JPH03245001A - Magnetic detecting head and noncontact type range finder using same - Google Patents

Magnetic detecting head and noncontact type range finder using same

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JPH03245001A
JPH03245001A JP4183990A JP4183990A JPH03245001A JP H03245001 A JPH03245001 A JP H03245001A JP 4183990 A JP4183990 A JP 4183990A JP 4183990 A JP4183990 A JP 4183990A JP H03245001 A JPH03245001 A JP H03245001A
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JP
Japan
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magnetic
magnetic flux
distance
sensor
passes
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Application number
JP4183990A
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Japanese (ja)
Inventor
Seigo Ando
安藤 静吾
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JFE Engineering Corp
Original Assignee
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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Publication date
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  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Abstract

PURPOSE:To detect the distance to an object to be measured accurately by detecting alternating magnetic flux which is generated by a magnetizing coil covered with a core case for magnetic shielding by a magnetic sensor through the object to be measured. CONSTITUTION:The magnetic flux which is generated with a magnetizing coil 22 passes through a core case 11 for magnetic shielding and a central core member 12. The magnetic flux is outputted as the magnetic flux 24 through an opening 11a of the case 11. The flux is inputted into a free end 12a of the member 12 through the inside of a metal plate 8 and a magnetism sensor 13. The density of the magnetic flux passing the sensor 13 is changed in response to the change in distance l between the sensor 13 and the metal plate 8. A core 14 of the sensor 13 is excited to a saturat ing region beforehand. Therefore, when the outer magnetic flux is changed, positive and negative crest values Va and -Vb of the AC voltage generated in a detecting coil 15 are changed. Then, the crest values Va and -Vb are detected in a detecting circuit 19, and a difference value Vo is operated. In a distance computing circuit 20, the distance l corresponding to the detected voltage Vo is read out of a table wherein it is stored beforehand and outputted.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は測定対象を透過又は経由した磁束の磁束密度を
磁気センサを用いて検出する磁気検出ヘッド、及びこの
磁気検出ヘッドを用いて測定対象までの距離を非接触で
測定する非接触型距離計に関する。
Detailed Description of the Invention [Industrial Application Field] The present invention relates to a magnetic detection head that uses a magnetic sensor to detect the magnetic flux density of magnetic flux that has passed through or passed through a measurement object, and a magnetic detection head that uses a magnetic sensor to detect the magnetic flux density of a magnetic flux that has passed through or passed through a measurement object. This invention relates to a non-contact distance meter that measures the distance to a non-contact distance.

[従来の技術] 例えば工場の製造ライン等において、製品か連続して搬
送ローラ上を搬送されている状、態で、該当製品の幅や
厚み等をオンライン測定する場合であって、かつ製品に
直接測定治具等を接触できない場合は、非接触型距離計
を用いて該当製品までの距離を測定して、製品の寸l去
品質をチエツクする。
[Prior Art] For example, when measuring the width, thickness, etc. of a product on-line while the product is being continuously conveyed on a conveyor roller in a factory production line, etc., and If it is not possible to directly touch the product with a measuring jig, use a non-contact distance meter to measure the distance to the product and check the product's cutting quality.

そして、測定対象か例えばf#4板等の金属材料で形成
されている条件では前記非接触型距離計として渦電流を
(り用したちのか開発されている。第5図は渦電流を利
用した非接触型距離計のdlす定原理を示す模式図であ
る。すなわち、測一定ヘットの先端に円柱状のコア1を
取付け、このコア1に検出コイル2を巻装し、この検出
コイル2に図示しない高周波光出回路から高周波電流を
印加して交流磁界を生起させる。そして、この交流磁界
による磁束3か測定対象としての鋼板4に交差すると、
鋼板4内に渦電流5が発生する。
When the object to be measured is made of a metal material such as an F#4 plate, the non-contact distance meter has been developed to utilize eddy current. It is a schematic diagram showing the principle of determining dl of a non-contact distance meter.In other words, a cylindrical core 1 is attached to the tip of a measuring head, a detection coil 2 is wound around this core 1, and a detection coil 2 is wound around the core 1. A high-frequency current is applied from a high-frequency light output circuit (not shown) to generate an alternating magnetic field.When the magnetic flux 3 due to this alternating magnetic field crosses the steel plate 4 as the measurement target,
Eddy currents 5 are generated within the steel plate 4.

この渦電流5の大きさは、この鋼板4に達する磁束3の
磁束密度に依存するので、当然測定ヘッドから鋼板4ま
ての距離gに対応し−ご変化する。
Since the magnitude of this eddy current 5 depends on the magnetic flux density of the magnetic flux 3 reaching this steel plate 4, it naturally changes depending on the distance g from the measuring head to the steel plate 4.

そして、この渦電流5の変化量を前記検出コイル2のイ
ンピーダンス変化量として測定し、このインピーダンス
値から前記測定ヘットと鋼板4まての距離ρを求める。
Then, the amount of change in this eddy current 5 is measured as the amount of change in impedance of the detection coil 2, and the distance ρ between the measurement head and the steel plate 4 is determined from this impedance value.

なお、インピーダンス値と前記距離gとの関係は直線関
係でないので、あらかしめ既知の各距離と各インピーダ
ンス値との関係を求めておき、得られたインピーダンス
値を換算テーブルを用いて距離りに換算する。
Note that the relationship between the impedance value and the distance g is not a linear relationship, so first calculate the relationship between each known distance and each impedance value, and convert the obtained impedance value to distance using a conversion table. do.

このように渦電流を利用することによって測定ヘットか
ら鋼板4等の測定対象までの距離ρを非接触て連続的に
d111定できる。
By utilizing eddy currents in this manner, the distance d111 from the measurement head to the object to be measured such as the steel plate 4 can be determined continuously without contact.

[発明か解決しようとする課題] しかしなから、第5図に示すような渦電流を利用した非
接触型距離計においてもまた次のような問題かあった。
[Problems to be Solved by the Invention] However, the non-contact distance meter using eddy current as shown in FIG. 5 also has the following problem.

すなイつち、鋼板4に54g起される渦電流5の大きさ
は微小であるので、この渦電流5の変化量に対応する検
出コイル2のインピーダンス値の変化量はさらに小さい
。よって、距離g測定において一定水準以上の測定精度
を確保するためには、検出コイル2の外径りを大きくし
、かつ測定距離範囲(スパン)を短く設定する必要かあ
る。そして、一般に、次式を満たす条件で使用される。
In other words, since the magnitude of the 54g eddy current 5 generated in the steel plate 4 is minute, the amount of change in the impedance value of the detection coil 2 corresponding to the amount of change in this eddy current 5 is even smaller. Therefore, in order to ensure measurement accuracy of a certain level or higher in distance g measurement, it is necessary to increase the outer diameter of the detection coil 2 and to set the measurement distance range (span) short. Generally, it is used under conditions that satisfy the following formula.

2D>fl したかって、測定対象までの距離gか大きいか、又は大
きな変化範囲(スパン)で使用する必要がある場合には
、検出コイル2の外径りを大きく設定する必要かある。
2D>fl Therefore, if the distance g to the measurement target is large or if it is necessary to use it in a large variation range (span), it is necessary to set the outer diameter of the detection coil 2 large.

その結果、測定へ・ノドか大型化して製造費か増大する
As a result, the measurement throat becomes larger and the manufacturing cost increases.

また、測定ヘッドが大型化すると、狭い場所で測定でき
なくなったり、また、測定対象の鋼板4の幅を測定ヘッ
ドの外径りより広くする必要かあるので、逆に測定対象
の必要最小幅が広くなり、狭い幅を有する鋼板4の寸法
測定かできない問題がある。
In addition, if the measuring head becomes larger, it becomes impossible to measure in a narrow place, and the width of the steel plate 4 to be measured needs to be wider than the outer diameter of the measuring head, so conversely, the required minimum width of the measuring object becomes smaller. There is a problem in that it is only possible to measure the dimensions of a steel plate 4 that is wide and has a narrow width.

さらに、前述したように、距離pの変化に対応する渦電
流5の変化は小さく、さらにこの渦電流5の変化量に対
応する検出コイル2のインピーダンス値の変化量はさら
に小さいので、外部雑音が非常に入りやすい。
Furthermore, as described above, the change in the eddy current 5 that corresponds to a change in the distance p is small, and the amount of change in the impedance value of the detection coil 2 that corresponds to the amount of change in the eddy current 5 is even smaller, so external noise is reduced. Very easy to get into.

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、
磁気シールド用コアケースに覆われた磁化用コイルで発
生された交流磁束を測定対象を介して磁気センサて検出
することにより、磁気センサと測定対象までの距離に対
応する磁束変化を精度良く測定できる磁気検出ヘッドを
提供することを目的とする。
The present invention was made in view of these circumstances, and
By detecting the alternating current magnetic flux generated by the magnetizing coil covered by the magnetic shielding core case via the measurement target using a magnetic sensor, it is possible to accurately measure changes in magnetic flux that correspond to the distance between the magnetic sensor and the measurement target. The present invention aims to provide a magnetic detection head.

また、上記磁気検出ヘッドを用いることにより、小さな
磁気検出ヘットでもって、たとえ測定対象か磁性体以外
の金属材料で形成されたとしても測定対象までの距離を
正確に測定できる非接触型距離計を提供することを目的
とする。
In addition, by using the magnetic detection head described above, a non-contact rangefinder can be created that can accurately measure the distance to a measurement target even if the measurement target is made of a metal material other than a magnetic material using a small magnetic detection head. The purpose is to provide.

[課題を解決するための手段] 上記課題を解消するために本発明の磁気検出ヘッドは、
金属体で形成された測定対象を透過又は経由する交流磁
束を発生させる磁化用コイルと、この磁化用コイル内の
測定対象側位置に配設され、測定対象を透過又は経由す
る磁束の密度を検出する磁気センサと、磁化用コイルの
外周面を覆うとともに、測定対象に対向する側が開口さ
れた有底円筒形状を有した磁性材料で形成された磁気シ
〜ルト用コアケースと、一端か磁気シールド用コアケー
ス[)1の底に接続され、他端が磁気センサの反測定対
象側端に対向する8由端に形成された中心コア部+4と
を備えたものである。
[Means for Solving the Problems] In order to solve the above problems, the magnetic detection head of the present invention has the following features:
A magnetizing coil that generates alternating magnetic flux that passes through or passes through the measurement target made of a metal body, and a magnetization coil that is placed on the measurement target side within this magnetization coil to detect the density of the magnetic flux that passes through or passes through the measurement target. a core case for a magnetic shield made of a magnetic material that covers the outer peripheral surface of the magnetizing coil and has a bottomed cylindrical shape with an opening on the side facing the measurement target; The central core part +4 is connected to the bottom of the core case [2] 1, and the other end is formed at one end opposite to the opposite end of the magnetic sensor to be measured.

また別の発明の非接触型距離計は、前記磁気検出ヘット
に、磁気センサからi’tjll疋対象までの距離の嚢
化量を磁気センサて検出された磁束密度の交化量からp
出する距離p出(す1路とを備えたちのである。
In the non-contact rangefinder of another invention, the magnetic detection head calculates the amount of encapsulation of the distance from the magnetic sensor to the object by calculating p from the amount of intersection of magnetic flux density detected by the magnetic sensor.
It is equipped with a distance p (1 path).

[作用] このように構成された磁気検出へyトてあれば、一端か
閉塞された磁気ンールト用コアケース内の中心軸に中心
コア部伺か位置している。そして、磁気化コイルに交流
車流を通流させると、交番磁界か発生するか、この磁気
化コイルは磁気シールド用コアケースにfflイっれ、
かつ中心コア部材が存住するので、磁気化コイルにて発
生された交番磁界の磁束は磁気シールド用コアケースの
開口がら測定対象方向へ送出され、測定対象が磁性体で
形成されていれば、この測定対象内を経由(バイパス)
して、磁気センサを介して中心コア部材へ入力する。ま
た、41す定対象が磁性体以外の金属体で形成されてい
れば、磁束はその測定対象を外方向へ透過して、また逆
方向に透過して前記磁気センサを介して中心コア部材へ
入力する。
[Function] When the magnetic sensor configured as described above is installed, the central core portion is located at the central axis within the core case for the magnetic route, which is closed at one end. Then, when an alternating current is passed through the magnetized coil, an alternating magnetic field is generated, or this magnetized coil is attached to the core case for magnetic shielding.
In addition, since the central core member exists, the magnetic flux of the alternating magnetic field generated by the magnetization coil is sent out through the opening of the magnetic shielding core case in the direction of the measurement object, and if the measurement object is made of a magnetic material, Via this measurement target (bypass)
and input to the central core member via the magnetic sensor. In addition, if the measurement target is made of a metal other than a magnetic material, the magnetic flux passes through the measurement target in the outward direction and in the opposite direction, and passes through the magnetic sensor to the central core member. input.

ここで、測定対象か磁性体で形成されていれば、磁気セ
ンサからJtll定対象までの距離が変化すると、イl
11定対象内を経由(バイパス)する磁束数が変化する
。測定幻象内を経由(バイパス)する磁束数か変化する
と、当然磁気センサを通過する磁束密度も変化する。す
なわち、この磁気検出ヘッドにおいては、磁気センサに
て測定対象までの距離に対応した磁束密度を検出てきる
Here, if the object to be measured is made of a magnetic material, if the distance from the magnetic sensor to the object changes, the
11 The number of magnetic fluxes passing through (bypassing) the constant object changes. If the number of magnetic fluxes passing through (bypassing) the measurement illusion changes, the density of magnetic flux passing through the magnetic sensor will naturally change as well. That is, in this magnetic detection head, the magnetic sensor detects the magnetic flux density corresponding to the distance to the measurement target.

一方、測定対象が磁性体以外の金属体で形成されていれ
ば、磁気シールド用コアケースの開口からM]定対象方
向へ送出された磁束は測定対象をそのまま透過する。こ
の場合、金属体は一般に良導体であり、また、磁束は交
番磁束であるので、磁界の強度か周期的に変動する。し
たかって磁束か透過するとこの変動磁界により、金属体
で形成された測定対象に渦電流か生起する。この渦電流
か/1111定対象内に流れると、この渦電流により二
次磁界か発生する。この二次磁界による二次磁束は磁気
センサに人力される磁束の磁束密度に影響を与える。前
記渦電流は透過する磁束の磁束密度に対応して変化する
ので、結果として、磁気センサから測定対象までの距離
か変化すると、磁気センサて検出された磁束密度が変化
する。すなわち、磁気センサにて測定対象までの距離に
対応した磁束密度を検出てきる。
On the other hand, if the object to be measured is made of a metal body other than a magnetic material, the magnetic flux sent out from the opening of the magnetic shielding core case in the direction of the object will pass through the object as it is. In this case, since the metal body is generally a good conductor and the magnetic flux is an alternating magnetic flux, the strength of the magnetic field fluctuates periodically. Therefore, when the magnetic flux passes through, this fluctuating magnetic field causes eddy currents to occur in the measurement object made of a metal body. When this eddy current flows within a constant object, a secondary magnetic field is generated by this eddy current. The secondary magnetic flux caused by this secondary magnetic field affects the magnetic flux density of the magnetic flux manually applied to the magnetic sensor. Since the eddy current changes in accordance with the magnetic flux density of the transmitted magnetic flux, as a result, when the distance from the magnetic sensor to the object to be measured changes, the magnetic flux density detected by the magnetic sensor changes. That is, the magnetic sensor detects the magnetic flux density corresponding to the distance to the measurement target.

しかして、このような構成の磁気検出ヘッドが組込まれ
た非接触型距離計においては、測定対象が磁性体である
か、又は磁性体以外の金属であるかに応じて、予め距離
と磁束密度との関係を例えば記憶部等に設定しておけば
、測定された磁束密度から測定対象までの距離が求まる
However, in a non-contact distance meter that incorporates a magnetic detection head with such a configuration, the distance and magnetic flux density are determined in advance depending on whether the object to be measured is a magnetic material or a metal other than a magnetic material. By setting the relationship between the measured magnetic flux density and the measured magnetic flux density in a storage unit, for example, the distance to the measurement target can be determined from the measured magnetic flux density.

[実施例] 以下本発明の一実施例を図面を用いて説明する。[Example] An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図は実施例の非接触型距離計全体の概略構成を示す
模式図であり、第2図はこの非接触型距離計に用いられ
る磁気検出センサを示す外観図である。非接触型距離計
は大きく分けて測定対象となる金属板8の表面に対して
垂直に離間して対向配設された磁気検出ヘッドつと、こ
の磁気検出ヘッド9を駆動するとともに磁気検出ヘット
9からの信号に基つき金属板8までの距i1i!Rを求
める制御部10とで構成されている。
FIG. 1 is a schematic diagram showing the overall configuration of a non-contact range finder according to an embodiment, and FIG. 2 is an external view showing a magnetic detection sensor used in this non-contact range finder. A non-contact distance meter can be broadly divided into two magnetic detection heads, which are arranged perpendicularly and facing each other with respect to the surface of a metal plate 8 to be measured, and which drive the magnetic detection head 9. Based on the signal, the distance to the metal plate 8 i1i! The control section 10 calculates R.

前記磁気検出ヘッド9は、測定対象としての金属板8か
例えば搬送ローラ上を搬送されている場合は、建屋のフ
レームに固定されている。そして、磁気検出ヘッド9に
おいて、有底円筒形状を有した磁気シールド用コアケー
ス11内の底面の中心部に同一材料で形成された中心コ
ア部材12がこの磁気シールド用コアケース11と一体
形成されている。この磁気シールド用コアケース11は
例えば磁性材料で形成され、外部へ磁束が漏れることを
防止すると共に、外部から磁束か入力するのを防止する
磁気シールド機能を兼用する。また、中心コア部材12
は中心軸を前記磁気シールド用コアケース11と共用す
る。この中心コア部材12の自由端12aにχ・J向す
る位置に磁気センサ13が図示しない支持部材にて前記
磁気シールド用コアケース1]に支持されている。
The magnetic detection head 9 is fixed to a frame of a building when the metal plate 8 to be measured is being transported, for example, on a transport roller. In the magnetic detection head 9, a central core member 12 made of the same material is integrally formed with the magnetic shielding core case 11 at the center of the bottom surface of the magnetic shielding core case 11 having a cylindrical shape with a bottom. ing. The magnetic shielding core case 11 is made of, for example, a magnetic material, and has a magnetic shielding function of preventing magnetic flux from leaking to the outside and preventing magnetic flux from being input from the outside. In addition, the central core member 12
shares the central axis with the magnetic shielding core case 11. A magnetic sensor 13 is supported by the magnetic shielding core case 1 by a support member (not shown) at a position facing the free end 12a of the central core member 12 in the χ·J direction.

磁気センサ13は強磁性材料てF]柱形状に形成された
コア14と、このコア]4に巻装された検出コイル15
とて構成されている。そして、この検出コイル15には
外部の制御部]0内に設けられた駆動信号発生回路16
から増躯器’J、7JSよび固定インピータンス18を
介して所定周波数をr了する交流励&i1電流か供給さ
れる。そして、磁気センサ13のコア]4は前記交流励
磁電流にて飽和領域まで励磁されている。また、固定イ
シビータ゛ンス]8の磁気センサ13側の端子電圧は検
出回路1つにて検出されて土曽幅される。検出回路]9
から出力された増幅後の検出電圧V。は次の距離算出回
路20にて距離りに変換される。そして、この距離算出
回路20回路から出力される距離gは例えば記録計に記
録されたり又はCRT表示装置等に表示される。
The magnetic sensor 13 is made of a ferromagnetic material and includes a core 14 formed in a columnar shape, and a detection coil 15 wound around the core 4.
It is made up of. This detection coil 15 is provided with a drive signal generation circuit 16 provided in an external control section]0.
An alternating current excitation &i1 current having a predetermined frequency is supplied from the amplifiers 'J, 7JS and a fixed impedance 18. The core 4 of the magnetic sensor 13 is excited by the AC excitation current to a saturation region. Further, the terminal voltage of the fixed resistor 8 on the side of the magnetic sensor 13 is detected by one detection circuit and subjected to a voltage difference. Detection circuit] 9
The amplified detection voltage V output from. is converted into a distance in the next distance calculation circuit 20. The distance g outputted from the distance calculation circuit 20 is recorded on a recorder or displayed on a CRT display device or the like.

また、磁気検出ヘッド9の磁気シールド用コアケース1
1内には、この磁気シールドmコアケス1]の内周面に
沿ったコイルボビン2]の外周面に巻装された磁化用コ
イル22か抽入されている。そして、この磁化用コイル
22には前記駆動信号発生回路]6から出力された交流
励磁電流を分周2g23て分周した後の励磁電流か印加
される。
In addition, the core case 1 for magnetic shielding of the magnetic detection head 9
A magnetizing coil 22 wound around the outer peripheral surface of the coil bobbin 2 along the inner peripheral surface of the magnetic shield core case 1 is inserted into the core case 1. Then, an excitation current obtained by frequency-dividing the AC excitation current outputted from the drive signal generation circuit 6 by frequency division 2g23 is applied to the magnetizing coil 22.

したかって、磁化用コイル22は前記磁itセンサ13
の検出コイル15に比較して(1/N)の周波数で励磁
される。
Therefore, the magnetization coil 22 is connected to the magnetic IT sensor 13.
The detection coil 15 is excited at a frequency (1/N) lower than that of the detection coil 15.

次にこのように構成された非接触型H[2離計の動作を
説明する。
Next, the operation of the non-contact type H[2 distance meter configured as described above will be explained.

まず、測定対象として金属板8か例えば鋼板等の磁性材
料で形成されていた場合を第1図を用いて説明する。磁
化用コイル22は磁気シールド用コアケース11の内周
面に沿って配設されているので、この磁化用コイル22
によって生起された磁界による磁束は磁気シールド用コ
アケース11および中心コア部材12の内部を通過する
。そして、磁気シールド用コアケース11の開口11a
から出力された磁束24は磁性材料で形式された金属板
8の内部を経由(バイパス)し、かつ磁気センサ13を
通過して、中心コア部材12の自由端12aに人力する
。すなわち、磁化用コイル22の一方端、磁気シールド
用コアケース11゜磁気シールド用コアケース11の開
ロ]]a、金属板8.磁気センサ13.中心コア部材1
2の自由端21a、中心コア部材12dの内部、磁気シ
ールド用コアケース11の底部、および磁化用コイル2
2の他方端とて一種の磁気回路か形成される。
First, a case where the metal plate 8 to be measured is made of a magnetic material such as a steel plate will be described with reference to FIG. Since the magnetizing coil 22 is arranged along the inner circumferential surface of the magnetic shielding core case 11, the magnetizing coil 22
The magnetic flux generated by the magnetic field passes through the inside of the magnetic shielding core case 11 and the central core member 12. Then, the opening 11a of the magnetic shielding core case 11
The magnetic flux 24 outputted from the magnetic flux 24 passes through (bypasses) the inside of the metal plate 8 made of a magnetic material, passes through the magnetic sensor 13, and is applied to the free end 12a of the central core member 12. That is, one end of the magnetizing coil 22, the magnetic shielding core case 11°, the opening of the magnetic shielding core case 11]a, the metal plate 8. Magnetic sensor 13. Central core member 1
2, the inside of the central core member 12d, the bottom of the magnetic shielding core case 11, and the magnetizing coil 2.
A kind of magnetic circuit is formed at the other end of 2.

この磁気回路において、金属板8内を経由する磁束の数
は当然磁気センサ13まての距離gに応して変化する。
In this magnetic circuit, the number of magnetic fluxes passing through the metal plate 8 naturally changes depending on the distance g from the magnetic sensor 13.

したがって、磁気センサ13を通過する磁束密度は磁気
センサ13と金属板8との間の距M1の変化に応して変
化する。磁気センサ13のコア14は予め飽和領域まで
励磁されているので、外部磁束か変化すると、検出コイ
ル15に生する交流電圧の正負の波高値Va、  〜v
bが変化する。ここで、検出回路19内においては、こ
の正負の各波高値Va、−Vbか検波されて直流値に変
換される。そして、その差分値V。
Therefore, the magnetic flux density passing through the magnetic sensor 13 changes according to a change in the distance M1 between the magnetic sensor 13 and the metal plate 8. Since the core 14 of the magnetic sensor 13 is excited to the saturation region in advance, when the external magnetic flux changes, the positive and negative peak values Va, ~v of the AC voltage generated in the detection coil 15 change.
b changes. Here, in the detection circuit 19, the positive and negative peak values Va, -Vb are detected and converted into DC values. And the difference value V.

(=Va−Vb)か清算される。このため、検出回路1
つから距離算出回路20へ送出される検出電圧V。は、
前記距離gの変化に対応して変化することになる。
(=Va-Vb) is settled. Therefore, the detection circuit 1
Detection voltage V sent from the source to the distance calculation circuit 20. teeth,
It will change in accordance with the change in the distance g.

距離算出回路20には、磁性材料に対して予め測定され
た各既知距離ρと各既知検出電圧V。との関係かテーブ
ルの形式で記憶されている。そして、検出回路19から
検出電圧V。か入力すると、この検出電圧V。に対応す
る距離gをテーブルから読み出して出力する。
The distance calculation circuit 20 includes each known distance ρ and each known detected voltage V measured in advance with respect to the magnetic material. It is stored in the form of a table. Then, the detection voltage V is output from the detection circuit 19. This detection voltage V is input. The distance g corresponding to is read out from the table and output.

次に、測定対象としての金属板8が例えばアルミ材料等
のように磁性体以外の良導体材料で形成されていた場合
を第3図を用いて説明する。
Next, a case where the metal plate 8 to be measured is made of a good conductive material other than a magnetic material, such as aluminum material, will be explained with reference to FIG. 3.

すなわち、磁気シールド用コアケース11の開口11a
から出力された磁束24は、金属板8が磁性体以外であ
るので、その金属板8そのまま透過する。この場合、金
属体8は良導体であり、また、磁束24は交番磁束であ
るので、磁界の磁束密度か駆動信号発生回路16および
分周器23で設定された周波数で周期的に変動する。し
たがって磁束24か透過するとこの変動磁界により、金
属板8内に渦電流25か生起する。この渦電流25か金
属板8内に流れると、この渦電流25により、二次磁界
が発生して、二次磁界による二次磁束26か発生する。
That is, the opening 11a of the magnetic shielding core case 11
Since the metal plate 8 is made of a material other than magnetic material, the magnetic flux 24 outputted from the metal plate 8 passes through the metal plate 8 as it is. In this case, since the metal body 8 is a good conductor and the magnetic flux 24 is an alternating magnetic flux, the magnetic flux density of the magnetic field periodically fluctuates at a frequency set by the drive signal generation circuit 16 and the frequency divider 23. Therefore, when the magnetic flux 24 passes through the metal plate 8, an eddy current 25 is generated in the metal plate 8 due to the fluctuating magnetic field. When this eddy current 25 flows into the metal plate 8, a secondary magnetic field is generated by the eddy current 25, and a secondary magnetic flux 26 is generated by the secondary magnetic field.

この二次磁束26は磁気センサ13に人力される磁束2
4の磁束密度に影響を与える。前記〆晶電流25は透過
する磁束24の磁束密度に対応して変化するので、結果
として、磁気センサ13から金属板8まての距離りか変
化すると、磁気センサ13て検出された磁束密度か変化
する。磁気センサ13て検出された磁束密度は前連と同
様に検出回路19にて検出電圧V。に変換され、距離算
出回路20へ送出される。
This secondary magnetic flux 26 is the magnetic flux 2 manually applied to the magnetic sensor 13.
It affects the magnetic flux density of 4. Since the crystal current 25 changes in accordance with the magnetic flux density of the transmitted magnetic flux 24, as a result, when the distance from the magnetic sensor 13 to the metal plate 8 changes, the magnetic flux density detected by the magnetic sensor 13 changes. do. The magnetic flux density detected by the magnetic sensor 13 is detected by the detection circuit 19 at a voltage V as in the previous series. and sent to the distance calculation circuit 20.

距離算出回路20内には、磁性材料の場合と同様に、良
導体材料に対しても予め測定された各既知距離ρと各既
知検出電圧V。との関係かテーブルの形式で記憶されて
いる。そして、検出回路19から検出電圧■。が入力す
ると、この検出電圧V。に対応する距離りをテーブルか
ら読み出して出力する。
In the distance calculation circuit 20, each known distance ρ and each known detected voltage V are stored in advance for a good conductor material as well as for a magnetic material. It is stored in the form of a table. Then, the detection voltage ■ is output from the detection circuit 19. When input, this detection voltage V. Read the distance corresponding to from the table and output it.

このように構成された磁気検出ヘッド9およびこの磁気
検出ヘッド9を用いた非接触型距離計においては、磁気
検出ヘッド9にて生成される磁界の強度は磁化用コイル
22の磁化能力で定まる。
In the magnetic detection head 9 configured as described above and the non-contact distance meter using the magnetic detection head 9, the strength of the magnetic field generated by the magnetic detection head 9 is determined by the magnetization ability of the magnetization coil 22.

二の磁化用コイル22に流す励磁電流を増大すれば、容
易に小さい体積で大きい磁界を発生させることができる
。したがって、この磁気検出ヘッド9に対向する金属板
8に到達する磁束24の密度を容易に大きくできる。よ
って、たとえこの金属板8まての距離ρか大きかったと
しても、金属板8を透過したり又は経由(バイパス)し
て磁気センサ13を通過する磁束の密度か大きくなる。
By increasing the excitation current flowing through the second magnetizing coil 22, a large magnetic field can be easily generated with a small volume. Therefore, the density of the magnetic flux 24 reaching the metal plate 8 facing the magnetic detection head 9 can be easily increased. Therefore, even if the distance ρ to the metal plate 8 is large, the density of the magnetic flux that passes through the metal plate 8 or passes through (bypass) the magnetic sensor 13 increases.

その結果、距離ρが変化することによって、磁気センサ
13を通る磁束も大きく変化する。よって、たとえ距離
りが大きかったとしても、そのその距離り近傍における
小さい距離変化も磁束密度変化として精度よく検出でき
る。
As a result, as the distance ρ changes, the magnetic flux passing through the magnetic sensor 13 also changes significantly. Therefore, even if the distance is large, small distance changes in the vicinity of the distance can be detected with high accuracy as magnetic flux density changes.

次に、磁気検出ヘッド9を外部を中央コア部材12を有
する磁気シールド用コアケース11て覆う効果を第4図
を用いて説明する。
Next, the effect of covering the outside of the magnetic detection head 9 with the magnetic shielding core case 11 having the central core member 12 will be explained with reference to FIG.

第4図(a)は磁気シールド用コアケース11を全く使
用しない場合を示す。この場合、電磁石又は永久磁石か
らなる磁化器31の一方の磁極から出力された磁束32
は測定対象33を透過化又は経由して磁気センサ34を
介してに磁化器31の他方の磁極に入力される。この場
合、磁化器31および磁気センサ34は外部に対して開
放されているので、外部から磁束が人力したり、外部へ
磁束が放射する。よって、磁束密度の測定精度が低下す
ると共に、外部の他の装置に悪影響を与える。
FIG. 4(a) shows a case where the magnetic shielding core case 11 is not used at all. In this case, the magnetic flux 32 output from one magnetic pole of the magnetizer 31 made of an electromagnet or a permanent magnet
is input to the other magnetic pole of the magnetizer 31 via the magnetic sensor 34 through the measurement object 33 or through the magnetic sensor 34 . In this case, since the magnetizer 31 and the magnetic sensor 34 are open to the outside, magnetic flux is manually applied from the outside or magnetic flux is radiated to the outside. Therefore, the measurement accuracy of magnetic flux density is reduced and other external devices are adversely affected.

また、第4図(b)に示す、ように、磁気シールド用コ
アケース11のみを設けると、外部に対する良好な磁気
シールド効果を得ることができるが、逆に磁束が磁気シ
ールド用コアケース11内のみで閉ループを形成してし
まって、外部の測定対象33に到達する磁束32の磁束
数が減少する。したかって、磁気センサ34を通過する
磁束のうち測定対象33を透過化又は経由した磁束が減
少する。よって、磁束密度の検出精度が低下する。
Further, as shown in FIG. 4(b), if only the magnetic shielding core case 11 is provided, a good magnetic shielding effect on the outside can be obtained. The number of magnetic fluxes 32 reaching the external measurement object 33 decreases. Therefore, of the magnetic flux passing through the magnetic sensor 34, the magnetic flux that has passed through or passed through the measurement object 33 is reduced. Therefore, the detection accuracy of magnetic flux density decreases.

これに対して、第1図に示すように、中央コア部材12
を有する磁気シールド用コアケース11を用いると、こ
の中央コア部材12を含む磁気回路が形成され、磁気シ
ールド用コアケース11の開口11aから測定対象とし
ての金属板8方向へ出力される磁束の密度が大きくなる
。よって、外部に対して磁気シールド効果を発揮すると
共に、磁気センサ13による磁束密度の検出精度を向上
できる。
On the other hand, as shown in FIG.
When the core case 11 for magnetic shielding is used, a magnetic circuit including this central core member 12 is formed, and the density of the magnetic flux output from the opening 11a of the core case 11 for magnetic shielding toward the metal plate 8 direction as the measurement target. becomes larger. Therefore, it is possible to exhibit a magnetic shielding effect against the outside and to improve the detection accuracy of magnetic flux density by the magnetic sensor 13.

さらに、磁気シールド用コアケース11を設けることに
よって、この磁・気シールド用コアケース11の開口1
1aから金属板8方向へ出力され磁束24の指向性を向
上できるので、測定対象の金属板8の計測面積を小さく
することができ、かつ測定の距離範囲(測定スパン)の
拡大を実現てきる。また、金属板8表面のごく狭い領域
と磁気センサ13との間の距#1gを測定でき、例えば
金属板8の他の部分に存在する欠陥や部分的な厚み変動
の影響を未熟に除去できる。
Furthermore, by providing the core case 11 for magnetic shielding, the opening 1 of the core case 11 for magnetic/magnetic shielding is
Since the directivity of the magnetic flux 24 outputted from 1a to the metal plate 8 direction can be improved, the measurement area of the metal plate 8 to be measured can be reduced, and the measurement distance range (measurement span) can be expanded. . Moreover, the distance #1g between a very narrow area on the surface of the metal plate 8 and the magnetic sensor 13 can be measured, and for example, the influence of defects existing in other parts of the metal plate 8 or local thickness variations can be prematurely removed. .

また、磁化用コイル22にて交番磁昇を発生させている
ので、たとえ測定対象が磁性体以外の良導体金属で形成
されていたとしても、距MEに対応して変化する二次磁
束26を東北させて、二〇二/X′磁束26の変化を磁
気センサ】′3て検出することによって、前。己鞄離り
を測定できる。
In addition, since alternating magnetic flux is generated in the magnetizing coil 22, even if the object to be measured is made of a metal with good conductivity other than a magnetic material, the secondary magnetic flux 26 that changes in accordance with the distance ME can be 202/X' by detecting the change in the magnetic flux 26 using the magnetic sensor]'3. You can measure your own bag separation.

このように、測定χ・I象の金属体か磁性体であっても
磁性体以外の金属であってもイ1す定対象までの距離を
精度良く測定できるので、この非接触型距離計の応用範
囲を大幅に広げることができる。
In this way, the distance to the target object can be measured with high accuracy, whether it is a metal object, magnetic object, or non-magnetic object. The range of applications can be greatly expanded.

[発明の効果] 以上説明したように本発明の磁気検出ヘットによれば、
磁気シールド用コアケースに覆われた磁化用コイルで発
生された交流磁束を測定対象を介して磁気センサて検出
するようにしている。したがって、外部環境に対して完
全な磁気シールド効果を奏すると共に、測定対象へ人力
される磁束密度を増大できるので、磁気センサと測定対
象までの距離に対応する磁束変化を磁気センサてもって
精度良く測定できる。
[Effects of the Invention] As explained above, according to the magnetic detection head of the present invention,
The alternating current magnetic flux generated by the magnetizing coil covered by the magnetic shielding core case is detected by a magnetic sensor via the object to be measured. Therefore, it has a complete magnetic shielding effect against the external environment, and can increase the magnetic flux density applied to the measurement target, allowing the magnetic sensor to accurately measure changes in magnetic flux corresponding to the distance between the magnetic sensor and the measurement target. can.

また、このような特徴を有する構成磁気検出ヘットを用
いた非接触型距離計においては、磁化用コイルによって
交番磁束を測定対象としての金属に印加しているので、
たとえ測定対象か磁性体以外の金属材料で形成されてい
たとしても測定対象までの距離を正確に測定できる。ま
た、磁気検出・\ノドを小さくしても十分な測定情度を
確保てきる。
In addition, in a non-contact rangefinder using a magnetic detection head with such a feature, an alternating magnetic flux is applied to the metal object to be measured by a magnetizing coil.
Even if the object to be measured is made of a metal material other than a magnetic material, the distance to the object to be measured can be accurately measured. In addition, sufficient measurement sensitivity can be ensured even if the magnetic detection/nod is made small.

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

第1図は本発明の一実施例に係わる非接触型距離計の概
略構成を示す模式図、第2図は同実施例距離計に組込ま
れた本発明の一実施例に係わる磁気検出ヘットの外観図
、第3図は同実施例磁気検出ヘッドの動作原理を説明す
るための図、第4図は実施例の磁気検出ヘッドの効果を
説明するための参考図、第5図は従来の渦電流を利用し
た非接触型距離計の動作原理を示す図である。 8・・・金属板、9・・磁気検出ヘッド、10・・制御
部、11・磁気シールド用コアケース、12・・・中心
コア部材、13・・・磁気センサ、14・・・コア、1
5・・・検出コイル、16・・・駆動信号発生回路、1
9・・・検出回路、20・・・距離算出回路、22・・
・磁化用コイル、24・・・磁束、26・・二次磁束。
FIG. 1 is a schematic diagram showing the general configuration of a non-contact rangefinder according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing a magnetic detection head according to an embodiment of the present invention incorporated in the rangefinder according to the embodiment. Fig. 3 is a diagram for explaining the operating principle of the magnetic detection head of the embodiment, Fig. 4 is a reference diagram for explaining the effect of the magnetic detection head of the embodiment, and Fig. 5 is a diagram of the conventional vortex. FIG. 2 is a diagram showing the operating principle of a non-contact distance meter that uses electric current. 8...Metal plate, 9...Magnetic detection head, 10...Control unit, 11. Core case for magnetic shielding, 12...Center core member, 13...Magnetic sensor, 14...Core, 1
5...Detection coil, 16...Drive signal generation circuit, 1
9...Detection circuit, 20...Distance calculation circuit, 22...
- Magnetizing coil, 24... magnetic flux, 26... secondary magnetic flux.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)金属体で形成された測定対象を透過又は経由する
交流磁束を発生させる磁化用コイルと、この磁化用コイ
ル内の前記測定対象側位置に配設され、前記測定対象を
透過又は経由する磁束の密度を検出する磁気センサと、
前記磁化用コイルの外周面を覆うとともに、前記測定対
象に対向する側が開口された有底円筒形状を有した磁性
材料で形成された磁気シールド用コアケースと、一端が
前記磁気シールド用コアケース内の底に接続され、他端
が前記磁気センサの反測定対象側端に対向する自由端に
形成された中心コア部材とを備えた磁気検出ヘッド。
(1) A magnetizing coil that generates an alternating current magnetic flux that passes through or passes through the measurement object formed of a metal body, and a magnetization coil that is disposed at a position on the measurement object side within the magnetization coil and that passes through or passes through the measurement object. A magnetic sensor that detects the density of magnetic flux,
a magnetic shielding core case made of a magnetic material and having a bottomed cylindrical shape that covers the outer circumferential surface of the magnetizing coil and is open on the side facing the measurement object; and one end is inside the magnetic shielding core case. a central core member connected to the bottom of the magnetic sensor, the other end of which is formed at a free end facing the opposite end of the magnetic sensor to be measured.
(2)金属体で形成された測定対象を透過又は経由する
交流磁束を発生させる磁化用コイルと、この磁化用コイ
ル内の前記測定対象側位置に配設され、前記測定対象を
透過又は経由する磁束の密度を検出する磁気センサと、
前記磁化用コイルの外周面を覆うとともに、前記測定対
象に対向する側が開口された有底円筒形状を有した磁性
材料で形成された磁気シールド用コアケースと、一端が
前記磁気シールド用コアケース内の底に接続され、他端
が前記磁気センサの反測定対象側端に対向する自由端に
形成された中心コア部材と、前記磁気センサから前記測
定対象までの距離の変化量を前記磁気センサで検出され
た前記磁束密度の変化量から算出する距離算出回路とを
備えた非接触型距離計。
(2) A magnetizing coil that generates an alternating current magnetic flux that passes through or passes through the measurement object formed of a metal body, and a magnetization coil that is disposed at a position on the measurement object side within the magnetization coil and that passes through or passes through the measurement object. A magnetic sensor that detects the density of magnetic flux,
a magnetic shielding core case made of a magnetic material and having a bottomed cylindrical shape that covers the outer circumferential surface of the magnetizing coil and is open on the side facing the measurement object; and one end is inside the magnetic shielding core case. a central core member connected to the bottom of the magnetic sensor, the other end of which is formed at a free end facing the opposite end of the magnetic sensor to the measurement target; and the magnetic sensor measures the amount of change in distance from the magnetic sensor to the measurement target. A non-contact distance meter comprising a distance calculation circuit that calculates from the detected amount of change in the magnetic flux density.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10334300A (en) * 1997-06-05 1998-12-18 Nippon Conlux Co Ltd Method and device for checking authentication of paper money

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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