JPH09178865A - Metal detecting device - Google Patents

Metal detecting device

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Publication number
JPH09178865A
JPH09178865A JP34950495A JP34950495A JPH09178865A JP H09178865 A JPH09178865 A JP H09178865A JP 34950495 A JP34950495 A JP 34950495A JP 34950495 A JP34950495 A JP 34950495A JP H09178865 A JPH09178865 A JP H09178865A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
signal
metal
detection
synchronous detection
metal detection
Prior art date
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Pending
Application number
JP34950495A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takeshi Fujimura
健 藤村
Masaaki Toyama
正明 外山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nihon Cement Co Ltd
Original Assignee
Nihon Cement Co Ltd
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To dispense with the change of a part even when a conveyor speed is changed by A/D converting the signal after synchronous detection, and performing a digital filtering to extract a metal detection signal. SOLUTION: The magnetic fluxes interlinked with receiving coils 3a, 3b are unbalanced by the pass of a body to be inspected, whereby a received signal is outputted. This signal includes a modulated signal generated in the body to be inspected, and it is synchronously detected by synchronous detecting circuits 8a, 8b. The signals after synchronous detection include the metal detecting signal demodulated by synchronous detection. The signals after synchronous detection are A/D converted by A/D converting circuits 12a, 12b, and successively stored in a memory means 101. An arithmetic means 102 performs a digital filtering for passing only about the frequency component of the metal detection signal to these data to extract only the metal detection signal, and a comparing means 103 judges the detection of a metal from the result.

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、金属検出装置に関
するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a metal detecting device.

【0002】[0002]

【従来の技術及びその課題】まず、従来から使用されて
いる金属検出装置の概要について図2により説明する。
図2において、1は発振回路、2は前記発振回路に接続
されている発振コイル、3a,3bは磁界の変化を受信
する2つの受信コイルで、受信コイル3a,3bは発振
コイル2の交番磁界中に置かれ、その磁束が等しく鎖交
するように配置されている。この受信コイル3a,3b
に誘起される起電力の差動電圧が信号処理回路に入力さ
れる受信信号となる。4は差動バランス調整用の可変抵
抗で、受信電圧の振幅が最も小さくなるように調整され
る。5は増幅回路、6は発振周波数と同一の中心周波数
をもつ帯域通過フィルタ、7は増幅回路、8a,8bは
第1、第2同期信号により同期検波を行う同期検波回
路、9a,9bは金属検出信号と同一の中心周波数をも
つアナログフィルタ、10a,10bは同期検波回路に
より復調された金属検出信号の大きさを判定する電圧比
較回路、11a,11bは前記同期検波回路8a,8b
に供給する第1、第2同期信号の位相を変更する第1、
第2移相回路である。
2. Description of the Related Art First, an outline of a conventional metal detecting device will be described with reference to FIG.
In FIG. 2, 1 is an oscillating circuit, 2 is an oscillating coil connected to the oscillating circuit, 3a and 3b are two receiving coils for receiving a change in magnetic field, and receiving coils 3a and 3b are alternating magnetic fields of the oscillating coil 2. It is placed inside, and the magnetic fluxes are arranged so as to link equally. This receiving coil 3a, 3b
The differential voltage of the electromotive force induced in is the received signal input to the signal processing circuit. Reference numeral 4 denotes a variable resistor for adjusting the differential balance, which is adjusted so that the amplitude of the reception voltage is minimized. Reference numeral 5 is an amplifier circuit, 6 is a bandpass filter having the same center frequency as the oscillation frequency, 7 is an amplifier circuit, 8a and 8b are synchronous detection circuits that perform synchronous detection by the first and second synchronization signals, and 9a and 9b are metal. Analog filters having the same center frequency as the detection signal, 10a and 10b are voltage comparison circuits for judging the magnitude of the metal detection signal demodulated by the synchronous detection circuit, and 11a and 11b are the synchronous detection circuits 8a and 8b.
To change the phase of the first and second synchronization signals supplied to
It is a second phase shift circuit.

【0003】このような構成からなる金属検出装置で
は、発振コイル2と受信コイル3a,3b間もしくは発
振コイル及び受信コイル中に被検査体を通過させた後、
該被検査体に金属が混入している場合混入金属によって
受信信号には不平衡状態が生じる。この不平衡状態によ
り生じた信号が発振周波数により変調された金属検出信
号であり、周波数は発振周波数と同一である。増幅回路
5、帯域通過フィルタ6及び増幅回路7を通過後、金属
検出信号を復調する為に、同期検波回路8a,8bによ
り同期検波を行う。同期検波に使用する同期信号の周波
数も発振周波数と同一であり、同期信号の位相は第1、
第2の移相回路11a,11bにより磁性、非磁性金属
を検出するのに適するように調整される。同期検波後の
信号はアナログフィルタ9a,9bを通過する事により
金属検出信号のみとなり、電圧比較回路10a,10b
により金属の検出結果を出力する。
In the metal detecting device having such a structure, after the object to be inspected is passed between the oscillation coil 2 and the receiving coils 3a and 3b or between the oscillation coil and the receiving coil,
When metal is mixed in the device under test, an unbalanced state occurs in the received signal due to the mixed metal. The signal generated by this unbalanced state is the metal detection signal modulated by the oscillation frequency, and the frequency is the same as the oscillation frequency. After passing through the amplifier circuit 5, the bandpass filter 6, and the amplifier circuit 7, the synchronous detection circuits 8a and 8b perform synchronous detection in order to demodulate the metal detection signal. The frequency of the synchronization signal used for synchronous detection is also the same as the oscillation frequency, and the phase of the synchronization signal is the first,
The second phase shift circuits 11a and 11b are adjusted to be suitable for detecting magnetic and nonmagnetic metals. The signal after the synchronous detection passes through the analog filters 9a and 9b to become only the metal detection signal, and the voltage comparison circuits 10a and 10b.
To output the metal detection result.

【0004】したがって図2に示した従来の金属検出装
置において、同期検波後の信号から金属検出信号を抽出
する為、アナログフィルタが必要となる。しかし、アナ
ログフィルタは構成する部品が金属検出信号の周波数に
より決定されるため、コンベア速度の変更により金属検
出信号の周波数が変わった場合には、アナログフィルタ
の部品をそのつど変更しなければならなかった。本発明
は、コンベア速度が変更されても部品の変更を行う必要
のない金属検出装置を提供する事を目的としている。
Therefore, in the conventional metal detection device shown in FIG. 2, an analog filter is required to extract the metal detection signal from the signal after the synchronous detection. However, since the components that make up the analog filter are determined by the frequency of the metal detection signal, if the frequency of the metal detection signal changes due to changes in the conveyor speed, the parts of the analog filter must be changed each time. It was It is an object of the present invention to provide a metal detection device that does not need to change parts even if the conveyor speed is changed.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明者等は、前記目的
を達成するために鋭意研究した結果、同期検波後の信号
をA/D変換回路によりデジタル信号に変換し、そのデ
ジタル値をデジタルフィルタ処理すれば、アナログフィ
ルタを使用する必要がなく、したがってベルトコンベア
の速度が変更されても部品の変更を行う必要のない金属
検出装置が得られるとの知見を得て本発明を完成するに
いたった。すなわち本発明の要旨は、交番磁界を発生さ
れる発振コイルと、その磁束の変化を検出する1組以上
の受信コイル、受信コイルからの不平衡信号を増幅する
増幅回路と、発振周波数の信号を復調する同期検波回路
とを備え、被検査体を通過させた時、平衡がくずれるか
否かにより、当該被検査体の金属混入の有無を検知する
形式の金属検出装置において、同期検波後の信号をデジ
タル値に変換するA/D変換回路と、該A/D変換回路
からのデジタル値を保存しておく記憶手段と、記憶され
た値をデジタルフィルタ処理する演算手段とを具備し、
A/D変換回路により同期検波後の信号を変換したデジ
タル値に対し、デジタルフィルタ処理する事により金属
検出信号を抽出できるようにした事を特徴とする金属検
出装置を提供する事である。
Means for Solving the Problems As a result of intensive studies for achieving the above-mentioned object, the inventors of the present invention converted a signal after synchronous detection into a digital signal by an A / D conversion circuit, and converted the digital value into a digital signal. The present invention has been completed based on the finding that a metal detection device that does not need to use an analog filter and therefore does not need to change parts even when the speed of a belt conveyor is changed can be obtained by performing a filtering process. Only That is, the gist of the present invention is to provide an oscillation coil that generates an alternating magnetic field, one or more sets of receiving coils that detect changes in the magnetic flux, an amplifier circuit that amplifies an unbalanced signal from the receiving coil, and an oscillation frequency signal. In a metal detection device of a type that includes a synchronous detection circuit for demodulation and detects the presence or absence of metal contamination of the inspected object depending on whether the balance is disrupted when passing through the inspected object, the signal after the synchronous detection An A / D conversion circuit for converting the digital value into a digital value, a storage means for storing the digital value from the A / D conversion circuit, and a calculation means for digitally filtering the stored value,
It is an object of the present invention to provide a metal detection device characterized in that a metal detection signal can be extracted by digitally filtering a digital value obtained by converting a signal after synchronous detection by an A / D conversion circuit.

【0006】[0006]

【発明の実施の形態】図1はこの発明の実施の形態を示
すブロック図で、符号1,2,3a,3b,4,5,
6,7,8a,8b,11a,11bは図2と同じもの
である。12a,12bは同期検波後の信号をデジタル
値に変換するA/D変換回路、101はデジタル値を記
憶する記憶手段、102は記憶してあるデジタル値に対
しデジタルフィルタ演算を行う演算手段、103はデジ
タルフィルタの演算結果より金属の有無を判断する比較
手段である。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, in which reference numerals 1, 2, 3a, 3b, 4,5 and 5.
6, 7, 8a, 8b, 11a and 11b are the same as those in FIG. Reference numerals 12a and 12b denote A / D conversion circuits for converting the signal after synchronous detection into digital values, 101 storage means for storing digital values, 102 arithmetic means for performing digital filter arithmetic on the stored digital values, 103 Is a comparing means for judging the presence or absence of metal from the calculation result of the digital filter.

【0007】被検査体を金属検出機に通過させると、2
つの受信コイル3a,3bに鎖交する磁束数が不平衡状
態になり、受信信号が出力される。受信信号には被検査
体により発生した変調信号が含まれており、その変調信
号は同期検波回路8a,8bで同期検波される。同期検
波後の信号には同期検波によって復調された金属検出信
号が含まれている。同期検波後の信号をA/D変換回路
12a,12bによって一定の周期でサンプリングしデ
ジタル値に変換する。変換されたデジタル値は内部の記
憶手段101に順次記憶される。
When the inspection object is passed through the metal detector, 2
The number of magnetic fluxes interlinking the two receiving coils 3a and 3b is in an unbalanced state, and a received signal is output. The received signal includes a modulation signal generated by the device under test, and the modulation signal is synchronously detected by the synchronous detection circuits 8a and 8b. The signal after the synchronous detection contains the metal detection signal demodulated by the synchronous detection. The signal after the synchronous detection is sampled by the A / D conversion circuits 12a and 12b at a constant cycle and converted into a digital value. The converted digital values are sequentially stored in the internal storage means 101.

【0008】記憶手段はn個のデータを記憶する領域を
持ち、サンプリングにより生成されたデータが新しい方
から順に記憶されている。そして、新しいデータが生成
される毎に古い方にデータがシフトされる。例えば、新
しいデータから順にx1 、x2 、x3 〜xn とすると、
サンプリング毎にxn-1 →xn 、xn-2 →xn-1 ・・・
2 →x3 、x1 →x2 のようにデータがシフトされ、
1 に新しいデータが入力される。
The storage means has an area for storing n pieces of data, and the data generated by sampling are stored in order from the newest one. Then, each time new data is generated, the data is shifted to the old one. For example, x 1 from the new data in order, when the x 2, x 3 ~x n,
X n-1 → x n , x n-2 → x n-1 for each sampling
The data is shifted as x 2 → x 3 , x 1 → x 2 ,
New data is input to x 1 .

【0009】従来の技術及びその課題で述べたように、
同期検波後の信号には金属検出信号が含まれているもの
の非常に微弱で、且つ不要な信号も含まれている為、同
期検波後の信号をデジタル値に変換したデータ(x1
n )からは金属が混入しているかはまだ判断できな
い。従って、得られたデータ(x1 〜xn )から金属検
出信号のみを抽出する為、演算手段102により、デー
タ(x1 〜xn )に対し、金属検出信号の周波数成分
(数〜数10Hz)付近のみを通過するデジタルフィル
タ処理を施す。なお、A/D変換回路からのデジタル値
を保存しておく記憶手段101と、記憶された値をデジ
タルフィルタ処理する演算手段102と、演算後の値か
ら金属検出を判断する比較手段103は、それぞれ個別
の回路で構成する必要は無く、例えば全ての回路をマイ
コンのような総合処理装置1つで構成してもよい。
As described in the prior art and its problems,
The signal after the synchronous detection includes the metal detection signal, but it is also very weak and includes an unnecessary signal. Therefore, the data after the synchronous detection is converted into a digital value (x 1 to
It cannot be judged yet from x n ) whether the metal is mixed. Therefore, since only the metal detection signal is extracted from the obtained data (x 1 to x n ), the arithmetic means 102 calculates the frequency component (several to several tens Hz of the metal detection signal) of the data (x 1 to x n ). ) Apply digital filtering that passes only the vicinity. The storage means 101 for storing the digital value from the A / D conversion circuit, the calculation means 102 for digitally filtering the stored value, and the comparison means 103 for judging the metal detection from the value after the calculation, It is not necessary to configure each circuit individually. For example, all the circuits may be configured by one integrated processing device such as a microcomputer.

【0010】[0010]

【実施例】サンプリング周波数fS を20Hzとし、遮
断周波数fL 、fH をそれぞれ2Hz、6Hz、フィル
タの次数を21とした場合、デジタルフィルタ処理は以
下の計算式で表される。
EXAMPLE When the sampling frequency f S is 20 Hz, the cut-off frequencies f L and f H are 2 Hz and 6 Hz, respectively, and the filter order is 21, the digital filter processing is expressed by the following formula.

【0011】[0011]

【数1】 例えば、a1 〜a21を以下の数値とした時、デジタルフ
ィルタは図3に示すフィルタ特性となる。
[Equation 1] For example, when a 1 to a 21 are set to the following numerical values, the digital filter has the filter characteristic shown in FIG.

【0012】[0012]

【表1】 [Table 1]

【0013】デジタルフィルタ処理を行う事により、得
られたデジタルフィルタ後のデータy1 は金属検出信号
のみを表すデータとなる。得られた金属検出信号のデー
タが小さい場合には、それに応じデジタルフィルタの係
数a1 〜a21をそれぞれ2倍、3倍・・・と大きくすれ
ば良い。得られた金属検出信号のデータy1 は比較手段
103に入力され、金属混入のしきい値と比較する事に
より金属の有無を判別する。A/D変換回路12a,1
2bにより新しいサンプリングデータが生じると、前回
のデータx1 〜x20はx2 〜x21にシフトされ、新しい
データx1 に保存される。そして同様にx1 〜x21のデ
ータに対しデジタルフィルタ処理の計算が行われ、新し
い金属検出信号のデータy1 が生じる。このように、サ
ンプリングにより新しいデータx1 が生じる毎に、金属
検出信号y1 が生じ、比較手段103によりy1 の大き
さを比較する事により、連続的に金属混入の有無が判別
される。以上述べたように、従来技術の方法ではアナロ
グフィルタにより時間的に連続な金属検出信号を得て金
属検出していたのが、実施例においてはサンプリング時
間毎に離散した金属検出信号を用いて金属検出するよう
に変わるだけであり、全く同様に金属検出する事ができ
る。このように、同期検波後の信号を表すデータ(x1
〜xn )に対し、サンプリング毎にデジタルフィルタ処
理を行う事により、アナログフィルタと同様の処理を行
う事ができ、金属検出信号を表すデータy1 を得る事が
できる。そして得られた金属検出信号のデータy1 を比
較手段103に入力し、金属混入の有無を判別する。
By performing the digital filter processing, the obtained data y 1 after the digital filter becomes the data representing only the metal detection signal. When the data of the obtained metal detection signal is small, the coefficients a 1 to a 21 of the digital filter may be increased by 2 times, 3 times ... The data y 1 of the obtained metal detection signal is input to the comparison means 103, and the presence or absence of metal is determined by comparing it with the threshold value of metal mixing. A / D conversion circuits 12a, 1
When a new sampling data is generated by 2b, the previous data x 1 ~x 20 is shifted in x 2 ~x 21, it is stored in the new data x 1. Similarly, the digital filtering process is performed on the data of x 1 to x 21 to generate new metal detection signal data y 1 . In this way, every time new data x 1 is generated by sampling, the metal detection signal y 1 is generated, and the comparing means 103 compares the magnitude of y 1 to continuously determine the presence or absence of metal contamination. As described above, in the prior art method, the metal detection signal is obtained by obtaining the metal detection signal that is continuous in time by the analog filter, but in the embodiment, the metal detection signal that is discrete for each sampling time is used. It can detect metals in exactly the same way, except that it changes to detect. Thus, data (x 1
.About.x n ) is subjected to a digital filter process for each sampling, the same process as the analog filter can be performed, and the data y 1 representing the metal detection signal can be obtained. Then, the obtained metal detection signal data y 1 is input to the comparison means 103, and it is determined whether or not metal is mixed.

【0014】[0014]

【発明の効果】この発明は、以上詳細に説明したよう
に、同期検波後の信号から金属検出信号を抽出する為の
アナログフィルタを、デジタルフィルタ処理に置き換え
る事ができ、またさらに、コンベア速度が変わり金属検
出信号の周波数成分が変わっても、デジタルフィルタの
演算式を変えるだけで対応できる優れた効果がある。
As described in detail above, according to the present invention, the analog filter for extracting the metal detection signal from the signal after the synchronous detection can be replaced with the digital filter processing, and the conveyor speed can be improved. Even if the frequency component of the metal detection signal changes, there is an excellent effect that it can be dealt with only by changing the arithmetic expression of the digital filter.

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

【図1】この発明の実施の形態を示す構成図。FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of the present invention.

【図2】従来の金属検出装置の一例を示す構成図。FIG. 2 is a configuration diagram showing an example of a conventional metal detection device.

【図3】この発明の一実施例におけるフィルタの周波数
特性を示す図。
FIG. 3 is a diagram showing frequency characteristics of a filter according to an embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 発振回路 2 発振コイル 3a,3b 受信コイル 4 差動バランス調整用の可変抵抗 5 増幅回路 6 帯域通過フィルタ 7 増幅回路 8a,8b 同期検波回路 9a,9b アナログフィルタ 10a,10b 電圧比較回路 11a,11b 第1、第2の移相回路 12a,12b A/D変換回路 101 記憶手段 102 演算手段 103 比較手段 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 oscillation circuit 2 oscillation coils 3a, 3b reception coil 4 variable resistance for differential balance adjustment 5 amplification circuit 6 band pass filter 7 amplification circuits 8a, 8b synchronous detection circuits 9a, 9b analog filters 10a, 10b voltage comparison circuits 11a, 11b First and second phase shift circuits 12a, 12b A / D conversion circuit 101 storage means 102 calculation means 103 comparison means

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 交番磁界を発生させる発振コイルと、そ
の磁束の変化を検出する1組以上の受信コイル、受信コ
イルからの不平衡信号を増幅する増幅回路と、発振周波
数の信号のみを通過する帯域通過フィルタと、受信信号
から金属検出信号を復調する同期検波回路とを備え、被
検査体を通過させた時、平衡がくずれるか否かにより、
当該被検査体の金属混入の有無を検知する形式の金属検
出装置において、 同期検波後の信号をデジタル値に変換するA/D変換回
路と、該A/D変換回路からのデジタル値を保存してお
く記憶手段と、記憶された値をデジタルフィルタ処理す
る演算手段とを具備し、A/D変換回路により同期検波
後の信号を変換したデジタル値に対し、デジタルフィル
タ処理する事により金属検出信号を抽出できるようにし
た事を特徴とする金属検出装置。
1. An oscillating coil for generating an alternating magnetic field, one or more sets of receiving coils for detecting changes in the magnetic flux, an amplifier circuit for amplifying an unbalanced signal from the receiving coil, and a signal of oscillating frequency only. A band-pass filter and a synchronous detection circuit that demodulates a metal detection signal from a received signal are provided, and depending on whether or not the balance is broken when the object to be inspected is passed,
In a metal detection device of a type that detects the presence or absence of metal contamination of the object to be inspected, an A / D conversion circuit that converts a signal after synchronous detection into a digital value and a digital value from the A / D conversion circuit are stored. A metal detection signal by digitally filtering a digital value obtained by converting the signal after synchronous detection by the A / D conversion circuit A metal detection device characterized by being able to extract.
JP34950495A 1995-12-22 1995-12-22 Metal detecting device Pending JPH09178865A (en)

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