JPH05502935A - 金属検知システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 金属検知システム 付録参照 本発明に従って用いられるコンピュータ・プログラムを付録に示す。

発明の背景 本発明は、概要的に、金属検知装置に関し、特に人の体に不法に隠されている可 能性のある小さな金属片を検出することかできる方法及び装置に関する。

貴金属製造所、貨幣鋳造所、宝石製造者等を含む貴金属に関連する産業は、個々 の人に不法に隠されている可能性のある少量の貴金属を速やかに、かつ効率的に 検出し得る検出装置を必要とする。

地中及びその他における金属を検出するために多くの装置か開発された。しかし 、このような装置は静的な環境において相対的に塊状に集中した金属の位置を決 定することを意図しており、少量の金属が発生する信号は無視するように設計さ れている。これら及び他の理由のために、この型式の金属検知装置は隠された貴 金属について個人をふるい分けるのに適していない。

また、空港、役所、大使館、刑務所、更には病院においても隠された火器を検出 するために多数の金属検知ステーションか存在する。これらは典型的には、人が 通るように要求される通路を定めるポータル・ユニット（Ｐｏｒｔａｌ　ＩＪｎ ｉｔ）により特徴付けられる。ポータル・ユニット周辺には並列な関係て垂直方 向に電気的なコイルが伸延し、一方のコイル即ち送信コイルは交流により付勢さ れて磁界を発生させ、これが他方のコイル即ち受信コイルに電気信号を誘起させ るものである。ポータル・ユニットを通過する銃のような相対的に塊状の金属物 体は、磁気を混乱させ、従って受信コイルに信号を誘起される。

従って、受信コイルの出力がこのような混乱を検出するために監視されている。

１９７７年３月１５日に許可されたヘイト−（Ｈｅｙｔｏｗ）の米国特許第４． ０１２．６９０号及び１９７２年８月２２日に許可されたマリツク（Ｍａｌｌｉ ｃｋ）の米国特許第３，６８６，５６４号はこの型式のものを説明している。

現在本発明者に判っている引用特許に開示されたものを含め、全ての金属検知ス テーションは、電磁的な原理を利用している。一般的に、以上で説明したように 、電流駆動ユニットに接続される送信コイルは、時間上で変動する磁界を発生さ せるために用いられ、また受信コイルは磁界における変化を検出するために用い られる。磁界における変化は、金属検知ステーションの近傍に持って来られた導 体に渦電流が発生したとき、又は強磁性体が金属検知ステーションの近傍に持っ て来られたときに発生する。殆との強磁性体は、両方の効果、即ち渦電流効果及 び強磁性体の効果を示す。磁界が変化する範囲は、導電性、透磁率、形状、寸法 、構造特性、密度、送信コイルに対する方位及び位置を含む多くの要素に基づい ている。人体は不良導体であることが知られており、僅かに強磁性体特性を示す 。相対的に大きな寸法の人体のために、人か通過するこれらのステーションの磁 界には小さいか、大きな変化が発生する。人に関係する信号の強さは少量の貴金 属に関連した信号の強さよりも遥かに強力なため、このような金属検知ステーシ ョンは、貴金属製造所、貨幣鋳造所、宝石製造業者等を含む貴金属に関係する産 業に要求される少量の金属を検出するように本質的には設計されていないことが 分かった。

１９８８年１月１２日に許可されたケール（Ｋｅｒｒ）の米国特許第４．７１９ ，４２１号は、ベーカリ製品における不純物を検出するための金属検知装置を開 示しており、前記引用の従来技術におけるように、一対の受信コイル間に配置し た送信コイルと、偏差に応答して偽の製品信号を発生することによって基準信号 を形成する回路とを備えている。このシステムは、異なる型式のパンの塊間を区 別するように設定可能である。この構成は、先に述べたと同様の困難が避けられ ない。即ち、人体の大きさは、少量の物質よりも遥かに大きく、その物質を所持 している個人に関連した信号から少量の物質に関連した信号を区別することは困 難である。更に、人体の寸法、形状、密度などのような特性は、人によって大い に異なり、従ってパンの塊を分類できるようには人を分類することはできず、ま たケールによって提案されたような受信コイルの出力と比較可能なプリセット値 を得ることもできない。

要するに、公知の金属検知装置は、人又は物体に隠された貴金属を検出すること に関連した特殊な問題を特に提起するものではなく、またこのようなものか検出 されたときに永久的な違反記録を提供するものでもない。

発明の概要 本発明の主な目的は、検出ステーションを通過する人が、典型的には不法に、か つ通常は隠して運ばれる可能性のあるごく少量の金属を検出する手段を提供する ことにある。更に、本発明の目的は、金属検知装置を通過する個人から信号か得 られ、また必要ならば法廷で公開するためにグラフ形式で表示することかできる 検出システム及び処理方法を提供することである。

以下で説明する金属検知装置は、現在知られ、かつ入手可能な他の金属検知装置 よりも人によって運ばれる極めて少量の金属を検出する能力を有する。更に、得 られた実際の信号の記録を表示する利点もある。従って、精錬所、貨幣鋳造所、 宝石製造業者等を含む貴金属の取引をする産業において特に官用であるか、広範 な種々の池の分野において使用することも可能である。

本発明の一特徴によれば、通路周辺に変動する電磁界を発生するステップと、通 路を通って人又は物体を通過させるステップと、前記通路を人又は物体か通る際 に電磁界の変化を表わす電気信号を得るステップと、前記電気信号の所定の特性 値を、前記人又は物体か隠した金属を含まないと判っていたときに得た前記人又 は物体用の基１！電気信号の対応する特性値に対して比較するステップと、特性 信号のうちの少なくとも一つの間の差か所定のしきい値を超えるときは警報信号 を発生するステップとを備えている隠された金属を検出する方法が提供される。

更に、本発明の特徴によれば、通路に電磁界を発生させる手段と、前記通路を人 又は物体が通る際に電磁界の変化を表わす電気信号を発生させる手段と、前記電 気信号の特性値を、前記人又は物体か隠した金属を含まないと判っていたときに 得た電気較正信号を表わす対応する値と比較する手段と、前記電気信号のうちの 少なくとも一つの値の差か所定のしきい値を超えるときは警報信号を発生する手 段とを備えている、人又は物体に隠された金属を検出する装置が提供される。

図面の簡単な説明 本発明のこれらの特徴及び他の特徴は、添付した図面を参照する以下の説明から より明らかなものとなるであろう。

第１図は本発明の好ましい一実施例による典型的な金属検知ステーションの斜視 図、 第２図はコイル及び巻き線構成並びに関連する検出ステーションの回路の斜視図 、 第３図は本発明の好ましい一実施例による回路の電気的なブロック図、 第４ａ図〜第４ｆ図は典型的な金属を帯びていない人体かフィール１〜形成コイ ルか発生した電流あり、なしにより、検出ステーションを通過する際の受信コイ ルにおける電圧信号変化を示す図、 第５ａ図〜第５Ｃ図は種々の物体か受信コイルの近くに持って来られ、次いて遠 ざけられる際の受信コイルにおける典型的な信号変化を示す図、 第６図は人の較正値を決定する方法を示す論理フローチャート、 第７図は検出システムの通常動作を示す論理フローチャートである。

好ましい実施例の説明 ここで図面を参照すると、第１図は、人１２か薄いプラットフォーム１４上のポ ータル・ユニット１０を歩いて通る開放端のエンクロージャ即ちポータル・ユニ ット１０と、いずれもポータル・ユニット上に搭載されたエントリ表示器１６及 び出口表示器１８と、コンピュータ・コンソール２０と、コンピュータ・システ ムに接続されたカート・リーダ２２とを備えている典型的な金属検知ステーショ ンを示す。第２図及び第３図を参照して以下で説明する電気的な送信コイルがポ ータル・ユニット１０周辺に配置され、交番する所定の周波数で磁界を発生する 。同様に、電気的な受信コイルは以下で説明するようにしてポータル・ユニット １０周辺に配置され、それらの近傍における磁界に応答して交番する電気信号を 発生する。更に、この電気信号は処理され、ディジタル化され、かつコンピュー タ・システムに送信される。受信コイルはポータル・ユニット１０か空のときは 特性信号を発生する。同様に、ポータルを歩行して通る人は、明確な方法で磁界 に影響を与えることになり、かつ受信コイルの出力からこれらの明確な特性を検 出することが可能なことか判った。従って、本発明の一特徴によれば、前記特性 を量子化させるへく処理される基準即ち較正信号を発生させるために、通過権を 有する各人は、金属物体なしにポータルを歩いて通ることが必要とされる。これ らの特徴はコンピュータ・メモリに格納されるので、個人かポータル・ユニット を通ると、コンピュータが受信コイルの特性を計算し、較正特性と比較して、そ の個人か隠した金属を運んでいるか否かを判断することになる。本発明は人に限 定されるものではなく、動物及び生物でない物体にも等しく適用可能なことを理 解すべきてあろう。従って、示していない限り、「人」の引用は動物及び生物で ない物体にも適用されるへきものである。

通常の動作では、人が識別カードをカード・リーダ２２に挿入して、ポータル・ ユニットＩＯを歩行する許可を待つ。カード・リーダ２２は公知の方法によりカ ードを読み取り、人の識別を表わす信号をコンピュータ・システムに転送する。

コンピュータ・システムにおける友のステータスがその人をポータル・ユニット を歩いて通るのを許すことができるものであるときは、エントリ表示器１６上の 表示がそのことを示す。コンピュータ・システムは、受信コイルの出力を空のポ ータルの信号特性と比較することにより、人かポータルに出入りした時を識別す ることができる。人がポータルから出たことをコンピュータ・システムか認識す ると、人かポータルにいた間に発生した信号を処理し、これを当該個人について 先に述べた基準即ち較正値と比較する。出口表示器１８は、この比較に基づき「 クリーン」又は「警報」状態を示すことになる。人かポータルを通過したときに 発生した信号のエンベロープ（第４図及び第５図に示したものと同一）は、コン ピュータ・モニタ上にグラフ表示され、これをオペレータにより可視的に観察す ることかできる。この表示及び他の関連するデータは、必要ならば紙の上に印刷 されて永久的な記録として利用されてもよい。

第２図は本発明の好ましい実施例によるコイルの配列を示す。送信コイル３０は ポータルの長さ方向のほぼ中間屯に配置され、ポータル内に交番する磁界を発生 するように動作可能である。送信コイルから等距離、かつ反対側に同軸に一対の 受信コイル３２か配置され、それぞれの誘導磁界内の磁界の変化に応答して電気 信号を発生するように動作する。各受信コイルに近接して、かつ送信コイルから 離れた側にフィールド形成コイル３４か同軸に配置される。この磁界形成コイル は、各受信コイルに近接して配置された人の足のような物体の影響を減少させる ために用いられる。最後に、少なくとも一対のフィールド・シールド・コイル３ ６がフィールド形成コイルの軸方向外側に同軸に配置される。これらのコイルは ポータル・ユニットから軸方向に伸延する磁界を減少するために用いられる。磁 界形成コイル及び磁界シールド・コイルは、システム・パフォーマンスを向上さ せるか、これらは本システムの正常な動作にとって本質的なものではない。全て のコイルはポータル・ユニツ＋１０を通る通路の軸に対して垂直な面に位置して おり、適当な絶縁枠（図示なし）によって磁界を乱すような振動を避けるために 、ポータル・ユニットの壁内に又は上に固定して搭載されている。更に、ポータ ル・ユニットは、以下で更に詳細に説明しているように、少なくともその最上部 及び側壁に強磁性体の薄く細いストリップを備えた磁界シールドにも関連してい る。

第３図を参照すると、ドライバ４０は、発振器４２により決定される典型的には ２５ＫＨｚの周波数で高周波電流を送信コイル３０に送出する。急速に変化する この電流は送信コイルの軸周辺に磁界を発生させる。コンデンサ４４は送信コイ ルに対する入力線端に接続され、送信コイルにおいて共振条件を得るように選択 され、かつ送信コイルにおける電流及び送信コイル周辺の磁界強度をかなり増大 させるために用いられている。

受信コイルは、これに電流を発生させることにより、送信コイルと、磁界形成コ イルと、磁界シールド・コイルと、渦電流を発生する強磁性体及び鉄物質とによ り発生した交番磁界を含むそれぞれの近傍における全ての磁界、及び変化する電 流に応答する。それぞれの巻線間の間隔が正確に制御され、かつ送信コイルの各 側部てほぼ同一となるように、各コイルか正確に巻かれているときは、各受信コ イルに誘起される電流及び電圧はほぼ同一となる。

第３図に最も良く示されているように、受信コイル３２は、一方のコイルにおけ る電圧が増加すると、他方のコイルにおける電圧が減少するように、互いに直列 に接続されている。このようにして、両コイル端の合成電圧がほぼゼロとなる。

受信コイルの出力線端のコンデンサ４６は、２つの受信コイル間と共振条件とな るように選択される。そのときは、２つの巻線間の小さな電圧差がこの共振条件 により大きく増大することになる。

実際において、送信コイル及び受信コイルを正確に巻き付けることは実質的に不 可能である。これらの差は、全般的な線接続及び他の外部的な影響と共に、ポー タル・ユニット内の磁界に非対象のかなりの影響を与えることになる。従って、 各受信コイルに誘起される電圧は一般的に同一ではないが、非常に近い。従って 、平衡した状態を達成するために、各受信コイルに誘起される電圧を調整即ち整 合させる手段を備える必要がある。電気信号の「同相」分及び「位相外れ」分を 平衡させるために直交調整手段が備えられる。この調整を達成するために一般的 に多くの方法か考えられる。この実施例では、コイルの軸に対して垂直な軸を有 するワイヤ・ループ４７と、送信線の種々の調整とか組み合わせた受信コイル端 の誘起電圧がゼロとなるように用いられる。

フィールド形成コイルは、金属の検出を強化するように付加的な磁界を発生させ るのに用いられる。フィールド形成コイル３４は受信コイル３２に近接している ことに注意すべきである。更に、典型的に受信コイルに近接する人体の唯一の部 分は足であることにも注意すべきである（典型的には数センチメートル間隔）。

物理的な制約のために、この発明がそのような場合でないユニットを設計するこ とは、実際的ではない。ユボータル・ユニットの設計は、腕、手及び頭のために 大きなりリアランスを達成するようにすることが可能である。特定の物体を原因 とする受信コイルにおける電圧変化は、物体から受信コイルへの距離が減少する に従って、増加する。従って、受信コイルはポータル・ユニットを歩いて通る個 人の足に対して固有的により敏感である。更に、受信コイルに対する足の位置に 従って受信コイルが受け取る信号に大きな変動が発生することになる。この型式 の変動は人体の他の部分にとってそれほど重要でない。足の位置のために受信コ イルに誘起される電圧において変動の決定的な影響を減少させるために、フィー ルド形成コイルに付加的な電流を発生させてもよい。この付加的な電流を存する 利点は以下で明かとなる。本実施例の構成では、フィールド形成コイルにおける 電流の位相及び振幅を制御するために、独立した移送器４８及びドライバ４９が 用いられる。フィールド形成コイルにおいて同じような電流を達成する他の手段 は、コイルを慎重に設計し、適当な受動部品（抵抗、コンデンサ及びインダクタ ）を選択することで達成でき、移送器４８及びトライバ４９使用しなくてもよい 。

フィールド形成コイル３６の主要の機能は、ポータル・ユニットから軸方向に伸 延する磁界を効果的に減少させることである。これらのコイルに誘起された電流 は、これを発生させる磁界と逆の（即ち減少させる）磁界を形成する。このよう にして、ポータル・ユニットから伸延する磁界も減少する。従って、ユニットの 前部又は後部に近接するに至ったこれらの強磁性体による磁界を収束させようと する強磁性体は、ポータル・ユニット内て発生する非対象の磁界分布に対する影 響を大いに減少させることになる。本発明の構成において、フィールド形成コイ ルはそれぞれの送信コイル及び受信コイルから軸方向の外側・＼ある距離に位置 し、又は間隔を置くように示されている。これは、フィールド形成コイルか受信 コイルの近傍における磁界に与える影響を最小化するために必要である。

前述の細い強磁性体シールド・ストリップ（図示なし）は少なくとも側部及び最 上部上のポータル・ユニットの外面上に伸延している。これらのストリップの目 的は、これらの磁界がポータル・ユニット内にほぼ留まるように、送信コイル及 びフィールド形成コイルが発生した磁界を可能な限り閉し込めることにある。従 って、大きな磁界がポータル・ユニットを離れることがなければ、大きな渦電流 がポータル・ユニット外の導電物質に誘起することはない。また、渦電流か発生 しなければ、受信コイルにより通常、検知されるような付加的な磁界が発生する こともない。同様に、ポータル・ユニットに外部に近接する強磁性体要素の影響 は、ポータル・ユニット内の磁界に対して最小のものとなる。従って、このポー タル・ユニットは前面及び側面に対しである程度の電磁界シールドとなる。

受信コイルの出力は、商業的に入手可能な渦電流非破壊試験計装に通常に見られ る検出エレクトロニクスに接続されている。研究所の試験に用いて成功していた ー型式の渦電流計器か、西ドイツのインストウーイ・ドクトル・フォスチル（［ ｎ５ｔｉｔｕｔ、　Ｄｒ、　Ｆｏｓｔｅｒ）　ｌこよる「デフエクトマートＦ　 （Ｄｅｆｅｃｔｏｍａｔ　Ｆ）Ｊ　として知られている。

もっと安価な渦電流計器が多数の供給者から入手可能である。池の計器は以下の 会社から入手可能である。即ち、エディ−・カレント・テクノロジー（Ｅｄｄｙ 　Ｃｕｒｒｅｎｔ　Ｔｅｃ−ｈｎｏｌｏｇｙ）、エロテスト（Ｅｌｏｔｅｓｔ） 、ホソキング（Ｈｏｋｉｂｇ）、ノルチック（Ｎｏｒｔｅｃ）　；レルクストロ ールＣＲｅ１ｕｘｔｒｏｌ）、チクラット（Ｔｅｃｒａｄ）及びセテノク（Ｚｅ ｔｅｃ）、そのあるものは別個のディジタイジング・カートを供給することかで きる。一般的に、このエレクトロニクスはつ才−り・スルー・ユニットを設置し た後に、受信コイルに残っている少量の残留電圧を効果的に平衡させ、受信コイ ルにおける電圧変化の大きさ及び方向（位相）の変化を検出する能力がある。以 下で説明するように、検出エレクトロエックスの出力は抵抗電圧の変化と、無効 電圧の変化とに分解可能な２つの電圧からなる。システムの動作中に、これらの 電圧は別個のディジタル回路により常時ディジタル化され、その値がコンピュー タに入力される。

第３図は検出エレクトロエックスの基本的な要素及び動作を示す。受信コイルの 出力端子はそれぞれ増幅器５０の入力に接続され、その出力５２は総和器即ち加 算器５６の入力端子５４に接続されている。発振器４２の出力は減衰器５８及び 移送器６０を介して転送され、総和器の他の入力端子６２に印加される。総和器 の出力は２つの入力信号の差からなる信号である。従って、ポータルが空のとき は、受信コイルの出力は送信コイルの出力と同一となり、従って２つの信号の大 きさにおける差はセロとなる。しかし、人又は物体がポータルを通過すると、受 信コイルの出力の大きさ及び位相は異なったものになるので、総和器の出力はセ ロてなくなる。総和器の出力は復調器６６に送られ、復調器６６は一方が信号の 抵抗分を表わし、かつ他方が信号の無効分を表わしている２つの直流レベル信号 を発生する。次いて、これら２つの信号はアナログ・ディジタル変換器に送られ 、アナログ・ディジタル変換器はこれらの信号をディジタル化し、ディジタル化 した信号をコンピュータ７０に供給する。

本発明のディジタル信号処理機構を説明する前に、受信コイルにより検知される 型式の信号を簡単に振り返って見るのも有用と思われる。これら信号を理解する ことは、フィールド形成コイル３４の値を理解するため、及び信号の解析か処理 した受信コイルの電圧における差を識別できる方法を理解するために、必要であ る。

前述のように、受信コイルに誘起された信号を、２つの成分、即ち抵抗分及び無 効分に分解することができる。

これらの成分を、無効分を縦軸（ｙ軸）にプロットし、抵抗分を横軸（Ｘ軸）に プロットするグラフ上にプロットすることができる。強磁性体を受信コイルの近 傍に置くど、強磁性体の高い透磁性のために受信コイル内の磁界が増大する。磁 界の強さか増大すると、受信巻線（第４図）における電圧を増加させる。この電 圧の増加は、送信コイルの電流により発生する磁界のために、受信コイルに誘起 される電圧と位相が９０°ずれており、従って正の無効軸に沿った方向を有する 電圧の増加として識別される（第４図における信号ＮＯ１■を参照すること）。

ここで、直径がそれぞれ約５ｃｍの銅線からなる２つのループの検出システムに 対する影響を考える。一方のルー非常に小さい断面積を有するワイヤ（例えば、 ＃４３ブはＡＷＧ）から作られ、他方のループは大断面積（例えば１池方の＃１ ４　ＡＷＧ）がら作られる。薄いワイヤ・ループか受信コイルのうちの一つに近 接して配置されると、送信コイルにおける電流により発生した磁界のためにこの ループに電圧か誘起される。薄いワイヤ・ループの抵抗はループのりアクタンス に対して高いので、このループにおける電流は誘起された電圧とほぼ同相である 。その結果、薄いワイヤ・ループにおける電流のために磁界か増大することによ り、従って受信コイルに誘起される電圧は「同相」方向で増加することになる（ 第４図に示す信号Ｎｏ、２を参照すること）。厚いワイヤ・ループを受信コイル に近接して持って来ると、送信コイルにおける電流により発生した磁界により同 じような電圧か厚いワイヤ・ループに誘起される。しがし、誘導性のインピーダ ンスは当該ループの抵抗のインピーダンスより遥かに高い。その結果、ループに 発生する電流は、電圧を誘起する磁界と逆の磁界を発生する。その結果、受信コ イルに誘起される電圧は減少する。この減少は送信コイルにより受信コイルに誘 起された初期電圧と位相か９０°ずれている（第４図における信号Ｎｏ、３を参 照すること）。

従って、物体の磁気特性及び導電特性、形状、大きさ、構造特性、密度、金属検 知装置において種々のコイルに対する方位及び位置に従って、１８０°に及ぶ方 位を有する信号の範囲か可能なことが前記例がら理解することかできる。典型的 には、殆との貴金属は高い導電性を存し、従って電圧変化は負のりアクタンス方 向となる傾向がある。しかし、非常に薄い金属（例えば、プラチナの網）は薄い ワイヤの特性に似た特性を示す。

人又は物体がポータル・ユニットを通過する間に、各受信コイル周辺の磁界が変 動することが明らかであろう。

受信コイル出力が等しい増分時間でサンプリングされ、その抵抗分及び無効分に 分解され、かつ前述のグラフ上にプロットされると、結果は第４図及び第５図に 示すものに類似した曲線となる。この曲線は２つのループ８゜及び８２により特 徴付けられる。ここて、ループ８ｏはポータル・ユニットの出口に近い受信コイ ルの応答を示し、またループ８２はポータル・ユニットの出口に近い受信コイル の応答を示す。各ループは、信号の強さを増大させるアプローチ・セクション８ ４と、信号の強さか大きさを減少させる出発セクション８６とを有する。

前述のように、人体は不良導体であることが知られており、僅かに強磁性体特性 を有する。人体の大きさを原因として、人体の存在のために受信コイルにより検 出される信号の変化は、対象、典型的には、人により搬送されている小さな金属 の物体の信号よりもかなり大きい可能性がある。説明している金属検知装置を人 体か通過するに従って、受信コイルにより人体から検知される典型的な信号は第 ５ａ図に示されている。この信号は受信コイルの応答を示し、従って我々は信号 の正負分を見る。

人体は強磁性体成分が有するものより遥かに高い導電成分を有することか、この 信号から明らかである。第５ｂ図は小さな金属物体かポータル・ユニットを通過 する際１　の、この物体のみについて遥かに小さな応答を示す。また、第５ｃ図 は、人体上の小さな金属物体が金属検知装置を通過しているときの信号を示す。

受信コイルの出力は、個人がポータル・ユニットを、即ち左右から前後する運動 、腕を振るなとして歩く形式により変わることか以上から言える。これらの変動 は、通常の信号をいくらか変化させ、また潜在的に小量の金属を検出する能力を 禁止させる。従って、小さな物体の検出能力を増加させるために、合理的な矛盾 のない、かつ所定の方法により、従業員かポータル・ユニットを歩いて通ること を必要とすることか得策である。

以上、フィールド形成コイルの効果を理解することかてきる。ポータルを人が歩 いて通るときの人の足の影響を示すために、塩水溶液を含むプラスチック・コン テナからの信号を得た。このコンテナはその人の足の動きと同じようにポータル を介して移動された。その信号を第４ａ図及び第４ｂ図に示す。フィールド形成 電流なしの信号はフィールド形成電流ありの信号より約５０％大きいことに注意 すべきである。第４Ｃ図及び第４ｅ図は、フィールド形成電流なしく第４Ｃ図） 及びフィールド形Ｉ　成層流あり（第４ｅ図）によりポータルを通って歩く人か らの信号を示す。フィールド形成電流なしの信号は、フィールド形成電流ありの 信号より約２０％大きいだけである。これは、フィールド形成電流の支配的な影 響かこれに対して最も接近したもの（即ち、足）に発生し、またもっと離れたも の（即ち、脚、胴及び頭）にもっとも少ない範囲で発生するので、予想される。

第４ｄ図及び第４ｆ図は、人か前のポケットにコインを入れてフィールド形成電 流なしく第４ｄ図）、及びフィールド形成電流あり（第４ｆ図）でポータルを歩 いているときの信号を示す。中央の角度における変化は、フィールド形成電流（ 約９°）なしの場合よりフィールド形成電流あり（約１３°）の場合でかなり大 きい。従って、フィールド形成電流を利用することにより、個人により搬送され ている小さな金属物体の検出能力がかなり増加する。

ポータル・ユニットを歩いて通る各人は、まず較正されなければならない。較正 処理は第６図のフローチャートに示されている。この較正処理はポータル・ユニ ットを人が歩いて通る回数、例えば８回からなる。ポータル・ユニットを通る各 バス中に、コンピュータ・システムはディジタル化した電圧値を受け取る。コン ピュータはこれらの値に基つき、いつ信号か開始し、終了するかを判断し、かつ 各パスに関する信号の種々の特性を計算する。これらの特性には、例えば最大正 負無効分、最大正負無効分、信号の正負抵抗分の絶対値の総和、差角と呼ばれる これら２つの総和により定められる角度、２つのループの各接近及び出発セクシ ョンの中間部（例えば中間の３１５）　、及び第２のループの接近セクションの 初期部が含まれる。これらの角度は、当該技術分野に習熟する者に周知の線形回 帰技術のような適当な技術により計算されてもよい。次いて、これらの各特性の 平均及び標準偏差か計算されると共に、個々の重量、高さ及び他の重要な特性（ 例えばインブラント、デンタル・ブリッジ等）をチェックして値が予測されるも のと矛盾しないことを確認することかできる。値か満足されるときは、これらの 値を、その個人についての名前、識別符号等のような他の事項に関連してコンピ ュータ・メモリに記憶する。これらの値は個人の較正値とみなされ、通常の動作 中に用いられる。この解決方法の効果は、各個人に必要とするコンピュータ・メ モリ量をかなり減少させることである。勿論、人かポータル・ユニットを通る際 に小さな時間増分て取った原始データ・サンプルを格納することは可能である。

しかし、このような解決方法はかなりの量のコンピュータ・メモリを消費するこ とになり、信号解析アルゴリズムにかなりの複雑さをもたらすことになる。

第７図のロジック・フローチャートにより示すように、通常の動作中に、個人が コンピュータ・システムにより識別され、かつポータル・ユニットを歩いて通る ように指示された後に、コンピュータ・システムはディジタル化された形式で処 理した受信コイルの電圧変化を受け取り、信号の特性値を判断し、次いてこれら の値を前述の較正値と比較する。この比較に基づき、警報又は非警報条件が存在 するか否かを判断する。次いで、この判断の結果は出口表示器１８上に表示され て随行している保安ガートか適当な措置を取ることかできる。

付　録 ＊ｌ９９０アトミック・エネルギ・ この付録は著作権保護の対象である材料を含む。著作権保持者は、当該付録か特 許及び商標局のファイル又は記録に現れるような、いずれかの者による当該付録 のファクシミリ再生に対しては異議の申し立てをしない。しかし、それ以外は如 何なるものも全て著作権を保留するものである。

・　プログラムＰＭＤは貴金属噴出器を動作させるように設計されている。

・　プログラムは貴金属噴出器を介して通路の通過を示すために用いた制御を動 作さ、　せるようにリレー　カードを必要とし、かつ貴金属噴出器からの１８号 レベルを設、　定し　かつ信号をディジタル化するために用いた別個のカードを 必要とする。

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Claims (26)

【特許請求の範囲】
1. １．隠された金属を検出する方法において、通路周辺に変動する電磁界を発生す るステップと、前記通路を人又は物体が通過するステップと、前記人又は物体が 前記通路を通る際に前記電磁界を表わす電気信号を得るステップと、 前記電気信号の前記所定の特性値を、前記人又は物体が隠された金属を含まない ことが分かっているときに予め得た前記人又は物体の基準電気信号の前記特性の 対応する値に対して比較するステップと、 前記特定信号のうちの少なくとも一つの間の差が所定のしきい値を超えるときに 警報信号を発生するステップと を備えていることを特徴とする隠された金属を検出する方法。
2. ２．前記発生するステップは前記電気信号を処理して前記電気信号の前記各特性 の量子化値を判断するステップを含み、前記比較するステップは前記量子化値を 、前記人又は物体が隠された金属を含まないことが分かっているときに予め得た 前記人又は物体用の前記特性の対応する基準値と比較するステップを含むことを 特徴とする請求項１記載の隠された金属を検出する方法。
3. ３．前記処理するステップは前記電気信号を復調して前記電磁界の抵抗分を表わ す第１の信号と、前記電磁界の無効分を表わす第２の信号とを発生させるステッ プを含むことを特徴とする請求項２記載の隠された金属を検出する方法。
4. ４．前記処理するステップは、 所定の時間増分で前記第１及び第２の信号のそれぞれの大きさを判断するステッ プと、 前記第１及び第２の信号のそれぞれの最大振幅を判断するステップと、 前記第１の信号と前記第２の信号との間の総合位相差角を判断するステップと、 前記第１の信号と前記第２の信号との間の中間位相差角を判断するステップと、 前記通路における前記人又は物体の複数の異なる位置のそれぞれについての位相 差角を判断するステップとを含むことを特徴とする請求項３記載の隠された金属 を検出する方法。
5. ５．人又は物体に隠された金属を検出する方法において、 通路周辺に電磁界を発生する手段と、 前記通路を人又は物体が通る際に前記電磁界を表わす電気信号を発生する手段と 、 前記電気信号の前記所定の特性値を、前記人又は物体が隠された金属を含まない ことが別っているときに予め得た電気較正信号を表わした対応する値と比較する 手段と、 前記電気信号の前記特性のうちの少なくとも一つの値の間の差が所定のしきい値 を超えるときに警報信号を発生する手段と を備えていることを特徴とする隠された金属を検出する装置。
6. ６．前記発生する手段は前記電気信号を変調して前記電磁界の抵抗分を表わす第 １の信号及び前記電磁界の無効分を表わす第２の信号を発生する手段を含むこと を特徴とする請求項５記載の装置。
7. ７．前記発生する手段は、所定の時間増分で、前記第１及び第２の信号のそれぞ れの最大振幅と、前記第１の信号と前記第２の信号との間の総合的な位相差角と 、前記第１の信号と前記第２の信号との間の中間位相差角と、前記通路における 前記人及び物体の複数の異なる位置のそれぞれについての位相差角とを判断する ように動作可能なことを特徴とする請求項６記載の装置。
8. ８．通路周辺の電磁界を発生する前記手段は、前記通路周辺に伸延し、前記通路 を介して長さ方向に伸延する軸を有する送信コイルと、前記送信コイル周辺に前 記磁界を形成するように前記送信コイル内に所定の周波数で交番する電流を発生 する手段とを含むことを特徴とする請求項５記載の装置。
9. ９．前記電気信号を発生する手段は、前記通路周辺にかつ前記送信コイルの反対 側に同軸に離して配置された一対の受信コイルを含み、前記受信コイルは共通端 子及び出力端子を有し、かつ前記通路内の変化する磁界に応答して前記受信コイ ルに交番する電圧を発生させることを特徴とする請求項８記載の装置。
10. １０．更に、前記受信コイルの前記出力端子に接続された入力端子と、前記電気 信号を発生する出力端子とを有する増幅器を含むことを特徴とする請求項９記載 の装置。
11. １１．更に、参照信号を前記受信コイルからの前記電気信号に一致させる手段と 、増幅された受信コイルの出力信号と前記基準信号との間の差である差信号を得 る手段とを含むことを特徴とする請求項１０記載の装置。
12. １２．更に、前記差信号を受け取り、かつ前記差信号の抵抗分及び前記無効分を 表わす第１及び第２の出力信号を発生する復調手段を含むことを特徴とする請求 項１１記載の装置。
13. １３．更に、前記第１及び第２の出力信号を第１及び第２のディジタル出力信号 に変換する変換手段を含むことを特徴とする請求項１２記載の装置。
14. １４．前記第１及び第２のディジタル出力信号を処理してその所定の特性の値を 判断し、前記値を前記人及び物体を表わす前記特性の所定の較正値に比較する計 算手段を含むことを特徴とする請求項１３記載の装置。
15. １５．前記計算手段は、所定の時間増分で、前記第１及び第２の信号のそれぞれ の最大振幅と、前記第１の信号と前記第２の信号との間の総合的な位相差角と、 前記第１の信号と前記第２の信号との間の中間位相差角と、前記通路における前 記人及び物体の複数の異なる位置のそれぞれについての位相差角及び信号の振幅 とを判断するように動作可能なことを特徴とする請求項６記載の装置。
16. １６．更に、前記受信コイルに近接して前記通路を移動する物体の影響を減少さ せる手段を含むことを特徴とする請求項１０記載の装置。
17. １７．前記減少する手段は前記受信コイル手段に関連し、かつ前記ステーション における付加的な磁界を誘導することによりその近傍における磁界に応答するフ ィールド形成コイルを含み、前記受信コイル手段に誘起された電圧が前記関連す るフィールド形成コイル手段に流れる電流によりほぼ影響されることを特徴とす る請求項１６記載の装置。
18. １８．更に、前記送信コイル手段により発生した磁界に対して選択された位相外 れ関係により、前記付加的な磁界を保持する手段を含むことを特徴とする請求項 １７記載の装置。
19. １９．更に、人が移動する前記通路を定めるポータルユニットを含むと共に、前 記コイル手段は前記人が移動する通路の軸に対して全般的に垂直な面に互いに同 軸に配置されていることを特徴とする請求項１９記載の装置。
20. ２０．前記フィールド形成コイル手段は、前記受信コイルの各一つに隣接してそ れぞれ位置する一対のフィールド形成コイルを備えていることを特徴とする請求 項１８記載の装置。
21. ２１．更に、前記共通端子に接続されて、前記通路が空のときに両受信コイル端 の正味電圧がほぼゼロとなるように、一方の受信コイルにおける電圧が増加する と他方の受信コイルにおける電圧が減少することにより、動作中に前記受信コイ ル間の共振条件を発生させるコンデンサ手段を含むことを特徴とする請求項１０ 記載の装置。
22. ２２．更に、コイル巻線の不正確等に起因して受信コイル端に誘起された不平衡 電圧をゼロ又はヌルにする手段を含むことを特徴とする請求項１０記載の装置。
23. ２３．更に、前記検出ステーションの外部の物質に生起する渦電流及び合成磁界 の乱れを減少又は除去するように位置し、かつ構成された強磁性体シールド手段 を含むことを特徴とする前記請求項のいずれかに記載の装置。
24. ２４．更に、前記受信コイル及びフィールド形成コイル手段から外方向に間隔を 直して配置され、かつ前記検出ステーションにおいて変動する磁界により前記フ ィールド・シールド・コイルに誘導された電流が、前記検出ステーションから外 方向に伸延する磁界の強さを減少させるように作用する更なる磁界を生成するよ うに構成されているフィールド・シールド・コイル手段を含む前記請求項のいず れかに記載の装置。
25. ２５．金属検知システムにおいて用いるために、隠した金属片を運ぶ可能性のあ る人が急速に変動する磁界が存在する検出ステーションを通るようにされ、かつ 前記人及びこの人により運ばれる金属の通過に起因する磁界の変化を検知する手 段が備えられ、ほぼ第６図を参照して説明されている較正方法。
26. ２６．金属検知システムにおいて用いるために、隠した金属片を運ぶ可能性のあ る人が急速に変動する磁界が存在する検出ステーションを通るようにされ、かつ 前記人及びこの人により運ばれる金属の通過に起因する磁界の変化を検知する手 段が備えられ、ほぼ第７図を参照して説明されている較正方法。