JP3025649B2 - Capacitance measuring device - Google Patents

Capacitance measuring device

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JP3025649B2
JP3025649B2 JP8259041A JP25904196A JP3025649B2 JP 3025649 B2 JP3025649 B2 JP 3025649B2 JP 8259041 A JP8259041 A JP 8259041A JP 25904196 A JP25904196 A JP 25904196A JP 3025649 B2 JP3025649 B2 JP 3025649B2
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applying
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Inventor
誠 波江野
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サンクス株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、所定間隔を存して
対向する交流電圧印加用電極間に位置する被測定対象物
の物理量を測定する静電容量式測定装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a capacitance type measuring device for measuring a physical quantity of an object to be measured which is located between opposed electrodes for applying an AC voltage at a predetermined interval.

【0002】[0002]

【発明が解決しようとする課題】従来より、対向する電
極間の所定の位置に、絶縁体、シリコンウェハなどの半
導体あるいは導電体などの被測定対象物を挿入し、被測
定対象物の例えば厚さの変化に応じて電極間の静電容量
が変化することを利用して、被測定対象物の厚さを測定
する静電容量式測定装置が供されている。
Conventionally, an object to be measured such as an insulator, a semiconductor such as a silicon wafer, or a conductor is inserted into a predetermined position between opposed electrodes, and the thickness of the object to be measured, for example, is increased. There is provided a capacitance-type measuring device for measuring the thickness of an object to be measured by utilizing the fact that the capacitance between the electrodes changes according to the change in the thickness.

【0003】ところで、一般的に、近接している導体間
には絶えず浮遊容量が存在している。そのため、上記の
静電容量式測定装置においても、被測定対象物が半導体
あるいは導電体である場合には、被測定対象物と周囲物
体(大地や搬送装置など)との間に、絶えず浮遊容量が
存在していることになる。ところが、被測定対象物と周
囲物体との間に電位差が生じると、被測定対象物と周囲
物体との間に存在する浮遊容量に電流が流れる(所謂漏
れ電流が流れる)ので、電極間の測定電流と被測定対象
物の厚さで決まる電極間静電容量との相関関係が変化し
てしまい、測定精度が低下するという問題点があった。
In general, stray capacitance always exists between adjacent conductors. Therefore, even in the above-mentioned capacitance type measuring device, when the object to be measured is a semiconductor or a conductor, the stray capacitance is constantly generated between the object to be measured and a surrounding object (such as the ground or a transport device). Will exist. However, when a potential difference occurs between the measured object and the surrounding object, a current flows through a stray capacitance existing between the measured object and the surrounding object (a so-called leakage current flows). The correlation between the current and the inter-electrode capacitance determined by the thickness of the object to be measured changes, resulting in a problem that the measurement accuracy is reduced.

【0004】そこで、この問題点を解決するために、被
測定対象物ならびに搬送装置などの周囲物体を接地し、
被測定対象物と周囲物体とを等電位とすることにより、
浮遊容量に電流が流れることを防止し、測定精度が低下
することを防止していた。
In order to solve this problem, an object to be measured and surrounding objects such as a transport device are grounded,
By making the measured object and the surrounding object equipotential,
The current was prevented from flowing through the stray capacitance, and the measurement accuracy was prevented from lowering.

【0005】ところで、このような静電容量式測定装置
を利用したものとして、例えば半導体製造工程で使用さ
れる重なり検出装置がある。この重なり検出装置は、複
数枚重ねられている被測定対象物としてのシリコンウェ
ハを、吸着パッドなどのピッキング装置により1枚ずつ
取出し、取出されたシリコンウェハの厚さを測定するこ
とにより、シリコンウェハが重ねられて取出されたか否
かを検出するものである。
As an apparatus utilizing such a capacitance type measuring apparatus, there is an overlap detecting apparatus used in a semiconductor manufacturing process, for example. This overlap detection device takes out a plurality of stacked silicon wafers as an object to be measured one by one with a picking device such as a suction pad and measures the thickness of the taken out silicon wafers. Are detected as to whether or not they have been taken out.

【0006】ところが、このような重なり検出装置にお
いては、シリコンウェハが連続工程で移動することか
ら、シリコンウェハを十分に接地することが困難である
という問題点があった。そのため、シリコンウェハと周
囲物体とを等電位にすることができず、測定精度が低下
し、生産性の低下を招いていた。
However, such an overlap detection device has a problem that it is difficult to sufficiently ground the silicon wafer because the silicon wafer moves in a continuous process. For this reason, the silicon wafer and the surrounding object cannot be made to have the same potential, and the measurement accuracy is reduced, leading to a reduction in productivity.

【0007】これに対して、被測定対象物が移動するた
めに十分な接地が困難である場合であっても、測定精度
が低下することなく、被測定対象物の厚さを測定できる
ようにしたものが特公昭61−55043号公報に開示
されている。このものは、対向する一対の電極に互いに
逆位相となる交流電圧を印加し、電位が0ボルトとなる
電極間の中点に、被測定対象物を挿入するようにしてい
る。これにより、被測定対象物の電位を0ボルトに保
ち、すなわち、被測定対象物と周囲物体とを等電位とし
て、浮遊容量に電流が流れることを防止し、測定精度が
低下することを防止している。
[0007] On the other hand, even when it is difficult to sufficiently ground the moving object, the thickness of the object can be measured without deteriorating the measurement accuracy. This is disclosed in Japanese Patent Publication No. 61-55043. In this device, alternating voltages having phases opposite to each other are applied to a pair of electrodes facing each other, and an object to be measured is inserted at a midpoint between the electrodes having a potential of 0 volt. Thereby, the potential of the object to be measured is kept at 0 volt, that is, the object to be measured and the surrounding object are set at the same potential, thereby preventing a current from flowing through the stray capacitance and preventing a decrease in measurement accuracy. ing.

【0008】しかしながら、実際には、半導体製造工程
のような連続工程で被測定対象物が移動する生産ライン
では、被測定対象物が吸着パッドなどの一般的な搬送装
置により搬送される場合に、被測定対象物が電極間の中
点からずれて挿入されてしまうことが考えられる。この
ような場合、被測定対象物の電位が0ボルトに保たれな
くなるので、被測定対象物と周囲物体との間に電位差が
生じて浮遊容量に電流が流れ、結局、測定精度が低下す
ることになる。
However, in practice, in a production line in which an object to be measured moves in a continuous process such as a semiconductor manufacturing process, when the object to be measured is transported by a general transport device such as a suction pad, It is conceivable that the object to be measured is inserted while being shifted from the midpoint between the electrodes. In such a case, the potential of the object to be measured is not maintained at 0 volts, so that a potential difference occurs between the object to be measured and the surrounding object, and a current flows through the stray capacitance, which eventually lowers the measurement accuracy. become.

【0009】このため、上述のような静電容量式測定装
置を、実際の生産ラインに適用する場合には、被測定対
象物を、電極間の所定の位置に精度良く挿入することが
できる高精度な搬送装置が必要となり、特に、半導体製
造など非常に高い測定精度が要求される場合ほど、シス
テム全体として高価になってしまうという問題点があっ
た。
For this reason, when the above-mentioned capacitance type measuring device is applied to an actual production line, the object to be measured can be accurately inserted into a predetermined position between the electrodes. There is a problem in that an accurate transfer device is required, and in particular, when extremely high measurement accuracy is required, such as in semiconductor manufacturing, the entire system becomes more expensive.

【0010】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、システム全体を安価な構成としな
がらも、測定精度が低下することなく、被測定対象物の
物理量を測定することができる静電容量式測定装置を提
供することにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to measure the physical quantity of an object to be measured without reducing the measurement accuracy while making the entire system inexpensive. It is an object of the present invention to provide a capacitance type measuring device capable of performing the above-mentioned.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明の静電容量式測定
装置は、所定間隔を存して対向する第1の交流電圧印加
用電極および第2の交流電圧印加用電極と、それら両電
極に対しそれぞれ逆位相となる交流電圧を印加する交流
電圧印加手段を有し、前記第1の交流電圧印加用電極と
前記第2の交流電圧印加用電極との間に導電体からなる
被測定対象物を搬送装置によって挿入し、前記被測定対
象物の物理量に応じて変化する当該第1の交流電圧印加
用電極と当該第2の交流電圧印加用電極との間の静電容
量に対応する当該第1の交流電圧印加用電極または当該
第2の交流電圧印加用電極に流れる交流電流に基づいて
当該被測定対象物の物理量を測定するものを対象とし、
前記第1の交流電圧印加用電極に流れる交流電流を測定
する第1の交流電流測定手段と、前記第2の交流電圧印
加用電極に流れる交流電流を測定する第2の交流電流測
定手段と、前記第1および第2の交流電流測定手段によ
る検出電流が略同一となるように前記交流電圧印加手段
による前記第1および第2の交流電圧印加用電極に対す
る印加電圧を調整する印加電圧制御手段とを備えてなる
ように構成したところに特徴を有する。
According to the present invention, there is provided a capacitance type measuring apparatus comprising: a first AC voltage applying electrode and a second AC voltage applying electrode facing each other at a predetermined interval; And an AC voltage applying means for applying AC voltages having opposite phases to each other, and a measuring object made of a conductor between the first AC voltage applying electrode and the second AC voltage applying electrode. The object is inserted by the transport device, and the object corresponding to the capacitance between the first AC voltage applying electrode and the second AC voltage applying electrode that changes according to the physical quantity of the object to be measured. For measuring the physical quantity of the object to be measured based on the AC current flowing through the first AC voltage applying electrode or the second AC voltage applying electrode,
A first AC current measuring means for measuring an AC current flowing through the first AC voltage applying electrode; a second AC current measuring means for measuring an AC current flowing through the second AC voltage applying electrode; An applied voltage control means for adjusting an applied voltage to the first and second AC voltage applying electrodes by the AC voltage applying means so that currents detected by the first and second AC current measuring means are substantially the same; The feature is that it is configured to be provided with.

【0012】上記構成の静電容量式測定装置によれば、
交流電圧印加手段により、第1および第2の交流電圧印
加用電極に互いに逆位相となる交流電圧が印加され、被
測定対象物が第1および第2の交流電圧印加用電極間に
搬送装置によって挿入されると、第1の交流電圧印加用
電極と被測定対象物との間、第2の交流電圧印加用電極
と被測定対象物との間にそれぞれ第1のコンデンサ成
分、第2のコンデンサ成分が形成される。
According to the capacitance type measuring device having the above-mentioned structure,
The AC voltage applying means applies AC voltages having phases opposite to each other to the first and second AC voltage applying electrodes, and the object to be measured is placed between the first and second AC voltage applying electrodes.
When inserted by the carrier device, a first capacitor component and a second capacitor component are respectively provided between the first AC voltage applying electrode and the object to be measured and between the second AC voltage applying electrode and the object to be measured. Two capacitor components are formed.

【0013】このとき、第1の交流電流測定手段によ
り、第1のコンデンサ成分に流れる交流電流が測定さ
れ、第2の交流電流測定手段により、第2のコンデンサ
成分に流れる交流電流が測定される。そして、印加電圧
制御手段により、第1および第2の交流電流測定手段に
よる検出電流が略同一となるように印加電圧が調整され
て、被測定対象物の物理量が測定される。
At this time, the AC current flowing through the first capacitor component is measured by the first AC current measuring means, and the AC current flowing through the second capacitor component is measured by the second AC current measuring means. . Then, the applied voltage is adjusted by the applied voltage control means so that the currents detected by the first and second AC current measuring means are substantially the same, and the physical quantity of the object to be measured is measured.

【0014】したがって、第1のコンデンサ成分に流れ
る交流電流と、第2のコンデンサ成分に流れる交流電流
とが略同一である状態、すなわち、被測定対象物と周囲
物体との間に存在する浮遊容量に交流電流が殆ど流れて
いない(漏れ電流が殆ど流れていない)状態で、被測定
対象物の物理量を測定することができる。
Therefore, a state in which the AC current flowing through the first capacitor component and the AC current flowing through the second capacitor component are substantially the same, that is, the stray capacitance existing between the object to be measured and the surrounding object The physical quantity of the object to be measured can be measured in a state where the AC current hardly flows (leakage current hardly flows).

【0015】このとき、上述したように、浮遊容量に交
流電流が殆ど流れていないので、測定精度が低下するこ
とはなく、また、搬送装置としては、被測定対象物が交
流電圧印加用電極間に挿入される位置を精度良くする必
要がないので、その分、システム全体を安価にすること
ができる。
At this time, as described above, since the AC current hardly flows through the stray capacitance, the measurement accuracy does not decrease, and the object to be measured is such that the object to be measured is between the electrodes for applying the AC voltage. Since it is not necessary to make the position inserted into the device with high precision, the whole system can be made inexpensive accordingly.

【0016】また、本発明の静電容量式測定装置を、所
定間隔を存して対向する第1の交流電圧印加用電極およ
び第2の交流電圧印加用電極と、それら両電極に対しそ
れぞれ逆位相となる交流電圧を印加する交流電圧印加手
段を有し、前記第1の交流電圧印加用電極と前記第2の
交流電圧印加用電極との間に導電体からなる被測定対象
物を搬送装置によって挿入し、前記被測定対象物の物理
量に応じて変化する当該第1の交流電圧印加用電極と当
該第2の交流電圧印加用電極との間の静電容量に対応す
る当該第1の交流電圧印加用電極または当該第2の交流
電圧印加用電極に流れる交流電流に基づいて当該被測定
対象物の物理量を測定するものを対象とし、前記第1お
よび第2の交流電圧印加用電極間に位置する前記被測定
対象物と所定間隔を存するように対向した状態で所定の
基準電位に設定された電位検出用電極と、この電位検出
用電極に流れる交流電流を測定する交流電流測定手段
と、この交流電流測定手段による検出電流が略零となる
ように前記交流電圧印加手段による前記第1および第2
の交流電圧印加用電極に対する印加電圧を調整する印加
電圧制御手段とを備えてなるように構成しても良い。
Further, the capacitance type measuring apparatus of the present invention is provided by disposing a first AC voltage applying electrode and a second AC voltage applying electrode opposed to each other at a predetermined interval, and inverting the two electrodes. A transfer device for applying an AC voltage applying unit for applying an AC voltage serving as a phase, and transporting an object to be measured made of a conductor between the first AC voltage applying electrode and the second AC voltage applying electrode; And the first AC voltage corresponding to the capacitance between the first AC voltage applying electrode and the second AC voltage applying electrode, which varies according to the physical quantity of the object to be measured. It is intended to measure a physical quantity of the object to be measured based on an AC current flowing through the voltage application electrode or the second AC voltage application electrode, and is provided between the first and second AC voltage application electrodes. Predetermined distance from the object to be measured A potential detection electrode set to a predetermined reference potential in an opposed state so as to exist, AC current measurement means for measuring an AC current flowing through the potential detection electrode, and a current detected by the AC current measurement means being substantially zero. The first and second AC voltage applying means so that
And an applied voltage control means for adjusting an applied voltage to the AC voltage applying electrode.

【0017】上記構成の静電容量式測定装置によれば、
交流電圧印加手段により、第1および第2の交流電圧印
加用電極に互いに逆位相となる交流電圧が印加され、被
測定対象物が第1および第2の交流電圧印加用電極間に
搬送装置によって挿入されると、第1の交流電圧印加用
電極と被測定対象物との間、第2の交流電圧印加用電極
と被測定対象物との間および電位検出用電極と被測定対
象物との間にそれぞれ第1のコンデンサ成分、第2のコ
ンデンサ成分および第3のコンデンサ成分が形成され
る。
According to the capacitance type measuring device having the above configuration,
The AC voltage applying means applies AC voltages having phases opposite to each other to the first and second AC voltage applying electrodes, and the object to be measured is placed between the first and second AC voltage applying electrodes.
When inserted by the transport device, between the first AC voltage applying electrode and the object to be measured, between the second AC voltage applying electrode and the object to be measured, and between the potential detecting electrode and the object to be measured. A first capacitor component, a second capacitor component, and a third capacitor component are formed between the first capacitor component, the second capacitor component, and the third capacitor component, respectively.

【0018】このとき、交流電流測定手段により、第3
のコンデンサ成分に流れる交流電流が測定される。そし
て、印加電圧制御手段により、交流電流測定手段による
検出電流が略零となるように印加電圧が調整されて、被
測定対象物の物理量が測定される。
At this time, the third AC current measuring means
The AC current flowing through the capacitor component is measured. Then, the applied voltage is adjusted by the applied voltage control means so that the current detected by the AC current measuring means becomes substantially zero, and the physical quantity of the measured object is measured.

【0019】したがって、電位検出用電極の基準電位を
周囲物体の電位と等しくすることにより、第3のコンデ
ンサ成分に流れる交流電流が略零の状態、ひいては第1
のコンデンサ成分に流れる交流電流と、第2のコンデン
サ成分に流れる交流電流とが略同一である状態、すなわ
ち、被測定対象物と周囲物体との間に存在する浮遊容量
に交流電流が殆ど流れていない(漏れ電流が殆ど流れて
いない)状態で、被測定対象物の物理量を測定すること
ができる。
Therefore, by making the reference potential of the potential detecting electrode equal to the potential of the surrounding object, the AC current flowing through the third capacitor component is substantially zero, and thus the first capacitor component is turned off.
And the AC current flowing through the second capacitor component is substantially the same, that is, the AC current almost flows through the stray capacitance existing between the object to be measured and the surrounding object. The physical quantity of the object to be measured can be measured in a state where there is no (leakage current hardly flows).

【0020】このとき、上述したように、浮遊容量に交
流電流が殆ど流れていないので、測定精度が低下するこ
とはなく、また、搬送装置としては、被測定対象物が交
流電圧印加用電極間に挿入される位置を精度良くする必
要がないので、その分、システム全体を安価にすること
ができる。
At this time, as described above, since the AC current hardly flows through the stray capacitance, the measurement accuracy does not decrease, and the object to be measured is the one between the electrodes for applying the AC voltage. Since it is not necessary to make the position inserted into the device with high precision, the whole system can be made inexpensive accordingly.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】以下、本発明の請求項1に対応し
た第1実施例について図1ないし図13を参照して説明
する。まず、図2は、被測定対象物が測定されるときの
状態を概略的に示している。測定装置の一部として設け
られているベース1は、略コ字形をなしており、その下
腕部1aおよび上腕部1bには、第1、第2の交流電圧
印加用電極としての交流電圧印加用電極2、3が所定の
間隔を存して対向するように設けられている。交流電圧
印加用電極2、3の周囲には、交流電圧印加用電極2、
3の各端部に生じる電気力線が曲がることを防止するた
めに、それぞれガード電極2a、3aが設けられてい
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment according to the present invention will be described below with reference to FIGS. First, FIG. 2 schematically shows a state when the object to be measured is measured. The base 1 provided as a part of the measuring device has a substantially U-shape. An AC voltage application electrode serving as a first and a second AC voltage application electrode is applied to the lower arm portion 1a and the upper arm portion 1b. Electrodes 2 and 3 are provided so as to face each other at a predetermined interval. Around the AC voltage applying electrodes 2 and 3, the AC voltage applying electrodes 2 and
Guard electrodes 2a, 3a are provided to prevent the lines of electric force generated at the respective ends of 3 from being bent.

【0022】また、各電極2、2a、3および3aの表
面は、それら各電極を保護するために薄い絶縁膜で覆わ
れているが、電極間に存在する誘電体の誘電率が変化し
ない限り、これによって、測定誤差が生じることはない
ようになっている。
The surface of each of the electrodes 2, 2a, 3 and 3a is covered with a thin insulating film for protecting the electrodes, but as long as the dielectric constant of the dielectric existing between the electrodes does not change. This prevents a measurement error from occurring.

【0023】被測定対象物としての金属板4は、絶縁体
製の吸着棒5の先端部に設けられた同じく絶縁体製の吸
着パッド5aに吸着された状態で、図示しない搬送装置
により搬送され、交流電圧印加用電極2、3間およびガ
ード電極2a、3a間に、図2中、矢印A方向から挿入
されるようになっている。
The metal plate 4 as an object to be measured is transported by a transport device (not shown) in a state where the metal plate 4 is attracted to a suction pad 5a also made of an insulator, which is provided at a tip end of a suction rod 5 made of an insulator. 2, between the AC voltage applying electrodes 2 and 3 and between the guard electrodes 2a and 3a in the direction of arrow A in FIG.

【0024】電気的なブロック構成を概略的に示す図1
において、交流電圧印加手段としての交流電圧印加装置
6は、所定周波数の正弦波交流電圧を発生するもので、
その交流電圧を、それぞれ第1、第2の交流電流測定手
段としての交流電流測定器7、8を介して上記交流電圧
印加用電極2、3に印加するようになっている。交流電
流測定器7、8は、それぞれ交流電圧印加用電極2、3
に流れる交流電流を測定する。
FIG. 1 schematically shows an electric block configuration.
In the above, the AC voltage applying device 6 as an AC voltage applying means generates a sine wave AC voltage of a predetermined frequency,
The AC voltage is applied to the AC voltage applying electrodes 2 and 3 via AC current measuring devices 7 and 8 as first and second AC current measuring means, respectively. The AC current measuring devices 7 and 8 are provided with AC voltage applying electrodes 2 and 3 respectively.
Measure the alternating current flowing through.

【0025】交流電圧測定器9は、上記交流電圧印加用
電極2、3に接続され、交流電圧印加装置6から交流電
圧印加用電極2、3間の電位差を測定するもので、その
出力端子は、交流電流測定器7の出力端子と共に、演算
器10の入力端子に接続されている。演算器10の出力
端子は、印加電圧制御手段を含んで構成される制御装置
11の入力端子に接続されており、演算器10は、交流
電圧測定器9から与えられる測定値と、交流電流測定器
7から与えられる測定値とを演算し、演算した演算値を
制御装置11に与えるようになっている。
The AC voltage measuring device 9 is connected to the AC voltage applying electrodes 2 and 3 and measures a potential difference between the AC voltage applying electrodes 2 and 3 from the AC voltage applying device 6. , Together with the output terminal of the AC current measuring device 7 and the input terminal of the arithmetic unit 10. The output terminal of the arithmetic unit 10 is connected to the input terminal of the control device 11 including the applied voltage control means, and the arithmetic unit 10 measures the measurement value supplied from the AC voltage measurement device 9 and the AC current measurement. The measurement value given from the measuring device 7 is calculated, and the calculated value is given to the control device 11.

【0026】また、上記交流電流測定器7、8の各出力
端子は、演算器12の入力端子に接続され、演算器12
の出力端子は、制御装置11の入力端子に接続されてい
る。演算器12は、交流電流測定器7、8から与えられ
る測定値を演算し、演算した演算値を制御装置11に与
えるようになっている。
Each output terminal of the AC current measuring devices 7 and 8 is connected to an input terminal of a computing unit 12.
Is connected to the input terminal of the control device 11. The computing unit 12 computes the measurement value given from the AC current measuring devices 7 and 8 and supplies the computed value to the control device 11.

【0027】制御装置11の出力端子は、交流電圧印加
装置6の入力端子に接続され、制御装置11は、演算器
12で演算する演算結果が所定の許容範囲内となるよう
に、交流電圧印加装置6から出力される交流電圧を制御
するようになっている。すなわち、交流電圧印加装置6
は、制御装置11からの制御に基づいて、交流電圧印加
用電極2、3に印加される交流電圧を制御している。ま
た、制御装置11は、演算器10から与えられる演算結
果に基づいて、金属板4の厚さを算出するようになって
いる。
The output terminal of the control device 11 is connected to the input terminal of the AC voltage application device 6, and the control device 11 applies the AC voltage application signal so that the calculation result calculated by the calculator 12 is within a predetermined allowable range. The AC voltage output from the device 6 is controlled. That is, the AC voltage applying device 6
Controls the AC voltage applied to the AC voltage applying electrodes 2 and 3 based on the control from the control device 11. The control device 11 calculates the thickness of the metal plate 4 based on the calculation result given from the calculator 10.

【0028】図3は、図1に示した電気的なブロック構
成を詳細に示している。まず、交流電圧印加装置6は、
交流電源13、可変増幅回路14、切換スイッチ15、
反転増幅回路16、17およびオペアンプ18、19か
ら構成されており、それらは、以下に示すように接続さ
れている。
FIG. 3 shows the electrical block configuration shown in FIG. 1 in detail. First, the AC voltage applying device 6
AC power supply 13, variable amplifier circuit 14, changeover switch 15,
It comprises inverting amplifier circuits 16, 17 and operational amplifiers 18, 19, which are connected as shown below.

【0029】すなわち、交流電源13の出力端子は、反
転増幅回路16を介して切換スイッチ15のA端子に接
続されると共に、可変増幅回路14を介して切換スイッ
チ15のB端子に接続されている。切換スイッチ15の
C端子は、オペアンプ18の非反転入力端子に接続さ
れ、切換スイッチ15のD端子は、反転増幅回路17を
介してオペアンプ19の非反転入力端子に接続されてい
る。
That is, the output terminal of the AC power supply 13 is connected to the A terminal of the changeover switch 15 via the inverting amplifier circuit 16 and to the B terminal of the changeover switch 15 via the variable amplifier circuit 14. . The C terminal of the switch 15 is connected to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 18, and the D terminal of the switch 15 is connected to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 19 via the inverting amplifier 17.

【0030】オペアンプ18、19の出力端子は、それ
ぞれ負帰還抵抗20、21を介して自己の反転入力端子
に接続され、それら反転入力端子は、それぞれ上記交流
電圧印加用電極2、3に接続されている(図3中、交流
電圧印加用電極2、3を二点鎖線にて示している)。
The output terminals of the operational amplifiers 18 and 19 are connected to their own inverting input terminals via negative feedback resistors 20 and 21, respectively. These inverting input terminals are connected to the AC voltage applying electrodes 2 and 3 respectively. (In FIG. 3, the electrodes 2 and 3 for applying an AC voltage are indicated by two-dot chain lines).

【0031】切換スイッチ15は、後述するマイクロコ
ンピュータ(以下、マイコンと略称する)22からの制
御により、各端子間の接続状態が切換わるようになって
おり、具体的には、図4に示すように、A端子とD端子
とが接続され、且つ、B端子とC端子とが接続される第
1の状態と、A端子とC端子とが接続され、且つ、B端
子とD端子とが接続される第2の状態との間で切換わる
ようになっている。
The changeover switch 15 switches the connection state between the terminals under the control of a microcomputer 22 (to be referred to as a microcomputer hereinafter), which will be described later. Thus, the first state in which the A terminal and the D terminal are connected, and the B terminal and the C terminal are connected, and the A terminal and the C terminal are connected, and the B terminal and the D terminal are connected. It is configured to switch between a connected second state.

【0032】可変増幅回路14は、入力した交流電圧に
対して、その振幅値をマイコン22の制御により設定さ
れた値に増幅し、且つ、その位相を反転して出力するよ
うになっており、詳細については後述する。
The variable amplifier circuit 14 amplifies the amplitude value of the input AC voltage to a value set under the control of the microcomputer 22, and inverts the phase thereof and outputs the inverted voltage. Details will be described later.

【0033】反転増幅回路16は、入力した交流電圧
を、その位相を反転して出力するようになっている。こ
の反転増幅回路16は、上述したように、可変増幅回路
14において交流電圧の位相が反転されることを考慮し
て設けられているもので、これにより、同位相の交流電
圧が切換スイッチ15のA端子およびB端子に与えられ
るようになっている。
The inverting amplification circuit 16 inverts the phase of the input AC voltage and outputs the inverted AC voltage. As described above, the inverting amplifier circuit 16 is provided in consideration of the fact that the phase of the AC voltage is inverted in the variable amplifier circuit 14. A terminal and a B terminal are provided.

【0034】反転増幅回路17は、反転増幅回路16と
同様に、入力した交流電圧を、その位相を反転して出力
するようになっている。この反転増幅回路17は、交流
電源13から上記交流電圧印加用電極2、3に対して互
いに逆位相となる交流電圧が印加されるように設けられ
ているものである。
The inverting amplifier circuit 17, like the inverting amplifier circuit 16, is configured to invert the phase of the input AC voltage and output the inverted AC voltage. The inverting amplifier circuit 17 is provided so that AC voltages having phases opposite to each other are applied from the AC power supply 13 to the AC voltage applying electrodes 2 and 3.

【0035】交流電流測定器7は、上記オペアンプ1
8、負帰還抵抗20、バッファ23および減算回路24
から構成されており、以下に示すように接続されてい
る。すなわち、上記切換スイッチ15のC端子は、バッ
ファ23の入力端子にも接続されており、上記オペアン
プ18およびバッファ23の出力端子は、減算回路24
の入力端子に接続されている。
The AC current measuring device 7 is provided with the operational amplifier 1
8, negative feedback resistor 20, buffer 23 and subtraction circuit 24
And are connected as shown below. That is, the C terminal of the changeover switch 15 is also connected to the input terminal of the buffer 23, and the output terminals of the operational amplifier 18 and the buffer 23 are connected to the subtraction circuit 24.
Is connected to the input terminal of

【0036】この場合、オペアンプ18ならびに負帰還
抵抗20は、電流電圧変換回路を構成しており、負帰還
抵抗20に交流電流が流れていない状態では、オペアン
プ18の出力端子および非反転入力端子は、自己の反転
入力端子と等電位となっている。負帰還抵抗20に交流
電流が流れると、オペアンプ18からは、交流電圧印加
用電極2に印加される交流電圧と、負帰還抵抗20に流
れる交流電流(交流電圧印加用電極2に流れる交流電
流)が変換された交流電圧とが加算された交流電圧が出
力されるようになる。
In this case, the operational amplifier 18 and the negative feedback resistor 20 constitute a current-voltage conversion circuit. When no AC current flows through the negative feedback resistor 20, the output terminal and the non-inverting input terminal of the operational amplifier 18 are not connected. Has the same potential as its own inverting input terminal. When an AC current flows through the negative feedback resistor 20, the operational amplifier 18 outputs an AC voltage applied to the AC voltage applying electrode 2 and an AC current flowing through the negative feedback resistor 20 (AC current flowing through the AC voltage applying electrode 2). An AC voltage obtained by adding the converted AC voltage to the AC voltage is output.

【0037】このとき、バッファ23からは、交流電圧
印加用電極2に印加される交流電圧のみが出力されるの
で、減算回路24により、オペアンプ18から与えられ
る交流電圧から、バッファ23から与えられる交流電圧
が減算されることで、減算回路24から交流電圧印加用
電極2に流れる交流電流に対応した交流電圧が出力され
るようになっている。
At this time, since only the AC voltage applied to the AC voltage applying electrode 2 is output from the buffer 23, the AC voltage applied from the operational amplifier 18 is subtracted from the AC voltage applied from the operational amplifier 18 by the subtraction circuit 24. By subtracting the voltage, an AC voltage corresponding to the AC current flowing from the subtraction circuit 24 to the AC voltage applying electrode 2 is output.

【0038】同様にして、交流電流測定器8は、上記オ
ペアンプ19、負帰還抵抗21、バッファ25および減
算回路26から構成されており、以下に示すように接続
されている。すなわち、反転増幅回路17の出力端子
は、バッファ25の入力端子にも接続され、上記オペア
ンプ19およびバッファ25の各出力端子は、減算回路
26の入力端子に接続されている。
Similarly, the AC current measuring device 8 includes the operational amplifier 19, the negative feedback resistor 21, the buffer 25, and the subtraction circuit 26, and is connected as shown below. That is, the output terminal of the inverting amplifier 17 is also connected to the input terminal of the buffer 25, and the output terminals of the operational amplifier 19 and the buffer 25 are connected to the input terminal of the subtraction circuit 26.

【0039】この場合においても、上記した交流電流測
定器7と同様にして、減算回路26により、オペアンプ
19から与えられる交流電圧から、バッファ25から与
えられる交流電圧が減算されることで、減算回路26か
ら交流電圧印加用電極3に流れる交流電流に対応した交
流電圧が出力されるようになっている。
Also in this case, the subtraction circuit 26 subtracts the AC voltage supplied from the buffer 25 from the AC voltage supplied from the operational amplifier 19 in the same manner as the AC current measuring device 7 described above. An AC voltage corresponding to an AC current flowing from the AC voltage application electrode 3 to the AC voltage application electrode 3 is output.

【0040】交流電圧測定器9は、減算回路27から構
成されている。具体的には、上記切換スイッチ15のC
端子および反転増幅回路17の出力端子が、減算回路2
7の入力端子に接続されており、すなわち、交流電圧印
加用電極2、3に印加される交流電圧が減算回路27に
与えられるようになっている。減算回路27は、切換ス
イッチ15のC端子から与えられる交流電圧から、反転
増幅回路17の出力端子から与えられる交流電圧を減算
することで、交流電圧印加用電極2に印加される交流電
圧から、交流電圧印加用電極3に印加される交流電圧を
減算し、その減算結果を、後述する切換スイッチ28の
C端子に与えるようになっている。
The AC voltage measuring device 9 comprises a subtraction circuit 27. Specifically, C of the changeover switch 15
Terminal and the output terminal of the inverting amplifier circuit 17
7, that is, the AC voltage applied to the AC voltage application electrodes 2 and 3 is supplied to the subtraction circuit 27. The subtraction circuit 27 subtracts the AC voltage applied from the output terminal of the inverting amplifier circuit 17 from the AC voltage applied from the C terminal of the changeover switch 15, thereby obtaining an AC voltage applied to the AC voltage application electrode 2 from the AC voltage applied to the AC voltage application electrode 2. The AC voltage applied to the AC voltage applying electrode 3 is subtracted, and the result of the subtraction is supplied to a C terminal of a changeover switch 28 described later.

【0041】演算器12は、加算回路29から構成され
ている。具体的には、上記減算回路24、26の各出力
端子が、加算回路29の入力端子に接続されており、す
なわち、交流電圧印加用電極2、3に流れる交流電流に
対応した交流電圧が加算回路29に与えられるようにな
っている。加算回路29は、減算回路24から与えられ
る交流電圧と、減算回路26から与えられる交流電圧と
を加算するもので、加算して得られた交流電圧を、その
位相を反転すると共に、−90°移相回路30を介して
上記切換スイッチ28のA端子に与えるようになってい
る。
The arithmetic unit 12 comprises an adder circuit 29. Specifically, the output terminals of the subtraction circuits 24 and 26 are connected to the input terminals of the addition circuit 29, that is, the AC voltage corresponding to the AC current flowing through the AC voltage application electrodes 2 and 3 is added. A circuit 29 is provided. The adding circuit 29 adds the AC voltage supplied from the subtracting circuit 24 and the AC voltage supplied from the subtracting circuit 26. The adding AC voltage inverts the phase of the AC voltage obtained by -90 °. The signal is supplied to the A terminal of the changeover switch 28 via the phase shift circuit 30.

【0042】また、減算回路24の出力端子は、−90
°移相回路31を介して切換スイッチ28のB端子にも
接続されている。これら−90°移相回路30、31
は、金属板4が交流電圧印加用電極2、3間に挿入され
たときに形成されるコンデンサ成分において、そのコン
デンサ成分から出力される交流電流の位相が、交流電圧
の位相よりも90°だけ進むことを考慮して設けられて
いるもので、入力した交流電圧の位相を90°だけ遅ら
せて出力するようになっている。
The output terminal of the subtraction circuit 24 is -90.
° It is also connected to the B terminal of the changeover switch 28 via the phase shift circuit 31. These -90 ° phase shift circuits 30, 31
In a capacitor component formed when the metal plate 4 is inserted between the AC voltage applying electrodes 2 and 3, the phase of the AC current output from the capacitor component is 90 ° smaller than the phase of the AC voltage. It is provided in consideration of the advance, and outputs the input AC voltage with the phase delayed by 90 °.

【0043】演算器10は、上記切換スイッチ28、掛
算回路32、ローパスフィルタ(LPF)33、A/D
コンバータ34およびマイコン22から、以下に示すよ
うに構成されている。上述したように、切換スイッチ2
8のA、B、C端子にはそれぞれ加算回路29、減算回
路24、27から出力される交流電圧が与えられるよう
になっており、D端子は掛算回路32の入力端子に接続
されている。
The arithmetic unit 10 includes the changeover switch 28, the multiplying circuit 32, a low-pass filter (LPF) 33, an A / D
The converter 34 and the microcomputer 22 are configured as follows. As described above, the changeover switch 2
AC voltages output from the adder circuit 29 and the subtractor circuits 24 and 27 are respectively supplied to the A, B, and C terminals of 8, and the D terminal is connected to the input terminal of the multiplication circuit 32.

【0044】切換スイッチ28は、上記マイコン22か
らの制御により、各端子間の接続状態が切換わるように
なっており、具体的には、図5に示すように、A端子と
D端子のみが接続される第1の状態と、B端子とD端子
のみが接続される第2の状態と、C端子とD端子のみが
接続される第3の状態との間で切換わるようになってい
る。
The changeover switch 28 changes the connection state between the terminals under the control of the microcomputer 22. Specifically, as shown in FIG. 5, only the A terminal and the D terminal are connected. The state is switched between a first state in which the terminals are connected, a second state in which only the terminals B and D are connected, and a third state in which only the terminals C and D are connected. .

【0045】掛算回路32には交流電源13から出力さ
れる交流電圧が反転増幅回路16を介して与えられるよ
うになっており、切換スイッチ28が第1の状態のとき
に、加算回路29から与えられる交流電圧の振幅値と、
交流電源13から与えられる交流電圧の振幅値とを掛算
し、その掛算結果を、ローパスフィルタ33およびA/
Dコンバータ34を介してマイコン22に与えるように
なっている。
An AC voltage output from the AC power supply 13 is supplied to the multiplying circuit 32 via the inverting amplifier circuit 16. When the changeover switch 28 is in the first state, the AC voltage is supplied from the adding circuit 29. The amplitude of the AC voltage
It multiplies the amplitude value of the AC voltage supplied from the AC power supply 13 and outputs the multiplication result to the low-pass filter 33 and the A / A
The signal is supplied to the microcomputer 22 via the D converter 34.

【0046】また、掛算回路32は、切換スイッチ28
が第1、第2および第3の状態のときに、それぞれ加算
回路29、減算回路24および27から出力される交流
電圧の振幅値を、交流電源13から与えられる交流電圧
の振幅値と掛算したのち、ローパスフィルタ33および
A/Dコンバータ34を介してマイコン22に与えるよ
うになっている。
The multiplying circuit 32 includes a changeover switch 28
Are in the first, second and third states, the amplitude value of the AC voltage output from the addition circuit 29 and the amplitude value of the AC voltage output from the subtraction circuits 24 and 27 are multiplied by the amplitude value of the AC voltage supplied from the AC power supply 13. Thereafter, the signal is supplied to the microcomputer 22 via the low-pass filter 33 and the A / D converter 34.

【0047】ローパスフィルタ33は、掛算回路32か
ら与えられる交流電圧のうち、高周波成分を除去して、
直流成分をA/Dコンバータ34に与えるようになって
おり、A/Dコンバータ34は、ローパスフィルタ33
から与えられたアナログ信号をデジタル信号に変換して
マイコン22に出力するようになっている。
The low-pass filter 33 removes high-frequency components from the AC voltage supplied from the multiplication circuit 32,
The DC component is provided to an A / D converter 34, and the A / D converter 34 includes a low-pass filter 33.
Is converted into a digital signal and output to the microcomputer 22.

【0048】制御装置11は、上記マイコン22、可変
増幅回路14、切換スイッチ15および切換スイッチ2
8から構成されている。尚、可変増幅回路14、切換ス
イッチ15および切換スイッチ28は、それぞれ制御線
14a、15aおよび28aを通じてマイコン22に制
御されるようになっている。
The control device 11 includes the microcomputer 22, the variable amplifier circuit 14, the changeover switch 15, and the changeover switch 2
8. The variable amplifier circuit 14, the changeover switch 15 and the changeover switch 28 are controlled by the microcomputer 22 through control lines 14a, 15a and 28a, respectively.

【0049】図6は、前述した可変増幅回路14の内部
構成を示している。基本的な構成としては、周知のR/
2Rラダー抵抗回路網14bが用いられており、抵抗値
Rに設定された複数の抵抗14cと、抵抗値2Rに設定
された複数の抵抗14dとが梯子状に接続されている。
抵抗14cと抵抗14dとの共通接続点のうち、R/2
Rラダー抵抗回路網14bの出力端子となる共通接続点
は、オペアンプ14eの非反転入力端子に接続されてい
る。
FIG. 6 shows the internal configuration of the variable amplifier circuit 14 described above. The basic configuration is a well-known R /
A 2R ladder resistor network 14b is used, and a plurality of resistors 14c set to a resistance value R and a plurality of resistors 14d set to a resistance value 2R are connected in a ladder shape.
Of the common connection points of the resistors 14c and 14d, R / 2
The common connection point serving as the output terminal of the R ladder resistor network 14b is connected to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 14e.

【0050】オペアンプ14eの出力端子は、自己の反
転入力端子に接続されていると共に、抵抗14fを介し
てオペアンプ14gの反転入力端子に接続されている。
オペアンプ14gの非反転入力端子は、接地されてお
り、出力端子は、負帰還抵抗14hを介して自己の反転
入力端子に接続されている。すなわち、オペアンプ14
g、抵抗14fおよび負帰還抵抗14hにより、反転増
幅回路が構成されており、これにより、前述したよう
に、可変増幅回路14において、入力した交流電圧の位
相が反転されて出力されるようになっている。
The output terminal of the operational amplifier 14e is connected to its own inverting input terminal and to the inverting input terminal of the operational amplifier 14g via a resistor 14f.
The non-inverting input terminal of the operational amplifier 14g is grounded, and the output terminal is connected to its own inverting input terminal via a negative feedback resistor 14h. That is, the operational amplifier 14
g, the resistor 14f, and the negative feedback resistor 14h constitute an inverting amplifier circuit. As described above, the variable amplifying circuit 14 inverts the phase of the input AC voltage and outputs the inverted AC voltage. ing.

【0051】また、各抵抗14dにあって、R/2Rラ
ダー抵抗回路網14bの入力端子となる各端子には、各
端子に対応して設けられた切換スイッチ14iの可動接
点が接続されている。各切換スイッチ14iの一方の固
定接点は上記交流電源13に接続され、他方の固定接点
は接地されている。尚、各切換スイッチ14iの切換動
作は、制御線14aを通じて、マイコン22からの制御
に基づいて行われるようになっている。
A movable contact of a change-over switch 14i provided corresponding to each terminal is connected to each terminal of each resistor 14d which is an input terminal of the R / 2R ladder resistance network 14b. . One fixed contact of each changeover switch 14i is connected to the AC power supply 13, and the other fixed contact is grounded. The switching operation of each switch 14i is performed under the control of the microcomputer 22 through the control line 14a.

【0052】以上の説明により、可変増幅回路14は、
マイコン22からの制御に基づいて各切換スイッチ14
iが切換動作され、交流電源13から与えられる交流電
圧の振幅値を、所定の値となるように増幅して出力する
ようになっている。この場合、可変増幅回路14の電圧
増幅率をaとすると、電圧増幅率aは、0<a≦1に設
定されている。
As described above, the variable amplifier circuit 14
Each changeover switch 14 is controlled based on the control from the microcomputer 22.
i is switched, and the amplitude value of the AC voltage supplied from the AC power supply 13 is amplified and output to a predetermined value. In this case, assuming that the voltage amplification factor of the variable amplifier circuit 14 is a, the voltage amplification factor a is set to 0 <a ≦ 1.

【0053】次に、第1実施例の作用について、図7な
いし図11も参照して説明する。尚、図3に示すよう
に、交流電源13から出力される交流電圧をv0 、切換
スイッチ15のC端子から出力される交流電圧、すなわ
ち、交流電圧印加用電極2に印加される交流電圧をv1
、反転増幅回路17から出力される交流電圧、すなわ
ち、交流電圧印加用電極3に印加される交流電圧をv2
、減算回路24から出力される交流電圧をv3 、減算
回路26から出力される交流電圧をv4 、加算回路29
から出力される交流電圧をv5 、−90°移相回路30
から出力される交流電圧をv6 、反転増幅回路16から
出力される交流電圧をv7 とし、各交流電圧vn の振幅
値をVn (n は0 〜7 )として表す。また、金属板4を
搬送する搬送装置などの周囲物体は、十分に接地されて
おり、それら周囲物体の電位は0ボルトに保持されてい
るとする。
Next, the operation of the first embodiment will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 3, the AC voltage output from the AC power supply 13 is v0, the AC voltage output from the C terminal of the changeover switch 15, that is, the AC voltage applied to the AC voltage applying electrode 2 is v1.
The AC voltage output from the inverting amplifier circuit 17, that is, the AC voltage applied to the AC voltage applying electrode 3 is represented by v2
The AC voltage output from the subtraction circuit 24 is v3, the AC voltage output from the subtraction circuit 26 is v4,
The AC voltage output from the V5, -90 ° phase shift circuit 30
, The AC voltage output from the inverting amplifier circuit 16 is denoted by v7, and the amplitude value of each AC voltage vn is denoted by Vn (n is 0 to 7). Further, it is assumed that peripheral objects such as a transport device that transports the metal plate 4 are sufficiently grounded, and the potential of the peripheral objects is maintained at 0 volt.

【0054】いま、交流電圧印加装置6により、交流電
圧印加用電極2、3に互いに逆位相となる交流電圧v1
、v2 を印加する。この状態において、金属板4が搬
送装置により搬送されて交流電圧印加用電極2、3間に
挿入されると、金属板4が導電性であることから、図7
に示すように、交流電圧印加用電極2と金属板4との間
および交流電圧印加用電極3と金属板4との間で、それ
ぞれ電気力線が発生して、コンデンサ成分が形成される
ようになる。また、ガード電極2aと金属板4との間お
よびガード電極3aと金属板4との間でも、それぞれ電
気力線が発生して、コンデンサ成分が形成されるように
なる(図7中、電気力線を破線Eにて示している)。
Now, the AC voltage applying device 6 causes the AC voltage applying electrodes 2 and 3 to apply the AC voltage v1 having opposite phases to each other.
, V2. In this state, when the metal plate 4 is transported by the transport device and inserted between the electrodes 2 and 3 for applying an AC voltage, the metal plate 4 is electrically conductive.
As shown in FIG. 3, electric lines of force are generated between the AC voltage applying electrode 2 and the metal plate 4 and between the AC voltage applying electrode 3 and the metal plate 4 to form a capacitor component. become. Also, lines of electric force are generated between the guard electrode 2a and the metal plate 4 and between the guard electrode 3a and the metal plate 4, respectively, so that a capacitor component is formed (in FIG. 7, the electric force). The lines are indicated by broken lines E).

【0055】このとき、実際の測定に寄与するコンデン
サ成分は、交流電圧印加用電極2、3と金属板4との間
に形成されるコンデンサ成分であり、そのコンデンサ成
分において発生する電気力線は、ガード電極2a、3a
と金属板4との間においても電気力線が発生しているこ
とから、交流電圧印加用電極2、3の各端部において曲
げられることはなく、これにより、測定誤差が生じない
ようになっている。
At this time, the capacitor component that contributes to the actual measurement is a capacitor component formed between the AC voltage applying electrodes 2 and 3 and the metal plate 4, and the lines of electric force generated in the capacitor component are , Guard electrodes 2a, 3a
Since lines of electric force are also generated between the electrode and the metal plate 4, there is no bending at each end of the AC voltage applying electrodes 2, 3, thereby preventing a measurement error from occurring. ing.

【0056】また、この場合、測定系は、図8に示す等
価回路で表すことができる。すなわち、交流電圧印加用
電極2、3間の中点Pに金属板4が位置していると想定
されるもので、金属板4と交流電圧印加用電極2との間
に形成されるコンデンサ成分の静電容量をC1 、金属板
4と交流電圧印加用電極3との間に形成されるコンデン
サ成分の静電容量をC2 、金属板4と周囲物体との間に
存在する浮遊容量をCs とし、静電容量C1 に流れる交
流電流をi1 、静電容量C2 に流れる交流電流をi2 と
して示している。
In this case, the measuring system can be represented by an equivalent circuit shown in FIG. That is, it is assumed that the metal plate 4 is located at the midpoint P between the AC voltage applying electrodes 2 and 3, and a capacitor component formed between the metal plate 4 and the AC voltage applying electrode 2 is formed. Is C1, the capacitance of a capacitor component formed between the metal plate 4 and the AC voltage applying electrode 3 is C2, and the stray capacitance existing between the metal plate 4 and the surrounding object is Cs. , The AC current flowing through the capacitance C1 is denoted by i1, and the AC current flowing through the capacitance C2 is denoted by i2.

【0057】さて、上記静電容量C1 、C2 は、交流電
圧印加用電極2、3の面積をS、交流電圧印加用電極2
と金属板4との間の距離をd1 、交流電圧印加用電極3
と金属板4との間の距離をd2 、空気の誘電率をεとす
ると、次式で表される。
The capacitances C1 and C2 are determined by setting the area of the AC voltage applying electrodes 2 and 3 to S,
The distance between the electrode 3 and the metal plate 4 is d1,
Assuming that the distance between the metal plate 4 and the metal plate 4 is d2 and the dielectric constant of air is ε, the following equation is obtained.

【0058】[0058]

【数1】 (Equation 1)

【0059】また、交流の角周波数をωとすると、交流
電圧印加用電極2、3にそれぞれ交流電圧v1 、v2 が
印加されていることから、交流電圧印加用電極2、3に
流れる交流電流i1 、i2 の振幅値I1 、I2 は、次式
で表される。
When the angular frequency of the alternating current is ω, since the alternating voltages v 1 and v 2 are applied to the alternating voltage applying electrodes 2 and 3, respectively, the alternating current i 1 flowing through the alternating voltage applying electrodes 2 and 3 is applied. , I2 are represented by the following equations.

【0060】[0060]

【数2】 (Equation 2)

【0061】但し、ω=2πf、fは交流の周波数であ
る。このとき、交流電流i1 、i2の位相は、それぞれ
交流電圧v1 、v2 の位相に対して90°だけ進んでい
ることになる。
Here, ω = 2πf, f is an alternating current frequency. At this time, the phases of the AC currents i1 and i2 are ahead of the phases of the AC voltages v1 and v2 by 90 degrees.

【0062】ここで、金属板4が交流電圧印加用電極
2、3間に挿入されるにあたって、金属板4が交流電圧
印加用電極2、3間の中点に挿入された場合を考える。
前述したように、交流電圧印加用電極2、3には、互い
に逆位相となる交流電圧v1 、v2 が印加されているこ
とから、それぞれの振幅値V1 、V2 が等しければ、交
流電圧印加用電極2、3間の中点の電位は0ボルトとな
る。したがって、交流電圧印加用電極2、3間の中点に
挿入された金属板4の電位は0ボルトに保たれ、周囲物
体の電位(0ボルト)と等しく保たれるので、金属板4
と周囲物体との間に存在する浮遊容量Cs を通じて漏れ
電流が流れることはない。このとき、交流電流i1 、i
2 の振幅値I1 、I2 は、次式の関係となる。
Here, it is assumed that the metal plate 4 is inserted between the electrodes 2 and 3 for applying the AC voltage when the metal plate 4 is inserted between the electrodes 2 and 3 for applying the AC voltage.
As described above, the AC voltages v1 and v2 having opposite phases are applied to the AC voltage application electrodes 2 and 3, respectively. Therefore, if the amplitude values V1 and V2 are equal, the AC voltage application electrodes The potential at the midpoint between the points 2 and 3 is 0 volt. Therefore, the potential of the metal plate 4 inserted at the midpoint between the AC voltage applying electrodes 2 and 3 is maintained at 0 volt, and is kept equal to the potential of the surrounding object (0 volt).
No leakage current flows through the stray capacitance Cs existing between the capacitor and the surrounding object. At this time, the alternating currents i1, i
2 have the following relationship.

【0063】[0063]

【数3】 (Equation 3)

【0064】したがって、上記式(3)〜(5)より、
次式が成立する。
Therefore, from the above equations (3) to (5),
The following equation holds.

【0065】[0065]

【数4】 (Equation 4)

【0066】このとき、上記式(1)〜(6)より、次
式が導出される。
At this time, the following equation is derived from the above equations (1) to (6).

【0067】[0067]

【数5】 (Equation 5)

【0068】但し、上記式(7)において、Lは交流電
圧印加用電極2、3間の距離、dcは金属板4の厚さで
ある。そして、上記式(7)より、金属板4の厚さdc
を算出する式は、次式で表すことができる。
In the above equation (7), L is the distance between the AC voltage applying electrodes 2 and 3, and dc is the thickness of the metal plate 4. From the above equation (7), the thickness dc of the metal plate 4 is calculated.
Can be expressed by the following equation.

【0069】[0069]

【数6】 (Equation 6)

【0070】したがって、上記式(8)より、交流電圧
印加用電極2、3間の距離L、空気の誘電率ε、角周波
数ωおよび交流電圧印加用電極2、3の面積Sが一定で
ある場合、(V1 −V2 )/I1 の値を求めれば、金属
板4の厚さdc を求められることが分かる。
Therefore, according to the above equation (8), the distance L between the AC voltage applying electrodes 2 and 3, the dielectric constant ε of air, the angular frequency ω, and the area S of the AC voltage applying electrodes 2 and 3 are constant. In this case, it is understood that the thickness dc of the metal plate 4 can be obtained by calculating the value of (V1 -V2) / I1.

【0071】ところで、実際には、金属板4が交流電圧
印加用電極2、3間に挿入されるにあたっては、搬送装
置の精度が高くない場合には、交流電圧印加用電極2、
3間の中点からずれて挿入されることが考えられる。し
かしながら、交流電圧印加用電極2、3にそれぞれ流れ
る交流電流i1 、i2 について、上記式(5)が成立し
ていれば、上述したように、金属板4の厚さdc を求め
ることができる。
In practice, when the metal plate 4 is inserted between the AC voltage applying electrodes 2 and 3, if the accuracy of the transfer device is not high, the AC voltage applying electrodes 2
It is conceivable that it is inserted at a position deviated from the midpoint between the three. However, if the above equation (5) holds for the alternating currents i1 and i2 flowing through the AC voltage applying electrodes 2 and 3, respectively, the thickness dc of the metal plate 4 can be obtained as described above.

【0072】また、たとえ周囲物体の電位が0ボルトに
保たれていなくても、交流電流i1、i2 について、上
記式(5)が成立すれば、金属板4と周囲物体とが等電
位となっているので、仮に、周囲物体の電位が0ボルト
に保たれていない場合であっても、金属板4の厚さdc
を求められることが分かる。
Even if the potential of the surrounding object is not kept at 0 volt, if the above equation (5) holds for the alternating currents i1 and i2, the metal plate 4 and the surrounding object have the same potential. Therefore, even if the potential of the surrounding object is not maintained at 0 volt, the thickness dc of the metal plate 4
It can be seen that is required.

【0073】以降においては、マイコン22により、金
属板4の厚さdc を求める手順について、具体的に説明
する。まず、上記式(8)について説明する。減算回路
24、26から出力される交流電圧v3 、v4 の各振幅
値V3 、V4 は、負帰還抵抗20、21の抵抗値をR1
とすると、次式で表される。
Hereinafter, a procedure for obtaining the thickness dc of the metal plate 4 by the microcomputer 22 will be specifically described. First, equation (8) will be described. The amplitude values V3 and V4 of the AC voltages v3 and v4 output from the subtraction circuits 24 and 26 are calculated by setting the resistance values of the negative feedback resistors 20 and 21 to R1.
Then, it is expressed by the following equation.

【0074】[0074]

【数7】 (Equation 7)

【0075】この場合、前述したように、交流電流i1
、i2 の位相が、交流電圧v1 、v2 の位相より90
°だけ進んでいることから、各交流電圧v3 、v4 の位
相は、交流電圧v1 、v2 の位相より90°だけ進んで
いることになる。また、加算回路29から出力される交
流電圧v5 の振幅値V5 は、加算回路29において位相
が反転されることから、次式で表される。
In this case, as described above, the alternating current i1
, I2 are 90 degrees faster than the phases of the AC voltages v1, v2.
Therefore, the phase of each of the AC voltages v3 and v4 is ahead of the phase of the AC voltages v1 and v2 by 90 degrees. The amplitude value V5 of the AC voltage v5 output from the addition circuit 29 is expressed by the following equation since the phase is inverted in the addition circuit 29.

【0076】[0076]

【数8】 (Equation 8)

【0077】よって、上記式(8)は、式(9)によ
り、次式で表すことができる。
Therefore, the above equation (8) can be expressed by the following equation using the equation (9).

【0078】[0078]

【数9】 (Equation 9)

【0079】尚、この式(12)は、以下に示すフロー
チャートの処理の中で、金属板4の厚さdc を算出する
際に使用する式として導出された式である。
This equation (12) is an equation derived as an equation used in calculating the thickness dc of the metal plate 4 in the processing of the flowchart shown below.

【0080】次に、マイコン22の制御について、図9
に示すフローチャートも参照して説明する。尚、図9に
おいて、|Va |、ΔVa は、マイコン22の制御プロ
グラムにおけるパラメータで、|Va |は、交流電圧v
1 、v2 のうち、切換スイッチ15の状態に応じて、可
変増幅回路14により、振幅値が可変とされる方の交流
電圧の振幅値の絶対値である。Vmax は、可変増幅回路
14により増幅されて出力される交流電圧の最大振幅値
で、この場合、前述したように、電圧増幅率aが0<a
≦1であることから、V0 となる。また、交流電圧vn
の振幅値Vn の絶対値を|Vn |(n は0 〜7 )として
表している。
Next, the control of the microcomputer 22 will be described with reference to FIG.
This will be described with reference to the flowchart shown in FIG. In FIG. 9, | Va | and ΔVa are parameters in the control program of the microcomputer 22, and | Va |
1 and v2, the absolute value of the amplitude value of the AC voltage whose amplitude value is made variable by the variable amplifier circuit 14 in accordance with the state of the changeover switch 15. Vmax is the maximum amplitude value of the AC voltage amplified and output by the variable amplifier circuit 14. In this case, as described above, the voltage amplification factor a is 0 <a.
Since ≤1, V0 is obtained. Also, the AC voltage vn
The absolute value of the amplitude value Vn is represented as | Vn | (n is 0 to 7).

【0081】ところで、金属板4が交流電圧印加用電極
2、3間に挿入されるにあたっては、上述したように、
交流電圧印加用電極2、3間の中点に挿入される場合
と、中点からずれて挿入される場合とが考えられること
から、それぞれの場合について説明する。
When the metal plate 4 is inserted between the AC voltage applying electrodes 2 and 3, as described above,
Since there is a case where the electrode is inserted at the middle point between the AC voltage application electrodes 2 and 3 and a case where the electrode is inserted shifted from the middle point, each case will be described.

【0082】(1)金属板4が交流電圧印加用電極2、
3間の中点に挿入された場合 金属板4が、交流電圧印加用電極2、3間の中点に挿入
された状態を、図7に示している。まず、測定が開始さ
れると、マイコン22は、ステップS1において、制御
プログラムを初期化する。具体的には、制御プログラム
に設定されているカウンタをクリアする。
(1) The metal plate 4 is an electrode 2 for applying an AC voltage,
FIG. 7 shows a state in which the metal plate 4 is inserted at the midpoint between the electrodes 2 and 3 for applying an AC voltage. First, when the measurement is started, the microcomputer 22 initializes a control program in step S1. Specifically, the counter set in the control program is cleared.

【0083】次いで、マイコン22は、ステップS2に
おいて、切換スイッチ15を第1の状態に切換え、すな
わち、切換スイッチ15のA端子とD端子とを接続する
と共に、B端子とC端子とを接続する。これにより、マ
イコン22は、以降の処理において、交流電圧v1 を制
御するようになり、すなわち、交流電圧v1 の|V1|
を変化させる状態となる。このとき、交流電圧v2 の|
V2 |は、交流電源13から出力される交流電圧v0 の
|V0 |と等しく一定となる。
Next, in step S2, the microcomputer 22 switches the changeover switch 15 to the first state, that is, connects the A terminal and the D terminal of the changeover switch 15 and connects the B terminal and the C terminal. . As a result, the microcomputer 22 controls the AC voltage v1 in the subsequent processing, that is, | V1 | of the AC voltage v1.
Is changed. At this time, |
V2.vertline. Becomes equal to | V0.vertline. Of the AC voltage v0 output from the AC power supply 13.

【0084】マイコン22は、ステップS3において、
可変増幅回路14の電圧増幅率aを1に設定し、|Va
|を、 |Va |=Vmax (=V0 ) とする。すなわち、この時点では、交流電圧v1 と交流
電圧v2 とは、位相が逆位相で、|V1 |と|V2 |と
が等しい関係となっている。次いで、マイコン22は、
ステップS4において、ΔVa にVmax を代入し、 ΔVa =Vmax (=V0 ) とする。
The microcomputer 22 determines in step S3
The voltage amplification factor a of the variable amplifier circuit 14 is set to 1 and | Va
Is | Va | = Vmax (= V0). That is, at this time, the alternating voltage v1 and the alternating voltage v2 have opposite phases, and | V1 | and | V2 | have the same relationship. Next, the microcomputer 22
In step S4, Vmax is substituted for ΔVa, and ΔVa = Vmax (= V0).

【0085】そして、マイコン22は、ステップS5に
おいて、切換スイッチ28を第1の状態に切換え、すな
わち、切換スイッチ28のA端子とD端子とを接続し、
交流電圧v6 の振幅値V6 を算出する。そして、マイコ
ン22は、ステップS6において、算出した交流電圧v
6 の振幅値V6 から|V6 |を算出し、|V6 |が制御
プログラムにあらかじめ記憶されている所定の許容範囲
内であるか否かを判断する。
Then, in step S5, the microcomputer 22 switches the changeover switch 28 to the first state, that is, connects the A terminal and the D terminal of the changeover switch 28,
The amplitude value V6 of the AC voltage v6 is calculated. Then, the microcomputer 22 determines in step S6 that the calculated AC voltage v
| V6 | is calculated from the amplitude value V6 of FIG. 6, and it is determined whether or not | V6 | is within a predetermined allowable range previously stored in the control program.

【0086】さて、この場合、金属板4が交流電圧印加
用電極2、3間の中点に挿入されているので、前述した
ように、金属板4の電位は0ボルトに保たれ、周囲物体
の電位(0ボルト)と等しく保たれている。したがっ
て、上記式(5)が成立し、上記式(11)より、|V
5 |は0ボルトとなる。ここで、交流電圧v5 と交流電
圧v6 とは、位相が90°だけずれているだけで、|V
5 |と|V6 |とは等しいことから、|V6 |は0ボル
トとなる。したがって、マイコン22は、ステップS6
において、「YES」と判断し、ステップS7に移行す
るようになる。
In this case, since the metal plate 4 is inserted at the midpoint between the AC voltage applying electrodes 2 and 3, the potential of the metal plate 4 is maintained at 0 volt as described above, (0 volts). Therefore, the above equation (5) holds, and from the above equation (11), | V
5 | is 0 volt. Here, the AC voltage v5 and the AC voltage v6 have a phase difference of only 90 °, and | V
Since 5 | is equal to | V6 |, | V6 | is 0 volts. Therefore, the microcomputer 22 determines in step S6
Is determined to be "YES", the process proceeds to step S7.

【0087】尚、実際には、金属板4の電位を0ボルト
にすることは非常に困難であることから、マイコン22
の制御プログラムにおいては、金属板4の電位が極めて
小さい場合、すなわち、|V6 |が所定の許容範囲内で
あれば、ステップS7に移行するようにしている。
In practice, it is very difficult to reduce the potential of the metal plate 4 to 0 volt.
In the control program, if the potential of the metal plate 4 is extremely small, that is, if | V6 | is within a predetermined allowable range, the process proceeds to step S7.

【0088】ステップS7に移行したマイコン22は、
切換スイッチ28を第2の状態に切換え、すなわち、切
換スイッチ28のB端子とD端子とを接続し、交流電圧
v3の振幅値V3 を算出する。次いで、マイコン22
は、ステップS8において、切換スイッチ28を第3の
状態に切換え、すなわち、切換スイッチ28のC端子と
D端子とを接続し、減算回路27において交流電圧v1
の振幅値V1 から交流電圧v2 の振幅値V2 を減算した
減算結果(V1 −V2 )を算出する。
The microcomputer 22 that has proceeded to step S7
The changeover switch 28 is switched to the second state, that is, the B terminal and the D terminal of the changeover switch 28 are connected, and the amplitude value V3 of the AC voltage v3 is calculated. Next, the microcomputer 22
Switches the changeover switch 28 to the third state in step S8, that is, connects the C terminal and the D terminal of the changeover switch 28, and sets the AC voltage v1 in the subtraction circuit 27.
Is subtracted from the amplitude value V2 of the AC voltage v2 from the amplitude value V1 of the above equation (V1-V2).

【0089】そして、マイコン22は、ステップS9に
おいて、(V1 −V2 )/V3 を算出し、ステップS1
0において、交流電圧印加用電極2、3間の距離L、空
気の誘電率ε、角周波数ω、交流電圧印加用電極2、3
の面積Sおよび負帰還抵抗20、21の抵抗値R1 が既
知であることから、上記式(12)より、金属板4の厚
さdc を算出する。
Then, the microcomputer 22 calculates (V1−V2) / V3 in step S9, and
At 0, the distance L between the AC voltage applying electrodes 2 and 3, the dielectric constant ε of air, the angular frequency ω, the AC voltage applying electrodes 2 and 3
Since the area S and the resistance R1 of the negative feedback resistors 20 and 21 are known, the thickness dc of the metal plate 4 is calculated from the above equation (12).

【0090】次いで、マイコン22は、ステップS11
において、算出結果を出力・表示するルーチンを行い、
ステップS12において、次の測定が行われるか否かを
判断する。マイコン22は、次の測定が行われると判断
したときにはステップS1に戻り、次の測定が行われな
いと判断したときには処理を終了する。
Next, the microcomputer 22 proceeds to step S11.
In, a routine to output and display the calculation result is performed,
In step S12, it is determined whether the next measurement is performed. When the microcomputer 22 determines that the next measurement is to be performed, the process returns to step S1, and when the microcomputer 22 determines that the next measurement is not performed, the process ends.

【0091】(2)金属板4が交流電圧印加用電極2、
3間の中点からずれて挿入された場合 上記(1)の状態とは異なり、金属板4が交流電圧印加
用電極2、3間の中点からずれて挿入された場合につい
て、図11に示す出力波形図も参照して説明する。尚、
図11において、(a)〜(f)は、それぞれ交流電圧
v1 〜v6 の出力波形を示している。図11において
は、概略的に説明するために、振幅値V1、V3 、V5
およびV6 を1周期毎に変化させて示しているが、実際
には、この限りではない。また、交流電圧v1 、v2 に
ついては、その振幅値の最大値が+V0 、最小値が−V
0 として表し、交流電圧v3 〜v6 については、その振
幅値の大きさを相対的なものとして表している。
(2) The metal plate 4 is an electrode 2 for applying an AC voltage,
FIG. 11 shows a case where the metal plate 4 is inserted shifted from the middle point between the AC voltage applying electrodes 2 and 3, unlike the state of (1). The description will be made with reference to the output waveform diagram shown in FIG. still,
In FIG. 11, (a) to (f) show output waveforms of AC voltages v1 to v6, respectively. In FIG. 11, the amplitude values V1, V3, V5
And V6 are shown changed in each cycle, but in practice this is not the case. For the AC voltages v1 and v2, the maximum value of the amplitude value is + V0 and the minimum value is -V
The amplitudes of the AC voltages v3 to v6 are expressed as relative values.

【0092】(ア)金属板4が交流電圧印加用電極2側
に偏って挿入された場合 金属板4が交流電圧印加用電極2側に偏って挿入された
状態を、図10に示している。マイコン22は、上記
(1)で説明したステップS1〜S5を実行することに
より、時刻t0 にて、周期T1 における交流電圧v1 、
v2 の|V1 |、|V2 |を等しくしている(図11
中、(a)、(b)参照)。
(A) When the metal plate 4 is inserted to the side of the electrode 2 for applying an alternating voltage The state in which the metal plate 4 is inserted to the side of the electrode 2 for applying an alternating voltage is shown in FIG. . The microcomputer 22 executes the steps S1 to S5 described in the above (1), so that at the time t0, the AC voltage v1 in the cycle T1,
| V1 | and | V2 | of v2 are made equal (FIG. 11).
Medium, (a), (b)).

【0093】さて、金属板4が交流電圧印加用電極2側
に偏って挿入された状態では、交流電圧印加用電極2と
金属板4との間の距離d1 と、交流電圧印加用電極3と
金属板4との間の距離d2 との関係は、 d1 <d2 となる。このとき、前述した静電容量C1 、C2 の関係
は、上記式(1)、(2)より、 C1 >C2 となり、交流電流i1 の|I1 |と、交流電流i2 の|
I2 |との関係は、上記式(3)、(4)より、 |I1 |>|I2 | となる。このとき、交流電流i1 、i2 に対応する交流
電圧v3 、v4 の|V3|、|V4 |の関係は、上記式
(9)、(10)より、 |V3 |>|V4 | となる(同図中、(c)、(d)参照)。
Now, in a state where the metal plate 4 is inserted to be biased toward the AC voltage applying electrode 2, the distance d 1 between the AC voltage applying electrode 2 and the metal plate 4 and the AC voltage applying electrode 3 The relationship with the distance d2 to the metal plate 4 is d1 <d2. At this time, the relationship between the capacitances C1 and C2 described above becomes C1> C2 from the above equations (1) and (2), and | I1 | of the alternating current i1 and |
From the above equations (3) and (4), the relation with | I2 | is | I1 |> | I2 |. At this time, the relationship between | V3 | and | V4 | of the AC voltages v3 and v4 corresponding to the AC currents i1 and i2 is given by | V3 |> | V4 | according to the above equations (9) and (10). (See (c) and (d) in the figure).

【0094】したがって、上記式(11)より、交流電
圧v3 と交流電圧v4 とが加算された交流電圧v5 の|
V5 |は、0ボルトから大きく変動するようになり(同
図中、(e)参照)、ひいては交流電圧v5 に対して位
相が90°だけ遅れた交流電圧v6 の|V6 |も、0ボ
ルトから大きく変動するようになる(同図中、(f)参
照)。そして、交流電圧v6 の|V6 |が所定の許容範
囲を越えているとき、マイコン22は、ステップS6に
おいて、「NO」と判断して、ステップS13に移行す
るようになる。
Therefore, according to the above equation (11), | of the AC voltage v5 obtained by adding the AC voltage v3 and the AC voltage v4 is |
V5 | greatly fluctuates from 0 volts (see (e) in the figure). As a result, | V6 | of the AC voltage v6 whose phase is delayed by 90 ° from the AC voltage v5 also changes from 0 volt. This greatly fluctuates (see (f) in the figure). When | V6 | of the AC voltage v6 exceeds the predetermined allowable range, the microcomputer 22 determines "NO" in step S6, and shifts to step S13.

【0095】ステップS13に移行したマイコン22
は、交流電圧v6 と交流電圧v7 とが同位相であるか逆
位相であるかを判断する。具体的には、掛算回路32に
おいて、交流電圧v6 の振幅値V6 と交流電圧v7 の振
幅値V7 とが掛算され、掛算結果が正であるときにはA
/Dコンバータ34から正電圧が与えられるので、同位
相であると判断し、掛算結果が負であるときにはA/D
コンバータ34から負電圧が与えられるので、逆位相で
あると判断することができる。
The microcomputer 22 that has proceeded to step S13
Determines whether the AC voltage v6 and the AC voltage v7 are in phase or out of phase. Specifically, in the multiplication circuit 32, the amplitude value V6 of the AC voltage v6 and the amplitude value V7 of the AC voltage v7 are multiplied, and when the multiplication result is positive, A
Since a positive voltage is supplied from the / D converter 34, it is determined that the phases are the same, and when the multiplication result is negative, the A / D
Since a negative voltage is applied from converter 34, it can be determined that the phases are opposite.

【0096】さて、ここで、加算回路29から出力され
る交流電圧v5 は、加算された交流電圧(v3 +v4 )
の位相が反転されていることから、金属板4が交流電圧
印加用電極2側に偏っている条件では、交流電圧v3 と
逆位相となる。したがって、交流電圧v5 に対して位相
が90°だけ遅れた交流電圧v6 は、交流電圧v3 に対
して位相が90°だけ遅れた交流電圧v1 と逆位相とな
る。
Here, the AC voltage v5 output from the adding circuit 29 is obtained by adding the AC voltage (v3 + v4).
Are reversed, the phase becomes opposite to the AC voltage v3 under the condition that the metal plate 4 is biased toward the AC voltage applying electrode 2 side. Therefore, the AC voltage v6 whose phase is delayed by 90 ° with respect to the AC voltage v5 has an opposite phase to the AC voltage v1 whose phase is delayed by 90 ° with respect to the AC voltage v3.

【0097】このとき、交流電圧v1 と交流電圧v7 と
は、交流電圧v0 に対して、共に位相が反転されている
ことから同位相であり、結局、交流電圧v6 と交流電圧
v7とは逆位相となり、A/Dコンバータ34の出力が
負になることによって、マイコン22は、金属板4が交
流電圧印加用電極2側に偏っていると判断することがで
き、ステップS13において、「NO」と判断して、ス
テップS15に移行する。
At this time, the AC voltage v1 and the AC voltage v7 have the same phase with respect to the AC voltage v0 because both phases are inverted. As a result, the AC voltage v6 and the AC voltage v7 have opposite phases. When the output of the A / D converter 34 becomes negative, the microcomputer 22 can determine that the metal plate 4 is biased toward the AC voltage applying electrode 2 side. After making the determination, the process proceeds to step S15.

【0098】ステップS15に移行したマイコン22
は、時刻t1 にて、交流電圧印加用電極2に印加される
交流電圧v1 を減少させるために、ΔVa にΔVa /2
(=Vmax /2=V0 /2)を代入し、ステップS16
において、可変増幅回路14の切換スイッチ14iを切
換動作することにより、|Va |に(|Va |−ΔV
a)を代入する。これにより、マイコン22は、周期T2
における交流電圧v1 の振幅値V1 をV0 /2とす
る。
The microcomputer 22 that has proceeded to step S15
In order to reduce the AC voltage v1 applied to the AC voltage applying electrode 2 at the time t1, ΔVa becomes ΔVa / 2
(= Vmax / 2 = V0 / 2), and step S16
, The switching operation of the changeover switch 14i of the variable amplifier circuit 14 is performed so that | Va |
Substitute a). As a result, the microcomputer 22 sets the period T2
The amplitude value V1 of the AC voltage v1 at V1 is V0 / 2.

【0099】したがって、交流電圧印加用電極2に印加
される交流電圧v1 の振幅値V1 が減少するので、交流
電圧印加用電極2に流れる交流電流i1 の振幅値I1 も
変化し、それに伴って、交流電圧v3 、v5 、v6 の振
幅値V3 、V5 、V6 も変化するようになる。また、マ
イコン22は、ステップS17において、制御プログラ
ムのカウンタをインクリメントする。
Accordingly, the amplitude value V1 of the AC voltage v1 applied to the AC voltage applying electrode 2 is reduced, so that the amplitude value I1 of the AC current i1 flowing through the AC voltage applying electrode 2 is also changed. The amplitude values V3, V5, V6 of the AC voltages v3, v5, v6 also change. In step S17, the microcomputer 22 increments a counter of the control program.

【0100】そして、マイコン22は、ステップS18
において、再度、交流電圧v6 の振幅値V6 を算出し、
ステップS19において、算出した振幅値V6 の|V6
|が所定の許容範囲内であるか否かを判断する。このと
き、|V6 |が所定の許容範囲内であれば、マイコン2
2は、金属板4と周囲物体とが略等電位に保たれ、浮遊
容量Cs に交流電流が殆ど流れていないと判断すること
ができ、ステップS19において、「YES」と判断す
る。そして、マイコン22は、ステップS7〜12を実
行して金属板4の厚さdc を算出する(上記(1)で説
明した処理を実行する)。
Then, the microcomputer 22 proceeds to step S18.
, The amplitude value V6 of the AC voltage v6 is calculated again,
In step S19, | V6 of the calculated amplitude value V6
It is determined whether or not | is within a predetermined allowable range. At this time, if | V6 | is within a predetermined allowable range, the microcomputer 2
In No. 2, it can be determined that the metal plate 4 and the surrounding object are kept at substantially the same potential, and that the alternating current hardly flows through the stray capacitance Cs, and it is determined as “YES” in the step S19. Then, the microcomputer 22 calculates the thickness dc of the metal plate 4 by executing steps S7 to S12 (executes the process described in the above (1)).

【0101】一方、入力した振幅値V6 の|V6 |が所
定の許容範囲を越えていれば、マイコン22は、金属板
4と周囲物体との間には、まだ、電位差があり、浮遊容
量Cs に交流電流が流れていると判断し、ステップS2
0に移行する。ステップS20に移行したマイコン22
は、制御プログラムのカウント値が所定値を越えている
か否かを判断し、所定値内であれば、ステップS21に
移行する。そして、マイコン22は、ステップS21に
おいて、再度、交流電圧v6 と交流電圧v7 とが同位相
であるか逆位相であるかを判断する。
On the other hand, if | V6 | of the input amplitude value V6 exceeds the predetermined allowable range, the microcomputer 22 determines that there is still a potential difference between the metal plate 4 and the surrounding object, and the floating capacitance Cs It is determined that an alternating current is flowing through step S2.
Move to 0. Microcomputer 22 shifted to step S20
Determines whether the count value of the control program exceeds a predetermined value, and if it is within the predetermined value, the process proceeds to step S21. Then, in step S21, the microcomputer 22 determines again whether the AC voltage v6 and the AC voltage v7 have the same phase or the opposite phase.

【0102】ここで、マイコン22は、交流電圧v6 と
交流電圧v7 とが逆位相であれば、交流電圧v1 の振幅
値V1 を、V0 /2よりさらに下げなければならないと
判断し、ステップS21において、「NO」と判断し、
再度、ステップS15に移行する。
Here, if the AC voltage v6 and the AC voltage v7 are in opposite phases, the microcomputer 22 determines that the amplitude value V1 of the AC voltage v1 must be further reduced below V0 / 2, and in step S21 , "NO",
The process returns to step S15.

【0103】一方、交流電圧v6 と交流電圧v7 とが逆
位相から同位相となってしまったときには、マイコン2
2は、交流電圧v1 の振幅値V1 を、V0 /2より上げ
なければならないと判断し、ステップS21において、
「YES」と判断してステップS22に移行する。尚、
この場合は、ステップS22に移行した場合について説
明する。
On the other hand, when the AC voltage v6 and the AC voltage v7 change from the opposite phase to the same phase, the microcomputer 2
2 judges that the amplitude value V1 of the AC voltage v1 must be raised above V0 / 2, and in step S21,
If "YES" is determined, the process proceeds to step S22. still,
In this case, the case where the process proceeds to step S22 will be described.

【0104】ステップS22に移行したマイコン22
は、時刻t2 にて、ΔVa にΔVa /2(=Vmax /4
=V0 /4)を代入し、ステップS23に移行して、可
変増幅回路14の切換スイッチ14iを切換動作し、|
Va |に(|Va |+ΔVa )を代入する。これによ
り、マイコン22は、周期T3 における交流電圧v1 の
振幅値V1 を(3/4)V0 とする。そして、マイコン
22は、再度、ステップS17〜19を実行して、交流
電圧v6 の|V6 |が所定の許容範囲内であるか否かを
判断する。
Microcomputer 22 shifted to step S22
Is that at time t2, ΔVa becomes ΔVa / 2 (= Vmax / 4
= V0 / 4), and the process proceeds to step S23 to perform a switching operation of the changeover switch 14i of the variable amplifying circuit 14, and |
(| Va | + ΔVa) is substituted for Va |. Thereby, the microcomputer 22 sets the amplitude value V1 of the AC voltage v1 in the cycle T3 to (3/4) V0. Then, the microcomputer 22 executes steps S17 to S19 again to determine whether or not | V6 | of the AC voltage v6 is within a predetermined allowable range.

【0105】図11においては、具体的な一例として、
マイコン22が、交流電圧v1 の振幅値V1 を、時刻t
3 において、(5/8)V0 とし、時刻t4 において、
(11/16)V0 とし、時刻t5 において、(21/
32)V0 とし、時刻t6 において、周期T6 における
交流電圧v6 の|V6 |が所定の許容範囲内であると判
断して、金属板4の厚さdc を算出する場合を示してい
る。尚、実際には、各周期において、交流電圧v4 の振
幅値V4 も変化するが、図11では、位相関係のみを示
し、振幅値V4 は一定としている。
In FIG. 11, as a specific example,
The microcomputer 22 calculates the amplitude value V1 of the AC voltage v1 at time t.
At (3), (5/8) V0 is set, and at time t4,
(11/16) V0, and at time t5, (21 /
32) V0 is set, and at time t6, | V6 | of the AC voltage v6 in the cycle T6 is determined to be within a predetermined allowable range, and the thickness dc of the metal plate 4 is calculated. Actually, the amplitude value V4 of the AC voltage v4 also changes in each cycle, but FIG. 11 shows only the phase relationship, and the amplitude value V4 is constant.

【0106】尚、マイコン22は、ステップS20にお
いて、制御プログラムのカウント値が所定値を越えてい
ると判断したときには、ステップS24において、エラ
ー処理をするルーチンを行い、ステップS1に戻る。
If the microcomputer 22 determines in step S20 that the count value of the control program has exceeded a predetermined value, it performs an error processing routine in step S24 and returns to step S1.

【0107】(イ)金属板4が交流電圧印加用電極3側
に偏って挿入された場合 金属板4が交流電圧印加用電極3側に偏って挿入された
場合においては、時刻t0 にて、交流電圧v6 と交流電
圧v7 とは同位相となることから、マイコン22は、ス
テップS13において、「YES」と判断し、ステップ
S14に移行する。そして、マイコン22は、ステップ
S14において、切換スイッチ15を第1の状態から第
2の状態に切換え、すなわち、切換スイッチ15のA端
子とC端子とを接続すると共に、B端子とD端子とを接
続することにより、交流電圧v2を制御し、すなわち、
以降の処理において、交流電圧v2 の|V2 |を変化さ
せる状態となる。このとき、交流電圧v1 の|V1 |
は、|V0 |で一定となる。以降、上記(ア)と同様の
処理を実行する。
(A) When the metal plate 4 is inserted with a bias toward the AC voltage applying electrode 3 When the metal plate 4 is inserted with a bias toward the AC voltage applying electrode 3, at time t 0, Since the AC voltage v6 and the AC voltage v7 have the same phase, the microcomputer 22 determines "YES" in step S13, and proceeds to step S14. Then, in step S14, the microcomputer 22 switches the changeover switch 15 from the first state to the second state, that is, connects the A terminal and the C terminal of the changeover switch 15 and connects the B terminal and the D terminal. The connection controls the AC voltage v2, that is,
In the subsequent processing, the state where | V2 | of the AC voltage v2 is changed. At this time, | V1 |
Is constant at | V0 |. Thereafter, the same processing as the above (A) is executed.

【0108】このように、マイコン22は、交流電圧v
6 と交流電圧v7 とが同位相であるか否かを判断し、判
断結果に基づいて、交流電圧v6 の|V6 |が所定の許
容範囲内となるように、交流電圧v1 もしくは交流電圧
v2 を制御し、最終的に、交流電圧v6 の|V6 |が所
定の許容範囲内であるときに、上記(1)で説明した処
理を実行して、金属板4の厚さdc を算出するようにし
ている。
As described above, the microcomputer 22 outputs the AC voltage v
6 and the AC voltage v7 are in phase with each other, and based on the determination result, the AC voltage v1 or the AC voltage v2 is set so that | V6 | of the AC voltage v6 falls within a predetermined allowable range. Control, and finally, when | V6 | of the AC voltage v6 is within a predetermined allowable range, the processing described in the above (1) is executed to calculate the thickness dc of the metal plate 4. ing.

【0109】さて、上記実施例では、被測定対象物が金
属板4である場合、すなわち、被測定対象物が導電体で
ある場合について説明してきたが、被測定対象物が絶縁
体あるいは半導体であっても良く、以下、被測定対象物
が絶縁体あるいは半導体である場合について説明する。
In the above embodiment, the case where the object to be measured is the metal plate 4, that is, the case where the object to be measured is a conductor, has been described. However, the object to be measured is an insulator or a semiconductor. The case where the object to be measured is an insulator or a semiconductor will be described below.

【0110】まず、被測定対象物が絶縁体である場合に
ついて説明する。この場合、測定系は、図12に示す等
価回路で表すことができる。絶縁体の容量をCi 、絶縁
体の厚さをdi 、絶縁体の誘電率をεx とすると、絶縁
体の容量Ci は、次式で表される。
First, the case where the object to be measured is an insulator will be described. In this case, the measurement system can be represented by an equivalent circuit shown in FIG. Assuming that the capacitance of the insulator is Ci, the thickness of the insulator is di, and the dielectric constant of the insulator is εx, the capacitance Ci of the insulator is expressed by the following equation.

【0111】[0111]

【数10】 (Equation 10)

【0112】このとき、前述した式(7)の左辺は、前
記式(1)、(2)および(13)より、次式で表すこ
とができる。
At this time, the left side of the above equation (7) can be expressed by the following equation from the above equations (1), (2) and (13).

【0113】[0113]

【数11】 [Equation 11]

【0114】また、交流電圧印加用電極2、3間の距離
Lは、次式で表される。
The distance L between the AC voltage applying electrodes 2 and 3 is expressed by the following equation.

【0115】[0115]

【数12】 (Equation 12)

【0116】これにより、上記式(14)は、次式で表
される。
Accordingly, the above equation (14) is represented by the following equation.

【0117】[0117]

【数13】 (Equation 13)

【0118】したがって、絶縁体の厚さdi を算出する
式は、次式で表すことができる。
Therefore, the formula for calculating the thickness di of the insulator can be expressed by the following formula.

【0119】[0119]

【数14】 [Equation 14]

【0120】次に、被測定対象物が半導体である場合に
ついて説明する。この場合、測定系は、図13に示す等
価回路で表すことができる。尚、図13中、破線Wにて
示す部分が半導体である。このとき、半導体の厚さをd
s 、半導体の厚さ方向の抵抗率をρx とすると、半導体
の厚さ方向の抵抗Rx は、次式で表される。
Next, a case where the object to be measured is a semiconductor will be described. In this case, the measurement system can be represented by an equivalent circuit shown in FIG. In FIG. 13, a portion indicated by a broken line W is a semiconductor. At this time, the thickness of the semiconductor is d
Assuming that s and the resistivity in the thickness direction of the semiconductor are ρx, the resistance Rx in the thickness direction of the semiconductor is expressed by the following equation.

【0121】[0121]

【数15】 (Equation 15)

【0122】このとき、半導体の面方向の抵抗Ry なら
びに浮遊容量Cs に電流が流れない状態では、前述した
式(7)の左辺は、前記式(1)、(2)および(1
8)より、次式で表すことができる。
At this time, when no current flows through the resistance Ry in the plane direction of the semiconductor and the stray capacitance Cs, the left side of the above-mentioned equation (7) is obtained by the above-mentioned equations (1), (2) and (1).
From 8), it can be expressed by the following equation.

【0123】[0123]

【数16】 (Equation 16)

【0124】また、交流電圧印加用電極2、3間の距離
Lは、次式で表される。
The distance L between the AC voltage applying electrodes 2 and 3 is represented by the following equation.

【0125】[0125]

【数17】 [Equation 17]

【0126】これにより、上記式(19)は、次式で表
される。
Thus, the above equation (19) is represented by the following equation.

【0127】[0127]

【数18】 (Equation 18)

【0128】したがって、半導体の厚さds を算出する
式は、次式で表すことができる。
Therefore, the equation for calculating the thickness ds of the semiconductor can be expressed by the following equation.

【0129】[0129]

【数19】 [Equation 19]

【0130】すなわち、被測定対象物が導電体、絶縁体
および半導体である場合について、それぞれ導電体の厚
さdc を算出する式(8)、絶縁体の厚さdi を算出す
る式(17)および半導体の厚さds を算出する式(2
2)は、以下の式で代表されることが分かる。
That is, when the object to be measured is a conductor, an insulator, and a semiconductor, the equation (8) for calculating the thickness dc of the conductor and the equation (17) for calculating the thickness di of the insulator, respectively. And the formula (2) for calculating the thickness ds of the semiconductor
It can be seen that 2) is represented by the following equation.

【0131】[0131]

【数20】 (Equation 20)

【0132】但し、上記式(23)において、dは被測
定対象物の厚さ、Zは係数である。ここで、係数Zは、
被測定対象物が導電体、絶縁体および半導体である場合
について、それぞれ以下のように示される。
In the above equation (23), d is the thickness of the object to be measured, and Z is a coefficient. Here, the coefficient Z is
The case where the object to be measured is a conductor, an insulator, and a semiconductor is shown as follows.

【0133】[0133]

【数21】 (Equation 21)

【0134】また、上記式(24)、(26)より、被
測定対象物が導電体であるか半導体であるかの区別は、
ε×ω×ρx の値によるもので、具体的には、次式が成
立するか否かで決まるものである。
From the above equations (24) and (26), whether the object to be measured is a conductor or a semiconductor is as follows.
This is based on the value of ε × ω × ρx, and is specifically determined by whether or not the following equation is satisfied.

【0135】[0135]

【数22】 (Equation 22)

【0136】すなわち、抵抗率ρx について、That is, for the resistivity ρx,

【数23】 が成立する場合は、被測定対象物が導電体であり、逆
に、上記式(28)が成立しない場合は、被測定対象物
が半導体であると見做すことができる。このように、本
発明においては、被測定対象物が導電体に限らず、絶縁
体や半導体であっても、それらの厚さを測定できること
が分かる。
(Equation 23) Holds, the object to be measured is a conductor, and conversely, if the above equation (28) does not hold, the object to be measured can be regarded as a semiconductor. As described above, in the present invention, it can be seen that the thickness of the object to be measured can be measured not only for the conductor but also for an insulator or a semiconductor.

【0137】以上のように、第1実施例によれば、交流
電圧印加装置6により、交流電圧印加用電極2、3に互
いに逆位相となる交流電圧v1 、v2 が印加され、ま
た、交流電流測定器7、8により、それぞれ交流電圧印
加用電極2、3に流れる交流電流i1 、i2 が測定され
るようにした。そして、制御装置11により、交流電圧
v6 の|V6 |が所定の許容範囲内となるように、すな
わち、交流電流i1 に対応した交流電圧v3 の|V3 |
と、交流電流i2 に対応した交流電圧v4 の|V4 |と
が略同一となるように、交流電圧v1 、v2 が制御さ
れ、|V6 |が所定の許容範囲内であるときに、すなわ
ち、交流電圧v3 の|V3 |と、交流電圧v4 の|V4
|とが略同一であるときに、金属板4の厚さdc が算出
されるように構成した。
As described above, according to the first embodiment, the AC voltage applying device 6 applies the AC voltages v 1 and v 2 having opposite phases to the AC voltage applying electrodes 2 and 3, The measuring devices 7 and 8 measure the AC currents i1 and i2 flowing through the AC voltage applying electrodes 2 and 3, respectively. Then, the control device 11 controls the | V6 | of the AC voltage v6 to fall within a predetermined allowable range, that is, the | V3 | of the AC voltage v3 corresponding to the AC current i1.
And v2 of AC voltage v4 corresponding to AC current i2 are controlled so that AC voltages v1 and v2 are substantially the same. When | V6 | is within a predetermined allowable range, | V3 | of the voltage v3 and | V4 of the AC voltage v4
When | is substantially the same, the thickness dc of the metal plate 4 is calculated.

【0138】したがって、静電容量C1 に流れる交流電
流i1 の|I1 |と、静電容量C2に流れる交流電流i2
の|I2 |とが略等しい状態、すなわち、浮遊容量Cs
に交流電流が殆ど流れていない(漏れ電流が流れてい
ない)状態で、金属板4の厚さdc を測定することがで
きるようになる。
Therefore, | I1 | of the AC current i1 flowing through the capacitance C1 and the AC current i2 flowing through the capacitance C2
Is approximately equal to | I2 |, that is, stray capacitance Cs
The thickness dc of the metal plate 4 can be measured in a state where almost no AC current flows (no leakage current flows).

【0139】この場合、浮遊容量Cs に交流電流が殆ど
流れていないので、測定精度が低下することはなく、ま
た、搬送装置としては、金属板4が交流電圧印加用電極
2、3間に挿入される位置を精度良くする必要がないの
で、その分、システム全体を安価にすることができる。
In this case, since the AC current hardly flows through the stray capacitance Cs, the measurement accuracy does not decrease, and the metal plate 4 is inserted between the AC voltage applying electrodes 2 and 3 as a transfer device. Since it is not necessary to make the position to be set with high precision, the entire system can be made inexpensive accordingly.

【0140】また、測定精度となる所定の許容範囲は、
マイコン22により可変に設定することができるので、
高精度な測定精度が必要な場合には、所定の許容範囲を
小さく設定し、一方、高精度な測定精度が必要でなく、
例えば測定に要する処理時間の高速化を図りたい場合に
は、所定の許容範囲を大きく設定するなど、用途に応じ
て柔軟な対応が可能となる。さらに、被測定対象物が、
導電体でなく、絶縁体あるいは半導体の場合であって
も、それらの厚さを測定することができる。
The predetermined allowable range for measuring accuracy is as follows:
Since it can be set variably by the microcomputer 22,
When high precision measurement is required, the predetermined tolerance is set small, while high precision measurement is not required.
For example, when it is desired to shorten the processing time required for the measurement, it is possible to flexibly cope with the purpose of use, for example, by setting a predetermined allowable range large. Furthermore, the object to be measured is
Even in the case of an insulator or a semiconductor instead of a conductor, their thickness can be measured.

【0141】次に、請求項2に対応した本発明の第2実
施例について図14ないし図21を参照して説明する。
尚、第1実施例と同一部分には同一符号を付して説明を
省略し、以下、異なる部分について説明する。
Next, a second embodiment of the present invention corresponding to claim 2 will be described with reference to FIGS.
The same portions as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. Hereinafter, different portions will be described.

【0142】図14において、ベース41の上腕部41
aには交流電圧印加用電極3、ガード電極3aが設けら
れ、下腕部41bには交流電圧印加用電極2、ガード電
極2aと共に、電位検出用電極42が設けられ、電位検
出用電極42の周囲にはガード電極42aが設けられて
いる。また、各電極42、42aの表面も、それら各電
極を保護するために薄い絶縁膜で覆われているが、電極
間に存在する誘電体の誘電率が変化しない限り、これに
よって、測定誤差が生じることはないようになってい
る。
In FIG. 14, upper arm 41 of base 41
a is provided with an AC voltage applying electrode 3 and a guard electrode 3a, and the lower arm 41b is provided with an AC voltage applying electrode 2 and a guard electrode 2a together with a potential detecting electrode 42. A guard electrode 42a is provided around the periphery. The surfaces of the electrodes 42 and 42a are also covered with a thin insulating film to protect the electrodes. However, unless the dielectric constant of the dielectric existing between the electrodes changes, the measurement error is reduced. It does not happen.

【0143】金属板4は、第1実施例と同様にして、絶
縁体製の吸着パッド5aにより吸着された状態で搬送装
置により搬送され、交流電圧印加用電極2、3の間に、
図14中、矢印B方向から挿入されるようになってお
り、そのときに、電位検出用電極42に所定の間隔を存
して対向するようになっている。
As in the first embodiment, the metal plate 4 is transported by the transport device while being sucked by the suction pad 5a made of an insulator.
14, it is inserted from the direction of arrow B, and at this time, it faces the potential detection electrode 42 at a predetermined interval.

【0144】電気的なブロック構成を概略的に示す図1
5において、交流電圧印加装置43は、所定周波数の正
弦波交流電圧を発生するもので、その交流電圧を、交流
電圧印加用電極3に印加すると共に、交流電流測定器7
を介して交流電圧印加用電極2に印加するようになって
いる。交流電流測定器7は、交流電圧印加用電極2に流
れる交流電流を測定する。
FIG. 1 schematically showing an electric block configuration.
In 5, the AC voltage applying device 43 generates a sine wave AC voltage of a predetermined frequency, applies the AC voltage to the AC voltage applying electrode 3, and outputs the AC voltage to the AC current measuring device 7.
Is applied to the AC voltage applying electrode 2 via the. The AC current measuring device 7 measures an AC current flowing through the AC voltage applying electrode 2.

【0145】交流電圧測定器9は、交流電圧印加用電極
2、3に接続され、交流電圧印加装置43から交流電圧
印加用電極2、3に印加される交流電圧を測定するもの
で、その出力端子は、交流電流測定器7の出力端子と共
に、演算器44の入力端子に接続されている。演算器4
4の出力端子は、制御装置45の入力端子に接続されて
おり、演算器44は、交流電圧測定器9から与えられる
測定値と、交流電流測定器7から与えられる測定値とを
演算し、演算した演算値を制御装置45に与えるように
なっている。
The AC voltage measuring device 9 is connected to the AC voltage applying electrodes 2 and 3 and measures the AC voltage applied from the AC voltage applying device 43 to the AC voltage applying electrodes 2 and 3. The terminal is connected to the input terminal of the calculator 44 together with the output terminal of the AC current measuring device 7. Arithmetic unit 4
4 is connected to the input terminal of the control device 45, and the calculator 44 calculates the measurement value given from the AC voltage measurement device 9 and the measurement value given from the AC current measurement device 7, The calculated value is given to the control device 45.

【0146】交流電流測定手段としての交流電流測定器
46は、電位検出用電極42に接続されている。交流電
流測定器46は、電位検出用電極42に流れる交流電流
を測定し、測定結果を制御装置45に与えるようになっ
ている。制御装置45の出力端子は、交流電圧印加装置
43の入力端子に接続され、制御装置45は、交流電流
測定器46で測定する測定結果が所定の許容範囲内とな
るように、交流電圧印加装置43の出力電圧を制御する
ようになっている。すなわち、交流電圧印加装置43
は、制御装置45からの制御に基づいて、交流電圧印加
用電極3に印加される交流電圧を制御している。また、
制御装置45は、演算器44で演算された演算結果に基
づいて、金属板4の厚さを算出するようになっている。
An alternating current measuring device 46 as an alternating current measuring means is connected to the potential detecting electrode 42. The AC current measuring device 46 measures an AC current flowing through the potential detecting electrode 42, and supplies the measurement result to the control device 45. The output terminal of the control device 45 is connected to the input terminal of the AC voltage application device 43, and the control device 45 controls the AC voltage application device so that the measurement result measured by the AC current measurement device 46 falls within a predetermined allowable range. 43 is controlled. That is, the AC voltage applying device 43
Controls the AC voltage applied to the AC voltage applying electrode 3 based on the control from the control device 45. Also,
The control device 45 calculates the thickness of the metal plate 4 based on the calculation result calculated by the calculator 44.

【0147】図16は、図15に示した電気的なブロッ
ク構成を詳細に示している。まず、交流電圧印加装置4
3は、交流電源13、可変増幅回路47、バッファ48
およびオペアンプ18から構成されており、以下に示す
ように接続されている。すなわち、交流電源13の出力
端子は、オペアンプ18の非反転入力端子に接続されて
いると共に、可変増幅回路47およびバッファ48を介
して交流電圧印加用電極3に接続されている。
FIG. 16 shows the electrical block configuration shown in FIG. 15 in detail. First, the AC voltage applying device 4
3 is an AC power supply 13, a variable amplifier circuit 47, a buffer 48
And an operational amplifier 18, which are connected as shown below. That is, the output terminal of the AC power supply 13 is connected to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 18 and is connected to the AC voltage applying electrode 3 via the variable amplifier circuit 47 and the buffer 48.

【0148】可変増幅回路47は、第1実施例で説明し
た可変増幅回路14と同様に、前述した図6に示す内部
構成のものであるが、その電圧増幅率が異なっており、
具体的には、電圧増幅率をbとすると、0<b<kで、
kは1より十分大きい定数に設定されている。
The variable amplifying circuit 47 has the same internal configuration as that of the variable amplifying circuit 14 described in the first embodiment shown in FIG. 6, but has a different voltage amplification factor.
Specifically, assuming that the voltage amplification factor is b, 0 <b <k, and
k is set to a constant sufficiently larger than 1.

【0149】また、オペアンプ18の出力端子は、負帰
還抵抗20を介して自己の反転入力端子に接続されてい
ると共に、その反転入力端子は、交流電圧印加用電極2
に接続されている。
The output terminal of the operational amplifier 18 is connected to its own inverting input terminal via a negative feedback resistor 20, and the inverting input terminal is connected to the AC voltage applying electrode 2.
It is connected to the.

【0150】交流電流測定器7は、第1実施例と同様
に、オペアンプ18、負帰還抵抗20、バッファ23お
よび減算回路24から構成され、減算回路24の出力端
子は、−90°移相回路31を介して切換スイッチ28
のB端子に接続されている。
The AC current measuring device 7 includes an operational amplifier 18, a negative feedback resistor 20, a buffer 23, and a subtraction circuit 24, as in the first embodiment. The output terminal of the subtraction circuit 24 is a -90 ° phase shift circuit. Changeover switch 28 through 31
B terminal.

【0151】交流電圧測定器9は、減算回路27から構
成されている。具体的には、上記交流電源13の出力端
子およびバッファ48の出力端子が、減算回路27の入
力端子に接続されており、これにより、交流電圧印加用
電極2、3に印加される交流電圧が減算回路27に与え
られるようになっている。減算回路27は、交流電源1
3の出力端子から与えられる交流電圧から、バッファ4
8の出力端子から与えられる交流電圧を減算すること
で、交流電圧印加用電極2に印加される交流電圧から、
交流電圧印加用電極3に印加される交流電圧を減算し、
その減算結果を、切換スイッチ28のC端子に与えるよ
うになっている。
The AC voltage measuring device 9 comprises a subtraction circuit 27. Specifically, the output terminal of the AC power supply 13 and the output terminal of the buffer 48 are connected to the input terminal of the subtraction circuit 27, so that the AC voltage applied to the AC voltage application electrodes 2, 3 is reduced. It is provided to a subtraction circuit 27. The subtraction circuit 27 includes the AC power supply 1
From the AC voltage supplied from the output terminal of
8 is subtracted from the AC voltage applied to the AC voltage applying electrode 2,
The AC voltage applied to the AC voltage applying electrode 3 is subtracted,
The result of the subtraction is provided to the C terminal of the changeover switch 28.

【0152】交流電流測定器46は、反転増幅回路49
から構成されている。反転増幅回路49は、電位検出用
電極42に接続されており(図16中、電位検出用電極
を二点鎖線にて示している)、電位検出用電極42から
与えられる交流電圧を、その位相を反転して−90°移
相回路50に出力するようになっている。また、電位検
出用電極42は仮想接地されており、それにより、その
電位が0ボルトに保持されている。
The AC current measuring device 46 includes an inverting amplifier circuit 49.
It is composed of The inverting amplifier circuit 49 is connected to the potential detection electrode 42 (in FIG. 16, the potential detection electrode is indicated by a two-dot chain line), and converts the AC voltage given from the potential detection electrode 42 into its phase. Is inverted and output to the -90 ° phase shift circuit 50. Further, the potential detecting electrode 42 is virtually grounded, so that its potential is maintained at 0 volt.

【0153】−90°移相回路50は、金属板4が交流
電圧印加用電極2、3間に挿入されたときに金属板4と
電位検出用電極42との間に形成されるコンデンサ成分
において、そのコンデンサ成分から出力される交流電流
の位相が、交流電圧の位相よりも90°だけ進むことを
考慮して設けられているものである。
The -90 ° phase shift circuit 50 is provided for a capacitor component formed between the metal plate 4 and the potential detection electrode 42 when the metal plate 4 is inserted between the AC voltage application electrodes 2 and 3. The phase of the alternating current output from the capacitor component is provided in consideration of the fact that the phase advances by 90 ° from the phase of the alternating voltage.

【0154】演算器44は、第1実施例と同様に、切換
スイッチ28、掛算回路32、ローパスフィルタ33、
A/Dコンバータ34およびマイコン51から、以下に
示すように構成されている。すなわち、切換スイッチ2
8のA、B、C端子にはそれぞれ反転増幅回路49、減
算回路24、27から出力される交流電圧が与えられる
ようになっており、D端子は掛算回路32の入力端子に
接続されている。尚、切換スイッチ28は、マイコン5
1からの制御により、前述の図5に示すように、各端子
間の接続状態が切換わるようになっている。
As in the first embodiment, the arithmetic unit 44 includes a changeover switch 28, a multiplying circuit 32, a low-pass filter 33,
The A / D converter 34 and the microcomputer 51 are configured as follows. That is, the changeover switch 2
The AC voltage output from the inverting amplifier circuit 49 and the subtraction circuits 24 and 27 is applied to the A, B, and C terminals of 8, respectively, and the D terminal is connected to the input terminal of the multiplication circuit 32. . The changeover switch 28 is connected to the microcomputer 5
Under the control from 1, the connection state between the terminals is switched as shown in FIG.

【0155】制御装置45は、上記マイコン51、可変
増幅回路47および切換スイッチ28から構成されてい
る。尚、可変増幅回路47および切換スイッチ28は、
それぞれ制御線47aおよび制御線28aを通じてマイ
コン51に制御されるようになっている。
The control device 45 comprises the microcomputer 51, the variable amplifier circuit 47 and the changeover switch. Note that the variable amplifier circuit 47 and the changeover switch 28
Each of them is controlled by the microcomputer 51 through the control line 47a and the control line 28a.

【0156】次に、第2実施例の作用について、図17
ないし図21も参照して説明する。尚、図16に示すよ
うに、交流電源13から出力される交流電圧、すなわ
ち、交流電圧印加用電極2に印加される交流電圧をv8
、バッファ48から出力される交流電圧、すなわち、
交流電圧印加用電極3に印加される交流電圧をv9 、減
算回路24から出力される交流電圧をv10、反転増幅回
路49から出力される交流電圧をv11、−90°移相回
路50から出力される交流電圧をv12とし、各交流電圧
vn の振幅値をVn (n は8 〜12)として表す。また、
搬送装置などの周囲物体は、十分に接地されており、周
囲物体の電位は0ボルトに保持されているとする。
Next, the operation of the second embodiment will be described with reference to FIG.
21 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 16, the AC voltage output from the AC power supply 13, that is, the AC voltage applied to the AC voltage applying electrode 2 is represented by v8
, The AC voltage output from the buffer 48,
The AC voltage applied to the AC voltage applying electrode 3 is v9, the AC voltage output from the subtraction circuit 24 is v10, the AC voltage output from the inverting amplifier 49 is v11, and the AC voltage output from the -90 ° phase shift circuit 50 is v11. And the amplitude value of each AC voltage vn is represented as Vn (n is 8 to 12). Also,
A surrounding object such as a transport device is sufficiently grounded, and the potential of the surrounding object is maintained at 0 volt.

【0157】尚、この第2実施例において、金属板4の
厚さdc を求める式は、第1実施例の交流電圧v1 、v
2 およびv3 が、それぞれ交流電圧v8 、v9 およびv
10に対応することから、上記式(12)は、次式で表す
ことができる。
In the second embodiment, the equation for calculating the thickness dc of the metal plate 4 is the same as the AC voltages v1, v in the first embodiment.
2 and v3 are AC voltages v8, v9 and v
Since this corresponds to 10, the above equation (12) can be expressed by the following equation.

【0158】[0158]

【数24】 (Equation 24)

【0159】いま、交流交流電圧印加装置43により、
交流電圧印加用電極2、3に互いに逆位相となる交流電
圧v8 、v9 を印加する。この状態で、金属板4が搬送
装置により搬送されて交流電圧印加用電極2、3間に挿
入されると、金属板4が導電性であることから、図17
に示すように、交流電圧印加用電極2と金属板4との
間、交流電圧印加用電極3と金属板4との間および電位
検出用電極42と金属板4との間で、それぞれ電気力線
が発生して、コンデンサ成分が形成されるようになる。
Now, the AC voltage applying device 43
AC voltages v8 and v9 having opposite phases to each other are applied to the AC voltage applying electrodes 2 and 3. In this state, when the metal plate 4 is transported by the transport device and inserted between the electrodes 2 and 3 for applying an AC voltage, since the metal plate 4 is conductive, FIG.
As shown in FIG. 3, electric force is applied between the AC voltage applying electrode 2 and the metal plate 4, between the AC voltage applying electrode 3 and the metal plate 4, and between the potential detecting electrode 42 and the metal plate 4, respectively. A line is generated and a capacitor component is formed.

【0160】また、ガード電極2aと金属板4との間、
ガード電極3aと金属板4との間およびガード電極42
aと金属板4との間でも、それぞれ電気力線が発生し
て、コンデンサ成分が形成されるようになる(図17
中、電気力線を破線Fにて示している)。このときにお
いても、各コンデンサ成分において発生する電気力線
は、交流電圧印加用電極2、3および42の周囲にそれ
ぞれガード電極2a、3aおよび42aが設けられてい
るので、交流電圧印加用電極2、3および42の各端部
において曲げられることはなく、これにより、測定誤差
が生じないようになっている。
Further, between the guard electrode 2a and the metal plate 4,
Between the guard electrode 3a and the metal plate 4 and the guard electrode 42
17a and the metal plate 4 generate lines of electric force, respectively, to form a capacitor component (FIG. 17).
In the figure, the lines of electric force are indicated by broken lines F). Also in this case, since the lines of electric force generated in the respective capacitor components are provided with the guard electrodes 2a, 3a and 42a around the AC voltage applying electrodes 2, 3 and 42, respectively. , 3 and 42 are not bent at each end, so that measurement errors do not occur.

【0161】また、この場合、測定系は、図18に示す
等価回路で表すことができる。すなわち、交流電圧印加
用電極2、3間の中点Qにあって、且つ、電位検出用電
極42に対向した状態で金属板4が位置していると想定
されるもので、金属板4と交流電圧印加用電極2との間
に形成されるコンデンサ成分の静電容量をC1 、金属板
4と交流電圧印加用電極3との間に形成されるコンデン
サ成分の静電容量をC2 、金属板4と電位検出用電極4
2との間に形成されるコンデンサ成分の静電容量をC3
、金属板4と周囲物体との間に存在する浮遊容量をCs
とし、静電容量C1 に流れる交流電流をi1 、静電容
量C2 に流れる交流電流をi2 、静電容量C3 に流れる
交流電流をi3 として示している。
In this case, the measuring system can be represented by an equivalent circuit shown in FIG. That is, it is assumed that the metal plate 4 is located at the midpoint Q between the AC voltage application electrodes 2 and 3 and is opposed to the potential detection electrode 42. The capacitance of the capacitor component formed between the AC voltage applying electrode 2 and C1 is the capacitance of the capacitor component formed between the metal plate 4 and the AC voltage applying electrode 3. 4 and potential detection electrode 4
And the capacitance of the capacitor component formed between
, The stray capacitance existing between the metal plate 4 and the surrounding object is represented by Cs
The AC current flowing through the capacitance C1 is denoted by i1, the AC current flowing through the capacitance C2 is denoted by i2, and the AC current flowing through the capacitance C3 is denoted by i3.

【0162】さて、この第2実施例は、第1実施例で説
明したような、交流電圧印加用電極2に流れる交流電流
i1 の|I1 |と、交流電圧印加用電極3に流れる交流
電流i2 の|I2 |とが略同一となるように制御するこ
とにより、金属板4と周囲物体とを略等電位にするもの
とは異なる。具体的には、電位検出用電極42に流れる
交流電流i3 の|I3 |が極めて小さな値となるように
制御することにより、金属板4と周囲物体とを略等電位
にするものである。
In the second embodiment, | I1 | of the AC current i1 flowing through the AC voltage applying electrode 2 and the AC current i2 flowing through the AC voltage applying electrode 3 as described in the first embodiment are used. Is different from that in which the metal plate 4 and the surrounding object are made substantially equipotential by controlling such that | I2 | Specifically, the metal plate 4 and the surrounding object are made substantially equipotential by controlling | I3 | of the alternating current i3 flowing through the potential detecting electrode 42 to an extremely small value.

【0163】また、第1実施例が、交流電圧印加用電極
2、3に印加される交流電圧v1 、v2 のうち、金属板
4の挿入された位置に応じていずれか一方の交流電圧を
制御するのに対し、第2実施例では、交流電圧印加用電
極2に印加する交流電圧v8の|V8 |を一定とし、交
流電圧印加用電極3に印加する交流電圧v9 を制御する
ようにしている。
In the first embodiment, one of the AC voltages v 1 and v 2 applied to the AC voltage applying electrodes 2 and 3 is controlled in accordance with the position where the metal plate 4 is inserted. On the other hand, in the second embodiment, | V8 | of the AC voltage v8 applied to the AC voltage applying electrode 2 is kept constant, and the AC voltage v9 applied to the AC voltage applying electrode 3 is controlled. .

【0164】以降においては、マイコン51により、上
記式(29)より、金属板4の厚さdc を求める手順に
ついて、図19に示すフローチャートも参照して説明す
る。尚、図19において、ΔVb は、マイコン51の制
御プログラムにおけるパラメータである。また、交流電
圧vn の振幅値Vn の絶対値を|Vn |(n は8 〜12)
として表している。
Hereinafter, the procedure for obtaining the thickness dc of the metal plate 4 by the microcomputer 51 from the above equation (29) will be described with reference to the flowchart shown in FIG. In FIG. 19, ΔVb is a parameter in the control program of the microcomputer 51. The absolute value of the amplitude value Vn of the AC voltage vn is | Vn | (n is 8 to 12).
It is expressed as

【0165】(1)金属板4が交流電圧印加用電極2、
3間の中点に挿入された場合 金属板4が、交流電圧印加用電極2、3間の中点に挿入
された状態を、図17に示している。まず、測定が開始
されると、マイコン51は、ステップT1において、制
御プログラムを初期化する。具体的には、制御プログラ
ムに設定されているカウンタをクリアする。
(1) When the metal plate 4 is the electrode 2 for applying an AC voltage,
FIG. 17 shows a state in which the metal plate 4 is inserted at the midpoint between the electrodes 2 and 3 for applying the AC voltage. First, when measurement is started, the microcomputer 51 initializes a control program in step T1. Specifically, the counter set in the control program is cleared.

【0166】次いで、マイコン51は、ステップT2に
おいて、可変増幅回路47の電圧増幅率bの値を1に設
定し、交流電圧v9 の|V9 |を、 |V9 |=|V8 | とする。すなわち、この時点では、交流電圧v8 と交流
電圧v9 とは、逆位相で、|V8 |と|V9 |とが等し
い関係となっている。次いで、マイコン51は、ステッ
プT3において、ΔVb に|V8 |を代入し、 ΔVb =|V8 | とする。
Next, in step T2, the microcomputer 51 sets the value of the voltage amplification factor b of the variable amplifier circuit 47 to 1, and sets | V9 | of the AC voltage v9 to | V9 | = | V8 |. That is, at this time, the alternating voltage v8 and the alternating voltage v9 are in opposite phases and | V8 | and | V9 | have the same relationship. Next, in step T3, the microcomputer 51 substitutes | V8 | for ΔVb, and sets ΔVb = | V8 |.

【0167】そして、マイコン51は、ステップT4に
おいて、切換スイッチ28を第1の状態に切換え、すな
わち、切換スイッチ28のA端子とD端子とを接続し、
交流電圧v12の振幅値V12を算出する。そして、マイコ
ン51は、ステップT5において、算出した交流電圧v
12の振幅値V12から|V12|を算出し、|V12|が制御
プログラムにあらかじめ記憶されている所定の許容範囲
内であるか否かを判断する。
Then, in step T4, the microcomputer 51 switches the changeover switch 28 to the first state, that is, connects the A terminal and the D terminal of the changeover switch 28,
An amplitude value V12 of the AC voltage v12 is calculated. Then, the microcomputer 51 determines in step T5 that the calculated AC voltage v
| V12 | is calculated from the twelve amplitude values V12, and it is determined whether or not | V12 | is within a predetermined allowable range stored in advance in the control program.

【0168】さて、この場合、金属板4が交流電圧印加
用電極2、3間の中点に挿入されているので、前述した
ように、金属板4の電位は0ボルトに保たれ、周囲物体
の電位(0ボルト)と等しく保たれている。したがっ
て、交流電流i3 に対応した交流電圧v12の|V12|は
0ボルトとなるので、マイコン51は、ステップT5に
おいて、「YES」と判断し、ステップT6に移行する
ようになる。
In this case, since the metal plate 4 is inserted at the midpoint between the AC voltage applying electrodes 2 and 3, the potential of the metal plate 4 is maintained at 0 volt as described above, (0 volts). Therefore, since | V12 | of the AC voltage v12 corresponding to the AC current i3 is 0 volt, the microcomputer 51 determines “YES” in step T5 and shifts to step T6.

【0169】尚、この第2実施例においても、実際に
は、金属板4の電位を0ボルトにすることは非常に困難
であることから、マイコン51の制御プログラムにおい
ては、交流電流i3 の|I3 |が極めて小さい値である
場合、すなわち、交流電圧v12の|V12|が所定の許容
範囲内であれば、ステップT6に移行するようにしてい
る。
In the second embodiment as well, since it is actually very difficult to reduce the potential of the metal plate 4 to 0 volt, the control program of the microcomputer 51 sets || If I3 | is an extremely small value, that is, if | V12 | of the AC voltage v12 is within a predetermined allowable range, the process proceeds to step T6.

【0170】ステップT6に移行したマイコン51は、
切換スイッチ28を第2の状態に切換え、すなわち、切
換スイッチ28のB端子とD端子とを接続し、交流電圧
v10の振幅値V10を算出する。次いで、マイコン51
は、ステップT7において、切換スイッチ28を第3の
状態に切換え、すなわち、切換スイッチ28のC端子と
D端子とを接続し、交流電圧v8 の振幅値V8 から交流
電圧v9 の振幅値V9 を減算した減算結果(V8 −V9
)を算出する。
The microcomputer 51 that has proceeded to step T6
The changeover switch 28 is switched to the second state, that is, the B terminal and the D terminal of the changeover switch 28 are connected, and the amplitude value V10 of the AC voltage v10 is calculated. Next, the microcomputer 51
Switches the changeover switch 28 to the third state in step T7, that is, connects the C terminal and the D terminal of the changeover switch 28, and subtracts the amplitude value V9 of the AC voltage v9 from the amplitude value V8 of the AC voltage v8. Subtracted result (V8-V9
) Is calculated.

【0171】そして、マイコン51は、ステップT8に
おいて、(V8 −V9 )/V10を算出し、ステップT9
において、交流電圧印加用電極2、3間の距離L、空気
の誘電率ε、角周波数ω、交流電圧印加用電極2、3の
面積Sおよび負帰還抵抗20、21の抵抗値R1 が既知
であることから、上記式(29)より、金属板4の厚さ
dc を算出する。
In step T8, the microcomputer 51 calculates (V8−V9) / V10, and in step T9
, The distance L between the AC voltage applying electrodes 2 and 3, the dielectric constant ε of air, the angular frequency ω, the area S of the AC voltage applying electrodes 2 and 3, and the resistance value R1 of the negative feedback resistors 20 and 21 are known. Therefore, the thickness dc of the metal plate 4 is calculated from the above equation (29).

【0172】次いで、マイコン51は、ステップT10
において、算出結果を出力・表示するルーチンを行い、
ステップT11において、次の測定が行われるか否かを
判断する。マイコン51は、次の測定が行われると判断
したときにはステップT1に戻り、次の測定が行われな
いと判断したときには処理を終了する。
Next, the microcomputer 51 determines in step T10
In, a routine to output and display the calculation result is performed,
In step T11, it is determined whether the next measurement is to be performed. When the microcomputer 51 determines that the next measurement is to be performed, the process returns to step T1, and when the microcomputer 51 determines that the next measurement is not performed, the process ends.

【0173】(2)金属板4が交流電圧印加用電極2、
3間の中点からずれて挿入された場合 上記(1)の状態とは異なり、金属板4が交流電圧印加
用電極2、3間の中点からずれて挿入された場合につい
て、図21に示す出力波形図も参照して説明する。尚、
図21において、(a)〜(e)は、それぞれ交流電圧
v8 〜v12の出力波形を示している。図21において
は、概略的に説明するために、振幅値V9〜V12を1周
期毎に変化させて示しているが、実際には、この限りで
はない。また、交流電圧v8 、v9 については、その振
幅値の最大値が+V0 、最小値が−V0 として表し、交
流電圧v10〜v12については、その振幅値の大きさを相
対的なものとして表している。
(2) The metal plate 4 serves as the AC voltage applying electrode 2,
FIG. 21 shows a case where the metal plate 4 is inserted shifted from the middle point between the AC voltage applying electrodes 2 and 3, unlike the state of (1). The description will be made with reference to the output waveform diagram shown. still,
In FIG. 21, (a) to (e) show output waveforms of AC voltages v8 to v12, respectively. In FIG. 21, the amplitude values V9 to V12 are changed for each period for the sake of a brief description, but this is not a limitation. For the AC voltages v8 and v9, the maximum value of the amplitude value is represented as + V0 and the minimum value thereof is represented as -V0. For the AC voltages v10 to v12, the magnitude of the amplitude value is represented as a relative value. .

【0174】(ア)金属板4が交流電圧印加用電極3側
に偏って挿入された場合 金属板4が交流電圧印加用電極3側に偏って挿入された
状態を、図20に示している。マイコン51は、ステッ
プT1〜4を実行することにより、時刻t0 にて、周期
T1 における交流電圧v8 、v9 の|V8 |、|V9 |
を等しくしている(図21中、(a)、(b)参照)。
(A) When the Metal Plate 4 is Inserted Unevenly toward the AC Voltage Applying Electrode 3 FIG. 20 shows a state in which the metal plate 4 is inserted unevenly toward the AC voltage applying electrode 3. . The microcomputer 51 executes Steps T1 to T4, and at time t0, | V8 |, | V9 | of the AC voltages v8, v9 in the cycle T1.
(See (a) and (b) in FIG. 21).

【0175】さて、金属板4が交流電圧印加用電極3側
に偏って挿入された状態では、−90°移相回路50か
ら出力される交流電圧v12が、第1実施例で説明した交
流電圧v6 に相当することから、交流電圧v12の|V12
|が0ボルトから大きく変動するようになる(図21
中、(e)参照)。そして、交流電圧v12の|V12|が
所定の許容範囲を越えていれば、マイコン22は、ステ
ップT5において、「NO」と判断して、ステップT1
2に移行するようになる。
Now, in the state where the metal plate 4 is inserted to the side of the AC voltage applying electrode 3 sideward, the AC voltage v12 output from the -90 ° phase shift circuit 50 is changed to the AC voltage described in the first embodiment. v6, the | V12 of the AC voltage v12
| Greatly varies from 0 volt (FIG. 21).
Middle, see (e)). If | V12 | of the AC voltage v12 exceeds the predetermined allowable range, the microcomputer 22 determines “NO” in step T5, and proceeds to step T1.
The process moves to 2.

【0176】ステップT12に移行したマイコン51
は、交流電圧v12と交流電圧v8 とが同位相であるか逆
位相であるかを判断する。具体的には、掛算回路32に
おいて、交流電圧v12の振幅値V12と交流電圧v8 の振
幅値V8 が掛算され、掛算結果が正であるときにはA/
Dコンバータ34から正電圧が与えられるので、同位相
であると判断し、掛算結果が負であるときにはA/Dコ
ンバータ34から負電圧が与えられるので、逆位相であ
ると判断することができる。
Microcomputer 51 which has proceeded to step T12
Determines whether the AC voltage v12 and the AC voltage v8 are in phase or out of phase. Specifically, in the multiplication circuit 32, the amplitude value V12 of the AC voltage v12 and the amplitude value V8 of the AC voltage v8 are multiplied, and when the multiplication result is positive, A /
Since the positive voltage is supplied from the D converter 34, it is determined that the phases are the same, and when the multiplication result is negative, the negative voltage is supplied from the A / D converter 34, so that the phases can be determined to be opposite.

【0177】さて、ここで、反転増幅回路49から出力
される交流電圧v11は、反転増幅回路49において位相
が反転されていることから、金属板4が交流電圧印加用
電極3側に偏っている条件では、交流電圧v10と同位相
となる。したがって、交流電圧v11に対して位相が90
°だけ遅れた交流電圧v12は、交流電圧v10に対して位
相が90°だけ遅れた交流電圧v8 と同位相となる。し
たがって、マイコン51は、金属板4が交流電圧印加用
電極3側に偏っていると判断することができ、ステップ
T12で「YES」と判断して、ステップT13に移行
する。
Here, since the phase of the AC voltage v11 output from the inverting amplifier circuit 49 is inverted in the inverting amplifier circuit 49, the metal plate 4 is biased toward the AC voltage applying electrode 3 side. Under the condition, it has the same phase as the AC voltage v10. Therefore, the phase becomes 90 with respect to the AC voltage v11.
The AC voltage v12 delayed by .degree. Has the same phase as the AC voltage v8 whose phase is delayed by 90.degree. With respect to the AC voltage v10. Therefore, the microcomputer 51 can determine that the metal plate 4 is biased toward the AC voltage applying electrode 3 side, and determine “YES” in step T12, and shift to step T13.

【0178】ステップT13に移行したマイコン51
は、時刻t1 にて、交流電圧印加用電極3に印加される
交流電圧v9 を減少させるために、ΔVb にΔVb /2
(=V8 /2)を代入し、ステップT14において、可
変増幅回路47の切換スイッチを切換動作することによ
り、|V9 |に(|V9 |−ΔVb )を代入する。これ
により、マイコン51は、周期T2 における交流電圧v
9 の振幅値V9 をV8 /2とする。
Microcomputer 51 which has proceeded to step T13
In order to reduce the AC voltage v9 applied to the AC voltage applying electrode 3 at time t1, ΔVb is changed to ΔVb / 2
(= V8 / 2), and in step T14, by switching the changeover switch of the variable amplifier circuit 47, (| V9 | -.DELTA.Vb) is substituted for | V9 |. Thereby, the microcomputer 51 determines that the AC voltage v
The amplitude value V9 of 9 is V8 / 2.

【0179】したがって、交流電圧印加用電極3に印加
される交流電圧v9 の振幅値V9 が減少するので、交流
電圧印加用電極3に流れる交流電流i2 の振幅値I2 も
変化し、それに伴って、交流電圧v10、v11、v12の振
幅値V10、V11、V12も変化するようになる。また、マ
イコン51は、ステップT17において、制御プログラ
ムのカウンタをインクリメントする。そして、マイコン
51は、ステップT18において、制御プログラムのカ
ウント値が所定値を越えていないかを判断し、所定値内
であれば、ステップT4に戻る。
Therefore, the amplitude value V9 of the AC voltage v9 applied to the AC voltage applying electrode 3 is reduced, so that the amplitude value I2 of the AC current i2 flowing through the AC voltage applying electrode 3 is also changed. The amplitude values V10, V11, V12 of the AC voltages v10, v11, v12 also change. In step T17, the microcomputer 51 increments the counter of the control program. Then, in step T18, the microcomputer 51 determines whether or not the count value of the control program has exceeded a predetermined value. If the count value is within the predetermined value, the process returns to step T4.

【0180】ステップT4に戻ったマイコン51は、再
度、交流電圧v12の振幅値V12を算出し、ステップT5
において、算出した振幅値V12の|V12|が所定の許容
範囲内であるか否かを判断する。このとき、|V12|が
所定の許容範囲内であれば、マイコン51は、金属板4
と周囲物体とが略等電位に保たれ、浮遊容量Cs に交流
電流が殆ど流れていないと判断するすることができ、ス
テップT5において、「YES」と判断する。そして、
マイコン51は、ステップT6〜11を実行して金属板
4の厚さdc を算出する(上記(1)で説明した処理を
実行する)。
The microcomputer 51 returning to step T4 calculates the amplitude value V12 of the AC voltage v12 again, and returns to step T5.
, It is determined whether or not | V12 | of the calculated amplitude value V12 is within a predetermined allowable range. At this time, if | V12 | is within a predetermined allowable range, the microcomputer 51
And the surrounding objects are maintained at substantially the same potential, and it can be determined that an alternating current hardly flows through the stray capacitance Cs, and "YES" is determined in the step T5. And
The microcomputer 51 executes steps T6 to T11 to calculate the thickness dc of the metal plate 4 (executes the process described in (1) above).

【0181】一方、入力した振幅値V12の|V12|が所
定の許容範囲を越えていれば、マイコン51は、金属板
4と周囲物体との間には、まだ、電位差があり、浮遊容
量Cs に交流電流が流れていると判断し、ステップT1
2に移行し、再度、交流電圧v12と交流電圧v8 とが同
位相であるか逆位相であるかを判断する。
On the other hand, if | V12 | of the input amplitude value V12 exceeds the predetermined allowable range, the microcomputer 51 determines that there is still a potential difference between the metal plate 4 and the surrounding object, and the floating capacitance Cs It is determined that an alternating current is flowing through step T1.
Then, it is determined again whether the AC voltage v12 and the AC voltage v8 have the same phase or the opposite phase.

【0182】ここで、マイコン51は、交流電圧v12と
交流電圧v8 とが同位相であれば、交流電圧v9 の振幅
値V9 を、V8 /2よりさらに下げなければならないと
判断し、ステップT12において、「YES」と判断
し、再度、ステップT13に移行する。
Here, if the AC voltage v12 and the AC voltage v8 have the same phase, the microcomputer 51 determines that the amplitude value V9 of the AC voltage v9 must be further reduced below V8 / 2. , "YES", and the process returns to step T13.

【0183】一方、交流電圧v12と交流電圧v8 とが同
位相から逆位相となってしまったときには、マイコン5
1は、交流電圧v9 の振幅値V9 を、V8 /2より上げ
なければならないと判断し、ステップT12において、
「NO」と判断してステップT15に移行する。尚、こ
の場合は、ステップT15に移行した場合について説明
する。
On the other hand, when the AC voltage v12 and the AC voltage v8 change from the same phase to the opposite phase, the microcomputer 5
1 judges that the amplitude value V9 of the AC voltage v9 must be raised above V8 / 2, and in step T12,
If "NO" is determined, the process shifts to step T15. Note that, in this case, the case where the process proceeds to step T15 will be described.

【0184】ステップT15に移行したマイコン51
は、時刻t2 にて、ΔVb にΔVb /2(=V8 /4)
を代入し、ステップT16に移行して、可変増幅回路4
7の切換スイッチを切換動作し、|V9 |に(|V9 |
+ΔVb )を代入する。これにより、マイコン51は、
周期T3 における交流電圧v9 の振幅値V9 を(3/
4)V8 とする。そして、マイコン51は、再度、ステ
ップT17〜18、T4〜5を実行して、交流電圧v12
の|V12|が所定の許容範囲内であるか否かを判断す
る。
Microcomputer 51 which has proceeded to step T15
Is that at time t2, ΔVb becomes ΔVb / 2 (= V8 / 4).
And the process proceeds to step T16, where the variable amplifying circuit 4
7 is changed over to | V9 | (| V9 |
+ ΔVb). Thereby, the microcomputer 51
The amplitude value V9 of the AC voltage v9 in the cycle T3 is represented by (3 /
4) V8. Then, the microcomputer 51 executes Steps T17 to T18 and T4 to T5 again, so that the AC voltage v12
It is determined whether or not | V12 | is within a predetermined allowable range.

【0185】図21においては、具体的な一例として、
マイコン51が、交流電圧v9 の振幅値V9 を、時刻t
3 において、(5/8)V8 とし、時刻t4 において、
(11/16)V8 とし、時刻t5 において、(21/
32)V8 とし、時刻t6 において、周期T6 における
交流電圧v12の|V12|が所定の許容範囲内であると判
断して、金属板4の厚さdc を算出する場合を示してい
る。
In FIG. 21, as a specific example,
The microcomputer 51 calculates the amplitude value V9 of the AC voltage v9 at time t.
At (3), (5/8) V8, and at time t4,
(11/16) V8, and at time t5, (21 /
32) V8 is set, and at time t6, | V12 | of the AC voltage v12 in the cycle T6 is determined to be within a predetermined allowable range, and the thickness dc of the metal plate 4 is calculated.

【0186】尚、マイコン51は、ステップT18にお
いて、制御プログラムのカウント値が所定値を越えてい
ると判断したときには、ステップT19において、エラ
ー処理をするルーチンを行い、ステップT1に戻るよう
になっている。また、この場合、最終的には、交流電圧
v9 の|V9 |は、交流電圧v8 の|V8 |よりも小さ
くなる。
When the microcomputer 51 determines in step T18 that the count value of the control program has exceeded a predetermined value, it performs an error processing routine in step T19, and returns to step T1. I have. In this case, finally, | V9 | of the AC voltage v9 becomes smaller than | V8 | of the AC voltage v8.

【0187】(イ)金属板4が交流電圧印加用電極2側
に偏って挿入された場合 金属板4が交流電圧印加用電極2側に偏って挿入された
場合においては、時刻t0 にて、交流電圧v12と交流電
圧v8 とは逆位相となることから、1回目のステップT
12の処理において「NO」と判断し、以降、上記
(ア)と同様の処理を実行する。また、この場合、最終
的には、交流電圧v9 の|V9 |は、交流電圧v8 の|
V8 |よりも大きくなる。
(A) When the metal plate 4 is inserted to be biased toward the AC voltage applying electrode 2 When the metal plate 4 is inserted to be biased toward the AC voltage applying electrode 2, at time t 0, Since the AC voltage v12 and the AC voltage v8 have opposite phases, the first step T
It is determined “NO” in the process of No. 12, and thereafter, the same process as the above (A) is executed. In this case, finally, | V9 | of AC voltage v9 becomes | V of AC voltage v8.
V8 |.

【0188】このように、マイコン51は、交流電圧v
12と交流電圧v8 が同位相であるか否かを判断し、判断
結果に基づいて、交流電圧v12の|V12|が所定の許容
範囲内となるように、交流電圧v9 を制御し、最終的
に、交流電圧v12の|V12|が所定の許容範囲内である
ときに、上記(1)で説明した処理を実行して、金属板
4の厚さdc を算出するようにしている。
As described above, the microcomputer 51 outputs the AC voltage v
12 and whether or not the AC voltage v8 has the same phase. Based on the result of the determination, the AC voltage v9 is controlled so that | V12 | of the AC voltage v12 falls within a predetermined allowable range. When | V12 | of the AC voltage v12 is within a predetermined allowable range, the processing described in the above (1) is executed to calculate the thickness dc of the metal plate 4.

【0189】以上のように、第2実施例によれば、交流
電圧印加装置43により、交流電圧印加用電極2、3に
互いに逆位相となる交流電圧v8 、v9 が印加され、交
流電流測定器46により、電位検出用電極42に流れる
交流電流i3 が測定されるようにした。そして、制御装
置11により、交流電流i3 に対応した交流電圧v12の
|V12|が所定の許容範囲内となるように、交流電圧v
9 が制御され、|V12|が所定の許容範囲内であるとき
に、金属板4の厚さdc が算出されるように構成した。
As described above, according to the second embodiment, AC voltages v8 and v9 having opposite phases to each other are applied to the AC voltage applying electrodes 2 and 3 by the AC voltage applying device 43. 46, the AC current i3 flowing through the potential detecting electrode 42 is measured. Then, the control device 11 controls the AC voltage v12 so that | V12 | of the AC voltage v12 corresponding to the AC current i3 falls within a predetermined allowable range.
9 is controlled, and when | V12 | is within a predetermined allowable range, the thickness dc of the metal plate 4 is calculated.

【0190】したがって、交流電流i3 の|I3 |が極
めて小さい値である状態、ひいては静電容量C1 に流れ
る交流電流i1 の|I1 |と、静電容量C2 に流れる交
流電流i2 の|I2 |とが略等しい状態、すなわち、浮
遊容量Cs に交流電流が殆ど流れていない(漏れ電流が
流れていない)状態で、金属板4の厚さdc を測定する
ことができるようになる。
Therefore, the state where | I3 | of the alternating current i3 is extremely small, that is, | I1 | of the alternating current i1 flowing through the capacitance C1 and | I2 | of the alternating current i2 flowing through the capacitance C2, Are substantially equal, that is, the thickness dc of the metal plate 4 can be measured in a state where an AC current hardly flows through the stray capacitance Cs (no leakage current flows).

【0191】この場合、浮遊容量Cs に交流電流が殆ど
流れていないので、測定精度が低下することはなく、ま
た、搬送装置としては、金属板4が交流電圧印加用電極
2、3間に挿入される位置を精度良くする必要がないの
で、その分、システム全体を安価にすることができる。
In this case, since the AC current hardly flows through the stray capacitance Cs, the measurement accuracy does not decrease, and the metal plate 4 is inserted between the AC voltage applying electrodes 2 and 3 as a transfer device. Since it is not necessary to make the position to be set with high precision, the entire system can be made inexpensive accordingly.

【0192】また、測定精度となる所定の許容範囲は、
マイコン51により可変に設定することができるので、
高精度な測定精度が必要な場合には、所定の許容範囲を
小さく設定し、一方、高精度な測定精度が必要でなく、
例えば測定に要する処理時間の短縮を図りたい場合に
は、所定の許容範囲を大きく設定するなど、用途に応じ
て柔軟な対応が可能となる。
The predetermined allowable range for measuring accuracy is as follows:
Since it can be variably set by the microcomputer 51,
When high precision measurement is required, the predetermined tolerance is set small, while high precision measurement is not required.
For example, when it is desired to reduce the processing time required for the measurement, it is possible to flexibly cope with the purpose, for example, by setting a predetermined allowable range large.

【0193】尚、この第2実施例においては、被測定対
象物が、それと電位検出用電極42との間に形成される
コンデンサ成分の電極として作用するため、被測定対象
物に絶縁体を適用することはできないが、半導体を適用
し、その厚さは測定することができる。
In the second embodiment, since the object to be measured functions as an electrode of a capacitor component formed between the object and the potential detecting electrode 42, an insulator is applied to the object to be measured. Although it is not possible to apply a semiconductor, its thickness can be measured.

【0194】次に、本発明の第3実施例について図22
を参照して説明する。尚、第1実施例と同一部分には同
一符号を付して説明を省略し、以下、異なる部分につい
て説明する。この第3実施例は、交流電圧印加用電極
2、3に印加される交流電圧の制御を、マイコン22か
らの制御によりソフトウェアで行うようにした第1実施
例とは異なり、ハードウェアで行うように構成している
もので、特には、交流電圧印加装置6の構成が異なって
いる。
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
This will be described with reference to FIG. The same portions as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. Hereinafter, different portions will be described. In the third embodiment, unlike the first embodiment in which the control of the AC voltage applied to the AC voltage application electrodes 2 and 3 is performed by software under the control of the microcomputer 22, the third embodiment is performed by hardware. In particular, the configuration of the AC voltage applying device 6 is different.

【0195】すなわち、交流電圧印加装置6は、交流電
源13、反転増幅回路61、オペアンプ18、19、光
制御可変抵抗器62、掛算回路63、ローパスフィルタ
64および積分回路65から構成されており、以下に示
すように接続されている。
That is, the AC voltage applying device 6 comprises an AC power supply 13, an inverting amplifier circuit 61, operational amplifiers 18 and 19, a light control variable resistor 62, a multiplying circuit 63, a low-pass filter 64, and an integrating circuit 65. They are connected as shown below.

【0196】交流電源13の出力端子は、オペアンプ1
8の非反転入力端子に接続されていると共に、光制御可
変抵抗器62内の光導電性セル66および反転増幅回路
61を介してオペアンプ19の非反転入力端子に接続さ
れている。光導電性セル66は、光制御可変抵抗器62
内の発光ダイオード67から発光される光量に応じて抵
抗値が変化するもので、発光ダイオード67の光量が大
きいときには抵抗値が小さくなり、光量が小さいときに
は抵抗値が大きくなるものである。
The output terminal of the AC power supply 13 is connected to the operational amplifier 1
8 and to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 19 via the photoconductive cell 66 in the light control variable resistor 62 and the inverting amplifier circuit 61. The photoconductive cell 66 includes a light control variable resistor 62
The resistance value changes according to the amount of light emitted from the light emitting diode 67. The resistance value decreases when the light amount of the light emitting diode 67 is large, and the resistance value increases when the light amount is small.

【0197】また、交流電源13の出力端子は、掛算回
路63の一方の入力端子に接続され、掛算回路63の他
方の入力端子には+90°移相回路68の出力端子が接
続されている。掛算回路63は、交流電源13から与え
られる交流電圧の振幅値と、加算回路29から、+90
°移相回路68を介して与えられる交流電圧の振幅値と
を掛算するもので、その出力端子は、ローパスフィルタ
64および積分回路65を介して上記発光ダイオード6
7のカソード端子に接続されている。
The output terminal of the AC power supply 13 is connected to one input terminal of the multiplication circuit 63, and the other input terminal of the multiplication circuit 63 is connected to the output terminal of the + 90 ° phase shift circuit 68. The multiplying circuit 63 calculates the amplitude value of the AC voltage supplied from the AC power
The output terminal is multiplied by the amplitude value of the AC voltage supplied through the phase shift circuit 68, and the output terminal thereof is connected to the light emitting diode 6 through the low-pass filter 64 and the integration circuit 65.
7 is connected to the cathode terminal.

【0198】ローパスフィルタ64および積分回路65
は、与えられる交流電圧の高周波成分を除去し、直流成
分を発光ダイオード67に与えるようになっている。ま
た、この場合、発光ダイオード67のカソード端子には
負電圧が与えられており、発光ダイオード67のアノー
ド端子は接地されている。
Low-pass filter 64 and integrating circuit 65
Removes the high-frequency component of the applied AC voltage and supplies the DC component to the light-emitting diode 67. In this case, a negative voltage is applied to the cathode terminal of the light emitting diode 67, and the anode terminal of the light emitting diode 67 is grounded.

【0199】減算回路24、27の出力端子は、それぞ
れ絶対値回路69、70の入力端子に接続され、絶対値
回路69、70の出力端子は、割算回路71に接続され
ている。絶対値回路69、70は、それぞれ減算回路2
4、27から与えられる交流電圧から、その振幅値の絶
対値を演算し、演算した絶対値を割算回路71に与える
ようになっている。
Output terminals of the subtraction circuits 24 and 27 are connected to input terminals of absolute value circuits 69 and 70, respectively, and output terminals of the absolute value circuits 69 and 70 are connected to a division circuit 71. The absolute value circuits 69 and 70 are respectively provided with the subtraction circuit 2
The absolute value of the amplitude value is calculated from the AC voltage given from the power supply circuits 4 and 27, and the calculated absolute value is provided to the division circuit 71.

【0200】割算回路71は、絶対値回路70から与え
られる絶対値を、絶対値回路69から与えられる絶対値
で割算して、割算結果を図示しないマイコンに与えるよ
うになっている。
The dividing circuit 71 divides the absolute value given from the absolute value circuit 70 by the absolute value given from the absolute value circuit 69, and gives the result of the division to a microcomputer (not shown).

【0201】また、第1実施例と同様に、交流電流測定
器7は、オペアンプ18、負帰還抵抗20、バッファ2
3および減算回路24から構成され、交流電流測定器8
は、オペアンプ19、負帰還抵抗21、バッファ25お
よび減算回路26から構成されている。交流電圧測定器
9は、減算回路27から構成され、演算器12は、上記
加算回路29から構成されている。演算器10は、絶対
値回路69、70および割算回路71から構成され、制
御装置11は、光制御可変抵抗器62、掛算回路63、
ローパスフィルタ64、積分回路65およびマイコンか
ら構成されている。
As in the first embodiment, the AC current measuring device 7 includes an operational amplifier 18, a negative feedback resistor 20, a buffer 2
3 and a subtraction circuit 24, and an AC current measuring device 8
Is composed of an operational amplifier 19, a negative feedback resistor 21, a buffer 25, and a subtraction circuit 26. The AC voltage measuring device 9 includes a subtraction circuit 27, and the computing device 12 includes the adding circuit 29. The arithmetic unit 10 includes absolute value circuits 69 and 70 and a division circuit 71, and the control device 11 includes a light control variable resistor 62, a multiplication circuit 63,
It comprises a low-pass filter 64, an integration circuit 65 and a microcomputer.

【0202】次に、第3実施例の作用について説明す
る。尚、図22に示すように、交流電源13から出力さ
れる交流電圧、すなわち、交流電圧印加用電極2に印加
される交流電圧をv13、反転増幅回路61から出力され
る交流電圧、すなわち、交流電圧印加用電極3に印加さ
れる交流電圧をv14、減算回路24から出力される交流
電圧をv15、減算回路26から出力される交流電圧をv
16、加算回路29から出力される交流電圧をv17、+9
0°移相回路68から出力される交流電圧をv18とし、
各交流電圧vn の振幅値をVn 、振幅値Vn の絶対値を
|Vn |(n は13〜18)として表す。また、金属板4を
搬送する搬送装置などの周囲物体は、十分に接地されて
おり、それら周囲物体の電位は0ボルトに保持されてい
るとする。
Next, the operation of the third embodiment will be described. As shown in FIG. 22, the AC voltage output from the AC power supply 13, that is, the AC voltage applied to the AC voltage applying electrode 2 is represented by v13, and the AC voltage output from the inverting amplifier circuit 61, that is, AC The AC voltage applied to the voltage application electrode 3 is v14, the AC voltage output from the subtraction circuit 24 is v15, and the AC voltage output from the subtraction circuit 26 is v14.
16. The AC voltage output from the adding circuit 29 is represented by v17, +9
The AC voltage output from the 0 ° phase shift circuit 68 is v18,
The amplitude value of each AC voltage vn is expressed as Vn, and the absolute value of the amplitude value Vn is expressed as | Vn | (n is 13 to 18). Further, it is assumed that peripheral objects such as a transport device that transports the metal plate 4 are sufficiently grounded, and the potential of the peripheral objects is maintained at 0 volt.

【0203】尚、この第3実施例において、マイコンに
おける金属板4の厚さdc を算出する式は、第1実施例
で説明した式(12)の交流電圧v1 、v2 およびv3
が、それぞれ交流電圧v13、v14およびv15に対応し、
それら各交流電圧の振幅値が、絶対値回路69、70お
よび割算回路71により絶対値として与えられることか
ら、次式で表すことができる。
In the third embodiment, the expression for calculating the thickness dc of the metal plate 4 in the microcomputer is the AC voltages v1, v2 and v3 of the expression (12) described in the first embodiment.
Correspond to the AC voltages v13, v14 and v15, respectively,
Since the amplitude value of each AC voltage is given as an absolute value by the absolute value circuits 69 and 70 and the division circuit 71, it can be expressed by the following equation.

【0204】[0204]

【数25】 (Equation 25)

【0205】(1)金属板4が交流電圧印加用電極2、
3間の中点に挿入された場合 この場合、以下のようにして、金属板4の厚さdc が算
出される。すなわち、交流電圧v15が減算回路24から
絶対値回路69に与えられ、|V15|が絶対値回路69
から割算回路71に与えられる。また、交流電圧v13の
振幅値V13から交流電圧v14の振幅値V14を減算した減
算結果(V13−V14)が減算回路27から絶対値回路7
0に与えられ、|(V13−V14)|が絶対値回路70か
ら割算回路71に与えられる。
(1) The metal plate 4 is the electrode 2 for applying the AC voltage,
In the case where the metal plate 4 is inserted at the midpoint between the three, the thickness dc of the metal plate 4 is calculated as follows. That is, the AC voltage v15 is supplied from the subtraction circuit 24 to the absolute value circuit 69, and | V15 |
To the dividing circuit 71. A subtraction result (V13−V14) obtained by subtracting the amplitude value V14 of the AC voltage v14 from the amplitude value V13 of the AC voltage v13 is output from the subtraction circuit 27 to the absolute value circuit 7.
0, and | (V13−V14) | is supplied from the absolute value circuit 70 to the division circuit 71.

【0206】そして、割算回路71において、|(V13
−V14)|/|V15|が演算され、演算結果|(V13−
V14)|/|V15|がマイコンに与えられ、マイコンに
おいて、上記式(30)より、金属板4の厚さdc が算
出される。
Then, in the division circuit 71, | (V13
−V14) | / | V15 | is calculated, and the calculation result | (V13−
V14) | / | V15 | is given to the microcomputer, and the microcomputer calculates the thickness dc of the metal plate 4 from the above equation (30).

【0207】(2)金属板4が交流電圧印加用電極2、
3間の中点からずれて挿入された場合 (ア)金属板4が交流電圧印加用電極2側に偏って挿入
された場合 この場合、+90°移相回路68から出力される交流電
圧v18は、加算回路29から出力される交流電圧v17が
+90°移相回路68において位相が90°だけ進まさ
れることから、交流電圧v13と同位相となる。したがっ
て、掛算回路63ならびにローパスフィルタ64の出力
は正となり、積分回路65の出力は負となり、それに伴
って、発光ダイオード67のカソード端子に対して、よ
り大きな負電圧が与えられるようになる。
(2) The metal plate 4 serves as the AC voltage applying electrode 2,
(A) When the metal plate 4 is inserted with a bias toward the AC voltage applying electrode 2 side. In this case, the AC voltage v18 output from the + 90 ° phase shift circuit 68 is Since the AC voltage v17 output from the adder circuit 29 is advanced by 90 ° in the + 90 ° phase shift circuit 68, the AC voltage v17 has the same phase as the AC voltage v13. Accordingly, the outputs of the multiplying circuit 63 and the low-pass filter 64 become positive, and the output of the integrating circuit 65 becomes negative. Accordingly, a larger negative voltage is applied to the cathode terminal of the light emitting diode 67.

【0208】これにより、光制御可変抵抗器62の発光
ダイオード67の順方向に流れる交流電流が増加し、発
光ダイオード67の光量が増加する。それに応じて、光
導電性セル66の抵抗値が小さくなり、交流電圧v14の
振幅値V14が増加する。そして、最終的に、積分回路6
5の出力が一定に保持され、交流電圧v14の振幅値V14
が増加しなくなり、平衡状態となったときに、上記
(1)で説明した処理が実行され、金属板4の厚さdc
が算出されるようになる。
As a result, the alternating current flowing in the forward direction of the light emitting diode 67 of the light control variable resistor 62 increases, and the light amount of the light emitting diode 67 increases. Accordingly, the resistance value of photoconductive cell 66 decreases, and amplitude value V14 of AC voltage v14 increases. And finally, the integration circuit 6
5 is held constant, and the amplitude value V14 of the AC voltage v14 is
Does not increase and when the state of equilibrium is reached, the processing described in the above (1) is executed, and the thickness dc of the metal plate 4 is increased.
Is calculated.

【0209】(イ)金属板4が交流電圧印加用電極3側
に偏って挿入された場合 この場合、上記(ア)の場合とは逆に、交流電圧v18
は、交流電圧v13と逆位相となる。したがって、掛算回
路63ならびにローパスフィルタ64の出力は負とな
り、積分回路65の出力は正となり、それに伴って、発
光ダイオード67のカソード端子に与えられている負電
圧は、0ボルトに近づくようになる。
(A) When the metal plate 4 is inserted with a bias toward the AC voltage applying electrode 3 In this case, the AC voltage v18 is opposite to the case (A).
Has an opposite phase to the AC voltage v13. Therefore, the outputs of the multiplying circuit 63 and the low-pass filter 64 become negative, and the output of the integrating circuit 65 becomes positive. Accordingly, the negative voltage applied to the cathode terminal of the light emitting diode 67 approaches 0 volt. .

【0210】これにより、光制御可変抵抗器62の発光
ダイオード67の順方向に流れる交流電流が減少し、発
光ダイオード67の光量が減少する。それに応じて、光
導電性セル66の抵抗値が大きくなり、交流電圧v14の
振幅値V14が減少するようになる。そして、最終的に、
積分回路65の出力が一定に保持され、交流電圧v14の
振幅値V14が減少しなくなり、平衡状態となったとき
に、上記(1)で説明した処理が実行され、金属板4の
厚さdc が算出されるようになる。
Thus, the alternating current flowing in the forward direction of the light emitting diode 67 of the light control variable resistor 62 decreases, and the light amount of the light emitting diode 67 decreases. Accordingly, the resistance value of the photoconductive cell 66 increases, and the amplitude value V14 of the AC voltage v14 decreases. And finally,
When the output of the integrating circuit 65 is kept constant and the amplitude value V14 of the AC voltage v14 does not decrease and becomes in an equilibrium state, the processing described in the above (1) is executed and the thickness dc of the metal plate 4 is increased. Is calculated.

【0211】以上のように、第3実施例によれば、交流
電圧印加装置6により、交流電圧印加用電極2、3に互
いに逆位相となる交流電圧v13、v14が印加され、光制
御可変抵抗器62により、交流電圧v15の|V15|と交
流電圧v16の|V16|とが略等しくなるように、交流電
圧v14が制御され、交流電圧v15の|V15|と交流電圧
v16の|V16|とが略等しいときに、金属板4の厚さd
c が算出されるように構成した。
As described above, according to the third embodiment, the AC voltage applying device 6 applies the AC voltages v13 and v14 having opposite phases to the AC voltage applying electrodes 2 and 3, respectively. The AC voltage v14 is controlled by the switch 62 so that | V15 | of the AC voltage v15 is substantially equal to | V16 | of the AC voltage v16, and | V15 | of the AC voltage v15 and | V16 | Are approximately equal, the thickness d of the metal plate 4
It was configured so that c could be calculated.

【0212】したがって、第1実施例と同様に、静電容
量C1 に流れる交流電流i1 の|I1 |と、静電容量C
2 に流れる交流電流i2 の|I2 |とが略等しい状態、
すなわち、浮遊容量Cs に交流電流が殆ど流れていない
(漏れ電流が流れていない)状態で、金属板4の厚さd
c を測定することができるようになる。
Therefore, as in the first embodiment, | I1 | of the alternating current i1 flowing through the capacitance C1 and the capacitance C1
2 where | I2 | of the alternating current i2 flowing through
That is, the thickness d of the metal plate 4 is kept in a state where almost no AC current flows through the stray capacitance Cs (no leakage current flows).
c can be measured.

【0213】この場合、浮遊容量Cs に交流電流が殆ど
流れていないので、測定精度が低下することはなく、ま
た、搬送装置としては、金属板4が交流電圧印加用電極
2、3間に挿入される位置を精度良くする必要がないの
で、その分、システム全体を安価にすることができる。
In this case, since the AC current hardly flows through the stray capacitance Cs, the measurement accuracy does not decrease, and the metal plate 4 is inserted between the AC voltage applying electrodes 2 and 3 as a transfer device. Since it is not necessary to make the position to be set with high precision, the entire system can be made inexpensive accordingly.

【0214】また、交流電圧印加用電極3に印加される
交流電圧の制御を、光制御可変抵抗器62を用いてハー
ドウェアで行う構成としたので、その分、マイコンの処
理を軽減することができる。また、被測定対象物が、導
電体でなく、絶縁体あるいは半導体の場合であっても、
それらの厚さを測定することができる。
Further, since the control of the AC voltage applied to the AC voltage applying electrode 3 is performed by hardware using the light control variable resistor 62, the processing of the microcomputer can be reduced correspondingly. it can. Further, even if the object to be measured is not a conductor, but an insulator or a semiconductor,
Their thickness can be measured.

【0215】次に、本発明の第4実施例について図23
を参照して説明する。尚、第2実施例と同一部分には同
一符号を付して説明を省略し、以下、異なる部分につい
て説明する。この第4実施例は、交流電圧印加用電極3
に印加される交流電圧の制御を、マイコン51からの制
御によりソフトウェアで行うようにした第2実施例とは
異なり、第3実施例と同様にハードウェアで行うように
構成しているもので、特には、交流電圧印加装置43の
構成が異なっている。
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
This will be described with reference to FIG. The same parts as those in the second embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. Hereinafter, different parts will be described. In the fourth embodiment, the electrode 3 for applying an AC voltage is used.
Unlike the second embodiment in which the control of the AC voltage applied to the microcomputer is performed by software under the control of the microcomputer 51, the control is performed by hardware similarly to the third embodiment. In particular, the configuration of the AC voltage applying device 43 is different.

【0216】すなわち、交流電圧印加装置43は、交流
電源13、反転増幅回路81、オペアンプ18、光制御
可変抵抗器82、掛算回路83、ローパスフィルタ84
および積分回路85から構成されており、以下に示すよ
うに接続されている。
That is, the AC voltage applying device 43 includes an AC power supply 13, an inverting amplifier circuit 81, an operational amplifier 18, a light control variable resistor 82, a multiplying circuit 83, and a low-pass filter 84.
And an integrating circuit 85, which are connected as shown below.

【0217】交流電源13の出力端子は、オペアンプ1
8の非反転入力端子に接続されていると共に、光制御可
変抵抗器82内の光導電性セル86および反転増幅回路
81を介して交流電圧印加用電極3に接続されている。
光導電性セル86は、第3実施例で説明した光導電性セ
ル66と同様に、光制御可変抵抗器82内の発光ダイオ
ード87から発光される光量に応じて抵抗値が変化する
もので、発光ダイオード87からの光量が大きいときに
は抵抗値が小さくなり、光量が小さいときには抵抗値が
大きくなるものである。
The output terminal of the AC power supply 13 is connected to the operational amplifier 1
8 is connected to the AC voltage applying electrode 3 via the photoconductive cell 86 in the light control variable resistor 82 and the inverting amplifier circuit 81.
Like the photoconductive cell 66 described in the third embodiment, the photoconductive cell 86 changes its resistance value according to the amount of light emitted from the light emitting diode 87 in the light control variable resistor 82. When the amount of light from the light emitting diode 87 is large, the resistance value is small, and when the amount of light is small, the resistance value is large.

【0218】また、交流電源13の出力端子は、掛算回
路83の一方の入力端子に接続され、掛算回路83の他
方の入力端子には−90°移相回路88の出力端子が接
続されている。掛算回路83は、交流電源13から与え
られる交流電圧の振幅値と、電位検出用電極42から、
反転増幅回路49、89および−90°移相回路88を
介して与えられる交流電圧の振幅値とを掛算するもの
で、その出力端子は、ローパスフィルタ84および積分
回路85を介して上記発光ダイオード87のカソード端
子に接続されている。
The output terminal of AC power supply 13 is connected to one input terminal of multiplication circuit 83, and the other input terminal of multiplication circuit 83 is connected to the output terminal of -90 ° phase shift circuit 88. . The multiplication circuit 83 calculates the amplitude value of the AC voltage supplied from the AC power supply 13 and the potential detection electrode 42
It multiplies the amplitude value of the AC voltage supplied through the inverting amplifier circuits 49 and 89 and the -90 ° phase shift circuit 88, and its output terminal is provided through the low-pass filter 84 and the integrating circuit 85. Is connected to the cathode terminal.

【0219】ローパスフィルタ84および積分回路85
は、与えられる交流電圧の高周波成分を除去して、直流
成分を発光ダイオード87に与えるようになっている。
また、この場合においても、発光ダイオード87のカソ
ード端子には負電圧が与えられており、発光ダイオード
87のアノード端子は接地されている。
[0219] Low-pass filter 84 and integrating circuit 85
Removes the high-frequency component of the applied AC voltage and supplies the DC component to the light emitting diode 87.
Also in this case, a negative voltage is applied to the cathode terminal of the light emitting diode 87, and the anode terminal of the light emitting diode 87 is grounded.

【0220】減算回路24、27の出力端子は、それぞ
れ絶対値回路90、91の入力端子に接続され、絶対値
回路90、91の出力端子は、割算回路92に接続され
ている。絶対値回路90、91は、第3実施例で説明し
た絶対値回路69、70と同様に、それぞれ減算回路2
4、27から与えられる交流電圧から、その振幅値の絶
対値を演算し、演算した絶対値を割算回路92に与える
ようになっている。
Output terminals of the subtraction circuits 24 and 27 are connected to input terminals of absolute value circuits 90 and 91, respectively, and output terminals of the absolute value circuits 90 and 91 are connected to a division circuit 92. The absolute value circuits 90 and 91 are respectively similar to the absolute value circuits 69 and 70 described in the third embodiment.
The absolute value of the amplitude value is calculated from the AC voltage supplied from the power supply circuits 4 and 27, and the calculated absolute value is supplied to the division circuit 92.

【0221】割算回路92は、絶対値回路91から与え
られる絶対値を、絶対値回路90から与えられる絶対値
で割算して、割算結果を図示しないマイコンに与えるよ
うになっている。
The dividing circuit 92 divides the absolute value given from the absolute value circuit 91 by the absolute value given from the absolute value circuit 90, and gives the result of the division to a microcomputer (not shown).

【0222】また、第2実施例と同様に、交流電流測定
器7は、オペアンプ18、負帰還抵抗20、バッファ2
3および減算回路24から構成され、交流電流測定器4
6は、反転増幅回路49から構成されている。交流電圧
測定器9は、減算回路27から構成されている。演算器
44は、絶対値回路90、91および割算回路92から
構成され、制御装置45は、光制御可変抵抗器82、掛
算回路83、ローパスフィルタ84、積分回路85およ
びマイコンから構成されている。
As in the second embodiment, the AC current measuring device 7 includes an operational amplifier 18, a negative feedback resistor 20, a buffer 2
And an AC current measuring device 4
6 includes an inverting amplifier circuit 49. The AC voltage measuring device 9 includes a subtraction circuit 27. The arithmetic unit 44 includes absolute value circuits 90 and 91 and a division circuit 92, and the control unit 45 includes a light control variable resistor 82, a multiplication circuit 83, a low-pass filter 84, an integration circuit 85, and a microcomputer. .

【0223】次に、第4実施例の作用について説明す
る。尚、図23に示すように、交流電源13から出力さ
れる交流電圧、すなわち、交流電圧印加用電極2に印加
される交流電圧をv19、反転増幅回路81から出力され
る電圧、すなわち、交流電圧印加用電極3に印加される
交流電圧をv20、減算回路24から出力される交流電圧
をv21、反転増幅回路49から出力される交流電圧をv
22、反転増幅回路89から出力される交流電圧をv23、
−90°移相回路88から出力される交流電圧をv24と
し、各交流電圧vn の振幅値をVn 、Vn の絶対値を|
Vn |(n は19〜24)として表す。また、金属板4を搬
送する搬送装置などの周囲物体は、十分に接地されてお
り、それら周囲物体の電位は0ボルトに保持されてい
る。
Next, the operation of the fourth embodiment will be described. As shown in FIG. 23, the AC voltage output from the AC power supply 13, that is, the AC voltage applied to the AC voltage applying electrode 2 is represented by v 19, the voltage output from the inverting amplifier circuit 81, that is, the AC voltage The AC voltage applied to the application electrode 3 is v20, the AC voltage output from the subtraction circuit 24 is v21, and the AC voltage output from the inverting amplifier circuit 49 is v20.
22, the AC voltage output from the inverting amplifier circuit 89 is represented by v23,
The AC voltage output from the -90 ° phase shift circuit 88 is denoted by v24, the amplitude value of each AC voltage vn is Vn, and the absolute value of Vn is |
Vn | (n is 19 to 24). Further, surrounding objects such as a transfer device for transferring the metal plate 4 are sufficiently grounded, and the potentials of the surrounding objects are maintained at 0 volt.

【0224】尚、この第4実施例において、マイコンに
おける金属板4の厚さdc を算出する式は、第2実施例
で説明した式(29)の交流電圧v8 、v9 およびv10
が、それぞれ交流電圧v19、v20およびv21に対応し、
それら各交流電圧の振幅値が、絶対値回路90、91お
よび割算回路92により絶対値として与えられることか
ら、次式で表すことができる。
In the fourth embodiment, the equation for calculating the thickness dc of the metal plate 4 in the microcomputer is the AC voltages v8, v9 and v10 of the equation (29) described in the second embodiment.
Correspond to the AC voltages v19, v20 and v21, respectively.
Since the amplitude values of these AC voltages are given as absolute values by the absolute value circuits 90 and 91 and the division circuit 92, they can be expressed by the following equations.

【0225】[0225]

【数26】 (Equation 26)

【0226】(1)金属板4が交流電圧印加用電極2、
3間の中点に挿入された場合 この場合、以下のようにして、金属板4の厚さdc が算
出される。すなわち、交流電圧v21が減算回路24から
絶対値回路90に与えられ、|V21|が絶対値回路90
から割算回路92に与えられる。また、交流電圧v19の
振幅値V19から交流電圧v20の振幅値V20を減算した減
算結果(V19−V20)が減算回路27から絶対値回路9
1に与えられ、|(V19−V20)|が絶対値回路91か
ら割算回路92に与えられる。
(1) When the metal plate 4 is the electrode 2 for applying an AC voltage,
In the case where the metal plate 4 is inserted at the midpoint between the three, the thickness dc of the metal plate 4 is calculated as follows. That is, the AC voltage v21 is supplied from the subtraction circuit 24 to the absolute value circuit 90, and | V21 |
To the dividing circuit 92. A subtraction result (V19-V20) obtained by subtracting the amplitude value V20 of the AC voltage v20 from the amplitude value V19 of the AC voltage v19 is output from the subtraction circuit 27 to the absolute value circuit 9.
1 and | (V19−V20) | is supplied from the absolute value circuit 91 to the division circuit 92.

【0227】そして、割算回路92において、|(V19
−V20)|/|V21|が演算され、演算結果|(V19−
V20)|/|V21|がマイコンに与えられ、マイコンに
おいて、上記式(31)により、金属板4の厚さdc が
算出される。
In the division circuit 92, | (V19
−V20) | / | V21 | is calculated, and the calculation result | (V19−
V20) | / | V21 | is given to the microcomputer, and the microcomputer calculates the thickness dc of the metal plate 4 by the above equation (31).

【0228】(2)金属板4が交流電圧印加用電極2、
3間の中点からずれて挿入された場合 (ア)金属板4が交流電圧印加用電極2側に偏って挿入
された場合 この場合、−90°移相回路88から出力される交流電
圧v24は、反転増幅回路49から出力される交流電圧v
22が、反転増幅回路89において位相が反転されて、反
転増幅回路89から出力される交流電圧v23が−90°
移相回路88において位相が90°だけ遅らされること
から、交流電圧v19と同位相となる。したがって、掛算
回路83ならびにローパスフィルタ84の出力は正とな
り、積分回路85の出力は負となり、それに伴って、発
光ダイオード87のカソード端子に対して、より大きな
負電圧が与えられるようになる。
(2) The metal plate 4 serves as the AC voltage applying electrode 2,
(A) When the metal plate 4 is inserted with a bias toward the AC voltage applying electrode 2 side, in this case, the AC voltage v24 output from the -90 ° phase shift circuit 88 Is the AC voltage v output from the inverting amplifier circuit 49.
22 is inverted in phase by the inverting amplifier 89, and the AC voltage v23 output from the inverting amplifier 89 is −90 °
Since the phase is delayed by 90 ° in the phase shift circuit 88, it becomes the same phase as the AC voltage v19. Accordingly, the outputs of the multiplying circuit 83 and the low-pass filter 84 become positive, and the output of the integrating circuit 85 becomes negative. Accordingly, a larger negative voltage is applied to the cathode terminal of the light emitting diode 87.

【0229】これにより、光制御可変抵抗器82の発光
ダイオード87の順方向に流れる交流電流が増加し、発
光ダイオード87の光量が増加する。それに応じて、光
導電性セル86の抵抗値が小さくなり、交流電圧v20の
振幅値V20が増加する。そして、最終的に、積分回路8
5の出力が一定に保持され、交流電圧v20の振幅値V20
が増加しなくなり、平衡状態となったときに、上記
(1)で説明した処理が実行され、金属板4の厚さdc
が算出されるようになる。
Thus, the alternating current flowing in the forward direction of the light emitting diode 87 of the light control variable resistor 82 increases, and the light amount of the light emitting diode 87 increases. Accordingly, the resistance value of the photoconductive cell 86 decreases, and the amplitude value V20 of the AC voltage v20 increases. And finally, the integration circuit 8
5 is held constant, and the amplitude value V20 of the AC voltage v20 is maintained.
Does not increase and when the state of equilibrium is reached, the processing described in the above (1) is executed, and the thickness dc of the metal plate 4 is increased.
Is calculated.

【0230】(イ)金属板4が交流電圧印加用電極3側
に偏って挿入された場合 この場合、上記(ア)の場合とは逆に、交流電圧v24
は、交流電圧v19と逆位相となる。したがって、掛算回
路83ならびにローパスフィルタ84の出力は負とな
り、積分回路85の出力は正となり、それに伴って、発
光ダイオード87のカソード端子に与えられている負電
圧は、0ボルトに近づくようになる。
(A) When the metal plate 4 is inserted with a bias toward the AC voltage applying electrode 3 side. In this case, the AC voltage v24
Has the opposite phase to the AC voltage v19. Therefore, the output of the multiplying circuit 83 and the output of the low-pass filter 84 become negative, the output of the integrating circuit 85 becomes positive, and accordingly, the negative voltage applied to the cathode terminal of the light emitting diode 87 approaches 0 volt. .

【0231】これにより、光制御可変抵抗器82の発光
ダイオード87の順方向に流れる交流電流が減少し、発
光ダイオード87の光量が減少する。それに応じて、光
導電性セル86の抵抗値が大きくなり、交流電圧v20の
振幅値V20が減少するようになる。そして、最終的に、
積分回路85の出力が一定に保持され、交流電圧v20の
振幅値V20が減少しなくなり、平衡状態となったとき
に、上記(1)で説明した処理が実行され、金属板4の
厚さdc が算出されるようになる。
As a result, the AC current flowing in the forward direction of the light emitting diode 87 of the light control variable resistor 82 decreases, and the light amount of the light emitting diode 87 decreases. Accordingly, the resistance value of the photoconductive cell 86 increases, and the amplitude value V20 of the AC voltage v20 decreases. And finally,
When the output of the integration circuit 85 is held constant and the amplitude value V20 of the AC voltage v20 does not decrease and the balance becomes an equilibrium state, the processing described in the above (1) is executed and the thickness dc of the metal plate 4 is increased. Is calculated.

【0232】以上のように、第4実施例によれば、交流
電圧印加装置43により、交流電圧印加用電極2、3に
互いに逆位相となる交流電圧v19、v20が印加され、光
制御可変抵抗器82により、交流電圧v24の|V24|が
極めて小さい値となるように、交流電圧v20が制御さ
れ、交流電圧v24の|V24|が極めて小さい値であると
きに、金属板4の厚さdc が算出されるように構成し
た。
As described above, according to the fourth embodiment, the AC voltage applying device 43 applies AC voltages v19 and v20 having opposite phases to the AC voltage applying electrodes 2 and 3, respectively. 82 controls the AC voltage v20 so that | V24 | of the AC voltage v24 becomes an extremely small value. When | V24 | of the AC voltage v24 is an extremely small value, the thickness dc of the metal plate 4 is reduced. Was calculated.

【0233】したがって、第2実施例と同様に、交流電
流i3 の|I3 |が極めて小さい値である状態、ひいて
は静電容量C1 に流れる交流電流i1 の|I1 |と、静
電容量C2 に流れる交流電流i2 の|I2 |とが略等し
い状態、すなわち、浮遊容量Cs に交流電流が殆ど流れ
ていない(漏れ電流が流れていない)状態で、金属板4
の厚さdc を測定することができるようになる。
Therefore, as in the second embodiment, the state where | I3 | of the alternating current i3 is an extremely small value, that is, | I1 | of the alternating current i1 flowing to the capacitance C1, and flows to the capacitance C2. In a state where | I2 | of the AC current i2 is substantially equal, that is, in a state where the AC current hardly flows through the stray capacitance Cs (no leak current flows), the metal plate 4
Can be measured.

【0234】この場合、浮遊容量Cs に交流電流が殆ど
流れないので、測定精度が低下することはなく、また、
搬送装置としては、金属板4が交流電圧印加用電極2、
3間に挿入される位置を精度良くする必要がないので、
その分、システム全体を安価にすることができる。
In this case, almost no AC current flows through the stray capacitance Cs, so that the measurement accuracy does not decrease.
As the transfer device, the metal plate 4 is composed of the electrode 2 for applying an AC voltage,
Since it is not necessary to make the position inserted between 3 with high accuracy,
Accordingly, the entire system can be made inexpensive.

【0235】また、交流電圧印加用電極3に印加される
交流電圧の制御を、光制御可変抵抗器82を用いてハー
ドウェアで行う構成としたので、その分、マイコンの処
理を軽減することができる。さらに、被測定対象物が、
導電体でなく、半導体の場合であっても、それらの厚さ
を測定することができる。
Further, since the control of the AC voltage applied to the AC voltage applying electrode 3 is performed by hardware using the light control variable resistor 82, the processing of the microcomputer can be reduced accordingly. it can. Furthermore, the object to be measured is
Even in the case of a semiconductor instead of a conductor, their thickness can be measured.

【0236】次に、本発明の第5実施例について、図2
4を参照して説明する。尚、第2および第4実施例と同
一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下、異な
る部分について説明する。この第5実施例は、ベース1
01の形状が第2および第4実施例と異なっており、金
属板4を、図24中、矢印C方向から挿入するようにし
ている。このような第5実施例によれば、第2および第
4実施例と同様の効果を得ることができると共に、金属
板4の長手方向の長さがベース101の長手方向に対し
て十分大きい場合であっても、金属板4の中央部分で測
定することができる。
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
This will be described with reference to FIG. The same parts as those in the second and fourth embodiments are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. Hereinafter, different parts will be described. In the fifth embodiment, the base 1
The shape of No. 01 is different from the second and fourth embodiments, and the metal plate 4 is inserted from the direction of arrow C in FIG. According to the fifth embodiment, the same effects as those of the second and fourth embodiments can be obtained, and the length of the metal plate 4 in the longitudinal direction is sufficiently large with respect to the longitudinal direction of the base 101. Can be measured at the central portion of the metal plate 4.

【0237】本発明は上記実施例にのみ限定されるもの
でなく、次のように変形または拡張することができる。
被測定対象物に付着した紙やごみなどの微小物体を検出
する検出装置に適用しても良い。交流としては、正弦波
を用いたが、方形波、三角波などを用いても良い。第
3、4実施例において、交流電圧を制御する手段とし
て、光制御可変抵抗器62、82に代わって、フォトカ
プラを用いても良い。また、金属板4の電位に応じて交
流電圧印加用電極3に印加される交流電圧を制御するも
のであれば、他の手段を用いても良い。
The present invention is not limited to the above embodiment, but can be modified or expanded as follows.
The present invention may be applied to a detection device that detects minute objects such as paper and dust attached to an object to be measured. Although a sine wave is used as the alternating current, a square wave, a triangular wave, or the like may be used. In the third and fourth embodiments, as a means for controlling the AC voltage, a photocoupler may be used instead of the light control variable resistors 62 and 82. Further, another means may be used as long as it controls the AC voltage applied to the AC voltage applying electrode 3 according to the potential of the metal plate 4.

【0238】[0238]

【発明の効果】以上の説明によって明らかなように、請
求項1記載の静電容量式測定装置によれば、被測定対象
物が交流電圧印加用電極間に位置すると、第1の交流電
流測定手段により、第1の交流電圧印加用電極と被測定
対象物との間に形成される第1のコンデンサ成分に流れ
る交流電流が測定され、第2の交流電流測定手段によ
り、第2の交流電圧印加用電極と被測定対象物との間に
形成される第2のコンデンサ成分に流れる交流電流が測
定され、印加電圧制御手段により、第1および第2の交
流電流測定手段による検出電流が略同一となるように印
加電圧が調整されて、被測定対象物の物理量が測定され
るように構成した。
As apparent from the above description, according to the capacitance type measuring apparatus of the first aspect, when the object to be measured is located between the electrodes for applying the AC voltage, the first AC current measurement is performed. Means for measuring an AC current flowing through a first capacitor component formed between the first AC voltage applying electrode and the object to be measured, and a second AC current measuring means for measuring a second AC voltage An AC current flowing through a second capacitor component formed between the application electrode and the object to be measured is measured, and the applied voltage control means makes the detection currents of the first and second AC current measurement means substantially the same. The applied voltage is adjusted so that the physical quantity of the object to be measured is measured.

【0239】したがって、第1のコンデンサ成分に流れ
る交流電流と、第2のコンデンサ成分に流れる交流電流
とが略同一である状態、すなわち、被測定対象物と周囲
物体との間に存在する浮遊容量に交流電流が殆ど流れて
いない状態で、被測定対象物の物理量を測定することが
できる。
Therefore, the state in which the alternating current flowing through the first capacitor component and the alternating current flowing through the second capacitor component are substantially the same, that is, the stray capacitance existing between the object to be measured and the surrounding object The physical quantity of the object to be measured can be measured in a state where almost no AC current flows.

【0240】このとき、浮遊容量に交流電流が殆ど流れ
ていないので、測定精度が低下することはなく、また、
搬送装置としては、被測定対象物が交流電圧印加用電極
間に挿入される位置を精度良くする必要がないので、そ
の分、システム全体を安価にすることができる。
At this time, since almost no AC current flows through the stray capacitance, the measurement accuracy does not decrease.
Since the position where the object to be measured is inserted between the AC voltage applying electrodes does not need to be accurately set, the entire system can be made inexpensive accordingly.

【0241】請求項2記載の静電容量式測定装置によれ
ば、被測定対象物が交流電圧印加用電極間に位置する
と、交流電流測定手段により、電位検出用電極と被測定
対象物との間に形成されるコンデンサ成分に流れる交流
電流が測定され、印加電圧制御手段により、交流電流測
定手段による検出電流が略零となるように印加電圧が調
整されて、被測定対象物の物理量が測定されるように構
成した。
According to the capacitance type measuring device of the present invention, when the object to be measured is located between the electrodes for applying the AC voltage, the AC current measuring means connects the electrode for potential detection to the object to be measured. The alternating current flowing through the capacitor component formed between the two is measured, and the applied voltage is adjusted by the applied voltage control means so that the current detected by the alternating current measuring means becomes substantially zero, and the physical quantity of the object to be measured is measured. It was configured to be.

【0242】したがって、電位検出用電極の基準電位を
周囲物体の電位と等しくすることにより、被測定対象物
と周囲物体との間に存在する浮遊容量に交流電流が殆ど
流れていない状態で、被測定対象物の物理量を測定する
ことができるようになる。
Therefore, by setting the reference potential of the potential detecting electrode to be equal to the potential of the surrounding object, it is possible to prevent the stray capacitance existing between the object to be measured and the surrounding object from flowing in a state where AC current hardly flows. The physical quantity of the measurement object can be measured.

【0243】このとき、浮遊容量に交流電流が殆ど流れ
ていないので、測定精度が低下することはなく、また、
搬送装置としては、被測定対象物が交流電圧印加用電極
間に挿入される位置を精度良くする必要がないので、そ
の分、システム全体を安価にすることができる。
At this time, since almost no AC current flows through the stray capacitance, the measurement accuracy does not decrease.
Since the position where the object to be measured is inserted between the AC voltage applying electrodes does not need to be accurately set, the entire system can be made inexpensive accordingly.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1実施例を示す電気的ブロック構成
FIG. 1 is an electrical block diagram showing a first embodiment of the present invention.

【図2】金属板が交流電圧印加用電極間に挿入される状
態を示す斜視図
FIG. 2 is a perspective view showing a state in which a metal plate is inserted between electrodes for applying an AC voltage.

【図3】図1を詳細に示す電気的ブロック構成図FIG. 3 is an electrical block diagram showing details of FIG. 1;

【図4】切換スイッチの接続状態を示す図(その1)FIG. 4 is a diagram showing a connection state of a changeover switch (part 1);

【図5】切換スイッチの接続状態を示す図(その2)FIG. 5 is a diagram showing a connection state of a changeover switch (part 2).

【図6】可変増幅回路の内部構成を示す回路図FIG. 6 is a circuit diagram showing an internal configuration of a variable amplifier circuit.

【図7】金属板が交流電圧印加用電極間の中点に挿入さ
れた状態を示す側面図
FIG. 7 is a side view showing a state where a metal plate is inserted at a midpoint between electrodes for applying an AC voltage.

【図8】測定系を示す等価回路図FIG. 8 is an equivalent circuit diagram showing a measurement system.

【図9】マイコンの制御を示すフローチャートFIG. 9 is a flowchart showing control of a microcomputer.

【図10】金属板が交流電圧印加用電極間の中点からず
れて挿入された状態を示す側面図
FIG. 10 is a side view showing a state where a metal plate is inserted so as to be shifted from a middle point between electrodes for applying an AC voltage.

【図11】各交流電圧の出力状態を示す波形図FIG. 11 is a waveform chart showing an output state of each AC voltage.

【図12】被測定対象物が絶縁体である場合の図8相当
FIG. 12 is a diagram corresponding to FIG. 8 when an object to be measured is an insulator;

【図13】被測定対象物が半導体である場合の図8相当
FIG. 13 is a diagram corresponding to FIG. 8 when the object to be measured is a semiconductor.

【図14】本発明の第2実施例を示す図2相当図FIG. 14 is a view corresponding to FIG. 2, showing a second embodiment of the present invention.

【図15】図1相当図FIG. 15 is a diagram corresponding to FIG. 1;

【図16】図3相当図FIG. 16 is a diagram corresponding to FIG. 3;

【図17】図7相当図FIG. 17 is a diagram corresponding to FIG. 7;

【図18】図8相当図FIG. 18 is a diagram corresponding to FIG. 8;

【図19】図9相当図FIG. 19 is a diagram corresponding to FIG. 9;

【図20】図10相当図FIG. 20 is a diagram corresponding to FIG. 10;

【図21】図11相当図FIG. 21 is a diagram corresponding to FIG. 11;

【図22】本発明の第3実施例を示す図3相当図FIG. 22 is a view corresponding to FIG. 3, showing a third embodiment of the present invention.

【図23】本発明の第4実施例を示す図3相当図FIG. 23 is a view corresponding to FIG. 3, showing a fourth embodiment of the present invention.

【図24】本発明の第5実施例を示す図2相当図FIG. 24 is a view corresponding to FIG. 2, showing a fifth embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

図面中、2は第1の交流電圧印加用電極、3は第2の交
流電圧印加用電極、4は金属板(被測定対象物)、6は
交流電圧印加装置(交流電圧印加手段)、7は交流電流
測定器(第1の交流電流測定手段)、8は交流電流測定
器(第2の交流電流測定手段)、11は制御装置(印加
電圧制御手段)、42は電位検出用電極、45は制御装
置(印加電圧制御手段)、46は交流電流測定器(交流
電流測定手段)である。
In the drawing, 2 is a first AC voltage applying electrode, 3 is a second AC voltage applying electrode, 4 is a metal plate (measurement target), 6 is an AC voltage applying device (AC voltage applying means), 7 Is an AC current measuring device (first AC current measuring device), 8 is an AC current measuring device (second AC current measuring device), 11 is a control device (applied voltage control device), 42 is a potential detecting electrode, 45 Denotes a control device (applied voltage control means), and 46 denotes an AC current measuring device (AC current measuring means).

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 所定間隔を存して対向する第1の交流電
圧印加用電極および第2の交流電圧印加用電極と、それ
ら両電極に対しそれぞれ逆位相となる交流電圧を印加す
る交流電圧印加手段を有し、前記第1の交流電圧印加用
電極と前記第2の交流電圧印加用電極との間に導電体か
らなる被測定対象物を搬送装置によって挿入し、前記被
測定対象物の物理量に応じて変化する当該第1の交流電
圧印加用電極と当該第2の交流電圧印加用電極との間の
静電容量に対応する当該第1の交流電圧印加用電極また
は当該第2の交流電圧印加用電極に流れる交流電流に基
づいて当該被測定対象物の物理量を測定する静電容量式
測定装置において、 前記第1の交流電圧印加用電極に流れる交流電流を測定
する第1の交流電流測定手段と、 前記第2の交流電圧印加用電極に流れる交流電流を測定
する第2の交流電流測定手段と、 前記第1および第2の交流電流測定手段による検出電流
が略同一となるように前記交流電圧印加手段による前記
第1および第2の交流電圧印加用電極に対する印加電圧
を調整する印加電圧制御手段とを備えてなることを特徴
とする静電容量式測定装置。
1. An AC voltage applying electrode and a second AC voltage applying electrode facing each other at a predetermined interval, and an AC voltage applying means for applying AC voltages having opposite phases to both electrodes. Means for inserting an object to be measured made of a conductive material between the first electrode for applying an AC voltage and the second electrode for applying an AC voltage by a transport device, and a physical quantity of the object to be measured The first AC voltage applying electrode or the second AC voltage corresponding to the capacitance between the first AC voltage applying electrode and the second AC voltage applying electrode, which varies according to In a capacitance type measuring device for measuring a physical quantity of an object to be measured based on an AC current flowing through an application electrode, a first AC current measurement for measuring an AC current flowing through the first AC voltage application electrode Means, the second AC voltage A second AC current measuring means for measuring an AC current flowing through the additional electrode; and the first and second AC voltage applying means so that currents detected by the first and second AC current measuring means are substantially the same. An electrostatic capacitance type measuring apparatus comprising: an applied voltage control means for adjusting an applied voltage to a second AC voltage applying electrode.
【請求項2】 所定間隔を存して対向する第1の交流電
圧印加用電極および第2の交流電圧印加用電極と、それ
ら両電極に対しそれぞれ逆位相となる交流電圧を印加す
る交流電圧印加手段を有し、前記第1の交流電圧印加用
電極と前記第2の交流電圧印加用電極との間に導電体か
らなる被測定対象物を搬送装置によって挿入し、前記被
測定対象物の物理量に応じて変化する当該第1の交流電
圧印加用電極と当該第2の交流電圧印加用電極との間の
静電容量に対応する当該第1の交流電圧印加用電極また
は当該第2の交流電圧印加用電極に流れる交流電流に基
づいて当該被測定対象物の物理量を測定する静電容量式
測定装置において、 前記第1および第2の交流電圧印加用電極間に位置する
前記被測定対象物と所定間隔を存するように対向した状
態で所定の基準電位に設定された電位検出用電極と、 この電位検出用電極に流れる交流電流を測定する交流電
流測定手段と、 この交流電流測定手段による検出電流が略零となるよう
に前記交流電圧印加手段による前記第1および第2の交
流電圧印加用電極に対する印加電圧を調整する印加電圧
制御手段とを備えてなることを特徴とする静電容量式測
定装置。
2. An AC voltage applying electrode and a second AC voltage applying electrode facing each other at a predetermined interval, and an AC voltage applying means for applying AC voltages of opposite phases to both electrodes. Means for inserting an object to be measured made of a conductive material between the first electrode for applying an AC voltage and the second electrode for applying an AC voltage by a transport device, and a physical quantity of the object to be measured The first AC voltage applying electrode or the second AC voltage corresponding to the capacitance between the first AC voltage applying electrode and the second AC voltage applying electrode, which varies according to In a capacitance type measuring device for measuring a physical quantity of the object to be measured based on an alternating current flowing through an application electrode, the object to be measured positioned between the first and second AC voltage application electrodes, Facing each other with a predetermined interval A potential detection electrode set to a predetermined reference potential in the state, AC current measuring means for measuring an AC current flowing through the potential detection electrode, and an AC current measuring means for detecting the AC current by the AC current measuring means to be substantially zero. An electrostatic capacitance type measuring apparatus comprising: an applied voltage control means for adjusting an applied voltage to the first and second AC voltage applying electrodes by the AC voltage applying means.
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