JP2833497B2 - 移動導電体検出用コイルとそれを用いた移動導電体検出装置 - Google Patents
移動導電体検出用コイルとそれを用いた移動導電体検出装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は米穀内の異物等、母材中
に混入した導電性の異なる混入異物を検出するための移
動導電体検出用コイルと、それを用いた移動導電体検出
装置に関するものである。
に混入した導電性の異なる混入異物を検出するための移
動導電体検出用コイルと、それを用いた移動導電体検出
装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】例えば米穀の精米段階などでは、時とし
て金属片等の異物が混入する場合があり、精米工場にお
いてはこれを金属検出機を用いて分離することを行って
いる。このような用途に用いられている金属検出機は、
主に磁気による渦電流を検出するものである。この金属
検出機としては、コルビッツ発振回路等による自励発振
型で単一の多層巻ソレノイド型検出コイルを有するもの
であり、以下図５を用いてその原理を簡単に説明する。
図示するように、検出コイル８０には自励発振による高
周波電流が流れて磁力線８１が発生している。この磁力
線８１内に導電体８２が入ると導電体８２に渦電流が生
じ、発振回路からエネルギーを奪うことになる。従っ
て、導電体８２の有無が発振振幅電圧の変位となり、こ
れを検出することにより出力信号を得ることができる。
そしてコイル８０には一般に多層巻ソレノイド型のもの
が用いられ、その発振周波数としては４００ｋＨｚ〜１
ＭＨｚが使用される。
て金属片等の異物が混入する場合があり、精米工場にお
いてはこれを金属検出機を用いて分離することを行って
いる。このような用途に用いられている金属検出機は、
主に磁気による渦電流を検出するものである。この金属
検出機としては、コルビッツ発振回路等による自励発振
型で単一の多層巻ソレノイド型検出コイルを有するもの
であり、以下図５を用いてその原理を簡単に説明する。
図示するように、検出コイル８０には自励発振による高
周波電流が流れて磁力線８１が発生している。この磁力
線８１内に導電体８２が入ると導電体８２に渦電流が生
じ、発振回路からエネルギーを奪うことになる。従っ
て、導電体８２の有無が発振振幅電圧の変位となり、こ
れを検出することにより出力信号を得ることができる。
そしてコイル８０には一般に多層巻ソレノイド型のもの
が用いられ、その発振周波数としては４００ｋＨｚ〜１
ＭＨｚが使用される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
一般的な金属検出機では検出感度が概して低く、そのた
め金属異物のみを検出することしかできなかった。一
方、上述した精米工程においては金属片のみならず、虫
の死骸等の混入異物も効率良く検出して分離しなければ
ならず、従来の金属検出機では米穀以外の異物のみを確
実に分離することはできなかった。これは従来の金属検
出機における周波数を高くすることによる渦電流損失と
誘電損失のバランスに起因するものであった。すなわ
ち、交番磁力線中を通過する導電体による渦電流損Ｐe
は、導電体の導電率をσ、比例定数をσe 、導体の厚み
をｔ、交番周波数をｆ、導体の透磁率をμ、交番磁力の
磁気力をＨとすると、下式 Ｐe ＝σe σ（ｔｆμＨ）2 … で表される。前述の出力レベルは当然ながらこの渦電流
損が大きいほど高くなるため、感度を上げて金属以外の
導電率の低い導体、例えば米穀中の虫の死骸等を検出す
るには周波数を高くすることが有効であると言える。す
なわち図５において発振周波数ｆを高くするには、回路
の容量をＣ、同インダクタンスをＬとすると、下式 ｆ＝１／｛２π（ＬＣ）1/2 ｝ … より、回路の容量ＣおよびインダクタンスＬを小さくし
なければならず、よって検出コイル８０は単層巻とな
る。図６には単層巻ソレノイド型検出コイルＬと容量Ｃ
を共振回路とする発振回路構成を示す。図中Ａ点は接地
電位に対して高周波電界が最も大きく、通過する物体
（容量Ｃ′の誘電体）による誘電損失も最も大きい。こ
こで交番電圧によって発生する実効電界をＶ、損失イン
デックスをε″（＝ε′ｔａｎδ）、交番周波数をｆと
すると、誘電損失Ｗは、下式 Ｗ＝（５ε″ｆＶ2 ×１０-12 ）／９ … で表される。従って上式より明らかなように、検出感度
を上げようとして周波数を高くしていくと誘電損失の影
響が大きくなり、特に精米工程等においては誘電体であ
る正常な米穀粒も検出してしまうことになる。また図中
のＡ点はインピーダンスが高く、共振回路の容量Ｃに対
して物体の容量Ｃ′が並列的に作用し、共振周波数の変
化と相まって選択度Ｑを変化させ、発振振幅が変化して
しまう。従って、物体の流れ始めや流速及び密度の変
化、あるいは停止時にこの影響が顕著に現れてしまうこ
とになる。このように従来の金属検出機では、渦電流損
と誘電損失とを分離することができず、また発振回路の
容量変化の影響も分離することができないため、検出感
度を高くすることができなかった。
一般的な金属検出機では検出感度が概して低く、そのた
め金属異物のみを検出することしかできなかった。一
方、上述した精米工程においては金属片のみならず、虫
の死骸等の混入異物も効率良く検出して分離しなければ
ならず、従来の金属検出機では米穀以外の異物のみを確
実に分離することはできなかった。これは従来の金属検
出機における周波数を高くすることによる渦電流損失と
誘電損失のバランスに起因するものであった。すなわ
ち、交番磁力線中を通過する導電体による渦電流損Ｐe
は、導電体の導電率をσ、比例定数をσe 、導体の厚み
をｔ、交番周波数をｆ、導体の透磁率をμ、交番磁力の
磁気力をＨとすると、下式 Ｐe ＝σe σ（ｔｆμＨ）2 … で表される。前述の出力レベルは当然ながらこの渦電流
損が大きいほど高くなるため、感度を上げて金属以外の
導電率の低い導体、例えば米穀中の虫の死骸等を検出す
るには周波数を高くすることが有効であると言える。す
なわち図５において発振周波数ｆを高くするには、回路
の容量をＣ、同インダクタンスをＬとすると、下式 ｆ＝１／｛２π（ＬＣ）1/2 ｝ … より、回路の容量ＣおよびインダクタンスＬを小さくし
なければならず、よって検出コイル８０は単層巻とな
る。図６には単層巻ソレノイド型検出コイルＬと容量Ｃ
を共振回路とする発振回路構成を示す。図中Ａ点は接地
電位に対して高周波電界が最も大きく、通過する物体
（容量Ｃ′の誘電体）による誘電損失も最も大きい。こ
こで交番電圧によって発生する実効電界をＶ、損失イン
デックスをε″（＝ε′ｔａｎδ）、交番周波数をｆと
すると、誘電損失Ｗは、下式 Ｗ＝（５ε″ｆＶ2 ×１０-12 ）／９ … で表される。従って上式より明らかなように、検出感度
を上げようとして周波数を高くしていくと誘電損失の影
響が大きくなり、特に精米工程等においては誘電体であ
る正常な米穀粒も検出してしまうことになる。また図中
のＡ点はインピーダンスが高く、共振回路の容量Ｃに対
して物体の容量Ｃ′が並列的に作用し、共振周波数の変
化と相まって選択度Ｑを変化させ、発振振幅が変化して
しまう。従って、物体の流れ始めや流速及び密度の変
化、あるいは停止時にこの影響が顕著に現れてしまうこ
とになる。このように従来の金属検出機では、渦電流損
と誘電損失とを分離することができず、また発振回路の
容量変化の影響も分離することができないため、検出感
度を高くすることができなかった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
し、渦電流損と誘電損失とを分離することで金属のみな
らず導電率の低い導体をも検出することのできる移動導
電体検出用コイルと、それを用いた移動導電体検出装置
を提供するものである。このような本発明のうち、移動
導電体検出用コイルについては、平面的に内側から外側
に向かって渦巻き状の導体を形成するとともに、前記渦
巻き状に形成した導体の渦巻きの中心部を、被検出導電
体が導体によって構成される平面を横切って通過する挿
通路とした移動導電体検出用コイルである。
し、渦電流損と誘電損失とを分離することで金属のみな
らず導電率の低い導体をも検出することのできる移動導
電体検出用コイルと、それを用いた移動導電体検出装置
を提供するものである。このような本発明のうち、移動
導電体検出用コイルについては、平面的に内側から外側
に向かって渦巻き状の導体を形成するとともに、前記渦
巻き状に形成した導体の渦巻きの中心部を、被検出導電
体が導体によって構成される平面を横切って通過する挿
通路とした移動導電体検出用コイルである。
【０００５】また移動導電体検出装置については、平面
的に内側から外側に向かって渦巻き状の導体を形成する
とともに、前記渦巻き状に形成した導体の渦巻きの中心
を、被検出導電体が導体を形成した平面を横切って通過
する挿通路とした移動導電体検出用コイルと；前記移動
導電体検出用コイルの渦巻きの中心側端を接地電位とし
て、移動導電体検出用コイルの渦巻きの外側端から高周
波電流を与えて移動導電体検出用コイルを発振させる発
振手段と；前記挿通路を通過する移動導電体による移動
導電体検出用コイルのインピーダンス変化を検出する検
出手段と；を備えた移動導電体検出装置である。
的に内側から外側に向かって渦巻き状の導体を形成する
とともに、前記渦巻き状に形成した導体の渦巻きの中心
を、被検出導電体が導体を形成した平面を横切って通過
する挿通路とした移動導電体検出用コイルと；前記移動
導電体検出用コイルの渦巻きの中心側端を接地電位とし
て、移動導電体検出用コイルの渦巻きの外側端から高周
波電流を与えて移動導電体検出用コイルを発振させる発
振手段と；前記挿通路を通過する移動導電体による移動
導電体検出用コイルのインピーダンス変化を検出する検
出手段と；を備えた移動導電体検出装置である。
【０００６】本発明で言う導電体とは、その表面や内部
に電流が流れうるものを指し、誘電体であっても表面等
に電流が流れうるものも含むものである。
に電流が流れうるものを指し、誘電体であっても表面等
に電流が流れうるものも含むものである。
【０００７】
【作用】本発明では、以下の作用によって渦電流損と誘
電損失とが分離され、極めて高い検出感度を得ることが
できる。移動導電体検出用コイルとして、平面的に内側
から外側に向かって渦巻き状の導体を形成するととも
に、前記渦巻き状に形成した導体の渦巻きの中心部を、
被検出導電体が導体によって構成される平面を横切って
通過する挿通路とすることにより、コイルの巻き始めの
略一周分に相当する中央部の導体を接地電位に接続でき
るので、この中央部の導体が電界シールドとして機能す
る。従って、中央部の導体は通過する導電体の誘電損失
の原因となる電界の形成には何ら寄与しなくなるととも
に、被検出導電体の通過点が低インピーダンス側になる
ので、被検出導電体の通過にともなう発振回路の容量変
化の影響も分離することができる。そして、挿通路を通
過する導体におけるこの電界は、主にこの中央部から外
側に向かう二周目以降の導体によって形成されることに
なるが、電界強度は距離の二乗に反比例するので上記誘
電損失の影響を大幅に低減することができる。このこと
は前記式からも明らかなように、誘電損失は周波数に
単に比例するのみなので、電界強度の減少分以上に周波
数を上げることができることを意味するものである。し
かも前記式より明らかなように、通過する導電体の検
出感度に最も影響を及ぼす渦電流損は周波数の二乗に比
例するため、この導電体が受ける電界強度の減少は周波
数を極めて大幅に高め得ることにつながり、導電体の検
出感度を大きく高めることに貢献できることになる。す
なわち従来のコイルでは、その上下端のいずれかが接地
電位となるのみであったために誘電損失を抑えながら周
波数を上げることができなかったが、本発明の上記構成
により渦電流損と誘電損失とを実効的に分離したことと
等価的作用となって現れるのである。
電損失とが分離され、極めて高い検出感度を得ることが
できる。移動導電体検出用コイルとして、平面的に内側
から外側に向かって渦巻き状の導体を形成するととも
に、前記渦巻き状に形成した導体の渦巻きの中心部を、
被検出導電体が導体によって構成される平面を横切って
通過する挿通路とすることにより、コイルの巻き始めの
略一周分に相当する中央部の導体を接地電位に接続でき
るので、この中央部の導体が電界シールドとして機能す
る。従って、中央部の導体は通過する導電体の誘電損失
の原因となる電界の形成には何ら寄与しなくなるととも
に、被検出導電体の通過点が低インピーダンス側になる
ので、被検出導電体の通過にともなう発振回路の容量変
化の影響も分離することができる。そして、挿通路を通
過する導体におけるこの電界は、主にこの中央部から外
側に向かう二周目以降の導体によって形成されることに
なるが、電界強度は距離の二乗に反比例するので上記誘
電損失の影響を大幅に低減することができる。このこと
は前記式からも明らかなように、誘電損失は周波数に
単に比例するのみなので、電界強度の減少分以上に周波
数を上げることができることを意味するものである。し
かも前記式より明らかなように、通過する導電体の検
出感度に最も影響を及ぼす渦電流損は周波数の二乗に比
例するため、この導電体が受ける電界強度の減少は周波
数を極めて大幅に高め得ることにつながり、導電体の検
出感度を大きく高めることに貢献できることになる。す
なわち従来のコイルでは、その上下端のいずれかが接地
電位となるのみであったために誘電損失を抑えながら周
波数を上げることができなかったが、本発明の上記構成
により渦電流損と誘電損失とを実効的に分離したことと
等価的作用となって現れるのである。
【０００８】従って、このような移動導電体検出用コイ
ルを用いた移動導電体検出装置として、平面的に内側か
ら外側に向かって渦巻き状の導体を形成するとともに、
前記渦巻き状に形成した導体の渦巻きの中心を、被検出
導電体が導体を形成した平面を横切って通過する挿通路
とした移動導電体検出用コイルを、発振手段によってそ
の渦巻きの中心側端を接地電位として渦巻きの外側端か
ら高周波電流を与えて発振させ、検出手段によって前記
挿通路を通過する移動導電体による移動導電体検出用コ
イルのインピーダンス変化に伴って現れる電圧出力を検
出すれば、高い発振周波数を用いながら、誘電損失に影
響を受けることなく極めて感度の高い移動導電体の検出
が可能となる。
ルを用いた移動導電体検出装置として、平面的に内側か
ら外側に向かって渦巻き状の導体を形成するとともに、
前記渦巻き状に形成した導体の渦巻きの中心を、被検出
導電体が導体を形成した平面を横切って通過する挿通路
とした移動導電体検出用コイルを、発振手段によってそ
の渦巻きの中心側端を接地電位として渦巻きの外側端か
ら高周波電流を与えて発振させ、検出手段によって前記
挿通路を通過する移動導電体による移動導電体検出用コ
イルのインピーダンス変化に伴って現れる電圧出力を検
出すれば、高い発振周波数を用いながら、誘電損失に影
響を受けることなく極めて感度の高い移動導電体の検出
が可能となる。
【０００９】
【実施例】以上のような本発明を、具体的実施例に基づ
き詳細に説明する。図１には本発明の移動導電体検出用
コイル１の斜視図を表している。図例のものは、平面的
に内側から外側に向かって渦巻き状の導体３を形成する
とともに、前記渦巻き状に形成した導体３の渦巻きの中
心部を、被検出導電体５が導体３によって構成される平
面を横切って通過する挿通路７としたものである。本例
では、導体３として一般の被覆銅線を用い、グラスエポ
キシ板９上に渦巻き状に接着している。そしてこの導体
３を構成してあるグラスエポキシ板９の上面が、前述の
導体３によって構成される平面となる。本コイル１の中
心部、すなわち導体３の巻き始め端はグラスエポキシ板
９に設けた貫通孔（図示せず）を挿通し、グラスエポキ
シ板９の外側まで延出して接地電位側端子１１としてい
る。一方、コイル１の外周端、すなわち導体３の巻き終
わり端はそのままグラスエポキシ板９の外側まで延出
し、高周波電圧印加側端子１３としている。そしてこの
ような移動導電体検出用コイル１に高周波電流を通電し
ておき、挿通路７に被検出導電体５を通過させると、渦
電流損による出力信号が両端子１１、１３間から得られ
る。この時には、前記作用の項で説明したように、導体
３の巻き始め端から挿通路を取り囲む一周部分１５が電
界シールドとして機能することになる。従って、導体３
の巻き始め端からの一周部分１５と挿通路７の開口縁部
１７との間隔が広いほど誘電損失の影響を受けにくくな
るが、一方では間隔を広く取りすぎると渦電流損の検出
という本来の目的とするところの感度が低下してしまう
ので、検出すべき導電体５の導電率等を勘案して上記間
隔を決定すればよい。
き詳細に説明する。図１には本発明の移動導電体検出用
コイル１の斜視図を表している。図例のものは、平面的
に内側から外側に向かって渦巻き状の導体３を形成する
とともに、前記渦巻き状に形成した導体３の渦巻きの中
心部を、被検出導電体５が導体３によって構成される平
面を横切って通過する挿通路７としたものである。本例
では、導体３として一般の被覆銅線を用い、グラスエポ
キシ板９上に渦巻き状に接着している。そしてこの導体
３を構成してあるグラスエポキシ板９の上面が、前述の
導体３によって構成される平面となる。本コイル１の中
心部、すなわち導体３の巻き始め端はグラスエポキシ板
９に設けた貫通孔（図示せず）を挿通し、グラスエポキ
シ板９の外側まで延出して接地電位側端子１１としてい
る。一方、コイル１の外周端、すなわち導体３の巻き終
わり端はそのままグラスエポキシ板９の外側まで延出
し、高周波電圧印加側端子１３としている。そしてこの
ような移動導電体検出用コイル１に高周波電流を通電し
ておき、挿通路７に被検出導電体５を通過させると、渦
電流損による出力信号が両端子１１、１３間から得られ
る。この時には、前記作用の項で説明したように、導体
３の巻き始め端から挿通路を取り囲む一周部分１５が電
界シールドとして機能することになる。従って、導体３
の巻き始め端からの一周部分１５と挿通路７の開口縁部
１７との間隔が広いほど誘電損失の影響を受けにくくな
るが、一方では間隔を広く取りすぎると渦電流損の検出
という本来の目的とするところの感度が低下してしまう
ので、検出すべき導電体５の導電率等を勘案して上記間
隔を決定すればよい。
【００１０】図１の例はグラスエポキシ板９の上面に導
体３として被覆銅線を接着したものであったが、図２の
ように、グラスエポキシ板やその他の適当な絶縁板１９
上に、平角導体２０を形成してもよい。例えば、絶縁板
１９に上記同様のグラスエポキシ板を用いてこの上に銅
箔を形成し、プリント基板のようにエッチングによって
渦巻き状の導体３を形成したり、絶縁板１９にセラミッ
ク板を用い、導体３を印刷パターンの焼成によって形成
したりする構造が例示できる。いずれの方法にあって
も、導体３の巻き始め端は絶縁板１９に設けた貫通孔
（図示せず）を挿通し、絶縁板１９の外側まで延出して
おけばよい。
体３として被覆銅線を接着したものであったが、図２の
ように、グラスエポキシ板やその他の適当な絶縁板１９
上に、平角導体２０を形成してもよい。例えば、絶縁板
１９に上記同様のグラスエポキシ板を用いてこの上に銅
箔を形成し、プリント基板のようにエッチングによって
渦巻き状の導体３を形成したり、絶縁板１９にセラミッ
ク板を用い、導体３を印刷パターンの焼成によって形成
したりする構造が例示できる。いずれの方法にあって
も、導体３の巻き始め端は絶縁板１９に設けた貫通孔
（図示せず）を挿通し、絶縁板１９の外側まで延出して
おけばよい。
【００１１】また図示しないが、絶縁板９、１９の表裏
両面に導体３、２０を形成することもできる。この場合
には例えば導体３として被覆銅線を用い、導体３の巻き
始め端は反対側面まで挿通せず、当該形成面上で導体３
を横切って絶縁板９、１９の外側まで延出しておけばよ
い。
両面に導体３、２０を形成することもできる。この場合
には例えば導体３として被覆銅線を用い、導体３の巻き
始め端は反対側面まで挿通せず、当該形成面上で導体３
を横切って絶縁板９、１９の外側まで延出しておけばよ
い。
【００１２】このような上記移動導電体検出用コイル１
を用いた移動導電体検出装置の構成例は、続く図３のも
のが一例として挙げられる。図例のものは、平面的に内
側から外側に向かって渦巻き状の導体３を形成するとと
もに、前記渦巻き状に形成した導体３の渦巻きの中心
を、被検出導電体５が導体３を形成した平面を横切って
通過する挿通路７とした前述の移動導電体検出用コイル
１と、前記移動導電体検出用コイル１の渦巻きの中心側
端を接地電位として、移動導電体検出用コイル１の渦巻
きの外側端から高周波電流を与えて移動導電体検出用コ
イル１を発振させる発振手段２１と、前記挿通路７を通
過する被検出導電体５による移動導電体検出用コイル１
のインピーダンス変化を検出する検出手段２３とを備え
た移動導電体検出装置である。以下に各部の機能につい
て説明する。発振手段２１は、本コイル１を回路定数の
一部とし、かつ発振振幅制御機能を有する高周波発振回
路２５と、高周波を検波して直流化を行う検波積分回路
２７と、これによって得られる直流成分を増幅する低周
波増幅回路２９と、検出のための基準電圧を与える基準
電圧発生回路３１と、検波された直流出力と基準電圧と
を比較し、その差電圧を発生する振幅比較回路３３と、
振幅比較回路３３からの出力に基づいて、被検出導電体
５の通過時間に対して十分な時定数を設定して高周波発
振回路２５に発振振幅制御電圧を与える積分回路３５と
よりなっている。そして検出手段２３については、前記
発振手段２１における低周波増幅回路２９からの検波増
幅信号を基準電圧と比較し、被検出導電体３の通過に伴
う検波増幅信号の変化を検出して出力信号を発生する信
号比較回路３７と、信号比較回路３７に対し、挿通路５
を通過する被検出導電体３の検出の基になる可変の基準
電圧を発生する基準電圧発生回路３９と、判別機構に応
じた出力を発生する検出出力発生回路４１とよりなって
いる。ここで基準電圧発生回路３９からの基準電圧を可
変型にしておくことにより、検出感度を任意に設定する
ことができるので、検出の対象となる被検出導電体３の
導電率や誘電率に応じて最適検出条件を設定することが
可能となる。
を用いた移動導電体検出装置の構成例は、続く図３のも
のが一例として挙げられる。図例のものは、平面的に内
側から外側に向かって渦巻き状の導体３を形成するとと
もに、前記渦巻き状に形成した導体３の渦巻きの中心
を、被検出導電体５が導体３を形成した平面を横切って
通過する挿通路７とした前述の移動導電体検出用コイル
１と、前記移動導電体検出用コイル１の渦巻きの中心側
端を接地電位として、移動導電体検出用コイル１の渦巻
きの外側端から高周波電流を与えて移動導電体検出用コ
イル１を発振させる発振手段２１と、前記挿通路７を通
過する被検出導電体５による移動導電体検出用コイル１
のインピーダンス変化を検出する検出手段２３とを備え
た移動導電体検出装置である。以下に各部の機能につい
て説明する。発振手段２１は、本コイル１を回路定数の
一部とし、かつ発振振幅制御機能を有する高周波発振回
路２５と、高周波を検波して直流化を行う検波積分回路
２７と、これによって得られる直流成分を増幅する低周
波増幅回路２９と、検出のための基準電圧を与える基準
電圧発生回路３１と、検波された直流出力と基準電圧と
を比較し、その差電圧を発生する振幅比較回路３３と、
振幅比較回路３３からの出力に基づいて、被検出導電体
５の通過時間に対して十分な時定数を設定して高周波発
振回路２５に発振振幅制御電圧を与える積分回路３５と
よりなっている。そして検出手段２３については、前記
発振手段２１における低周波増幅回路２９からの検波増
幅信号を基準電圧と比較し、被検出導電体３の通過に伴
う検波増幅信号の変化を検出して出力信号を発生する信
号比較回路３７と、信号比較回路３７に対し、挿通路５
を通過する被検出導電体３の検出の基になる可変の基準
電圧を発生する基準電圧発生回路３９と、判別機構に応
じた出力を発生する検出出力発生回路４１とよりなって
いる。ここで基準電圧発生回路３９からの基準電圧を可
変型にしておくことにより、検出感度を任意に設定する
ことができるので、検出の対象となる被検出導電体３の
導電率や誘電率に応じて最適検出条件を設定することが
可能となる。
【００１３】また、本装置のより安定的な動作を確保す
るため、異常検出手段４３を設けている。この異常検出
手段４３については、低周波増幅回路２９からの信号に
含まれる当該信号より高い周波数を有するノイズ成分を
取り出す微分回路４５と、ノイズ成分を検波する検波回
路４７と、当該検波回路４７によって検波された信号を
適当な時定数に平滑化する積分回路４９と、ノイズの振
幅に基づく電圧と基準電圧とを比較するノイズレベル比
較回路５１と、ノイズレベル比較回路５１にノイズ検出
用の基準電圧を与える基準電圧発生回路５３と、ノイズ
レベル比較回路５１からの信号に基づいて異常を検出
し、システムの停止やアラームの発報等を行う異常出力
回路５５とよりなっている。
るため、異常検出手段４３を設けている。この異常検出
手段４３については、低周波増幅回路２９からの信号に
含まれる当該信号より高い周波数を有するノイズ成分を
取り出す微分回路４５と、ノイズ成分を検波する検波回
路４７と、当該検波回路４７によって検波された信号を
適当な時定数に平滑化する積分回路４９と、ノイズの振
幅に基づく電圧と基準電圧とを比較するノイズレベル比
較回路５１と、ノイズレベル比較回路５１にノイズ検出
用の基準電圧を与える基準電圧発生回路５３と、ノイズ
レベル比較回路５１からの信号に基づいて異常を検出
し、システムの停止やアラームの発報等を行う異常出力
回路５５とよりなっている。
【００１４】上記構成において、図３のａ点の信号波形
は図４（イ）のようになる。本図は縦軸に電圧Ｖ、横軸
に時間ｔを取ったものである。図のように、被検出導電
体３の通過に伴なって発生するピーク電圧ＶP が基準電
圧発生回路３９からの可変型基準電圧Ｖref の電圧レベ
ル以上になると、検出対象とする被検出導電体３の通過
として検出出力発生回路４１より検出信号が出力される
ことになる。また図中ＶN は図３のｂ点における信号波
形ノイズレベル電圧であり、同図（ロ）に示しているよ
うに、基準電圧発生回路５３により与えられるノイズ検
出用の上下限基準電圧Ｖmax ，Ｖmin の範囲内にある時
には正常動作として認識される。すなわち、ノイズレベ
ル電圧ＶN が上限基準電圧Ｖmax 以上のときは、例えば
ノイズ発生源となる異常の存在として、逆にノイズレベ
ル電圧ＶN が下限基準電圧Ｖmin以下のときは、コイル
１の発振停止等の異常として検出される。また本装置の
設置状態や作動環境によってノイズレベルも変化する可
能性があるので、このノイズ検出用の上下限基準電圧Ｖ
max ，Ｖmin は、任意に可変設定可能にしておくとよ
い。
は図４（イ）のようになる。本図は縦軸に電圧Ｖ、横軸
に時間ｔを取ったものである。図のように、被検出導電
体３の通過に伴なって発生するピーク電圧ＶP が基準電
圧発生回路３９からの可変型基準電圧Ｖref の電圧レベ
ル以上になると、検出対象とする被検出導電体３の通過
として検出出力発生回路４１より検出信号が出力される
ことになる。また図中ＶN は図３のｂ点における信号波
形ノイズレベル電圧であり、同図（ロ）に示しているよ
うに、基準電圧発生回路５３により与えられるノイズ検
出用の上下限基準電圧Ｖmax ，Ｖmin の範囲内にある時
には正常動作として認識される。すなわち、ノイズレベ
ル電圧ＶN が上限基準電圧Ｖmax 以上のときは、例えば
ノイズ発生源となる異常の存在として、逆にノイズレベ
ル電圧ＶN が下限基準電圧Ｖmin以下のときは、コイル
１の発振停止等の異常として検出される。また本装置の
設置状態や作動環境によってノイズレベルも変化する可
能性があるので、このノイズ検出用の上下限基準電圧Ｖ
max ，Ｖmin は、任意に可変設定可能にしておくとよ
い。
【００１５】そして従来の金属検出機においては、直径
１０ｍｍのプローバー（ここで言う挿通路７の直径に相
当）で、直径０．２ｍｍ，全長７ｍｍ程度の鉄線が検出
限界であったところ、本発明によれば直径２０ｍｍの挿
通路７（上記プローバー径に相当）で、直径０．２ｍ
ｍ，全長０．５ｍｍのステンレス鋼線の検出も可能とな
り、大幅な感度の向上が確認された。ここで両者におけ
る挿通路７の直径の違い、および鉄線とステンレス鋼線
という材質の違いを考慮すると、この検出感度の違いは
劇的な感度の向上であると言える。このことは、従来の
金属検出機が誘電損失の影響によりおよそ４００ｋＨｚ
〜１ＭＨｚの発振周波数であったのに対して、本発明で
は前述の作用によって１０ＭＨｚ以上まで発振周波数を
上げることが可能となったことが大きく寄与しているも
のと考えられる。
１０ｍｍのプローバー（ここで言う挿通路７の直径に相
当）で、直径０．２ｍｍ，全長７ｍｍ程度の鉄線が検出
限界であったところ、本発明によれば直径２０ｍｍの挿
通路７（上記プローバー径に相当）で、直径０．２ｍ
ｍ，全長０．５ｍｍのステンレス鋼線の検出も可能とな
り、大幅な感度の向上が確認された。ここで両者におけ
る挿通路７の直径の違い、および鉄線とステンレス鋼線
という材質の違いを考慮すると、この検出感度の違いは
劇的な感度の向上であると言える。このことは、従来の
金属検出機が誘電損失の影響によりおよそ４００ｋＨｚ
〜１ＭＨｚの発振周波数であったのに対して、本発明で
は前述の作用によって１０ＭＨｚ以上まで発振周波数を
上げることが可能となったことが大きく寄与しているも
のと考えられる。
【００１６】
【発明の効果】本発明によれば上記作用の項で説明した
ところにより、以下の優れた効果が得られる。本発明で
は、上述のように渦電流損と誘電損失とが分離され、極
めて高い検出感度を得ることができるものである。すな
わち、移動導電体検出用コイルとして、平面的に内側か
ら外側に向かって渦巻き状の導体を形成するとともに、
前記渦巻き状に形成した導体の渦巻きの中心部を、被検
出導電体が導体によって構成される平面を横切って通過
する挿通路とすることにより、コイルの巻き始めの略一
周分に相当する中央部の導体を接地電位に接続できるの
で、この中央部の導体が電界シールドとして機能し、中
央部の導体は通過する導電体の誘電損失の原因となる電
界の形成には何ら寄与しなくなる。従って、渦電流損に
よる感度に寄与する発振周波数を大幅に上げることが可
能となり、従来に比べて極めて高い検出感度を得ること
ができる。これは、挿通路を通過する導電体における電
界は、コイルの中央部から外側に向かう二周目以降の導
体によって形成されることになるが、電界強度は距離の
二乗に反比例する一方、誘電損失は周波数に単に比例す
るのみなので、電界強度の減少分以上に周波数を上げる
ことができることに加え、通過する導電体の検出感度に
最も影響を及ぼす渦電流損は周波数の二乗に比例するた
め、この導電体が受ける電界強度の減少は周波数を極め
て大幅に高め得ることにつながる為である。すなわち本
発明では、渦電流損と誘電損失とを実効的に分離したこ
とと等価的な作用が、極めて簡単な構造で得ることがで
きるのである。
ところにより、以下の優れた効果が得られる。本発明で
は、上述のように渦電流損と誘電損失とが分離され、極
めて高い検出感度を得ることができるものである。すな
わち、移動導電体検出用コイルとして、平面的に内側か
ら外側に向かって渦巻き状の導体を形成するとともに、
前記渦巻き状に形成した導体の渦巻きの中心部を、被検
出導電体が導体によって構成される平面を横切って通過
する挿通路とすることにより、コイルの巻き始めの略一
周分に相当する中央部の導体を接地電位に接続できるの
で、この中央部の導体が電界シールドとして機能し、中
央部の導体は通過する導電体の誘電損失の原因となる電
界の形成には何ら寄与しなくなる。従って、渦電流損に
よる感度に寄与する発振周波数を大幅に上げることが可
能となり、従来に比べて極めて高い検出感度を得ること
ができる。これは、挿通路を通過する導電体における電
界は、コイルの中央部から外側に向かう二周目以降の導
体によって形成されることになるが、電界強度は距離の
二乗に反比例する一方、誘電損失は周波数に単に比例す
るのみなので、電界強度の減少分以上に周波数を上げる
ことができることに加え、通過する導電体の検出感度に
最も影響を及ぼす渦電流損は周波数の二乗に比例するた
め、この導電体が受ける電界強度の減少は周波数を極め
て大幅に高め得ることにつながる為である。すなわち本
発明では、渦電流損と誘電損失とを実効的に分離したこ
とと等価的な作用が、極めて簡単な構造で得ることがで
きるのである。
【００１７】そして、本発明の移動導電体検出用コイル
を、発振手段によってその渦巻きの中心側端を接地電位
として渦巻きの外側端から高周波電流を与えて発振さ
せ、検出手段によって前記挿通路を通過する移動導電体
による移動導電体検出用コイルのインピーダンス変化に
伴って現れる電圧出力を検出すれば、極めて高い発振周
波数を用いながら、誘電損失に影響を受けることなく従
来の金属検出機と比較して極めて感度の高い移動導電体
検出装置が実現可能となる。しかも上記移動導電体検出
用コイルも極めて単純な構成であるため、従来よりも低
コストでかつ高い検出感度を有する移動導電体検出装置
が実現できる。
を、発振手段によってその渦巻きの中心側端を接地電位
として渦巻きの外側端から高周波電流を与えて発振さ
せ、検出手段によって前記挿通路を通過する移動導電体
による移動導電体検出用コイルのインピーダンス変化に
伴って現れる電圧出力を検出すれば、極めて高い発振周
波数を用いながら、誘電損失に影響を受けることなく従
来の金属検出機と比較して極めて感度の高い移動導電体
検出装置が実現可能となる。しかも上記移動導電体検出
用コイルも極めて単純な構成であるため、従来よりも低
コストでかつ高い検出感度を有する移動導電体検出装置
が実現できる。
【図１】本発明の移動導電体検出用コイルの構造を表す
説明用斜視図
説明用斜視図
【図２】本発明の移動導電体検出用コイルの構造を表す
説明用斜視図
説明用斜視図
【図３】本発明の移動導電体検出装置の構成例を表す説
明用ブロック図
明用ブロック図
【図４】図３における信号波形を表す説明図で、（イ）
は図３中ａ点の信号波形を、（ロ）は同ｂ点の信号波形
をそれぞれ表す
は図３中ａ点の信号波形を、（ロ）は同ｂ点の信号波形
をそれぞれ表す
【図５】従来の金属検出機における発振回路を表す説明
図
図
【図６】従来の金属検出機の構成を表す説明図
１ 移動導電体検出用コイル ４７ 検
波回路 ３ 導体 ５１ ノ
イズレベル比較回路 ５、８２ 被検出導電体 ５５ 異
常出力回路 ７ 挿通路 ８０ 発
振用コイル ９ グラスエポキシ板 ８１ 磁
力線 １１ 接地電位側端子 １３ 高周波電圧印加側端子 １５ 挿通路を取り囲む一周部分 １７ 挿通路の開口縁部 １９ 絶縁板 ２０ 平角導体 ２１ 発振手段 ２３ 検出手段 ２５ 高周波発振回路 ２７ 検波積分回路 ２９ 低周波増幅回路 ３１、３９、５３ 基準電圧発生回路 ３３ 振幅比較回路 ３５、４９ 積分回路 ３７ 信号比較回路 ４１ 検出出力発生回路 ４３ 異常検出手段 ４５ 微分回路
波回路 ３ 導体 ５１ ノ
イズレベル比較回路 ５、８２ 被検出導電体 ５５ 異
常出力回路 ７ 挿通路 ８０ 発
振用コイル ９ グラスエポキシ板 ８１ 磁
力線 １１ 接地電位側端子 １３ 高周波電圧印加側端子 １５ 挿通路を取り囲む一周部分 １７ 挿通路の開口縁部 １９ 絶縁板 ２０ 平角導体 ２１ 発振手段 ２３ 検出手段 ２５ 高周波発振回路 ２７ 検波積分回路 ２９ 低周波増幅回路 ３１、３９、５３ 基準電圧発生回路 ３３ 振幅比較回路 ３５、４９ 積分回路 ３７ 信号比較回路 ４１ 検出出力発生回路 ４３ 異常検出手段 ４５ 微分回路
Claims (2)
- 【請求項１】平面的に内側から外側に向かって渦巻き状
の導体を形成するとともに、前記渦巻き状に形成した導
体の渦巻きの中心部を、被検出導電体が導体によって構
成される平面を横切って通過する挿通路とした移動導電
体検出用コイル。 - 【請求項２】平面的に内側から外側に向かって渦巻き状
の導体を形成するとともに、前記渦巻き状に形成した導
体の渦巻きの中心を、被検出導電体が導体を形成した平
面を横切って通過する挿通路とした移動導電体検出用コ
イルと、 前記移動導電体検出用コイルの渦巻きの中心側端を接地
電位として、移動導電体検出用コイルの渦巻きの外側端
から高周波電流を与えて移動導電体検出用コイルを発振
させる発振手段と、 前記挿通路を通過する被検出導電体による移動導電体検
出用コイルのインピーダンス変化を検出する検出手段
と、を備えた移動導電体検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30345494A JP2833497B2 (ja) | 1994-12-07 | 1994-12-07 | 移動導電体検出用コイルとそれを用いた移動導電体検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30345494A JP2833497B2 (ja) | 1994-12-07 | 1994-12-07 | 移動導電体検出用コイルとそれを用いた移動導電体検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08160004A JPH08160004A (ja) | 1996-06-21 |
| JP2833497B2 true JP2833497B2 (ja) | 1998-12-09 |
Family
ID=17921182
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30345494A Expired - Lifetime JP2833497B2 (ja) | 1994-12-07 | 1994-12-07 | 移動導電体検出用コイルとそれを用いた移動導電体検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2833497B2 (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6819120B2 (en) * | 2002-11-13 | 2004-11-16 | Northrop Grumman Corporation | Non-contact surface conductivity measurement probe |
| FR2862384B3 (fr) * | 2003-11-18 | 2005-11-04 | Usinor | Procede et systeme de detection de defauts de surface d'un demi-produit metallique brut de coulee continue |
| US8378667B2 (en) * | 2009-05-22 | 2013-02-19 | Tdw Delaware Inc. | System and method for detecting the passage of an object in pipeline including shielded magnetometer and a microcontroller with adaptive thresholding detection means |
| JP5466994B2 (ja) * | 2010-05-11 | 2014-04-09 | 一般財団法人雑賀技術研究所 | 金属検出装置 |
| JP2011237287A (ja) * | 2010-05-11 | 2011-11-24 | Eminet Co Ltd | 金属検出装置 |
| JP6193077B2 (ja) * | 2012-10-30 | 2017-09-06 | 東京製綱株式会社 | ワイヤロープの検査装置 |
| KR101884905B1 (ko) * | 2017-05-26 | 2018-08-02 | (주)유민에쓰티 | 도전성 액체 누설 감지 장치 및 그 제조 방법 |
| WO2019143176A1 (ko) * | 2018-01-19 | 2019-07-25 | (주)유민에쓰티 | 도전성 액체 누설 감지 장치 |
| KR101969575B1 (ko) * | 2018-01-19 | 2019-08-20 | (주)유민에쓰티 | 도전성 액체 누설 감지 장치 |
-
1994
- 1994-12-07 JP JP30345494A patent/JP2833497B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08160004A (ja) | 1996-06-21 |
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