JP2009186337A - Metal detection device and metal detection method - Google Patents

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Keita Yamazaki
慶太 山崎
Hiroshi Watanabe
博司 渡辺
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a metal detection device capable of performing highly accurate measurement with simple structure and method, and detecting a position or the size of a reinforcement or a metal pipe buried inside concrete. <P>SOLUTION: This device is equipped with: a gage head 11 for measuring a magnetic field at a measuring point P; an inside coil 12 for generating the first magnetic field to the measuring point P; and an outside coil 13 constituted separately from the inside coil 12, for adjusting a resultant magnetic field of the first magnetic field and the second magnetic field at the measuring point P approximately to be zero, by generating the second magnetic field in the opposite direction to the first magnetic field relative to the measuring point P. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

この発明は、金属を探知するための金属探知装置及び金属探知方法に関する。   The present invention relates to a metal detection device and a metal detection method for detecting metal.

従来、様々な目的で金属探知が行われている。例えば、建屋の壁面や床面を構成するコンクリートの内部に埋設された鉄筋や金属配管の探知、空港やMRI(Magnetic Resonance Imaging)室の如き特殊領域に対する金属の出入りを監視するための探知、あるいは、食品への金属の混入を監視するための探知がある。このような金属探知を行うための一つの原理として、電磁誘導方式が知られている。   Conventionally, metal detection has been performed for various purposes. For example, detection of rebars and metal pipes embedded in the concrete that constitutes the walls and floors of buildings, detection to monitor the entry and exit of metals in special areas such as airports and MRI (Magnetic Resonance Imaging) rooms, or There are detections to monitor metal contamination in food. As one principle for performing such metal detection, an electromagnetic induction method is known.

例えば、特許文献1には電磁誘導方式の金属片選別装置が開示されている。この装置は、一対のセンサを備えて構成されている。これらセンサの各々には、駆動コイルと検出コイルとが相互に同心円状に配置されている。各センサの駆動コイルには、当該駆動コイルを励磁駆動するための交流信号源が接続されており、各センサの検出コイルには、当該検出コイルの検出信号の差分信号を出力する差動増幅器が接続されている。このような構造において、一方のセンサの検出コイル内に試料金属片をセットすると共に、他方のセンサの検出コイル内に標準となる試料金属片をセットした上で、交流信号源にて駆動コイルを励磁駆動すると、この駆動コイルにて発生された磁束によって各試料金属片に渦電流が生ずる。各試料金属片の渦電流は、試料金属片の組成や外形寸法の相違に応じて相互に異なるものとなるので、この渦電流の差分を差動増幅器にて増幅して解析することで、各試料金属片の組成の異同等を判定することができる。   For example, Patent Document 1 discloses an electromagnetic induction type metal piece sorting apparatus. This apparatus includes a pair of sensors. In each of these sensors, a drive coil and a detection coil are arranged concentrically with each other. An AC signal source for exciting and driving the drive coil is connected to the drive coil of each sensor, and a differential amplifier that outputs a differential signal of the detection signal of the detection coil is connected to the detection coil of each sensor. It is connected. In such a structure, a sample metal piece is set in the detection coil of one sensor, and a standard sample metal piece is set in the detection coil of the other sensor. When excitation driving is performed, an eddy current is generated in each sample metal piece by the magnetic flux generated by the driving coil. The eddy currents of each sample metal piece differ from each other according to the difference in the composition and external dimensions of the sample metal piece. Therefore, each eddy current difference is amplified by a differential amplifier and analyzed. The difference in composition of the sample metal pieces can be determined.

特開昭59−43349号公報JP 59-43349

しかしながら、特許文献1に記載の金属片選別装置は、一対のセンサの各々にて発生される渦電流の差分を演算することで金属片の選別を行っているので、測定精度を高めるためには、各センサの相互間における製造誤差や、各センサに対する試料金属片の配置位置のずれや、標準となる試料金属片の製造誤差等を除去する必要があり、この除去処理を行うために、機械的な調整や、参照信号を予め取得する等の電気処理上の手間を要していた。また、この金属片選別装置では、標準となる試料金属片に対する相対的な組成の異同のみが検知でき、コンクリートの内部に埋設された鉄筋や金属配管の位置や大きさを検知することができなかった。   However, since the metal piece sorting device described in Patent Document 1 sorts metal pieces by calculating the difference between eddy currents generated by each of the pair of sensors, in order to increase measurement accuracy In order to perform this removal process, it is necessary to remove the manufacturing error between the sensors, the displacement of the arrangement position of the sample metal piece relative to each sensor, the production error of the standard sample metal piece, etc. Adjustment and electrical processing such as obtaining a reference signal in advance are required. In addition, this metal piece sorter can detect only the difference in composition relative to the standard sample metal piece, and cannot detect the position and size of reinforcing bars and metal pipes embedded in concrete. It was.

この発明は、このような従来技術による問題点を解消するためになされたものであり、高精度の測定を簡易な構造及び方法にて行うことができ、コンクリートの内部に埋設された鉄筋や金属配管の位置や大きさについても検知することができる、金属探知装置及び金属探知方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in order to solve such problems caused by the prior art, and can perform high-accuracy measurement with a simple structure and method, and can be used as a reinforcing bar or metal embedded in concrete. An object of the present invention is to provide a metal detection device and a metal detection method capable of detecting the position and size of a pipe.

上述した課題を解決し、目的を達成するため、請求項1に係る本発明は、測定点の磁場を測定する磁場測定手段と、前記測定点に対して第1の磁場を発生させる第1のコイルと、前記第1のコイルとは別体に構成されたものであって、前記測定点に対して前記第1の磁場とは反対方向の第2の磁場を発生させることにより、前記測定点における前記第1の磁場と前記第2の磁場との合成磁場を略ゼロとする第2のコイルとを備える。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention according to claim 1 includes a magnetic field measuring unit that measures a magnetic field at a measurement point, and a first magnetic field that generates a first magnetic field with respect to the measurement point. The coil and the first coil are configured separately, and the measurement point is generated by generating a second magnetic field in a direction opposite to the first magnetic field with respect to the measurement point. And a second coil that makes the combined magnetic field of the first magnetic field and the second magnetic field substantially zero.

請求項2に係る本発明は、請求項1に係る本発明において、前記第2のコイルを、前記第1のコイルと同心状となる位置であって、当該第1のコイルを外側から囲繞する位置に配置したことを特徴とする。   The present invention according to claim 2 is the present invention according to claim 1, wherein the second coil is positioned concentrically with the first coil and surrounds the first coil from the outside. It is characterized by being arranged at a position.

請求項3に係る本発明は、請求項2に係る本発明において、前記第1のコイルにおける軸方向に沿った一端面と、前記第2のコイルにおける軸方向に沿った一端面とを、同一平面内に配置したことを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, in the second aspect of the present invention, the one end surface along the axial direction of the first coil is the same as the one end surface along the axial direction of the second coil. It is arranged in a plane.

請求項4に係る本発明は、請求項2又は3に係る本発明において、前記磁場測定手段は、前記第1のコイルにて外側から囲繞される位置に配置されたピックアップコイルを備え、前記ピックアップコイルを、前記第1のコイルの軸及び前記第2のコイルの軸に対してそれぞれ平行な軸を有する一対のコイルであって、相互に差動接続された一対のコイルから構成したことを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, in the present invention according to the second or third aspect, the magnetic field measuring means includes a pickup coil disposed at a position surrounded by the first coil from the outside, and the pickup The coil is composed of a pair of coils each having an axis parallel to the axis of the first coil and the axis of the second coil, and the coils are differentially connected to each other. And

請求項5に係る本発明は、請求項2から4のいずれか一項に係る本発明において、前記第1のコイルとして、相互に直径が異なると共に、相互に同心状に配置された複数の第1のコイルを設け、前記複数の第1のコイルを相互に切替える切替手段を設けたことを特徴とする。   According to a fifth aspect of the present invention, in the present invention according to any one of the second to fourth aspects, the first coil has a plurality of first coils that have different diameters and are arranged concentrically with each other. One coil is provided, and switching means for switching the plurality of first coils to each other is provided.

請求項6に係る本発明は、請求項2から4のいずれか一項に係る本発明において、前記第2のコイルとして、相互に直径が異なると共に、相互に同心状に配置された複数の第2のコイルを設け、前記複数の第2のコイルを相互に切替える切替手段を設けたことを特徴とする。   According to a sixth aspect of the present invention, in the present invention according to any one of the second to fourth aspects, the second coil has a plurality of first coils that have different diameters and are arranged concentrically with each other. 2 is provided, and switching means for switching the plurality of second coils to each other is provided.

請求項7に係る本発明は、請求項1から6のいずれか一項に係る本発明において、前記第1のコイルの巻数と前記第2のコイルの巻数との比を、前記第1のコイルの直径と前記第2のコイルの直径との比に対して等しくし、前記第1のコイルと前記第2のコイルとを相互に差動接続したことを特徴とする。   According to a seventh aspect of the present invention, in the present invention according to any one of the first to sixth aspects, the ratio of the number of turns of the first coil to the number of turns of the second coil is set to the first coil. And the first coil and the second coil are differentially connected to each other.

請求項8に係る本発明は、請求項1から7のいずれか一項に係る本発明において、前記第1の磁場と逆方向の磁場を前記測定点に対して発生させ、あるいは、前記第2の磁場と逆方向の磁場を前記測定点に対して発生させるものであって、前記測定点における前記合成磁場の強さを調整するための補正コイルを設けたことを特徴とする。   The present invention according to claim 8 is the present invention according to any one of claims 1 to 7, wherein a magnetic field in a direction opposite to the first magnetic field is generated for the measurement point, or the second A correction coil for adjusting the strength of the synthetic magnetic field at the measurement point is provided.

請求項9に係る本発明は、請求項1から8のいずれか一項に係る本発明において、前記第1のコイルと前記第2のコイルとを備えるコイルユニットを、前記測定点が同一直線上に並ぶように、同一直線上に複数並設したことを特徴とする。   According to a ninth aspect of the present invention, in the present invention according to any one of the first to eighth aspects, the coil unit comprising the first coil and the second coil is arranged such that the measurement points are collinear. It is characterized by being arranged in parallel on the same straight line.

請求項10に係る本発明は、請求項9に係る本発明において、前記第1のコイルと前記第2のコイルとを備えるコイルユニットを、前記測定点が同一直線上に並ぶように、同一直線上に複数並設することにってコイルユニット群を形成し、複数の前記コイルユニット群を、当該複数のコイルユニット群の各々のコイルユニットの測定点が同一直線上に並ぶように、並設したことを特徴とする。   According to a tenth aspect of the present invention, in the present invention according to the ninth aspect, a coil unit including the first coil and the second coil is arranged in the same straight line so that the measurement points are aligned on the same straight line. A plurality of coil unit groups are formed by arranging a plurality of coil units on the line, and the plurality of coil unit groups are arranged side by side so that the measurement points of the coil units of the plurality of coil unit groups are aligned on the same straight line. It is characterized by that.

請求項11に係る本発明は、請求項9又は10に係る本発明において、前記複数のコイルユニットの少なくとも一部による前記合成磁場のピークの深さを、当該一部以外の前記コイルユニットの前記合成磁場のピークの深さに対して、異なる深さとしたことを特徴とする。   According to an eleventh aspect of the present invention, in the present invention according to the ninth or tenth aspect, the peak depth of the synthetic magnetic field by at least a part of the plurality of coil units is set to the depth of the coil unit other than the part. It is characterized in that the depth is different from the peak depth of the synthetic magnetic field.

請求項12に係る本発明は、測定対象に含まれる金属を探知する金属探知方法であって、測定点の磁場を測定する磁場測定手段と、前記測定点に対して第1の磁場を発生させる第1のコイルと、前記第1のコイルとは別体に構成されたものであって、前記測定点に対して前記第1の磁場とは反対方向の第2の磁場を発生させることにより、前記測定点における前記第1の磁場と前記第2の磁場との合成磁場を略ゼロとする第2のコイルと、を備えて構成された金属探知装置を用いた金属探知方法において、前記金属探知装置又は前記測定対象のいずれか一方を、いずれか他方に対して相対的に移動させ、前記移動中の各移動位置において、前記磁場測定手段にて測定された前記合成磁場の強度の変化に基づいて、前記測定対象に含まれる金属を探知することを特徴とする。   According to a twelfth aspect of the present invention, there is provided a metal detection method for detecting a metal contained in a measurement object, and a magnetic field measurement unit for measuring a magnetic field at a measurement point, and a first magnetic field is generated for the measurement point. The first coil and the first coil are configured separately, and generating a second magnetic field in a direction opposite to the first magnetic field with respect to the measurement point, In the metal detection method using the metal detection device configured to include a second coil whose combined magnetic field of the first magnetic field and the second magnetic field at the measurement point is substantially zero, the metal detection One of the apparatus and the measurement object is moved relative to the other, and at each moving position during the movement, based on a change in the strength of the synthetic magnetic field measured by the magnetic field measuring means. And the metal contained in the measurement object Characterized in that it detected.

請求項1に係る本発明によれば、測定対象における金属の有無、測定対象における金属の位置、金属の大きさ、及び金属が導電体であるか磁性体であるかの判別を行うことができるので、各種の金属探知に有用である。特に、測定点の合成磁場を略ゼロとしているので、出力変化が微小であっても容易に判定でき、微小な磁場変化を捉えることができて、高いS/N比の探知が可能になる。また、金属の有無や種類を判別するためには、第1コイルと第2コイルのペアを一組のみ設ければよく、従来のように複数のコイルから構成されるセンサを複数設けたり、標準となる試料金属片を準備する必要もないことから、金属探知装置を簡易かつ安価に製造できる。   According to the first aspect of the present invention, the presence or absence of a metal in a measurement object, the position of the metal in the measurement object, the size of the metal, and whether the metal is a conductor or a magnetic body can be determined. So it is useful for various metal detection. In particular, since the synthetic magnetic field at the measurement point is set to substantially zero, even if the output change is small, it can be easily determined, and the minute magnetic field change can be captured, so that a high S / N ratio can be detected. In addition, in order to determine the presence or absence and type of metal, it is only necessary to provide one pair of the first coil and the second coil. Since it is not necessary to prepare a sample metal piece to be used, a metal detector can be manufactured easily and inexpensively.

請求項2に係る本発明によれば、第2のコイルを第1のコイルと同心状に配置したので、これらを並設する場合に比べて、第1コイルと第2コイルのペアから構成される測定ユニットを入れ子状に多重化して小型化することが容易になる。さらに、第1のコイル及び第2のコイルをそれぞれ円筒状に形成して相互に同心円状に配置すれば、これらコイルから外部に至る合成磁場が等方性を有することになり、これらコイルに対するいずれの位置に測定対象を配置した場合においても同一の磁場変化を生じさせることができるので、測定精度を一層向上させることができる。   According to the second aspect of the present invention, since the second coil is arranged concentrically with the first coil, the second coil is composed of a pair of the first coil and the second coil as compared with the case where they are arranged in parallel. It is easy to multiplex the measurement units to be miniaturized by nesting them. Furthermore, if each of the first coil and the second coil is formed in a cylindrical shape and arranged concentrically with each other, the combined magnetic field from these coils to the outside will be isotropic. Since the same magnetic field change can be caused even when the measurement object is arranged at the position, the measurement accuracy can be further improved.

請求項3に係る本発明によれば、第1のコイルの一端面と第2のコイルの一端面とを揃えることで、合成磁場が略ゼロの測定点を測定対象に対して最も近づけることができるので、金属探知のS/N比を一層向上させることができる。   According to the third aspect of the present invention, by aligning the one end face of the first coil and the one end face of the second coil, the measurement point having a substantially zero composite magnetic field can be brought closest to the measurement object. Therefore, the S / N ratio of metal detection can be further improved.

請求項4に係る本発明によれば、差動接続された一対のコイルから構成したピックアップコイルを用いて磁場測定を行うことで、各コイル自体の磁場を相互に打ち消すことができ、測定点の合成磁場を略ゼロとすることが一層容易になるので、金属探知のS/N比を一層向上させることができる。   According to the fourth aspect of the present invention, by performing magnetic field measurement using a pickup coil composed of a pair of differentially connected coils, it is possible to cancel each other's magnetic field mutually, Since it becomes easier to make the synthetic magnetic field substantially zero, the S / N ratio of metal detection can be further improved.

請求項5に係る本発明によれば、複数の第1のコイルを相互に切替えることで、合成磁場のピークの深さを調整でき、測定対象の表面から金属までの深さを特定できる。特に、複数の第1コイルと第2コイルのペアを一組のみ準備するだけで合成磁場のピークの深さを調整できるので、複数の測定ユニットを準備する場合に比べて、装置コストを低減できると共に、探知作業を簡易かつ迅速に行うことが可能になる。   According to the fifth aspect of the present invention, the peak depth of the synthetic magnetic field can be adjusted by switching the plurality of first coils to each other, and the depth from the surface of the measurement object to the metal can be specified. In particular, since the peak depth of the synthesized magnetic field can be adjusted by preparing only one pair of a plurality of first coils and second coils, the apparatus cost can be reduced compared to the case of preparing a plurality of measurement units. At the same time, the detection work can be performed easily and quickly.

請求項6に係る本発明によれば、複数の第2のコイルを相互に切替えることで、合成磁場のピークの深さを調整でき、測定対象の表面から金属までの深さを特定できる。特に、第1コイルと複数の第2コイルのペアを一組のみ準備するだけで合成磁場のピークの深さを調整できるので、複数の測定ユニットを準備する場合に比べて、装置コストを低減できると共に、探知作業を簡易かつ迅速に行うことが可能になる。また、内側に配置される第1のコイルを複数設ける場合に比べて、外側に配置される第2のコイルを複数設ける場合には、第2のコイルの追加や変更を一層容易に行なうことができる。   According to the sixth aspect of the present invention, the depth of the peak of the synthetic magnetic field can be adjusted by switching the plurality of second coils to each other, and the depth from the surface to be measured to the metal can be specified. In particular, since the peak depth of the synthesized magnetic field can be adjusted by preparing only one pair of the first coil and the plurality of second coils, the apparatus cost can be reduced compared to the case of preparing a plurality of measurement units. At the same time, the detection work can be performed easily and quickly. In addition, when a plurality of second coils disposed outside are provided, a second coil can be added or changed more easily than when a plurality of first coils disposed inside are provided. it can.

請求項7に係る本発明によれば、第1の磁場と第2の磁場とを、相互に逆向きで同一強度の強さの磁場とすることができ、簡易な構成で、合成磁場を略ゼロにすることができる。   According to the seventh aspect of the present invention, the first magnetic field and the second magnetic field can be made opposite to each other and have the same strength, and with a simple configuration, the combined magnetic field is substantially omitted. Can be zero.

請求項8に係る本発明によれば、補正コイルを設けることで合成磁場の強さを微調整することができるので、高いS/N比の探知が可能になる。特に、第1のコイルや第2のコイルの巻数を厳密に調整する必要がなくなるので、測定ユニットの製造を簡易かつ安価に行うことができる。   According to the eighth aspect of the present invention, since the strength of the synthetic magnetic field can be finely adjusted by providing the correction coil, a high S / N ratio can be detected. In particular, since it is not necessary to strictly adjust the number of turns of the first coil and the second coil, the measurement unit can be manufactured easily and inexpensively.

請求項9に係る本発明によれば、複数のコイルユニットを直線状に配置することで、コイルユニットを単体で配置する場合に比べて、直線状の測定領域における測定を一括して行うことができ、直線状の測定領域の測定を一層迅速に行うことができる。   According to the present invention of claim 9, by arranging a plurality of coil units in a straight line, it is possible to collectively measure in a linear measurement region as compared with the case where the coil units are arranged alone. It is possible to measure the linear measurement region more quickly.

請求項10に係る本発明によれば、コイルユニット群を複数並設することで、コイルユニット群を単体で配置する場合に比べて、面状の測定領域における測定を一括して行うことができ、面状の測定領域の測定を一層迅速に行うことができる。   According to the tenth aspect of the present invention, by arranging a plurality of coil unit groups, it is possible to perform measurement in a planar measurement region in a lump compared to the case where the coil unit groups are arranged alone. Further, the measurement of the planar measurement region can be performed more rapidly.

請求項11に係る本発明によれば、複数のコイルユニットの少なくとも一部による合成磁場のピークの深さを変えることで、直線状又は面状の測定領域における測定において、測定対象における深さ方向いずれの位置に金属が混入しているのかが事前には判らない場合であっても、当該金属を迅速に探知することが可能になる。   According to the eleventh aspect of the present invention, in the measurement in the linear or planar measurement region, the depth direction in the measurement target is changed by changing the depth of the peak of the synthesized magnetic field by at least a part of the plurality of coil units. Even if it is not known in advance in which position the metal is mixed, the metal can be detected quickly.

請求項12に係る本発明によれば、金属探知装置又は測定対象のいずれか一方を、いずれか他方に対して相対的に移動させ、各移動位置での合成磁場の強度変化に基づいて金属を探知することにより、測定対象が広範な場合であっても、金属を迅速に探知することが可能になる。   According to the present invention of claim 12, either the metal detection device or the measurement object is moved relative to the other, and the metal is changed based on the intensity change of the synthetic magnetic field at each movement position. By detecting the metal, it is possible to detect the metal quickly even when the measurement object is wide.

以下に添付図面を参照して、各発明の実施の形態を詳細に説明する。まず、〔I〕各実施の形態に共通の基本的概念を説明した後、〔II〕各実施の形態の各々の具体的内容について説明し、〔III〕最後に、各実施の形態に対する変形例について説明する。ただし、各実施の形態によって本発明が限定されるものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. [I] First, the basic concept common to each embodiment was explained, then [II] the specific contents of each embodiment were explained, and [III] Finally, modifications to each embodiment Will be described. However, the present invention is not limited to each embodiment.

〔I〕各実施の形態に共通の基本的概念
まず各実施の形態に共通の基本的概念について説明する。各実施の形態に係る金属探知装置及び金属探知方法は、測定対象に含まれる金属を探知するものである。この装置及び方法では、1)金属の有無、2)金属の位置、3)金属の大きさ、及び4)金属が導電体であるか磁性体であるかの判別を行うことができる。探知対象になる金属や探知の状況は任意であり、例えば、コンクリートの内部に埋設された配管の探知、特殊領域に対する金属の出入りを監視するための探知、あるいは、食品への金属の混入を監視するための探知に適用可能である。以下の例では、コンクリートの内部に埋設された鉄筋の探知を行う場合について説明する。
[I] Basic concept common to the embodiments First, the basic concept common to the embodiments will be described. The metal detection device and the metal detection method according to each embodiment detect a metal included in a measurement target. In this apparatus and method, it is possible to determine 1) presence or absence of metal, 2) position of metal, 3) size of metal, and 4) whether the metal is a conductor or a magnetic body. The metal to be detected and the status of detection are arbitrary. For example, detection of pipes embedded in concrete, detection to monitor the entry and exit of metals in special areas, or monitoring of metal contamination in food It is applicable to the detection to do. In the following example, a case where a reinforcing bar embedded in concrete is detected will be described.

各実施の形態に共通の特徴の一つは、測定点の磁場を測定する磁場測定手段と、この測定点に対して第1の磁場を発生させる第1のコイルと、この測定点に対して第1の磁場とは反対方向の第2の磁場を発生させることにより、測定点における第1の磁場と第2の磁場との合成磁場を略ゼロとする第2のコイルとを用いることにある。すなわち、少なくとも2つのコイルを用い、各コイルの機械的又は電気的な構成を工夫することで、各コイルにて発生される磁場が、所定の測定点においては自動的に相互に打ち消し合うようにする。このように合成磁場を略ゼロとすることで、各コイルにて発生される磁場の異同を信号処理によってゼロにする必要がなくなると共に、ゼロ点を基準とする磁場の変動に基づいて金属探知を行うことで磁場の微小変動を容易に把握できて測定精度を向上させることができる。   One of the features common to the respective embodiments is a magnetic field measuring means for measuring the magnetic field at the measurement point, a first coil for generating a first magnetic field at the measurement point, and the measurement point. By generating a second magnetic field in a direction opposite to the first magnetic field, a second coil that uses a combined magnetic field of the first magnetic field and the second magnetic field at the measurement point to be substantially zero is used. . That is, by using at least two coils and devising the mechanical or electrical configuration of each coil, the magnetic fields generated by each coil automatically cancel each other out at a predetermined measurement point. To do. In this way, by making the composite magnetic field substantially zero, it is not necessary to make the difference in the magnetic field generated in each coil zero by signal processing, and metal detection is performed based on the fluctuation of the magnetic field with the zero point as a reference. By doing so, minute fluctuations in the magnetic field can be easily grasped and measurement accuracy can be improved.

なお、合成磁場を「略ゼロ」とするとは、合成磁場を完全にゼロにする場合の他、合成磁場を完全にゼロにはできないが測定精度上の支障にならない程度の合成磁場が残る場合を含む意味である。また、合成磁場を「略ゼロ」とする構成は、第1のコイル及び第2のコイルのみによって達成されなくてもよく、後述する補正コイルによる磁場調整にて達成してもよい。   In addition, when the synthetic magnetic field is set to “substantially zero”, the synthetic magnetic field cannot be completely zero, but the synthetic magnetic field that does not hinder measurement accuracy remains. Including meaning. Further, the configuration in which the combined magnetic field is “substantially zero” may not be achieved by only the first coil and the second coil, but may be achieved by magnetic field adjustment by a correction coil described later.

〔II〕各実施の形態の具体的内容
次に、各実施の形態に係る金属探知装置及び金属探知方法の具体的内容について説明する。
[II] Specific Contents of Each Embodiment Next, specific contents of the metal detection device and the metal detection method according to each embodiment will be described.

〔実施の形態1〕
まず、実施の形態1について説明する。この実施の形態1は、一対のコイルを二重同心円筒状に配置した基本的な形態である。
[Embodiment 1]
First, the first embodiment will be described. The first embodiment is a basic form in which a pair of coils are arranged in a double concentric cylindrical shape.

(金属探知装置の構成)
図1は実施の形態1に係る金属探知装置を測定対象と共に示す模式図である。実施の形態1における測定対象1は、鉄筋1aが埋設されたコンクリート1bである。金属探知装置2は、測定ユニット10、発振器20、アンプ30、及びロックインアンプ40を備えて構成されている(図1と後述する図12及び図14においては、測定対象1及び測定ユニット10を縦断面図として示し、それ以外の構成要素を斜視図として示す。なお、縦断面とはコイルの中心軸方向に沿った切断面による断面を意味する。また、各図に示す各コイルの縦断面では、各コイルを構成する銅線を簡略化して示す)。
(Configuration of metal detector)
FIG. 1 is a schematic diagram showing a metal detection apparatus according to Embodiment 1 together with a measurement object. The measurement object 1 in the first embodiment is concrete 1b in which a reinforcing bar 1a is embedded. The metal detector 2 includes a measurement unit 10, an oscillator 20, an amplifier 30, and a lock-in amplifier 40 (in FIG. 1 and FIGS. It is shown as a vertical cross-sectional view, and the other components are shown as a perspective view, where the vertical cross-section means a cross-section taken along a cut surface along the central axis direction of the coil. Then, the copper wire which comprises each coil is simplified and shown).

測定ユニット10は、測定対象1に近接配置されるもので、特許請求の範囲におけるコイルユニットに対応する。この測定ユニット10は、測定子11、内側コイル12、及び外側コイル13を備えて構成されている。   The measurement unit 10 is disposed close to the measurement object 1 and corresponds to the coil unit in the claims. The measurement unit 10 includes a probe 11, an inner coil 12, and an outer coil 13.

測定子11は、測定点Pの磁場を測定するものであり、特許請求の範囲における磁場測定手段に対応する。この測定子11は、円筒状の測定子本体11aの先端近傍位置にピックアップコイル11bを巻き付けて構成されており、このピックアップコイル11bを通過する磁束の変化によって当該ピックアップコイル11bに起電力が発生し、当該磁束の変化に応じた電流が当該ピックアップコイル11bから出力される。すなわち、このピックアップコイル11bの中心軸上の中央位置が本実施の形態における測定点Pとなる。   The measuring element 11 measures the magnetic field at the measurement point P and corresponds to the magnetic field measuring means in the claims. The measuring element 11 is configured by winding a pickup coil 11b around a position near the tip of a cylindrical measuring element main body 11a, and an electromotive force is generated in the pickup coil 11b due to a change in magnetic flux passing through the pickup coil 11b. A current corresponding to the change in the magnetic flux is output from the pickup coil 11b. That is, the central position on the central axis of the pickup coil 11b is the measurement point P in the present embodiment.

内側コイル12は、測定点Pに対して第1の磁場を発生させるもので、特許請求の範囲における第1のコイルに対応する。この内側コイル12は、銅線を円筒状に巻き付けることで形成されており、この内側コイル12にアンプ30から出力された電流を流すことで、内側コイル12の内部には、当該内側コイル12の軸方向に沿った第1の磁場が形成される。ここでは、内側コイル12の軸方向が鉛直方向に沿うように、当該内側コイル12を配置するものとし、第1の磁場を鉛直上向きの磁場とする。   The inner coil 12 generates a first magnetic field with respect to the measurement point P, and corresponds to the first coil in the claims. The inner coil 12 is formed by winding a copper wire in a cylindrical shape, and the current output from the amplifier 30 is passed through the inner coil 12 so that the inner coil 12 includes the inner coil 12. A first magnetic field is formed along the axial direction. Here, the inner coil 12 is disposed so that the axial direction of the inner coil 12 is along the vertical direction, and the first magnetic field is a vertically upward magnetic field.

外側コイル13は、測定点Pに対して第2の磁場を発生させるもので、特許請求の範囲における第2のコイルに対応する。この外側コイル13は、銅線を円筒状に巻き付けることで形成されており、この外側コイル13にアンプ30から出力された電流を流すことで、外側コイル13の内部には、当該外側コイル13の軸方向に沿った第2の磁場が形成される。この第2の磁場は、第1の磁場とは反対方向になるように形成される(この点の詳細は後述する)。ここでは、外側コイル13の軸方向が鉛直方向に沿うように、当該外側コイル13を配置するものとするとし、第2の磁場を鉛直下向きの磁場とする。   The outer coil 13 generates a second magnetic field with respect to the measurement point P, and corresponds to the second coil in the claims. The outer coil 13 is formed by winding a copper wire in a cylindrical shape. By passing the current output from the amplifier 30 through the outer coil 13, the outer coil 13 has the outer coil 13. A second magnetic field is formed along the axial direction. The second magnetic field is formed in the opposite direction to the first magnetic field (details of this point will be described later). Here, the outer coil 13 is arranged so that the axial direction of the outer coil 13 is along the vertical direction, and the second magnetic field is a vertically downward magnetic field.

これら測定子11、内側コイル12、及び外側コイル13の相互関係について説明する。図2は図1の測定ユニット10における各コイルの平面図である。測定子11のピックアップコイル11bは、内側コイル12の内部であって、内側コイル12と同心状となる位置に配置されている。また、外側コイル13は、内側コイル12と同心状となる位置であって、当該内側コイル12を外側から囲繞する位置に配置されている。ここで、内側コイル12と外側コイル13とは相互に差動接続されている。従って、内側コイル12の端部と外側コイル13の端部とにアンプ30から出力された電流を流すことで、内側コイル12による第1の磁場と外側コイル13による第2の磁場とは相互に逆方向となる。   The interrelationship between the measuring element 11, the inner coil 12, and the outer coil 13 will be described. FIG. 2 is a plan view of each coil in the measurement unit 10 of FIG. The pickup coil 11 b of the measuring element 11 is disposed inside the inner coil 12 and at a position that is concentric with the inner coil 12. The outer coil 13 is disposed at a position that is concentric with the inner coil 12 and that surrounds the inner coil 12 from the outside. Here, the inner coil 12 and the outer coil 13 are differentially connected to each other. Therefore, by passing the current output from the amplifier 30 through the end of the inner coil 12 and the end of the outer coil 13, the first magnetic field by the inner coil 12 and the second magnetic field by the outer coil 13 are mutually The reverse direction.

また、内側コイル12の直径及び銅線の巻数と外側コイル13の直径及び銅線の巻数とは、第1の磁場の強さと第2の磁場の強さとが相互に同一になるように決定されている。具体的には、内側コイル12の直径と外側コイル13の直径との比が、内側コイル12の銅線の巻数と外側コイル13の銅線の巻数との比に等しくなるように、これら内側コイル12及び外側コイル13が形成されている。例えば、内側コイル12の直径を200mm、外側コイル13の直径を400mm、内側コイル12の銅線の巻数を155、外側コイル13の銅線の巻数を310としている。   In addition, the diameter of the inner coil 12 and the number of turns of the copper wire, the diameter of the outer coil 13 and the number of turns of the copper wire are determined so that the strength of the first magnetic field and the strength of the second magnetic field are the same. ing. Specifically, the inner coil 12 and the outer coil 13 have a diameter ratio equal to the ratio of the number of turns of the copper wire of the inner coil 12 and the number of turns of the copper wire of the outer coil 13. 12 and the outer coil 13 are formed. For example, the diameter of the inner coil 12 is 200 mm, the diameter of the outer coil 13 is 400 mm, the number of turns of the copper wire of the inner coil 12 is 155, and the number of turns of the copper wire of the outer coil 13 is 310.

このように、第1の磁場と第2の磁場とを相互に逆方向としたこと、及び、第1の磁場の強さと第2の磁場の強さとを相互に同一としたことから、これら第1の磁場と第2の磁場との測定点Pにおける合成磁場は略ゼロになる。図3は、磁束密度の変化を示す図であり、横軸は測定点Pからの距離、縦軸は磁束密度を示す。ここで「距離」とは、測定点Pを始点として内側コイル12及び外側コイル13の軸方向に沿った距離を意味する(以下特記なき限り同じ)。この図3に示すように、測定点Pにおいては(測定点Pからの距離=0の点においては)、合成磁場(外側コイル13の磁場−内側コイル12の磁場)がゼロになることが判る。なお、理論上、内側コイル12と外側コイル13とを相互に完全に同一位置に配置した場合には、第1の磁場と第2の磁場とが、測定点P以外の位置においては相互に完全に打ち消し合い、金属の有無に応じた磁場変化が生じなくなるために好ましくない。従って、ここでは、内側コイル12と外側コイル13とを相互に完全に同一位置に配置した場合は除外しており、換言すれば、内側コイル12と外側コイル13とを相互に別体に構成することを条件としている。   As described above, since the first magnetic field and the second magnetic field are opposite to each other, and the strength of the first magnetic field and the strength of the second magnetic field are the same as each other, The combined magnetic field at the measurement point P between the first magnetic field and the second magnetic field is substantially zero. FIG. 3 is a diagram illustrating changes in magnetic flux density, where the horizontal axis represents the distance from the measurement point P, and the vertical axis represents the magnetic flux density. Here, the “distance” means a distance along the axial direction of the inner coil 12 and the outer coil 13 starting from the measurement point P (the same unless otherwise specified). As shown in FIG. 3, at the measurement point P (at a point where the distance from the measurement point P = 0), it can be seen that the combined magnetic field (the magnetic field of the outer coil 13−the magnetic field of the inner coil 12) becomes zero. . Theoretically, when the inner coil 12 and the outer coil 13 are arranged completely at the same position, the first magnetic field and the second magnetic field are completely mutually different at positions other than the measurement point P. This is not preferable because the magnetic field change according to the presence or absence of metal does not occur. Therefore, here, the case where the inner coil 12 and the outer coil 13 are arranged in the same position is excluded, in other words, the inner coil 12 and the outer coil 13 are configured separately from each other. It is a condition.

これら測定子11、内側コイル12、及び外側コイル13は、相互に一体に保持できる構造とすることが、測定の作業性を高めるためには好ましい。例えば、測定子11、内側コイル12、及び外側コイル13を、図示しない非金属円筒ケースの内部に配置して一体化することで、測定ユニット10を構成することが好ましい。   In order to improve the workability of measurement, it is preferable that the measuring element 11, the inner coil 12, and the outer coil 13 have a structure that can be held integrally with each other. For example, it is preferable to configure the measurement unit 10 by arranging the measuring element 11, the inner coil 12, and the outer coil 13 in a non-metallic cylindrical case (not shown) and integrating them.

図1において、発振器20は、所定周波数(例えば1KHzから数MHz)の電流を出力する基準電流源である。アンプ30は、発振器20から出力された電流を増幅して、内側コイル12の端部と外側コイル13の端部とに出力する。ロックインアンプ40には、測定子11のピックアップコイル11bから出力される電流が測定信号として入力されると共に、発振器20から出力された電流が参照信号として入力される。従って、ロックインアンプ40からは、測定子11のピックアップコイル11bから出力される電流のうち、発振器20から出力された電流と等しい周波数成分の電圧値が出力される。なお、アンプ30と内側コイル12又は外側コイル13とを相互に接続する電線50、ピックアップコイル11bとロックインアンプ40とを相互に接続する電線50、及び、内側コイル12と外側コイル13とを相互に接続する電線50としては、当該電線50自身によって発生する磁場の影響を極力低減するため、ツイスト導線を用いることが好ましい。   In FIG. 1, an oscillator 20 is a reference current source that outputs a current having a predetermined frequency (for example, 1 KHz to several MHz). The amplifier 30 amplifies the current output from the oscillator 20 and outputs it to the end of the inner coil 12 and the end of the outer coil 13. To the lock-in amplifier 40, the current output from the pickup coil 11b of the probe 11 is input as a measurement signal, and the current output from the oscillator 20 is input as a reference signal. Accordingly, the lock-in amplifier 40 outputs a voltage value having a frequency component equal to the current output from the oscillator 20 out of the current output from the pickup coil 11 b of the probe 11. In addition, the electric wire 50 which mutually connects the amplifier 30 and the inner coil 12 or the outer coil 13, the electric wire 50 which mutually connects the pickup coil 11b and the lock-in amplifier 40, and the inner coil 12 and the outer coil 13 are mutually connected. As the electric wire 50 connected to, it is preferable to use a twisted conductive wire in order to reduce the influence of the magnetic field generated by the electric wire 50 itself as much as possible.

(金属探知方法)
次に、このように構成された金属探知装置2を用いて行われる金属探知方法について説明する。この方法では、最初にゼロ調整を行う。具体的には、金属探知装置2の周囲に金属がない状態で、発振器20を起動して電流を流し、ロックインアンプ40の出力(電圧値)がゼロになるように、内側コイル12及び外側コイル13に対する測定子11の位置を調整する。ただし、金属探知装置2の製造工程等において、当該位置が予め調整されている場合には、ゼロ調整を省略してもよい。
(Metal detection method)
Next, a metal detection method performed using the metal detection device 2 configured as described above will be described. In this method, zero adjustment is performed first. Specifically, in a state where there is no metal around the metal detector 2, the oscillator 20 is started and a current is passed, so that the output (voltage value) of the lock-in amplifier 40 becomes zero. The position of the probe 11 with respect to the coil 13 is adjusted. However, when the position is adjusted in advance in the manufacturing process of the metal detection device 2, the zero adjustment may be omitted.

次に、測定ユニット10を測定対象1の近接に移動させる。この移動時には、第1の磁場のうち内側コイル12の外部に形成された第1の磁場、又は、第2の磁場のうち外側コイル13の外部に形成された第2の磁場が、測定対象1の金属に印加され、金属が磁性体である場合には印加磁界とほぼ同位相で磁化される。一方、金属が導電体の場合には、電磁誘導によって誘導電圧が発生し、誘導電流が流れる。このとき、金属の誘導性(インダクタンス)によって誘導電圧に比べさらに90度位相が遅れる。この磁場の変化により、第1の磁場又は第2の磁場が影響を受け、測定点Pにおける合成磁場が均衡を崩してゼロ以外の値を持つ。この合成磁場の強度及び参照信号に対する位相角を、ロックインアンプ40にて測定することで、測定対象1における金属の有無、測定対象1における金属の位置、金属の大きさ、及び金属が導電体であるか磁性体であるかの判別を行うことができる。このような判別ができる理由について以下説明する。   Next, the measurement unit 10 is moved closer to the measurement object 1. During this movement, the first magnetic field formed outside the inner coil 12 out of the first magnetic field, or the second magnetic field formed outside the outer coil 13 out of the second magnetic field is measured 1. When the metal is a magnetic material, it is magnetized in substantially the same phase as the applied magnetic field. On the other hand, when the metal is a conductor, an induced voltage is generated by electromagnetic induction, and an induced current flows. At this time, the phase is further delayed by 90 degrees compared to the induced voltage due to the inductivity (inductance) of the metal. Due to the change in the magnetic field, the first magnetic field or the second magnetic field is affected, and the resultant magnetic field at the measurement point P is out of balance and has a value other than zero. By measuring the intensity of the synthetic magnetic field and the phase angle with respect to the reference signal with the lock-in amplifier 40, the presence or absence of metal in the measurement target 1, the position of the metal in the measurement target 1, the size of the metal, and the metal are conductors. Or a magnetic material can be determined. The reason why such a determination can be made will be described below.

(金属探知方法−金属の有無の特定)
測定対象1における金属の有無は、ロックインアンプ40の出力がゼロ以外になったか否かに基づいて判定することができる。すなわち、上述のように、金属探知装置2の周囲に金属がない状態では、ロックインアンプ40の出力がゼロとなるように調整されているため、ロックインアンプ40の出力がゼロ以外となった場合には、測定対象1に金属が含まれていることが判る。
(Metal detection method-identification of presence or absence of metal)
The presence or absence of metal in the measurement object 1 can be determined based on whether or not the output of the lock-in amplifier 40 is other than zero. That is, as described above, when there is no metal around the metal detection device 2, the output of the lock-in amplifier 40 is adjusted to be zero, so that the output of the lock-in amplifier 40 is other than zero. In this case, it can be seen that the measurement object 1 contains metal.

(金属探知方法−金属の位置の特定)
測定対象1における金属の位置は、測定対象1の表面から金属までの深さ(図1における上下方向の距離)と、当該深さ方向に対して直交する面内での位置(図1の紙面に直交する面内の距離)とを特定することで、3次元的に特定することが可能になる。
(Metal detection method-identification of metal position)
The position of the metal in the measuring object 1 is the depth from the surface of the measuring object 1 to the metal (the vertical distance in FIG. 1) and the position in the plane orthogonal to the depth direction (the paper surface in FIG. 1). It is possible to specify in a three-dimensional manner.

深さ方向に対して直交する面内での位置は、測定対象1に対する測定ユニット10の位置に基づいて特定できる。すなわち、当該面内において測定ユニット10を水平移動させつつロックインアンプ40の出力を監視し、当該出力が最大になった位置が金属の位置である。   The position in the plane orthogonal to the depth direction can be specified based on the position of the measurement unit 10 with respect to the measurement object 1. That is, the output of the lock-in amplifier 40 is monitored while moving the measurement unit 10 horizontally in the plane, and the position where the output is maximized is the position of the metal.

また、測定対象1の表面から金属までの深さは、合成磁場のピークの深さを変えることで特定できる。図4は、外側コイル13の直径と、測定対象1の表面から合成磁場のピークまでの深さとの関係を示す図であり、横軸は外側コイル13の直径、縦軸は合成磁場のピークの深さを示す。この図4に示すように、外側コイル13の直径を大きくする程、合成磁場のピークを深くすることができる。従って、図1の構成において、内側コイル12の直径と外側コイル13の直径との比を維持しつつ、これら内側コイル12の直径及び外側コイル13の直径を大きくすることで、合成磁場のピークの深さを調整可能である。   Moreover, the depth from the surface of the measuring object 1 to the metal can be specified by changing the depth of the peak of the synthetic magnetic field. FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the diameter of the outer coil 13 and the depth from the surface of the measuring object 1 to the peak of the synthesized magnetic field, where the horizontal axis is the diameter of the outer coil 13 and the vertical axis is the peak of the synthesized magnetic field. Indicates depth. As shown in FIG. 4, the peak of the synthesized magnetic field can be deepened as the diameter of the outer coil 13 is increased. Therefore, in the configuration of FIG. 1, the peak of the composite magnetic field is increased by increasing the diameter of the inner coil 12 and the outer coil 13 while maintaining the ratio of the diameter of the inner coil 12 and the outer coil 13. The depth can be adjusted.

図5から図8は、コイルの直径と、合成磁場のピークの深さとの関係を示す図であり、それぞれ、(a)は内側コイル12及び外側コイル13の縦断面、(b)は(a)の場合の磁束密度の変化を示す図であって、横軸は測定点Pからの距離、縦軸は磁束密度を示す。図5(a)から図8(a)では、いずれも内側コイル12の直径と外側コイル13の直径との比を1:2としているが、内側コイル12の直径及び外側コイル13の直径をそれぞれ図示のように変えている。図5(b)から図8(b)から明らかなように、合成磁場のピークは、図5(a)から図8(a)に至るにつれて深くなっている。従って、このように内側コイル12の直径及び外側コイル13の直径を変えた複数の測定ユニット10を準備しておき、例えば合成磁場のピークが浅い測定ユニット10にて最初の測定を行い、合成磁場のピークが徐々に深くなる測定ユニット10に順次切替えて測定を行い、金属が探知された時の測定ユニット10が持つ合成磁場のピークの深さが、測定対象1の表面から金属までの深さであると判定できる。   FIGS. 5 to 8 are diagrams showing the relationship between the coil diameter and the peak depth of the synthesized magnetic field, in which (a) is a longitudinal section of the inner coil 12 and the outer coil 13, and (b) is (a), respectively. ), The horizontal axis indicates the distance from the measurement point P, and the vertical axis indicates the magnetic flux density. 5A to 8A, the ratio of the diameter of the inner coil 12 to the diameter of the outer coil 13 is 1: 2, but the diameter of the inner coil 12 and the diameter of the outer coil 13 are respectively set. It is changed as shown. As is clear from FIGS. 5B to 8B, the peak of the synthesized magnetic field becomes deeper from FIG. 5A to FIG. 8A. Accordingly, a plurality of measurement units 10 in which the diameters of the inner coil 12 and the outer coil 13 are changed in this way are prepared, for example, the first measurement is performed in the measurement unit 10 having a shallow peak of the synthesized magnetic field, and the synthesized magnetic field is obtained. The measurement unit 10 gradually switches to the measurement unit 10 where the peak of the peak gradually increases, and the depth of the peak of the synthetic magnetic field of the measurement unit 10 when the metal is detected is the depth from the surface of the measuring object 1 to the metal. Can be determined.

(金属探知方法−金属の大きさの判別)
次に、金属の大きさの判別は、ロックインアンプ40の最大出力値に基づいて行うことができる。図9は、ロックインアンプ40の出力変化を示す図である。ここでは、ピックアップコイル11bについて、直径約40mm、巻数700、内側コイル12について、直径60mm、長さ120mm、巻数120、外側コイル13について、直径115、長さ230、巻数230とし、種類及び大きさが異なる金属を測定ユニット10に対する複数位置に配置した場合のロックインアンプ40の電圧値及び位相角を示している(実際には、この測定結果は巻数2で抵抗約70mmの補正コイル14を設けた場合の結果であるが、この補正コイル14については実施の形態2で説明する)。この図9から判るように、ロックインアンプ40の電圧値は、測定ユニット10に対して距離ゼロの位置に金属を配置した場合に最大となり、少なくともこの最大値は、鉄筋を直径10mm、直径15mm、直径20mmと太くするに伴って、大きくなっている。従って、これら最大値を予め取得しておき、測定で得られた最大値を既知の値と比較することで、金属の大きさを判別することができる。
(Metal detection method-metal size discrimination)
Next, the size of the metal can be determined based on the maximum output value of the lock-in amplifier 40. FIG. 9 is a diagram showing a change in the output of the lock-in amplifier 40. Here, the pickup coil 11b has a diameter of about 40 mm, the number of turns of 700, the inner coil 12 has a diameter of 60 mm, a length of 120 mm, a number of turns of 120, and the outer coil 13 has a diameter of 115, a length of 230, and a number of turns of 230. Shows the voltage value and phase angle of the lock-in amplifier 40 when different metals are arranged at a plurality of positions with respect to the measurement unit 10 (actually, this measurement result is provided with a correction coil 14 having two turns and a resistance of about 70 mm). The correction coil 14 will be described in the second embodiment). As can be seen from FIG. 9, the voltage value of the lock-in amplifier 40 becomes maximum when a metal is disposed at a distance of zero with respect to the measurement unit 10, and at least this maximum value is 10 mm in diameter and 15 mm in diameter of the reinforcing bar. The diameter increases as the diameter increases to 20 mm. Therefore, the size of the metal can be determined by acquiring these maximum values in advance and comparing the maximum value obtained by the measurement with a known value.

(金属探知方法−金属が導電体であるか磁性体であるかの判別)
次に、金属が導電体であるか磁性体であるかの判別は、合成磁場の位相角に基づいて行うことができる。図10は、測定ユニット10からの距離に応じた位相角の変化を示す図であり、横軸は測定ユニット10からの距離、縦軸は参照信号に対する測定信号の位相角を示す。ここでは、図9と同一の測定ユニット10を用いて、種類及び大きさが異なる金属を測定ユニット10に対する複数位置に配置した場合の結果を示す。この図10から判るように、鉄筋や鉄板の如き磁性体の場合には、位相角は遅れ(プラス)になり、真鍮板、アルミ板、及び銅板の如き導電体の場合には、測定ユニット10からの距離が約130mm以下では、位相角は進み(マイナス)になる。従って、この位相角に基づいて、金属が導電体であるか磁性体であるかを判別することができる。このように金属の種類が判別できる点は、特にMRI室への出入りを監視する際には重要である。すなわち、MRI室では、磁性体がMRI装置に引き付けられて危険であるため、磁性体の持込は禁止されているが、患者用のベッドの如き導電体については出入りを許容すべき場合があるため、両者を区別することが重要になる。
(Metal detection method-distinguishing whether a metal is a conductor or a magnetic substance)
Next, whether the metal is a conductor or a magnetic material can be determined based on the phase angle of the synthetic magnetic field. FIG. 10 is a diagram illustrating a change in the phase angle according to the distance from the measurement unit 10, where the horizontal axis represents the distance from the measurement unit 10 and the vertical axis represents the phase angle of the measurement signal with respect to the reference signal. Here, using the same measurement unit 10 as in FIG. 9, the results when metals of different types and sizes are arranged at a plurality of positions with respect to the measurement unit 10 are shown. As can be seen from FIG. 10, in the case of a magnetic material such as a reinforcing bar or steel plate, the phase angle is delayed (plus), and in the case of a conductor such as a brass plate, an aluminum plate, and a copper plate, the measurement unit 10 When the distance from is about 130 mm or less, the phase angle advances (minus). Therefore, based on this phase angle, it can be determined whether the metal is a conductor or a magnetic body. The point that the type of metal can be discriminated in this way is particularly important when monitoring the entry and exit of the MRI room. That is, in the MRI room, since the magnetic substance is attracted to the MRI apparatus and dangerous, it is prohibited to bring in the magnetic substance. However, there is a case where the electric conductor such as the patient bed should be allowed in and out. Therefore, it is important to distinguish between the two.

その他にも、金属探知装置2を、コンクリート含有塩分濃度の測定に適用できる可能性がある。すなわち、コンクリートは含有塩分によって導電率が変化しるため、含有塩分が高いほど渦電流が大きく発生し、ロックインアンプ40の電圧値が大きくなる。従って、当該電圧値に基づいて、コンクリート含有塩分濃度を判定することが可能になる。   In addition, there is a possibility that the metal detector 2 can be applied to the measurement of the concrete-containing salt concentration. That is, since the electrical conductivity of concrete changes depending on the salt content, the higher the salt content, the more eddy current is generated, and the voltage value of the lock-in amplifier 40 becomes larger. Accordingly, it is possible to determine the concrete-containing salt concentration based on the voltage value.

(実施の形態1の効果)
このように実施の形態1によれば、測定対象1における金属の有無、測定対象1における金属の位置、金属の大きさ、金属が導電体であるか磁性体であるかの判別、及びコンクリート含有塩分濃度の判定を行うことができるので、各種の金属探知に有用である。
(Effect of Embodiment 1)
As described above, according to the first embodiment, the presence or absence of the metal in the measurement object 1, the position of the metal in the measurement object 1, the size of the metal, the determination of whether the metal is a conductor or a magnetic body, and the inclusion of concrete Since salinity concentration can be determined, it is useful for detecting various metals.

特に、測定点Pの合成磁場をゼロとしているので、出力変化が微小であっても容易に判定でき、微小な磁場変化を捉えることができて、高いS/N比の探知が可能になる。   In particular, since the composite magnetic field at the measurement point P is set to zero, even if the output change is small, it can be easily determined, and the minute magnetic field change can be captured, so that a high S / N ratio can be detected.

また、金属の有無や種類を判別するためには、測定ユニット10を一つのみ設ければよく、従来のように複数のコイルから構成されるセンサを複数設けたり、標準となる試料金属片を準備する必要もないことから、金属探知装置2を簡易かつ安価に製造できる。   Further, in order to determine the presence or absence and type of metal, only one measurement unit 10 needs to be provided. As in the prior art, a plurality of sensors composed of a plurality of coils are provided, or a standard sample metal piece is provided. Since it is not necessary to prepare, the metal detector 2 can be manufactured easily and inexpensively.

〔実施の形態2〕
次に、実施の形態2について説明する。この実施の形態2は、補正コイルを設けた形態である。ただし、実施の形態1と略同様の構成要素については、必要に応じて、実施の形態1で用いたのと同一の符号又は名称を付してその説明を省略する。
[Embodiment 2]
Next, a second embodiment will be described. In the second embodiment, a correction coil is provided. However, about the component substantially the same as Embodiment 1, the same code | symbol or name as used in Embodiment 1 is attached | subjected as needed, and the description is abbreviate | omitted.

図11は実施の形態2に係る測定ユニット10を概念的に示す図である。この測定ユニット10は、測定子11(図示を省略する)、内側コイル12、及び外側コイル13に加えて、補正コイル14を備えて構成されている。この補正コイル14は、内側コイル12の端部に取り付けられて第1の磁場と逆方向の磁場を電磁誘導による磁束によって測定点Pに対して発生させ、あるいは、外側コイル13の端部に取り付けられて第2の磁場と逆方向の磁場を電磁誘導による磁束によって測定点Pに対して発生させることにより、測定点Pにおける合成磁場の強さを調整するもので、特許請求の範囲における補正コイルに対応する。すなわち、実施の形態1の構成において、内側コイル12の直径及び銅線の巻数と外側コイル13の直径及び銅線の巻数とは、第1の磁場の強さと第2の磁場の強さとが相互に同一になるように決定されている。しかし実際には、銅線の巻数を所望の巻数とすることが難しい場合があり、この結果、第1の磁場又は第2の磁場の一方がわずかに強くなってしまい、測定点Pにおける合成磁場が完全にゼロにはならない可能性がある。この点を解消するため、補正コイル14にて合成磁場の強さを微調整することを可能とする。   FIG. 11 is a diagram conceptually showing the measurement unit 10 according to the second embodiment. The measurement unit 10 includes a correction coil 14 in addition to a probe 11 (not shown), an inner coil 12, and an outer coil 13. The correction coil 14 is attached to the end of the inner coil 12 to generate a magnetic field in the opposite direction to the first magnetic field with respect to the measurement point P by magnetic flux due to electromagnetic induction, or is attached to the end of the outer coil 13. And adjusting the strength of the combined magnetic field at the measurement point P by generating a magnetic field in the opposite direction to the second magnetic field with respect to the measurement point P by the magnetic flux by electromagnetic induction. Corresponding to In other words, in the configuration of the first embodiment, the diameter of the inner coil 12 and the number of turns of the copper wire and the diameter of the outer coil 13 and the number of turns of the copper wire are such that the strength of the first magnetic field and the strength of the second magnetic field are mutually. To be the same. However, in practice, it may be difficult to set the number of turns of the copper wire to a desired number. As a result, one of the first magnetic field and the second magnetic field becomes slightly stronger, and the combined magnetic field at the measurement point P May not be completely zero. In order to eliminate this point, the correction coil 14 can finely adjust the strength of the synthesized magnetic field.

具体的には、補正コイル14は、少数の巻数(例えば1巻から3巻)の銅線14aと、この銅線に並列接続された抵抗(例えば数十mオームの抵抗)14bとから構成されており、内側コイル12又は外側コイル13のいずれか一方の終端に接続されずに巻かれている(ただし、外側コイル13の終端に巻いた方が接続作業が容易である点で好ましい)。例えば、内側コイル12及び外側コイル13をほぼ所定の巻数で形成した後、測定点Pにおける合成磁場を測定する。そして、この合成磁場に応じて、補正コイル14における銅線14aの巻数と抵抗14bの大きさとを決定し、補正コイル14を取り付けて電磁誘導による磁束を発生させ合成磁場がゼロになるように調整する。この構成によれば、補正コイル14による磁場を測定点Pに発生させることで、測定点Pにおける合成磁場を微調整してゼロにすることができるので、以降は、ゼロ調整を行うことなく測定を実施できる。あるいは、抵抗14bを可変抵抗とし、内側コイル12又は外側コイル13の端部に補正コイル14を巻いた後、この可変抵抗の値を調整することで、ゼロ調整をより簡便に実施してもよい。   Specifically, the correction coil 14 includes a copper wire 14a having a small number of turns (for example, 1 to 3 turns) and a resistor (for example, a resistor of several tens of ohms) 14b connected in parallel to the copper wire. It is wound without being connected to the terminal of either the inner coil 12 or the outer coil 13 (however, it is preferable that the coil is wound at the terminal of the outer coil 13 because the connection work is easier). For example, after the inner coil 12 and the outer coil 13 are formed with a substantially predetermined number of turns, the combined magnetic field at the measurement point P is measured. Then, the number of turns of the copper wire 14a in the correction coil 14 and the size of the resistor 14b are determined in accordance with the composite magnetic field, and the correction coil 14 is attached so as to generate magnetic flux by electromagnetic induction and adjust the composite magnetic field to zero. To do. According to this configuration, since the magnetic field generated by the correction coil 14 is generated at the measurement point P, the combined magnetic field at the measurement point P can be finely adjusted to zero, and thereafter measurement is performed without performing zero adjustment. Can be implemented. Alternatively, the resistance 14b may be a variable resistance, and the zero adjustment may be performed more simply by adjusting the value of the variable resistance after the correction coil 14 is wound around the end of the inner coil 12 or the outer coil 13. .

(実施の形態2の効果)
このように実施の形態2によれば、合成磁場の強さを微調整することができるので、高いS/N比の探知が可能になる。特に、内側コイル12や外側コイル13の巻数を厳密に調整する必要がなくなるので、測定ユニット10の製造を簡易かつ安価に行うことができる。
(Effect of Embodiment 2)
As described above, according to the second embodiment, the strength of the synthesized magnetic field can be finely adjusted, so that a high S / N ratio can be detected. In particular, since it is not necessary to strictly adjust the number of turns of the inner coil 12 and the outer coil 13, the measurement unit 10 can be manufactured easily and inexpensively.

〔実施の形態3〕
次に、実施の形態3について説明する。この実施の形態3は、1つの測定ユニット10に内側コイル12を複数設けた形態である。なお、実施の形態1と略同様の構成要素については、必要に応じて、実施の形態1で用いたのと同一の符号又は名称を付してその説明を省略する。
[Embodiment 3]
Next, Embodiment 3 will be described. In the third embodiment, a plurality of inner coils 12 are provided in one measurement unit 10. In addition, about the component similar to Embodiment 1, the same code | symbol or name as used in Embodiment 1 is attached | subjected as needed, and the description is abbreviate | omitted.

図12は実施の形態3に係る金属探知装置2を測定対象1と共に示す図である。この測定ユニット10は、測定子11、複数の内側コイル12a〜12c、及び外側コイル13を備えて構成されている。これら複数の内側コイル12a〜12cは相互に直径が異なると共に相互に同心状に配置されたもので、当該複数の内側コイル12a〜12cを相互に切替えて、いずれか一つの内側コイル12a〜12cを選択的に使用することで、合成磁場のピークの深さを変えて、金属の位置同定の容易化を測るものである。   FIG. 12 is a diagram showing the metal detection device 2 according to the third embodiment together with the measurement target 1. The measurement unit 10 includes a probe 11, a plurality of inner coils 12a to 12c, and an outer coil 13. The plurality of inner coils 12a to 12c have different diameters and are arranged concentrically with each other. The plurality of inner coils 12a to 12c are switched to each other, and any one of the inner coils 12a to 12c is switched. By selectively using it, the depth of the peak of the synthetic magnetic field is changed to measure the ease of identifying the position of the metal.

この内側コイル12a〜12cの切替の基本的概念について説明する。実施の形態1の説明では、図5から図8を参照しつつ、内側コイル12の直径及び外側コイル13の直径を変えることで、合成磁場のピークの深さが変るため、内側コイル12の直径及び外側コイル13の直径を変えた複数の測定ユニット10を順次切替えて使用すれば、測定対象1の表面から金属までの深さを特定できる点について説明した。しかしながら、このように複数の測定ユニット10を準備することは装置コストの面において好ましくなく、また、複数の測定ユニット10を切替えて使用することは探知作業が煩雑になるために好ましくない。   The basic concept of switching the inner coils 12a to 12c will be described. In the description of the first embodiment, referring to FIG. 5 to FIG. 8, the depth of the peak of the composite magnetic field changes by changing the diameter of the inner coil 12 and the diameter of the outer coil 13. And the point from which the depth from the surface of the measuring object 1 to a metal can be specified if the several measurement unit 10 which changed the diameter of the outer side coil 13 is switched and used sequentially was demonstrated. However, it is not preferable in terms of apparatus cost to prepare a plurality of measurement units 10 in this way, and it is not preferable to switch and use a plurality of measurement units 10 because the detection work becomes complicated.

一方、内側コイル12の直径及び外側コイル13の直径の両方を変えなくても、内側コイル12の直径と外側コイル13の直径との比率を変えることで、合成磁場のピークの深さを変えることができる。図13は合成磁場のピークの深さの変化を示したものであり、横軸は内側コイル12の直径、縦軸は合成磁場のピークの深さを示す。ここでは、外側コイル13について、直径90mm、長さ50mmに固定し、内側コイル12の直径のみを1mmから81mm程度まで変化させた場合における、合成磁場のピークの深さを測定した。ここでは、合成磁場のピークの深さ=0mmの点が、合成磁場のピークが外側コイル13及び内側コイル12の長さ方向の中央位置(測定点P)に位置する状態を示し、合成磁場のピークの深さ=25mm以上の範囲が、合成磁場のピークが外側コイル13より外部に位置する状態を示すことになる。この図13から判るように、内側コイル12の直径を大きくする程、合成磁場のピークが深くなる。   On the other hand, by changing the ratio between the diameter of the inner coil 12 and the diameter of the outer coil 13 without changing both the diameter of the inner coil 12 and the outer coil 13, the peak depth of the synthesized magnetic field can be changed. Can do. FIG. 13 shows changes in the peak depth of the synthetic magnetic field, the horizontal axis indicates the diameter of the inner coil 12, and the vertical axis indicates the peak depth of the synthetic magnetic field. Here, the outer coil 13 was fixed to a diameter of 90 mm and a length of 50 mm, and the peak depth of the synthesized magnetic field was measured when only the diameter of the inner coil 12 was changed from about 1 mm to about 81 mm. Here, a point where the peak depth of the synthesized magnetic field = 0 mm indicates a state where the peak of the synthesized magnetic field is located at the center position (measurement point P) in the length direction of the outer coil 13 and the inner coil 12. A range where the peak depth is 25 mm or more indicates a state where the peak of the synthetic magnetic field is located outside the outer coil 13. As can be seen from FIG. 13, the larger the diameter of the inner coil 12, the deeper the peak of the synthesized magnetic field.

そこで、本実施の形態3では、図12に示すように、外側コイル13の直径及び長さは固定し、内側コイル12a〜12cを選択的に切替えることで、測定に使用する内側コイル12a〜12cの寸法のみを変えて、合成磁場のピークの深さを調整できるようにした。ただし、測定点Pにおける合成磁場を略ゼロにする必要があることに変わりはないため、各内側コイル12a〜12cと外側コイル13とは相互に差動接続し、内側コイル12a〜12cの直径及び銅線の巻数と外側コイル13の直径及び銅線の巻数とは、第1の磁場の強さと第2の磁場の強さとが相互に同一になるように決定されている。例えば、外側コイル13について、直径180mm、巻数60とした場合、内側コイル12aについて、直径30mm、巻数10、内側コイル12bについて、直径60mm、巻数20、内側コイル12cについて、直径90mm、巻数30とする。   Therefore, in the third embodiment, as shown in FIG. 12, the diameter and length of the outer coil 13 are fixed, and the inner coils 12 a to 12 c used for measurement are selectively switched by switching the inner coils 12 a to 12 c. By changing only the dimensions, the peak depth of the synthetic magnetic field can be adjusted. However, since the synthetic magnetic field at the measurement point P needs to be substantially zero, the inner coils 12a to 12c and the outer coil 13 are differentially connected to each other, and the diameters of the inner coils 12a to 12c and The number of turns of the copper wire, the diameter of the outer coil 13, and the number of turns of the copper wire are determined so that the strength of the first magnetic field and the strength of the second magnetic field are the same. For example, when the outer coil 13 has a diameter of 180 mm and the number of turns 60, the inner coil 12a has a diameter of 30 mm, the number of turns 10, and the inner coil 12b has a diameter of 60 mm, the number of turns 20, and the inner coil 12c has a diameter of 90 mm and a number of turns 30. .

これら内側コイル12a〜12cを相互に切替えるための具体的構成は任意であるが、例えば、各内側コイル12a〜12cと外側コイル13との相互間の差動接続位置と、各内側コイル12a〜12cからアンプ30に至る電線との相互間の接続位置とに、切替スイッチSWを設けておき、この切替スイッチSWを、測定者が手動にて切替えたり、あるいは、図示しない制御装置にて所定間隔で自動にて順次切替える。   Although the specific structure for switching these inner coils 12a-12c mutually is arbitrary, for example, the differential connection position between each inner coil 12a-12c and the outer coil 13, and each inner coil 12a-12c A changeover switch SW is provided at a connection position between the wires extending from the power supply to the amplifier 30 and the changeover switch SW is manually changed by a measurer or at a predetermined interval by a control device (not shown). Switch automatically sequentially.

(実施の形態3の効果)
このように実施の形態3によれば、複数の内側コイル12a〜12cを相互に切替えることで、合成磁場のピークの深さを調整でき、測定対象1の表面から金属までの深さを特定できる。特に、1つの測定ユニット10を準備するだけで合成磁場のピークの深さを調整できるので、複数の測定ユニット10を準備する場合に比べて、装置コストを低減できると共に、探知作業を簡易かつ迅速に行うことが可能になる。
(Effect of Embodiment 3)
As described above, according to the third embodiment, the depth of the peak of the synthetic magnetic field can be adjusted by switching the plurality of inner coils 12a to 12c to each other, and the depth from the surface of the measuring object 1 to the metal can be specified. . Particularly, since the depth of the peak of the synthesized magnetic field can be adjusted only by preparing one measurement unit 10, the apparatus cost can be reduced and the detection operation can be performed easily and quickly compared to the case of preparing a plurality of measurement units 10. It becomes possible to do.

〔実施の形態4〕
次に、実施の形態4について説明する。この実施の形態4は、1つの測定ユニット10に外側コイル13を複数設けた形態である。なお、実施の形態3と略同様の構成要素については、必要に応じて、実施の形態3で用いたのと同一の符号又は名称を付してその説明を省略する。
[Embodiment 4]
Next, a fourth embodiment will be described. In the fourth embodiment, a plurality of outer coils 13 are provided in one measurement unit 10. In addition, about the component similar to Embodiment 3, the same code | symbol or name as used in Embodiment 3 is attached | subjected as needed, and the description is abbreviate | omitted.

図14は実施の形態4に係る金属探知装置2を測定対象1と共に示す図である。この測定ユニット10は、測定子11、内側コイル12、及び複数の外側コイル13a〜13cを備えて構成されている。これら複数の外側コイル13a〜13cは相互に直径が異なると共に相互に同心状に配置されたもので、当該複数の外側コイル13a〜13cを相互に切替えて、いずれか一つの外側コイル13a〜13cを選択的に使用することで、合成磁場のピークの深さを変えて、金属の位置同定の容易化を測るものである。   FIG. 14 is a diagram showing the metal detection device 2 according to the fourth embodiment together with the measurement target 1. The measurement unit 10 includes a measuring element 11, an inner coil 12, and a plurality of outer coils 13a to 13c. The plurality of outer coils 13a to 13c have different diameters and are arranged concentrically with each other. The plurality of outer coils 13a to 13c are switched to each other, and any one of the outer coils 13a to 13c is switched. By selectively using it, the depth of the peak of the synthetic magnetic field is changed to measure the ease of identifying the position of the metal.

すなわち、実施の形態4では、実施の形態3とは逆に、内側コイル12の直径及び長さは固定し、外側コイル13a〜13cを選択的に切替えることで、測定に使用する外側コイル13a〜13cの寸法のみを変えて、合成磁場のピークの深さを調整できるようにしている。この場合においても、内側コイル12と各外側コイル13a〜13cとは相互に差動接続し、内側コイル12の直径及び銅線の巻数と外側コイル13a〜13cの直径及び銅線の巻数とは、第1の磁場の強さと第2の磁場の強さとが相互に同一になるように決定されている。例えば、内側コイル12について、直径30mm、巻数10とした場合、外側コイル13aについて、直径60mm、巻数20、外側コイル13bについて、直径90mm、巻数30、外側コイル13cについて、直径180mm、巻数60とする。   That is, in the fourth embodiment, contrary to the third embodiment, the diameter and length of the inner coil 12 are fixed, and the outer coils 13a to 13c are selectively switched, whereby the outer coils 13a to 13 used for measurement are changed. Only the dimension 13c is changed so that the peak depth of the synthesized magnetic field can be adjusted. Even in this case, the inner coil 12 and the outer coils 13a to 13c are differentially connected to each other, and the diameter of the inner coil 12 and the number of turns of the copper wire, the diameter of the outer coils 13a to 13c and the number of turns of the copper wire are The strength of the first magnetic field and the strength of the second magnetic field are determined to be the same. For example, when the inner coil 12 has a diameter of 30 mm and the number of turns of 10, the outer coil 13a has a diameter of 60 mm, the number of turns of 20, and the outer coil 13b has a diameter of 90 mm, the number of turns of 30, and the outer coil 13c has a diameter of 180 mm and a number of turns of 60. .

(実施の形態4の効果)
このように実施の形態4によれば、複数の外側コイル13a〜13cを相互に切替えることで、合成磁場のピークの深さを調整でき、測定対象1の表面から金属までの深さを特定できる。特に、1つの測定ユニット10を準備するだけで合成磁場のピークの深さを調整できるので、複数の測定ユニット10を準備する場合に比べて、装置コストを低減できると共に、探知作業を簡易かつ迅速に行うことが可能になる。また、外側コイル13a〜13cを複数設ける場合には、内側コイル12を複数設ける場合に比べて、外側コイル13a〜13cの追加や変更を一層容易に行なうことができる。
(Effect of Embodiment 4)
As described above, according to the fourth embodiment, the depth of the peak of the synthesized magnetic field can be adjusted by switching the plurality of outer coils 13a to 13c to each other, and the depth from the surface of the measuring object 1 to the metal can be specified. . Particularly, since the depth of the peak of the synthesized magnetic field can be adjusted only by preparing one measurement unit 10, the apparatus cost can be reduced and the detection operation can be performed easily and quickly compared to the case of preparing a plurality of measurement units 10. It becomes possible to do. Further, when a plurality of outer coils 13a to 13c are provided, the addition and change of the outer coils 13a to 13c can be performed more easily than when a plurality of inner coils 12 are provided.

〔実施の形態5〕
次に、実施の形態5について説明する。この実施の形態5は、内側コイル12の一端面と外側コイル13の一端面とを揃えた位置に配置すると共に、測定子11には一対のコイルから構成したピックアップコイル11bを設けた形態である。なお、実施の形態1と略同様の構成要素については、必要に応じて、実施の形態1で用いたのと同一の符号又は名称を付してその説明を省略する。
[Embodiment 5]
Next, a fifth embodiment will be described. In the fifth embodiment, one end face of the inner coil 12 and one end face of the outer coil 13 are arranged at the same position, and the measuring element 11 is provided with a pickup coil 11b composed of a pair of coils. . In addition, about the component similar to Embodiment 1, the same code | symbol or name as used in Embodiment 1 is attached | subjected as needed, and the description is abbreviate | omitted.

図15は実施の形態5に係る金属探知装置2を測定対象1と共に示す平面図、図16は図15のコイル部分を模式的に示す拡大平面図、図17は図15の縦断面図、図18は図15のコイル部分を模式的に示す縦断面図である。図17、18に示すように、この金属探知装置2において、内側コイル12における軸方向に沿った一端面(測定対象1に対して近接される側の端面)と、外側コイル13における軸方向に沿った一端面(測定対象1に対して近接される側の端面)とは、高さ方向における同一位置に配置されており、同一平面内に配置されている。この構造によれば、図18に示すように、合成磁場が略ゼロの測定点Pを測定対象に対して最も近づけることができるので、金属探知のS/N比を一層向上させることができる。このような位置に内側コイル12及び外側コイル13を配置するための具体的な構造としては種々の構造を採用することができるが、ここでは図17に示すように、これら内側コイル12と外側コイル13との相互間に、これら相互の空間部に対応する円環状の位置調整リング17が配置されており、この位置調整リング17に対して内側コイル12及び外側コイル13を固定することができる。   15 is a plan view showing the metal detector 2 according to the fifth embodiment together with the measuring object 1, FIG. 16 is an enlarged plan view schematically showing the coil portion of FIG. 15, and FIG. 17 is a longitudinal sectional view of FIG. 18 is a longitudinal sectional view schematically showing the coil portion of FIG. As shown in FIGS. 17 and 18, in this metal detector 2, one end surface along the axial direction of the inner coil 12 (the end surface on the side close to the measuring object 1) and the axial direction of the outer coil 13. One end face along (the end face close to the measuring object 1) is arranged at the same position in the height direction, and is arranged in the same plane. According to this structure, as shown in FIG. 18, the measurement point P having a substantially zero synthetic magnetic field can be brought closest to the measurement object, so that the S / N ratio of the metal detection can be further improved. As a specific structure for disposing the inner coil 12 and the outer coil 13 at such positions, various structures can be adopted. Here, as shown in FIG. 17, the inner coil 12 and the outer coil are arranged. An annular position adjusting ring 17 corresponding to the space portion is disposed between the inner coil 12 and the outer coil 13. The inner coil 12 and the outer coil 13 can be fixed to the position adjusting ring 17.

また本実施の形態では、図15〜17に示すように、測定子11のピックアップコイル11bを、一対のコイル11c、11dから構成している。これら一対のコイル11c、11dは、相互に略同一の径及び長さにて形成されており、少なくとも一端部(測定対象1に対して近接される側の端部)が内側コイル12にて外側から囲繞されるように、この内側コイル12の内部に配置されている。これらコイル11c、11dの軸方向は、内側コイル12及び外側コイル13の軸方向と略平行となっている。ここで、これらコイル11c、11dは、いわゆる八の字平面差動コイルであり、相互に差動接続されている。具体的には、図16に矢印で示すように、コイル11cの銅線の巻き線方向とコイル11dの銅線の巻き線方向とが相互に逆向きになるように、これらコイル11c、11dが接続されている。この構造では、各コイル11c、11d自体の磁場を相互に打ち消すことができ、測定点Pの合成磁場を略ゼロとすることが一層容易になるので、金属探知のS/N比を一層向上させることができる。なお、図17に示す構造では、内側コイル12の内側に配置された高さ調整板18aに対して底板18bが配置されており、この底板18bに設けたネジ孔に対して高さ調節棒18c、18dが螺合している。この高さ調節棒18cにはコイル11c、高さ調節棒18dにはコイル11dがそれぞれ固定されており、この高さ調節棒18c、18dを軸周りに回転させて上下動させることで、コイル11c、11dの高さを調整できるので、測定点Pの合成磁場がゼロになる位置を容易に微調整することができる。   Moreover, in this Embodiment, as shown to FIGS. 15-17, the pick-up coil 11b of the measuring element 11 is comprised from a pair of coils 11c and 11d. The pair of coils 11c and 11d are formed with substantially the same diameter and length, and at least one end (the end on the side close to the measuring object 1) is outside with the inner coil 12. It is arrange | positioned inside this inner coil 12 so that it may be enclosed from. The axial directions of the coils 11c and 11d are substantially parallel to the axial directions of the inner coil 12 and the outer coil 13. Here, these coils 11c and 11d are so-called eight-shaped planar differential coils and are differentially connected to each other. Specifically, as shown by arrows in FIG. 16, the coils 11c and 11d are arranged so that the winding direction of the copper wire of the coil 11c and the winding direction of the copper wire of the coil 11d are opposite to each other. It is connected. In this structure, the magnetic fields of the coils 11c and 11d themselves can be canceled each other, and the combined magnetic field at the measurement point P can be made almost zero, so that the S / N ratio of the metal detection is further improved. be able to. In the structure shown in FIG. 17, the bottom plate 18b is disposed with respect to the height adjusting plate 18a disposed on the inner side of the inner coil 12, and the height adjusting rod 18c is disposed with respect to the screw hole provided in the bottom plate 18b. , 18d are screwed together. A coil 11c is fixed to the height adjusting rod 18c, and a coil 11d is fixed to the height adjusting rod 18d. The height adjusting rod 18c, 18d is rotated about the axis and moved up and down to thereby move the coil 11c. Since the height of 11d can be adjusted, the position where the synthetic magnetic field at the measurement point P becomes zero can be easily finely adjusted.

次に、本実施の形態に係る金属探知装置2による測定結果について説明する。図19は測定状況を説明する模式図であり、(a)は測定対象1を金属探知装置2と共に示す平面図、(b)(c)は測定対象1の側面図である。この測定対象1は、幅300mm×長さ1000mm×厚み100mmのコンクリート1bの内部に、鉄筋1a及び合成樹脂製可とう電線管(以下CD管)1cを埋設して構成されている。ここでは、測定対象1の上面近傍位置に金属探知装置2の内側コイル12及び外側コイル13を配置し、この測定対象1をその長手方向に沿った行き方向及び戻り方向に移動させた時の各位置において、金属探知装置2のロックインアンプ40(図19では図示せず)からの出力を得た。また、図19の例では、鉄筋1aをコンクリート1bの内部に埋設した例のみを示すが、この鉄筋1aを埋設していない場合(CD管1cのみを埋設した場合)についても測定を行った。   Next, the measurement result by the metal detector 2 according to the present embodiment will be described. FIGS. 19A and 19B are schematic diagrams for explaining the measurement situation, in which FIG. 19A is a plan view showing the measurement object 1 together with the metal detection device 2, and FIGS. 19B and 19C are side views of the measurement object 1. This measuring object 1 is configured by embedding a reinforcing bar 1a and a synthetic resin flexible electric wire pipe (hereinafter referred to as a CD pipe) 1c in a concrete 1b having a width of 300 mm, a length of 1000 mm, and a thickness of 100 mm. Here, the inner coil 12 and the outer coil 13 of the metal detector 2 are arranged in the vicinity of the upper surface of the measuring object 1, and the measuring object 1 is moved in the going direction and the returning direction along the longitudinal direction. At the position, the output from the lock-in amplifier 40 (not shown in FIG. 19) of the metal detector 2 was obtained. Moreover, although the example of FIG. 19 shows only the example in which the reinforcing bar 1a is embedded in the concrete 1b, the measurement was also performed when this reinforcing bar 1a was not embedded (when only the CD tube 1c was embedded).

図20から図23は、ロックインアンプ40の出力変化を示す図であり、縦軸にはロックインアンプ40の出力電圧、横軸には測定位置を示す。ここでは、測定位置=10cmの位置をCD管1cの位置とする。図20は、CD管1cのみを埋設した場合であって、発振器20の周波数を約450kHzとした場合であり、行き方向と戻り方向のいずれにおいても、CD管1cの位置に内側コイル12及び外側コイル13を配置した場合に、出力電圧が最大値(または最小値)を示す。   20 to 23 are diagrams showing changes in the output of the lock-in amplifier 40. The vertical axis shows the output voltage of the lock-in amplifier 40, and the horizontal axis shows the measurement position. Here, the position of measurement position = 10 cm is the position of the CD tube 1c. FIG. 20 shows a case where only the CD tube 1c is embedded, and the frequency of the oscillator 20 is about 450 kHz. The inner coil 12 and the outer side are located at the position of the CD tube 1c in both the going direction and the returning direction. When the coil 13 is arranged, the output voltage shows the maximum value (or the minimum value).

図21は、鉄筋1a及びCD管1cを埋設した場合であって、発振器20の周波数を約450kHzとした場合であり、図20ほど明瞭ではないものの、行き方向と戻り方向のいずれにおいても、CD管1cの位置に内側コイル12及び外側コイル13を配置した場合に、出力電圧が最大値を示すことから、CD管1cの位置を特定することができる可能性がある。   FIG. 21 shows a case in which the reinforcing bar 1a and the CD tube 1c are embedded, and the frequency of the oscillator 20 is about 450 kHz. Although not as clear as in FIG. When the inner coil 12 and the outer coil 13 are arranged at the position of the tube 1c, since the output voltage shows the maximum value, there is a possibility that the position of the CD tube 1c can be specified.

図22は、CD管1cのみを埋設した場合であって、発振器20の周波数を約80kHzとした場合であり、CD管1cの位置と出力電圧との対応関係を把握することは困難である。なお、この図22では、行き方向の測定結果のみを示す。   FIG. 22 shows a case where only the CD tube 1c is embedded and the frequency of the oscillator 20 is about 80 kHz, and it is difficult to grasp the correspondence between the position of the CD tube 1c and the output voltage. In FIG. 22, only the measurement result in the direction of travel is shown.

図23は、CD管1cのみを埋設した場合であって、発振器20の周波数を約4.5kHzとした場合であり、図22と同様に、CD管1cの位置と出力電圧との対応関係を把握することは困難である。   FIG. 23 shows a case where only the CD tube 1c is embedded and the frequency of the oscillator 20 is about 4.5 kHz. As in FIG. 22, the correspondence between the position of the CD tube 1c and the output voltage is shown. It is difficult to grasp.

図20及び図21から判るように、出力電圧が最大値を示す位置とCD管1cの位置とが相互に対応していることから、この出力電圧のピークを検知することで、CD管1cの位置を特定することができる。このことから、図15から図18に示すように金属探知装置2を構成してそのS/N比を向上させることで、金属以外の測定にも金属探知装置2を活用することができる。   As can be seen from FIGS. 20 and 21, since the position where the output voltage shows the maximum value and the position of the CD tube 1c correspond to each other, the peak of the output voltage is detected to detect the peak of the CD tube 1c. The position can be specified. From this, the metal detector 2 can be used for measurements other than metal by configuring the metal detector 2 and improving its S / N ratio as shown in FIGS. 15 to 18.

さらに、図20及び図21と、図22及び図23との対比から判るように、発振器20の周波数を約450kHzとすることで、CD管1cの位置が特定可能となっている。従って、CD管1cの位置を特定するためには、発振器20の周波数を約450kHzとすることが好ましい。これは、励磁コイルである内側コイル12及び外側コイル13の周波数を一桁上げることで、コンクリート内の起電流(起電圧)が一桁上がり、さらにこの起電流の磁束により発生するピックアップコイル11bの起電圧が一桁上がるので、SN比が全体として二桁向上するためである。   Furthermore, as can be seen from comparison between FIGS. 20 and 21 and FIGS. 22 and 23, the position of the CD tube 1c can be specified by setting the frequency of the oscillator 20 to about 450 kHz. Therefore, in order to specify the position of the CD tube 1c, it is preferable to set the frequency of the oscillator 20 to about 450 kHz. This is because by increasing the frequency of the inner coil 12 and the outer coil 13 which are exciting coils by one digit, the electromotive current (electromotive voltage) in the concrete is increased by one digit, and the pickup coil 11b generated by the magnetic flux of this electromotive current further increases. This is because the electromotive voltage increases by an order of magnitude, so that the SN ratio is improved by an order of two.

(実施の形態5の効果)
このように実施の形態5によれば、内側コイル12の一端面と外側コイル13の一端面とを揃えることで、合成磁場が略ゼロの測定点Pを測定対象に対して最も近づけることができるので、金属探知のS/N比を一層向上させることができる。また、差動接続された一対のコイル11c、11dから構成したピックアップコイル11bを用いて磁場測定を行うことで、コイル11c、11d自体の磁場を相互に打ち消すことができ、測定点Pの合成磁場を略ゼロとすることが一層容易になるので、金属探知のS/N比を一層向上させることができる。
(Effect of Embodiment 5)
As described above, according to the fifth embodiment, by aligning one end face of the inner coil 12 and one end face of the outer coil 13, the measurement point P having a substantially zero synthesized magnetic field can be brought closest to the measurement target. Therefore, the S / N ratio of metal detection can be further improved. Further, by performing magnetic field measurement using the pickup coil 11b composed of a pair of differentially connected coils 11c and 11d, the magnetic fields of the coils 11c and 11d themselves can be canceled each other, and the combined magnetic field at the measurement point P Can be made substantially zero, so that the S / N ratio of metal detection can be further improved.

〔実施の形態6〕
次に、実施の形態6について説明する。この実施の形態6は、複数の測定ユニット10を、測定点Pが同一直線上に並ぶように、同一直線上に並設した形態である。なお、実施の形態1と略同様の構成要素については、必要に応じて、実施の形態1で用いたのと同一の符号又は名称を付してその説明を省略する。
[Embodiment 6]
Next, a sixth embodiment will be described. In the sixth embodiment, a plurality of measurement units 10 are arranged side by side on the same straight line so that the measurement points P are arranged on the same straight line. In addition, about the component similar to Embodiment 1, the same code | symbol or name as used in Embodiment 1 is attached | subjected as needed, and the description is abbreviate | omitted.

図24は実施の形態6に係る金属探知装置2の平面図、図25は図24のA−A矢視断面図である。この金属探知装置2は測定ゲート60を備えており、この測定ゲート60にはコイルユニット群15が内蔵されている。このコイルユニット群15は、複数の測定ユニット10から構成されている。これら複数の測定ユニット10は、相互に同一に構成されたもので、同一の合成磁場のピークの深さを持っている。このような複数の測定ユニット10を、各測定ユニット10の軸方向を揃えた状態で、各測定ユニット10の端部が同一面内に位置するように、かつ、各測定ユニット10の測定点が直線状に並ぶように、測定ゲート60の底面の近傍位置に配置している。発振器20、アンプ30、及びロックインアンプ40は、図示は省略するが、各測定ユニット10の各々に個別に設けられており、各測定ユニット10の合成磁場の強度や位相角を個別に出力する。あるいは、発振器20、アンプ30、及びロックインアンプ40を、複数の測定ユニット10に対して1組のみ設けてもよく、この場合には、ロックインアンプ40の画面内に、各測定ユニット10の強度や位相角を色分け等にて表示したり、最も大きな強度のみを表示するようにしてもよい。   24 is a plan view of the metal detector 2 according to the sixth embodiment, and FIG. 25 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. The metal detector 2 includes a measurement gate 60, and the coil unit group 15 is built in the measurement gate 60. The coil unit group 15 includes a plurality of measurement units 10. The plurality of measurement units 10 are configured identically to each other and have the same peak depth of the synthesized magnetic field. With such a plurality of measurement units 10 aligned in the axial direction of each measurement unit 10, the end of each measurement unit 10 is positioned in the same plane, and the measurement points of each measurement unit 10 are They are arranged in the vicinity of the bottom surface of the measurement gate 60 so as to be arranged in a straight line. Although not shown, the oscillator 20, the amplifier 30, and the lock-in amplifier 40 are individually provided in each measurement unit 10, and individually output the strength and phase angle of the combined magnetic field of each measurement unit 10. . Alternatively, only one set of the oscillator 20, the amplifier 30, and the lock-in amplifier 40 may be provided for the plurality of measurement units 10, and in this case, each measurement unit 10 is displayed on the screen of the lock-in amplifier 40. The intensity and phase angle may be displayed by color coding or the like, or only the largest intensity may be displayed.

このように構成された金属探知装置2を用いた金属探知方法は以下の通りである。すなわち、測定ゲート60の下方の直線状の領域を測定領域に設定し、この直線状の測定領域を横切るように測定対象1を相対的に移動させる。例えば、測定ゲート60の下方にベルトコンベア70を配置し、このベルトコンベア70によって、測定対象1である食品を複数並列状に搬送する。並列された食品のいずれかに金属が混入している場合には、当該金属がロックインアンプ40の出力にて探知できるので、当該探知された場合には警報を出力する。また、複数の測定ユニット10のいずれによって金属が探知されたのかを判別することで、金属が混入している食品の位置を特定できるので、当該金属が探知された食品のみを自動的にベルトコンベアから排出する。   A metal detection method using the metal detection device 2 configured as described above is as follows. That is, a linear region below the measurement gate 60 is set as a measurement region, and the measurement object 1 is relatively moved so as to cross the linear measurement region. For example, the belt conveyor 70 is arrange | positioned under the measurement gate 60, and the foodstuff which is the measuring object 1 is conveyed in multiple parallel form by this belt conveyor 70. FIG. If a metal is mixed in any of the foods in parallel, the metal can be detected by the output of the lock-in amplifier 40. Therefore, an alarm is output when the metal is detected. Further, by determining which of the plurality of measurement units 10 has detected the metal, the position of the food in which the metal is mixed can be specified, so that only the food in which the metal has been detected is automatically conveyor belted. To discharge from.

(実施の形態6の効果)
このように実施の形態6によれば、複数の測定ユニット10を直線状に配置することで、測定ユニット10を単体で配置する場合に比べて、直線状の測定領域における測定を一括して行うことができるので、直線状の測定領域の測定を一層迅速に行うことができる。
(Effect of Embodiment 6)
As described above, according to the sixth embodiment, by arranging a plurality of measurement units 10 in a straight line, the measurement in the linear measurement region is collectively performed as compared with the case where the measurement units 10 are arranged alone. Therefore, the measurement of the linear measurement region can be performed more rapidly.

〔実施の形態7〕
次に、実施の形態7について説明する。この実施の形態7は、実施の形態6と同様のコイルユニット群15を複数並設した形態である。なお、実施の形態6と略同様の構成要素については、必要に応じて、実施の形態6で用いたのと同一の符号又は名称を付してその説明を省略する。
[Embodiment 7]
Next, a seventh embodiment will be described. In the seventh embodiment, a plurality of coil unit groups 15 similar to those in the sixth embodiment are arranged in parallel. In addition, about the component substantially the same as Embodiment 6, the same code | symbol or name as used in Embodiment 6 is attached | subjected as needed, and the description is abbreviate | omitted.

図26は実施の形態7に係る金属探知装置2の平面図、図27は図26のB−B矢視断面図である。この金属探知装置2には複数のコイルユニット群15が内蔵されている。各コイルユニット群15は複数の測定ユニット10から構成されている。これら複数のコイルユニット群15を、測定プレート80の底面近傍位置に並設している。   26 is a plan view of the metal detector 2 according to the seventh embodiment, and FIG. 27 is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. The metal detection device 2 includes a plurality of coil unit groups 15. Each coil unit group 15 includes a plurality of measurement units 10. The plurality of coil unit groups 15 are arranged in parallel near the bottom surface of the measurement plate 80.

このように構成された金属探知装置2を用いた金属探知方法は以下の通りである。すなわち、コンクリートや地面の如き2次元又は3次元領域を測定対象1に設定し、この測定対象1の表面に対して、測定アーム81を介して測定プレート80を平行に走査する。測定対象1に金属が埋設されている場合には、当該金属がロックインアンプ40の出力にて探知できるので、当該探知された場合には警報を出力する。複数の測定ユニット10のいずれによって金属が探知されたのかを判別することで、金属が埋設されている位置を特定できる。   A metal detection method using the metal detection device 2 configured as described above is as follows. That is, a two-dimensional or three-dimensional region such as concrete or the ground is set as the measurement object 1 and the surface of the measurement object 1 is scanned in parallel with the measurement plate 80 via the measurement arm 81. When a metal is embedded in the measurement object 1, the metal can be detected by the output of the lock-in amplifier 40. Therefore, an alarm is output when the metal is detected. By determining which of the plurality of measurement units 10 has detected the metal, the position where the metal is embedded can be specified.

(実施の形態7の効果)
このように実施の形態7によれば、複数のコイルユニット群15を並設することで、コイルユニット群15を単体で配置する場合に比べて、面状の測定領域における測定を一括して行うことができるので、面状の測定領域の測定を一層迅速に行うことができる。
(Effect of Embodiment 7)
As described above, according to the seventh embodiment, by arranging a plurality of coil unit groups 15 in parallel, the measurement in the planar measurement region is performed in a lump compared to the case where the coil unit groups 15 are arranged alone. Therefore, the measurement of the planar measurement region can be performed more rapidly.

〔実施の形態8〕
次に、実施の形態8について説明する。この実施の形態8は、実施の形態6と同様に複数の測定ユニット10を直線状に並設した形態であって、各複数の測定ユニット10の合成磁場のピークの深さを変えた形態である。なお、実施の形態6と略同様の構成要素については、必要に応じて、実施の形態6で用いたのと同一の符号又は名称を付してその説明を省略する。
[Embodiment 8]
Next, an eighth embodiment will be described. In the eighth embodiment, a plurality of measurement units 10 are arranged in a straight line as in the sixth embodiment, and the peak depth of the synthesized magnetic field of each of the plurality of measurement units 10 is changed. is there. In addition, about the component substantially the same as Embodiment 6, the same code | symbol or name as used in Embodiment 6 is attached | subjected as needed, and the description is abbreviate | omitted.

図28は実施の形態8に係る金属探知装置2の平面図、図29は図28のC−C矢視断面図である。この金属探知装置2は測定ゲート90を備えており、この測定ゲート90にはコイルユニット群16が内蔵されている。このコイルユニット群16は、複数の測定ユニット10a〜10cから構成されている。これら複数の測定ユニット10は、合成磁場のピークの深さが相互に異なるように構成されたもので、具体的には、内側コイル12又は外側コイル13の一方の直径及び巻数を共通化し、内側コイル12又は外側コイル13の他方の直径及び巻数を変えることで、合成磁場のピークの深さを変えている。   FIG. 28 is a plan view of the metal detector 2 according to the eighth embodiment, and FIG. 29 is a cross-sectional view taken along the line CC in FIG. The metal detector 2 includes a measurement gate 90, and the coil unit group 16 is built in the measurement gate 90. The coil unit group 16 includes a plurality of measurement units 10a to 10c. The plurality of measurement units 10 are configured so that the peak depths of the synthesized magnetic field are different from each other. Specifically, one of the inner coil 12 and the outer coil 13 has a common diameter and number of turns, and the inner The peak depth of the synthesized magnetic field is changed by changing the other diameter and the number of turns of the coil 12 or the outer coil 13.

このように構成された金属探知装置2を用いた金属探知方法は以下の通りである。すなわち、測定ゲート90の下方の直線状の領域を測定領域に設定し、この直線状の測定領域に沿うように測定対象を相対的に移動させる。例えば、測定ゲート90の下方にベルトコンベア70を配置し、このベルトコンベア70によって、測定対象1である複数の食品を一列に搬送する。この食品は、合成磁場のピークの深さが異なる測定ユニット10a〜10cの下方を順次通過することになり、食品に厚みがあり、この厚み方向(深さ方向)のいずれの位置に金属が混入しているのかが事前には判らない場合であっても、当該金属がいずれかの測定ユニット10a〜10cからのロックインアンプ40に対する出力で探知できるので、当該探知された場合には警報を出力したり、当該金属が探知された食品を自動的にベルトコンベアから排出する。また、複数の測定ユニット10a〜10cのいずれによって金属が探知されたのかを判別することで、金属が混入している食品の深さ方向の位置も特定できる。   A metal detection method using the metal detection device 2 configured as described above is as follows. That is, the linear area below the measurement gate 90 is set as the measurement area, and the measurement object is relatively moved along the linear measurement area. For example, a belt conveyor 70 is disposed below the measurement gate 90, and the plurality of foods that are the measurement target 1 are conveyed in a row by the belt conveyor 70. This food sequentially passes under the measurement units 10a to 10c having different peak depths of the synthetic magnetic field, the food has a thickness, and metal is mixed in any position in the thickness direction (depth direction). Even if it is not known in advance, since the metal can be detected by the output to the lock-in amplifier 40 from any of the measurement units 10a to 10c, an alarm is output when the metal is detected. Or the food in which the metal is detected is automatically discharged from the belt conveyor. Further, by determining which of the plurality of measurement units 10a to 10c has detected the metal, the position in the depth direction of the food mixed with the metal can also be specified.

(実施の形態8の効果)
このように実施の形態8によれば、合成磁場のピークの深さが異なる複数の測定ユニット10を直線状に配置することで、測定ユニット10を単体で配置する場合に比べて、直線状の測定領域における測定を一層迅速に行うことができると共に、測定対象における深さ方向いずれの位置に金属が混入しているのかが事前には判らない場合であっても、当該金属を迅速に探知することが可能になる。
(Effect of Embodiment 8)
As described above, according to the eighth embodiment, the plurality of measurement units 10 having different peak depths of the synthesized magnetic field are arranged in a straight line, so that the linear measurement unit 10 is linear compared to the case where the measurement unit 10 is arranged alone. Measurement in the measurement area can be performed more quickly, and even if it is not known in advance where the metal is mixed in the depth direction of the measurement object, the metal is detected quickly. It becomes possible.

〔実施の形態9〕
次に、実施の形態9について説明する。この実施の形態9は、実施の形態8と同様のコイルユニット群を複数並設した形態である。なお、実施の形態8と略同様の構成要素については、必要に応じて、実施の形態8で用いたのと同一の符号又は名称を付してその説明を省略する。
[Embodiment 9]
Next, Embodiment 9 will be described. In the ninth embodiment, a plurality of coil unit groups similar to those in the eighth embodiment are arranged in parallel. In addition, about the component similar to Embodiment 8, the code | symbol or name same as what was used in Embodiment 8 is attached | subjected as needed, and the description is abbreviate | omitted.

図30は実施の形態9に係る金属探知装置2の平面図、図31は図30のD−D矢視断面図である。この金属探知装置2には複数のコイルユニット群16が内蔵されている。各コイルユニット群16は複数の測定ユニット10a〜10dから構成されており、これら複数のコイルユニット群16を、測定領域であるMRI室の入口ゲートの床面100の近傍位置に並設している。各コイルユニット群16は、実施の形態8と同様に、複数の測定ユニット10a〜10dから構成されており、これら複数の測定ユニット10a〜10dは、合成磁場のピークの深さが相互に異なるように構成されている。   30 is a plan view of the metal detector 2 according to the ninth embodiment, and FIG. 31 is a cross-sectional view taken along the line DD in FIG. The metal detection device 2 includes a plurality of coil unit groups 16. Each coil unit group 16 includes a plurality of measurement units 10a to 10d, and the plurality of coil unit groups 16 are juxtaposed in the vicinity of the floor surface 100 of the entrance gate of the MRI room, which is a measurement region. . Each coil unit group 16 includes a plurality of measurement units 10a to 10d as in the eighth embodiment, and the plurality of measurement units 10a to 10d have different peak depths of the synthesized magnetic field. It is configured.

このように構成された金属探知装置2を用いた金属探知方法は以下の通りである。すなわち、入口ゲートの上方を測定領域に設定し、この測定領域に対して測定対象1である、患者を乗せたベットを通過させる。患者が金属製品を身に付けている場合あるいはベッドに金属が含まれている場合には、当該金属がいずれかの測定ユニット10からのロックインアンプ40に対する出力で探知できるので、当該探知された場合には警報を出力する。また、複数の測定ユニット10a〜10dのいずれによって金属が探知されたのかを判別することで、金属製品の水平領域内における位置を特定できる。さらに、複数の測定ユニット10a〜10dのいずれによって金属が探知されたのかを判別することで、金属の深さ方向の位置も特定できる。さらには、実施の形態1において図11を参照しつつ説明したように、金属が導電体であるか磁性体であるかを判別できるので、ベットの如き導電体は除外し、磁性体が探知された場合にのみ警報出力を行うことで、不要な警報出力を行うことを防止できる。   A metal detection method using the metal detection device 2 configured as described above is as follows. That is, a measurement area is set above the entrance gate, and a bed on which a patient is placed, which is the measurement target 1, is passed through the measurement area. When the patient wears a metal product or the bed contains metal, the metal can be detected by the output from any of the measurement units 10 to the lock-in amplifier 40. In this case, an alarm is output. Further, by determining which of the plurality of measurement units 10a to 10d has detected the metal, the position of the metal product in the horizontal region can be specified. Further, by determining which of the plurality of measurement units 10a to 10d has detected the metal, the position in the depth direction of the metal can also be specified. Furthermore, as described with reference to FIG. 11 in the first embodiment, since it is possible to determine whether the metal is a conductor or a magnetic body, a conductor such as a bed is excluded, and the magnetic body is detected. It is possible to prevent unnecessary alarm output by outputting the alarm only when the alarm occurs.

(実施の形態9の効果)
このように実施の形態9によれば、合成磁場のピークの深さが異なる複数の測定ユニット10a〜10dを面状に配置することで、測定ユニット10a〜10dを単体で配置する場合に比べて、面状の測定領域における測定を一層迅速に行うことができると共に、測定対象における深さ方向いずれの位置に金属が混入しているのかが事前には判らない場合であっても、当該金属を迅速に探知することが可能になる。
(Effect of Embodiment 9)
As described above, according to the ninth embodiment, the plurality of measurement units 10a to 10d having different peak depths of the synthesized magnetic field are arranged in a plane shape, compared with the case where the measurement units 10a to 10d are arranged alone. In addition, the measurement in the planar measurement region can be performed more rapidly, and even if it is not known in advance where the metal is mixed in the depth direction of the measurement target, It becomes possible to detect quickly.

〔III〕各実施の形態に対する変形例
以上、本発明の各実施の形態について説明したが、本発明の具体的な構成及び手段は、特許請求の範囲に記載した各発明の技術的思想の範囲内において、任意に改変及び改良することができる。以下、このような変形例について説明する。
[III] Modifications to Each Embodiment While the embodiments of the present invention have been described above, the specific configuration and means of the present invention are within the scope of the technical idea of each invention described in the claims. It can be arbitrarily modified and improved within. Hereinafter, such a modification will be described.

(解決しようとする課題や発明の効果について)
発明が解決しようとする課題や発明の効果は、前記した内容に限定されるものではなく、本発明によって、前記に記載されていない課題を解決したり、前記に記載されていない効果を奏することもでき、また、記載されている課題の一部のみを解決したり、記載されている効果の一部のみを奏することがある。
(About problems to be solved and effects of the invention)
The problems to be solved by the invention and the effects of the invention are not limited to the above-described contents, and the present invention solves the problems not described above or produces the effects not described above. In addition, only a part of the described problems may be solved or only a part of the described effects may be achieved.

(形状や数値について)
各実施の形態で示した形状や数値は例示であり、例えば実施例の各寸法値は任意に変更することができる。
(About shape and numerical values)
The shapes and numerical values shown in each embodiment are examples, and for example, each dimension value in the embodiment can be arbitrarily changed.

(各実施の形態の相互の関係について)
各実施の形態に示した構成又は方法の一部は、他の実施の形態に適用可能である。例えば、実施の形態2の補正コイル14を実施の形態3から実施の形態9の金属探知装置2に設けてもよい。
(About the mutual relationship of each embodiment)
A part of the structure or method described in each embodiment can be applied to other embodiments. For example, the correction coil 14 according to the second embodiment may be provided in the metal detection device 2 according to the third to ninth embodiments.

(コイルの構成について)
第1のコイル、第2のコイル、及び補正コイルは、図示のように円筒状に形成される場合の他、角筒状を含む任意の形状で構成することができる。
(About coil configuration)
The first coil, the second coil, and the correction coil can be formed in any shape including a rectangular tube shape in addition to the case where the first coil, the second coil, and the correction coil are formed in a cylindrical shape as illustrated.

(コイルの配置について)
第1のコイルと第2のコイルは、測定点Pにおける合成磁場を略ゼロとできる限りにおいて、任意の配置可能である。例えば、図32に概念的に示すように、同一の中心軸を持つように、第1のコイル12’と第2のコイル13’とを相互に直列状に配置した場合においても、これら第1のコイル12’と第2のコイル13’との相互の中間位置の合成磁場を略ゼロとできる。あるいは、図33に概念的に示すように、第1のコイル12’と第2のコイル13’とを、各々の中心軸が平行になるように並設した場合においても、これら第1のコイル12’と第2のコイル13’との相互の中間位置の合成磁場を略ゼロとできる。ただし、実施の形態1から実施の形態9に示したように、第1のコイル(内側コイル12)と第2のコイル(外側コイル13)を同円心状に配置することで、測定ユニット10を多重化して小型化することが容易になる。
(About coil arrangement)
The first coil and the second coil can be arbitrarily arranged as long as the combined magnetic field at the measurement point P can be made substantially zero. For example, as conceptually shown in FIG. 32, even when the first coil 12 ′ and the second coil 13 ′ are arranged in series with each other so as to have the same central axis, the first coil 12 ′ and the second coil 13 ′ are arranged in series. The combined magnetic field at the intermediate position between the coil 12 'and the second coil 13' can be made substantially zero. Alternatively, as conceptually shown in FIG. 33, even when the first coil 12 ′ and the second coil 13 ′ are arranged side by side so that the central axes thereof are parallel, these first coils The combined magnetic field at the intermediate position between 12 ′ and the second coil 13 ′ can be made substantially zero. However, as shown in the first to ninth embodiments, the measurement unit 10 is arranged by arranging the first coil (inner coil 12) and the second coil (outer coil 13) concentrically. It becomes easy to multiplex and reduce the size.

(コイルの接続について)
第1のコイルと第2のコイルとは、必ずしも相互に差動接続される必要はなく、例えば第1のコイルと第2のコイルとを相互に異なるアンプ30に接続し、これらアンプ30から同一位相で逆方向の電流を流すことで、逆方向磁場を形成してもよい。
(About coil connection)
The first coil and the second coil do not necessarily need to be differentially connected to each other. For example, the first coil and the second coil are connected to different amplifiers 30 and the amplifiers 30 are the same. A reverse magnetic field may be formed by flowing a current in the reverse direction in phase.

この発明は、金属を探知するためのものであり、手持ち式の金属探知装置や、設置型の金属探知装置に好適である。   The present invention is for detecting a metal, and is suitable for a hand-held metal detection device or an installation-type metal detection device.

本発明の実施の形態1に係る金属探知装置を測定対象と共に示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the metal detection apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention with a measuring object. 図1の測定ユニットにおける各コイルの平面図である。It is a top view of each coil in the measurement unit of FIG. 磁束密度の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of magnetic flux density. 外側コイルの直径と合成磁場のピークの深さとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the diameter of an outer side coil, and the depth of the peak of a synthetic magnetic field. コイルの直径と、合成磁場のピークの深さとの関係を示す図であり、(a)は内側コイル及び外側コイルの縦断面、(b)は(a)の場合の磁束密度の変化を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the diameter of a coil, and the depth of the peak of a synthetic magnetic field, (a) is a longitudinal cross-section of an inner side coil and an outer side coil, (b) is a figure which shows the change of the magnetic flux density in the case of (a). It is. コイルの直径と、合成磁場のピークの深さとの関係を示す図であり、(a)は内側コイル及び外側コイルの縦断面、(b)は(a)の場合の磁束密度の変化を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the diameter of a coil, and the depth of the peak of a synthetic magnetic field, (a) is a longitudinal cross-section of an inner side coil and an outer side coil, (b) is a figure which shows the change of the magnetic flux density in the case of (a). It is. コイルの直径と、合成磁場のピークの深さとの関係を示す図であり、(a)は内側コイル及び外側コイルの縦断面、(b)は(a)の場合の磁束密度の変化を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the diameter of a coil, and the depth of the peak of a synthetic magnetic field, (a) is a longitudinal cross-section of an inner side coil and an outer side coil, (b) is a figure which shows the change of the magnetic flux density in the case of (a). It is. コイルの直径と、合成磁場のピークの深さとの関係を示す図であり、(a)は内側コイル及び外側コイルの縦断面、(b)は(a)の場合の磁束密度の変化を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the diameter of a coil, and the depth of the peak of a synthetic magnetic field, (a) is a longitudinal cross-section of an inner side coil and an outer side coil, (b) is a figure which shows the change of the magnetic flux density in the case of (a). It is. 金属の寸法に応じたロックインアンプの出力変化を示す図である。It is a figure which shows the output change of the lock-in amplifier according to the dimension of a metal. 測定ユニットからの距離に応じた位相角の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the phase angle according to the distance from a measurement unit. 実施の形態2に係る測定ユニットを概念的に示す図である。It is a figure which shows notionally the measuring unit which concerns on Embodiment 2. FIG. 実施の形態3に係る金属探知装置を測定対象と共に示す図である。It is a figure which shows the metal detection apparatus which concerns on Embodiment 3 with a measuring object. 合成磁場のピークの深さの変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the depth of the peak of a synthetic magnetic field. 実施の形態4に係る金属探知装置を測定対象と共に示す図である。It is a figure which shows the metal detection apparatus which concerns on Embodiment 4 with a measuring object. 実施の形態5に係る金属探知装置を測定対象と共に示す平面図である。It is a top view which shows the metal detection apparatus which concerns on Embodiment 5 with a measuring object. 図15のコイル部分を模式的に示す拡大平面図である。FIG. 16 is an enlarged plan view schematically showing a coil portion of FIG. 15. 図15の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of FIG. 図15のコイル部分を模式的に示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows typically the coil part of FIG. 測定状況を説明する模式図であり、(a)は測定対象を金属探知装置と共に示す平面図、(b)(c)は測定対象の側面図である。It is a schematic diagram explaining a measurement condition, (a) is a top view which shows a measuring object with a metal detector, (b) (c) is a side view of a measuring object. ロックインアンプの出力変化を示す図である。It is a figure which shows the output change of lock-in amplifier. ロックインアンプの出力変化を示す図である。It is a figure which shows the output change of lock-in amplifier. ロックインアンプの出力変化を示す図である。It is a figure which shows the output change of lock-in amplifier. ロックインアンプの出力変化を示す図である。It is a figure which shows the output change of lock-in amplifier. 実施の形態6に係る金属探知装置の平面図である。It is a top view of the metal detection apparatus which concerns on Embodiment 6. FIG. 図24のA−A矢視断面図である。It is AA arrow sectional drawing of FIG. 実施の形態7に係る金属探知装置の平面図である。It is a top view of the metal detection apparatus which concerns on Embodiment 7. FIG. 図26のB−B矢視断面図である。It is BB arrow sectional drawing of FIG. 実施の形態8に係る金属探知装置の平面図である。FIG. 10 is a plan view of a metal detection device according to an eighth embodiment. 図28のC−C矢視断面図である。It is CC sectional view taken on the line of FIG. 実施の形態9に係る金属探知装置の平面図である。FIG. 10 is a plan view of a metal detection device according to a ninth embodiment. 図30のD−D矢視断面図である。It is DD sectional view taken on the line of FIG. 変形例に係るコイルの配置関係を概念的に示す図である。It is a figure which shows notionally the arrangement | positioning relationship of the coil which concerns on a modification. 変形例に係るコイルの配置関係を概念的に示す図である。It is a figure which shows notionally the arrangement | positioning relationship of the coil which concerns on a modification.

符号の説明Explanation of symbols

1 測定対象
1a 鉄筋
1b コンクリート
1c CD管
2 金属探知装置
10、10a〜10d 測定ユニット
11 測定子
11a 測定子本体
11b ピックアップコイル
11c、11d コイル
12、12a〜12c 内側コイル
12’ 第1のコイル
13、13a〜13c 外側コイル
13’ 第2のコイル
14 補正コイル
15、16 コイルユニット群
17 位置調整リング
18a 高さ調整板
18b 底板
18c、18d 高さ調節棒
20 発振器
30 アンプ
40 ロックインアンプ
50 電線
60、90 測定ゲート
70 ベルトコンベア
80 測定プレート
81 測定アーム
P 測定点
SW 切替スイッチ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Measurement object 1a Reinforcing bar 1b Concrete 1c CD pipe 2 Metal detector 10, 10a-10d Measuring unit 11 Measuring element 11a Measuring element main body 11b Pickup coil 11c, 11d coil 12, 12a-12c Inner coil 12 '1st coil 13, 13a to 13c Outer coil 13 'Second coil 14 Correction coil 15, 16 Coil unit group 17 Position adjustment ring 18a Height adjustment plate 18b Bottom plate 18c, 18d Height adjustment rod 20 Oscillator 30 Amplifier 40 Lock-in amplifier 50 Electric wire 60, 90 Measurement Gate 70 Belt Conveyor 80 Measurement Plate 81 Measurement Arm P Measurement Point SW Switch

Claims (12)

測定点の磁場を測定する磁場測定手段と、
前記測定点に対して第1の磁場を発生させる第1のコイルと、
前記第1のコイルとは別体に構成されたものであって、前記測定点に対して前記第1の磁場とは反対方向の第2の磁場を発生させることにより、前記測定点における前記第1の磁場と前記第2の磁場との合成磁場を略ゼロとする第2のコイルと、
を備えることを特徴とする金属探知装置。
Magnetic field measuring means for measuring the magnetic field at the measurement point;
A first coil for generating a first magnetic field with respect to the measurement point;
The first coil is configured separately from the first coil, and the second magnetic field in a direction opposite to the first magnetic field is generated with respect to the measurement point, whereby the first coil at the measurement point is generated. A second coil having a combined magnetic field of one magnetic field and the second magnetic field substantially zero;
A metal detection device comprising:
前記第2のコイルを、前記第1のコイルと同心状となる位置であって、当該第1のコイルを外側から囲繞する位置に配置したこと、
を特徴とする請求項1に記載の金属探知装置。
The second coil is disposed at a position that is concentric with the first coil and that surrounds the first coil from the outside;
The metal detection device according to claim 1.
前記第1のコイルにおける軸方向に沿った一端面と、前記第2のコイルにおける軸方向に沿った一端面とを、同一平面内に配置したこと、
を特徴とする請求項2に記載の金属探知装置。
The one end surface along the axial direction of the first coil and the one end surface along the axial direction of the second coil are arranged in the same plane,
The metal detection device according to claim 2.
前記磁場測定手段は、前記第1のコイルにて外側から囲繞される位置に配置されたピックアップコイルを備え、
前記ピックアップコイルを、前記第1のコイルの軸及び前記第2のコイルの軸に対してそれぞれ平行な軸を有する一対のコイルであって、相互に差動接続された一対のコイルから構成したこと、
を特徴とする請求項2又は3に記載の金属探知装置。
The magnetic field measuring means includes a pickup coil disposed at a position surrounded by the first coil from the outside,
The pick-up coil is composed of a pair of coils each having an axis parallel to the axis of the first coil and the axis of the second coil, the coils being differentially connected to each other. ,
The metal detection device according to claim 2, wherein:
前記第1のコイルとして、相互に直径が異なると共に、相互に同心状に配置された複数の第1のコイルを設け、
前記複数の第1のコイルを相互に切替える切替手段を設けたこと、
を特徴とする請求項2から4のいずれか一項に記載の金属探知装置。
As the first coil, a plurality of first coils having different diameters from each other and arranged concentrically with each other are provided.
Providing a switching means for switching the plurality of first coils to each other;
The metal detection device according to any one of claims 2 to 4, wherein
前記第2のコイルとして、相互に直径が異なると共に、相互に同心状に配置された複数の第2のコイルを設け、
前記複数の第2のコイルを相互に切替える切替手段を設けたこと、
を特徴とする請求項2から4のいずれか一項に記載の金属探知装置。
As the second coil, a plurality of second coils having different diameters from each other and arranged concentrically with each other are provided.
Providing a switching means for switching the plurality of second coils to each other;
The metal detection device according to any one of claims 2 to 4, wherein
前記第1のコイルの巻数と前記第2のコイルの巻数との比を、前記第1のコイルの直径と前記第2のコイルの直径との比に対して等しくし、
前記第1のコイルと前記第2のコイルとを相互に差動接続したこと、
を特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載の金属探知装置。
The ratio of the number of turns of the first coil and the number of turns of the second coil is made equal to the ratio of the diameter of the first coil and the diameter of the second coil;
Differentially connecting the first coil and the second coil to each other;
The metal detector according to any one of claims 1 to 6, wherein
前記第1の磁場と同じ方向の磁場を前記測定点に対して発生させ、あるいは、前記第2の磁場と同じ方向の磁場を前記測定点に対して発生させるものであって、前記測定点における前記合成磁場の強さを調整するための補正コイルを設けたこと、
を特徴とする請求項1から7のいずれか一項に記載の金属探知装置。
A magnetic field in the same direction as the first magnetic field is generated at the measurement point, or a magnetic field in the same direction as the second magnetic field is generated at the measurement point, Providing a correction coil for adjusting the strength of the synthetic magnetic field;
The metal detection device according to claim 1, wherein
前記第1のコイルと前記第2のコイルとを備えるコイルユニットを、前記測定点が同一直線上に並ぶように、同一直線上に複数並設したこと、
を特徴とする請求項1から8のいずれか一項に記載の金属探知装置。
A plurality of coil units including the first coil and the second coil arranged side by side on the same line so that the measurement points are arranged on the same line;
The metal detection device according to claim 1, wherein:
前記第1のコイルと前記第2のコイルとを備えるコイルユニットを、前記測定点が同一直線上に並ぶように、同一直線上に複数並設することにってコイルユニット群を形成し、
複数の前記コイルユニット群を、当該複数のコイルユニット群の各々のコイルユニットの測定点が同一直線上に並ぶように、並設したこと、
を特徴とする請求項9に記載の金属探知装置。
Forming a coil unit group by arranging a plurality of coil units including the first coil and the second coil on the same straight line so that the measurement points are arranged on the same straight line;
A plurality of the coil unit groups arranged side by side so that the measurement points of the coil units of the plurality of coil unit groups are aligned on the same straight line;
The metal detector according to claim 9.
前記複数のコイルユニットの少なくとも一部による前記合成磁場のピークの深さを、当該一部以外の前記コイルユニットの前記合成磁場のピークの深さに対して、異なる深さとしたこと、
を特徴とする請求項9又は10に記載の金属探知装置。
The depth of the peak of the synthetic magnetic field by at least a part of the plurality of coil units is different from the depth of the peak of the synthetic magnetic field of the coil unit other than the part,
The metal detection device according to claim 9 or 10, wherein:
測定対象に含まれる金属を探知する金属探知方法であって、
測定点の磁場を測定する磁場測定手段と、前記測定点に対して第1の磁場を発生させる第1のコイルと、前記第1のコイルとは別体に構成されたものであって、前記測定点に対して前記第1の磁場とは反対方向の第2の磁場を発生させることにより、前記測定点における前記第1の磁場と前記第2の磁場との合成磁場を略ゼロとする第2のコイルと、を備えて構成された金属探知装置を用いた金属探知方法において、
前記金属探知装置又は前記測定対象のいずれか一方を、いずれか他方に対して相対的に移動させ、
前記移動中の各移動位置において、前記磁場測定手段にて測定された前記合成磁場の強度の変化に基づいて、前記測定対象に含まれる金属を探知すること、
を特徴とする金属探知方法。
A metal detection method for detecting a metal contained in a measurement object,
The magnetic field measuring means for measuring the magnetic field at the measurement point, the first coil for generating the first magnetic field with respect to the measurement point, and the first coil are configured separately, By generating a second magnetic field in a direction opposite to the first magnetic field with respect to the measurement point, a first magnetic field obtained by combining the first magnetic field and the second magnetic field at the measurement point is substantially zero. In the metal detection method using the metal detection device configured to include two coils,
Either one of the metal detector or the measurement object is moved relative to the other,
Detecting a metal contained in the measurement object based on a change in strength of the synthetic magnetic field measured by the magnetic field measurement means at each movement position during the movement;
Metal detection method characterized by.
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