相互の干渉を抑制して、効果的に作動することができるようにしてある。

本発明の金属探知器１においては、先ず、ＣＰＵ８から制御信号が送られると、同期制御回路９において同期制御されて、制御信号は送信回路１０、送信回路１１、受信回路１２に送られる。
送信回路１０，１１において送信信号が生成されると、その送信信号に基づいて送信アンテナコイル５，補助送信アンテナコイル６に所定電圧が印加されて、送信アンテナコイル１０５，補助送信アンテナコイル６の周囲には磁界が発生する。

金属探知器１の検出部２を地面等に近接させれば、地中等に埋設された金属物体Ｘは磁界中に位置することとなり、金属物体Ｘ内部には渦電流が発生し、それにより金属物体の周囲には二次磁界が発生する。

その二次磁界を受信アンテナコイル７が捕捉して、検出信号として受信回路１２に送れば、受信回路１２において信号増幅等され、Ａ／Ｄ変換器１３においてデジタル信号に変換され、ＣＰＵ８によって演算処理される。そして、表示器４に適宜出力表示される。

［実験例１］
受信アンテナコイル７に対する補助送信アンテナコイル６の最適な設置位置を調査するため、床に載置した高さ７８ｃｍのダンボール上に補助送信アンテナコイル６を載置し、図３に示すように、補助送信アンテナコイル６上に肉厚ｈｃｍの発泡材２１を載置し、その発泡材２１上に受信アンテナコイル７，７を載置した実験装置を製作した。
ここで、補助送信アンテナコイル６としては外周径１０９０×３４０ｍｍ、受信アンテナコイル７としては外周径４８０×３００ｍｍのものを使用した。
対象となる金属物体としては直径３０ｍｍ及び直径１００ｍｍの鉄製円板を使用し、これらを上記実験装置の上方に保持させて、それらの存在を検出することができる距離を測定した。そして、肉厚ｈｃｍの異なる発泡材２１に代えて、同様に、検出することができる距離を測定した。

その結果は表１に示す通りであり、肉厚ｈ＝４ｃｍの発泡材２１を載置した場合に、すなわち、補助送信アンテナコイル６と受信アンテナコイル７との垂直距離が４ｃｍの場合に、最も検出可能距離が長いということが判明した。垂直距離が９ｃｍの場合にも、それほど検出可能距離は短くならないことも判明した。

［実験例２］
次に、本発明の金属探知器１及び従来の金属探知器１０１を使用し、それらの送信電圧波形を測定、比較することによって、地中等に埋設された金属物体Ｘを探査する能力について確認した。
本発明の金属探知器１としては、実験例1における実験装置を使用した。従来の金属探知器１０１としては、実験例1における実験装置において、補助送信アンテナコイル６に代えて、肉厚2ｃｍの発泡材を配置したものを使用した。
又、送信回路１０の出力端にオシロスコープを接続することによって、送信電圧波形を測定した。

その結果は図４に示す通りであり、従来の金属探知器１０１によれば、送信電圧の強さは−２７０Ｖ、送信に要する時間は８．１μｓであるのに対して、本発明の金属探知器１によれば、送信電圧の強さは−３００Ｖ、送信に要する時間は７．９μｓであった。
よって、本発明の金属探知器１は、従来の金属探知器１０１に比較して、送信電圧が強くなっており、送信に要する時間も短くなっており、探査性能が向上していることが実証された。

上記においては、図２（Ａ）に示すように、検出部２に送信アンテナコイル５、補助送信アンテナコイル６及び受信アンテナコイル７を配設した場合について説明したが、図２（Ｂ）に示すように、検出部２に送受信アンテナコイル１４及び補助送信アンテナコイル６を配設してもよい。

本発明の金属探知器の概略構成図である。本発明の金属探知器における検出部を示す説明図であって、（Ａ）は送信アンテナコイル及び受信アンテナコイルを配設した場合、（Ｂ）は送受信アンテナコイルを配設した場合の説明図である。受信アンテナコイルに対する補助送信アンテナコイルの最適位置を調査するために使用した実験装置の概略構成図である。本発明の金属探知器及び従来の金属探知器を使用して、それらの送信電圧波形を測定した結果を示すグラフである。従来の金属探知器の概略外観図である。従来の金属探知器の概略構成図である。従来の金属探知器における検出部を示す説明図であって、（Ａ）は送信アンテナコイル及び受信アンテナコイルを配設した場合、（Ｂ）は送受信アンテナコイルを配設した場合の説明図である。

符号の説明

１金属探知器
２検出部
５送信アンテナコイル
６補助送信アンテナコイル
７受信アンテナコイル
９同期制御回路
Ｘ金属物体

Claims

周囲に磁界を発生させることにより、磁界中に存在する金属物体に渦電流を発生させ、それにより発生した二次磁界を捕捉し、磁界の変化を検出することによって、金属物体の有無を探知する金属探知器において、その検出部を、周囲に磁界を発生させる送信アンテナコイルと、周囲に磁界を発生させる別体の補助送信アンテナコイルと、発生した二次磁界を捕捉する受信アンテナコイルと、から構成したことを特徴とする金属探知器。
前記送信アンテナコイルと、前記補助送信アンテナコイルに送る信号を同期させる同期制御回路を配置したことを特徴とする請求項１に記載の金属探知器。