JP2005308573A - Method for detecting electrical signal accompanying magnetic field change due magnetic substance and detecting device used therefor - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、磁性体による磁界変化に伴う電気信号の検出方法およびそれに用いられる検出装置に関し、特にたとえば、電子物品監視システムなどに用いられる磁性タグ用の強磁性体を評価するための磁性体による磁界変化に伴う電気信号の検出方法およびそれに用いられる検出装置に関する。 The present invention relates to a method for detecting an electric signal accompanying a magnetic field change by a magnetic material and a detection device used therefor, and more particularly, for example, using a magnetic material for evaluating a ferromagnetic material for a magnetic tag used in an electronic article monitoring system. The present invention relates to a method for detecting an electric signal accompanying a change in a magnetic field and a detection device used therefor.
近年、百貨店、スーパーマーケット、小売店、図書館、展示場などにおいて、物品が無断で持ち出される被害が急増している。このような物品の無断持ち出しや盗難を防止するために、物品に線状あるいは帯状の感磁性被検知体を有する磁性タグを貼着し、物品が検知領域を通過する際に、磁性タグの感磁性被検知体による磁界変化を検出して警報を発する電子物品監視システムが採用されている。 In recent years, there has been a rapid increase in the damage caused by unauthorized removal of goods at department stores, supermarkets, retail stores, libraries, exhibition halls, and the like. In order to prevent such unauthorized removal or theft of the article, a magnetic tag having a linear or belt-like magnetic sensing object is attached to the article, and when the article passes through the detection area, 2. Description of the Related Art An electronic article monitoring system that detects a magnetic field change caused by a magnetic sensing object and issues an alarm is employed.
磁性タグ1は、図5に示すように、シート状の基材2を含む。基材2の一方面上には、オーバーコート層3が形成され、このオーバーコート層3内に感磁性被検知体4が保持されている。ここで用いられる感磁性被検知体4としては、パーマロイ、センダスト等の高透磁率材料、Co−B系、Co−Fe−B系、Co−Fe−Ni−B系、Fe−Ni−Mo−B系、Fe−Ni−P−B系、Fe−Ni−B系、Fe−B系、Fe−Mo−B系、Co−Fe−Mo−B−Si系等の非晶質金属材料、Fe−Si系、Ni−Fe系等の大バルクハウゼンジャンプを示す金属材料、ソフトフェライト等の酸化物材料などの比較的弱い外部磁界の変化で磁化状態が変化する、いわゆる軟磁性の各種磁性材料を用いることができる。また、基材2の地方面上には、接着層5が形成され、接着層5上に剥離紙6が仮着されている。この磁性タグ1を使用する際には、剥離紙6が接着層5から剥離され、磁性タグ1が物品に貼着される。
As shown in FIG. 5, the
このような磁性タグ1が貼着された物品が検知領域を通過するとき、感磁性被検知体4によって確実に警報が発せられる必要があるため、感磁性被検知体4あるいは作製された磁性タグ1の評価が行われる。このような評価を行うための評価装置についての文献はほとんど見当たらないが、電子物品監視システムに用いられる監視装置を磁性タグ1の評価に応用することが考えられる。このような監視装置として、たとえば図6に示すように、送信アンテナ7および受信アンテナ8を含む監視装置が開示されている。監視装置は、送信制御回路9を含み、送信制御回路9において呼び掛け信号波形が形成される。この呼び掛け信号波形が出力増幅器10で増幅されて、アンテナ駆動信号が形成される。そして、アンテナ駆動信号が送信アンテナ7に入力されることにより、呼び掛け信号としての交流磁界が発生させられる。
When an article to which such a
また、受信アンテナ8では、送信アンテナ7の呼び掛け信号による磁界の変化が交流信号として出力される。ここで、送信アンテナ7と受信アンテナ8との間に磁性タグ1が挿入されると、感磁性被検知体4の磁化状態の変化により、送信アンテナ7からの呼び掛け信号による磁界に変化が生じ、受信アンテナ8から磁界の変化に対応する電気信号が出力される。受信アンテナ8から出力される電気信号は、受信回路11において、呼び掛け信号に対応する電気信号と感磁性被検知体4による磁界の変化に対応する電気信号とに分離される。そして、感磁性被検知体4による磁界の変化に対応する電気信号が検出されることにより、磁性タグ1の存在が検出される。このような監視装置において、呼び掛け信号をパルス状の交流信号とすることにより、確実に磁性タグ1の存在を検出することができることが示されている(例えば、特許文献1参照)。
In the
このような監視装置においては、図7に示すように、受信アンテナから呼び掛け信号に対応した交流信号Aが出力される。そして、たとえば保磁力の非常に小さい感磁性被検知体を有する磁性タグが磁界内に挿入されたとき、呼び掛け信号としての交流磁界が0になる時点(正確には、交流磁界が0になった後、0に近い逆符号の値になる時点)で感磁性被検知体が磁化反転を起こし、受信アンテナから磁化反転に対応した電気信号Bが出力される。この磁化反転に対応した電気信号Bを取り出すために、呼び掛け信号に対応した電気信号Aと磁化反転に対応した電気信号Bとを分離するためのフィルタリングが必要となる。上述のようなパルス状の呼び掛け信号を採用した場合であっても、受信アンテナからは呼び掛け信号に対応する電気信号が出力されるため、フィルタリングは不可欠である。このようなフィルタリングのために、受信回路内にフィルタリング回路を設ける必要があり、複雑な回路構成となってしまう。 In such a monitoring apparatus, as shown in FIG. 7, an AC signal A corresponding to the interrogation signal is output from the receiving antenna. Then, for example, when a magnetic tag having a magnetic sensing object having a very small coercive force is inserted into the magnetic field, the AC magnetic field as an interrogation signal becomes zero (more precisely, the AC magnetic field has become zero). Thereafter, the magnetic sensing object undergoes magnetization reversal at the time when the value of the opposite sign close to 0 occurs), and an electric signal B corresponding to the magnetization reversal is output from the receiving antenna. In order to extract the electric signal B corresponding to this magnetization reversal, filtering is required to separate the electric signal A corresponding to the interrogation signal and the electric signal B corresponding to the magnetization reversal. Even when the pulse-like interrogation signal as described above is employed, filtering is indispensable because an electric signal corresponding to the interrogation signal is output from the receiving antenna. For such filtering, it is necessary to provide a filtering circuit in the receiving circuit, resulting in a complicated circuit configuration.
それゆえに、この発明の主たる目的は、簡単な回路構成で磁性体による磁界変化に伴う電気信号を検出することができる検出方法と、このような検出方法に用いられる検出装置を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, a main object of the present invention is to provide a detection method capable of detecting an electric signal accompanying a magnetic field change caused by a magnetic material with a simple circuit configuration, and a detection device used in such a detection method. .
この発明は、磁界の変化を電気信号として出力させるための2つのセンサに実質的に等しい交流磁界を印加する工程と、交流磁界内の2つのセンサの一方側に片寄って磁性体を挿入する工程と、交流磁界内において磁性体による磁界の変化に伴う2つのセンサからの電気信号の出力の差を検知する工程とを含む、磁性体による磁界変化に伴う電気信号の検出方法である。
実質的に等しい交流磁界内において、2つのセンサによって磁界の変化を電気信号として出力し、これらのセンサからの電気信号の出力の差をとることにより、実質的に等しい交流磁界による電気信号の出力が相殺され、ほぼ0に近い出力となる。この状態において、2つのセンサの一方側に片寄って磁性体を挿入する(置く)ことにより、交流磁界によって磁性体の磁化状態に変化が起こり、磁性体の磁化状態の変化による磁界変化に伴う出力信号が交流磁界による出力に重畳して、2つのセンサから出力される。このとき、磁性体は2つのセンサの一方側に片寄って挿入されるため、磁性体に近いセンサからは大きい出力が得られ、磁性体から遠いセンサからは小さい出力が得られる。そのため、2つのセンサからの出力の差をとっても、磁性体の磁化状態の変化による磁界変化に伴う出力は0にならない。このように、2つのセンサからの出力の差を測定することにより、実質的に等しい交流磁界による出力を相殺し、磁性体の磁化状態の変化による磁界変化に伴う電気信号を検出することができる。
The present invention includes a step of applying a substantially equal AC magnetic field to two sensors for outputting a change in magnetic field as an electric signal, and a step of inserting a magnetic material by shifting to one side of the two sensors in the AC magnetic field. And a method for detecting an electric signal accompanying a magnetic field change by the magnetic material, including a step of detecting a difference in output of the electric signal from the two sensors accompanying the change of the magnetic field by the magnetic material in the alternating magnetic field.
Within a substantially equal alternating magnetic field, the change in the magnetic field is output as an electric signal by two sensors, and the output of the electric signal from these sensors is taken to output an electric signal by the substantially equal alternating magnetic field. Are canceled out, and the output becomes nearly zero. In this state, when the magnetic material is inserted (placed) on one side of the two sensors, a change occurs in the magnetization state of the magnetic material due to the alternating magnetic field, and the output accompanying the change in the magnetic field due to the change in the magnetization state of the magnetic material. A signal is superimposed on the output from the alternating magnetic field and output from the two sensors. At this time, since the magnetic body is shifted toward one side of the two sensors, a large output is obtained from a sensor close to the magnetic body, and a small output is obtained from a sensor far from the magnetic body. Therefore, even if the difference between the outputs from the two sensors is taken, the output accompanying the change in the magnetic field due to the change in the magnetization state of the magnetic material does not become zero. In this way, by measuring the difference between the outputs from the two sensors, it is possible to cancel out the output caused by substantially the same AC magnetic field, and to detect the electrical signal accompanying the change in the magnetic field due to the change in the magnetization state of the magnetic material. .
また、この発明は、均一な交流磁界を発生させるための磁界発生装置と、磁界発生装置によって発生する交流磁界内に置かれて交流磁界内の磁界の変化を電気信号として出力させるための2つのセンサと、2つのセンサからの電気信号の出力の差を検知するための検知装置とを含む、磁性体による磁界変化に伴う電気信号の検出装置である。
磁界発生装置によって均一な交流磁界を発生し、交流磁界内に置かれた2つのセンサからの電気信号の出力の差を検知することにより、均一な交流磁界による電気信号は相殺される。そして、2つのセンサの一方側に片寄って磁性体を挿入することにより、上述の方法により、磁性体の磁化状態の変化による磁界の変化に伴う電気信号を検知装置によって検知することができる。
このような検出装置において、磁界発生装置として、均一な磁界を発生させることができるヘルムホルツコイルを用いることができる。
また、2つのセンサとして、同じ特性を有する検出コイルを用いることができ、これらの検出コイルから出力される電気信号が逆位相となるようにして2つの検出コイルを接続することにより、2つの検出コイルからの電気信号の出力の差を検知装置によって検知することができる。
The present invention also includes a magnetic field generator for generating a uniform alternating magnetic field and two magnetic fields that are placed in an alternating magnetic field generated by the magnetic field generator and output changes in the alternating magnetic field as electrical signals. An apparatus for detecting an electrical signal that accompanies a change in a magnetic field caused by a magnetic body, including a sensor and a detection device for detecting a difference in output of electrical signals from the two sensors.
By generating a uniform alternating magnetic field by the magnetic field generator and detecting the difference in the output of the electrical signals from the two sensors placed in the alternating magnetic field, the electrical signal due to the uniform alternating magnetic field is canceled out. Then, by inserting the magnetic material toward one side of the two sensors, an electric signal accompanying a change in the magnetic field due to a change in the magnetization state of the magnetic material can be detected by the detection device by the method described above.
In such a detection device, a Helmholtz coil capable of generating a uniform magnetic field can be used as the magnetic field generation device.
In addition, detection coils having the same characteristics can be used as the two sensors, and two detection coils are connected by connecting the two detection coils so that the electrical signals output from these detection coils are in opposite phases. The difference in the output of the electrical signal from the coil can be detected by the detection device.
この発明によれば、2つのセンサからの電気信号の出力の差をとることにより、実質的に等しい交流磁界により現れる電気信号を相殺することができるため、センサから出力される実質的に等しい交流磁界による電気信号と、磁性体の磁化状態の変化による磁界変化に伴い現れる電気信号とを分離する必要がない。そのため、センサの出力を検知するための検知装置に、フィルタリングを行うための回路を設ける必要がなく、簡単な回路構成とすることができる。
また、この検出装置では、実質的に等しい交流磁界内に挿入された磁性体の磁化状態の変化による磁界変化を検出することができるため、電子物品監視システムに用いられる感磁性被検知体の評価のみならず、たとえば磁性タグを本装置のセンサに近接させるタイプの電子物品監視システム、あるいは容器内に隠された刃物などを検出するための金属探知機としても使用することができる。
According to the present invention, by taking the difference between the outputs of the electric signals from the two sensors, the electric signals appearing by the substantially equal AC magnetic field can be canceled, so that the substantially equal AC output from the sensors can be obtained. There is no need to separate an electric signal due to a magnetic field and an electric signal that appears due to a magnetic field change due to a change in the magnetization state of the magnetic material. Therefore, it is not necessary to provide a circuit for filtering in the detection device for detecting the output of the sensor, and a simple circuit configuration can be obtained.
In addition, since this detection device can detect a magnetic field change due to a change in the magnetization state of a magnetic material inserted in a substantially equal alternating magnetic field, evaluation of a magnetically sensitive object used in an electronic article monitoring system. In addition, for example, the present invention can be used as an electronic article monitoring system of a type in which a magnetic tag is brought close to the sensor of this apparatus, or a metal detector for detecting a blade hidden in a container.
この発明の上述の目的,その他の目的,特徴および利点は、図面を参照して行う以下の発明を実施するための最良の形態の説明から一層明らかとなろう。 The above object, other objects, features, and advantages of the present invention will become more apparent from the following description of the best mode for carrying out the invention with reference to the drawings.
図1は、この発明の磁性体による磁界変化に伴う出力の検出方法に用いられる検出装置の一例を示す図解図である。検出装置20は、均一な交流磁界を発生させることができる磁界発生装置22を含む。このような磁界発生装置22としては、たとえばヘルムホルツコイルなどを用いることができる。ヘルムホルツコイルは、半径aの円形コイル2つを平行に同軸におき、距離をaに等しくとったものであり、一様な磁界を得るために用いられる。このようなヘルムホルツコイルを得るために、磁界発生装置22は、2つの励磁コイル22a,22bが、平行にかつ同軸に配置される。
FIG. 1 is an illustrative view showing one example of a detection apparatus used in a method for detecting an output accompanying a magnetic field change by a magnetic body of the present invention. The
磁界発生装置22によって均一な交流磁界を発生させるために、駆動装置24が励磁コイル22a,22bに接続される。駆動装置24は、発振回路と増幅回路とを含む。発振回路では、たとえば正弦波などの均一な交流信号が発振させられ、この交流信号が増幅回路において電力増幅されて駆動信号が得られる。得られた駆動信号が励磁コイル22a,22bに与えられ、磁界発生装置22内に均一な交流磁界が形成される。なお、駆動装置24で形成される駆動信号としては、正弦波信号に限らず、三角波信号やのこぎり波信号などであってもよい。
In order to generate a uniform alternating magnetic field by the
2つの励磁コイル22a,22bの間には、2つのセンサ26a,26bが配置される。これらのセンサ26a,26bによって、磁界発生装置22内における磁界の変化に対応する電気信号が出力される。センサ26a,26bとしては、たとえば同じ特性を有する検出コイルが用いられる。そして、2つの検出コイルの極性が逆となるように接続することにより、センサ26a,26bから得られる電気信号の出力の差を得ることができる。センサ26a,26bの電気信号の出力の差は、検知装置28で検知される。このように、検知装置28には、センサ26a,26bの電気信号の出力の差が入力されるため、検知装置28においては足し算回路や引き算回路などを必要としない。
Two
この検出装置20では、磁界発生装置22によって発生する均一な交流磁界により、2つのセンサ26a,26bから均一な交流信号が出力される。ここでは、センサ26a,26bとして同じ特性を有する検出コイルが用いられているため、センサ26a,26bから同じ出力の電気信号が得られる。そして、2つの検出コイルの極性が逆となるように接続されていることにより、センサ26a,26bの出力の差が検知装置28に入力されるため、検知装置28で検知される電気信号はほぼ0となる。
In the
ここで、図2に示すように、たとえば一方のセンサ26a側に感磁性被検知体30が挿入されると、磁界発生装置22による交流磁界により、感磁性被検知体30の磁化状態が変化する。たとえば感磁性被検知体30が、保持力0に近い磁性体である場合、図3に示すように、磁界発生装置22内の交流磁界が0になった後0に近い逆符合の値になる時点で、感磁性被検知体30が磁化反転する。感磁性被検知体30が磁化反転すると、その近傍における磁界に変化が生じ、磁界変化に対応してセンサ26a,26bから電気信号が出力される。
Here, as shown in FIG. 2, for example, when the
感磁性被検知体30は、一方のセンサ26a側に挿入されているため、センサ26a近傍における感磁性被検知体30の磁化反転による磁界変化が大きく、他方のセンサ26b近傍における該磁界変化は小さい。そのため、感磁性被検知体30の磁化反転に伴って、一方のセンサ26aから大きい電気信号が出力され、他方のセンサ26bから小さい電気信号が出力される(図2の場合、センサ26bの電気信号は0に近い)。したがって、センサ26a,26bの電気信号の出力の差をとることにより、検知装置28において、感磁性被検知体30の磁化反転に伴う電気信号としての出力を検知することができる。
Since the
図4は、検知装置28で検知される電気信号(電圧)を示す波形図である。図4において、磁界発生装置22によって発生する均一な交流磁界により、センサ26a,26bから出力される電気信号の出力の差として、正弦波信号Aが検知されているが、この正弦波信号Aはほぼ0に近いものである。そして、感磁性被検知体30が一方のセンサ26a側に挿入されると、交流磁界が0となった後0に近い逆符合の値になる時点で感磁性被検知体30が磁化反転を起こし、それによる磁界変化がセンサ26a,26bから電気信号として出力される。検知装置28においては、センサ26a,26bからの電気信号の出力の差が検知されるが、感磁性被検知体20は一方のセンサ26a側に挿入されているため、センサ26a,26bの電気信号の大きさに差があり、検知装置28では、交流磁界による電気信号Aに比べて非常に大きい電気信号Bが検知される。
FIG. 4 is a waveform diagram showing an electrical signal (voltage) detected by the
このように、この検出装置20では、磁界発生装置22によって発生する交流磁界による電気信号はほとんど検知装置28に入力されず、感磁性被検知体30の磁化反転による磁界変化に伴う電気信号のみが検知装置28に入力される。したがって、検知装置28内において、交流磁界による電気信号と、感磁性被検知体30の磁化反転による磁界変化に伴う電気信号とを分離するためのフィルタリング回路を設ける必要がなく、簡単な回路構成とすることができる。また、磁界発生装置22による交流磁界による電気信号がほとんど検知されないため、感磁性被検知体30の磁化反転による磁界変化に伴う電気信号を正確に検知することができ、感磁性被検知体30やそれを用いた磁性タグなどの評価を正確に行うことができる。また、この検出装置20を用いて感磁性被検知体に用いる磁性体による電気信号の出力を評価することにより、感磁性被検知体用磁性体のロットの良否判定を行うことができる。
As described above, in this
この検出装置20を用いることにより、感磁性被検知体30やそれを用いた磁性タグなどの評価を正確に行うことができるため、電子物品監視システムにおいて、確実に物品の不法な持ち出しを検出することができる磁性タグを得ることができる。また、この検出装置20は、感磁性被検知体30を有する磁性タグをセンサ26aあるいは26bに近接するタイプの電子物品監視システムとして用いることができる。
By using this
この検出装置20によって、磁性体の磁化状態の変化による磁界変化に伴う電気信号を検知することができるが、上述のように、磁性体の磁化反転等の磁化状態の変化に伴う磁界変化に限られるものではない。たとえば、均一な交流磁界内に磁性体を挿入することにより、磁性体に渦電流が発生し、この渦電流によって生じる磁界変化であっても、検出装置20によって検出することができる。
The
したがって、たとえば容器内に入った小型の刃物などを発見することができ、このような刃物の持ち込みが規制されているエリア内に、刃物が持ち込まれることを未然に防止することができる。また、郵便物の封筒を開封することなく、封筒内の金属物の存在を確認することができる。このように、この検出装置20は、小型の金属探知機としても使用することができる。
Therefore, for example, a small blade or the like entering the container can be found, and it is possible to prevent the blade from being brought into an area in which such blade is restricted. In addition, the presence of a metal object in the envelope can be confirmed without opening the envelope of the mail. Thus, this
このように、交流磁界による磁性体の磁化状態の変化に伴う磁界が、均一な交流磁界に重畳されて、磁性体の周辺の磁界が変化する。そして、2つのセンサ26a,26bによって磁界変化による電気信号が差動方式によって検知されることにより、磁性体による微小な磁界変化も検出することができ、そして、その磁界変化を容易に検知することができ、検出装置20の小型化が可能である。なお、磁性体は、2つのセンサ26a,26bのいずれか一方の側に片寄って挿入すれば検出することができ、その挿入位置を厳密に特定する必要はない。
Thus, the magnetic field accompanying the change in the magnetization state of the magnetic material due to the alternating magnetic field is superimposed on the uniform alternating magnetic field, and the magnetic field around the magnetic material changes. And by detecting the electric signal due to the magnetic field change by the two
また、センサ26a,26bとしては、検出コイルに限らず、たとえばホール素子などを用いて磁界変化を電気信号に変換し、その出力を差動回路を通して検知装置28で検知してもよい。このように、磁界変化を電気信号に変換できるものであれば、センサ26a,26bとして使用することができる。
Further, the
20 検出装置
22 磁界発生装置
22a,22b 励磁コイル
24 駆動装置
26a,26b センサ
28 検知装置
30 感磁性被検知体
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記交流磁界内の2つの前記センサの一方側に片寄って磁性体を挿入する工程、および
前記交流磁界内において前記磁性体による磁界の変化に伴う2つの前記センサからの電気信号の出力の差を検知する工程を含む、磁性体による磁界変化に伴う電気信号の検出方法。 Applying substantially equal alternating magnetic fields to the two sensors for outputting changes in the magnetic field as electrical signals;
A step of inserting a magnetic material to one side of the two sensors in the alternating magnetic field, and a difference in output of electric signals from the two sensors due to a change in the magnetic field by the magnetic material in the alternating magnetic field. A method for detecting an electric signal accompanying a magnetic field change by a magnetic material, comprising a step of detecting.
前記磁界発生装置によって発生する交流磁界内に置かれて前記交流磁界内の磁界の変化を電気信号として出力させるための2つのセンサ、および
2つの前記センサからの電気信号の出力の差を検知するための検知装置を含む、磁性体による磁界変化に伴う電気信号の検出装置。 A magnetic field generator for generating a uniform alternating magnetic field,
Two sensors placed in an alternating magnetic field generated by the magnetic field generator for outputting a change in the magnetic field in the alternating magnetic field as an electrical signal, and a difference in output of electrical signals from the two sensors is detected The detection apparatus of the electric signal accompanying the magnetic field change by a magnetic body is included including the detection apparatus for.
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