JPS5854712Y2 - 金属検知器 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は磁場を利用した金属探知器に関するものであ
る。

この種の金属探知器は、励磁コイルに交流電流（通常は
正弦波形）を供給し、この電流によって生じた励磁磁場
中を金属体が通過した時に、この金属体にエテ゛イカレ
ント（渦電流）が流れ、このエテ゛イカレントによって
２次的に生ずる磁場を検知して金属体の存在を探知する
ものである。

そして、このような金属探知器で第１図の板状金属１の
探知を行う際に、励磁磁場が法線ｎに平行な励磁磁場Ｈ
Ｒのときには板状金属１に最大のエディカレントが流れ
、探知が容易であるが、法線ｎに直角な励磁磁場Ｈｓの
ときには板状金属１に最小のわずかなエテ゛イカレント
しか流れないので探知が困難である。

そのため従来から第２図のように励磁コイルＸ、Ｚを直
角に配置し、それぞれの生ずる磁界をＨｘεｊＷｌｔお
よびＨｚεｊｗ２ｔとすることが行なわれている。

このようにするとＺ軸に対する合成磁界ＨＲの向き角度
は する。

したがって合成磁界は時間的に２δ（２つの周波数の差
）に比例した周波数で回転することになる。

（例えばｗ１＝２ｙｒ ｆ ｔ＝２ ｙｒ Ｘｌ０ＸＩ
Ｏ’ラジアン／秒、Ｗ２＝２πｆ２二２πＸ １２ Ｘ
１０’ラジアン／秒の場合、２δ＝Ｗ２−Ｗに２πＸ
２ Ｘ １０’ラジアン／秒の角周波数で回転する）
。

従って、このように２つの異なる方向から異なる周波数
で交流磁場を供給した場合には１回転する間に板状金属
１の法線ｎ方向と同し方向に合成磁界の方向を向けるこ
とができるので、探知能力を高めることができるのであ
る。

そして従来は励磁コイルと対向して設けられた検出コイ
ルＭｘ。

Ｍｚによってエディカレントによる変化分を検出し、検
出コイルＭｘ、Ｍｚごとに設けられた信号処理回路で、
各励磁周波数の同期整流を行ない、励磁周波数別の信号
検出をして、この値が一定を越えた場合に金属を探知す
るように構成されていた。

しかしながらこの場合には信号周波数が比較的大きいた
め十分な同期整流が困難であるという問題があった。

この考案はこのような問題を解決し、従来より信号処理
回路を少なくして、より高い探知能力を高めるようにし
たものであり、その構成の要旨とするところは、異なる
方向よりそれぞれ周波数の異なる交流磁場を供給して合
成磁場を形成する磁場形成する磁場形成手段と、この合
成磁場と被検金属体との相互作用によって発生する磁場
を検出する磁場検出手段と、この磁場検出手段からの出
力信号を上記交流磁場の異なるふたつの周波数差の周波
数により同期整流する同期整流手段とを備え有し、この
同期整流手段からの出力を上記被検金属体の検知信号と
したことにある。

すなわち、検出コイルＲｘ、Ｒｙにはｈｘ ６ ”ｔ−
１−ｈｚεｊｗ２ｔの信号入力があり（励磁磁場につい
ては差動コイル接続等で消去されている）、この式を整
理すると、Ａ＝ｈＸ／ｈｚとして となり、Ａε″°１＋ε−ｊＪｊの振幅の大きさを求め
ると、 Ａｍ（ｔ）＝ Ｊ” （Ａ２＋１＋Ａｃｏｓ２δｔ
〕１／２となる。

従って上述した式から明らがなように検出コイルからの
出力は（Ｗ２−Ｗｏ）／２πヘルツの周波数で振幅が変
化している。

すなわちうなり現象が生じている。

この考案はこのうなり信号成分を同期整流して利用する
ことが非常に有用であることに着目したもので゛ある。

続いてこの考案の１実施例の概略図である第１図に基す
いて説明する。

まず、発振器ｆｘ 、 ｆｚからの励磁信号は一定の角
度（必ずしも直角である必要はない）をもって配置され
たコイルＸ、Ｙにそれぞれ送られて、所定の空間に回転
する励磁磁場を形成する。

そしてこの空間に金属片１が進入すると、励磁磁場によ
りエディカレントが金属片１内に発生し、励磁磁場とは
別の磁場が発生する。

この磁場を検出コイルＭｘ。Ｍｚによって検出し増幅器
Ａによって増幅する。

但し検出コイルＭｘ、Ｍｙは金属片１が励磁磁場の形成
されている空間に進入しないときには、出力信号が発生
しないように配置構成されている。

すなわち、励磁磁場による誘起電圧は差動コイルの結合
等の方法で打消されるようになっている。

一方、発振器（ｆｘ−ｆｚ）からは（ｆｘ−ｆｚ）なる
周波数の信号が作られ（この作り方は例えば次のように
すれば実現できる。

発振器ｆｘ 、 ｆｚの出力信ともと周波数を選んでお
けばフィルタ等を用いて高周波成分を取除けばＶ ５ｉ
ｎ（（ｆｘ−Ｆｚ） ｔ ／２ ｙｒ 〕なる信号を得
られる。

）この信号を使って増幅器Ａからの検出信号を、同期整
流器２によって同期整流した後さらに平滑回路３によっ
て高周波成分をフィルタして直流化する。

そして最終的に得られたこの信号があらかじめ定められ
た一定値を越えた場合に、比較器４から信号が出力され
発報器５を鳴動して金属片１を探知することができる。

なお、励磁コイルをさらにもうひとつ設けて３つの異な
る周波数の信号より励磁し、異なる２つの周波数差によ
って同期整流する信号検出処理回路を３組設けて、さら
に検出能力を高めることができる。

以上詳述したように、複数周波数の励磁信号による磁場
形成を行なうとともに異なるふたつの周波数差の同期で
検出信号の同期整流を行なうという極めて簡単な構成に
より、低周波の同期整流でこと足りるので、高周波同期
整流で問題の多かった位相の同期化のずれおよびソイズ
除去の困難性等の問題を解消することができる。

また異なる周波数差で励磁磁場が回転するので、板状の
金属体でも容易に検知できるので、制限された場所から
の特殊物質の搬出搬入に厳しい管理運用が可能である。

従ってこの考案は実用に供した場合その効果は極めて顕
著である。

【図面の簡単な説明】

第１図は板状金属体に磁場が加わるときの状態を説明す
るための図、第２図はこの考案の励磁コイルと検出コイ
ルの配置を説明するための図、第３図はこの考案の１実
施例の概略を説明するための図である。 １・・・・・・板状金属体、ｎ・・・・・・法線、ＨＲ
・・・・・・励磁磁場、Ｘ、Ｚ・・・・・・コイル、Ｍ
ｘ 、Ｍｚ・・・・・・検出コイル、２・・・・・・同
期整流器、３・・・・・・平滑回路、４・・・・・・比
較器、５・・・・・・発報器。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 異なる方向よりそれぞれ周波数の異なる交流磁場を供給
   して合成磁場を形成する磁場形成手段と、この合成磁場
   と被検金属体との相互作用によって発生する磁場を検出
   する磁場検出手段と、この磁場検出手段からの出力信号
   を前記交流磁場の異なるふたつの周波数差の周波数によ
   り同期整流する同期整流手段とを備え有し、上記同期整
   流手段の出力を上記被検金属体の検知信号とするように
   したことを特徴とする金属検知器。