JPH0519808Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、金属材料の材質を検知する技術分野
に利用され、特に、補正回路を備えて金属の電気
抵抗率を検知する金属の材質検知装置に関する。

（従来の技術） 強磁性体材料である炭素鋼やニツケル合金等
は、磁化特性の変化を測定することにより、その
機械的性質の変化を非破壊で検知できることが従
来より知られているが、強磁性体以外の金属の材
質の差異、たとえば合金成分の含有率の差、加工
もしくは鍛練および熱処理等によつて生じる変態
のような性質の変化については、簡便に検知する
方法が無かつた。そこで、本願と同一出願人は、
金属の電気抵抗率を検知することにより、強磁性
体以外の材質を簡便に検知する方法および装置を
先に出願した（特願昭60−249549号参照）。

即ち、この金属の材質検知装置は、第２図に示
すように励磁コイル１ａと検知コイル１ｂとを重
ねて巻回してなるプローブ１を備え、矩形波発振
器により励磁コイルを駆動して金属材料に対し、
第３図ａに示すような矩形状の磁界を周期的に与
え、かつ磁界を急激に零にすることによつて検出
コイルに金属表面の磁界の変化に伴う起電力を誘
起させる。そして、この誘起電圧を比較器に入力
し所定のしきい値と比較することによつて、起電
力の減衰速度に応じたパルス幅の矩形波パルスに
変換し、この矩形波パルスのパルス幅を計測する
ことにより、前記減衰速度を正確に測定して被測
定物である金属の電気抵抗率を検知するようにし
ている。

（考案が解決しようとする問題点） しかしながら、この種の検知装置においては、
第２図に示すように、金属材料１０の表面が湾曲
していたり、凹凸面を有していると、金属材料１
０にプローブ１を接触させた際、金属表面と検出
コイルとの接触面にギヤツプＧが生じるために、
両者１，１０の接触度合が弱くなり、励磁コイル
によつて金属材料に与えられる磁界が弱くなり、
金属内部に生じる渦電流も弱くなる。このため、
第３図ｂに示す如く検出コイルに誘起される電圧
のパルス波形がプローブ１の接触の良否によつて
変動し、比較器から出力される矩形波パルスの幅
が同図ｃのP1ないしP3で示されるように変化す
ることにより、測定値に変動が生じ、被測定物の
電気抵抗率を適正に判定し難いという問題が残さ
れていた。

（考案の目的） 本考案は、前記従来の問題点を解決するために
なされたもので、金属材料の表面が起伏を有して
いるために、金属材料と検出コイルとの接触状態
が変化して、検出コイルに誘起される起電力のパ
ルス波形が変動しても、その変動に応じて補正回
路（第２図４）により比較器に入力するしきい値
を適正レベルに自動的に調整して比較器から出力
される矩形パルスの幅を自動的に補正することに
より、金属の電気抵抗率を精密に測定することを
目的としている。

（問題点を解決するための手段） 前記目的を達成するため、本考案は金属材料に
磁界を断続的に与え、この時に金属材料内部に渦
電流を生じ、金属材料の表面に位置させた検出コ
イルに前記渦電流の急激な減衰による起電力を生
じさせ、この起電力のパルス波形の減衰速度を測
定して金属材料の電気抵抗率を測定する装置であ
つて、金属材料に磁界を与える励磁コイルと、こ
の励磁コイルを駆動する矩形波発振器と、前記励
磁コイルに重ねて巻回された２次コイルからなる
検出コイルと、この検出コイルに誘起されるパル
ス状起電力の電圧を積分し、かつその積分波形を
ダイオード及びコンデーサーを通して整流及び平
滑化した後に、抵抗により分圧して所定の電圧レ
ベルに変換した電圧を、該パルス状起電力波形の
減衰速度を測定するためのしきい値としての電圧
レベルに調整する補正回路と、前記パルス状起電
力の電圧と前記補正回路からしきい値として出力
される電圧とを比較する比較器と、この比較器か
ら出力される矩形波パルスの幅を測定するパルス
幅計測器とを備えてなることを要旨とするもので
ある。

（作用） 前記構成としたことにより、矩形波発振器によ
り励磁コイルを駆動して金属材料に対し、周期的
に矩形波状の磁界を与える。この磁界を急激に零
にすると、金属表面の磁界の変化に伴つて生じる
渦電流が急激に減衰することにより、検出コイル
にはパルス状の起電力が誘起される。この誘起電
圧は金属表面と検出コイルとの接触度合に応じて
パルス幅が変化するが、検出コイルから出力され
る誘起電圧は、補正回路において、当該誘起電圧
の積分波形を整流及び平滑化した後に分圧して所
定の電圧レベルに調整されたしきい値と比較され
て、そのパルス幅が自動的に補正されるので、比
較器からはパルス幅の変動が抑制され、起電力の
減衰速度に応じたパルス幅に変換された矩形波パ
ルスが出力される。この矩形波パルスのパルス幅
を計測することにより、前記減衰速度が正確に測
定されるから、金属の電気抵抗率が適確に検知で
きる。

（実施例） 以下、本考案の実施例を図面に基づいて説明す
る。金属の材質検知装置は、第１図に示すように
主要部として励磁コイル１ａと検出コイル１ｂと
からなるプローブ１と、矩形波発振器２と、補正
回路４と、比較器５と、パルス幅計測器６等を具
備して構成されている。

プローブ１は第２図に示すように、フエライト
コア１ｃに励磁コイル１ａが巻回され、この励磁
コイルに検出コイル１ｂを巻回して構成される。
なお、プローブ１の下面に被測定物である金属材
料１０の表面を接触させている。また、このプロ
ーブ１はフエライトコア１ｃの端部側に検出コイ
ル１ｂを巻回し、この検出コイルに近傍して励磁
コイル１ａを直列状に配置してもよい。前記励磁
コイル１ａには、矩形波発振器２とスイツチング
増幅器３とが直列に接続されていて、励磁コイル
１ａに対し矩形波電流を供給可能となつている。
また、検出コイル１ｂの出力端側は分岐されてい
て、比較器５の正側入力端と補正回路４に各々接
続されている。この補正回路は積分器４ａを備え
ており、検出コイル１ｂに誘起されたパルス状の
起電力を積分して波形変形するようになつてい
る。そして、積分器４ａにはダイオード４ｂが接
続され、このダイオードにコンデンサ４ｃと可変
抵抗４ｄとが並列接続されていて、整流かつ平滑
化され、分圧により所定レベルに調整された電圧
をしきい値として前記比較器５の負側入力端に導
入可能となつている。この比較器５にはパルス幅
計測器６が接続されていて、比較器５の出力パル
スを計測するようになつている。また、パルス幅
計測器６にはカウント用にクロツクパルスを出力
するクロツク発振器７が接続されている。なお、
前記比較器５の出力端には、平滑回路８および電
圧計９が接続されており、比較器５の出力電圧を
平滑回路８によつてパルス幅に比例した電圧に平
滑化し、電圧計９により測定結果を視認可能にな
つている。

次に、本実施例の動作について説明する。

矩形波発振器２の出力波によつて電流を断続的
にオン・オフするスイツチング増幅器３を制御
し、第３図ａに示す如く励磁コイル１ａに約1k
Hzの矩形波電流を供給し、金属材料１０に磁界を
与えるとともに、急激に零にする。このとき、磁
界に対し平行に位置された検出コイル１ｂには、
第３図ｂに示すように、矩形波の立ち上がりおよ
び立ち下がり時において、数10μsecのパルス幅の
パルス状起電力が誘起される。この誘起電圧のパ
ルス波形の減衰速度は、金属の電気抵抗率および
磁化率の大きさに応じて異なるが、プローブ１と
金属材料１０との接触状態が悪く、両者１，１０
の接触度合が変化することにより、誘起電圧のパ
ルス波形も変動する。たとえば、第２図に示す如
く金属材料１０の表面が湾曲していたり、凹凸状
になつていて、プローブ１の先端に位置する検出
コイル１ｂと表面が凹凸状の金属材料１０との間
にギヤツプＧが生じると、両者の接触度合が弱く
なるため、励磁コイル１ａから与えられた磁界に
より誘起される渦電流が弱くなり、第３図ｂの鎖
線に示すように、起電力によるパルス波形が小さ
くなり、同図ｃのP2，P3に示す如くパルス幅も
小さくなる。そして、このパルス波形が補正回路
４の積分器４ａによつて積分されると、接触度合
の強弱に応じて、第４図ａの実線Ａもしくは鎖線
Ｂ，Ｃに示す如く積分された波形がＡないしＣの
範囲となつている。さらに、このパルス波がダイ
オード４ｂで整流され、コンデンサ４ｃによつて
平滑化されると、第４図ｂに示すように、Ａない
しＣのレベルの比較電圧として比較器５の負側入
力端に導入されてゆく。

いま、検出コイル１ｂに誘起されるパルス状起
電力の電圧が、補正回路４から出力されてしきい
値となる前記比較電圧と比較されるとき、金属材
料１０と検出コイル１ｂとの接触度合が弱い場
合、第５図ａに示す如く接触度合の強い場合を示
すパルス波形Phに比べ、Ｐのように小さくなつ
ても、補正回路４から出力されるしきい値はSh
からＳへと誘起電圧に応じて低下している。従つ
て、第５図ｂに示すように、比較器５から出力さ
れるパルスのパルス幅POは、前記誘起電圧によ
るパルス波形の大小に拘らず、ほぼ一定に維持さ
れるので、金属材料１０と検出コイル１ｂとの接
触度合に強弱が生じても、パルス幅POの変動が
抑制されることによつて、比較器５からは検出コ
イル１ｂに誘起される起電力のパルス波形の減衰
速度に対応したパルス幅のパルスが出力される。

ところで、本例では金属材料１０と検出コイル
１ｂとの接触状態によつて測定精度が低下しない
ように、第１図に示す可変抵抗４ｄを微調節して
比較器５に加えるしきい値を最適レベルにセツト
している。この調整を行う場合、しきい値となる
比較電圧を第６図のＳに示すように、低過ぎるレ
ベルにセツトすると、検出コイル１ｂの誘起電圧
のパルス幅の変化よりも、比較電圧の補正幅の方
が小さすぎて補正が十分に行えなくなる。

一方、第６図のShに示す如く高いレベルにセ
ツトすると、誘起電圧のパルス幅の変化より比較
電圧の変化による補正幅の方が大きくなるため、
不適当となる。従つて、微調節を行うことによ
り、たとえば第６図のSmに示す位置に比較電圧
を選択し、補正が有効で比較器５から出力される
パルスが適正になるレベルにセツトしておく。こ
れにより、誘起電圧の変化に対応して自動的な補
正が可能となり、比較器５からは金属材料１０の
表面の起伏に影響されずに、検出コイル１ｂに誘
起される起電力のパルス波形の減衰速度に対応し
たパルス幅のパルスが出力される。このパルスが
パルス幅計測器６に入力され、クロツクパルス発
振器７からの10MHzクロツクパルスにより前記パ
ルス幅が４桁の精度でカウント計数されて、検出
コイル１ｂの出力パルス幅が極めて適確に測定さ
れる。

これにより、検出コイル１ｂのパルス状起電力
の波形が精密に測定できることになるから、金属
の材質の差異による電気抵抗率（強磁性体におい
ては磁化率を含む）の差異に応じて検出コイル１
ｂのパルス状起電力の減衰速度に差異が生じるの
に基づき、金属の材質の検知に応用できることに
なる。たとえば、合金成分の含有率の差、加工も
しくは鍛練および熱処理等によつて生じる変態の
ような性質の変化を予め測定したデータと比較す
ることで、金属の材質を即時に検知できる。

なお、検出コイル１ｂ等が巻回さるフエライト
コア１ｃの先端およびこのフエライトコアや両コ
イル１ａ，１ｂで構成されるプローブ１の先端に
丸みを設けておくと、金属材料１０とプローブ１
との接触状態が良好となつて、補正の調整を一層
迅速かつ適正にすることができる。

（考案の効果） 以上説明したように、本考案の金属の材質検知
装置によると、検出コイルに誘起されるパルス状
起電力を積分し、その積分波形を整流及び平滑化
した後に分圧してパルス状起電力に対応する所定
の電圧レベルのしきい値に変換する補正回路を設
け、この補正回路により自動的に補正したしきい
値とパルス状起電力とを比較器で比較する構成と
したので、金属表面が起伏を有しているために検
出コイルと金属表面との接触度合が変化しても、
誘起電圧のパルス幅が自動的に補正され、パルス
波形の計測が適確になされることによつて、金属
の電気抵抗率を正確に検知することができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案の実施例を示し、第１図は金属の
材質検知装置のブロツク構成図、第２図は検出プ
ローブの縦断面図、第３ａ，ｂ，ｃはそれぞれ第
１図の励磁コイルの供給電流、検出コイルの誘起
電圧および比較器の出力電圧の各波形図、第４図
ａ，ｂは積分されたパルス波形および電圧レベ
ル、第５図ａ，ｂは誘起電圧の波形および比較器
の出力パルスを示す波形図、第６図はしきい値お
よび誘起電圧の波形図である。 １ｂ……検出コイル、２……矩形波発振器、４
……補正回路、４ａ……積分器、５……比較器、
６……パルス幅計測器、１０……金属材料。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 金属材料に磁界を断続的に与え、この時に金属
   材料内に生じる渦電流の変化により、金属材料の
   表面に位置させた検出コイルに起電力を生じさ
   せ、この起電力のパルス波形の減衰速度を測定し
   て金属材料の電気抵抗率を測定する装置であつ
   て、金属材料に磁界を与える励磁コイルと、この
   励磁コイルを駆動する矩形波発振器と、前記励磁
   コイルに重ねて巻回された２次コイルからなる検
   出コイルと、この検出コイルに誘起されるパルス
   状起電力の電圧を積分し、かつその積分波形をダ
   イオード及びコンデーサーを通して整流及び平滑
   化した後に、抵抗により分圧して所定の電圧レベ
   ルに変換した電圧を、該パルス状起電力波形の減
   衰速度を測定するためのしきい値としての電圧レ
   ベルに調整する補正回路と、前記パルス状起電力
   の電圧と前記補正回路からしきい値として出力さ
   れる電圧とを比較する比較器と、この比較器から
   出力される矩形波パルスの幅を測定するパルス幅
   計測器とを備えてなることを特徴とする金属の材
   質検知装置。