JPS63131095A - 磁性金属体測定装置 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、非破壊検査等において使用される磁性金属体
測定装置に関し、特に被測定金属体の位置或いは長さ及
び径を検出する磁性金属体測定装置に関する。

〔従来の技術〕

たとえば、鉄筋コンクリート構造物等において、正しい
位置に適正な径の鉄筋が埋設されているかどうか、或い
は鉄筋の劣化がどの程度であるかを知るために金属体を
非破壊的に検査する必要がある。

このため、従来の検査装置として、検出コイルに高周波
電流を流し、この検出コイルを被測定物に近づけたとき
の・検出コイルのインダクタンスの変化等を利用するも
のが知られている。

第７図はブリッジ方式を使用した従来の検査装置の回路
例を示し、基準コイル５１と抵抗器５２の直列回路に、
検出コイル５３と抵抗器５４の直列回路を並列に接続し
、この並列回路の両端に高周波の電ＨＴＪ、圧Ｅを印加
する。そして、基準コイル５１と抵抗器５２の接続点と
検出コイル５３と抵抗器５４の接続点との間の電圧Ｅ、
の変化を検出することにより、被測定物に応じた検出コ
イル５３のインピーダンスの変化を検出するようにして
いる。

基準コイル５１及び検出コイル５３のインダクタンスを
それぞれＩ、＋ｔ、Ｌとし、抵抗器５２及び抵抗器５４
の抵抗値をそれぞれｒｏ、「としたとき、基準状態では
り、：Ｌ＝ｒ。：ｒとしである。したがって、基準状態
では、抵抗器５２で発生する電圧Ｅｒａと抵抗器５４で
発生する電圧Ｅ、、とは等しく、電圧Ｅ、は発生しない
。次に、検出コイル５３を被測定物に近づけると検出コ
イル５３のインダクタンスが変化しＥ、＝Ｅ、−Ｅ、。

の電圧が発生する。したがって、電圧Ｅ、の変化を検出
すれば、検出コイル５３のインダクタンスの変化を知る
ことができる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ここで、抵抗器５４に発生する電圧Ｅ、、のベクトルに
ついて検討すると、第８図に示すように、検出コイル５
３に発生する電圧ＥＬと抵抗器５４に発生する電圧Ｅ、
、との和が電源電圧Ｅとなる。そして、検出コイル５３
のインダクタンスが変化すると、電圧ＥＬと電圧Ｅ、と
が直交関係を保ったままで電圧ＥＬの頂点が電源電圧Ｅ
を直径とする円周上を移動する。

次に、インピーダンスベクトルで考えると、第９図に示
されるように、抵抗ｒと検出コイル５３のリアクタンス
ｊωＬの和が、検出コイル５３と抵抗器５４の直列回路
のインピーダンスＺ、となる。

検出コイル５３における変化がインダクタンスの変化ｊ
ωΔＬのみであるとすると、検出コイル５３のリアクタ
ンスベクトルは、同じ軸上で変化するのみである。たと
えば、検出コイル５３のインダクタンスＬがΔＬだけ増
加したとすると、変化後のりアクタンスはｊωＬ＋ｊω
ΔＬとなり、合成インピーダンスはＺ、となる。

しかしながら、被測定物を検出コイル５３に近づけたと
きには、検出コイル５３のインダクタンスが変化するだ
けでなく、検出コイル５３に流れる電流の位相が被測定
物の位相角の影響で変化する。すなわち一般に、検出コ
イル５３の磁場領域内に被測定物として磁性金属体を置
いた場合、検出コイル５３の磁気抵抗及びインダクタン
スが変わるだけでなく、磁性金属体に発生する渦流によ
り検出コイル５３の電流位相に変化が生じる。すなわち
、第９図に示されるようにインダクタンスベクトルとは
異なった方向のリアクタンスベクトルＫが存在すること
になる。したがって、変化後のリアクタンスはｊωＬ＋
にとなり、合成インピーダンスはＺｃとなる。このリア
クタンスベクトルには、第１０図に示されるようにイン
ダクタンスの変化分ｊωΔＬと渦流が存在するときの変
化分子との合成リアクタンスになる。すなわち、 Ｋ千ｊωΔＬ＋ｒ となる。

この変化分子は、たとえば、 ｒｇ＋ｊωＬ！′ 但し、ω：角周波数 Ｍ：検出コイルと被測定物との間の 相互インダクタンス Ｌ２°：表皮効果による被測定物のイ ンダクタンス ｒ２　：表皮効果によりコイル化した 被測定物のコイル内部抵抗 で表される。

リアクタンスベクトルには、その絶対値が被測定物の位
置或いは大きさく径及び長さ）によって変化し、その偏
角ψが被測定物の径によって変化するものである。すな
わち、被測定物の位置が近くなるにつれ、或いは被測定
物の大きさが大になるにつれ、リアクタンスベクトルに
の絶対値は大きくなり、また、被測定物の径が細（なる
につれ、偏角ψが大きくなる。リアクタンスベクトルに
の絶対値及び偏角φは、高周波の電源電圧Ｅの周波数及
び被測定物の材質の形状、大きさにより決まっており、
且つ直線的な変化を行う、たとえば、被測定物と検出コ
イル５３との間の距離を変えた場合、第１０図に示す破
線上を直線的に移動する。

ここで上述の従来例において測定する場合を第１１図を
参照して検討する。

リアクタンスベクトルにの方向がＰ１〜Ｐ、に示すよう
に変化したとき、電圧Ｅ、のベクトルが＠線Ｑ、〜Ｑ’
＋で示すように曲線上を移動する。したがって、リアク
タンスベクトルＫが大きくなると、測定値である電圧Ｅ
ｒのベクトル頭部は図の破線０゜〜０．上を移動するの
で、リアクタンスの変化と測定値との関係が直線的にな
らないという問題がある。また、実際には検出コイル５
３自体に内部抵抗が存在するため電圧Ｅｒの軌跡は更に
変形することになり、リアクタンスベクトルにの真の変
化分と測定値との対応をとることが困難になる。

本発明は上述の問題点を解決するために案出されたもの
であって、検出コイル５３における被測定部に基づ（リ
アクタンスの変化のみを正確に測定する共に、検出コイ
ルの内部抵抗の影響を取り除くことを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の磁性体金属測定装置は、上記目的を達成するた
め、検出コイルに容量素子を接続して共振回路を構成す
ると共に、該共振回路に外部抵抗器を直列に接続し、前
記共振回路と前記外部抵抗器との接続点を接地し、前記
共振回路と前記外部抵抗器から構成される直列回路の両
端に前記共振回路に同調する周波数の高周波電源を接続
し、更に、咳高周波電源と前記外部抵抗器との接続点か
らの信号を所定係数倍して得た信号と前記高周波電源と
前記共振回路の接続点から得た信号との差信号を求め更
に該差信号と前記所定係数倍して得た信号との比を求め
て前記検出コイルにおけるリアクタンスの変化を検出す
る演算手段を設けたことを特徴とする。

〔実施例〕

以下、図面を参照しながら実施例に基づいて本発明の特
徴を具体的に説明する。

第１図は本発明に係る磁性金属体測定装置において使用
される検出コイル部を示す回路図である。

図において、１はインダクタンスＬｃの検出コイル、２
は検出コイル１と共に直列共振回路を構成する容量Ｃの
容量素子、３は抵抗値ｒｃの直列共振回路の内部抵抗で
ある。なお内部抵抗３は、直列共振回路に抵抗が内挿さ
れたときはこの抵抗値を含むものとする。検出コイル１
．容量素子２及び内部抵抗３の直列回路に更に抵抗値ｒ
０の外部抵抗器４が直列に接続される。これらの直列回
路の両端には平衡出力型の高周波電源５から電圧Ｅが印
加されると共に、内部抵抗３と外部抵抗、器４との接続
点が接地される。そして、高周波電源５と外部抵抗器４
との接続点から端子１．が導出され、高周波電源５と容
量素子２との接続点から端子ｔ！が導出される。

端子ｔ１に得られる信号ＳＩは、第２図に示されるよう
に、一方の入力端子が接地された増幅度βのインピーダ
ンス変換用増幅器６の他方の入力端子に供給される。ま
た、端子１ｔに得られる信号Ｓｔは、一方の入力端子に
インピーダンス変換用増幅器６の出力が供給される増幅
度αの演算増幅器７の他方の入力端子に供給される。な
お、演算増幅器７としては、βく０のときは差動増幅回
路を使用し、β〉Ｏのときは和動増幅回路を使用する。

更に、インピーダンス変換用増幅器６からの信号Ｓ、及
び演算増幅器７からの信号Ｓ４は、第３図に示されるよ
うに割算器８に供給され、各信号Ｓ３＋８４の振幅のピ
ーク値の比を求めるために１３４１／＋３３１の割算が
実行される。

検出コイル１に電流Ｉが流れているとしたときに、端子
ｔ１に得られる電圧を求めると、抵抗器４で発生する電
圧をＥ、。とすると、 Ｅｒａ＝　Ｉｒａ となる。

ここで、容量素子２の容量Ｃまたは高周波電源５の周波
数を調整して、検出コイル１のインダクタンスＬｃと容
量素子２の容量Ｃとから構成される共振回路の周波数と
高周波電源５からの電圧Ｅの周波数とを同調させる。容
量素子２の容ｆｆ１Ｃの調整は、容量素子２として可変
容量素子を使用することで実現できる。或いは容量の異
なる固定容量素子を複数個設け、これらを切り換えるか
或いはそのうちのいくつかを組み合わせるようにしても
よい。

同様に、端子ｔ２に得られる電圧を求めると、内部抵抗
ｒｃで発生する電圧をＥ　ｒｃとし、検出コイル１のリ
アクタンスベクトルにで発生する電圧をＥｌとしたとき
、 Ｅ　ｒ　ｃ　＋　Ｅ　ｋ＝［（ｒ　（＋　Ｋ　）となる
。

次に、 Ｉｒｃ＝ｌβＩｒ０１ になるようにインピーダンス変換用増幅器６の増幅度β
を調節する。このとき回路は共振しており、リアクタン
スベクトルには未だ存在しないので、演算増幅器７から
の信号Ｓ４は零になる。

次に、インピーダンス変換用増幅器６からの信号Ｓ３の
電圧を求めると、 ｅｒａ”−βＩｒＯ となる。また、リアクタンスベクトルＫが発生したとき
に、演算増幅器７からの信号Ｓ、の電圧を求めると次の
ようになる。

ｅＫ＝αＩＫ したがって、振幅のピーク値ｌ５４１と１ｓｚｌの比に
は、 に＝γ・ＩＫＩ／ｒ。

但し、γ＝ｊα／β１ となり、ｒ　／　ｒ　ｏを比例常数とするＩＫＩの値が
割算器８からの信号Ｓ、として得られる。

また、リアクタンスベクトルにの偏角ψは、ｌ５ＪＩ−
１３，ｌの演算を行う回路操作から得ることができるの
で、出力Ｓｓ、Ｓａ、Ｓｓを利用すれば、目的に応じた
付属回路を追加することにより各種の表現が可能である
。たとえば、ブラウン管により直接ベクトル表示を行う
こともできる。

真のりアクタンスベクトルＫを求めるためには、ｒ＝１
になるようにα、βを調整すればよく、ｋ＝に。・εｊ
φ・ｒｏ 但し、に。はγ＃１のときのに として表される。

したがって、その位置に於ける被測定物によるリアクタ
ンスベクトルにの真の値がΩまたはにΩ単位で求められ
る。

このＫの絶対値により試料の位置或いは大きさの情報を
知ることができ、偏角ψにより径情報を知ることができ
る。

第４図は、検出コイル部における電圧ベクトル図である
。図において、ＥＬ、ＥＣは、検出コイル１゜容量素子
２においてそれぞれ発生する電圧を示し、ＥＫはりアク
タンスベクトルＫによって発生する電圧を示す。この図
から判るように、ＥＬとＥＣとが相殺され、ＥｘはＥＬ
の頂点から発生する（破線で示す）のではなく、Ｅ　ｒ
ｃの頂点から角度ψで発生することになる。

第５図は第１図に示す検出コイル部を使用してリアクタ
ンスベクトルを求める第２の実施例を示す。また、第６
図は検出コイル部と第２の実施例を組み合わせた状態を
示す回路図である。なお、第６図においては、平衡出力
型の高周波電源５の一例として、１次側の電圧が２次側
の電圧已に変換されるトランスが示されている。

第５図及び第６図に示す実施例においては、信号Ｓ＋　
は、第２図に示す実施例と同様に、一方の入力端子が接
地された増幅度βのインピーダンス変換用増幅器６の他
方の入力端子に供給され、出力として信号Ｓ、が得られ
る。

また、信号Ｓ、及びＳ、がポテンシヨメータ９によりａ
：ｂに分割され、この分割電圧が、一方の入力端子が接
地された増幅度αの演算増幅器７の他方の入力端子に供
給される。そして、演算増幅器７の出力として信号Ｓ４
が得られる。信号Ｓ。

及び信号Ｓ４は、第２図の実施例と同様に第３図に示さ
れる割算器８に供給される。

この実施例においては、検出コイル部の同調時に信号Ｓ
４が零になるようにａ：ｂの分割比を決定し、 γ＝（ａ＋ｂ）／ａ となるようにα、゛βを調整することにより、割算器８
でリアクタンスベクトルにの真の値が求められる。

先に説明した第２図に示す実施例では、高周波電源５か
らの電圧Ｅがインピーダンス変換用増幅器６及び演算増
幅器７の入力端子に直接印加されるので、検出コイル部
の同調がずれたような場合に過大な電圧が演算増幅器７
に加わり、同演算増幅器７が破壊されるおそれがある。

このため演算増幅器７として高耐圧のものを使用する必
要がある。これに対して、第５図に示す実施例において
は、演算増幅器７に印加される電圧はポテンショメータ
９で分圧されるため、電圧が低くなり演算増幅器７とし
て低耐圧のものが使用可能となるという効果がある。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明においては、検出コイルに容
量素子を接続して共振回路を構成、この共振回路に同調
する周波数の高周波を印加している。このため、検出コ
イル自体のインダクタンスは容量素子のキャパシタンス
により相殺され、検出コイルを被測定物に近づけること
によって生じるリアクタンスの変化分のみを検出するこ
とができる。したがって、リアクタンスの変化に直線的
に対応した測定値を得ることができ、正確な測定が可能
になる。また、共振回路の内部抵抗により生じる障害を
除去するようにしたので°、リアククンスベクトルの軌
跡は検出コイルの内部抵抗の影響を受けることがな（、
一層正確な測定が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る磁性金属体測定装置において使用
される検出コイル部を示し、第２図はインピーダンス変
換用増幅回路及び演算増幅器を示す図、第３図は割算器
を示す図、第４図は検出コイル部における電圧ベクトル
図、第５図はインピーダンス変換用増幅回路及び演算増
幅器の第２の実施例、第６図は検出コイル部と前記第２
の実施例を組み合わせた状態を示す回路図、第７図は従
来の測定装置を示す回路図、第８図は電圧ベクトル図、
第９図はインピーダンスベクトル図、第１０図はりアク
タンスベクトルを示すベクトル図、第１１図は従来の測
定回路における測定電圧の変化を示すベクトル図である
。 １：検出コイル　　　２：容量素子 ３：内部抵抗　　　　４：外部抵抗器 ５：高周波電源 ６：インピーダンス変換用増幅器 ７：演算増幅器　　　８：割算器 ９：ポテンショメータ ５１：基準コイル　　　５２：抵抗器 ５３：検出コイル　　　５４：抵抗器 特許出願人　　　　　長　崎　　邦　男代理人　　手掘
　益（ほか２名） 第１図 第２図 １　（ｒｃ＋Ｋ） 第３図 第４図　　／ 第５図 第７図 第９図 第１０図 第１１図 手続補正書 １、事件の表示 昭和６１年特　許　願第２７８２５１号２、発明の名称 磁性金属体測定装置 ３、補正をする者 事件との関係　　　特許出願人 ４、代理人 明細書及び図面 ６、補正の内容 明　　　　　細　　　　　書 １、発明の名称　磁性金属体測定装置 ２、特許請求の範囲 １、　検出コイルに容量素子を接続して共振回路を構成
すると共に、該共振回路に外部抵抗器を直列に接続し、
前記共振回路と前記外部抵抗器との接続点を接地し、前
記共振回路と前記外部抵抗器から構成される直列回路の
両端に前記共振回路に同調する周波数の高周波電源を接
続し、更に、該高周波電源と前記外部抵抗器との接続点
からの信号を所定係数倍して得た信号と前記高周波電源
と前記共振回路の接続点から得た信号との差信号を求め
更に該差信号と前記所定係数倍して得た信号との比を求
めて前記検出コイルにおけるリアクタンスの変化を検出
する演算手段を設けたことを特徴とする磁性金属体測定
装置。 ３、発明の詳細な説明 〔産業上の利用分野〕 本発明は、非破壊検査等において使用される磁性金属体
測定装置に関し、特に被測定金属体の位置或いは畏さ及
び径を検出する磁性金属体測定装置に関する。 〔従来の技術〕 従来の磁性金属体の検査装置として、検出コイルに高周
波電流を流し、この検出コイルを被測定物に近づけたと
きの検出コイルのインダクタンスの変化等を利用するも
のが知られている。 第７図はブリッジ方式を使用した従来の検査装置の回路
例を示し、基準コイル５１と抵抗器５２の直列回路に、
検出コイル５３と抵抗器５４の直列回路を並列に接続し
、この並列回路の両端に高周波の電導電圧Ｅを印加する
。そして、基準コイル５１と抵抗器５２の接続点と検出
コイル５３と抵抗器５４の接続点との間の電圧Ｅ１　の
変化を検出することにより、被測定物に応じた検出コイ
ル５３のインピーダンスの変化を検出するようにしてい
る。 基準コイル５１及び検出コイル５３のインダクタンスを
それぞれＬｍ、Ｌとし、抵抗器５２及び抵抗器５４の抵
抗値をそれぞれｒｏ、ｒとしたとき、基準状態ではＬｍ
　：　Ｌｍ　ｒｏ　：　ｒとしである。したがって、基
準状態では、抵抗器５２で発生する電圧Ｅｒａと抵抗器
５４で発生する電圧Ｅｒとは等しく、電圧Ｅ１は発生し
ない。次に、検出コイル５３を被測定物に近づけると検
出コイル５３のインダクタンスが変化しＥ−”Ｅ、Ｅｒ
ｏの電圧が発生する。したがって、電圧Ｅ、の変化を検
出すれば、検出コイル５３のインダクタンスの変化を知
ることができる。 〔発明が解決しようとする問題点〕 ここで、抵抗器５４に発生する電圧Ｅ、のベクトルにつ
いて検討すると、第８図に示すように、検出コイル５３
に発生する電圧ＥＬ　と抵抗器５４に発生する電圧Ｅ、
との和が電源電圧Ｅとなる。そして、検出コイル５３の
インダクタンスが変化すると、電圧ＥＬと電圧Ｅ、とが
直交関係を保ったままで電圧Ｅｔ　の頂点が電源電圧Ｅ
を直径とする円周上を移動する。 次に、インピーダンスベクトルで考えると、第９図に示
されるように、抵抗ｒと検出コイル５３のリアクタンス
ＪωＬの和が、検出コイル５３と抵抗器５４の直列回路
のインピーダンスＺ、となる。 検出コイル５３における変化がインダクタンスの変化Ｊ
ωΔＬのみであるとすると、検出コイル５３におけるイ
ンピーダンスのベクトルは、同じ軸上で変化するのみで
ある。たとえば検出コイル５３のインダクタンスＬがΔ
Ｌだけ増加したとすると、変化後のりアクタンスはＪω
Ｌ＋ｊωΔＬとなり、合成インピーダンスは２．となる
。 しかしながら、被測定物を検出コイル５３に近づけたと
きには、検出コイル５３のインダクタンスが変化するだ
けでなく、検出コイル５３に流れる電流の位相が被測定
物の渦流の影響で変化する。すなわち一般に、検出コイ
ル５３の磁場領域内に被測定物として磁性金属体を置い
た場合、検出コイル５３の磁気抵抗及びインダクタンス
が変わるだけでなく、磁性金属体に発生する渦流により
検出コイル５３の電流位相に更に変化が加わる。すなわ
ち、第９図に示されるようにインダクタンスベクトルと
は異なった方向のベクトルＫが存在することになる。こ
のベクトルにはインピーダンスのベクトル豹変化を示し
ている。したがって、変化後のりアクタンスはＪωＬ＋
にとなり、合成インピーダンスは２゜となる。このベク
トルには、第１０図に示されるようにインダクタンスの
変化分ｊωΔＬと渦流が存在するときの変化分子との合
成になる。 すなわち、 Ｋ＝ｊωΔＬ＋ｒ となる。 この変化分子は、たとえば、 ｒ＝に２ωＬ°δε−Ｊθ 又は、 ｐ　＝　ｋ　２ωＬ°δε」φ／ｊ 但し、ｋ：検出コイルと被測定物の間の結合係数 ω：角周波数 Ｌ゛：変化した検出コイルのインダクタンス（Ｌ”＝Ｌ
＋ΔＬ） δε１φ：磁束の誘導反射率（渦流によって被測定物に
発生した反射磁束 と入射磁束の比） δ：誘導反射率の絶対値 θ：渦流のコイル電流的位相差 （θ＝π／２−φ） で表される。 変化ベクトルにはその絶対値が被測定物の位置或いは大
きさく径及び長さ）によって変化し、その偏角ψが被測
定物の径によって変化するものである。すなわち、被測
定物の位置が近くなるにつれ、或いは被測定物の大きさ
が大になるにつれ、ベクトルにの絶対値は大きくなり、
また、被測定物の径が細くなるにつれ、偏角ψが大きく
なる。ベクトルにの絶対値及び偏角ψは、高周波の電源
電圧Ｅの周波数及び被測定物の材質の形状、大きさによ
り決まっており、且つ直線的に変化する。たとえば、被
測定物と検出コイル５３との間の距離を変えた場合、第
１０図に示す破線上を直線的に移動する。 ここで上述の従来例において測定する場合を第１１図を
参照して検討する。 ベクトルにの方向がＰ１〜Ｐ、に示すように変化したと
き、電圧Ｅ、のベクトルが破線Ｑ、〜Ｑ、で示すように
曲線上を移動する。したがって、′ベクトルＫが大きく
なると、測定値である電圧ＦＪｒのベクトル頭部は図の
破線０１〜Ｑ７上を移動するので、リアクタンスの変化
と測定値との関係が直線的にならないという問題がある
。また、実際には検出コイル５３自体に内部抵抗が存在
するため電圧Ｅｒの軌跡は更に変形することになり、ベ
クトルにの真の変化分と測定値との対応をとることが困
難になる。 本発明は上述の問題点を解決するために案出されたもの
であって、検出コイル５３における被測定部に基づくり
アクタンスの変化のみを正確に測定する共に、検出コイ
ルの内部抵抗の影響を取り除くことを目的とする。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明の磁性体金属測定装置は、上記目的を達成するた
め、検出コイルに容量素子を接続して共振回路を構成す
ると共に、該共振回路に外部抵抗器を直列に接続し、前
記共振回路と前記外部抵抗器との接続点を接地し、前記
共振回路と前記外部抵抗器から構成される直列回路の両
端に前記共振回路に同調する周波数の高周波電源を接続
し、更に、該高周波電源と前記外部抵抗器との接続点か
らの信号を所定係数倍して得た信号と前記高周波電源と
前記共振回路の接続点から得た信号との差信号を求め更
に該差信号と前記所定係数倍して得た信号との比を求め
て前記検出コイルにおけるリアクタンスの変化を検出す
る演算手段を設けたことを特徴とする。 〔実施例〕 以下、図面を参照しながら実施例に基づいて本発明の特
徴を具体的に説明する。 第１図は本発明に係る磁性金属体測定装置において使用
される検出コイル部を示す回路図である。 図において、１はインダクタンスＬｃ　の検出コイル、
２は検出コイル１と共に直列共振回路を構成する容量Ｃ
の容量素子、３は抵抗値ｒｃ　の直列共振回路の内部抵
抗である。なお内部抵抗３は、直列共振回路に抵抗が内
挿されたときはこの抵抗値を含むものとする。検出コイ
ル１．容量素子２及び内部抵抗３の直列回路に更に抵抗
値ｒ。の外部抵抗器４が直列に接続される。これらの直
列回路の両端には平衡出力型の高周波電源５から電圧Ｅ
が印加されると共に、内部抵抗３と外部抵抗器４との接
続点が接地される。そして、高周波電源５と外部抵抗器
４との接続点から端子ｔ１　が導出され、高周波電源５
と容量素子２との接続点から端子ｔ２が導出される。な
お、検出コイル１．容量素子２及び内部抵抗３の接続順
序は、図示のものに限定されず、たとえば、容量素子２
を接地側に接続してもよい。 端子１．に得られる信号Ｓ、は、第２図に示されるよう
に、一方の入力端子が接地された増幅度βのインピーダ
ンス変換用増幅器６の他方の入力端子に供給される。ま
た、端子ｔ２　に得られる信号Ｓ２　は、一方の入力端
子にインピーダンス変換用増幅器６の出力が供給される
増幅度αの演算増幅器７の他方の入力端子に供給される
。なお、演算増幅器７としては、β〈０のときは差動増
幅回路を使用し、β〉０のときは和動増幅回路を使用す
る。 更に、インピーダンス変換用増幅器６からの信号Ｓ３及
び演算増幅器７からの信号Ｓ、は、第３図に示されるよ
うに割算器８に供給され、各信号Ｓ３゜Ｓ、の振幅のピ
ーク値の比を求めるために１３．１／１ｓ３１の割算が
実行される。 検出コイル１に電流■が流れているとしたときに、端子
ｔ１　　に得られる電圧を求めると、抵抗器４で発生す
る電圧をＥ、。とすると、 Ｅｒａ＝Ｉｒ０ となる。 ここで、容量素子２の容量Ｃまたは高周波電源５の周波
数を調整して、検出コイル１のインダクタンスＬ。と容
量素子２の容量Ｃとから構成される共振回路の周波数と
高周波電源５からの電圧Ｅの周波数とを同調させる。容
量素子２の容１ｃの調整は、容量素子２として可変容量
素子を使用することで実現できる。或いは容量の異なる
固定容量素子を複数個設け、これらを切り換えるか或い
はそのうちのいくつかを組み合わせるようにしてもよい
。 同様に、端子ｔ２　に得られる電圧を求めると、内部抵
抗ｒｃ　で発生する電圧をＥ　ｒｅとし、検出コイル１
のベクトルにで発生する電圧をＥ、としたとき、 Ｅｒｅ＋Ｅｋ＝■　〔ｒｃ−４−Ｋ〕 となる。 次に、 ｒ　ｒＣ＝　ｌβ■ｒｏｌ になるようにインピーダンス変換用増幅器６の増幅度β
を調節する。このとき回路は共振しており、ベクトルに
は未だ存在しないので、演算増幅器７からの信号Ｓ、は
零になる。 次に、インピーダンス変換用増幅器６からの信号Ｓ、の
電圧を求めると、 ｅｌ。＝−βＩｒ０ となる。また、ベクトルＫが発生したときに、演算増幅
器７からの信号Ｓ４　の電圧を求めると次のようになる
。 ｅ、　　＝　α　ＩＫ したがって、振幅のピーク値ＩＳ、（とＩＳ、１の比に
及び相対的ベクトルに４は、 に＝ｒ　ｌ　Ｋｌ／ｒ０．　Ｋｒ＠＝にεｊφ但し、ｒ
＝ｌα／βＩ となり、γ／ｒｏ　を比例定数とするＩＫＩＯ値が割算
器８からの信号Ｓ、として得られる。 また、ベクトルにの偏角ψは、信号Ｓ、と信号Ｓ３　の
位相差を求める回路から得ることができるので、出力３
３．　Ｓ、、　Ｓ、を利用すれば、目的に応じた付属回
路を追加することにより各種の表現が可能である。たと
えば、ブラウン管により直接ベクトル表示を行うことも
できる。 真のベクトルＫを求めるためには、γ＝１になるように
α、βを調整すればよく、 Ｋ＝に。ε神ｒ０ 但し、に。は７＝１のときのに として表される。 したがって、その位置に於ける被測定物によるベクトル
にの真の値がΩまたはにΩ単位で求められる。 このＫの絶対値により試料の位置或いは大きさの情報を
知ることができ、偏角ψにより径情報を知ることができ
る。 なお、被測定物が常磁性体或いは反磁性体のときには、
ΔＬｃ”０であるから、ｒだけが発生する。したがって
、ψ＝−θとなる。 第４図は、検出コイル部における電圧ベクトル図である
。図において、ＥＬ、ＥＣは、検出コイルｌ、容量素子
２においてそれぞれ発生する電圧を示し、ＥＭはベクト
ルＫによって発生する電圧を示す。この図から判るよう
に、ＥＬとＥｃとが相殺され、ＥイはＥＬの頂点から発
生する（破線で示す）のではなく、Ｅ　ｒｅの頂点から
角度ψで発生することになる。 なお、容量素子２を接地側に接続した場合、共振時にお
ける容量Ｃの容量素子２０両端の電圧Ｅｃは、増幅器６
により、 Ｅｃ＝βＩ／（ｊｃｃ＋Ｃ） であり、ベクトルＫがないときの検出コイルｌの電圧に
相当する。また、外部抵抗器４の両端の電圧ＥｒＯは、
−βＩｒ。である。したがって両電圧の比は、常に一定
の比ωＬｃ／ｒｏ　となり、両電圧を測定すれば、ωＬ
ｃ　を知ることもできる。 第５図は第１図に示す検出コイル部を使用してベクトル
を求める第２の実施例を示す。また、第６図は検出コイ
ル部と第２の実施例を組み合わせた状態を示す回路図で
ある。なお、第６図においては、平衡出力型の高周波電
源５の一例として、１次側の電圧が２次側の電圧Ｅに変
換されるトランスが示されている。 第５図及び第６図に示す実施例においては、信号Ｓ１　
　は、第２図に示す実施例と同様に、一方の入力端子が
接地された増幅度βのインピーダンス変換用増幅器６の
他方の入力端子に供給され、出力として信号Ｓ３　が得
られる。 また、信号Ｓ１及びＳ２がポテンショメータ９によりａ
：ｂに分割され、この分割電圧が、一方の入力端子が接
地された増幅度αの演算増幅器７の他方の入力端子に供
給される。そして、演算増幅器７の出力として信号Ｓ、
が得られる。信号Ｓ３及び信号Ｓ、は、第２図の実施例
と同様に第３図に示される割算器８に供給される。 この実施例においては、検出コイル部の同調時に信号Ｓ
、が零になるようにａ：ｂの分割比を決定し、 ｒ＝（ａ＋ｂ）／ａ となるようにα、βを調整することにより、割算器８で
ベクトルにの真の値が求められる。 先に説明した第２図に示す実施例では、高周波型＃ｉ５
からの電圧Ｅがインピーダンス変換用増幅器６及び演算
増幅器７の入力端子に直接印加されるので、検出コイル
部の同調がずれたような場合に過大な電圧が演算増幅器
７に加わり、同演算増幅器７が破壊されるおそれがある
。このため演算増幅器７として高耐圧のものを使用する
必要がある。これに対して、第５図に示す実施例におい
ては、演算増幅器７に印加される電圧はポテンショメー
タ９で分圧されるため、電圧が低くなり演算増幅器７と
して低耐圧のものが使用可能となるという効果がある。 なお、上述の実施例においては、被測定物と検出コイル
１との間の距離を変えて、ベクトルにの変化を測定する
ようにしたが、両者の位置関係を固定したままでも、ベ
クトルＫを測定することができる。たとえば、被測定物
として超電導物質を使用し、この超電導物質と検出コイ
ル１との距離を一定としたままで温度を変えることによ
り、絶対温度ＴにおけるベクトルＫ（Ｔ）の変化を知る
ことができる。 たとえば、比透磁率μ、＝１の被測定物の場合、ΔＬｃ
＝０．　　ψ＝−θであり、ｒだけが発生する。 したがって、 Ｋ　（Ｔ）　＝　ｋ　２ωＬｃδｇ　−Ｊθから、 Ａ　＝　ｋ’　ｔｕ　Ｌｃ／　ｒ。 とおくと、 ｘ　＝　ｒ　ｌ　Ｋ（Ｔ）　ｌ　／　ｒｏ　＝γＡδと
なる。したがって、相対ベクトルＫ　ｒｅは、Ｋｒ＠＝
にεＪφ＝γＡδε−１１１ で、ベクトルＫ（Ｔ＞は、 Ｋ（Ｔ＞＝にｏｒｏｔ　−Ｉｌ＋ である。Δ、Ｔ及びｒ。は一定であるから、この軌跡を
描けば、試料に発生した磁束の誘導反射率δε１φ（＝
ｊδε−＋ｅ）　　の温度に対する経過を測定すること
ができ、過渡状態にある超電導物質の性質を新たな角度
から捉えることができる。 〔発明の効果〕 以上述べたように、本発明においては、検出コイルに容
量素子を接続して共振回路を構成、この共振回路に同調
する周波数の高周波を印加している。このため、検出コ
イル自体のインダクタンスは容量素子のキャパシタンス
により相殺され、検出コイルを被測定物に近づけること
によって生じるリアクタンスの変化分のみを検出するこ
とができる。したがって、リアクタンスの変化に直線的
に対応した測定値を得ることができ、正確な測定が可能
になる。また、共振回路の内部抵抗により生じる障害を
除去するようにしたので、ベクトルの軌跡は検出コイル
の内部抵抗の影響を受けることがなく、一層正確な測定
が可能となる。 ４、図面の簡単な説明 第１図は本発明に係る磁性金属体測定装置において使用
される検出コイル部を示し、第２図はインピーダンス変
換用増幅回路及び演算増幅器を示す図、第３図は割算器
を示す図、第４ズは検出コイル部における電圧ベクトル
図、第５図はインピーダンス変換用増幅回路及び演算増
幅器の第２の実施例、第６図は検出コイル部と前記第２
の実施例を組み合わせた状態を示す回路図、第７図は従
来の測定装置を示す回路図、第８図は電圧ベクトル図、
第９図はインピーダンスベクトル図、第１Ｏ図はベクト
ルにの説明図、第１１図は従来の測定回路における測定
電圧の変化を示すベクトル図である。 １：検出コイル　　　２：容量素子 ３：内部抵抗　　　　４：外部抵抗器 ５：高周波電源 ６：インピーダンス変換用増幅器 ７：演算増幅器　　　８：割算器 ９：ポテンショメータ ５１：基準コイル　　　５２：抵抗器 ５３：検出コイル　　　５４：抵抗器 特許出願人　　　　　長　埼　　邦　男代　　理　　人
　　　　　　　　小　　堀　　　益　（ほか２名）第１
０図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、検出コイルに容量素子を接続して共振回路を構成す
   ると共に、該共振回路に外部抵抗器を直列に接続し、前
   記共振回路と前記外部抵抗器との接続点を接地し、前記
   共振回路と前記外部抵抗器から構成される直列回路の両
   端に前記共振回路に同調する周波数の高周波電源を接続
   し、更に、該高周波電源と前記外部抵抗器との接続点か
   らの信号を所定係数倍して得た信号と前記高周波電源と
   前記共振回路の接続点から得た信号との差信号を求め更
   に該差信号と前記所定係数倍して得た信号との比を求め
   て前記検出コイルにおけるリアクタンスの変化を検出す
   る演算手段を設けたことを特徴とする磁性金属体測定装
   置。