JPS5824721B2 - イタアツトウノケイソクソウチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、板厚等の計測装置に係り、とくに板状もしく
はフィルム状の誘電体材料の厚さを非破壊で測定する板
厚等の計測装置に関する。

従来、板の厚さを非破壊で測定し得る板厚計測装置とし
ては、超音波による板厚計測装置すなわち超音波厚さ計
がある。

しかしながら超音波厚さ計は、金属などの比較的密度の
高い物質の厚さ測定には適しているが、超音波の減衰の
大きい木材、紙、プラスチック又はＦＲＰなどの比較的
密度の低い物質に対しては、その正確な板厚の測定が困
難であり、また超音波の波長の制限を受けて！／１０ｒ
ｎｍ乃至１／１ｏｏｍ１１Ｌオーダーの厚さ測定は極め
て困難であり、さらに超音波振動子の振動面を被測定物
に押圧するか又は被測定物と超音波振動子との間に超音
波伝播体を介在させて空気層を排除しなければ板厚測定
が不可能であるという固有の欠点を常に有している。

一方、プラスチック等の誘電体材料に対する厚さ測定の
技術としていくつかの例がみられるが、これら従来技術
の多くは、その構成が複雑であり、従って操作に難点が
あり、かつ故障率が高いという不都合を常に伴なってい
た。

； 本発明の目的は、かかる従来技術の有する不都合を
改善し、構成が簡単で耐久性があり、しかも操作の簡単
化を図り得る板厚等の計測装置を提供することにある。

本発明は、基準周波数を発振する発振器と、その基準周
波数に励振されて作動する信号検出部と、この信号検出
部によって検出される信号を検波器を介して検知し表示
する表示部とを備え、前記信号検出部をＬＣ共振回路に
て形成すると共に、この共振回路の容量成分を構成する
電極面を、相互に対向させることなく所定間隔をおいて
同一面上に配設し、これによって前記目的を達成しよう
とするものである。

以下、本発明の一実施例を図面に従って説明する。

第１図において、基準周波数を発振する発振器１の出力
は、信号検出部２に加えられる。

この信号検出部２は、トランス結合されたＬＣ共振回路
２人を基調として構成されている。

前記ＬＣ共振回路２人の容量成分を構成する電極板３，
３は、各々所定間隔をおいて同一面上に配設され、これ
によって電極板３，３がセンサとして機能し得るように
なっている。

このため、被測定物４が当該電極板３，３に近接し若し
くは当接すると、この被測定物４を介して前記電極板３
，３の相互間の静電容量が変化するように構成され、そ
の容量変化を共振電圧の変化として出力し得るようにな
っている。

前記信号検出部２で検出された信号は、検波器５にて検
波され増幅器６にて増幅されたのち表示器７にて表示さ
れるようになっている。

ここで、上記実施例に関し、その基本的動作原理を説明
すると、一般に誘電体に電界をかけると誘電体内に分極
が生じるが、その分極は誘電体の比誘電率に比例するこ
とが知られている。

また分極は誘電体の分子数にも比例するから、単位面積
を考えると、当然、誘電体の厚さに比例することに他な
らない。

従って電界により誘電体内に発生した電気量は、分極に
比例することから、結局、電気量は誘電体の比誘電率と
厚さとに比例する。

今、被測定物４が誘電体であり、しかもその比誘電率が
既知であるとすると、被測定物４がセンサとしての電極
板３，３に近接して置かれたことによる静電容量の変化
（すなわち被測定物４内に発生した電気量の変化）を信
号検出部２で検出すれば、その変化量から被測定物４の
厚さを計測できる。

また逆に被測定物４の厚さが既知であれば前記変化量か
ら比誘電率を求めることができる。

実際には、信号検出部２は前述したようにＬＣ共振回路
２人で構成され、前記静電容量の変化は、その共振周波
数の変化としてとらえられる。

従って発振器１の基準周波数に対する共振電圧が変化す
るから、これを検波器５で検波して、電圧の変化を取り
出し、さらに増幅器ｑにより、たとえ表示部７が通常の
メーターであっても、この表示部７を駆動するのに充分
な電圧にまで増幅して表示器７に加える。

次に、第２図および第３図において、前述した信号検出
部２の具体例を説明する。

第２図において、発振器１は、信号源１０とその内部イ
ンピーダンス１１とによって等測的に表わされる。

信号検出部２は、一次コイル１２と二次コイル１３とを
有する整合トランスよりなり、これらのコイルは整合が
とれているものとする。

一次コイル１２には前記発振器１の出力が加えられるよ
うになっていて、二次コイル１３の両端には、前述した
ように棒状又は板状の金属よりなるセンサとしての電極
板３，３が各々接続されている。

一次コイル１２の両端は検波器５に接続され、一次コイ
ル１２の両端に表われる電圧変化は前記検波器５内のダ
イオード１４により検波されるようになっている。

前記電極板３の部分は、前記整合トランスの二次コイル
１３とともに共振周波数ｆ１を有する電気的共振回路を
構成している。

いま、発振器１の基準周波数をｆ。

とすると、前記−次コイル１２の両端の共振電圧Ｅ（す
なわち検波器５に加わる電圧）はｆｌ−ｆｏのとき最大
となる。

このときの静電容量をＣ６とじ、任意の静電容量Ｃに対
する電圧Ｅの変化を表示すると第４図に示すような共振
曲線となる。

従って、被測定物４がないときの静電容量をＣ８−△Ｃ
に設定しておけは、共振曲線の直ノ線に近似した傾斜部
分を利用できるから、被測定物４を電極板３，３に所定
距離近づけたことによる静電容量の変化すなわち被測定
物４の厚さと電圧Ｅとの関係をある範囲内でははゾ直線
関係とすることができる。

１ 第３図は、前記第１図における信号検出部２を示す
他の具体例である。

この図において、発振器１と検波器５等は上記第２図の
場合と全く同様である。

ここで信号検出部２は、タップ２１を有する単巻トラン
２０と、これに並列接続された可変；コンデンサ２２と
からなる。

そして、発振器１の出力は、タップ２１と単巻トランス
２０の接地側との間に加えられ、信号検出部２の出力電
圧Ｅは、単巻トランス２０の両端から取出されて検波器
５に加えられるようになっている。

前記単巻トランス２０の非接地端には、１個のセンサー
としての電極板３Ａが接続されている。

この上記第３図の場合の動作は前述した第２図の場合と
略同−である。

すなわち、単巻トランス２０と可変コンデンサ２２とに
より共振回路が構・成され、その共振周波数ｆ２が、電
極板３Ａに被測定物４を接近させることに起因する静電
容量の増加により、変化することを利用している。

ここで共振回路の共振電圧Ｅが最大となるのはｆ２−ｆ
。

のときであり、このときの静電容量をＣ６とじ、任意の
静電容量Ｃに対する共振電圧Ｅを表示すれば、やはり第
４図と略同等の共振曲線となる。

今、被測定物４がないときの静電容量をＣ８＋△Ｃ′Ｉ
Ｉこ設定すると、前記共振曲線の下りの直線近似部分を
利用できるから、被測定物４を電極面３に近づけたこと
による静電容量の増加は、共振電圧Ｅの直線的な減少と
して表示される。

すなわち、被測定物４の厚さと共振電圧Ｅとの関係が略
直線関係となる。

なお、以上は厚さの計測について述べたが、厚さ既知の
被測定物であれば、静電容量の変化は比誘電率の大小に
比例するから、同様にして比誘電率を求めることができ
ることは明らかである。

以上のように、本発明によると、基準周波数を発振する
発振器と、その基準周波数に励振されて作動する信号検
出部と、この信号検出部によって検出される板厚の大小
に対応したインピーダンス変化を電圧信号の変化として
検知し表示する表示部とを備え、前記信号検出部をＬＣ
共振回路にて形成すると共に、この共振回路の容量成分
を構成する電極面を、相互に対向させることなく所定間
隔をおいて同一面上に配設したので、従来技術では非常
に困難であった厚さの薄い誘電体材料に対しても、前記
電極面を単に当接するだけで極く容易に当該被誘電体材
料の板厚を計測することができ、また、前述したように
構成が著しく単純化されているので故障率が少なく従っ
て耐久性向上が図られた従来にない優れた板厚等の計測
装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例例を示すブロック図、第２図
および第３図は各々第１図における信号検出部の具体例
を示す回路図、第４図は動作説明図である。 １・・・・・・発振器、２・・・・・・信号検出部、２
Ａ・・・・・・ＬＣ共振回路、３，３Ａ・・・・・・電
極部としての電極板、４・・・・・・被測定物、５・・
・・・・検波器、７・・・・・・表示部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 基準周波数を発振する発振器と、当該基準周波数に
   より励振され、かつ端部に被測定物と容量結合する電極
   部が接続されたコイルを含む信号検出部と、この信号検
   出部のコイル側からみたインピーダンス変化を電圧信号
   の変化として検知し表示する表示部とを備え、前記コイ
   ル端に接続された電極部の電極面を、相互に対向させる
   ことなく所定間隔をおいて同一面上に配設したことを特
   徴とする板厚等の計測装置。