JP2010276587A - Device, method and program for detecting - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a detecting device which can obtain conditions near the apex of an linear conductor even if there is no observation space near the apex thereof. <P>SOLUTION: The detecting device 100 detecting discharge conditions of liquid at the apex of a discharge needle N includes an excitation section 10 exciting standing waves of electromagnetic wave at microwave frequency in a cavity resonator 11 with TM01 mode to pass AC current I at microwave frequency to the discharge needle N arranged along the center of rotating magnetic field of the TM01 mode concerned through electromagnetic induction, a receiving section 20 receiving electromagnetic wave emitted from the discharge needle N resulting from flowing of AC current I, and a detecting section 30 detecting presence of discharge and the discharge rate at the apex of the discharge needle N based on electromagnetic wave received by the receiving section 20. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、検出装置、検出方法および検出プログラムに関し、特に、線状の導体の一端における状況を検出する検出装置、検出方法および検出プログラムに関する。   The present invention relates to a detection device, a detection method, and a detection program, and more particularly to a detection device, a detection method, and a detection program for detecting a situation at one end of a linear conductor.

従来、薬液や木工用液状接着剤等の液体を吐出針から吐出する装置においては、液体の流路に流量計を設けたり吐出針の周辺に吐出の有無や吐出量を検出する検出装置を設けたりすることにより、これら流量計の計測結果や検出装置の検出結果に基づいて液体の吐出量をコントロールしていた。   Conventionally, in devices that discharge liquids such as chemicals and liquid adhesives for woodwork from discharge needles, a flow meter is provided in the liquid flow path, and a detection device that detects the presence or absence of discharge and the amount of discharge is provided around the discharge needles As a result, the discharge amount of the liquid is controlled based on the measurement result of these flow meters and the detection result of the detection device.

しかしながら、流量計を利用して吐出量を制御する場合は、必要な量の液体が注入されているか否かを直接的に把握しているわけではないので、例えば吐出針先端から入り込むエアなどによって吐出量にバラツキが生じる可能性がある。そこで、それほど高い精密性が要求されない場合には流路に設けた流量計で間接的に吐出状況を監視すればよいが、吐出量を精密に制御する必要がある場合には吐出口のそばに前記検出装置を設けて直接的に吐出状況を監視しなければならなかった。   However, when the discharge amount is controlled using a flow meter, it is not always possible to directly grasp whether or not the required amount of liquid has been injected. There is a possibility that the discharge amount varies. Therefore, if high accuracy is not required, the discharge status can be monitored indirectly with a flow meter provided in the flow path, but if it is necessary to precisely control the discharge amount, it is located near the discharge port. It was necessary to directly monitor the discharge situation by providing the detection device.

従って、精密に吐出量を制御する場合は、検出装置を配置するための観測空間を吐出針の先端付近に確保しなければならないが、観測空間を確保できない場合もある。例えば、木工用液状接着剤を注入すべきダボや、自動販売機の飲料を貯蔵するタンクなどがこれに該当する。このような場合には、作業者が経験に基づいて注液装置を制御したり、注入した後で注入量の検査工程を設けるなどの対応が必要になっていた。このような事情から、吐出針先端に観測空間を確保できない場合は、注液作業を完全に自動化することができなかった。   Therefore, when precisely controlling the discharge amount, it is necessary to secure an observation space for disposing the detection device near the tip of the discharge needle, but there are cases where the observation space cannot be secured. For example, a dowel to be filled with a liquid adhesive for woodworking, a tank for storing beverages of a vending machine, and the like. In such a case, it is necessary for the operator to control the liquid injection device based on experience or to provide an injection amount inspection step after the injection. For these reasons, when the observation space could not be secured at the tip of the discharge needle, the liquid injection operation could not be completely automated.

なお、以上の説明においては管状の吐出針を例にとって説明したが、吐出針周辺の状況を把握できるのであれば、管の有無に関わらずその先端周辺の状況を把握できるはずである。例えば、線状導体の先端に接触する物体を検出する場合や、先端に接近してくる物体、先端から離間して行く物体などの検出にも適用出来る可能性が考えられる。   In the above description, the tubular discharge needle has been described as an example. However, if the situation around the discharge needle can be grasped, the situation around the tip should be grasped regardless of the presence or absence of the tube. For example, there is a possibility that the present invention can be applied to detection of an object that contacts the tip of a linear conductor, or detection of an object that approaches the tip or an object that moves away from the tip.

本発明は前記課題に鑑みてなされたもので、小さくは、以上説明したような注液装置の吐出針先端の状況を、その周辺に観測空間がない場合であっても把握できるような検出装置の提供を目的とするが、大きくは、線状導体の先端付近に観測空間が無くても、その先端付近における状況を把握できるような検出装置、検出方法および検出プログラムの提供を目的とする。   The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and more specifically, a detection device that can grasp the state of the discharge needle tip of the liquid injection device as described above even when there is no observation space around it. In general, the object is to provide a detection device, a detection method, and a detection program that can grasp the situation near the tip of the linear conductor even if there is no observation space near the tip of the linear conductor.

前記課題を解決するために、本発明の検出装置は、線状の導体の一端における状況を検出する検出装置であって、空胴共振器を用いて前記導体に交流電流を流す励振部と、前記交流電流が流れることによって前記導体から放射される電磁波を受信する受信部と、前記受信部の受信した電磁波に基づいて前記導体の前記一端における状況を検出する検出部と、を備える構成としてある。ここで言う状況とは、上記一端に付着する物体の有無であったり、上記一端に近接配置されている物体の有無であったり、上記一端に対して接近もしくは離間する物体の有無であったりする。より具体的には、導電性物質が先端に付着した、もしくは付着していた導電性物質が先端から離脱した状況や、電磁波を反射しうる界面が上記先端に対して近接しつつある、もしくは離間しつつある状況が例示される。   In order to solve the above problems, a detection device of the present invention is a detection device that detects a situation at one end of a linear conductor, and an excitation unit that causes an alternating current to flow through the conductor using a cavity resonator; A receiving unit that receives an electromagnetic wave radiated from the conductor when the alternating current flows; and a detection unit that detects a situation at the one end of the conductor based on the electromagnetic wave received by the receiving unit. . The situation here refers to the presence / absence of an object attached to the one end, the presence / absence of an object arranged close to the one end, or the presence / absence of an object approaching or separating from the one end. . More specifically, the conductive material adheres to the tip, or the attached conductive material is detached from the tip, or the interface that can reflect electromagnetic waves is approaching or separated from the tip. The situation is being illustrated.

前記構成において、前記交流電流は前記導体を進行して前記一端まで流れてそこで反射する。また、前記導体に交流電流が流れることにより、該導体からは電磁波が放射される。この放射された電磁波が前記導体に受信されると前記導体に交流電流が発生するが、特に前記導体の長さ方向に一致する側から入射された電磁波によって誘起する交流電流は、導体の長さ方向に進行して導体の全体に流れることになる。   In the above configuration, the alternating current travels through the conductor to the one end and is reflected there. Further, when an alternating current flows through the conductor, electromagnetic waves are radiated from the conductor. When this radiated electromagnetic wave is received by the conductor, an alternating current is generated in the conductor. In particular, the alternating current induced by the electromagnetic wave incident from the side that coincides with the length direction of the conductor is the length of the conductor. It will travel in the direction and flow through the entire conductor.

このとき、前記励振部が前記空胴共振器を用いて交流電流を誘起する部位よりも他端の側のいずれかの部位において、前記導体を接地しておくと、他端側で交流電流が反射しなくなるので、前記一端側で反射された交流電流や入射された電磁波によって誘起される交流電流などの成分を分離しやすくなる。   At this time, if the conductor is grounded in any part on the other end side than the part where the excitation unit induces the alternating current using the cavity resonator, the alternating current is generated on the other end side. Since it does not reflect, it becomes easy to isolate | separate components, such as the alternating current reflected by the said one end side, and the alternating current induced by the incident electromagnetic wave.

すなわち前記検出部は、前記受信部の受信した電磁波において、前記一端において反射されてきた交流電流に起因して放射された成分や前記一端において受信した電磁波に起因して発生した交流電流に起因して放射された成分によって変動する量を検出する。そしてこの検出した変動量に基づいて前記一端における状況を検出する。すなわち上記検出部は、上記導体の先端との間で電磁気的な相互作用を発生する物体が、上記導体の先端付近に存在するか否かを判断する。   That is, the detection unit is caused by the component radiated due to the alternating current reflected at the one end or the alternating current generated due to the electromagnetic wave received at the one end in the electromagnetic wave received by the receiving unit. The amount that varies depending on the component emitted is detected. Based on the detected fluctuation amount, the situation at the one end is detected. That is, the detection unit determines whether or not an object that generates an electromagnetic interaction with the tip of the conductor exists in the vicinity of the tip of the conductor.

ところで、上記空胴共振器によって上記導体に効率よく交流電流を流すための本発明の選択的な一側面として、前記励振部は、前記空胴共振器に所定周波数のTM01モードの定在波を励起し、上記導体は、上記TM01モードの回転磁界の中心に沿って配置されてもよい。
TM01モードでは、回転磁界の中心に電界が集中的に発生し、回転磁界の中心における電界ベクトルは一方向に定まる。すなわち上記回転磁界の中心に沿って前記線状の導体を配置すれば、導体内を通過する電界ベクトルの総和が最大化されるので、空胴共振器の定在波から導体に流れる交流電流への変換効率が最大化される。
By the way, as an alternative aspect of the present invention for efficiently flowing an alternating current to the conductor by the cavity resonator, the excitation unit applies a TM01 mode standing wave of a predetermined frequency to the cavity resonator. When excited, the conductor may be disposed along the center of the rotating magnetic field of the TM01 mode.
In the TM01 mode, an electric field is concentrated at the center of the rotating magnetic field, and the electric field vector at the center of the rotating magnetic field is determined in one direction. That is, if the linear conductor is arranged along the center of the rotating magnetic field, the total sum of the electric field vectors passing through the conductor is maximized, so that the standing wave of the cavity resonator is changed to the alternating current flowing through the conductor. Conversion efficiency is maximized.

また交流電流に対する前記一端の状況の影響を高めるための本発明の選択的な一側面として、上記励振部は、上記空胴共振器にマイクロ波周波数帯の定在波を励起することにより、上記導体にマイクロ波周波数の交流電流を流すようにしてもよい。
マイクロ波周波数の交流電流は、導体において表皮電流になる。交流電流が表皮電流化すると、電流の大部分が導体の外縁から表皮厚さの範囲を流れるので、外部と交流電流の相互作用が最大化される。すなわち、前記一端の状況の影響が、交流電流において、より顕著化する。
Further, as an optional aspect of the present invention for enhancing the influence of the one end state on the alternating current, the excitation unit excites a standing wave in a microwave frequency band in the cavity resonator, thereby You may make it let the alternating current of a microwave frequency flow through a conductor.
The alternating current of microwave frequency becomes a skin current in the conductor. When the AC current becomes a skin current, most of the current flows from the outer edge of the conductor to the skin thickness, so that the interaction between the AC current and the outside is maximized. That is, the influence of the situation at the one end becomes more prominent in the alternating current.

また前記一端の状況の検出精度を向上するための本発明の選択的な一側面として、上記導体に流れる交流電流は定在波になっており、上記導体は、その先端が上記定在波の腹に略一致する長さとしてもよい。
前記定在波の腹の位置と前記導体の先端とが略一致するように吐出針Nの長さを調整すると、前記導体の先端に何らかの物体が付着していない状態での反射波R1の強度が最大になる。そして、前記導体の先端に何らかの物体が付着すると、励振波Gの反射位置がずれたり反射強度が変化したりするので前記定在波の強度が変動する。
Further, as an optional aspect of the present invention for improving the detection accuracy of the state of the one end, the alternating current flowing through the conductor is a standing wave, and the tip of the conductor is the standing wave. The length may substantially match the stomach.
When the length of the ejection needle N is adjusted so that the position of the antinode of the standing wave substantially coincides with the tip of the conductor, the intensity of the reflected wave R1 in a state where no object is attached to the tip of the conductor. Is maximized. When an object adheres to the tip of the conductor, the reflection position of the excitation wave G shifts or the reflection intensity changes, so that the intensity of the standing wave varies.

前記線状の導体が管状であってその内部を液体が通過する場合に、この線状の導体の先端から前記液体が吐出する状況を検出するための、本発明の選択的な一態様として、前記導体は管になっており、前記検出部は、前記管を通って前記一端から液体の吐出が開始されたタイミングと液体の吐出が終了したタイミングを、前記受信部の受信した電磁波に基づいて検出するように構成してもよい。
該構成によれば、前記管を通って液体が前記導体の先端から吐出されるとその先端に液体が付着する。すると、前記受信部の受信する電磁波の強度が変化するので、この変化に基づいて前記液体の吐出状況を検出することが出来る。また、前記導体の先端に付着した液体が前記先端から離脱するときも前記受信部の受信する電磁波の強度が変化するので、この変化に基づいて前記液体の離脱状況を検出することができる。
As a selective one aspect of the present invention for detecting a situation in which the liquid is discharged from the tip of the linear conductor when the linear conductor is tubular and the liquid passes through the inside thereof, The conductor is a tube, and the detection unit determines the timing at which liquid discharge starts from the one end through the tube and the timing at which liquid discharge ends based on the electromagnetic wave received by the reception unit. You may comprise so that it may detect.
According to this configuration, when liquid is discharged from the tip of the conductor through the tube, the liquid adheres to the tip. Then, since the intensity of the electromagnetic wave received by the receiving unit changes, it is possible to detect the discharge state of the liquid based on this change. Further, since the intensity of the electromagnetic wave received by the receiving unit also changes when the liquid adhering to the tip of the conductor is detached from the tip, it is possible to detect the state of separation of the liquid based on this change.

さらに、前記線状の導体が管状であってその内部を液体が通過する場合には、前記検出部は、前記管を通って前記一端から吐出された液体の量を、前記受信部の受信した電磁波に基づいて検出することもできる。すなわち、前記液体が離脱する際には、前記交流電流に基づいて前記先端から放射される電磁波が前記液体表面で反射して前記先端へと戻ってくる。この電磁波は前記先端で再び受信されて前記導体に交流電流(受信波)を発生させる。また、前記先端では、前記励振部によって誘起された交流電流が気相と前記先端との境界において反射された交流電流(反射波)も流れている。前記受信波は、前記液体の飛翔速度の分だけドップラーシフトが生じており、前記反射波よりも周波数が僅かに低くなっている。よって、受信波と反射波との重ねあわせによってドップラーうなりが生じる。このドップラーうなりの周波数を測定すれば、前記液体の飛翔速度が得られる。この飛翔速度は液体の前記先端からの離脱速度であり、前記液体の吐出速度と見做すことができる。よってこの吐出速度と、管の断面積と、吐出が継続した時間とを掛け合わせると、吐出量が得られる。   Furthermore, when the linear conductor is tubular and liquid passes through the inside, the detection unit receives the amount of liquid discharged from the one end through the tube by the reception unit. It can also be detected based on electromagnetic waves. That is, when the liquid leaves, electromagnetic waves radiated from the tip based on the alternating current are reflected from the liquid surface and returned to the tip. This electromagnetic wave is received again at the tip, and an alternating current (received wave) is generated in the conductor. In addition, an alternating current (reflected wave) in which the alternating current induced by the excitation unit is reflected at the boundary between the gas phase and the leading edge also flows at the tip. The received wave has a Doppler shift corresponding to the flying speed of the liquid, and the frequency is slightly lower than that of the reflected wave. Therefore, a Doppler beat occurs due to the superposition of the received wave and the reflected wave. If the Doppler beat frequency is measured, the flying speed of the liquid can be obtained. This flying speed is a separation speed of the liquid from the tip, and can be regarded as a discharge speed of the liquid. Therefore, the discharge amount can be obtained by multiplying the discharge speed by the cross-sectional area of the tube and the time during which the discharge is continued.

なお、前記ドップラーうなりを計測するためには、前記受信部が受信する電磁波に、ドップラーうなりの周波数を特定可能な所定時間だけ前記ドップラーうなりの振動が継続しなければならない。すなわち、前記液滴が前記所定時間のあいだ飛翔し続けなければドップラーうなりの周波数を特定できないのである。むろん、うなりの1周期分の時間だけ前記液滴が飛翔できるだけの空間が前記先端の先に確保されていればよいが、これよりも短い空間しか確保できない場合には、半周期分もしくは1/4周期分のうなりから前記うなりの周波数を推定する。むろん、前記検出部において取得したデータに正弦波マッピングなどを行ってうなり周波数を推定してもよい。   Note that in order to measure the Doppler beat, the Doppler beat vibration must continue for a predetermined time in which the frequency of the Doppler beat can be specified in the electromagnetic wave received by the receiver. That is, the Doppler beat frequency cannot be specified unless the droplet continues to fly for the predetermined time. Of course, it is sufficient that a space that allows the droplet to fly for a period of one period of roaring is ensured at the tip of the tip, but if only a space shorter than this can be ensured, a half period or 1 / The frequency of the beat is estimated from the beat of four periods. Of course, the beat frequency may be estimated by performing sinusoidal mapping or the like on the data acquired by the detection unit.

また前記導体が管状でなくても、前記導体の先端に対して物体が接近してくると前記電磁波にドップラーうなりが生じるし、前記導体の先端から物体が離間して行く場合も前記電磁波にドップラーうなりが生じる。そこで、前記検出部は、前記受信部の受信した電磁波に基づいて前記一端と対象物との変位量を検出してもよい。すなわち、対象物と検出装置との間の距離を計測できるようになる。
また、ドップラーうなりのみならず、対象物と前記先端との距離に応じて前記交流電流は変動するので、この変動について前記対象物と前記先端の距離の関数として較正すれば、前記対象物と検出装置との間の距離を計測できるし、対象物の変位量や変位履歴を取得することもできる。
Even if the conductor is not tubular, when an object approaches the tip of the conductor, Doppler beats occur in the electromagnetic wave, and when the object moves away from the tip of the conductor, Doppler is also applied to the electromagnetic wave. A roar occurs. Therefore, the detection unit may detect the amount of displacement between the one end and the object based on the electromagnetic wave received by the reception unit. That is, the distance between the object and the detection device can be measured.
Further, since the alternating current fluctuates not only according to the Doppler beat, but also depending on the distance between the object and the tip, if the fluctuation is calibrated as a function of the distance between the object and the tip, the object and the detection are detected. The distance to the apparatus can be measured, and the displacement amount and displacement history of the object can be acquired.

上述した検出装置は、他の機器に組み込まれた状態で実施されたり他の方法とともに実施されたりする等の各種の態様を含む。また、本発明は前記検出装置を備える検出システム、上述した装置の構成に対応した工程を有する検出方法、上述した装置の構成に対応した機能をコンピューターに実現させる検出プログラム、該プログラムを記録したコンピューター読み取り可能な記録媒体、等としても実現可能である。これら検出システム、検出方法、検出プログラム、該プログラムを記録した媒体、の発明も、上述した作用、効果を奏する。むろん、請求項2〜9に記載した構成も、前記システムや前記方法や前記プログラムや前記記録媒体に適用可能である。   The above-described detection device includes various modes such as being implemented in a state of being incorporated in another device or implemented together with another method. The present invention also provides a detection system including the detection device, a detection method having a process corresponding to the configuration of the above-described device, a detection program for causing a computer to realize a function corresponding to the configuration of the above-described device, and a computer recording the program It can also be realized as a readable recording medium. The inventions of these detection system, detection method, detection program, and medium on which the program is recorded also have the above-described operations and effects. Of course, configurations described in claims 2 to 9 are also applicable to the system, the method, the program, and the recording medium.

以上説明したように本発明によれば、線状導体の先端付近に観測空間が無くても、その先端付近における状況を把握できるような検出装置を提供可能となる。
また請求項2にかかる発明によれば、検出感度を向上できる。
また請求項3にかかる発明によれば、交流電流への変換効率を向上できるので、検出感度が向上する。
また請求項4にかかる発明によれば、検出感度が向上する。
また請求項5にかかる発明によれば、検出感度が向上する。
また請求項6にかかる発明によれば、線状導体の先端付近に観測空間が無くても、その先端から吐出される液体の吐出状況を知ることができるようになる。
また請求項7,8にかかる発明によれば、線状導体の先端付近に観測空間が無くても、その先端から吐出される液体の吐出量を知ることができるようになる。
また請求項9にかかる発明によれば、電磁波、特にマイクロ波を利用した微小変位計を提供可能となり、これを利用したマイクロ波近接スイッチを提供可能となる。
また請求項10にかかる発明によれば、線状導体の先端付近に観測空間が無くても、その先端付近における状況を把握できるような検出方法を提供可能となる。
また請求項11にかかる発明によれば、線状導体の先端付近に観測空間が無くても、その先端付近における状況を把握できるような検出装置を制御するための制御プログラム提供可能となる。
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a detection device that can grasp the situation in the vicinity of the tip of the linear conductor even when there is no observation space in the vicinity of the tip.
Moreover, according to the invention concerning Claim 2, detection sensitivity can be improved.
According to the invention of claim 3, since the conversion efficiency into alternating current can be improved, the detection sensitivity is improved.
Moreover, according to the invention concerning Claim 4, detection sensitivity improves.
Moreover, according to the invention concerning Claim 5, detection sensitivity improves.
According to the sixth aspect of the present invention, even when there is no observation space near the tip of the linear conductor, it is possible to know the discharge state of the liquid discharged from the tip.
According to the seventh and eighth aspects of the present invention, even when there is no observation space near the front end of the linear conductor, the discharge amount of the liquid discharged from the front end can be known.
According to the ninth aspect of the invention, it is possible to provide a micro displacement meter using electromagnetic waves, particularly microwaves, and it is possible to provide a microwave proximity switch using the same.
According to the tenth aspect of the present invention, it is possible to provide a detection method capable of grasping the situation near the tip of the linear conductor even if there is no observation space near the tip of the linear conductor.
According to the eleventh aspect of the present invention, it is possible to provide a control program for controlling the detection device that can grasp the situation near the tip of the linear conductor even if there is no observation space near the tip of the linear conductor.

本発明の一実施形態にかかる構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure concerning one Embodiment of this invention. 電線の表皮電流を説明する図である。It is a figure explaining the skin current of an electric wire. 空胴共振器における電磁界分布を示す図である。It is a figure which shows the electromagnetic field distribution in a cavity resonator. 空胴共振器の構造を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of a cavity resonator. TM01モードを励起するための一構成例である。It is an example of a structure for exciting the TM01 mode. 受信部と検出部のハードウェア構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the hardware constitutions of a receiving part and a detection part. 吐出針の先端における電流と電磁波の関係とまとめた図である。It is the figure put together with the relationship between the electric current and electromagnetic waves in the front-end | tip of a discharge needle. 励振波Gと反射波R1により発生する定在波と、吐出針Nとの位置関係を示した図である。FIG. 5 is a diagram showing a positional relationship between a standing wave generated by an excitation wave G and a reflected wave R1 and a discharge needle N. 吐出針から放射される電磁波の強度分布を示した図である。It is the figure which showed intensity distribution of the electromagnetic waves radiated | emitted from a discharge needle. 図8に示した各状態における電磁波の周波数分布を測定したグラフである。It is the graph which measured the frequency distribution of the electromagnetic wave in each state shown in FIG. 液滴が吐出と離脱により観測された電磁波の強度変化のグラフである。It is a graph of the intensity | strength change of the electromagnetic waves observed by the droplet being ejected and detached. 検出処理のフローチャートである。It is a flowchart of a detection process. 検出装置の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of a detection apparatus. 検出装置の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of a detection apparatus. 変形例1にかかる検出装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the detection apparatus concerning the modification 1. 変形例2にかかる検出装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the detection apparatus concerning the modification 2. R10mmで曲げたステンレス鋼の細線における電界の分布図である。It is a distribution map of the electric field in the fine wire of the stainless steel bent by R10mm. 変形例3にかかる吐出針先端に発生する電流の一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the electric current which generate | occur | produces at the discharge needle tip concerning the modification 3. 変形例4にかかる受信部の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the receiving part concerning the modification 4.

以下、下記の順序に従って本発明の実施形態を説明する。
(1)本実施形態の構成:
(2)導体先端に付着した液滴の検出:
(3)ドップラーうなりを利用した液滴吐出量の算出:
(4)検出処理:
(5)装置の小型化:
(6)変形例1:
(7)変形例2:
(8)変形例3:
(9)変形例4:
(10)まとめ:
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in the following order.
(1) Configuration of the present embodiment:
(2) Detection of droplets adhering to the conductor tip:
(3) Calculation of droplet discharge amount using Doppler beat:
(4) Detection process:
(5) Miniaturization of equipment:
(6) Modification 1:
(7) Modification 2:
(8) Modification 3:
(9) Modification 4:
(10) Summary:

(1)本実施形態の構成:
<概略構成>
図1は本発明の一実施形態にかかる構成を示すブロック図である。同図に示すように、検出装置100は、線状の導体Cに所定周波数の交流電流Iを流して表皮電流を発生させる励振部10と、交流電流Iによって導体Cから放射される所定周波数の電磁波を受信する受信部20と、受信部20で受信した電磁波を解析して導体Cの先端の状況を検出するする検出部30を備えている。なお、導体Cは根元側で励振部10に対して接触しているが、根元側を除くと導体Cは励振部10と接触していない。すなわち、導体Cは根元側だけが接地されており、根元側では電流が反射しないようになっている。
(1) Configuration of the present embodiment:
<Outline configuration>
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration according to an embodiment of the present invention. As shown in the figure, the detection apparatus 100 includes an excitation unit 10 that generates a skin current by flowing an alternating current I having a predetermined frequency through a linear conductor C, and a predetermined frequency that is radiated from the conductor C by the alternating current I. A receiving unit 20 that receives electromagnetic waves and a detection unit 30 that analyzes the electromagnetic waves received by the receiving unit 20 and detects the state of the tip of the conductor C are provided. The conductor C is in contact with the excitation unit 10 on the base side, but the conductor C is not in contact with the excitation unit 10 except for the base side. That is, the conductor C is grounded only on the base side, and current is not reflected on the base side.

<交流電流の成分>
交流電流Iには、後に示す図7を用いて具体的に説明するように、励振部10によって直接誘起された成分(以下、「励振波G」と記載する。)のみならず、この励振波Gが導体Cの先端で反射された成分(以下、「反射波R1」と記載する。)や、いったん先端から放射された電磁波が何らかの物体表面で反射されて先端に再び受信された成分(以下、「受信波R2」と記載する。)や、これら成分の混合によって発生するうなり成分などを含む。また、特に、反射波R1と受信波R2によって生ずるうなりのことを、以下の説明においては「うなりDB」と記載することにする。
以下、各部10〜30について、より詳細に説明して行く。
<AC current component>
As will be described in detail later with reference to FIG. 7, the AC current I includes not only the component directly induced by the excitation unit 10 (hereinafter referred to as “excitation wave G”), but also this excitation wave. G is a component reflected by the tip of the conductor C (hereinafter referred to as “reflected wave R1”), or a component (hereinafter, referred to as “reflected wave R1”) where an electromagnetic wave once radiated from the tip is reflected by the object surface and received again by the tip. , “Received wave R2”) and a beat component generated by mixing these components. In particular, the beat generated by the reflected wave R1 and the received wave R2 will be described as “beat DB” in the following description.
Hereinafter, each part 10-30 is demonstrated in detail.

<励振部>
励振部10は、導体Cに所定周波数の交流電流である励振波Gを発生させる。本実施形態においては、所定周波数としてマイクロ波帯の周波数を例にとって説明するが、交流電流が表皮電流化する周波数であれば他の周波数帯を採用してもよい。
図2に示すように、交流電流が表皮電流化することにより導体表面からδの深さまでに電流が集中する。ただし、本実施形態のように導体Cが管状の吐出針Nであって内部に液体を通過させるタイプである場合には表皮電流化する周波数帯を採用した方がよいが、そうでないのであれば必ずしも表皮電流になる周波数帯の電磁波でなくても構わない。
<Excitation unit>
The excitation unit 10 generates an excitation wave G, which is an alternating current having a predetermined frequency, on the conductor C. In the present embodiment, the microwave band frequency will be described as an example of the predetermined frequency, but other frequency bands may be adopted as long as the alternating current is a frequency at which it becomes a skin current.
As shown in FIG. 2, the alternating current is converted into a skin current, so that the current is concentrated from the conductor surface to a depth of δ. However, when the conductor C is a tubular discharge needle N and is a type that allows liquid to pass inside as in the present embodiment, it is better to adopt a frequency band that converts to a skin current. It does not necessarily have to be an electromagnetic wave in a frequency band that causes a skin current.

<導体先端の状態と放射電磁波の関係>
検出部30が検出する導体Cの先端の状態としては、例えば、液体の付着の有無や付着した液体の量、導体先端に接近する物体の有無や導体先端から離間する物体の有無、等がある。導体Cにはこれら状態に応じた反射波R1や受信波R2が発生する。このように導体Cを流れる交流電流が導体Cの先端の状態に影響されて変化すると、導体Cから放射される電磁波も変化する。すなわち、導体Cから放射される電磁波を解析すれば導体Cの先端付近の状況を把握することができるのである。
<Relationship between conductor tip state and radiated electromagnetic wave>
The state of the tip of the conductor C detected by the detection unit 30 includes, for example, the presence / absence of liquid adhesion, the amount of liquid attached, the presence / absence of an object approaching the conductor tip, and the presence / absence of an object separated from the conductor tip. . The conductor C generates a reflected wave R1 and a received wave R2 corresponding to these states. Thus, when the alternating current flowing through the conductor C is changed by being affected by the state of the tip of the conductor C, the electromagnetic wave radiated from the conductor C also changes. That is, if the electromagnetic wave radiated from the conductor C is analyzed, the situation near the tip of the conductor C can be grasped.

<空胴共振器によって非接触で電流を励振>
励振部10によって導体Cに交流電流Iを流す際は非接触で行うことが望ましい。なぜなら、本実施形態では根元側は接地するものの先端側は電気的に開放された状態の導体Cに交流電流を流したいからである。また、非接触であればコネクタなどが不要であり、検査対象への検出装置100の取り付け取り外しが容易になるし、取り付けや取り外しの際に導体Cに傷などが付きにくいという利点もある。非接触で導体Cに交流電流を流すために、励振部10は空胴共振器11を備えている。この空胴共振器11は、内部に特定のマイクロ波周波数の定在波を励起することができる。
<Exciting current without contact by cavity resonator>
When the alternating current I is caused to flow through the conductor C by the excitation unit 10, it is preferable to perform the contactlessly. This is because, in this embodiment, it is desired to pass an alternating current through the conductor C in a state where the root side is grounded but the tip side is electrically opened. Moreover, if it is non-contact, a connector etc. are unnecessary, and attachment / detachment of the detection apparatus 100 with respect to a test object becomes easy, and also there exists an advantage that a conductor etc. are hard to be damaged at the time of attachment or removal. In order to allow an AC current to flow through the conductor C in a non-contact manner, the excitation unit 10 includes a cavity resonator 11. The cavity resonator 11 can excite a standing wave having a specific microwave frequency inside.

導体Cは、空胴共振器11にその一部を通過させているので空胴共振器11に励起される定在波を受信する。このとき、導体Cを通過する電界ベクトルの総和が導体Cの長さ方向成分を有していれば、導体Cには電磁誘導によって励振波Gに対応する交流電流が発生する。すなわち、空胴共振器11に励起された定在波が導体Cに流れる交流電流に変換される。なお、本実施形態においては、定在波を交流電流へ変化する変換効率を高めるために、空胴共振器11に励起する定在波をTM01モードとしてある。   The conductor C receives a standing wave excited by the cavity resonator 11 because a part of the conductor C passes through the cavity resonator 11. At this time, if the sum of the electric field vectors passing through the conductor C has a component in the length direction of the conductor C, an alternating current corresponding to the excitation wave G is generated in the conductor C by electromagnetic induction. That is, the standing wave excited by the cavity resonator 11 is converted into an alternating current flowing through the conductor C. In the present embodiment, the standing wave excited in the cavity resonator 11 is set as the TM01 mode in order to increase the conversion efficiency for changing the standing wave into an alternating current.

<TMモード>
図3は、TM01モードの定在波を発生させた空胴共振器11における電磁界分布を示す図である。同図において電界ベクトルは実線で示してあり、磁界ベクトルは破線で示してある。
図3に示すように、空胴共振器11には、TM01モードの定在波が励起されることにより円筒の軸を中心とする回転磁界が発生しており、円筒の軸方向のベクトルを持った電界が発生している。導体Cは、TM01モードの回転磁界の中心である円筒の軸に沿って配置される。よって、本実施形態では、元来、放射損が少なくエネルギー効率のよい空胴共振器11を利用しつつ、さらにマイクロ波から交流電流への変換効率を向上してある。
<TM mode>
FIG. 3 is a diagram showing an electromagnetic field distribution in the cavity resonator 11 in which the standing wave of the TM01 mode is generated. In the figure, the electric field vector is indicated by a solid line, and the magnetic field vector is indicated by a broken line.
As shown in FIG. 3, the cavity resonator 11 generates a rotating magnetic field around the axis of the cylinder by exciting the standing wave of the TM01 mode, and has a vector in the axial direction of the cylinder. An electric field is generated. The conductor C is disposed along the axis of the cylinder that is the center of the rotating magnetic field in the TM01 mode. Therefore, in this embodiment, the conversion efficiency from the microwave to the alternating current is further improved while using the cavity resonator 11 with low radiation loss and high energy efficiency.

<空胴共振器の構成>
ここで、空胴共振器11の構造の一例について図4を参照して説明する。なお、図4には円筒空胴共振器を例にとって示してあるが、むろん方形空洞共振器や球形空胴共振器であっても構わない。
図4に示した空胴共振器11は、金属製の円筒状側壁11aと、その軸線方向両端を塞ぐ端部側壁11b,11cとにより構成されている。端部側壁11bは円筒状側壁11aの一端を電磁的に密閉している。また、端部側壁11bには導体Cの一端が接地されている。端部側壁11cには円筒の軸線上である中央部に開口11c1が形成されており、開口11c1を除いて円筒状側壁11aの他端を電磁的に密閉している。
なお、端部側壁11bと端部側壁11cの間隔Lは、空胴共振器11内に発生させたいマイクロ波の定在波の波長をλとすると、L=n×λ/2(nは自然数)を満たすように決定される。
<Configuration of cavity resonator>
Here, an example of the structure of the cavity resonator 11 will be described with reference to FIG. Although FIG. 4 shows a cylindrical cavity resonator as an example, it is of course possible to use a rectangular cavity resonator or a spherical cavity resonator.
The cavity resonator 11 shown in FIG. 4 includes a cylindrical cylindrical side wall 11a and end side walls 11b and 11c that close both ends in the axial direction. The end side wall 11b electromagnetically seals one end of the cylindrical side wall 11a. One end of the conductor C is grounded to the end side wall 11b. The end side wall 11c is formed with an opening 11c1 at a central portion on the cylinder axis, and the other end of the cylindrical side wall 11a is electromagnetically sealed except for the opening 11c1.
The distance L between the end side wall 11b and the end side wall 11c is L = n × λ / 2 (n is a natural number) where λ is the wavelength of the standing wave of the microwave to be generated in the cavity resonator 11. ) Is satisfied.

<励振法>
図4のように構成された空胴共振器11には、所定の伝送線路を通してマイクロ波ユニット12からマイクロ波が導入される。所定の伝送線路としては、同軸線路、ストリップ線路、導波管、誘電体導波路などを利用することができる。また、所定の伝送線路を空胴共振器11に結合するには、ループ結合、プローブ結合、ホール結合、スリット結合などを利用できる。本実施形態においては、図4に示すように空胴共振器11にループアンテナを挿入して空胴共振器11に回転磁界を励起することによりマイクロ波を空胴共振器に励起している。
その他、例えば、図5のように方形導波管と円筒共振空洞を接合し、方形導波管に励起したTE01モードを円筒共振空洞に導入しても、円筒共振空洞にTM01モードの定在波を励起することができる。
<Excitation method>
Microwaves are introduced from the microwave unit 12 to the cavity resonator 11 configured as shown in FIG. 4 through a predetermined transmission line. As the predetermined transmission line, a coaxial line, a strip line, a waveguide, a dielectric waveguide, or the like can be used. Further, in order to couple a predetermined transmission line to the cavity resonator 11, loop coupling, probe coupling, hole coupling, slit coupling, or the like can be used. In the present embodiment, as shown in FIG. 4, a microwave is excited in the cavity resonator by inserting a loop antenna into the cavity resonator 11 and exciting a rotating magnetic field in the cavity resonator 11.
In addition, for example, even if the TE01 mode excited in the rectangular waveguide is introduced into the cylindrical resonant cavity by joining the rectangular waveguide and the cylindrical resonant cavity as shown in FIG. 5, the TM01 mode standing wave is introduced into the cylindrical resonant cavity. Can be excited.

<利用する周波数帯>
なお、本実施形態の空胴共振器11に励起するマイクロ波は、特にISMバンド (Industry-Science-Medical Band)のマイクロ波を利用することが好ましい。ISMバンドであれば、既存の通信に与える影響が小さく、電磁妨害(Electro Magnetic Interference)等に対する規制が比較的緩やかだからである。より具体的には、マイクロ波帯の中でITU(International Telecommunication Union)によって定められている、2.4GHz帯(2400-2500 MHz)、5.8GHz帯(5725-5875 MHz)、10.8GHz帯、24GHz帯(24-24.25 GHz) を利用することが好ましい。
<Frequency band to be used>
The microwave excited in the cavity resonator 11 of the present embodiment is preferably an ISM band (Industry-Science-Medical Band) microwave. This is because the ISM band has little influence on existing communications, and the regulations on electromagnetic interference (Electro Magnetic Interference) and the like are relatively loose. More specifically, the 2.4 GHz band (2400-2500 MHz), the 5.8 GHz band (5725-5875 MHz), and the 10.8 GHz band defined by the ITU (International Telecommunication Union) in the microwave band. It is preferable to use a 24 GHz band (24-24.25 GHz).

<導体Cから放射されるマイクロ波>
上述したように、導体CはTM01モードの回転磁界の中心を通っているので、長さ方向に進行する交流電流が誘起されている。すなわち、導体Cに誘起された励振波Gは導体Cの長さ方向に進行して、空胴共振器11の外部にある部位にも流れる。なお、導体Cの接地された側(以下、「根元側」と記載する。)に流れた励振波Gは、そのまま接地へと拡散される。
<Microwave radiated from conductor C>
As described above, since the conductor C passes through the center of the TM01 mode rotating magnetic field, an alternating current traveling in the length direction is induced. That is, the excitation wave G induced in the conductor C travels in the length direction of the conductor C and flows also to a portion outside the cavity resonator 11. The excitation wave G that has flowed to the grounded side of the conductor C (hereinafter referred to as “root side”) is diffused to the ground as it is.

一方、上述したように、導体Cの接地されない側(以下、「先端側」と記載する。)に流れた励振波Gは、先端の境界面で反射して反射波R1を生ずる。また導体Cの先端から放射された電磁波は、先端のさらに先にある物体の表面で反射された場合に先端へと戻ってくる成分があり、この反射された電磁波成分が先端から入射されると受信波R2を生じる。従って、導体Cから放射される電磁波は、励振波Gと反射波R1と受信波R2の重ね合わせの交流電流に基づいたものとなる。   On the other hand, as described above, the excitation wave G that has flowed to the side of the conductor C that is not grounded (hereinafter referred to as the “tip side”) is reflected at the boundary surface of the tip to generate a reflected wave R1. In addition, the electromagnetic wave radiated from the tip of the conductor C has a component that returns to the tip when reflected by the surface of the object further ahead of the tip, and when this reflected electromagnetic wave component is incident from the tip. A reception wave R2 is generated. Therefore, the electromagnetic wave radiated from the conductor C is based on the alternating current of the superposition of the excitation wave G, the reflected wave R1, and the received wave R2.

<受信部>
受信部20は導体Cを流れる交流電流によって放射される電磁波を受信する。なお、本実施形態においては、装置サイズを小さくするために空胴共振器11の内部に受信部20のアンテナ21を配置してあるが、受信部20やアンテナ21は空胴共振器11の外部に配置しても構わない。また本実施形態のアンテナ21は、空胴共振器11に定在波を励起しているアンテナを共用しているが、むろん別途用意したアンテナ21を空胴共振器11に配置しても構わない。
<Receiver>
The receiving unit 20 receives an electromagnetic wave radiated by an alternating current flowing through the conductor C. In the present embodiment, the antenna 21 of the receiving unit 20 is arranged inside the cavity resonator 11 in order to reduce the device size, but the receiving unit 20 and the antenna 21 are outside the cavity resonator 11. You may arrange in. Moreover, although the antenna 21 of this embodiment shares the antenna which excites the standing wave in the cavity resonator 11, of course, you may arrange | position the antenna 21 prepared separately in the cavity resonator 11. FIG. .

図6は、本実施形態における受信部20と検出部30のハードウェア構成を示すブロック図である。同図に示すように、受信部20はアンテナ21とBPF(Band Pass Filter)22と、アンプ23と検波器24を備えている。アンテナ21で受信されたマイクロ波はBPF22に入力され、所望のマイクロ波周波数帯以外の不要な周波数成分やノイズ成分を除去されてからアンプ23に入力される。アンプ23は所定の増幅率でマイクロ波を増幅する。検波器24は増幅されたマイクロ波から所定周波数の電磁波を検波する。検波器24によって検波されたマイクロ波は検出部30に入力される。   FIG. 6 is a block diagram illustrating a hardware configuration of the receiving unit 20 and the detecting unit 30 in the present embodiment. As shown in the figure, the receiving unit 20 includes an antenna 21, a BPF (Band Pass Filter) 22, an amplifier 23, and a detector 24. The microwave received by the antenna 21 is input to the BPF 22, and unnecessary frequency components and noise components other than the desired microwave frequency band are removed before being input to the amplifier 23. The amplifier 23 amplifies the microwave with a predetermined amplification factor. The detector 24 detects an electromagnetic wave having a predetermined frequency from the amplified microwave. The microwave detected by the detector 24 is input to the detection unit 30.

<検出部>
図6に示すように、検出部30はA/Dコンバーター31と制御部32を備えている。受信部20から入力されたマイクロ波信号はA/Dコンバーター31に入力されて、デジタル信号に変換される。デジタル化されたマイクロ波信号は制御部32に入力されて解析的に処理される。制御部32は、検出プログラムが記憶されたROM(Read Only Memory)と、ROMから適宜検出プログラムを読み出して実行するCPU(Central Processing Unit)と、CPUのワークエリアとして利用されるRAM(Random Access Memory)とを備えている。制御部32にて検出プログラムが実行されると、後述の検出処理が実行される。
<Detector>
As shown in FIG. 6, the detection unit 30 includes an A / D converter 31 and a control unit 32. The microwave signal input from the receiving unit 20 is input to the A / D converter 31 and converted into a digital signal. The digitized microwave signal is input to the control unit 32 and processed analytically. The control unit 32 includes a ROM (Read Only Memory) in which a detection program is stored, a CPU (Central Processing Unit) that appropriately reads and executes the detection program from the ROM, and a RAM (Random Access Memory) that is used as a work area of the CPU. ). When the detection program is executed by the control unit 32, a detection process described later is executed.

(2)導体先端に付着した液滴の検出:
<液滴の付着検出>
以上説明した検出装置100を利用しておこなう検出の具体例として、ディスペンサーの吐出検出がある。ディスペンサーとは、いわゆる液体定量吐出装置であり、液体を精度良く定量供給するコントローラ及びその周辺機器の総称である。本検出装置100では、ディスペンサーから供給された液体を供給する際の先端に取り付けられる吐出針Nを本発明の導体Cとし、この吐出針Nから放射される電磁波の強度変化に基づいて吐出針Nの先端から液体が吐出されているか否かを検出する。
(2) Detection of droplets adhering to the conductor tip:
<Droplet adhesion detection>
As a specific example of detection performed using the detection apparatus 100 described above, there is discharge detection of a dispenser. A dispenser is a so-called liquid dispensing apparatus, and is a general term for a controller that supplies a liquid in a precise amount and its peripheral devices. In this detection apparatus 100, the discharge needle N attached to the tip when supplying the liquid supplied from the dispenser is the conductor C of the present invention, and the discharge needle N is based on the intensity change of the electromagnetic wave radiated from the discharge needle N. It is detected whether or not the liquid is being discharged from the tip.

<ディスペンサー構成>
図1に示したように、ディスペンサーの吐出針Nは空胴共振器11内の回転磁界の中心に沿って配置されており、空胴共振器11を左右に貫通している。吐出針Nの根元側は、空胴共振器11の端部側壁11bに接触されているので、接地された状態である。一方、先端側は空胴共振器11に接触することなく端部側壁11cの開口11c1から外部に突出されている。
<Dispenser configuration>
As shown in FIG. 1, the discharge needle N of the dispenser is disposed along the center of the rotating magnetic field in the cavity resonator 11 and penetrates the cavity resonator 11 from side to side. Since the base side of the discharge needle N is in contact with the end side wall 11b of the cavity resonator 11, it is in a grounded state. On the other hand, the tip side protrudes outside from the opening 11c1 of the end side wall 11c without contacting the cavity resonator 11.

吐出針Nの根元側は、液体供給チューブなどを介してディスペンサーの本体に接続されており、ディスペンサー本体から液体が送り込まれる。送り込まれる液体の量はディスペンサーによってある程度の精度までは制御することが可能であり、例えば吐出針Nへ送り込む液体の送り込み速度をある程度まで制御できる。
吐出針Nには励振波Gと反射波R1と受信波R2の混合波としての交流電流が流れている。図7は、吐出針Nの先端における電流と電磁波の関係とまとめた図である。
The base side of the discharge needle N is connected to the main body of the dispenser via a liquid supply tube or the like, and liquid is fed from the main body of the dispenser. The amount of liquid to be fed can be controlled to a certain degree of accuracy by the dispenser. For example, the feeding speed of the liquid fed to the discharge needle N can be controlled to a certain degree.
The discharge needle N is supplied with an alternating current as a mixed wave of the excitation wave G, the reflected wave R1, and the reception wave R2. FIG. 7 is a diagram summarizing the relationship between the current at the tip of the ejection needle N and the electromagnetic wave.

<吐出針Nに流れる電流>
図7に示すように、受信波R2は吐出針Nの先端から吐出されて先端から離間して行く液滴表面で反射された電磁波を受信することによって発生した電流を想定している。また反射波R1は、吐出針Nの先端から液体が吐出されつつ先端に液体が付着している状態では、吐出針Nの先端と液体との境界で反射した電流を指し、吐出針Nの先端に液体が付着していない状態では、吐出針Nの先端と気相との境界で反射した電流を指す。このようにして発生する反射波R1に吐出針Nの先端付近の状況がより顕著に反映されるためには、吐出針Nの先端が定在波の腹になることが好ましい。
<Current flowing through discharge needle N>
As shown in FIG. 7, the received wave R2 is assumed to be a current generated by receiving an electromagnetic wave that is ejected from the tip of the ejection needle N and reflected from the surface of the droplet that moves away from the tip. The reflected wave R1 indicates the current reflected at the boundary between the tip of the discharge needle N and the liquid when the liquid is discharged from the tip of the discharge needle N and is attached to the tip. In the state where no liquid is attached to the surface, the current reflected at the boundary between the tip of the ejection needle N and the gas phase is indicated. In order for the reflected wave R1 generated in this way to reflect the situation near the tip of the discharge needle N more remarkably, it is preferable that the tip of the discharge needle N becomes an antinode of the standing wave.

図8は、励振波Gと反射波R1により発生する定在波と、吐出針Nとの位置関係を示した図である。同図に示した定在波は、吐出針Nの先端に液体が付着していない状態での交流電流Iによって発生したものである。この状態で定在波の腹の位置と吐出針Nの先端とが略一致するように吐出針Nの長さを調整すると、吐出針Nの先端に液体が付着していない状態での反射波R1の強度が最大になる。一方、吐出針Nの先端に液滴が付着すると、励振波Gの反射位置がずれるので励振波Gと反射波R1の重ね合わせによる定在波の強度は減少する。すなわちこの減少した量を検出するにあたって図8の構成を採用すると、S/Nが向上する。
これらの交流電流により吐出針から放射される電磁波の強度分布を図9に示し、測定結果を図10に示した。
FIG. 8 is a diagram showing the positional relationship between the standing wave generated by the excitation wave G and the reflected wave R1 and the ejection needle N. As shown in FIG. The standing wave shown in the figure is generated by the alternating current I in a state where no liquid adheres to the tip of the discharge needle N. When the length of the discharge needle N is adjusted so that the position of the antinode of the standing wave substantially coincides with the tip of the discharge needle N in this state, the reflected wave in a state where no liquid adheres to the tip of the discharge needle N. The intensity of R1 is maximized. On the other hand, when a droplet adheres to the tip of the ejection needle N, the reflection position of the excitation wave G shifts, and the intensity of the standing wave due to the superposition of the excitation wave G and the reflection wave R1 decreases. That is, if the configuration of FIG. 8 is used to detect this reduced amount, the S / N is improved.
FIG. 9 shows the intensity distribution of electromagnetic waves radiated from the ejection needle by these alternating currents, and FIG. 10 shows the measurement results.

<吐出針Nから放射される電磁波>
図9には、吐出針から放射される電磁波の強度分布について、吐出針Nの先端に水滴が付着した状態(上図)と付着していない状態(下図)とを示してある。同図の電界分布を見ると、吐出針Nの先端に水滴が付着すると吐出針Nの周囲の電界が強くなっていることが分かる。これは、吐出針Nの先端に水滴が付着すると反射波R1が強くなることを示している。金属と気相の境界における電流の反射率よりも金属と水等の液体との境界における電流の反射率の方が高いからである。
<Electromagnetic wave radiated from discharge needle N>
FIG. 9 shows the intensity distribution of the electromagnetic wave radiated from the ejection needle, with a water droplet attached to the tip of the ejection needle N (upper figure) and with no adhesion (lower figure). As can be seen from the electric field distribution in the figure, when a water droplet adheres to the tip of the discharge needle N, the electric field around the discharge needle N becomes stronger. This indicates that when a water droplet adheres to the tip of the ejection needle N, the reflected wave R1 becomes stronger. This is because the current reflectivity at the boundary between the metal and the liquid such as water is higher than the current reflectivity at the metal / gas phase boundary.

図10は、図9に示した各状態における電磁波の周波数分布を測定したグラフである。同図には、ネットワークアナライザで電磁波を0〜30GHzまで掃引しつつ各周波数における電磁波強度を測定した結果を示してある。なお、図10の測定において使用した吐出針は、木工用液状接着剤の塗布などのラフな用途に利用される13号針(外形が2.4mm)であり、標準ランクでは最も大きい部類に属する。
図10のグラフにおいて、図9の各状態における電磁波の放射強度は、水滴が付着した状態の方が4dBも増加していることが見て取れる。すなわち、電磁波の強度に基づいて、吐出針Nの先端に水滴が付着しているかいないかを容易に識別できることが分かる。
FIG. 10 is a graph obtained by measuring the frequency distribution of the electromagnetic wave in each state shown in FIG. The figure shows the result of measuring the electromagnetic wave intensity at each frequency while sweeping the electromagnetic wave from 0 to 30 GHz with a network analyzer. The discharge needle used in the measurement of FIG. 10 is No. 13 needle (outer diameter is 2.4 mm) used for rough applications such as application of liquid adhesive for woodworking, and belongs to the largest category in the standard rank. .
In the graph of FIG. 10, it can be seen that the radiation intensity of the electromagnetic wave in each state of FIG. 9 is increased by 4 dB when the water droplet is attached. That is, it can be seen that it is possible to easily identify whether or not a water droplet is attached to the tip of the ejection needle N based on the intensity of the electromagnetic wave.

<吐出量検出>
さらに、検出装置100を使えば、吐出針Nから液体を吐出しているか否かを検知するのみならず吐出量を把握することも可能である。
上述したように、吐出が開始されたタイミングt1と吐出が終了したタイミングt2は電磁波の強度変化に基づいて検出できる。また、単位時間当たりの吐出量ΔDは、大まかにはディスペンサー側の液体送り出し速度から知ることができる。従って、吐出針Nの総吐出量は、ΔD×τ(τ=t2−t1)という演算で得られることになる。
<Discharge amount detection>
Furthermore, if the detection apparatus 100 is used, it is possible not only to detect whether or not the liquid is discharged from the discharge needle N but also to grasp the discharge amount.
As described above, the timing t1 at which ejection starts and the timing t2 at which ejection ends can be detected based on changes in the intensity of electromagnetic waves. Further, the discharge amount ΔD per unit time can be roughly known from the liquid delivery speed on the dispenser side. Therefore, the total discharge amount of the discharge needle N is obtained by the calculation of ΔD × τ (τ = t2−t1).

以上のように、従来であれば吐出針Nから液体が吐出されているか否かを判断するためには、吐出針Nの先端付近に光センサーなどの検出手段を配置する必要があったが、本実施形態の検出装置100を用いれば吐出針の先端(吐出口)の周囲に観測空間がなくても、吐出針Nから液体が吐出されているか否かを識別できるし、液体の吐出量を検出できる。よって、例えば深いダボの奥のような観測空間を確保できない部位であっても、木工用液状接着剤が実際に吐出されたか否かを知ることができるし、木工用液状接着剤がどのくらい吐出されたかも把握することが出来る。   As described above, conventionally, in order to determine whether or not the liquid is being ejected from the ejection needle N, it has been necessary to arrange detection means such as an optical sensor near the tip of the ejection needle N. If the detection apparatus 100 according to the present embodiment is used, it is possible to identify whether or not the liquid is being discharged from the discharge needle N even if there is no observation space around the tip (discharge port) of the discharge needle, and the liquid discharge amount can be determined. It can be detected. Therefore, it is possible to know whether or not the liquid adhesive for woodworking was actually discharged even in a part where the observation space such as the back of a deep dowel is not secured, and how much liquid adhesive for woodworking is discharged. It can be ascertained.

(3)ドップラーうなりを利用した液滴吐出量の算出:
なお、上述したディスペンサー側の液体送り出し速度が得られない場合は、ドップラーうなりに基づいて液体の離脱速度を計算することも可能である。なお、この計算においては 2つの仮定を行うことになる。1つは液滴が吐出される速度が一定であること、もう1つは離脱速度が吐出中の速度であることである。
(3) Calculation of droplet discharge amount using Doppler beat:
In addition, when the above-mentioned liquid delivery speed on the dispenser side cannot be obtained, it is also possible to calculate the liquid release speed based on the Doppler beat. In this calculation, two assumptions are made. One is that the speed at which the droplets are ejected is constant, and the other is that the separation speed is the speed during ejection.

図8に示したように、液滴は、吐出針Nの先端から離脱すると速度Uで吐出針Nから遠ざかって行く。このとき吐出針Nの先端から放射された電磁波のうち離脱液滴の方向に放射された成分は、液滴表面に到達すると吐出針Nへ向けて反射される。液滴から反射された電磁波は吐出針の先端から再び受信されるので、この電磁波によって吐出針Nに受信波R2が発生する。ただし、この受信波R2には液滴の飛翔速度の分だけドップラーシフトが生じている。   As shown in FIG. 8, when the liquid droplets are separated from the tip of the discharge needle N, they move away from the discharge needle N at a speed U. At this time, the component radiated in the direction of the detached droplet in the electromagnetic wave radiated from the tip of the ejection needle N is reflected toward the ejection needle N when it reaches the surface of the droplet. Since the electromagnetic wave reflected from the droplet is received again from the tip of the ejection needle, a reception wave R2 is generated in the ejection needle N by this electromagnetic wave. However, a Doppler shift occurs in the received wave R2 by the amount corresponding to the flying speed of the droplet.

一方、液滴が離脱すると吐出針Nの先端からは液滴が無くなって空気との境界ができる。この境界で励振波Gが反射すると反射波R1が発生する。この反射波R1と受信波R2はともに吐出針Nの先端側から根元側へと伝播する交流電流であり、受信波R2と反射波R1の重ね合わせによってうなりDBが生じる。
図11は、吐出針Nにおいて実際に観測された電磁波の強度変化のグラフである。同図に示したのは、吐出針Nの先端側から根元側へと伝播する交流電流に基づく電磁波成分の強度変化である。同図に示すように、液滴が吐出され始めると受信強度が強くなり、液滴が離脱すると受信強度が元のレベルにいったん戻る。そして、受信波R2と反射波R1が受信されることによりうなりDBが発生していることがわかる。本実施形態では、このうなりDBを利用して液滴の離脱速度を求める。
On the other hand, when the liquid droplet is detached, the liquid droplet disappears from the tip of the discharge needle N and a boundary with air is formed. When the excitation wave G is reflected at this boundary, a reflected wave R1 is generated. Both the reflected wave R1 and the received wave R2 are alternating currents that propagate from the distal end side to the root side of the ejection needle N, and a beat DB is generated by superposition of the received wave R2 and the reflected wave R1.
FIG. 11 is a graph of the electromagnetic wave intensity change actually observed in the discharge needle N. FIG. The figure shows the intensity change of the electromagnetic wave component based on the alternating current propagating from the distal end side to the root side of the ejection needle N. As shown in the figure, when the liquid droplet starts to be ejected, the reception intensity becomes strong, and when the liquid droplet is detached, the reception intensity once returns to the original level. Then, it can be seen that the beat DB is generated by receiving the reception wave R2 and the reflection wave R1. In this embodiment, the detachment speed of the droplet is obtained using this beat DB.

液滴の離脱速度Uは、下記(2)式を利用して算出できる。なお、下記(2)式は、うなりDBの周波数fbを表す下記(1)式の変形によって得られる。

前記(1),(2)式において、fは空胴共振器11に励起されるマイクロ波周波数であり、cは光速である。うなりfbは、受信部20が受信した電磁波から求められる実測値である。
The droplet separation speed U can be calculated using the following equation (2). The following equation (2) is obtained by modifying the following equation (1) that represents the frequency fb of the beat DB.

In the expressions (1) and (2), f is a microwave frequency excited by the cavity resonator 11, and c is the speed of light. The beat fb is an actual measurement value obtained from the electromagnetic wave received by the receiving unit 20.

離脱速度Uが求まれば、下記(3)式によって吐出量Vを算出することができる。

なお、前記(3)式において、τは離脱液滴の吐出が開始されてから吐出針先端から離脱するまでの時間であり、dは吐出針の内径である。τは、上述したように反射波の強度変化に基づいて容易に求めることができる。
If the separation speed U is obtained, the discharge amount V can be calculated by the following equation (3).

In the above equation (3), τ is the time from the start of the discharge of the detached droplet to the separation from the tip of the discharge needle, and d is the inner diameter of the discharge needle. As described above, τ can be easily obtained based on the intensity change of the reflected wave.

ただし、吐出針Nの先端から液滴の着地点までの距離がうなりの1周期の間に飛翔する距離に満たない系では、うなりDBの全体が実測結果に現れない。従って、前記(2)式に必要なうなりDBの周波数fbが、受信部20の受信した電磁波に基づいても得られないことになる。
なお、うなりの一周期相当の飛翔距離δは、下記(4)式で算出される。

前記(4)式において、λは周波数fのマイクロ波の波長である。前記(4)式に示されるように、走行距離δは液滴の飛翔速度に依存しない量であることが分かる。また、発振されたマイクロ波の半周期でうなり1周期が観測されることが分かる。
However, in a system in which the distance from the tip of the ejection needle N to the landing point of the droplet is less than the distance to fly during one beat period, the whole beat DB does not appear in the actual measurement result. Therefore, the beat DB frequency fb required for the equation (2) cannot be obtained based on the electromagnetic wave received by the receiver 20.
The flight distance δ corresponding to one period of beat is calculated by the following equation (4).

In the equation (4), λ is the wavelength of the microwave with the frequency f. As shown in the equation (4), it can be seen that the travel distance δ is an amount that does not depend on the flying speed of the droplet. It can also be seen that one period of beat is observed in the half period of the oscillated microwave.

前記(4)式を用いると、マイクロ波周波数を24GHzとした場合の飛翔距離δは6.25mmとなる。すなわち、うなりを1周期分観測するためには液滴が6.25mm以上飛翔できるだけの空間が必要であることがわかる。この距離を確保可能な測定系であれば以上の方法で液滴離脱速度を求めることができるが、6.25mmの距離を確保可能でない系も多い。   When the equation (4) is used, the flight distance δ when the microwave frequency is 24 GHz is 6.25 mm. That is, in order to observe beats for one period, it is understood that a space that allows droplets to fly 6.25 mm or more is necessary. If the measurement system can secure this distance, the droplet separation speed can be obtained by the above method, but there are many systems that cannot secure the distance of 6.25 mm.

そこで、吐出針Nの先端から液滴の着地点までの間にうなり周波数fbの1周期分に相当する飛翔距離を確保できない測定系では、うなり波形に正弦波マッピングして周波数を推定する方法や、ゼロクロススタートと90°での振幅の下端を検出してこれを1/4周期とみなす方法を採用することができる。ただし、後者の場合であっても、24GHzマイクロ波で1.56mmの飛翔距離が必要であるので、いずれにしても着地距離に所定距離以上確保して利用する必要がある。   Therefore, in a measurement system that cannot secure a flight distance corresponding to one period of the beat frequency fb from the tip of the discharge needle N to the landing point of the droplet, a method of estimating the frequency by mapping a sine wave to a beat waveform, It is possible to adopt a method of detecting the zero cross start and the lower end of the amplitude at 90 ° and considering this as a quarter cycle. However, even in the latter case, a flight distance of 1.56 mm is required with 24 GHz microwave, and in any case, it is necessary to secure a landing distance of a predetermined distance or more.

なお、前者の方法では、高速ADC(analog/digital converter)でうなり波形を取り込み、取り込んだ波形に対して正弦波マッピングを行うことになる。ただし、サンプリング周期が角度関数でないことから、かなり複雑な推定方程式となることが避けられない。またどこまでのサンプリングがうなりに寄与しているか判別しがたいという問題もあるので、どちらかと言えば後者の方法で行うことが好ましい。   In the former method, a beat waveform is captured by a high-speed ADC (analog / digital converter), and sine wave mapping is performed on the captured waveform. However, since the sampling period is not an angular function, it is inevitable that the estimation equation is quite complicated. Further, since there is a problem that it is difficult to determine how much sampling contributes to the beat, it is preferable to perform the latter method.

(4)検出処理:
以上説明した検出装置100において実行される検出処理について、図12を参照して説明する。図12は、制御部32が実行する検出処理のフローチャートである。なお、本検出処理は、制御部32のようにプログラム的に実行するのみならず、電気回路や電子回路で本検出処理と同等の演算処理を実行するように構成してもむろん構わない。
(4) Detection process:
The detection process performed in the detection apparatus 100 demonstrated above is demonstrated with reference to FIG. FIG. 12 is a flowchart of the detection process executed by the control unit 32. It should be noted that the present detection process is not only executed programmatically as in the control unit 32, but may be configured such that an arithmetic process equivalent to the main detection process is executed by an electric circuit or an electronic circuit.

また、検出装置100は、検出処理の結果を表示するためのディスプレイや、作業者が検出装置100に検出の開始を指示したり、検出処理の結果を表示させたり、結果の表示方法を設定したりするための操作入力部を備えてもよい。ただし、ディスプレイや操作入力部は必須ではなく、例えば検出装置100に外部コンピューターを接続し、外部コンピューターを介して検出装置100を制御したり、外部コンピューターが検出装置100の出力する解析結果を取得して表示する場合には、無くてもよい。   In addition, the detection apparatus 100 displays a detection process result, an operator instructs the detection apparatus 100 to start detection, displays the detection process result, and sets a display method for the result. An operation input unit may be provided. However, a display and an operation input unit are not essential. For example, an external computer is connected to the detection apparatus 100 and the detection apparatus 100 is controlled via the external computer, or an analysis result output from the detection apparatus 100 is acquired by the external computer. May be omitted.

操作入力部で所定の操作が行われることにより検出処理が開始されると、ステップS100(以下、「ステップ」の記載を省略する。)において、制御部32は、受信部20が出力する所定のマイクロ波周波数の電磁波強度のデータを取得する処理を開始する。この取得処理は、本検出処理が終了するまで継続される。   When the detection process is started by performing a predetermined operation at the operation input unit, in step S100 (hereinafter, “step” is omitted), the control unit 32 outputs a predetermined output from the reception unit 20. The process of acquiring the electromagnetic wave intensity data of the microwave frequency is started. This acquisition process is continued until this detection process ends.

S105において、制御部32は、取得した電磁波強度が所定の閾値を超えたか否かを判断する。所定の閾値を超えた場合は所定の閾値を超えた時間を吐出開始時間t1としてRAM等に記憶してS110に進み、所定の閾値を超えていない場合はS105の処理を繰り返す。所定の閾値は、実験的に決定されるものであり、例えば吐出針Nの先端に液体が付着している場合の電磁波強度と吐出針Nの先端に液体が付着していない場合の電磁波強度との間のいずれかの値が設定される。   In S105, the control unit 32 determines whether or not the acquired electromagnetic wave intensity exceeds a predetermined threshold value. When the predetermined threshold is exceeded, the time exceeding the predetermined threshold is stored in the RAM or the like as the ejection start time t1 and the process proceeds to S110. When the predetermined threshold is not exceeded, the process of S105 is repeated. The predetermined threshold is determined experimentally. For example, the electromagnetic wave intensity when the liquid is attached to the tip of the discharge needle N and the electromagnetic wave intensity when the liquid is not attached to the tip of the discharge needle N Any value between is set.

S110において、制御部32は、取得した電磁波強度がゼロクロスしたか否かを判断する。ゼロクロスした場合はゼロクロスした時間を吐出終了時間t2としてRAM等に記憶してS115に進み、ゼロクロスしていない場合はS110の処理を繰り返す。   In S110, the control unit 32 determines whether or not the acquired electromagnetic wave intensity has zero-crossed. If zero crossing has occurred, the zero crossing time is stored in the RAM or the like as the discharge end time t2, and the process proceeds to S115. If zero crossing has not occurred, the process of S110 is repeated.

S115において、制御部32は、ゼロクロスして以降の電磁波強度を解析してうなりDBの周波数を取得する。うなりDBの周波数は、上述したいずれかの手法を用いて取得できる。例えば、うなりDBの1周期分の飛翔距離が確保できる測定系であれば、S110においてゼロクロスを検出した時間から、その次の次に検出されるゼロクロスの検出時間までをうなり1周期とし、うなりDBの周波数fbを算出する。   In S115, the control unit 32 performs zero-crossing and analyzes the subsequent electromagnetic wave intensity to obtain the beat DB frequency. The frequency of the beat DB can be acquired using any of the methods described above. For example, in a measurement system that can secure a flight distance for one period of beat DB, the beat DB is defined as the beat period from the time when the zero cross is detected in S110 to the detection time of the next zero cross detected next. The frequency fb is calculated.

S120において、制御部32は、S115で算出された周波数fbを用いて前記(2)式の計算を行うことにより離脱速度Uを算出し、この離脱速度Uを液体の単位時間当たりの吐出量と仮定して前記(3)式に基づく計算を行って液体の吐出量Vを算出する。   In S120, the control unit 32 calculates the separation speed U by performing the calculation of the equation (2) using the frequency fb calculated in S115, and uses the separation speed U as the discharge amount per unit time of the liquid. Assuming that the liquid discharge amount V is calculated by performing the calculation based on the equation (3).

S125において、制御部32は、S120で算出された吐出量をディスプレイに表示し、さらに必要に応じて吐出開始時間t1や吐出終了時間t2などの検出結果もディスプレイに表示する。作業者は、ディスプレイに表示された吐出量を見て、必要であればさらに吐出を行ったりする。むろん、予め目的の吐出量を操作入力部などを介して作業者が設定していれば、制御部32がS120において算出された吐出量を判断して、不足している場合は追加の吐出を行う。なお、追加の吐出を行う場合は、例えば1滴ずつ吐出するなど、間欠的に少量ずつ吐出することにより吐出量の微調整を行えばよい。S125が終了すると、検出処理を終了する。   In S125, the control unit 32 displays the discharge amount calculated in S120 on the display, and also displays the detection results such as the discharge start time t1 and the discharge end time t2 as necessary. The operator looks at the discharge amount displayed on the display and performs further discharge if necessary. Of course, if the operator has previously set a target discharge amount via the operation input unit or the like, the control unit 32 determines the discharge amount calculated in S120, and if it is insufficient, additional discharge is performed. Do. In addition, when performing additional discharge, fine adjustment of the discharge amount may be performed by discharging small amounts intermittently, for example, discharging one droplet at a time. When S125 ends, the detection process ends.

(5)装置の小型化
以上の装置を実用化するにあたり、小型化の要望が高いことが想定される。空胴共振器は吐出針を内部に貫通しなければならないので、ロボットで操作される可動部に取り付けられる可能性が高いからである。また、複数の装置で本検出装置を使いまわす際の、付け替えの作業性からも小型であることが好ましい。従って、特に吐出針を貫通する共振空洞部は小型・軽量であることが好ましく、空胴共振器に一体的に構成される部材は可能な限り少ない方がよい。空胴共振器11とこれと一体的に取扱われる部分を小型・軽量化する構成例を、図13,図14に示した。
(5) Miniaturization of equipment
In putting the above apparatus into practical use, it is assumed that there is a high demand for downsizing. This is because the cavity resonator has to penetrate the discharge needle to the inside, and is likely to be attached to a movable part operated by a robot. Moreover, it is preferable that it is small also from the workability | operativity of replacement at the time of reusing this detection apparatus with a some apparatus. Therefore, it is preferable that the resonance cavity that penetrates the discharge needle is particularly small and light, and the number of members that are integrally formed with the cavity resonator is preferably as small as possible. A configuration example for reducing the size and weight of the cavity resonator 11 and a portion handled integrally with the cavity resonator 11 is shown in FIGS.

図13は検出装置の一構成例を示すブロック図である。同図において、検出装置200の要部は、空胴共振器211と、ループアンテナで空胴共振器211にマイクロ波を導入してTM01モードを励起するとともに該ループアンテナでマイクロ波を受信するマイクロ波ユニット212と、マイクロ波ユニット212で受信したマイクロ波を伝送する高周波ケーブル213と、高周波ケーブル213を介して入力されたマイクロ波から所望の周波数帯のうなりDBを検出するドップラーユニット214とを備えている。   FIG. 13 is a block diagram illustrating a configuration example of the detection apparatus. In the figure, the main part of the detection device 200 is a cavity resonator 211 and a micro wave that introduces a microwave into the cavity resonator 211 with a loop antenna to excite the TM01 mode and receives the microwave with the loop antenna. A wave unit 212, a high-frequency cable 213 that transmits a microwave received by the microwave unit 212, and a Doppler unit 214 that detects a beat DB in a desired frequency band from the microwave input via the high-frequency cable 213. ing.

前記構成において、空胴共振器211とマイクロ波ユニット212は一体化されており、ドップラーユニット214は空胴共振器211とは別体に構成される。従って、ロボットの稼動部に配置すべき部材は空胴共振器211とマイクロ波ユニット212だけで済み、小型・軽量化の要望に応えられる。ただし、高周波ケーブル213は数万円と非常に高価であるので、コスト的には高周波ケーブルを使わずに済む方がよい。そこで、図14の構成では、高周波ケーブルを使わずに検出装置を作成できるようにしてある。   In the above configuration, the cavity resonator 211 and the microwave unit 212 are integrated, and the Doppler unit 214 is configured separately from the cavity resonator 211. Therefore, only the cavity resonator 211 and the microwave unit 212 are required to be disposed in the moving part of the robot, and the demand for miniaturization and weight reduction can be met. However, since the high-frequency cable 213 is very expensive at several tens of thousands of yen, it is better not to use the high-frequency cable in terms of cost. Therefore, in the configuration of FIG. 14, a detection device can be created without using a high-frequency cable.

図14において、検出装置300は、空胴共振器311と、ループアンテナで空胴共振器311にマイクロ波を導入してTM01モードを励起するマイクロ波ユニット312と、アンテナで空胴共振器311からマイクロ波を受信する受信して所望の周波数帯のうなりDBを検出するドップラーユニット314を備えている。同図において、マイクロ波ユニット312とドップラーユニット314は、空胴共振器311の共振空洞に直接取り付けてある。なお、電源や各種処理を行う部品は別置きとする。   In FIG. 14, a detection apparatus 300 includes a cavity resonator 311, a microwave unit 312 that excites a TM01 mode by introducing a microwave into the cavity resonator 311 with a loop antenna, and a cavity resonator 311 with an antenna. A Doppler unit 314 that receives microwaves and detects beat DB of a desired frequency band is provided. In the figure, the microwave unit 312 and the Doppler unit 314 are directly attached to the resonance cavity of the cavity resonator 311. It should be noted that the power supply and the parts that perform various processes are separately provided.

ここで、ドップラーユニット314を空胴共振器311に一体化できるか否かを検討してみる。本実施形態において使用する空胴共振器のサイズは、5.8mm×9.5mmである。そして、市販のドップラーユニットは、22mm×45mm×9mmのものや15mm×19mmのものがある。従って、これらを空胴共振器311に一体化することは可能であるし、本検出装置専用に作成すればドップラーユニットはさらに小型化できるはずであり、十分実用的なレベルまで小型化できることがわかる。   Here, it will be examined whether or not the Doppler unit 314 can be integrated with the cavity resonator 311. The size of the cavity resonator used in this embodiment is 5.8 mm × 9.5 mm. Commercially available Doppler units include 22 mm × 45 mm × 9 mm and 15 mm × 19 mm. Therefore, it is possible to integrate these into the cavity resonator 311. If it is made exclusively for this detection device, the Doppler unit should be further miniaturized, and it can be seen that it can be miniaturized to a sufficiently practical level. .

(6)変形例1:
以上説明した実施形態では、吐出針Nの先端付近の状況を把握するための検出装置について説明をおこなってきたが、課題を解決するための手段において記載したように、本技術は線状導体の先端周辺の状況を把握する用途にも適用可能である。
そこで、本変形例1においては、本技術を所謂タッチプローブとして利用する例について説明する。
(6) Modification 1:
In the embodiment described above, the detection device for grasping the situation near the tip of the discharge needle N has been described. However, as described in the means for solving the problem, the present technology is applicable to the linear conductor. It can also be applied to the purpose of grasping the situation around the tip.
Therefore, in the first modification, an example in which the present technology is used as a so-called touch probe will be described.

図15は本変形例の概略構成を示すブロック図である。同図に示すように、本変形例にかかる検出装置400は、空胴共振器411にTM01モードのマイクロ波定在波を励起することにより導体線Lにマイクロ波周波数の交流電流を流して表皮電流を発生させる励振部410と、前記交流電流によって導体線Lから放射されるマイクロ波周波数の電磁波を受信する受信部420と、受信部520で受信した電磁波を解析して前記導体の一端の状況を検出するする検出部430とを備えている。   FIG. 15 is a block diagram showing a schematic configuration of this modification. As shown in the figure, the detection device 400 according to the present modification causes a microwave resonator to pass a microwave frequency alternating current through a conductor line L by exciting a microwave standing wave in a TM01 mode in a cavity resonator 411. A state of one end of the conductor by analyzing the electromagnetic wave received by the receiving unit 420, the receiving unit 420 receiving the electromagnetic wave of the microwave frequency radiated from the conductor line L by the alternating current, and the exciting unit 410 that generates current And a detecting unit 430 for detecting.

導体線Lはピアノ線などのような線状の導体であり、空胴共振器411に励起された回転磁界の中心に沿って配置されている。そして導体線Lは、上述した吐出針Nと同様に根元側が空胴共振器411に接地されており、先端側は空胴共振器411と接触することなく空胴共振器411の側壁に形成される開口から外部に導出されている。
なお、吐出針Nが導体線Lに置き換わることを除けば、本変形例1の励振部410、受信部420、検出部430には、前記実施形態の対応する構成を適宜採用可能である。
The conductor line L is a linear conductor such as a piano wire, and is disposed along the center of the rotating magnetic field excited by the cavity resonator 411. The conductor wire L is grounded to the cavity resonator 411 at the root side, like the discharge needle N described above, and the tip end side is formed on the side wall of the cavity resonator 411 without contacting the cavity resonator 411. It is led out from the opening.
Except that the ejection needle N is replaced with the conductor wire L, the corresponding configuration of the above-described embodiment can be appropriately employed for the excitation unit 410, the reception unit 420, and the detection unit 430 of Modification 1.

以上のように構成された検出装置400において、導体線Lの先端には強い電界が全方位で形成される。導体線Lの先端に物体が近付くと電界が変化し、導体線Lを流れる交流電流Iが変動する。検出部430は、交流電流Iの変動を監視することにより、導体線Lの先端に接近したり接触したりする他の物体を高感度に検知できる。従って、実際に接触する前に他の物質の接近を検出して接近警報を行うことが可能であるつきのタッチプローブとなる。また、本変形例のタッチプローブは、機械的ひずみを伴わずに他の物質を検知できる点でも従来のタッチプローブに比べて有利である。   In the detection apparatus 400 configured as described above, a strong electric field is formed in all directions at the tip of the conductor line L. When an object approaches the tip of the conductor line L, the electric field changes, and the alternating current I flowing through the conductor line L varies. The detection unit 430 can detect with high sensitivity another object that approaches or contacts the tip of the conductor wire L by monitoring the fluctuation of the alternating current I. Therefore, the touch probe can detect an approach of another substance before an actual contact and can issue an approach alarm. In addition, the touch probe of this modification is advantageous over the conventional touch probe in that other substances can be detected without mechanical strain.

さらに、本変形例のように構成すれば、対象物の微小な移動や振動を検出する微小変位計としても利用可能である。微小変位計として本発明を利用する場合は、上述した検出装置400の構成に加えて、受信強度を距離の関数として得られるように較正する。すなわち、上述した実施形態で説明した反射波R1と受信波R2を受信して、受信強度と対象物から導体線Lの先端までの距離とのあいだの非線型的な関係について較正する。この関係は、対象物毎に相関が異なる可能性があるので、対象物毎に作成する。また、受信強度のみならず上述した実施形態で計測したようなドップラーうなりを計測すれば、対象物と導体線Lの先端との間の相対的な接近速度や離間速度を得ることもできる。   Furthermore, if configured as in this modification, it can also be used as a minute displacement meter that detects minute movements and vibrations of an object. When the present invention is used as a micro displacement meter, in addition to the configuration of the detection device 400 described above, calibration is performed so that the reception intensity can be obtained as a function of distance. That is, the reflected wave R1 and the received wave R2 described in the above-described embodiment are received, and the nonlinear relationship between the received intensity and the distance from the object to the tip of the conductor line L is calibrated. This relationship is created for each object because the correlation may be different for each object. Further, if the Doppler beat as measured in the above-described embodiment is measured as well as the reception intensity, the relative approach speed and separation speed between the object and the tip of the conductor wire L can be obtained.

(7)変形例2:
上述した実施形態においては、吐出針が直線的なものを例にとって説明をおこなったが、吐出針が屈曲されていても本発明は実現可能である。すなわち吐出針を屈曲可能なもので構成すれば、内部で屈曲した孔の奥まで吐出針を挿入しつつ、吐出針の先端の吐出状況を孔の外部で把握できるので、観測域不要という本発明における特性が有効活用されることになる。本変形例2では、飲料水の自動販売機に飲料水を補給する装置に本発明の検出装置を利用する場合を例にとって説明する。図16に本変形例2にかかる検出装置500の要部を示した。
(7) Modification 2:
In the above-described embodiment, the description has been given by taking the discharge needle as an example, but the present invention can be realized even when the discharge needle is bent. That is, if the discharge needle is configured to be bendable, the discharge state at the tip of the discharge needle can be grasped outside the hole while the discharge needle is inserted into the inside of the hole bent inside, so that the observation area is unnecessary. The characteristics in are effectively utilized. In the second modification, a case where the detection apparatus of the present invention is used as an apparatus for supplying drinking water to a drinking water vending machine will be described as an example. The principal part of the detection apparatus 500 concerning this modification 2 was shown in FIG.

図16に示すように、本変形例にかかる検出装置500は、空胴共振器411にTM01モードのマイクロ波定在波を励起することにより吐出針N’にマイクロ波周波数の交流電流を流して表皮電流を発生させる励振部510と、前記交流電流によって吐出針N’から放射されるマイクロ波周波数の電磁波を受信する受信部520と、受信部520で受信した電磁波を解析して前記導体の一端の状況を検出するする検出部530とを備えている。   As shown in FIG. 16, the detection apparatus 500 according to this modification causes a microwave standing current wave in the TM01 mode to be excited in the cavity resonator 411 so that an alternating current having a microwave frequency flows through the ejection needle N ′. An excitation unit 510 that generates a skin current, a receiving unit 520 that receives an electromagnetic wave having a microwave frequency radiated from the ejection needle N ′ by the alternating current, and an electromagnetic wave received by the receiving unit 520 to analyze one end of the conductor And a detecting unit 530 for detecting the situation.

吐出針N’は屈曲可能な導体線であり、その中心部に孔が形成されて管になっている。そして吐出針N’は、上述した吐出針Nと同様に根元側が空胴共振器511に接地されており、先端側は空胴共振器11と接触することなく空胴共振器511の側壁に形成される開口から外部に導出されている。吐出針N’は、空胴共振器511内部では屈曲しないように固定されており、空胴共振器511に励起された回転磁界の中心に沿って配置されている。吐出針N’は、空胴共振器511から導出された先で屈曲可能になっている。
なお、吐出針Nが吐出針N’に置き換わることを除けば、本変形例2の励振部510、受信部520、検出部530には、前記実施形態の対応する構成を適宜採用可能である。
The discharge needle N ′ is a conductor wire that can be bent, and a hole is formed in the center of the discharge needle N ′. The discharge needle N ′ is grounded to the cavity resonator 511 at the root side, like the discharge needle N described above, and the tip side is formed on the side wall of the cavity resonator 511 without contacting the cavity resonator 11. Is led out from the opening. The discharge needle N ′ is fixed so as not to bend inside the cavity resonator 511, and is disposed along the center of the rotating magnetic field excited by the cavity resonator 511. The discharge needle N ′ can be bent at the tip derived from the cavity resonator 511.
Except that the discharge needle N is replaced with the discharge needle N ′, the corresponding configuration of the above embodiment can be appropriately employed for the excitation unit 510, the reception unit 520, and the detection unit 530 of the second modification.

以上のように構成された検出装置500によれば、飲料水の自動販売機に飲料水を補給する作業が極めて容易になる。例えば、吐出針N’から吐出された液量を検出しつつ、吐出針N’の先端に液面が触れて反射波R1が減少するとこれを検知して補給作業を終了するように、検出装置500を構成する。一方で、上記吐出針N’で構成されたノズルを挿入するための飲料水供給孔Hを、自動販売機に設けておく。飲料水補給孔には蓋を設けて鍵をかけられることが望ましい。なお、吐出針N’は、ノズルの先端が飲料水補給タンクの満タン時液面に到達しているか否かを判断するための目印が形成されていることが望ましい。また、補給した液量を検出する機能を第1の吐出針N’で実現し、補給タンクに飲料水が十分に補給されたことを検知する機能を第2の吐出針や管の無い導体Cで別々に実現しても構わない。   According to the detection device 500 configured as described above, the operation of supplying drinking water to a drinking water vending machine becomes extremely easy. For example, the detection device detects the amount of liquid discharged from the discharge needle N ′ and detects the decrease in the reflected wave R1 when the liquid surface touches the tip of the discharge needle N ′ and ends the replenishment operation. 500. On the other hand, a drinking water supply hole H for inserting a nozzle constituted by the discharge needle N 'is provided in the vending machine. It is desirable that the drinking water replenishing hole is provided with a lid and can be locked. The discharge needle N ′ is preferably formed with a mark for determining whether or not the tip of the nozzle has reached the liquid level when the drinking water supply tank is full. In addition, the function of detecting the amount of the replenished liquid is realized by the first discharge needle N ′, and the function of detecting that the drinking water is sufficiently replenished to the replenishment tank is provided by the second discharge needle or the conductor C having no pipe. Can be realized separately.

以上の検出装置500を利用すれば、作業者は、従来であれば主扉を開けて飲料水貯留タンクの貯留量を確認しつつ行っていた飲料水の補給作業を、主扉を開けることなく行えるようになる。すなわち、作業者は、蓋の鍵を開錠して飲料水供給孔Hにノズルを挿入し、自動供給装置に飲料水の供給を指示する。すると、検出装置500は、吐出針N’の先端が液面と接触したか否かを所定時間置きに判断しつつ、飲料水の供給を行う。検出装置500は、吐出針N’の先端が液面と接触したことを示すだけの変化が吐出針N’を流れる交流電流に生じたことを検知すると、飲料水が貯留タンクに一杯になったと判断し、液体供給機構を停止する。このように自動的に飲料水の補給が完了するので、作業者の行う作業が非常に簡単になる。   By using the above-described detection device 500, an operator can perform a drinking water replenishment operation that is conventionally performed while opening the main door and confirming the amount stored in the drinking water storage tank without opening the main door. You can do it. That is, the operator unlocks the lid, inserts a nozzle into the drinking water supply hole H, and instructs the automatic supply device to supply drinking water. Then, the detection apparatus 500 supplies drinking water while determining whether or not the tip of the discharge needle N ′ is in contact with the liquid surface at predetermined time intervals. When the detection device 500 detects that a change that only indicates that the tip of the discharge needle N ′ is in contact with the liquid level has occurred in the alternating current flowing through the discharge needle N ′, the drinking water has filled the storage tank. Determine and stop the liquid supply mechanism. Thus, since the replenishment of drinking water is automatically completed, the operation | work which an operator performs becomes very easy.

本変形例2の検出装置500で、吐出針N’の先端の状況を検出可能であることを示す実験例について図17に示した。図17は、ステンレス鋼の細線をR10mmで曲げた状態での、電界の分布を測定したものである。
同図に示すように、屈曲されたステンレス鋼の細線であっても。その線に沿って電界が伝播している事が見て取れる。従って、上述した実施形態のような励振波Gが屈曲された先にも伝搬し、屈曲された先の吐出針N’の先端において反射した反射波R1が反射して根元側へ伝搬し、さらには吐出針N’の先端で受信した受信波R2も根元側へ伝搬することが分かる。
An experimental example showing that the state of the tip of the discharge needle N ′ can be detected by the detection device 500 of the second modification is shown in FIG. FIG. 17 shows the electric field distribution measured with a stainless steel fine wire bent at R10 mm.
As shown in the figure, even a bent stainless steel wire. It can be seen that the electric field propagates along the line. Therefore, the excitation wave G as in the above-described embodiment propagates to the bent tip, and the reflected wave R1 reflected from the tip of the bent discharge needle N ′ is reflected and propagates to the root side. It can be seen that the received wave R2 received at the tip of the ejection needle N ′ also propagates to the root side.

(8)変形例3:
ところで、吐出される液体には気泡が発生することがある。気泡が混入した液体を吐出すると吐出量にズレが生じてしまうため、工程の信頼性を低下することになる。例えば、接着剤等のように粘度の高い液体には気泡が発生する可能性が高いが、吐出された接着剤の量が規定量とことなれば、工程の信頼性が低下する。そこで、本変形例3では、連続的に吐出される液体内に気泡が混入しているか否かを検出する手法を提案する。
(8) Modification 3:
By the way, bubbles may be generated in the discharged liquid. When the liquid in which bubbles are mixed is discharged, the discharge amount is deviated, so that the reliability of the process is lowered. For example, bubbles having a high viscosity such as an adhesive are highly likely to be generated. However, if the amount of the discharged adhesive is different from a specified amount, the reliability of the process is lowered. Therefore, in the third modification, a method for detecting whether or not bubbles are mixed in continuously ejected liquid is proposed.

上述した実施形態の検出装置100,200,300,400,500は、「励振波G」と「反射波R1」と「受信波R2」に基づいて放射される電磁波の強度を検出対象としていたが、本発明の手法を利用すれば吐出される液体内に形成された気泡Bの界面S1で反射される交流電流(以下、「反射波R3」と記載する。)も検出することもできる。図18は、吐出針N”から連続的に液体が吐出されている場合に、吐出針先端において発生する電流を示した図である。   Although the detection devices 100, 200, 300, 400, and 500 according to the above-described embodiments are targeted for detection of the intensity of the electromagnetic wave radiated based on the “excitation wave G”, the “reflected wave R1”, and the “received wave R2”. If the method of the present invention is used, an alternating current (hereinafter referred to as “reflected wave R3”) reflected at the interface S1 of the bubble B formed in the discharged liquid can also be detected. FIG. 18 is a diagram showing a current generated at the tip of the discharge needle when the liquid is continuously discharged from the discharge needle N ″.

図18において、吐出針N”の先端には、「励振波G」と「反射波R1」と「反射波R3」が発生している。同図に示すように、液体内に形成された気泡Bは、液体の吐出速度Uとほぼ同一速度U”で吐出方向に進行しているため、界面S1で反射された反射波R3は速度U”に応じたドップラーシフトが発生する。つまり、反射波R3と反射波R1とを重ねあわせた交流電流は、ドップラーうなりDB”が発生する。なお、ドップラーうなりDB”は、液滴が吐出針N”の先端から離脱する前の現象であって発生するタイミングが異なるため、上述した実施形態のドップラーうなりDBとは明確に識別することができる。なお、本変形例3で発生するドップラーうなりDB”も、上述した実施形態と同様の方法で検出可能である。   In FIG. 18, “excitation wave G”, “reflected wave R1”, and “reflected wave R3” are generated at the tip of the ejection needle N ″. As shown in the figure, the bubble B formed in the liquid travels in the ejection direction at substantially the same speed U ″ as the liquid ejection speed U. Therefore, the reflected wave R3 reflected by the interface S1 has a velocity U "Doppler shift occurs. That is, an alternating current obtained by superimposing the reflected wave R3 and the reflected wave R1 generates a Doppler beat DB ". Note that the Doppler beat DB" is a phenomenon before a droplet is detached from the tip of the ejection needle N ". Therefore, it can be clearly distinguished from the Doppler beat DB of the above-described embodiment. Note that the Doppler beat DB "generated in the third modification is also a method similar to that of the above-described embodiment. Can be detected.

ドップラーうなりDB”を検出すると、ドップラーうなりDB”の振幅の変動幅ΔIを計測する。この変動幅ΔIは反射波R3の強度に相当し、変動幅ΔIが所定値を超えていれば反射波R3が発生していると判断できる。すなわち、吐出された液体に気泡が混入しているか否かを、ドップラーうなりDB”の振幅に基づいて検出できる。   When the Doppler beat DB ″ is detected, the fluctuation range ΔI of the amplitude of the Doppler beat DB ″ is measured. This fluctuation width ΔI corresponds to the intensity of the reflected wave R3. If the fluctuation width ΔI exceeds a predetermined value, it can be determined that the reflected wave R3 is generated. That is, whether or not bubbles are mixed in the discharged liquid can be detected based on the amplitude of the Doppler beat DB ″.

(9)変形例4:
上述した実施形態では受信部のアンテナとして空中線を例にとって説明したが、空間に放射される電磁波の電界強度を測定する手段はこれに限るものではない。
図19に電磁波を測定する受信部の他の一例を示した。同図には、電界が加わると物質の屈折率が変化する電気光学結晶(EO結晶)を利用した電界センサーを示してある。電気光学効果(EO効果)にはポッケルス効果やカー効果があるが、EO結晶を利用した電界センサーにはポッケルス効果を有するEO結晶を利用することが多い。屈折率の変化量が電界強度に一次比例するので較正しやすいからである。
(9) Modification 4:
In the embodiment described above, the antenna is used as the antenna of the receiving unit as an example. However, the means for measuring the electric field strength of the electromagnetic wave radiated to the space is not limited to this.
FIG. 19 shows another example of a receiving unit that measures electromagnetic waves. This figure shows an electric field sensor using an electro-optic crystal (EO crystal) whose refractive index changes when an electric field is applied. The electro-optic effect (EO effect) includes a Pockels effect and a Kerr effect, but an EO crystal having a Pockels effect is often used for an electric field sensor using an EO crystal. This is because the amount of change in the refractive index is linearly proportional to the electric field strength, so that calibration is easy.

<受信部の構成>
図19において、受信部620は、電界センサー621と偏光処理部622を備える。電界センサー621は先端から順に、誘電体で形成された反射膜621a、EO結晶621b、コリメーターレンズ621c、フェルール621d、光ファイバー621eを備えている。光ファイバー621eの後端は光ファイバコネクタに接続されており、この光ファイバコネクタを介して偏光処理部622に接続されている。なおEO結晶は、例えば1mm角のものが使用可能であるので、電界センサー621は従来のダイポールアンテナを用いた電界センサー(長さが数cm〜十数cm)よりも小さくすることができる。
<Receiver configuration>
In FIG. 19, the reception unit 620 includes an electric field sensor 621 and a polarization processing unit 622. The electric field sensor 621 includes a reflective film 621a formed of a dielectric, an EO crystal 621b, a collimator lens 621c, a ferrule 621d, and an optical fiber 621e in order from the tip. The rear end of the optical fiber 621e is connected to an optical fiber connector, and is connected to the polarization processing unit 622 via this optical fiber connector. Note that, for example, a 1 mm square EO crystal can be used. Therefore, the electric field sensor 621 can be made smaller than an electric field sensor (having a length of several centimeters to several tens of centimeters) using a conventional dipole antenna.

<電界センサー内での光の移動>
受信部620において、光ファイバー621eの先端はEO結晶621bに対して垂直に接続されている。また、EO結晶621bは、光ファイバー621eから光が入射される側の平面である入光面と、反射膜621aが形成された側の平面である反射面とが互いに平行に形成されている。反射膜621aは、EO結晶621bの内部側から反射面へ到達した光を反射する。従って、光ファイバー621eから入射された入射光は入射面に垂直に入射してそのまま垂直に反射面へ到達し、反射面で垂直に反射されて光ファイバー621eへ再び入射される。
<Movement of light in electric field sensor>
In the receiving unit 620, the tip of the optical fiber 621e is connected perpendicularly to the EO crystal 621b. In the EO crystal 621b, a light incident surface that is a plane on which light is incident from the optical fiber 621e and a reflective surface that is a plane on which the reflective film 621a is formed are formed in parallel to each other. The reflective film 621a reflects light that has reached the reflective surface from the inside of the EO crystal 621b. Accordingly, the incident light incident from the optical fiber 621e is perpendicularly incident on the incident surface, reaches the reflecting surface as it is, is reflected vertically by the reflecting surface, and is incident on the optical fiber 621e again.

光ファイバー621eに入射された反射光は、EO結晶に電磁波が照射されていない場合は入射光と同じ偏光状態を保っている。EO結晶621bの屈折率が変化していないからである。一方、EO結晶に電磁波が照射されると屈折率が変化するため、光ファイバー621eに入射された反射光は入射光とは異なる偏光状態に変化している。偏光処理部622は、偏光状態の変化を検光子622a等で光の強度変化に変換し、この光の強度変換を電気信号に変換することにより電磁波の電界強度に応じた信号を出力する。このようにして得られた電界強度に応じた信号を、上述した実施形態や変形例の解析処理部で解析すれば、被覆状態を検査することができる。   The reflected light incident on the optical fiber 621e maintains the same polarization state as the incident light when the EO crystal is not irradiated with electromagnetic waves. This is because the refractive index of the EO crystal 621b has not changed. On the other hand, since the refractive index changes when the EO crystal is irradiated with electromagnetic waves, the reflected light incident on the optical fiber 621e changes to a polarization state different from the incident light. The polarization processing unit 622 converts a change in the polarization state into a change in light intensity by the analyzer 622a and the like, and outputs a signal corresponding to the electric field intensity of the electromagnetic wave by converting the light intensity conversion into an electric signal. If the signal according to the electric field strength obtained in this way is analyzed by the analysis processing unit of the above-described embodiment or modification, the covering state can be inspected.

なお、光ファイバーを伝送する際にも光に位相変化が生じるが、光ファイバーを上る入射光と光ファイバーを下る反射光との双方に同じ位相変化が生じるので、上りと下りとで位相変化を打ち消しあい、光ファイバーでの位相変化をゼロにすることができる。
また、本実施形態の電界センサー621は、計測しようとしている本来の電磁波の状態を正確に捉えることができる。EO結晶621bやコリメーターレンズ621cやフェルール621bは金属を含まないし、反射膜621aは誘電体で形成されており、光ファイバー621eで偏光処理部622まで信号を伝送できるため、電界センサー621が測定対象から放射された電磁波を擾乱せず、測定対象の近傍に配置しても電気的な結合を生じないからである。
In addition, the phase change occurs in the light when transmitting the optical fiber, but the same phase change occurs in both the incident light that goes up the optical fiber and the reflected light that goes down the optical fiber, so the phase change cancels up and down, Phase change in the optical fiber can be made zero.
In addition, the electric field sensor 621 of the present embodiment can accurately capture the state of the original electromagnetic wave that is to be measured. The EO crystal 621b, the collimator lens 621c, and the ferrule 621b do not contain metal, and the reflective film 621a is formed of a dielectric, and can transmit a signal to the polarization processing unit 622 through the optical fiber 621e. This is because the electromagnetic waves that are radiated are not disturbed and electrical coupling does not occur even if they are arranged in the vicinity of the measurement object.

(10)まとめ:
以上説明した実施形態にかかる検出装置100は、吐出針Nの先端における液体の吐出状況を検出する検出装置100において、空胴共振器11にマイクロ波周波数の電磁波の定在波をTM01モードで励起し、このTM01モードの回転磁界の中心に沿って配置された吐出針Nに電磁誘導によってマイクロ波周波数の交流電流Iを流す励振部10と、交流電流Iが流れることによって吐出針Nから放射される電磁波を受信する受信部20と、受信部20の受信した電磁波に基づいて吐出針Nの先端における吐出の有無や吐出量を検出する検出部30を備える構成としてある。よって、検出装置100は、線状導体の先端付近に観測空間が無くても、その先端付近における状況を把握できるようになっている。
(10) Summary:
The detection device 100 according to the embodiment described above excites a standing wave of an electromagnetic wave having a microwave frequency in the TM01 mode in the cavity resonator 11 in the detection device 100 that detects the discharge state of the liquid at the tip of the discharge needle N. The excitation unit 10 for flowing an alternating current I having a microwave frequency to the discharge needle N arranged along the center of the rotating magnetic field of the TM01 mode by electromagnetic induction, and the discharge current N is emitted from the discharge needle N when the alternating current I flows. The receiving unit 20 that receives the electromagnetic wave to be received, and the detection unit 30 that detects the presence / absence of ejection and the ejection amount at the tip of the ejection needle N based on the electromagnetic wave received by the receiving unit 20 are provided. Therefore, the detection apparatus 100 can grasp the situation in the vicinity of the tip even if there is no observation space near the tip of the linear conductor.

なお、本発明は上述した実施形態や変形例に限られず、上述した実施形態および変形例の中で開示した各構成を相互に置換したり組み合わせを変更したりした構成、公知技術並びに上述した実施形態および変形例の中で開示した各構成を相互に置換したり組み合わせを変更したりした構成、等も含まれる。   Note that the present invention is not limited to the above-described embodiments and modifications, and the structures disclosed in the above-described embodiments and modifications are mutually replaced, the combinations are changed, the known technique, and the above-described implementations. Configurations in which the configurations disclosed in the embodiments and modifications are mutually replaced or the combinations are changed are also included.

10…励振部、11…空胴共振器、11a…円筒状側壁、11b…端部側壁、11c…端部側壁、11c1…開口、12…マイクロ波ユニット、20…受信部、21…アンテナ、22…BPF、23…アンプ、24…検波器、30…検出部、31…A/Dコンバーター、32…制御部、100…検出装置、200…検出装置、211…空胴共振器、212…マイクロ波ユニット、213…高周波ケーブル、214…ドップラーユニット、300…検出装置、311…空胴共振器、312…マイクロ波ユニット、314…ドップラーユニット、400…検出装置、410…励振部、411…空胴共振器、412…マイクロ波ユニット、420…受信部、430…検出部、500…検出装置、510…励振部、511…空胴共振器、512…マイクロ波ユニット、520…受信部、530…検出部、620…受信部、621…電界センサー、621a…反射膜、621b…EO結晶、621c…コリメーターレンズ、621d…フェルール、621e…光ファイバー、622…偏光処理部、622a…検光子、C…導体、G…励振波、I…交流電流、L…導体線、N…吐出針、R1…反射波、R2…受信波 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Excitation part, 11 ... Cavity resonator, 11a ... Cylindrical side wall, 11b ... End side wall, 11c ... End side wall, 11c1 ... Opening, 12 ... Microwave unit, 20 ... Reception part, 21 ... Antenna, 22 ... BPF, 23 ... Amplifier, 24 ... Detector, 30 ... Detector, 31 ... A / D converter, 32 ... Control part, 100 ... Detector, 200 ... Detector, 211 ... Cavity resonator, 212 ... Microwave Unit: 213 ... High-frequency cable, 214 ... Doppler unit, 300 ... Detector, 311 ... Cavity resonator, 312 ... Microwave unit, 314 ... Doppler unit, 400 ... Detector, 410 ... Excitation unit, 411 ... Cavity resonance 412 ... Microwave unit 420 ... Receiving unit 430 ... Detecting unit 500 ... Detecting device 510 ... Excitation unit 511 ... Cavity resonator 512 ... My 620 ... receiving unit, 620 ... receiving unit, 621 ... electric field sensor, 621a ... reflective film, 621b ... EO crystal, 621c ... collimator lens, 621d ... ferrule, 621e ... optical fiber, 622 ... Polarization processing unit, 622a ... analyzer, C ... conductor, G ... excitation wave, I ... alternating current, L ... conductor wire, N ... ejection needle, R1 ... reflected wave, R2 ... received wave

前記課題を解決するために、本発明の検出装置は、線状の導体の一端における状況を検出する検出装置であって、空胴共振器に所定周波数の電磁波の定在波をTM01モードで励起し、該空胴共振器に他端を挿入された前記導体に電磁誘導によって前記所定周波数の交流電流を流す励振部と、前記空胴共振器の内部に配置された受信アンテナを介して電磁波を受信する受信部と、前記受信部の受信した電磁波の強度変化に基づいて前記交流電流によって放射された放射波の強度変化を検出するとともに該放射波の強度変化に基づいて前記導体の前記一端における電界変動を検出する検出部と、を備える構成としてある。ここで言う状況とは、前記一端に付着する物体の有無であったり、前記一端に近接配置されている物体の有無であったり、前記一端に対して接近もしくは離間する物体の有無であったりする。より具体的には、導電性物質が先端に付着した、もしくは付着していた導電性物質が先端から離脱した状況や、電磁波を反射しうる界面が前記先端に対して近接しつつある、もしくは離間しつつある状況が例示される。 In order to solve the above-described problems, the detection device of the present invention is a detection device that detects a situation at one end of a linear conductor, and excites a standing wave of an electromagnetic wave having a predetermined frequency in a cavity resonator in a TM01 mode. Then, an electromagnetic wave is transmitted through an excitation unit that causes the alternating current of the predetermined frequency to flow through the conductor having the other end inserted into the cavity resonator by electromagnetic induction, and a receiving antenna disposed inside the cavity resonator. A receiving unit for receiving , detecting an intensity change of a radiated wave radiated by the alternating current based on an intensity change of an electromagnetic wave received by the receiving unit, and at the one end of the conductor based on an intensity change of the radiated wave And a detector that detects electric field fluctuations . The situation here, or a presence or absence of an object to be attached to the one end, or a presence or absence of an object which is disposed close to said one end, or a presence or absence of an object approaching or away from the first end . More specifically, there is a conductive material is attached to the tip, or conditions and adhesion to have conductive material is detached from the front end, while the interface that can reflect electromagnetic waves are close to the distal end, or spaced The situation is being illustrated.

すなわち前記検出部は、前記受信部の受信した電磁波において、前記一端において反射されてきた交流電流に起因して放射された成分や前記一端において受信した電磁波に起因して発生した交流電流に起因して放射された成分によって変動する量を検出する。そしてこの検出した変動量に基づいて前記一端における状況を検出する。すなわち前記検出部は、前記導体の先端との間で電磁気的な相互作用を発生する物体が、前記導体の先端付近に存在するか否かを判断する。 That is, the detection unit is caused by the component radiated due to the alternating current reflected at the one end or the alternating current generated due to the electromagnetic wave received at the one end in the electromagnetic wave received by the receiving unit. The amount that varies depending on the component emitted is detected. Based on the detected fluctuation amount, the situation at the one end is detected. That the detector is the object that generates an electromagnetic interaction between the tip of the conductor determines whether present in the vicinity of the front end of the conductor.

ところで、前記空胴共振器によって前記導体に効率よく交流電流を流すための本発明の選択的な一側面として、前記励振部は、前記空胴共振器に所定周波数のTM01モードの定在波を励起し、前記導体は、前記TM01モードの回転磁界の中心に沿って配置されてもよい。
TM01モードでは、回転磁界の中心に電界が集中的に発生し、回転磁界の中心における電界ベクトルは一方向に定まる。すなわち前記回転磁界の中心に沿って前記線状の導体を配置すれば、導体内を通過する電界ベクトルの総和が最大化されるので、空胴共振器の定在波から導体に流れる交流電流への変換効率が最大化される。
Incidentally, as a selective one aspect of the present invention for supplying efficiently alternating current to the conductor by the cavity resonator, the excitation portion, a standing wave of TM01 mode of a predetermined frequency to the cavity resonator excited, the conductor may be disposed along the center of the rotating magnetic field of the TM01 mode.
In the TM01 mode, an electric field is concentrated at the center of the rotating magnetic field, and the electric field vector at the center of the rotating magnetic field is determined in one direction. That is, by arranging the linear conductor along the center of the rotating magnetic field, the sum of the electric field vector passing through the conductors is maximized, the alternating current flowing through the conductor from the standing wave of the cavity resonator Conversion efficiency is maximized.

また交流電流に対する前記一端の状況の影響を高めるための本発明の選択的な一側面として、前記励振部は、前記空胴共振器にマイクロ波周波数帯の定在波を励起することにより、前記導体にマイクロ波周波数の交流電流を流すようにしてもよい。
マイクロ波周波数の交流電流は、導体において表皮電流になる。交流電流が表皮電流化すると、電流の大部分が導体の外縁から表皮厚さの範囲を流れるので、外部と交流電流の相互作用が最大化される。すなわち、前記一端の状況の影響が、交流電流において、より顕著化する。
As selective one aspect of the present invention to enhance the effects of conditions of the end with respect to alternating current, wherein the excitation portion by exciting a standing wave of a microwave band to the cavity resonator, the You may make it let the alternating current of a microwave frequency flow through a conductor.
The alternating current of microwave frequency becomes a skin current in the conductor. When the AC current becomes a skin current, most of the current flows from the outer edge of the conductor to the skin thickness, so that the interaction between the AC current and the outside is maximized. That is, the influence of the situation at the one end becomes more prominent in the alternating current.

また前記一端の状況の検出精度を向上するための本発明の選択的な一側面として、前記導体に流れる交流電流は定在波になっており、前記導体は、その先端が前記定在波の腹に略一致する長さとしてもよい。
前記定在波の腹の位置と前記導体の先端とが略一致するように吐出針Nの長さを調整すると、前記導体の先端に何らかの物体が付着していない状態での反射波R1の強度が最大になる。そして、前記導体の先端に何らかの物体が付着すると、励振波Gの反射位置がずれたり反射強度が変化したりするので前記定在波の強度が変動する。
As selective one aspect of the present invention for improving the detection accuracy of the status of the one end, alternating current flowing in the conductor has become a standing wave, the conductor, the tip of the standing wave The length may substantially match the stomach.
When the length of the ejection needle N is adjusted so that the position of the antinode of the standing wave substantially coincides with the tip of the conductor, the intensity of the reflected wave R1 in a state where no object is attached to the tip of the conductor. Is maximized. When an object adheres to the tip of the conductor, the reflection position of the excitation wave G shifts or the reflection intensity changes, so that the intensity of the standing wave varies.

前記線状の導体が管状であってその内部を液体が通過する場合に、この線状の導体の先端から前記液体が吐出する状況を検出するための、本発明の選択的な一態様として、前記導体は管になっており、前記検出部は、前記放射波の強度が所定の閾値を超えたタイミングを前記管の液体吐出の開始タイミングとして検出し、その後、前記放射波の強度が所定の閾値より低くなったタイミングを前記管の液体吐出の終了タイミングとして検出するように構成してもよい。
該構成によれば、前記管を通って液体が前記導体の先端から吐出されるとその先端に液体が付着する。すると、前記受信部の受信する電磁波の強度が変化するので、この変化に基づいて前記液体の吐出状況を検出することが出来る。また、前記導体の先端に付着した液体が前記先端から離脱するときも前記受信部の受信する電磁波の強度が変化するので、この変化に基づいて前記液体の離脱状況を検出することができる。
As a selective one aspect of the present invention for detecting a situation in which the liquid is discharged from the tip of the linear conductor when the linear conductor is tubular and the liquid passes through the inside thereof, The conductor is a tube, and the detection unit detects a timing at which the intensity of the radiated wave exceeds a predetermined threshold as a liquid discharge start timing of the tube, and then the intensity of the radiated wave has a predetermined intensity. You may comprise so that the timing which becomes lower than a threshold value may be detected as completion | finish timing of the liquid discharge of the said pipe | tube .
According to this configuration, when liquid is discharged from the tip of the conductor through the tube, the liquid adheres to the tip. Then, since the intensity of the electromagnetic wave received by the receiving unit changes, it is possible to detect the discharge state of the liquid based on this change. Further, since the intensity of the electromagnetic wave received by the receiving unit also changes when the liquid adhering to the tip of the conductor is detached from the tip, it is possible to detect the state of separation of the liquid based on this change.

さらに、前記線状の導体が管状であってその内部を液体が通過する場合には、前記検出部は、前記管を通って前記一端から吐出された液体の量を、該液体の送り出し速度と前記液体吐出の開始タイミングと前記液体吐出の終了タイミングとに基づいて検出することもできる。液体の送り出し速度は、液体の送り出し装置から得てもよいが、前記検出部は、前記放射波のドップラーうなり周波数fbと前記空胴共振器に励起される電磁波の周波数fとに基づいて、前記管を通って前記一端から吐出された液体の離脱速度Uを下記(A)式にて算出するとともに該液体の離脱速度Uを前記液体の送り出し速度とみなして前記液体の量を検出することもできる。
U=c×fb/2f ・・・(A)
(前記(A)式においてcは光速とする。)
すなわち、前記液体が離脱する際には、前記交流電流に基づいて前記先端から放射される電磁波が前記液体表面で反射して前記先端へと戻ってくる。この電磁波は前記先端で再び受信されて前記導体に交流電流(受信波)を発生させる。また、前記先端では、前記励振部によって誘起された交流電流が気相と前記先端との境界において反射された交流電流(反射波)も流れている。前記受信波は、前記液体の飛翔速度の分だけドップラーシフトが生じており、前記反射波よりも周波数が僅かに低くなっている。よって、受信波と反射波との重ねあわせによってドップラーうなりが生じる。このドップラーうなりの周波数を測定すれば、前記液体の飛翔速度が得られる。この飛翔速度は液体の前記先端からの離脱速度であり、前記液体の吐出速度と見做すことができる。よってこの吐出速度と、管の断面積と、吐出が継続した時間とを掛け合わせると、吐出量が得られる。
Further, when the linear conductor is tubular and the liquid passes through the inside, the detection unit determines the amount of the liquid discharged from the one end through the tube as the liquid delivery speed. It is also possible to detect based on the start timing of the liquid discharge and the end timing of the liquid discharge . The liquid delivery speed may be obtained from a liquid delivery device, but the detection unit is based on the Doppler beat frequency fb of the radiated wave and the frequency f of the electromagnetic wave excited by the cavity resonator. The separation rate U of the liquid discharged from the one end through the pipe is calculated by the following equation (A), and the amount of the liquid is detected by regarding the separation rate U of the liquid as the liquid delivery speed. it can.
U = c × fb / 2f (A)
(In the formula (A), c is the speed of light.)
That is, when the liquid leaves, electromagnetic waves radiated from the tip based on the alternating current are reflected from the liquid surface and returned to the tip. This electromagnetic wave is received again at the tip, and an alternating current (received wave) is generated in the conductor. In addition, an alternating current (reflected wave) in which the alternating current induced by the excitation unit is reflected at the boundary between the gas phase and the leading edge also flows at the tip. The received wave has a Doppler shift corresponding to the flying speed of the liquid, and the frequency is slightly lower than that of the reflected wave. Therefore, a Doppler beat occurs due to the superposition of the received wave and the reflected wave. If the Doppler beat frequency is measured, the flying speed of the liquid can be obtained. This flying speed is a separation speed of the liquid from the tip, and can be regarded as a discharge speed of the liquid. Therefore, the discharge amount can be obtained by multiplying the discharge speed by the cross-sectional area of the tube and the time during which the discharge is continued.

また前記導体が管状でなくても、前記導体の先端に対して物体が接近してくると前記電磁波にドップラーうなりが生じるし、前記導体の先端から物体が離間して行く場合も前記電磁波にドップラーうなりが生じる。そこで、前記検出部は、前記受信部の受信した電磁波に基づいて前記一端と対象物との変位量を検出してもよい。すなわち、対象物と検出装置との間の距離を計測できるようになる。
また、ドップラーうなりのみならず、対象物と前記先端との距離に応じて前記交流電流は変動するので、前記放射波の受信強度と前記一端から所定の対象物までの距離との関係を較正した対応関係を記憶しておくことにより、該対応関係と前記放射波の強度とに基づいて、前記対象物と検出装置との間の距離を計測できるし、対象物の変位量や変位履歴を取得することもできる。
Even if the conductor is not tubular, when an object approaches the tip of the conductor, Doppler beats occur in the electromagnetic wave, and when the object moves away from the tip of the conductor, Doppler is also applied to the electromagnetic wave. A roar occurs. Therefore, the detection unit may detect the amount of displacement between the one end and the object based on the electromagnetic wave received by the reception unit. That is, the distance between the object and the detection device can be measured.
Further, since the alternating current fluctuates not only according to the Doppler beat, but also depending on the distance between the object and the tip , the relationship between the received intensity of the radiated wave and the distance from the one end to the predetermined object was calibrated. By storing the correspondence relationship, the distance between the object and the detection device can be measured based on the correspondence relationship and the intensity of the radiation wave, and the displacement amount and displacement history of the object can be acquired. You can also

以上説明したように本発明によれば、線状導体の先端付近に観測空間が無くても、その先端付近における状況を把握できるような検出装置を提供可能となる。
また請求項2にかかる発明によれば、検出感度を向上できる。
また請求項3にかかる発明によれば、交流電流への変換効率を向上できるので、検出感度が向上する。
また請求項4にかかる発明によれば、検出感度が向上する。
また請求項5にかかる発明によれば、検出感度が向上する。
また請求項6にかかる発明によれば、線状導体の先端付近に観測空間が無くても、その先端から吐出される液体の吐出状況を知ることができるようになる。
また請求項7,8にかかる発明によれば、線状導体の先端付近に観測空間が無くても、その先端から吐出される液体の吐出量を知ることができるようになる。
また請求項9にかかる発明によれば、電磁波、特にマイクロ波を利用した微小変位計を提供可能となり、これを利用したマイクロ波近接スイッチを提供可能となる。
また請求項10にかかる発明によれば、受信部や検波部の回路構成を小さくできる。
また請求項11にかかる発明によれば、アンテナの数を減らすことができる。
また請求項12にかかる発明によれば、線状導体の先端付近に観測空間が無くても、その先端付近における状況を把握できるような検出方法を提供可能となる。
また請求項13にかかる発明によれば、線状導体の先端付近に観測空間が無くても、その先端付近における状況を把握できるような検出装置を制御するための制御プログラム提供可能となる。
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a detection device that can grasp the situation in the vicinity of the tip of the linear conductor even when there is no observation space in the vicinity of the tip.
Moreover, according to the invention concerning Claim 2, detection sensitivity can be improved.
According to the invention of claim 3, since the conversion efficiency into alternating current can be improved, the detection sensitivity is improved.
Moreover, according to the invention concerning Claim 4, detection sensitivity improves.
Moreover, according to the invention concerning Claim 5, detection sensitivity improves.
According to the sixth aspect of the present invention, even when there is no observation space near the tip of the linear conductor, it is possible to know the discharge state of the liquid discharged from the tip.
According to the seventh and eighth aspects of the present invention, even when there is no observation space near the front end of the linear conductor, the discharge amount of the liquid discharged from the front end can be known.
According to the ninth aspect of the invention, it is possible to provide a micro displacement meter using electromagnetic waves, particularly microwaves, and it is possible to provide a microwave proximity switch using the same.
According to the invention of claim 10, the circuit configuration of the receiving unit and the detecting unit can be reduced.
According to the eleventh aspect of the invention, the number of antennas can be reduced.
According to the twelfth aspect of the present invention, it is possible to provide a detection method capable of grasping the situation near the tip of the linear conductor even if there is no observation space near the tip.
According to the thirteenth aspect of the present invention, it is possible to provide a control program for controlling a detection device that can grasp the situation near the tip of the linear conductor even when there is no observation space near the tip of the linear conductor.

前記課題を解決するために、本発明の検出装置は、線状の導体の一端における状況を検出する検出装置であって、空胴共振器と、該空胴共振器に所定周波数の電磁波の定在波をTM01モードで励振する励振部と、前記空胴共振器の共振空洞を前記定在波の電界方向に貫通しており、前記定在波の電磁誘導によって前記所定周波数の交流電流が流れる前記線状の導体と、前記空胴共振器の内部に配置された受信アンテナを介して電磁波を受信する受信部と、前記受信部の受信した電磁波の強度変化に基づいて前記交流電流によって放射された放射波の強度変化を検出する検出部と、を備え、前記線状の導体は、前記共振空洞よりも該線状の導体の他端の側寄りのいずれかの部位において接地されており、前記共振空洞よりも前記一端の側において接地されておらず、該線状の導体の軸方向に前記定在波の電磁誘導により発生した電界を前記一端へ向かって導き、前記検出部は、前記放射波の強度変化に基づいて前記一端における電界変動を検出する構成としてある。ここで言う状況とは、前記一端に付着する物体の有無であったり、前記一端に近接配置されている物体の有無であったり、前記一端に対して接近もしくは離間する物体の有無であったりする。より具体的には、導電性物質が先端に付着した、もしくは付着していた導電性物質が先端から離脱した状況や、電磁波を反射しうる界面が前記先端に対して近接しつつある、もしくは離間しつつある状況が例示される。 To solve the above problem, the detection device of the present invention is a detection device that detects the status at one end of the linear conductor, the cavity resonator, the electromagnetic wave of a predetermined frequency to the cavity resonator constant An excitation unit that excites a standing wave in the TM01 mode and a resonance cavity of the cavity resonator penetrate in the electric field direction of the standing wave, and an alternating current of the predetermined frequency flows by electromagnetic induction of the standing wave The linear conductor, a receiving unit that receives electromagnetic waves via a receiving antenna disposed inside the cavity resonator, and radiated by the alternating current based on an intensity change of the received electromagnetic waves of the receiving unit. comprising the a detecting section that detect changes in the intensity of the radiation wave, the, the linear conductors are grounded in any position on the side nearer the other end of the linear conductor than the resonant cavity And located closer to the one end than the resonant cavity. The electric field generated by electromagnetic induction of the standing wave in the axial direction of the linear conductor is directed toward the one end, and the detection unit is configured to change the intensity of the radiated wave based on the intensity change of the radiation wave. The electric field fluctuation at one end is detected . The situation here refers to the presence / absence of an object attached to the one end, the presence / absence of an object disposed close to the one end, or the presence / absence of an object approaching or separating from the one end. . More specifically, the conductive material adheres to the tip, or the attached conductive material is detached from the tip, or the interface that can reflect electromagnetic waves is approaching or separated from the tip. The situation is being illustrated.

Claims (11)

線状の導体の一端における状況を検出する検出装置であって、
空胴共振器に所定周波数の電磁波の定在波をTM01モードで励起し、該空胴共振器に他端を挿入された上記導体に電磁誘導によって上記所定周波数の交流電流を流す励振部と、
前記導体から放射される電磁波を受信する受信部と、
前記受信部の受信した電磁波に基づいて前記導体の前記一端における状況を検出する検出部と、
を備えることを特徴とする検出装置。
A detection device for detecting a situation at one end of a linear conductor,
An excitation unit that excites a standing wave of an electromagnetic wave having a predetermined frequency in a cavity resonator in a TM01 mode, and causes an alternating current of the predetermined frequency to flow through the conductor having the other end inserted into the cavity resonator by electromagnetic induction;
A receiver for receiving electromagnetic waves radiated from the conductor;
A detection unit for detecting a situation at the one end of the conductor based on an electromagnetic wave received by the reception unit;
A detection apparatus comprising:
前記励振部が前記空胴共振器を用いて交流電流を誘起する部位よりも前記線状の導体の他端の側寄りのいずれかの部位において、前記導体が接地されている請求項1に記載の検出装置。   The conductor is grounded in any part of the excitation unit that is closer to the other end of the linear conductor than a part that induces an alternating current using the cavity resonator. Detection device. 前記励振部は、前記空胴共振器に所定周波数のTM01モードの定在波を励起し、前記導体は、前記TM01モードの回転磁界の略中心に沿って配置される請求項1または請求項2に記載の検出装置。   3. The excitation unit excites a standing wave of a TM01 mode having a predetermined frequency in the cavity resonator, and the conductor is disposed along substantially the center of a rotating magnetic field of the TM01 mode. The detection device according to 1. 前記励振部は、前記空胴共振器にマイクロ波周波数の定在波を励起することにより、前記導体にマイクロ波周波数の交流電流を流す請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の検出装置。   The said excitation part flows the alternating current of a microwave frequency to the said conductor by exciting the standing wave of a microwave frequency to the said cavity resonator, The any one of Claims 1-3 characterized by the above-mentioned. Detection device. 上記導体に流れる交流電流は定在波になっており、
上記導体は、その先端が上記定在波の腹に略一致する長さである請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の検査装置。
The alternating current flowing through the conductor is a standing wave,
The inspection device according to any one of claims 1 to 4, wherein the conductor has a length substantially matching a tip of the standing wave.
前記導体は管になっており、
前記検出部は、前記管を通って前記一端から液体の吐出が開始されたタイミングと液体の吐出が終了したタイミングを、前記受信部の受信した電磁波に基づいて検出する請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の検出装置。
The conductor is a tube,
The said detection part detects the timing when the discharge of the liquid was started from the said one end through the said pipe | tube, and the timing when the discharge of the liquid was complete | finished based on the electromagnetic waves which the said receiving part received. The detection device according to any one of the above.
前記導体は管になっており、
前記検出部は、前記管を通って前記一端から吐出された液体の量を、前記受信部の受信した電磁波に基づいて検出する請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載の検出装置。
The conductor is a tube,
The detection device according to claim 1, wherein the detection unit detects an amount of liquid ejected from the one end through the tube based on an electromagnetic wave received by the reception unit. .
前記導体は管になっており、
前記検出部は、前記管を通って前記一端から吐出された液体の離脱速度を、前記受信部の受信した電磁波におけるドップラーうなりに基づいて検出する請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載の検出装置。
The conductor is a tube,
The said detection part detects the separation speed of the liquid discharged from the said one end through the said pipe | tube based on the Doppler beat in the electromagnetic waves which the said reception part received. The detection device described.
前記検出部は、前記受信部の受信した電磁波に基づいて前記一端と対象物との間の距離を検出する請求項1〜請求項8の何れか1項に記載の検出装置。   The detection device according to claim 1, wherein the detection unit detects a distance between the one end and an object based on an electromagnetic wave received by the reception unit. 線状の導体の一端における状況を検出する検出方法であって、
空胴共振器に所定周波数の電磁波の定在波をTM01モードで励起し、該空胴共振器に他端を挿入された上記導体に電磁誘導によって上記所定周波数の交流電流を流す励振工程と、
前記導体から放射される電磁波を受信する受信工程と、
前記受信工程において受信した電磁波に基づいて前記導体の前記一端における状況を検出する検出工程と、
を備えることを特徴とする検出方法。
A detection method for detecting a situation at one end of a linear conductor,
Exciting a standing wave of an electromagnetic wave having a predetermined frequency in a cavity resonator in a TM01 mode, and passing an alternating current of the predetermined frequency to the conductor having the other end inserted into the cavity resonator by electromagnetic induction;
A receiving step of receiving electromagnetic waves radiated from the conductor;
A detection step of detecting a situation at the one end of the conductor based on the electromagnetic wave received in the reception step;
A detection method comprising:
線状の導体の一端における状況を検出する検出装置を制御する検出プログラムであって、
空胴共振器に所定周波数の電磁波の定在波をTM01モードで励起し、該空胴共振器に他端を挿入された上記導体に電磁誘導によって上記所定周波数の交流電流を流す励振機能と、
前記導体から放射される電磁波を受信する受信機能と、
前記受信機能によって受信した電磁波に基づいて前記導体の前記一端における状況を検出する検出機能と、
を検出装置に実現させるための検出プログラム。
A detection program for controlling a detection device for detecting a situation at one end of a linear conductor,
An excitation function for exciting a standing wave of an electromagnetic wave having a predetermined frequency in a cavity resonator in a TM01 mode, and causing an alternating current of the predetermined frequency to flow through the conductor having the other end inserted into the cavity resonator by electromagnetic induction;
A receiving function for receiving electromagnetic waves radiated from the conductor;
A detection function for detecting a situation at the one end of the conductor based on an electromagnetic wave received by the reception function;
A detection program for causing a detection device to realize the above.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2757861C1 (en) * 2021-01-11 2021-10-21 Акционерное общество "Ижевский мотозавод "Аксион-холдинг" Device for measuring volume flow of gas in operation products of gas condensate wells by correlation method

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105445491B (en) * 2015-11-18 2018-08-07 浙江大学 A kind of hot-wire high sensitivity current meter based on micro-resonant cavity
JP7233041B2 (en) * 2016-08-10 2023-03-06 矢崎総業株式会社 Hydrogen production equipment
CN110221317B (en) * 2018-11-30 2023-08-01 武汉滨湖电子有限责任公司 Beidou north-seeking antenna high-precision installation method based on modularization

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6178458A (en) * 1984-09-22 1986-04-22 Shimadzu Corp Emitting nozzle with sensor
JPS6160170U (en) * 1984-09-22 1986-04-23
JPS6160171U (en) * 1984-09-22 1986-04-23
JP2003177182A (en) * 2001-12-11 2003-06-27 Wire Device:Kk Object detection device
JP2008139209A (en) * 2006-12-04 2008-06-19 Ohm Denki Kk Jetting velocity measuring device
JP2008139288A (en) * 2006-11-02 2008-06-19 Ohm Denki Kk Flow measuring device
JP4134264B1 (en) * 2007-11-21 2008-08-20 オーム電機株式会社 Liquid volume measuring apparatus and liquid volume measuring method
JP4183744B1 (en) * 2008-06-09 2008-11-19 オーム電機株式会社 Dispensing device and dispensing method
JP4416831B1 (en) * 2009-06-01 2010-02-17 オーム電機株式会社 Inspection device, inspection method, and inspection program

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6178458A (en) * 1984-09-22 1986-04-22 Shimadzu Corp Emitting nozzle with sensor
JPS6160170U (en) * 1984-09-22 1986-04-23
JPS6160171U (en) * 1984-09-22 1986-04-23
JP2003177182A (en) * 2001-12-11 2003-06-27 Wire Device:Kk Object detection device
JP2008139288A (en) * 2006-11-02 2008-06-19 Ohm Denki Kk Flow measuring device
JP2008139209A (en) * 2006-12-04 2008-06-19 Ohm Denki Kk Jetting velocity measuring device
JP4134264B1 (en) * 2007-11-21 2008-08-20 オーム電機株式会社 Liquid volume measuring apparatus and liquid volume measuring method
JP4183744B1 (en) * 2008-06-09 2008-11-19 オーム電機株式会社 Dispensing device and dispensing method
JP4416831B1 (en) * 2009-06-01 2010-02-17 オーム電機株式会社 Inspection device, inspection method, and inspection program

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2757861C1 (en) * 2021-01-11 2021-10-21 Акционерное общество "Ижевский мотозавод "Аксион-холдинг" Device for measuring volume flow of gas in operation products of gas condensate wells by correlation method

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