JPH07248347A

JPH07248347A - 共振器の特性評価装置

Info

Publication number: JPH07248347A
Application number: JP3886494A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Inui; 喜好乾; Hiroshi Tada; 裕志多田; Shoichi Makimoto; 昭一牧本; Masanobu Kominami; 昌信小南
Original assignee: Toyo Aluminum KK
Current assignee: Toyo Aluminum KK
Priority date: 1994-03-09
Filing date: 1994-03-09
Publication date: 1995-09-26

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は共振器の特性評価装置に関し、容易
かつ安価に共振器の特性を高精度に測定する共振器の特
性評価装置を提供することを目的とする。【構成】所定のインダクタンスを有するコイルと所定
のキャパシタンスを有するコンデンサとを備える共振器
の特性を評価する特性評価装置において、共振器のイン
ダクタンス以上のインダクタンスを有する信号出力コイ
ルを有し、電磁波を出力する信号出力手段と、共振器の
インダクタンス以上のインダクタンスを有する信号検出
コイルを有し、電磁波を検出する信号検出手段とを備
え、信号出力コイル、信号検出コイル、共振器のコイル
の各コイルの中心軸を一致させつつ、信号出力コイルと
信号検出コイルとの間に、共振器のコイルを配置し、信
号出力手段より共振器方向に出力した電磁波を信号検出
手段によって検出することにより、共振器の特性を評価
する構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば、盗難防止を目
的として商品等に取り付けられる共振器の特性を評価す
る特性評価装置に関する。

【０００２】〔発明の背景〕近年、各種一般小売店等で
は、万引きや盗難等の不正な手続きによって店舗内商品
が店舗外に持ち出されることを防止するため、その取り
扱い商品にタグ（ＴＡＧ）と呼ばれる共振器を備え付け
ることにより、所定の手続きによってタグが無効化され
ないタグ付き商品を店舗外に持ち出した場合、店舗内に
設置されたタグ検出装置により警報音等を出力し、タグ
付き商品の店舗外持ち出しを報知することが行われてい
る。

【０００３】この種のタグには、商品に貼付する共鳴ラ
ベルや、商品に取り付ける札状のものがあり、いずれも
抵抗、コイル、コンデンサからなり、所定の共振周波数
を有する共振器によって構成されている。

【０００４】このような共振器は、所定の共振周波数を
維持する必要性から、特性を評価することが要求され
る。

【０００５】

【従来の技術】従来、共振器の特性を評価するための代
表的な評価方法には、（１）共振器に直接計測器を接続
して特性評価を行う方法と、（２）共振器に高周波電波
を送信し、共振器からの二次電波を測定して特性評価を
行う方法とがある。

【０００６】以下、各評価方法について簡単に説明す
る。

【０００７】（１）の評価方法は、図４に示すように、
共振器であるセンサ１１０と、センサ１１０に対して磁
気結合を行うための信号を生成する信号回路１２０とか
ら構成されるセンサシステムにおいて、センサ１１０の
に計測器１３０を直接接続することによりセンサ１１０
の特性を評価するものである。

【０００８】ちなみに、センサ１１０は、抵抗（コイル
１１２の巻き線抵抗）１１１、コイル（インダクタ）１
１２、コンデンサ（キャパシタ）１１３から構成され、
信号回路１２０は、信号源となる交流電源１２１、コイ
ル１２２から構成され、計測器１３０は、プロープＰ
１，Ｐ２を備え、内部抵抗１３１有する電圧計１３２か
ら構成されており、また、センサ１１０のコイルＬと、
信号回路１２０のコイルＬ１とは、ごく弱く磁気的結合
しており、この場合の相互インダクタンスはＭ12とす
る。

【０００９】ここで、センサ１１０の実際の評価につい
て説明する。

【００１０】センサ１１０のコイル１１２と、信号回路
１２０のコイル１２２とが磁気的に結合している場合、
センサ１１０は、交流電源１２１とコイル１２２とによ
って作られる電磁界中に置かれ、センサ１１０には、そ
の電磁界の時間的変化による誘導電流が流れることにな
る。すなわち、交流電源１２１の周波数をセンサ１１０
の共振周波数の前後で変化させ、センサ１１０のコイル
１１２（または、コンデンサ１１３）の両端位置に計測
器１３０のプロープＰ１，Ｐ２を直接当てることにより
特性を評価することができる。

【００１１】具体的には、コイル１１２のインダクタン
スをＬ、コイル１１２の巻き線抵抗１１１をｒ、コンデ
ンサ１１３の容量をＣ、交流電源１２１の電圧をＶ１、
コイル１２２のインダクタンスをＬ１、電圧計１３２の
内部抵抗１３１をＲとし、信号回路１２０側、センサ１
１０側、計測器１３０側に流れる電流をそれぞれＩ１、
Ｉ２、Ｉ３とすると、同回路における回路方程式は、交
流電源１２１の角周波数をω（＝２πｆ）、また、上記
ｒ＋ｊωＬ＋１／（ｊωＣ）＝Ｚとすると、キルヒホッ
フの法則より、信号回路１２０側、センサ１１０側、計
測器１３０側とで各々以下のようになる。

【００１２】

【数１】

【００１３】

【数２】

【００１４】

【数３】

【００１５】〔数１〕，〔数２〕，〔数３〕を連立方程
式としてセンサ１１０に流れる電流Ｉ２を求めると、

【００１６】

【数４】

【００１７】

【数５】

【００１８】となる。なお、Ｒ＞＞１／（ωＣ）となる
ので、〔数５〕は、

【００１９】

【数６】

【００２０】と表すことができる。

【００２１】また、

【００２２】

【数７】

【００２３】であるため、上記同様に近似を行うと、
〔数７〕は、

【００２４】

【数８】

【００２５】と表され、これによって電流Ｉ２は、

【００２６】

【数９】

【００２７】と表される。ここで、

【００２８】

【数１０】

【００２９】とし、（−Ｍ12／Ｌ１）・Ｖ１＝Ｅとする
と、〔数９〕は、

【００３０】

【数１１】

【００３１】となる。

【００３２】すなわち、電流Ｉ２は、巻き線抵抗ｒ，イ
ンダクタンスＬ，キャパシタンスＣから構成される直列
共振回路に、（−Ｍ12／Ｌ１）Ｖ１で表される交流電源
を接続した時の電流であり、直接（−Ｍ12／Ｌ１）Ｖ１
なる交流電源をセンサ１１０に与えるものと等価とみな
すことができる。

【００３３】すなわち、交流電源１２１の角周波数ωを
変化させ、センサ１１０に流れる電流Ｉ２を計測器１３
０により計測すれば、センサ１１０の各種特性（例え
ば、Ｑ、共振周波数ｆ₀、信号強度等）を測定すること
ができる。（実際には、図４で示したように、センサ１
１０のコイル１１２の両端電圧を測定する）これによっ
て、電圧計１３２により計測される電圧Ｖは、

【００３４】

【数１２】

【００３５】となるが、測定の対象とするものが角周波
数ωによる変化であるので、第２項である（−Ｍ12／Ｌ
１）Ｖ１を無視することができ、さらに、この第２項は
絶対値的にも角周波数ωによる電圧Ｖのダイナミックな
変化に比較して１／Ｑ程度の大きさとなるため無視する
ことができる。また、ｒ＜＜ωＬであることからｒも無
視することができる。すると、電圧Ｖの変化は、〔数１
３〕で表される。

【００３６】

【数１３】

【００３７】〔数１３〕には、まだｊωＬという角周波
数ωに関する項が入っており、また、〔数１３〕に示さ
れるように、電流Ｉ２にｊωＬを乗じたものが測定され
ることになるため、このままでは電圧Ｖの測定結果を直
接電流Ｉ２の変化としてみることができないが、〔数１
４〕に示すように共振現象を測定することはできてい
る。すなわち、測定電圧Ｖのの大きさ｜Ｖ｜は、

【００３８】

【数１４】

【００３９】であり、その最大値である｜Ｖｍａｘ｜を
与える角周波数ωは、およそωＬ＝１／（ωＣ）のとき
であり、

【００４０】

【数１５】

【００４１】となり、共振角周波数ω₀と一致するの
で、共振周波数ｆ₀は、測定電圧Ｖが最大となるωを測
定することで求められる。

【００４２】また、このときの測定電圧の最大値｜Ｖｍ
ａｘ｜は、

【００４３】

【数１６】

【００４４】となり、これによって共振現象を測定でき
ていることがわかる。

【００４５】（２）の評価方法は、（１）と同一構成の
センサ１１０に対し、送信機に接続された送信アンテナ
より高周波を放射することによりセンサ１１０を共振さ
せ、このときセンサ１１０から放射される二次電波を測
定することによりセンサ１１０の特性を評価するもので
ある。

【００４６】この場合、送信アンテナより送信される高
周波の放射は、極わずかな時間だけとするとともに、放
射を急峻に停止することが要求される。

【００４７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
（１）の特性評価方法にあっては、センサ１１０に直接
計測器１３０を接続するという構成となっていたため、
以下に述べるような問題があった。

【００４８】すなわち、計測器１３０のプローブＰ１，
Ｐ２をセンサ１１０の所定位置に接触させるためには、
一旦、センサ１１０のパッケージを分解して共振回路部
分を取り出さなければならず、さらに、測定箇所にレジ
ストがかかっている場合、レジストインクの除去作業が
必要となり、測定のための準備に手間がかかるという問
題点があった。

【００４９】そして、センサ１１０の共振回路部分を変
形させることなくプローブＰ１，Ｐ２を接触させるため
には、プローブ固定用の特別な治具が必要となるという
問題点があった。

【００５０】さらに、計測器１３０を共振回路部分に直
接接続すると、計測器１３０の入力インピーダンスに含
まれるキャパシタンス（容量）部分が共振回路に挿入さ
れてしまうため、必然的に測定誤差が大きくなるという
問題点があった。

【００５１】一方、前述の（２）の特性評価方法にあっ
ては、センサ１１０に対して送信アンテナから高周波を
微小時間放射し、その二次電波を測定するという構成と
なっており、高周波を微小時間放射するための装置及び
二次電波を測定するための装置には、非常に高度な技術
が要求され、装置が複雑で高価なものになるという問題
点があった。

【００５２】また、装置自体の操作も複雑で、完全に操
作を行うためには、相当の熟練を必要とするという問題
点があった。

【００５３】〔目的〕上記問題点に鑑み、本発明は、容
易かつ安価に共振器の特性を高精度に測定する共振器の
特性評価装置を提供することを目的とする。

【００５４】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載する発明
は、所定のインダクタンスを有するコイルと所定のキャ
パシタンスを有するコンデンサとを備える共振器の特性
を評価する特性評価装置において、前記共振器のインダ
クタンス以上のインダクタンスを有する信号出力コイル
を有し、電磁波を出力する信号出力手段と、前記共振器
のインダクタンス以上のインダクタンスを有する信号検
出コイルを有し、電磁波を検出する信号検出手段と、を
備え、前記信号出力コイル、前記信号検出コイル、前記
共振器のコイルの各コイルの中心軸を一致させつつ、該
信号出力コイルと該信号検出コイルとの間に、該共振器
のコイルを配置し、前記信号出力手段より前記共振器方
向に出力した電磁波を前記信号検出手段によって検出す
ることにより、共振器の特性を評価することにより、上
記目的を達成している。

【００５５】この場合、請求項１に記載する発明に加え
て、例えば、請求項２に記載するように、前記信号出力
手段は、前記信号出力コイルに対して、前記共振器の共
振周波数ｆ₀を含む可変周波の正弦波信号を印加する正
弦波信号発生器を有することが有効である。

【００５６】そして、請求項１または２に記載する発明
に加えて、請求項３に記載するように、前記信号検出手
段は、前記信号検出コイルに印加される電圧を測定する
交流電圧計であることが好ましい。

【００５７】

【作用】請求項１記載の発明によれば、信号出力手段に
より共振器方向に出力した電磁波が信号検出手段によっ
て検出されることにより、信号出力手段と共振器、共振
器と信号検出手段、信号出力手段と信号検出手段との各
相互インダクタンスに基づいて信号検出手段により共振
器の特性が容易に、かつ、高精度に測定される。

【００５８】また、請求項２記載の発明によれば、前述
の請求項１記載の発明に加えて、信号出力手段として、
正弦波信号発生器により信号出力コイルに対して共振器
の共振周波数ｆ₀を含む可変周波の正弦波信号が印加さ
れることにより、精度を落とすことなく、安価な信号出
力手段が得られる。

【００５９】さらに、請求項３記載の発明によれば、前
述の請求項１または２記載の発明に加えて、信号検出手
段として、交流電圧計により信号検出コイルに生じる電
圧が測定されることにより、安価で高精度な信号検出が
行われる。

【００６０】

【実施例】以下、本発明の好適な実施例を、図１〜図３
を参照して説明する。

【００６１】まず、本実施例の構成を説明する。

【００６２】図１は、本実施例の共振器の特性評価装置
の測定系の要部を示す概略ブロック図である。

【００６３】図１において、共振器であるタグ（ＴＡ
Ｇ）１０の特性評価装置１は、大別して、信号出力手段
である信号回路２、信号検出手段である検出回路３から
構成され、さらに、信号回路２は、信号出力コイルであ
る信号源コイル２ａと、正弦波信号発生器２ｂとから、
また、検出回路３は、信号検出コイルである検出用コイ
ル３ａと、高感度の交流電圧計３ｂとから構成されてい
る。

【００６４】図２は、本実施例の共振器の特性評価装置
の測定系の要部を示す概略回路図である。

【００６５】図２に示すように、信号回路２は、インダ
クタンスがＬ１の信号源コイル２ａと、正弦波信号発生
器２ｂとからなり、タグ１０は、インダクタンスがＬ
で、巻き線抵抗１０ｂがｒのコイル１０ａと、キャパシ
タンスがＣのコンデンサ１０ｃとからなり、検出回路３
は、インダクタンスがＬ２の検出用コイル３ａと、内部
抵抗Ｒの交流電圧計３ｂとから構成されている。

【００６６】ここで、信号源コイル２ａのインダクタン
スＬ１及び検出用コイル３ａのインダクタンスＬ２は、
コイル１０ａのインダクタンスＬと同等か、あるいは、
インダクタンスＬよりも大きな値（好ましくは１０倍程
度）となっており、信号源コイル２ａ、検出用コイル３
ａ、コイル１０ａの各コイルの中心軸は、それぞれ一致
しており、各コイルが磁気的に極めて疎となるように磁
気結合させるため、相互インダクタンスが自己インダク
タンスの１０分の１以下となるような距離で、互いに対
向するように配置されている。

【００６７】このため、本実施例の信号源コイル２ａ
と、検出用コイル３ａとは、約４〜５ｃｍ程度の間隔で
配置され、また、これらのコイルの中央位置にコイル１
０ａが対向配置されている。

【００６８】また、本実施例における正弦波信号発生器
２ｂの出力波形は、７ＭＨｚから９ＭＨｚの間で変化さ
せることにより可変周波出力を行い、交流電圧計３ｂの
出力は、比例ＤＣ出力端子の電圧をディジタル・マルチ
・メータで測定することにより読み取るものである。

【００６９】タグ１０は、コイル１０ａをプラスチック
製の透明ホルダーに固定し、透明ホルダーの一方面に粘
着材料を塗布することにより、商品に貼付する共鳴ラベ
ルである。

【００７０】以下、本実施例の動作（作用）を交流論的
に解析して説明する。

【００７１】まず、図２に示す回路図において、キルヒ
ホッフの法則より、信号回路２、タグ１０、検出回路３
に流れる電流Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３の方向を設定すると、各
々以下のようになる。

【００７２】なお、以下では、信号源コイル２ａとコイ
ル１０ａとの相互インダクタンスをＭ12、コイル１０ａ
と検出用コイル３ａとの相互インダクタンスをＭ23、信
号源コイル２ａと検出用コイル３ａとの相互インダクタ
ンスをＭ31とし、交流電圧計３ｂの入力インピーダンス
をＲ、タグ１０のインピーダンスをＺで示すものとす
る。

【００７３】

【数１７】

【００７４】

【数１８】

【００７５】

【数１９】

【００７６】〔数１７〕，〔数１８〕，〔数１９〕を連
立方程式として検出回路３に流れる電流Ｉ３を求める
と、

【００７７】

【数２０】

【００７８】となる。但し、

【００７９】

【数２１】

【００８０】であることから、Ｍ31≒０、Ｒ＋ｊωＬ３
≒Ｒとして整理すると、〔数２０〕は、

【００８１】

【数２２】

【００８２】となる。さらに、ω²Ｍ23²＜＜Ｒ、ω²
Ｍ12²＜＜ωＬ１とすると、〔数２２〕は、

【００８３】

【数２３】

【００８４】となり、測定される電圧Ｖｍは、

【００８５】

【数２４】

【００８６】となる。

【００８７】すなわち、測定電圧Ｖｍは、タグ１０に対
して（Ｍ23／Ｌ１）Ｖ１なる電源を接続し、かつ、回路
中にインダクタンスＭ12なるコイルを挿入し、回路に流
れる電流を、そのコイルの両端に現れる電圧として測定
した値であることがわかる。したがって、正弦波信号発
生器２ｂの周波数を変化させ、その時の電圧Ｖｍの変化
を測定すれば、図３に示すように、タグ１０の周波数特
性を測定できる。

【００８８】以上説明したように、本実施例では、従来
例の（１）と比較して、タグ１０（共振器）に対して何
ら手を加えずとも特性の測定ができるため、タグ１０を
破壊したり、測定準備に手間取ったりすることがなくな
る。

【００８９】また、タグ１０（共振器）に対して非接触
な状態で特定の測定ができるため、複雑な測定用の治具
が不要となる。

【００９０】さらに、直接タグ１０（共振器）に対して
測定器を用いることがないため、測定器自体の容量等に
よる測定誤差が抑えられ、高精度に測定が行える。

【００９１】一方、本実施例では、従来例の（２）と比
較して、高価な装置を用いることなく、安価な測定装置
のみで構成されるため、低コストな特性評価装置を提供
することができる。

【００９２】また、簡易な測定系となっているため、高
度な技術や熟練を必要とせずに測定を行うことができ
る。

【００９３】さらに、測定系をマイクロコンピュータ等
により制御することにより、自動計測も可能となり、測
定処理がより一層容易なものとなる。

【００９４】このように本実施例では、信号回路２によ
りタグ１０方向に出力した電磁波を検出回路３によって
検出することで、信号回路２とタグ１０、タグ１０と検
出回路３、信号回路２と検出回路３との各相互インダク
タンスに基づいて検出回路３によりタグ１０の特性を容
易、かつ、高精度に測定することができる。

【００９５】したがって、タグを用いたセキュリティシ
ステムにおいて、システム適用時におけるタグの性能を
簡易に測定することができる。

【００９６】以上、本発明者によってなされた発明を好
適な実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記
実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しな
い範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

【００９７】例えば、本実施例における共振器として
は、一例として共鳴ラベルを例に採って説明したが、同
様の構成となる回路、いわゆる、ＬＣ共振回路を有する
共振器であれば、本実施例と異なるタイプのものであっ
ても構わない。

【００９８】

【発明の効果】請求項１記載の発明では、信号出力手段
により共振器方向に出力した電磁波を信号検出手段によ
って検出することで、信号出力手段と共振器、共振器と
信号検出手段、信号出力手段と信号検出手段との各相互
インダクタンスに基づいて信号検出手段により共振器の
特性を容易、かつ、高精度に測定することができる。

【００９９】また、請求項２記載の発明では、前述の請
求項１記載の発明に加えて、信号出力手段として、正弦
波信号発生器により信号出力コイルに対して共振器の共
振周波数ｆ₀を含む可変周波の正弦波信号を印加するこ
とで、精度を落とすことなく安価な信号出力手段を得る
ことができる。

【０１００】さらに、請求項３記載の発明では、前述の
請求項１または２記載の発明に加えて、信号検出手段と
して、交流電圧計により信号検出コイルに生じる電圧を
測定することで、安価で高精度な信号検出を行うことが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例の共振器の特性評価装置の測定系の要
部を示す概略ブロック図である。

【図２】本実施例の共振器の特性評価装置の測定系の要
部を示す概略回路図である。

【図３】本実施例の共振器の特性評価装置による測定結
果を示す図である。

【図４】従来の測定方法の一例の測定系の回路図であ
る。

【符号の説明】

１特性評価装置２信号回路（信号出力手段）２ａ信号源コイル（信号出力コイル）２ｂ正弦波信号発生器３検出回路（信号検出手段）３ａ検出用コイル（信号検出コイル）３ｂ交流電圧計１０タグ１０ａコイル１０ｂ巻き線抵抗１０ｃコンデンサ１１０センサ（共振器）１１１抵抗（巻き線抵抗）１１２コイル（インダクタ）１１３コンデンサ（キャパシタ）１２０信号回路１２１交流電源（交流電源１２１）１２２コイル（インダクタ）１３０計測器１３１抵抗（内部抵抗）１３２電圧計Ｐ１，Ｐ２プロープ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者牧本昭一大阪府大阪市中央区久太郎町三丁目６番８号東洋アルミニウム株式会社内 (72)発明者小南昌信大阪府河内長野市清見台３丁目５−13

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定のインダクタンスを有するコイルと所
定のキャパシタンスを有するコンデンサとを備える共振
器の特性を評価する特性評価装置において、前記共振器のインダクタンス以上のインダクタンスを有
する信号出力コイルを有し、電磁波を出力する信号出力
手段と、前記共振器のインダクタンス以上のインダクタンスを有
する信号検出コイルを有し、電磁波を検出する信号検出
手段と、を備え、前記信号出力コイル、前記信号検出コイル、前記共振器
のコイルの各コイルの中心軸を一致させつつ、該信号出
力コイルと該信号検出コイルとの間に、該共振器のコイ
ルを配置し、前記信号出力手段より前記共振器方向に出力した電磁波
を前記信号検出手段によって検出することにより、共振
器の特性を評価することを特徴とする共振器の特性評価
装置。
【請求項２】前記信号出力手段は、前記信号出力コイル
に対して、前記共振器の共振周波数ｆ₀を含む可変周波
の正弦波信号を印加する正弦波信号発生器を有すること
を特徴とする請求項１記載の共振器の特性評価装置。
【請求項３】前記信号検出手段は、前記信号検出コイル
に印加される電圧を測定する交流電圧計であることを特
徴とする請求項１または２記載の共振器の特性評価装
置。