JPH0943007A - 検知装置、検知方法、及びセンサ - Google Patents

検知装置、検知方法、及びセンサ

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JPH0943007A
JPH0943007A JP15189595A JP15189595A JPH0943007A JP H0943007 A JPH0943007 A JP H0943007A JP 15189595 A JP15189595 A JP 15189595A JP 15189595 A JP15189595 A JP 15189595A JP H0943007 A JPH0943007 A JP H0943007A
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sensor
unit
high frequency
frequency signal
section
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JP15189595A
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Eiji Kasai
英治 笠井
Akinori Katou
暁紀 加藤
Misako Inagami
三佐子 稲上
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Omron Corp
Original Assignee
Omron Corp
Omron Tateisi Electronics Co
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 高精度で、また金属以外の物質でも、また透
明・不透明にかかわらず検出可能な、また物質の種類も
検出可能な検出装置を提供。 【構成】 発振部１から、伝送路４を介して、センサ部
１に高周波信号を伝送し、物質の有無によるセンサ部１
のインピーダンスの変化にともなって発生する反射信号
を反射波センサ部３で検出し、この反射信号の有無、レ
ベルにより物体の有無等を検知する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、例えば物質や液体、
粉体、人体等の有無、又は物質や液体、粉体等の種類を
検知する高周波利用の検知装置、検知方法、及びセンサ
に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の物質や液体の有無又は種類を検知
する検知装置には、物質に通電して、例えばその電位降
下を見る通電法、物体との接触による誘電法を用いるも
の、あるいは近接スイッチや光電式、超音波式のスイッ
チが使用されている。また、従来、人体の有無を検知す
るものとして、重さを測定する重量センサ、人体の接近
により変化する静電容量を用いる静電容量センサ、人体
による光の反射、遮断等を検知する光センサ、さらに他
の赤外線センサ、超音波センサ等が使用されている。
【０００３】また、従来の液体の塩分濃度を検知する方
法としては、電極を液中に入れ、通電して、その電圧降
下を見る通電法や、液体との接触による誘電法を用いる
もの、あるいは超音波を照射し、反射板より反射度合を
見る方法がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記した従来の方法、
装置では、例えば、不透明な小型の容器に入った物質や
液体を精度良く非接触で検出することはできなかった。
殊に、通電法や誘電法は測定物に接触する必要があり、
また光は透過できなければならない。さらに超音波は小
さな容器では測定不可能である。さらにまた、通電法、
光や超音波では物体の種類までは検出できない、という
問題がある。
【０００５】また、高周波を用いた近接センサがある
が、これは透磁率の高い金属をターゲットにしたもので
ある。この種の近接センサは基本的に、高周波の発振を
するコイル自体がセンサ部となる自励発振方式で金属が
センサに接近すると、コイルのインピーダンスが変化
し、発振が停止したり、又は発振を開始する方式を用い
ている。しかし、この方式では低透磁率の材質の検出は
不可能である、という問題がある。
【０００６】この発明は、上記問題点に着目してなされ
たものであって、高精度で、又金属以外の例えば、液
体、粉体等の物質でも、また透明、不透明にかかわらず
検知可能な、さらに物質の種類も検知可能な検知装置及
び検知方法を提供することを目的としている。また、上
記した従来のセンサは、静止した人体を荷物等と安定し
て区別することはできなかった。重量センサは重い荷物
を置いたときに誤動作をし、光センサは遮光するものな
らどのような物質でも物質有りと誤動作する。また、超
音波センサは反射するものならどのような物質でも物質
有りと誤動作する。さらに、赤外線センサでは、動きを
とらえて人体有りと判断するので、静止した人体では、
反応しないという問題点がある。
【０００７】よく使用されているセンサとして椅子に設
けた静電容量センサがあるが、周囲の影響を受けやす
く、足を床から離すと誤動作するという問題点もある。
また、足が床に届かない子供では反応しない問題点もあ
る。この発明は上記問題点に着目してなされたものであ
って、従来の各センサの問題点を解消し、静止した人体
でも人体以外の物体と区別して精度良く検知できる人体
センサ、人体以外の物体を検知できる物体センサ及び物
体の検知方法を提供することを目的とする。
【０００８】また、上記した従来の液体濃度検知方法で
は、電極や反射板を測定する液体の中に入れる必要があ
り、非接触で検出することができなかった。また、その
ために電極や反射板を測定する前に洗浄する必要があ
り、連続測定は行程が多い分、時間が必要であった。さ
らに、塩分による電極や反射板が腐食するという問題が
あった。また、超音波を用いる方法では、容器の直径が
５ｃｍ以上でないと、測定が不能になるという問題があ
った。
【０００９】この発明は上記問題点に着目してなされた
ものであって、非接触で、電極等の腐食の心配がなく、
短い測定時間で容易に測定し得る液体濃度検知装置及び
液体濃度検知方法を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段及び作用】この出願の特許
請求の範囲の請求項１に係る検知装置は、高周波信号を
出す発振部と、この発振部からの高周波信号を受ける共
振回路を含むセンサ部と、このセンサ部のインピーダン
スの変化に応じたアナログ信号を出力する検知部とを有
し、前記センサ部および前記検知部は、受動素子のみか
ら成り、能動素子を含まない。
【００１１】この検知装置では、発振部からの高周波信
号がセンサ部に供給される。センサ部では、例えば、検
出すべき物質が存在しない場合に、インピーダンス整合
が取れているとすると、物質の存在時はセンサ部のイン
ピーダンスが変化し、インピーダンス整合がとれなくな
り、このインピーダンスの変化に応じた信号、例えば反
射信号が出力される。しかし、物質が存在しないと、イ
ンピーダンス整合が取れて、アナログ信号が出力されな
い。検知部で、このアナログ信号の有無、程度を検知す
ることにより、物質の有無、種別を知ることができる。
【００１２】この検知装置では、非磁性物質でも検知で
き、検知部、センサ部は受動素子のみなので、部分的に
電力消費が軽減され、小型化が実現する。また、請求項
４に係る検知装置は、高周波信号を出す発振部と、この
発振部からの高周波信号を受ける共振回路を含むセンサ
部と、このセンサ部のインピーダンスの変化に応じたア
ナログ信号を出力する検知部とを有し、前記高周波信号
は、非磁性の予め定めた物質または物体が前記センサ部
の近傍に有るか無いかによって、前記検知部の出力に差
を生じる程度に周波数を高く設定している。可能な周波
数としては、１０ＭＨＺ〜３００ＭＨＺである。
【００１３】この検知装置によれば、センサ部の近傍に
非磁性の物質、例えば流体、粉体、固体が存在した場合
に、存在しない場合に比し、センサ部のインピーダンス
が変化し、検知部より何も存在しない場合とは差のある
アナログ信号を出力する。それゆえ、非磁性の物でも、
その有無、種別を検知することができる。また、請求項
６に係る検知装置は、高周波信号を出す発振部と、この
発振部からの高周波信号を受けるとともに、近傍にある
物質または物体の透磁率の影響を受けるように配置した
コイルをもつ共振回路を含むセンサ部と、このセンサ部
の外部近傍の物質または物体の透磁率の影響を受けた前
記共振回路の変化を検出して、その変化に応じたアナロ
グ信号を出力する検知部とを備えている。
【００１４】この検知装置も、流体、粉体、固体の識別
が可能である。また、請求項７に係る検知装置は、高周
波信号を出す発振部と、共振回路を含み前記発振部の信
号周波数が共振特性の急勾配に位置するように共振周波
数が設定されるセンサ部と、前記センサ部の外部近傍の
状況に応じたアナログ信号を出力する検知部とを備えて
いる。
【００１５】この検知装置では、発振周波数をセンサ部
の共振特性の急勾配に位置するようにしている。そのた
め、センサ部に物質が接近し、わずかでもセンサ部の周
波数特性が変化すると、アナログ信号出力が大きく変化
するので、検知精度が良好となる。また、請求項８に係
る検知装置は、高周波信号を出す発振部と、この発振部
からの高周波信号を受ける共振回路を含み、外部近傍の
状況が基準状況にあるとき、共振していてインピーダン
スの虚数値が零付近に設定されたセンサ部と、このセン
サ部のインピーダンスの虚数値の増大に応じたアナログ
信号を出力する検知部とを備えている。
【００１６】この検知装置では、センサ部の共振回路の
近傍に物質が接近すると、センサ部のインピーダンスの
虚数部が増大し、検知部のアナログ信号出力が増大す
る。実数部のみならず、虚数部を含むインピーダンスの
変化をとらえるので、外部状況の変化をとらえることが
できる。また、請求項９に係る検知装置は、高周波信号
を出す発振部と、この発振部からの高周波信号を受ける
共振回路を含むセンサ部と、このセンサ部の外部近傍の
状況に応じて反射してくる反射波を検出して、反射波に
応じたアナログ信号を出力する検知部とを備えている。
【００１７】この検知装置によれば、センサ部からの反
射波に応じたアナログ信号を出力するので、出力処理を
簡単に行うことができる。また、請求項１２に係る検知
装置は、高周波信号を出す発振部と、この発振部からの
高周波信号を受ける共振回路を含むセンサ部と、前記発
振部と前記センサ部とに接続され、前記発振部からの入
射波と前記センサ部からの反射波とを分離して、それぞ
れに対応するアナログ信号をそれぞれ出力する検知部と
を備えている。
【００１８】また、請求項１３に係る検知装置は、高周
波信号を出す発振部と、この発振部からの高周波信号を
受ける共振回路を含むセンサ部と、前記発振部と前記セ
ンサ部とに接続され、前記発振部からの入射波と前記セ
ンサ部からの反射波とを分離して、それぞれに対応する
アナログ信号をそれぞれ出力する検知部と、この検知部
の２つの出力に接続され、前記発振部からの入射波と前
記センサ部からの反射波との比に応じた出力信号を出す
処理部とを備えている。
【００１９】これらの検知装置では、センサ部への入射
波とセンサ部からの反射波を分離して出力するので、そ
の比をとることができ、発振部の高周波信号の変動が生
じても出力が安定し、精度良く、検知を行うことができ
る。また、請求項１４に係る検知装置は、高周波信号を
出す発振部と、この発振部からの高周波信号を受ける共
振回路を含むセンサ部と、このセンサ部の外部近傍の状
況に応じたアナログ信号を出力する検知部と、この検知
部と前記発振部との間に設けた抵抗体のアッテネータと
を備えている。
【００２０】この検知装置では、発振部からセンサ部へ
の高周波信号の供給、あるいはセンサ部から発振部への
反射信号がアッテネータで抑制されるので、発振部の出
力が安定する。また、請求項１６に係る検知装置は、高
周波信号を出す発振部と、この発振部からの高周波信号
を受ける共振回路を含むセンサ部と、このセンサ部の外
部近傍の状況に応じたアナログ信号を出力する検知部
と、この検知部と前記発振部との間に設けた自動利得制
御回路を備えている。
【００２１】この検知装置では、発振部よりの高周波信
号が自動利得制御回路で一定レベルとなるように制御さ
れて、センサ部に与えられる。また、請求項１７に係る
検知方法は、発振部で発生した高周波信号を共振回路を
含むセンサ部に供給し、外部の状況に応じてセンサ部で
反射した反射波を含むアナログ信号を検出し、このアナ
ログ信号により、外部の状況、物質または物体の有無を
検知するようにしている。
【００２２】また、請求項１８に係る検知方法は、発振
部で発生した高周波信号を共振回路を含むセンサ部に供
給し、外部の状況に応じて変化するセンサ部の電圧また
は電流を検出し、この電圧または電流により、物体を検
知するようにしている。また、請求項１９に係る液体検
出装置は、高周波信号を出す発振部と、この発振部から
の高周波信号を受ける共振回路を含むセンサ部と、この
センサ部の外部近傍の状況に応じたアナログ信号を出力
する検知部と、この検知部の出力信号を弁別して所定の
液体の有無を判別する判別手段とを備えている。
【００２３】この検知装置では、液面検出のためのフロ
ートが不要である。また、泡があっても誤動作しない。
さらに密閉されている容器内の液体でも検出可能であ
る。また、請求項２０に係る境界検出装置は、高周波信
号を出す発振部と、この発振部からの高周波信号を受け
る共振回路を含むセンサ部と、このセンサ部の外部近傍
の状況に応じて反射してくる反射波を検出して、反射波
に応じたアナログ信号を出力する検知部と、この検知部
の出力信号に基づいて、前記センサ部からの反射信号の
変化点を検出することにより物質の境界を検出する境界
検出部とを備えている。この境界検出装置によれば、液
体と液体、液体と気体、気体と粉体等の境界を検出でき
る。
【００２４】また、請求項２１に係る粉検知装置は、高
周波信号を出す発振部と、この発振部からの高周波信号
を受ける共振回路を含むセンサ部と、このセンサ部の外
部近傍の状況に応じて反射してくる反射波を検出して、
反射波に応じたアナログ信号を出力する検知部と、この
検知部の出力信号をレベル弁別して、粉の有無を判別す
る粉有無判別部とを備えている。この粉検知装置によれ
ば、小麦粉、スキムミルク、コーヒー粉、ココア粉、上
白糖の粉等を検知できる。
【００２５】また、請求項２２に係る湿度検出装置は、
高周波信号を出す発振部と、この発振部からの高周波信
号を受ける共振回路を含むセンサ部と、このセンサ部の
近傍に配置された水分吸収性の粉と、このセンサ部の反
射波を検出して反射波に応じたアナログ信号を出力する
検知部と、この検知部の出力信号を湿度に変換する処理
装置とを備えている。
【００２６】また、請求項２３に係る液体濃度検知装置
によれば、高周波信号を出す発振部と、この発振部から
の高周波信号を受ける共振回路を含むセンサ部と、この
センサ部の外部近傍の状況に応じて反射してくる反射波
を検出して、反射波に応じたアナログ信号を出力する検
知部と、この検知部の出力信号を溶質濃度に変換する処
理装置と、この処理装置の出力信号を表示する表示装置
とを備えている。
【００２７】この液体濃度検知装置では、液体を入れた
容器の近くにセンサ部を設置し、発振部より伝送部を介
して、センサ部に高周波信号を送る。センサ部から、液
体濃度に相関した反射信号が伝送部に戻り、検出部で検
出される。この検出信号が信号変換器で溶質濃度に変換
されて、表示部に表示される。また、請求項２５に係る
液体濃度検知方法は、発振部からの高周波信号を共振回
路を含むセンサ部に与え、前記センサ部に接続された検
知部で被検出液体の濃度に応じた信号を導出し、この信
号を処理部で溶質濃度に変換し、変換した値を表示部で
表示するようにしている。
【００２８】また、請求項２６に係る温度検出装置は、
高周波信号を出す発振部と、この発振部からの高周波信
号を受ける共振回路を含むセンサ部と、このセンサ部の
近傍に配置された温度依存性の水溶液と、前記センサ部
から反射してくる反射波を検出して、反射波に応じたア
ナログ信号を出力する検知部と、この検知部の前記水溶
液の濃度に応じた出力信号を温度に変換する処理装置
と、この処理装置の出力信号を表示する表示装置とを備
えている。
【００２９】また、請求項２７に係る物体センサは、異
なる周波数の高周波信号を発振し得る発振部と、この発
振部からの高周波信号を受ける共振回路を含むセンサ部
と、このセンサ部の外部近傍の状況に応じたアナログ信
号を出力する検知部と、この検知部の出力信号と前記発
振部が出す発振周波数とから物体の検知を行う制御部と
を備えている。
【００３０】この物体センサでは、発振部より高周波信
号をセンサ部に供給する。そして、発振部の発振周波数
は、所定の範囲にわたり、自動的に変化し、走査され
る。センサ部に供給された高周波信号は、センサ部の外
部状況により、反射波が発生する。この反射波は検出部
で検出され、出力される。反射波は、外部状況の相違、
例えば空気、物体、人体等によって透磁率が相違し、そ
の透磁率の相違によってインピーダンスが異なるため、
周波数に応じ異なるレベルで発生する。センサ部の近く
に何も存在しない場合か、荷物等が存在する場合は、例
えば図２９に示すように、ある周波数で極端に反射波が
小さくなる。つまりＱが高くなる。しかし、人体が存在
する場合は、共振特性を持つもののＱが低く、反射波が
常に基準値以上存在する。したがって、周波数の走査範
囲内での反射波の大小により、荷物や人体の検知を行う
ことができる。
【００３１】また、請求項３１に係る人体又は物体のセ
ンサは、異なる周波数の高周波信号を発振し得る発振部
と、人体の検知部の大きさに応じたコイルを持つ共振回
路を含むセンサ部と、このセンサ部の外部近傍の状況に
応じたアナログ信号を出力する検知部と、この検知部の
出力信号と前記発振部が出す発振周波数とから、人体と
その他の物体とを識別して検知を行う制御部とを備えて
いる。
【００３２】また、請求項３５に係る物体の検知方法
は、発振部で高周波信号を発生し、順次その高周波信号
の周波数を変化させながら、共振回路を含むセンサ部に
供給し、発振した各周波数に対する各反射電力を測定
し、この各周波数と反射電力の関係から、荷物あるいは
人体等の物体を検知するようにしている。また、請求項
３６に係る検知装置は、高周波信号を出す発振部と、こ
の発振部からの高周波信号を受けるとともに、近傍にあ
る物質または物体の透磁率の影響を受けるように配置し
たコイルをもつ共振回路を含むセンサ部と、このセンサ
の外部近傍の物質または物体の透磁率の影響を受けた前
記共振回路の変化を検出して、その変化に応じたアナロ
グ信号を出力する検知部とを備えるものにおいて、前記
センサ部は、前記発振部、前記検知部とケーブルで結合
し、前記発振部、前記検知部と分離、独立して構成して
いる。
【００３３】センサ部のみが独立しているので、センサ
部の小型化が可能であり、スペースの小さな場所等、ど
こにでも設置可能となる。
【００３４】
【実施例】以下、実施例により、この発明をさらに詳細
に説明する。図１は、この発明の一実施例を示す物体検
知装置の構成を示す回路図である。この物体検知装置
は、センサ部１と、このセンサ部１に伝送路４を介して
高周波信号を伝送する発振部２と、センサ部１に供給さ
れた高周波信号がセンサ部１で反射されて発振部２側に
戻る反射信号を検出する反射波センサ部３とから構成さ
れている。検知部の一例としての反射波センサ３および
センサ部１は、受動素子のみからなり、能動素子を含ん
でいない。
【００３５】センサ部１は、ここでは検知コイル１１
と、この検知コイル１１と直列共振回路を形成する共振
用コンデンサ１２と、１次側が入力側の共振回路に接続
され、２次側が高周波入力端子１４とアースＧＮＤに接
続される実数用トランス１３とから構成されている（図
２参照）。もっとも、共振回路は並列共振回路を用いて
もよい。
【００３６】発振部２は、ここでは水晶振動子を使用し
た発振回路を採用しているが、発振回路自体は、周知の
高周波発振回路であれば他の回路でもよく、例えば、Ｌ
Ｃ発振器やＰＬＬを用いたものであってもよい。発振部
２の出力周波数は、ここでは４０．６８ＭＨｚを採用し
ているが、１０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚが非磁性体を検出
し、しかも装置を小型に保つ上で適切である。また、反
射波センサ部３は、方向性結合器を含み、センサ部１か
らの反射波を電力として検出し、電圧に変換している。
すなわち、伝送路４に接続されるコンデンサ３１、この
コンデンサの一端に接続される抵抗３２とコイル３３の
並列回路であり、コイル３３が伝送路４にＭ結合され、
並列回路の他端がダイオード３４のアノードに接続さ
れ、ダイオード３４のカソードがコンデンサ３５を介し
てＧＮＤ接続されるとともに、カソードからアナログの
出力信号、すなわち電圧に変換された反射波を導出する
ようになっている。ここで使用している反射波センサ
は、このようにＣＭ結合のものを用いているが、ＭＭ結
合方法によるもの等、他のセンサを用いてもよい。
【００３７】この実施例物体検知装置では、発振部２よ
り伝送路４を介してセンサ部１に高周波信号が供給され
る。今、例えば共振回路の共振周波数が発振部２の周波
数と一致するように設定されており、検知物体（又は物
質）が存在しない周囲が空気のときに、センサ部１のイ
ンピーダンス（ここでは、虚数部が零で実装部のみの５
０Ω）と伝送路４のインピーダンスの整合が取れている
とすると、送られてきた高周波信号の反射がほとんど０
であり、反射波センサ３からの出力が０となるのて、物
体無しを検知できる。
【００３８】もし、物体が存在すると、空気とその物体
の透磁率の相違から、センサ部１は磁気的影響を受け、
インピーダンスが変化する。センサ部１のインピーダン
スが整合インピーダンスより大きくずれると、反射信号
も大となり、この反射信号が反射センサ部３で検出さ
れ、反射波すなわちインピーダンスの変化に応じたアナ
ログ信号が出力されるので、物体の存在を検知すること
ができ、以上より、物体の有無を知ることができる。物
質や物体の有無を検出するのに、検出部で反射波を検知
しているが、物質や物体の透磁率の差異さえ検出できれ
ばよい。また、センサ部１の共振時には、共振回路のイ
ンピーダンスの虚数部の数値は零付近に設定されてい
て、物質や物体検知時には、インピーダンスの虚数値の
増大に応じたアナログ信号を検知部から出力するように
してもよい。
【００３９】ところで、透磁率の低い物質や、液体の判
別に上記実施例装置の如き反射波を用いると、反射波の
変化そのものは非常に少なく、図５のａのように反射波
の最低点から測定すると、反射波の変化に対する出力電
圧の変化が小さくなってしまう。したがって、図５のも
っとも傾斜の多い８０％以内の反射位置（例えばｂの位
置）から測定を始めると反射波に対する出力電圧の変化
が大きく、センサとしての感度が高くなる。この場合
は、発振部２の発振周波数をセンサ部１の共振周波数よ
りずらし、共振特性の勾配の急な点の周波数に設定す
る。
【００４０】なお、センサ部１の検知コイル１１は空心
の巻線ではなく、図３に示すように、トロイダルコア１
５の一部１５ａを切断したＣ型のものに巻回することに
より、磁束を集中させることができ、漏洩磁界の軽減と
感度上昇を得ることができる。この切断部の形状、大き
さを変えることによって種々の物質や液体に対応するこ
とができる。
【００４１】また、上記実施例では、反射電力を検出し
て、その大小により物質の有無、種類等を検出する例を
示したが、他の実施例として、図４に示すように、セン
サ部１と発振部２間の伝送路４上で、反射波の位相、電
圧、電流値のどれか一つ以上を検知部３で検知し、反射
電力に換算するのと、同様に扱うことのできる信号を得
ることができる。なお、発振部２と検知部３とを同一基
板上に設け、センサ部１と検知部３とをケーブルで結合
し、センサ部１を発振部２と検知部３とから分離、独立
して構成すると、センサ部１の取付け位置の自由度が増
し、センサ部１の取替えも簡単にできるようになる。
【００４２】次に、実施例検知装置の適用例について説
明する。図６〜図１４の左右の図は、それぞれ検知装置
の略図、センサ位置と図１の反射波センサ３の出力信号
との関係を示す図で、対応位置が２点鎖線で結ばれてい
る。液体有無検出の場合、２点鎖線と右側の曲線との交
点に当たる電圧値をレベル弁別用の閾値とするとよい。
なお、この閾値は、図１の反射波センサ３の出力を受け
る図示しない処理装置あるいは処理部に設けたレベル弁
別手段に設定される。境界検出の場合、反射波センサ３
の出力をＣＰＵ等でサンプリングして読込み、その出力
が大きく変化する時点を検出すればよい。
【００４３】以下、個々の例について、説明する。な
お、図６〜図１３の液体、油、固形物は、水、オリーブ
油、消しゴムで、図１４の液体、気泡は、それぞれ液
体、洗剤、その泡である。図６は、蓋なしの容器内の液
面検知を説明する図であり、容器５の外側部に沿って、
上部よりセンサ部１を下げてゆくと、反射波センサ３よ
り増幅器６を経て出力される出力電圧は、図６の右部に
示す特性となり、出力電圧の急激に変化する点が空気と
液体の境界面、つまり液面となる。蓋７で密閉された容
器６は、透明でない場合、中身が全く見えず、したがっ
て目視によって液面を知ることができないが、図７に示
すように、図６の場合と全く同様の動作で液面を検知す
ることができる。
【００４４】また、図７の場合と全く同様に、容器５が
不透明の場合、図８に示すように、容器５の外側面を上
から下にセンサ部１を上下することにより、増幅器６の
出力電圧が急激に変化する位置が液面である、と検出で
きる。図９は、ラベル付き容器内の液面検知を説明する
図である。容器５の側壁にラベル８が貼着してあると、
ラベル８で遮蔽されて液面が目視できないが、図に示す
ようにセンサ部１をラベル８に沿って上から下に移動さ
せると、増幅器６の出力は図９の右部に示す通りとな
り、中央部で出力の急激に大きく変化する位置が液面で
あるとして検知できる。
【００４５】図１０は、水性溶液と油性溶液の境界を検
出する場合の説明図である。ここでは、境界が水平の場
合を示している。センサ部１を容器５の上方より、下方
に移動して、増幅器６の出力電圧を取ると、図１０の右
方部に示す特性となり、上方の出力電圧急変部が空気層
と油性溶液の境界であり、下方の出力電圧急変部が油性
溶液と水性溶液の境界である。また、図１１に示すよう
に油性溶液と水性溶液の間に両者の混合域が存在する
と、出力電圧の変曲点が３つとなり、それぞれ空気層と
油性溶液、油性溶液と混合域、混合域と水性溶液の境界
であり、出力電圧特性より、これら境界を検知できる。
【００４６】図１２、図１３は、液体と固形物の液境の
検出を説明する図であり、図１２は液境が水平である場
合、図１３は液境が不定形である場合である。いずれ
も、やはり反射波センサ３より増幅器６を経て、出力さ
れる電圧の変曲点の位置よりも液境を検知することがで
きる。図１４は、気泡が存在する場合の液面の検知を説
明する図である。センサ部１をやはり上記同様、上から
下に移動してゆくと、その出力電圧は図の右方部に示す
ように、２つの変曲点が生じるので、この対応する位置
が空気層と気泡域、気泡域と空気層の境界である。
【００４７】図１５は、センサ部と被測定物の離間距離
を検知する場合の説明図である。図１５の（ｂ）に示す
ように、測定サンプル９を遠方からセンサ部１に近づけ
てゆくと、増幅器６の出力電圧は図１５の（ａ）に示す
ように上昇してゆく。予め、この距離−出力電圧を校正
しておくことにより、センサ部１と被測定サンプル９の
離間距離を検知できる。
【００４８】図６から図１４までの各例で説明するセン
サ部１の上下動の具体的な機構例としては、後に図３
４、…、図４２を参照して、説明する。図１６は、この
発明の他の実施例を示す液体濃度検知装置の構成を示す
回路図である。この液体濃度検知装置は、センサ部１
と、このセンサ部１に伝送路４を介して高周波信号を伝
送する発振部２と、センサ部１に供給された高周波信号
がセンサ部１で反射されて発振部２側に戻る反射信号を
検出する反射波センサ部３と、検出された反射信号を濃
度信号に変換する信号変換器５０と、濃度を表示する表
示器６０と、から構成されている。
【００４９】センサ部１は、すでに図２、図３で説明し
たものである。発振部２、反射波センサ部３は図１で示
したものと同じである。処理装置の一例である信号変換
器５０は、Ａ／Ｄ変換器５１、ＣＰＵ５２を内蔵し、反
射波センサ３からのアナログ出力信号を受けて、濃度信
号（例えば％）に変換して、ディジタルで出力する。
【００５０】この実施例液体濃度検知装置を用いて、食
塩水の濃度を測定する場合は、食塩水１０１を入れた容
器１０２の近傍に、センサ部１を配置する。この液体濃
度検知装置では、発振部２より伝送路４を介してセンサ
部１に高周波信号が供給される。今、例えば共振回路の
共振周波数が発振部２の周波数と一致するように設定さ
れており、検出物質が存在しない周囲が空気のときに、
センサ部１のインピーダンスと伝送路４のインピーダン
スの整合が取れているとすると、送られてきた高周波信
号の反射がほとんど０であり、反射波センサ３からの出
力が０となる。しかし、図１６の場合は、容器１０２に
食塩水１０１を入れているので、食塩水の濃度に応じた
透磁率の相違により、センサ部１のインピーダンスが整
合インピーダンスよりずれ、反射信号が発生する。この
反射信号のレベルは、食塩水の濃度に相関するので、こ
の反射信号を信号変換器５０で、対応する濃度信号に変
換して、表示器６０に表示する。
【００５１】図１７に、この液体濃度検知装置で測定し
た食塩水濃度と、検出電圧の関係を示している。この特
性を、予め信号変換器５０に記憶しておくことにより、
上記したように、検出電圧から食塩水濃度（Ｌｏｇ％）
を抽出できる。図１８は、この発明の他の実施例液体濃
度検知装置を示す回路図である。この実施例液体濃度検
知装置は、図１６に示したものの回路構成に加えて、温
度センサ７０を備え、温度センサ７０で検出された食塩
水の温度信号を信号変換器５０に加え、濃度信号を温度
補正するようにしている。食塩水の透磁率には温度依存
性があり、温度差により測定誤差が生じるので、これを
補正し、濃度検出の精度を上げるようにしている。図１
９は、温度４°Ｃ、２５°Ｃ、５０°Ｃにおける、容器
に対するセンサ位置と、検出電圧の測定例を示す図であ
る。
【００５２】図２０は、この発明のさらに他の実施例液
体濃度検知装置を示す回路図である。この実施例液体濃
度検知装置は、図１６に示したものの回路構成に加え
て、検波回路８０、負帰還回路９０を備えている。検波
回路８０は、コンデンサ８１、ダイオード８２、コンデ
ンサ８３、及びコイル８４から構成され、コンデンサ８
１の一端はセンサ部１の端子１４に接続され、他端はダ
イオード８２のアノードに接続されている。また、ダイ
オード８２のカソードは、コンデンサ８３を経て、接地
されるとともに、コイル８４の一端に接続されている。
負帰還回路９０は、コンデンサ９１、コンデンサ９２、
抵抗９３、トランジスタ９４、及びコイル９５から構成
され、コンデンサ９１、抵抗９３、コンデンサ９２が直
列接続され、発振部２と反射波センサ部３間に接続され
ている。抵抗９３の両端にトランジスタ９４のコレクタ
とベースが接続され、トランジスタ９４のベースがコイ
ル９４の他端に接続されている。また、トランジスタ９
４のコレクタと電源間にコイル９５が接続されている。
【００５３】食塩水の濃度検知のように、微弱な信号を
扱う場合は、検出器の安定度が重要である。また、使用
部品の温度特性が検出器の精度に影響を与えるので、安
定化をはかる必要がある。そのため、検波回路８０によ
り、出力信号を抽出して検波し、負帰還回路９０により
フィードバックして、出力信号の安定化を行っている。
検波回路８０は、センサ部１に供給される高周波電力を
直流信号に変換する。負帰還回路９０は、検波回路８０
からの信号を受け、信号が高くなれば増幅率を下げ、信
号が低くなれば増幅率を上げて、センサ部１に供給する
電力を一定にする。負帰還回路９０に代えて、ＡＧＣ
（自動利得調整）回路を用いてもよい。また、トランス
９４に代えて、ＦＥＴあるいはＰＩＮダイオードを用い
てもよい。
【００５４】図２１は、この発明のさらに他の実施例液
体濃度検知装置を示す回路図である。この実施例液体濃
度検知装置は、図１６のものに、さらに温度センサ７
０、検波回路８０、負帰還回路９０を備えたものであ
り、温度補正と、負帰還により、さらに出力信号の安定
化を得るものである。以上の溶液の濃度と温度との関係
を利用して、温度測定を行うこともできる。すなわち、
濃度が温度に依存する水溶液を用い、濃度と温度との関
係をテーブルに記憶しておき、以上の装置で濃度を測定
し、テーブルを参照して濃度を温度に換算し、温度を表
示するようにすれば、温度測定ができる。
【００５５】図２２は、この発明の他の実施例を示す人
体センサの構成を示す回路図である。この人体センサ
は、センサ部１と、このセンサ部１に伝送路４を介して
高周波信号を伝送する発振部２と、センサ部１に供給さ
れた高周波信号がセンサ部１で反射されて発振部２側に
戻る反射信号を検出する反射波センサ部３と、検出され
た反射信号を取り込んで信号処理する制御部５と、から
構成されている。基本的な構成は、上記した各実施例装
置と変わるところはない。
【００５６】センサ部１は、ここでは検知コイル１１
と、この検知コイル１１と直列共振回路を形成する共振
用コンデンサ２２と、１次側が入力側の共振回路に接続
され、２次側が高周波入力端子１４とアースＧＮＤに接
続される実数用トランス１３とから構成されている。も
っとも、共振回路は並列共振回路を用いても良い。検知
用コイル１１は、図２３に示すように、人体の一部の測
定部、ここでは臀部の大きさに応じた直径２００ｍｍの
１回巻きの円形の空芯のコイルが使用され、コイル２１
以外のセンサ部１、発振部２、反射センサ部３、制御部
５は回路ケース体４０に収納される。また、検知用のコ
イル１１は、図２４に示すように、直径２００ｍｍのコ
イル１１ａと直径１００ｍｍのコイル１１ｂの２個設
け、用途に応じ、これら１１ａ、１１ｂのいずれかを選
択して使用しても良いし、これらを直列接続して使用し
ても良い。
【００５７】また、図２５に示すように、検知用コイル
１１を縦断面視Ｅ形の磁性体コア１８に巻回し、コイル
１１の面に直交する一方向にのみ磁界を発生するように
してもよい。また、検知する対象によって、コイルの巻
数、径を適宜変更してもよい。なお、検知用コイル１１
の導線としては、高周波信号の良導体であるＡｕ
（金）、Ａｇ（銀）、Ｃｕ（銅）、Ａｌ（アルミニュウ
ム）等が使用される。コイル１１を良導体で形成するこ
とにより、感度がアップし、高周波電力損失が軽減され
る。
【００５８】発振部２は、ここではＬＣ共振型の発振回
路を用いているが、発振回路自体は、周知の高周波発振
回路であれば他の回路でもよく、例えば水晶発振器やＰ
ＬＬを用いたものであってもよい。なお、発振部２に
は、可変コンデンサ４１を含み、この可変コンデンサ４
１の容量を自動的に変化させることにより、発振部２よ
り出力する高周波信号の周波数を、例えば、３０ＭＨＺ
〜５０ＭＨＺの範囲で走査する。走査機構は、発振部２
自身に備えていても良いし、制御部５０からの指令に応
じて、変化させてもよい。
【００５９】また、反射波センサ部３は、図１、図１６
等に示したものと同じである。制御部５０は、Ａ／Ｄ変
換器５１、ＣＰＵ５２を備え、反射波センサ部３からの
アナログ信号をディジタル信号に変換し、反射波レベル
及び周波数から論理処理し、空席、荷物、人体の着座等
の判別検知処理を実行する。上記した実施例人体センサ
は、図２６に示すように、座席（乗用車、列車、劇場
等）６１の座部の内部に埋込む態様で組み込まれたり、
図２７に示すように座布団６２の内部に埋込む態様で組
み込まれる。座席の場合、背もたれ、内部に設けてもよ
い。
【００６０】この実施例人体センサでは、発振部２で高
周波信号を発生し、伝送路４を介してセンサ部１に供給
される。発振部２の高周波信号は、上記したように、３
０ＭＨＺ〜５０ＭＨＺの範囲で走査される。センサ部１
に供給された高周波信号は、センサ部１で反射される。
センサ部１では、検知コイル１１の近傍に置かれる物体
により、物体の透磁率が相違するところから、センサ部
１のインピーダンスが相違し、コイル１１の近傍、つま
り外部状況によって発生する反射波のレベルが相違す
る。この反射波を反射波センサ部３で検出し、制御部５
０でその反射波レベルと周波数から、空席、荷物、人体
等の別を判別検知する。
【００６１】図２８は、この発明の他の実施例人体セン
サを示す回路図である。この実施例人体センサは、セン
サ部１及び反射波センサ部３は、図２２に示したものと
同様である。発振部２は、ＰＬＬ発振器４９を使用する
点で、図２２のものと相違する。発振部２は、制御部５
０のＣＰＵ５２からの指令により、高周波発振周波数を
変化する。
【００６２】上記実施例人体センサを図２６、図２７の
ように、座席６１あるいは座布団６２に組込んだ状態に
おいて、発振部２を発振させると、空席の場合、子供が
着座した場合、大人が着座した場合、及び荷物を載置し
た場合の、反射波の特性は図２９のａ、ｂ、ｃ、ｄに示
す特性となる。これによると、ａ、ｄの空席、及び荷物
を載置した場合は、ある周波数で反射波が非常に小さ
く、Ｑが高い。ｂ、ｃの人体が着座した場合は、ある周
波数で反射波が小さくなるが、変化の程度が小さく、Ｑ
が小さい。このような反射波の周波数特性の相違は、空
席（空気）、荷物、人体等の透磁率の相違によって生じ
るものである。
【００６３】したがって、図３０に示すように、反射波
センサ部３より検出される反射波レベルが、基準値ＳR
より、全周波数範囲にわたり大きければ、人が着座して
おり、逆に基準値ＳR より低い反射波の周波数があれ
ば、空席かあるいは荷物が載置されていることを示す。
制御部５０のＣＰＵ５２で、上記人体、空席、荷物の判
別処理を行う。このような処理は、図２２の人体センサ
でも同様に行われる。
【００６４】次に、上記、図２８の実施例人体センサに
おける検知処理動作を、図３１に示すフロー図により説
明する。先ず、ＣＰＵ５２では、周波数設定カウンタを
０にする〔ステップＳＴ１〕。そして、周波数設定カウ
ンタのカウント値を発振部２のＰＬＬ発振器４９にセッ
トする〔ステップＳＴ２〕。
【００６５】この状態で発振部２は、セットした値に対
応する周波数で、高周波信号を発振する。この高周波信
号は、伝送路１４を経て、センサ部１に供給される。そ
して、外部状況に応じた反射信号が、反射波センサ３で
検出される。ＣＰＵ５２は、Ａ／Ｄ変換部５１を通して
反射波のＡ／Ｄ変換されたものを読み込む（ステップＳ
Ｔ３）。
【００６６】次に、読み込んだ反射波のＡ／Ｄ値が規定
値（７５）以上であるか否かを判定する（ステップＳＴ
４）。反射波が規定値以上の場合は、周波数設定カウン
タを１インクリメント（ステップＳＴ５）し、周波数設
定カウンタのカウント値が１６になったかを判定する
（ステップＳＴ６）。当初は、カウント値が１６に達し
ていないので、ステップＳＴ２に戻り、１だけインクリ
メントした周波数設定カウンタのカウント値をＰＬＬ発
振器４９にセットし、その新しいカウント値に対応した
周波数で、発振部２を発振させる。そして、前回と同
様、ステップＳＴ２、…、ステップＳＴ６の処理を繰り
返す。
【００６７】周波数設定カウンタのカウント値が１６に
なるまでに、反射波のＡ／Ｄ値が規定値（７５）より小
さいと、ステップＳＴ４の判定がＮＯとなる。この場合
は、図３０に示すように、反射波レベルがある周波数で
基準値ＳR よりも小さくなったものであり、この場合は
Ｑが高く、空席か荷物であり、したがって人体はないと
判定する（ステップＳＴ７）。また、周波数設定カウン
タのカウント値が１６になると、一回の周波数変化の走
査が終了したことになり、この時点でも、なお反射波の
Ａ／Ｄ値が規定値より小さいものがない場合は、図３０
において、走査周波数範囲に亘り、反射波レベルが規定
値ＳR 以上であるとことを示す。そのため、ステップＳ
Ｔ６で周波数設定カウンタのカウント値が１６になった
時は、判定ＹＥＳで、人体が有ると判定する（ステップ
ＳＴ８）。
【００６８】図３２は、この発明の他の実施例を示す人
体センサの回路図である。この実施例人体センサは、図
２２に示したものの発振部１２と反射波センサ部３間に
アッテネータ１０を設けたものである。アッテネータ１
０は、抵抗１０４、１０５、１０６から構成されるπ形
回路が使用されているが、他の型式のものを用いてもよ
い。
【００６９】センサ部１のインピーダンスが測定物によ
って大きく変化すると、反射波センサ３の信号が増大す
る。このとき、発振部２の負荷インピーダンスとセンサ
部１の入力インピーダンスの整合が取れていないため、
発振部２は不安定な動作となる。この不安定な動作を防
ぐために、アッテネータ１０を発振部２の出力側に配
し、発振部２の出力の一部を常に抵抗に消費させ（５０
％程度が望ましい）、インピーダンス変化が激しく整合
の取れないときでも、発振部２の負荷インピーダンスを
ある程度一定化することで、発振部２が安定動作するよ
うにしている。アッテネータ１０は、図１、図１６、図
１８、図２０、図２１、図２２、図２８の回路に設けて
もよい。
【００７０】なお、上記実施例では、反射波センサ３で
反射波レベルを検出しているが、定圧波比（ＳＷＲ）を
測定してもよい。この例については後述する。また、他
の実施例として、発振部で発生させた高周波信号を、伝
送路を介してセンサ部に供給し、検出部で伝送路から送
られてくる高周波信号に対する位相のずれを検出しても
よい。
【００７１】また、他の実施例として、発振部で高周波
信号を発生し、この高周波信号を伝送路を介して、共振
回路を含むセンサ部に供給し、空席、荷物、人体等の外
部の状況に応じて、センサ部の電圧、もしくは電流を検
出し、この電圧もしくは電流により物体を検知してもよ
い。また、上記実施例では、空席、荷物、人体を識別検
知する人体センサについて説明したが、この発明は、荷
物以外の種々の物を検知する物体の検知センサとしても
広く適用できる。
【００７２】図３３は、この発明の他の実施例粉検知装
置を示す図である。この実施例粉検知装置は、高周波信
号を発振する発振部２と、センサ部１と、伝送路４と、
入射波／反射波センサ３ａと、信号処理部５０ａとから
構成されている。センサ部１と、発振部２は、図１に示
したものと同様のものが使用される。もっとも、図１で
反射波センサ３は、センサ部１からの反射波を検出する
ものであるに対し、この実施例の入射波／反射波センサ
３ａは、伝送路４を経て、センサ部１に送られる入射波
レベルも検出するようになっている。
【００７３】入射波／反射波センサ３ａは、伝送路４に
コンデンサ３１の一端が接続され、このコンデンサ３１
の他端がコンデンサ３１ａを介してアースＧＮＤ接続さ
れるとともに、結合コイル３３ａの中点に接続されてい
る。結合コイル３３ａに抵抗３２ａが並列に接続され、
この並列回路の一端にダイオード３４のアノードが接続
され、ダイオード３４のカソードがコンデンサ３５を介
してアースＧＮＤ接続されている。上記結合コイル３３
ａの並列回路の他端にダイオード３４ａのアノードが接
続され、このダイオード３４ａのカソードがコンデンサ
３５ａを介してアースＧＮＤ接続されている。ダイオー
ド３４、３４ａを介して、反射波信号、入射波信号がそ
れぞれ出力する。出力された入射波と反射波の各信号
は、信号処理部５０でその比（ＳＷＲ）が求められる。
この比より、センサ部１近傍の粉の有無を検知する。つ
まり、粉が存在しないときのセンサ部１のインピーダン
スと、伝送路４のインピーダンスのマッチングが取れて
いるとすると、粉の存在で、その透磁率の変化により、
センサ部１のインピーダンスが変化し、マッチングが取
れなくなり、伝送路４を送られてきた高周波信号が反射
することになる。この実施例装置は、反射波と入射波の
比を取るので、発振部２の出力変動等を気にすることな
く、安定な検知を行うことができる。なお、反射波と入
射波の比を求める信号処理部５０ａは、図１６のよう
に、Ａ／Ｄ変換器とＣＰＵからなるものを使用してもよ
いし、反射波と入射波の信号を入力に受け、その比に応
じた出力を出すアナログ演算回路を用いてもよい。
【００７４】図３４は、上記実施例粉検知装置を用い
て、小麦粉の検知を行う場合の説明図である。小麦粉を
入れた容器１１０の近くで、センサ部１の検知コイル１
１を上下させると、小麦粉の存在する領域は、検知電圧
（比）が大となるが、空気の領域では電圧が小さい。し
たがって、閾値ＶTHを設定しておき、閾値ＶTHを越える
出力の領域は、小麦粉の存在する領域であると弁別する
ことができる。
【００７５】図３５、図３６、図３７、図３８は、図３
３の実施例装置を用いて、小麦粉とは別の上白糖、ココ
ア、コーヒー粉、スキムミルクを、それぞれ容器１００
に入れて、図３４と同様に、検知コイル１１を上下に移
動させた場合のセンサ位置と、出力電圧の関係を示す図
である。それぞれ空気の領域と、粉体の領域の境界出力
電圧は相違するものの、いずれも段差が生じ、閾値ＶTH
を境界出力近くに設定すれば、容器内の粉レベルを検知
できる。また、境界値がいずれも相違するので、その特
性を導出することにより、容器内の不明の粉が何である
かを検知することもできる。
【００７６】なお、図３３で示した実施例は、粉検知装
置として説明したが、入射波と反射波の比を取るこの方
式の回路装置は、粉のみならず、液体やその他の物質検
知にも適用できる。吸水性の粉を用いて、湿度を測定す
ることもできる。すなわち、湿度と反射波出力との関係
を予め測定しておいて、テーブルに記憶しておき、上記
の装置を用いて、反射波の出力を測定し、テーブルを参
照して湿度に変換し、表示することによって、湿度測定
装置が得られる。
【００７７】また、図３４で示したセンサ部１の検知コ
イル１１や、図６、…、図１４で示したセンサ部１を容
器の近傍で、上下移動させる機構として、図３９、…、
図４２に示すものを使用すればよい。ここで、図３９
は、細管（容器）１１０に沿ってセンサ１２０が上下移
動する機構の側面図、図４０はセンサ１２０を一方向か
ら見た拡大側面図、図４１はセンサ１２０を別方向から
見た拡大側面図、図４２はセンサ１２０を上方向から見
た拡大上面図である。
【００７８】これら図３９〜図４２において、センサ１
２０は支持部材１３０によって上下可能に支持される。
支持部材１３０は、パルスモータ１２１の回転軸に取付
けられたプーリ１２２と、軸１２３に軸受で回転可能に
取付けられたプーリ１２４との間に掛けられたベルト１
２５に固定されるとともに、細管１１０に沿って立設さ
れたガイドシャフト１２５によって案内される。センサ
１２０の移動手段としては、上記ベルトとプーリの組合
わせの他に、ボールネジとナットの組合せやリニアパル
スモータ等がある。また、センサ１２０の上限位置を検
出する上限検出器１２０ａと下限位置を検出する下限検
知器１２０ｂとが、所定位置に配置されている。
【００７９】センサ１２０は、図３３で示した検知装置
のセンサ部１と、光センサ１３１で構成されている。光
センサ１３１は、その投・受光部１３２が細管１１０を
挟んで対向配置されるとともに、発光素子と受光素子を
内蔵する光センサ本体１３３に、光ファイバ１３４で接
続されたものである。もっとも、本発明にはこの光セン
サ１３１は直接関係しない。本発明に係る検知コイル１
１は、光センサ１３１の投・受光部１３２より、若干下
方に配置され、検知コイル１１が細管１１０の周面に近
接している。
【００８０】センサ１２０は、細管１１０に３方向から
当設するローラ１２６ａ、１２６ｂ、１２６ｃにより、
細管１１０から一定距離を置いて位置する。ローラ１２
６ａ、１２６ｂは、それぞれ上下に並ぶ２つのローラで
ある。パルスモータ１２１がＯＮすると、センサ１２０
はガイドシャフト１２５に沿って、支持部材１３０が上
あるいは下に動き出す。センサ１２０も支持部材１３０
とともに移動するが、ローラ１２６ａ、１２６ｂ、１２
６ｃにより、光センサ１３１の投・受光部１３２とセン
サ部１の検知コイル１１は、細管１１０に対して一定の
距離をおいて近接した状態で細管１１０に沿って、安定
して移動することができる。
【００８１】
【発明の効果】この発明によれば、センサ部近傍の透磁
率の変化に応じた信号導出により、物質、物体、人体等
を検知するものであるから、光センサでは不可能であっ
た不透明な容器や汚れた容器内の物質の検出が可能とな
る。また、容器にラベルが貼付してあっても検出が可能
である。光センサ、通電法、超音波センサでは不可能で
あった物質の透磁率の差による素材の検出が可能とな
る。非接触での検出が可能である。従来の光センサ、通
電法、超音波、誘電法、近接センサでは不可能であった
異物質の境界面などの検出も可能である。反射板や対極
が不要である。液面検出ではフロートが不要である。液
面検出では泡があっても誤動作しない。密閉されている
容器内の物質や液体でも検出が可能である。金属以外の
物質の近接センサとして使用することができる。物質や
液体との距離測定が可能である。等種々の効果がある
が、必ずしも全ての効果を備えているわけではない。検
出対象に応じてこれらの効果のいくつかを備えることに
なる。
【００８２】請求項１に係る発明によれば、非磁性材を
検知でき、センサ部及び検知部を受動素子のみで構成す
るので、部分的に消費電力を軽減し、小型化を達成でき
る。また、請求項２に係る発明によれば、トロイダルコ
アにコイルを巻回しているので、コアの先端間の空気中
の磁束密度が高く、物質や物体の検知感度が高い。請求
項３に係る発明によれば、共振回路に電力を供給するト
ランスを用いているので、センサ部のインピーダンスの
虚数部を零にして実数部を所定値にすることができる。
請求項４に係る発明によれば、高周波信号の周波数を、
非磁性の予め定めた物質または物体がセンサ部の近傍に
有るか無いかによって、検知部の出力に差が生じる程度
にしているので、非磁性物体間の識別が可能である。
【００８３】また、請求項６に係る発明によれば、透磁
率の差異によるコイルへの影響を検出しているので、流
体、粉体、固体の識別が可能である。請求項７に係る発
明によれば、発振部の信号周波数をセンサ部の共振特性
の急勾配に位置するように設定しているので、感度が良
く、精度が向上する。また、請求項８に係る発明によれ
ば、物質が共振回路に接近すると、センサ部のインピー
ダンスの虚数部が増加するようにしているので、変化を
大きくとらえることができる。また、請求項９、請求項
１７に係る発明によれば、センサ部からの反射波に応じ
たアナログ信号を出力するので、出力処理を簡単に行う
ことができる。
【００８４】また、請求項１２に係る発明によれば、入
射波と反射波とを区別して出力するので、出力の利用の
自由度が高まり、物質や物体の検出精度を高くするため
の利用ができる。請求項１３に係る発明によれば、入射
波と反射波の比をとるものであるから、発振部の高周波
信号の変動が生じても出力が安定し、精度良く、検知を
行うことができる。また、請求項１４に係る発明によれ
ば、発振部からセンサ部への高周波信号の供給、あるい
はセンサ部から発振部への反射信号がアッテネータで抑
制されるので、発振部の出力が安定する。金属が接近し
て反射波の出力が高くなっても、反射電力はアッテネー
タで消費され、発振器の出力が停止するということがな
い。また、請求項１６に係る発明によれば、発振部とセ
ンサ部の間に、自励利得制御回路を設けているので、セ
ンサ部への高周波信号の供給を安定になし得る。
【００８５】また、請求項１９、請求項２３、請求項２
８に係る発明によれば、それぞれ非接触で液体の有無、
塩分等の溶液の溶質濃度、物体の有無の測定が可能であ
る。センサ部の腐食の問題がない。密閉されている容器
内の液体でも検出が可能である。請求項２４に係る発明
によれば、温度による測定誤差を校正できる。測定時間
が短い。不透明な容器内の液体でも検出が可能である。
また、請求項２０の発明によれば、不透明の容器内であ
っても、液体と液体、液体と気体、気体と粉体等の境界
を検知できる。また、請求項２１、請求項２２、請求項
２６に係る発明によれば、それぞれ粉、湿度、温度を容
易に検知できる。
【００８６】また、請求項２７、請求項３１、請求項３
５による発明によれば、発振器の周波数を変更して物体
検出を行うので、静止人体と荷物の分別が可能である。
また、人体検知を行う場合に、人体に接触する必要がな
い。衣類に影響されない。体重に影響されない。子供で
も検知が可能である。電磁界イミュニティに強い。高分
解能である。等の種々の効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例物体検出装置の構成を示す
回路図である。
【図２】同実施例物体検出装置のセンサ部の回路図であ
る。
【図３】同センサ部に使用されるトロイダルコアに巻回
した検知コイルを示す図である。
【図４】他の実施例を説明するブロック図である。
【図５】センサ部の反射特性を示す図である。
【図６】蓋なし容器内の液面の検知を説明する図であ
る。
【図７】蓋付き容器内の液面の検知を説明する図であ
る。
【図８】不透明容器内の液面の検知を説明する図であ
る。
【図９】ラベル付き容器内の液面の検知を示す図であ
る。
【図１０】気泡ありの液面の検知を説明する図である。
【図１１】水性溶液と油性溶液の水平な液境の検知を説
明する図である。
【図１２】水性溶液と油性溶液の間に混合域がある場合
の液境の検知を説明する図である。
【図１３】液体と固定物の水平な液境の検知を説明する
図である。
【図１４】液体と固定物の不定形である液境の検知を説
明する図である。
【図１５】センサと被測定物の離間距離の検知を説明す
る図である。
【図１６】この発明の他の実施例液体濃度検出器を示す
回路図である。
【図１７】同実施例液体濃度検出器における濃度と検出
電圧特性を示す図である。
【図１８】この発明の他の実施例液体濃度検出器を示す
回路図である。
【図１９】同実施例液体濃度検出器における温度による
検出電圧の差を説明するための測定例を示す図である。
【図２０】この発明のさらに他の実施例液体濃度検出器
を示す回路図である。
【図２１】この発明のさらに他の実施例液体濃度検出器
を示す回路図である。
【図２２】この発明の他の実施例人体センサの回路図で
ある。
【図２３】同実施例人体センサの検知用コイルを説明す
る図である。
【図２４】同実施例人体センサに使用される他の検知用
コイルを説明する図である。
【図２５】同実施例人体センサに使用される、さらに他
の検知用コイルを説明する図である。
【図２６】同実施例人体センサを座席に組込んだ場合を
説明する図である。
【図２７】同実施例人体センサを座布団に組込んだ場合
を説明する図である。
【図２８】この発明の他の実施例人体センサを示す回路
図である。
【図２９】同実施例人体センサにおける空席、着座（子
供）、着座（大人）、荷物の別による発振部からの信号
による周波数と反射波の関係を示す図である。
【図３０】同実施例人体センサにおける人体着座の検知
動作を説明するための周波数−反射波特性を示す図であ
る。
【図３１】同実施例人体センサにおける着座検知動作を
説明するためのフロー図である。
【図３２】この発明のさらに他の実施例人体センサを示
す回路図である。
【図３３】この発明の他の実施例粉検知装置の構成を示
す回路図である。
【図３４】同実施例粉検知装置を用いて小麦粉の検知を
行う場合の説明図である。
【図３５】同実施例粉検知装置で容器中の上白糖を検知
した場合のセンサ位置と出力電圧の関係を示す図であ
る。
【図３６】同実施例粉検知装置で容器中のココアを検知
した場合のセンサ位置と出力電圧の関係を示す図であ
る。
【図３７】同実施例粉検知装置で容器中のコーヒー粉を
検知した場合のセンサ位置と出力電圧の関係を示す図で
ある。
【図３８】同実施例粉検知装置で容器中のスキムミルク
を検知した場合のセンサ位置と出力電圧の関係を示す図
である。
【図３９】細管に沿ってセンサが上下動する機構の側面
図である。
【図４０】同機構におけるセンサ部を一方向から見た拡
大側面図である。
【図４１】同機構におけるセンサ部を別方向から見た拡
大側面図である。
【図４２】同機構におけるセンサ部を上方向から見た拡
大上面図である。
【符号の説明】
１ センサ部 ２ 発振部 ３ 反射波センサ部 ４ 伝送路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０３Ｋ 17/95 Ｈ０３Ｋ 17/95 Ｍ Ｖ

Claims (36)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】高周波信号を出す発振部と、この発振部か
    らの高周波信号を受ける共振回路を含むセンサ部と、こ
    のセンサ部のインピーダンスの変化に応じたアナログ信
    号を出力する検知部とを有し、前記センサ部および前記
    検知部は、受動素子のみから成り、能動素子を含まない
    ことを特徴とする検知装置。
  2. 【請求項２】前記センサ部の共振回路は、トロイダルコ
    アに巻回されたコイルを含むことを特徴とする請求項１
    記載の検知装置。
  3. 【請求項３】前記センサ部は、近傍の状況を検知する検
    知コイルおよびこの検知コイルに直列または並列に接続
    されたコンデンサからなる共振回路と、この共振回路に
    電力を供給するトランスとからなることを特徴とする請
    求項１記載の検知装置。
  4. 【請求項４】高周波信号を出す発振部と、この発振部か
    らの高周波信号を受ける共振回路を含むセンサ部と、こ
    のセンサ部のインピーダンスの変化に応じたアナログ信
    号を出力する検知部とを有し、前記高周波信号は、非磁
    性の予め定めた物質または物体が前記センサ部の近傍に
    有るか無いかによって、前記検知部の出力に差を生じる
    程度に周波数が高いことを特徴とする検知装置。
  5. 【請求項５】前記周波数は、１０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚ
    であることを特徴とする請求項４記載の検知装置。
  6. 【請求項６】高周波信号を出す発振部と、この発振部か
    らの高周波信号を受けるとともに、近傍にある物質また
    は物体の透磁率の影響を受けるように配置したコイルを
    もつ共振回路を含むセンサ部と、このセンサ部の外部近
    傍の物質または物体の透磁率の影響を受けた前記共振回
    路の変化を検出して、その変化に応じたアナログ信号を
    出力する検知部とを有する検知装置。
  7. 【請求項７】高周波信号を出す発振部と、共振回路を含
    み前記発振部の信号周波数が共振特性の急勾配に位置す
    るように共振周波数が設定されるセンサ部と、前記セン
    サ部の外部近傍の状況に応じたアナログ信号を出力する
    検知部とを有する検知装置。
  8. 【請求項８】高周波信号を出す発振部と、この発振部か
    らの高周波信号を受ける共振回路を含み、外部近傍の状
    況が基準状況にあるとき、共振していてインピーダンス
    の虚数値が零付近に設定されたセンサ部と、このセンサ
    部のインピーダンスの虚数値の増大に応じたアナログ信
    号を出力する検知部とを有する検知装置。
  9. 【請求項９】高周波信号を出す発振部と、この発振部か
    らの高周波信号を受ける共振回路を含むセンサ部と、こ
    のセンサ部の外部近傍の状況に応じて反射してくる反射
    波を検出して、反射波に応じたアナログ信号を出力する
    検知部とを有する検知装置。
  10. 【請求項１０】前記検知部は、前記発振部が出す高周波
    信号に対する前記反射波の位相のずれを検出することを
    特徴とする請求項９記載の検知装置。
  11. 【請求項１１】前記検知部は、反射波の電力を電圧に変
    換して出力することを特徴とする請求項９記載の検知装
    置。
  12. 【請求項１２】高周波信号を出す発振部と、この発振部
    からの高周波信号を受ける共振回路を含むセンサ部と、
    前記発振部と前記センサ部とに接続され、前記発振部か
    らの入射波と前記センサ部からの反射波とを分離して、
    それぞれに対応するアナログ信号をそれぞれ出力する検
    知部とを有する検知装置。
  13. 【請求項１３】高周波信号を出す発振部と、この発振部
    からの高周波信号を受ける共振回路を含むセンサ部と、
    前記発振部と前記センサ部とに接続され、前記発振部か
    らの入射波と前記センサ部からの反射波とを分離して、
    それぞれに対応するアナログ信号をそれぞれ出力する検
    知部と、この検知部の２つの出力に接続され、前記発振
    部からの入射波と前記センサ部からの反射波との比に応
    じた出力信号を出す処理部とを有する検知装置。
  14. 【請求項１４】高周波信号を出す発振部と、この発振部
    からの高周波信号を受ける共振回路を含むセンサ部と、
    このセンサ部の外部近傍の状況に応じたアナログ信号を
    出力する検知部と、この検知部と前記発振部との間に設
    けた抵抗体のアッテネータとを有する検知装置。
  15. 【請求項１５】前記アッテネータは、前記発振部の出力
    の約５０％を消費するものであることを特徴とする請求
    項１４記載の検知装置。
  16. 【請求項１６】高周波信号を出す発振部と、この発振部
    からの高周波信号を受ける共振回路を含むセンサ部と、
    このセンサ部の外部近傍の状況に応じたアナログ信号を
    出力する検知部と、この検知部と前記発振部との間に設
    けた自動利得制御回路を有する検知装置。
  17. 【請求項１７】発振部で発生した高周波信号を共振回路
    を含むセンサ部に供給し、外部の状況に応じてセンサ部
    で反射した反射波を含むアナログ信号を検出し、このア
    ナログ信号により、外部の状況、物質または物体の有無
    を検知する検知方法。
  18. 【請求項１８】発振部で発生した高周波信号を共振回路
    を含むセンサ部に供給し、外部の状況に応じて変化する
    センサ部の電圧または電流を検出し、この電圧または電
    流により、物体を検知する物質または物体の検知方法。
  19. 【請求項１９】高周波信号を出す発振部と、この発振部
    からの高周波信号を受ける共振回路を含むセンサ部と、
    このセンサ部の外部近傍の状況に応じたアナログ信号を
    出力する検知部と、この検知部の出力信号を弁別して所
    定の液体の有無を判別する判別手段とを有する液体検出
    装置。
  20. 【請求項２０】高周波信号を出す発振部と、この発振部
    からの高周波信号を受ける共振回路を含むセンサ部と、
    このセンサ部の外部近傍の状況に応じて反射してくる反
    射波を検出して、反射波に応じたアナログ信号を出力す
    る検知部と、この検知部の出力信号に基づいて、前記セ
    ンサ部からの反射信号の変化点を検知することにより物
    質の境界を検出する境界検知部とを有する境界検知装
    置。
  21. 【請求項２１】高周波信号を出す発振部と、この発振部
    からの高周波信号を受ける共振回路を含むセンサ部と、
    このセンサ部の外部近傍の状況に応じて反射してくる反
    射波を検出して、反射波に応じたアナログ信号を出力す
    る検知部と、この検知部の出力信号をレベル弁別して、
    粉の有無を判別する粉有無判別部とを有する粉を検知す
    る粉検知装置。
  22. 【請求項２２】高周波信号を出す発振部と、この発振部
    からの高周波信号を受ける共振回路を含むセンサ部と、
    このセンサ部の近傍に配置された水分吸収性の粉と、こ
    のセンサ部の反射波を検出して反射波に応じたアナログ
    信号を出力する検知部と、この検知部の出力信号を湿度
    に変換する処理装置とを有する湿度検出装置。
  23. 【請求項２３】高周波信号を出す発振部と、この発振部
    からの高周波信号を受ける共振回路を含むセンサ部と、
    このセンサ部の外部近傍の状況に応じて反射してくる反
    射波を検出して、反射波に応じたアナログ信号を出力す
    る検知部と、この検知部の出力信号を溶質濃度に変換す
    る処理装置と、この処理装置の出力信号を表示する表示
    装置とを有する液体濃度検知装置。
  24. 【請求項２４】液体の温度を検出する温度センサを備
    え、前記処理装置は、前記温度センサの出力によって、
    前記濃度の温度補正を行うことを特徴とする請求項２３
    記載の液体濃度検知装置。
  25. 【請求項２５】発振部からの高周波信号を共振回路を含
    むセンサ部に与え、前記センサ部に接続された検知部で
    被検出液体の濃度に応じた信号を導出し、この信号を処
    理部で溶質濃度に変換し、変換した値を表示部で表示す
    る液体濃度検知方法。
  26. 【請求項２６】高周波信号を出す発振部と、この発振部
    からの高周波信号を受ける共振回路を含むセンサ部と、
    このセンサ部の近傍に配置された温度依存性の水溶液
    と、前記センサ部から反射してくる反射波を検出して、
    反射波に応じたアナログ信号を出力する検知部と、この
    検知部の前記水溶液の濃度に応じた出力信号を温度に変
    換する処理装置と、この処理装置の出力信号を表示する
    表示装置とを有する温度検出装置。
  27. 【請求項２７】異なる周波数の高周波信号を発振し得る
    発振部と、この発振部からの高周波信号を受ける共振回
    路を含むセンサ部と、このセンサ部の外部近傍の状況に
    応じたアナログ信号を出力する検知部と、この検知部の
    出力信号と前記発振部が出す発振周波数とから物体の検
    知を行う制御部とを有する物体センサ。
  28. 【請求項２８】前記共振回路のコイルは、１回巻き以上
    の空芯のコイルであることを特徴とする請求項２７記載
    の物体センサ。
  29. 【請求項２９】前記共振回路のコイルは、磁性材に巻回
    したコイルであることを特徴とする請求項２７記載の物
    体センサ。
  30. 【請求項３０】前記センサ部の共振回路は、複数個のコ
    イルを含むことを特徴とする請求項２７記載の物体セン
    サ。
  31. 【請求項３１】異なる周波数の高周波信号を発振し得る
    発振部と、人体の検知部の大きさに応じたコイルを持つ
    共振回路を含むセンサ部と、このセンサ部の外部近傍の
    状況に応じたアナログ信号を出力する検知部と、この検
    知部の出力信号と前記発振部が出す発振周波数とから、
    人体とその他の物体とを識別して検知を行う制御部とを
    有する人体または物体のセンサ。
  32. 【請求項３２】前記コイルは、座席に組み込まれている
    ことを特徴とする請求項３１記載の人体または物体のセ
    ンサ。
  33. 【請求項３３】前記コイルは、座布団に組み込まれてい
    ることを特徴とする請求項３１記載の人体または物体の
    センサ。
  34. 【請求項３４】前記コイルは、高周波信号の良導体材料
    で形成されていることを特徴とする請求項３１、請求項
    ３２または請求項３３記載の人体または物体のセンサ。
  35. 【請求項３５】発振部で高周波信号を発生し、順次その
    高周波信号の周波数を変化させながら、共振回路を含む
    センサ部に供給し、発振した各周波数に対する各反射電
    力を測定し、この各周波数と反射電力の関係から、荷物
    あるいは人体等の物体を検知するようにした物体の検知
    方法。
  36. 【請求項３６】高周波信号を出す発振部と、この発振部
    からの高周波信号を受けるとともに、近傍にある物質ま
    たは物体の透磁率の影響を受けるように配置したコイル
    をもつ共振回路を含むセンサ部と、このセンサの外部近
    傍の物質または物体の透磁率の影響を受けた前記共振回
    路の変化を検出して、その変化に応じたアナログ信号を
    出力する検知部とを備える検知装置において、 前記センサ部は、前記発振部、前記検知部とケーブルで
    結合し、前記発振部、前記検知部と分離、独立して構成
    したことを特徴とする検知装置。
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