JPS6025474A

JPS6025474A - 金属検出器

Info

Publication number: JPS6025474A
Application number: JP58132836A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Tarui; 樽井　正博
Original assignee: Anritsu Corp
Current assignee: Anritsu Corp
Priority date: 1983-07-22
Filing date: 1983-07-22
Publication date: 1985-02-08
Also published as: JPH0229996B2

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】この発明は、コンベア等で搬送さねている被検査体（特
に食品）中に金属が混入し℃いるか否かを検出する金属
検出器に関するものである。

まず、従来から使用されている金ＩＡＳ出器の概要につ
（・て第１図で説明する。

しの間圧おいて、１は発振器、２は前記発振器１に接続
されている送信コイル、３　ａ、３　ｂｉ′ｊ、この送
信コイル２に対向して配置さｆｖている受６＝フィルで
、この受信コイル３ａ、３ｂは、送信コイル２の交番磁
界中におかれ、その磁力線が等しく交錯するように配置
さ幻ている。

４ａ、４ｂは前記受信コイル３ａ、３ｂの詳起電圧ｅ、
、”２の位相及び振幅の円整ｉｊζリュームを示し、こ
の調整ボリューム４ａ、４ｂの調整によって、受信フィ
ル３ａ、３ｂの差動誘起市、圧がみ。

−み、＝０となるＪ−５に設定される。５は差動誘起電
圧輸−嶋を増幅する増幅器、６ａ、６ｂＧ工それぞれ鉄
及び非鉄金属を検出する同期検波器、７ｇ、７ｂはロー
パスフィルタ、’［ｌａ、８ｂｉｔ刊別回路である。な
お、９ａ、９ｂ４土前記同期検波器６ａ、６ｂに供給す
る同期信号を形成するｆ５１゜第２の移相器を示す。

かかる構成からなる金属検出器番ま、送信コイル２、及
び受イ８コイル３ａ、３ｂ間に被検査体Ｗが通過し該被
検査体Ｗに金属が混入している時は、その金属のＪｉｆ
ｆ、類（鉄、又は非鉄）によって判別回路８ａ、８ｂに
検出信号が発生する。

この点乞第２図（ａ）　、（ｂ）のベクトル図で説明−
すると、通常、受信コイル３ａ、３ｂの誘起電圧嶋、ミ
、は増幅器５の入力側においてＫ　、ｅ　１　”０とな
るように設定されているが、鉄を含んだ被検査体Ｗが矢
印の方向に通過すると、まず第２図（Ｉｔ）に示すよう
に受信コイル３ａの討起電圧嶋が嶋に増大し、次に受信
コイル３ｂの誘起１１−圧嶋がみ％に増大する。したが
って、何−０２−九。

の差動誘起電圧が同期検波器６ａＫ入力さ幻、この（「
１」期検波器６ａに供給さ１１ている同位相の同期検波
用の信号；＝ｙＫ、につて検出される。

一方、非鉄金属（ステンレス・アルミ等）が混入した被
検査体Ｗが通過すると発振器１の交流磁界の影響をうけ
て、非鉄金属内に渦電流が流れる。

するとこの渦電流の影響によって、受ｅコイル３ａ。

３ｂの誘起電圧’ｔ、ｏｔの位相が変化することになる
。

すなわち、第２図（ｂ）図に示すように受信コイル３ａ
の誘起電圧ｉ、の位相が６１に変化すると、差動誘起電
圧嶋−ル、＝；。８は、図示したようにほぼ９０°位相
がずわた点に発生する。そこで、この差動誘起電圧み□
とｔよぼ同位のｉで示した同期検波用の信号が供給され
ている同期検波器６ｂにおいて位相検波することＫより
、非鉄を検出することができる。（誘起電圧み、がる１
に変化する時も同様な理由で検出できる。）従来の金属検出器は上述したように、送信コイル２．及
び受信コイル３ａ、３ｈｌＣＪ−って差動トランスを構
成し、鉄又は非鉄を検出していたが、受信フィル３ａ、
３ｂは被検査体Ｗの検出範囲！カバーできる開口面積を
もったコイルが必要である。

例えば、塩分を含んだハムが被検査物である場合には、
その物性の影響により非鉄を検出したような信号が出力
されることがあり、この物性の影響を受け易（なる度合
はコイルの開口面内にある被検査物の占める面ｙｔニ比
例するので、検出能力が制限されるため検出感度が低下
するという問題がある。

又、受信コイルにおけるストレーキャパシティなどで回
路特性が変化するため正確な検出信号をイＩＩるための
調整が複雑となり、例えば交番磁界の周波数を変更する
と受信コイルの巻数、共振コンデンサの変更が必要にな
り操作が煩雑となるという問題があった。

この発明は、かがる実状にかんがみてたさゎたもので、
鉄又は非鉄の検出にホール素子な使用することによって
検出信号が高感度で出力ざゎ、特に検出回路が簡易化さ
れる金属検出器を提供するものである。

以下、この発明の一実施例ケ第３図の概要図で説明する
。

この図罠おいて、１０は交流磁界を発生する送信コイル
で形成さゎている交番磁界発生器、１ｊａ。

１１ｂ、１２ａ、１２ｂは磁界の強さを検出１゛るため
に設けられているホール素子で、ポール素子１１ａ、１
１ｂは主に被検査体Ｗに混入された鉄（磁性体）を、ホ
ール素子１２ａ、１２ｂは非鉄（非磁性体金属）を検出
するものとする。しかし、鉄又は非鉄の５りいず灼か一
方のみを検出する場合ハ、１対ノｙｈ−ル素子１１　ａ
、１１　ｂ　００１２１１．１２ｂ）のみ設はハばよく
、各ホール素子１１ｇ、１　ｌ　ｂ、１２　ａ、１２　
ｂの各々は複数個火並列又は直列にしたホール素子群で
形成することもできる。

１３は前記交番磁界発生器１ｏ及びポール素子１１　ａ
、１　ｌ　ｂ、１２　ａ、１２　ｂに交番電流を供給す
る交流源で、ホール素子１１ａ、Ｉｌｂ、１２ａ。

１２ｂに対〔−ては後述するように交番磁界に対して一
定の位相関係をもったバイアス電流が供給されるように
移相器１４．１５が設けである。

１６Ａ、１６Ｂｔ’ｊ、１対のホール素子１　ｉ　ａ、
　１　ｌ　ｂ＊１２ａ、１２ｂの出力電圧（ホール電圧
）の減算出カケ得るために設けられている演咎増幅器、
１ＴＡ、１７Ｂはローパスフィルタ、１８Ａ、１８Ｂは
基準電源Ｖ、、、ＶＦ６が一方の入力信号となっている
比較器、１９Ａ、１９Ｂ＆１制御信号？出力する制御１
ｕ路である。

な」・；、前記ポール素子（１１Ｂ、１１　ｂｅ　１２
　ａｔ１２ｂ）は、よく知られているように磁界（Ｂ）
の強さに応じてホー電圧（ｖ９）が錦起されるセンサで
あって、第４図に示すようにバイアス電流１（ｔ）が流
幻て（・る時に、磁界Ｂ（ｔ）が加わると、半導体の両
側端間になるホール電圧■□が発生するものである。

つづ（・て、この実施例にオｄける金利の検出動作ケ第
５図（ａ）　、（ｂ）の波形図を参照して説明する。

交番磁界発生器１０から発生する磁界ｎｏ（ｔ）に対し
て、１対のホール素子１１ａ、ｌｌｂのバイアス′亀流
は磁界Ｂ。（１）に対して同相の■。（ｔ）、及び逆相
のＴμ豆で供給されるように構成すると、各々のホール
素子１１ａ、１１ｂから＆１■９゜及びも７となる波形
（実線）の・出力電圧（ホール電圧）が出力される。し
たがつ°て、演算増幅器１６Ｂの出力は０になっている
。

この状態で、鉄を含んだ被検査体Ｗが矢印の方向に進行
してくると、交番磁界発生器１０から発生している磁力
ｍは被検査体Ｗに混入さ幻ている鉄に集中するため、ま
ず、ホール素子１１ａに及んで（・る磁力線の本数が増
加し、次にホール素子１１ｂに及んでいる磁力線の本数
が増加″ｆる。すると、各ホール素子１１ａ、１１ｂに
印加さ第１ている磁界Ｂ０（ｔ）は一点鎖線及び点線で
示−ｆ、［５に変化するため、その出力電圧ｖＩｌ。、
及び■、。は相互に時間的なずれをもって増減すること
になり、演算増幅器１６Ｂから出力さするイ８号？ロー
パスフィルタ１７Ｂでろ波すると鉄の検出信号Ｄｆが得
られる。

したがって、この検出信号１）、／基準電源ｖｒ２と比
較器１８ＢＫ、Ｊ：り比較し、その値が一定以上で、８
．わば、制御回路１９Ｂを動作させて被検査体Ｗの制御
信号とすればよい。

以上、混入した金属が鉄の場合について説明したが、被
検査体Ｗに非鉄が混入している時は、１対のホール索子
１２ａ、１２ｂにより検出される。

以下、非鉄の検出について第５図（ｂ）の波形図ケ参照
して説明する。

一般に、非鉄が交番磁界中ケ通過すると、非鉄内に生ず
る渦電流によって磁界の位相が変化する・−とが知られ
ている。したがって、磁界Ｂ。（１）の位相変化’ｌ＄
知すれば非鉄の検出ができることにブ」；る。

そこで、磁界Ｂ。（１）の位相ケ検出するために、ホー
ル素子１２ａには磁界Ｂ。（１）の位相と９０゜移相し
ているバイアス電流量〇。（１）？供給し、ホール素子
１２ｂＦＣ＆ゴ逆相の１７■の電流Ｙ供給する。

この時、各ホール素子１２ａ、１２ｂの出力電圧Ｖ　＋
１６６及び■□。は、そ引ぞれ波形図に示したようにな
るので、その加豹出力の平均１１ｅは０となる。

しかしながら、前述したように非鉄ケ含む被検査体Ｗが
交番磁界中を通過すると、磁界Ｂｏ（ｔ）が点線にて示
すよ５に移相するため、まず、前半でポール素子１２ａ
に及んでいる磁界Ｂ。（ｉ）の位相が変化し、次に後半
でホール素子１２ｂに及んでいる磁界Ｂ。（１）の位相
が変化する。そのため、各ホール素子１２ｇ、１２ｂの
出力電圧ｖＨ（＊　ｏ−１３）　。

■　は点線で示すような前半、及び後半で検ＴＩ（＋１
０−θ）出信号の位相が変化するので、こわ０ン加算した４１号
から平均領を出力するローパスフィルタ１７Ａの出力は
検出信号Ｄ１として出力される。

この検出信号Ｄ１．ｌは基準電源ｖｒ１と比較され、そ
の値が一定値以上であれ＋′Ｊ：非鉄を検出した信号と
して制御回路１９Ａに供給さｆｌ、劣・＋１検査体Ｗの
制御信号となる。

なお、非鉄の検出感度は交番磁界の周波Ｖが高〜゛はど
向上するが、この発明の場合にポール素子自体が磁界の
検出と同時に磁界の位相変化を検出−（“る機能を有し
ているので、交番磁界の同波数を変えた場合にもほとん
ど無調整でよ＜、シかも周波数が変化ｊ−ても検出感度
に差が生じることもない。

舎人を検出−ｒるホール素子１１ａ、１１ｂと非鉄検出
用のホール素子１２ａ、１２ｂは別体にして使用しても
よいが、第６図（ａ）　、（ｂ）に示−（−ように進行
方向に対して鉄のホール素子Ｓ、及び非鉄のポール素子
ＦＹ順次配列してもよく、又、同−位ｒｒＬに交互に配
列してもよ（・。

又、かかるポール素子群ｉｉＩ　Ｃ化技術によって回−
牛棉体基板上に複数個形成することが容易であるから、
そわらの回路配線は容易となり、特に各ホール素子の上
面又は裏面に磁性体の薄膜等を形成し１おくと、磁力線
の集束効果が増加し、検出感度が増大するという効果か
あ’Ａｔ　６さらに、ポール素子そのものの形状が小さ
いので被検査体Ｗの物性の影響と、その中に混入された
小さな金に、□１１による影響が島感度で識別できると
いう利点がある。。

以上説明したように、この発明の金属検出器を１、交流
磁界ケ発生する交番磁界発生器と、該交番磁界発生器と
同一の周波数ヲもったバイアス電流が供給さねている１
対のポール素子によって、被検査体に含まれる金属の検
出を行うように構成されているので、ホール素子自体に
検波機能が付加され、同期検波群が不用になるという利
点がある。

そのため交番磁界の周波数が変化しても同一の感度特性
が得られるようになり、調整操作が簡単になる。又、被
検査体の小さなエリアに対応して複数のホール素子ケ配
［−ｆることが容易になるため被検査体の物性による影
響が軽減され検出感度が高くなるという効果を奏するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の金属検出器の構成概要図、ｔＪｒ、２＠
は従来装置の割作説明図、第３図はこの発明による金属
検出器のブロック図、第４図はポール素子の動作説明図
、第５図はこの発明による金ＩＶ％検出器の動作を説明
する波形図、第６図はホール素子の配置例を示す図であ
る。図中、１０に交番磁！１′？−発生器、１１ａ、１１ｂ
。１２ａ、１２ｂはホール素子、１３は交流源、１６Ａ。１６Ｂは演算増幅器、１７Ａ、１７Ｂはローパスフィル
タ、１８Ａ、１８Ｂは比較回路を示す。第３図１０第４崗第５図（ａ）第５図（ｂ）第６図（ａ）　（ｂ）

Claims

【特許請求の範囲】（１１交番磁界Ｙ用いて被検査体に混入している金ＦＡ
を検出する金属検出器において；所要の交番磁界を発生
する交番磁界発生器と；該交番磁界発生器の発生する磁
界内であって前記被検査体の進ル素子に交番信号を供給
する交流源と；前記一対以上のホール素子から得られる
検出信号の差信号を出力する演算増幅器と；該演算増幅
器の出力からノイズ成分ｌ除去するｐ−バスフィルタと
；前記−一パスフィルタの出力と基準値ケ比較する比較
回路とからなることを特徴とする金属検出器。１２＋　一対のホール素子が２組以上で構成されたとき
、一方の組のホール素子対には移相さ★また交番信号が
供給されることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項
記載の金属検出器。