JPS5924282A

JPS5924282A - 金属検出装置

Info

Publication number: JPS5924282A
Application number: JP57133975A
Authority: JP
Inventors: Fujio Kamata; 釜田　冨士夫; Yasumoto Suzuki; 鈴木　康元
Original assignee: Anritsu Corp
Current assignee: Anritsu Corp
Priority date: 1982-07-31
Filing date: 1982-07-31
Publication date: 1984-02-07
Also published as: JPS6253071B2

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】本発明は搬送される物体中に金属が含有されているか否
かを検出する金属検出装置に関する。

従来より、検出コイルを用いた金属検出装置として、第
１図に示す構成のものが用いられている。

第１図（ａ　）は回路構成を示すブロック図、第１図（
ｂ　）は検出コイルと搬送される物体との関係を示す図
である。

図中、１は発振器、２は発振器１から烏周波信号を与え
られて交番磁界を発生させる送信コイルである。

この送信コイル２に対向して、第１、第２の受信コイル
３ａ　、３ｂが配置されている。第１、第２の受信コイ
ル３ａ、３１）は、送信コイル２による交番磁界の磁力
線が等量交わるように位置し、交番磁界による誘起電圧
Ｅ１、Ｅ２が等しくなっている。

被検査体Ｗは、送信コイル２と、第１、第２の受信コイ
ル３ａ　１３ｂとの間を、第１の受信コイル３ａから第
２の受信コイル３ｂ方向へと、所定速度で搬送装置（図
示せず）によって搬送される。

この搬送中に以下に述べる検出手段によって、被検査物
体Ｗ中に金属が含有されているか否かが検出される。

第１、第２の受信コイル３ａ　、３ｂは逆接続されて差
動回路が形成されている。交流増幅器５へは、抵抗器４
を介して誘起電圧Ｅ１とＥ２の不平衡信号Ｅｌ−Ｅｇが
出力され、検波器６で高周波成分が除去され、直流増幅
器７で増幅される。

送信コイル２と、第１、第２の受信コイル３ａ。

３ｂとの間を通過する被検査体Ｗ中に金属が混入してい
ない場合には、第１、第２の受信コイル３ａ、３ｂに交
わる磁力線に変化が生じず、差動回路からは不平衡信号
は出力されないが、金属が混入している場合には、磁力
線に変化が生じて、不平衡信号が生じる。

混入した金属が鉄の場合には、受信コイルに交わる磁力
線が増加し、第１の受信コイル３ａの中心を通過する時
に、第１の受信コイル３ａの誘起電圧Ｅ＋が最大になり
、第２の受信コイル３ｂの中心を通過する時に、第２の
受信コイル３ｂの誘起電圧Ｅ２が最大になる。したがっ
て、鉄の場合には、第２図の＜ａ）に示すように、第１
の受信コイル３ａの中心を通過する時にＥ＋　−Ｅ２　
＝８　。

第２の受信コイル３ｂの中心を通過する時にＥｌ−Ｅ２
−−ｅとなる不平衡信号が直流増幅器７から出ノＪされ
る。

混入した金属が非鉄金属の場合には、受信コイルに交わ
る磁力線が減少するので、第２図のくｂ）に示すように
、第１の受信コイル３ａの中心を通過する時に−ｅ１第
２の受信コイル３ｂの中心を通過する時にｅとなる不平
衡信号が出力される。

直流増幅器７の出力は絶対値回路８で絶対値に変換され
る（第２図の（Ｃ））。絶対値回路８の出力信号は、比
較器９でレベル設定器１０に設定された基準レベルＶと
比較され、基準レベルＶ以上の場合に、比較器９から、
金属検出信号が出力される（第２図の（ｄ））。

しかして、上記構成の従来の金属検出装置では、前記基
準レベル以上の信号が比較器９に入力した場合に、金属
検出信号が出力されるため、微量の＝３− 金属を高精度に検出しようとすると、振動、外部磁界な
どによる雑音との識別が極めて難しかった。

すなわち、第３図に示す波形の信号が直流増幅器７から
出力されているとする。図中、イが微量の金属による低
レベルの不平衡信号、口が多量の金属による高レベルの
不平衡信号、ハ、二が雑音であるとする。Ｏのように多
量の金属による高レベルの不平衡信号のみを金属検出信
号として取出すならば、比較器９で比較する基準レベル
を、雑音レベルより高レベルｖ１にすれば、雑音の影響
を避けられる。しかし、イのように微量の金属による低
レベルの不平衡信号をも金属検出信号として取出すため
に、基準レベルをＶ２まで下げると、雑音ハ、二の場合
にも、金属検出信号が出力される。したがって、従来の
金属検出装置は高精度の検出が困難であった。

本発明は上記の欠点を改め、雑音の影響を受けることな
く微量の金属をも高精度に検出できるようにした金属検
出装置を提供することを目的としている。

４− 以下、図面に基いて本発明の一実施例を説明する。なお
、この実施例において、第１図に示した従来装置と同一
部分には同一符号を付し、その詳細は省略する。

第４図は、本発明の一実施例による金属検出装置の構成
を示している。

発振器１、送信コイル２、第１、第２の受信コイル３ａ
　、　３ｂ　％抵抗器４、交流増幅器５、検波器６、直
流増幅器７は、従来装置のものと同一である。

直流増幅器７の出力端子は、第１の比較器１１の非反転
入力端子及び第２の比較器１２の反転入力端子に接続さ
れている。

第１の比較器１１の反転入力端子には、基準電圧レベル
Ｖｏが設定されたレベル設定器１３が接続されている。

第２の比較器１２の非反転入力端子には、基準電圧レベ
ル−Ｖｏが設定されたレベル設定器１４が接続されてい
る。このレベルｖＯは、第３図に示した微量な金属によ
る低レベルの不平衡信号よりやや低い値に設定されてい
る。

第１の比較器１１の出力端子は、第１のタイマ１５及び
第２のアンド回路２０に接続され、第２の比較器１２の
出力端子は、第２のタイマ１６及び第１のアンド回路１
９に接続されている。

第１、第２の比較器１１．１２の出力は、それぞれ第１
、第２のタイマ１５．１６のトリガ信号として用いられ
、各出力信号の立上がりで各タイマ１５．１６の出力信
号は立上がり、タイマ動作を開始する。そして、被検査
体Ｗの通過速度で決まる所定時間、すなわち、被検査体
Ｗが第１の受信コイル３ａの中心から第２の受信コイル
３ｂの中心に達するまでの時間Ｔｏ経過後に、タイマ１
５．１６の出力信号は立下がる。

第１、第２のタイマ１５．１６の出力端子は、それぞれ
第１、第２の単安定マルチバイブレータ１７．１８に接
続されている。第１、第２の単安定マルチバイブレータ
１７．１８の出力端子は、それぞれ第１、第２のアンド
回路１９．２０に接続されていて、それぞれタイマ１５
．１６の出力信号の立下がり時に、−発のパルスをアン
ド回路１９．２０へ出力する。

第１、第２のアンド回路１９．２０は、それぞれ二つの
入力信号を同時に受信すると、オア回路２１を介して、
金属検出信号を出力する。

次に上記実施例の金属検出装置の動作を説明する。

被検査体Ｗを所定速度で、送信コイル２と、第１、第２
の受信コイル３ａ　、３ｂとの間を通過させる。

被検査体Ｗに鉄系の金属が混入している場合には、直流
増幅器７の出力信号は、第５図（ａ　＞に示すように、
被検査体Ｗが第１の受信コイル３ａの中心を通過する時
に正のピークとなり、第２の受信コイル３ｂの中心を通
過する時に負のピークとなるように変化する。

したがって、第１の比較器１１は、不平衡信号がレベル
設定器１３に設定された基準電圧レベルＶｏを越えてい
る間、第５図（ｂ）に示す出力を生じ、第２の比較器１
２は、レベル設定器１４に設定された基準電圧レベル−
ＶＯを越えている問７− 第５図＜Ｃ，）に示す出力を生じる。この第１の比較器
１１の出力信号の立上がりによって、第１のタイマ１５
はトリガされて、タイマ動作を開始して立上がり、第５
図（ｄ）に示すように、被検査体Ｗが第１の受信コイル
３ａの中心から第２の受信コイル３ｂの中心に達するま
での時間ＴＯ経過後に、立下がる。この立下がり時に、
第１の単安定マルチバイブレータ１７は、第１のアンド
回路１９へ、第５図（ｆ）に示す一発のパルスを出力す
る。

第５図（ａ）に示す不平衡信号の正のピークと負のピー
クとは、それぞれ第１、第２の受信コイル３ａ　、３ｂ
の中心を被検査体Ｗが通過する時に対応している。した
がって、正のピークから負のピークになるまでの時間は
ＴＯに一致し、ＶＯに達した後−Ｖｏに達するまでの時
間もＴＯに一致している。したがって、第５図（Ｃ）に
示した第２の比較器１２の出力は、第１のタイマ１５の
立下り時に一致している。このため、第１のアンド回路
１９には、第５図（Ｃ）の第２の比較器１２８− の出力と、第５図（ｆ）に示す第１の単安定マルチバイ
ブレータ１７の出力とが、同時に入力する。

したがって、第１のアンド回路１９から、第５図（ｈ）
に示す金属検出信号が出力され、オア回路２１を介して
出力される（第５図（ｊ））。

なお、第２の比較器１２の出力によって、第２のタイマ
１６は第５図（ｅ　）に示すようにトリガされ、時間Ｔ
ｏ経過後には、第５図（＋７　）に示すように、第２の
単安定マルチバイブレータ１８から一発のパルスが第２
のアンド回路２０へ出力される。しかし、第１の比較器
１１からは、この時点において出力を生じていない。こ
のため、第２のアンド回路２０からは、金属検出信号は
出力されない（第５図（ｉ））。

混入した金属が非鉄金属の場合には、第６図（ａ）に示
すように、第５図（ａ）と正負のピークが逆の関係にな
る。このため、第５図で示したのと逆の関係になり第２
のアンド回路２０から第６図（１）に示すように、金属
検出信号が出力される。

第７図＜ａ＞に示すように、雑音Ｎが基準レベルＶｏを
越えた場合には、第７図（ｂ）に示すように、第１の比
較器１１から出力を生じる。このため、第１のタイマ１
５が第７図（ｄ　）に示すように作動し、時間ＴＯ経過
後に、第７図（ｆ）に示ずように第１の単安定マルチバ
イブレータ１７からはパルスが出力されるが、第２の比
較器１２からの出力は第１の単安定マルチバイブレータ
１７の出力時に生じないため、第１のアンド回路１９か
ら金属検知信号は生じない（第７図（ｈ））。

また、雑音レベルが基準レベル−ＶＯを越えた場合には
、第７図（ｌに示すように、第２の比較器１２から出力
が生じ、第２のタイマ１６が第７図（ｅ　）のように作
動し、第７図（０）のように、第２の単安定マルチバイ
ブレータ１８からはパルスが出力される。しかし、第１
の比較器１１からの出力はこの時点で生じないため、第
２のアンド回路２０から金属検知信号は生じない（第７
図（ｉ））。

このように基準レベルＶｏ、−Ｖｏを越えた雑音が入力
しても、タイマ１５．１６に設定した所定時間Ｔｏ経過
後に、逆位相の信号が入力しない限り、金属検地信号は
出力されない。

以上のように、この金属検出装置では、金属が第１、第
２の受信コイル３ａ　、３ｂを通過すると、この移行に
伴って、不平衡信号が第５図（ａ　）、第６図（ｂ）の
ように必ず時間ＴＯ経過後に逆位相に変化するが、雑音
の場合にはこのような関係がないという点に着眼し、初
めに基準レベルを越えた不平衡信号を第１、第２の比較
器１１．１２のいずれかが受けると、この時点から時間
ＴＯ経過後に、基準レベルを越えた逆位相の不平衡信号
が到来するか否かによって、雑音であるか否かを識別し
ている。したがって、雑音と金属による不平衡信号との
識別が確実に行なわれるため、微量の金属でも、雑音に
影響されずに検出され、検出精度、Ｓ／Ｎ比が著しく向
上する。

第８図に示すように、第１図に示した、絶対値回路８、
比較器９、レベル設定器１０による従来回路も併存させ
、レベル設定器１０の基準レベル＝１１− をレベル設定器１３．１４より高レベルに設定すること
によって、第３図の口に示すような高レベルの不平衡信
号の場合には、比較器９から金属検出信号として出力さ
せ、低レベルの不平衡信号の場合には、第１、第２の比
較器１１．１２の系列の回路によって金属検出信号とし
て出力させるようにすることもできる。

なお、第８図において、２２はオア回路、２３は高レベ
ルの信号を阻止するリミッタである。

さらに、第１、第２の比較器１１．１２の系列による検
出部を、異なる信号レベルごとに複数列設けて、各レベ
ルごとに別個に金属検出を行なうようにすることもでき
る。

以上の実施例では第１、第２の受信コイル３ａ。

３ｂを差動となるように直接接続して差動回路を形成し
ているが、他の実施例としてそれぞれを増幅器等を経由
させて差動出力が得られるようにしてもよい。

本発明は上記の如く構成され、金属検出時の不平衡信号
と雑音とが明確に区別されるので、被検１２− 査体中に微量の金属が含有されていても雑音に影響され
ることなく高精度に金属検出が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ　）は従来の金属検出器を示す回路図、同図
（ｂ）は検出コイルと物体との関係を示す説明図、第２
図は第１図の回路の動作を示すタイムチャート、第３図
は第１図における直流増幅器の出力信号の一例を示す波
形図、第４図は本発明の一実施例を示す回路図、第５〜
７図は第４図が回路の各部の動作を示すタイムチャート
で、第５図は鉄、第６図は非鉄金属を検出する場合、第
７図は雑音の場合を示している。第８図は本発明の他の
実施例を示す回路図である。１・・・・・・発振器、２・・・・・・送信コイル、３
ａ・・・・・・第１の受信コイル、３ｂ・・・・・・第
２の受信コイル、５・・・・・・交流増幅器、６・・・
・・・検波器、７・・・・・・直流増幅器、８・・・・
・・絶対値回路、９・・・・・・比較器、１０・・・・
・・レベル設定器、１１・・・・・・第１の比較器、１
２・・・・・・第２の比較器、１３．１４・・・・・・
レベル設定器、１５・・・・・・第１のタイマ、１６・
・・・・・第２のタイマ、１７・・・・・・第１の単安
定マルチバイブレータ、１８・・・・・・第２の単安定
マルチバイブレヘータ、１９・・・・・・第１のアンド
回路、２０・・・・・・第２のアンド回路、Ｗ・・・・
・・被検出物。特許出願人　　　安立電気株式会社代理人　弁理士　　早　川　誠　志第５図（ｊ）　　オア冗工４第６図（ｊ）　　オフ固辞を

Claims

【特許請求の範囲】

交番磁界を発生する送信コイルと；該送信コイルが発生
させる交番磁界を受けるように配置された第１および第
２の受信コイルと：前記第１の受信コイルから第２の受
信コイルの方向へ所定速度で通過する被検査体中の金属
によって前記第１、第２の受信コイルに生じる誘起電圧
の変動を差動に検知して不平衡信号を得て、該不平衡信
号に基いて金属検出信号を出力する検出手段とを備えた
金属検出装置において：前記検出手段が、始めに検知さ
れた誘起電圧の変動による第１の不平衡信号を得たとき
から所定時間経過後に、前記第１の不平衡信号とは逆位
相の第２の不平衡信号を得た場合にのみ、金属検出信号
を出力するようにしたことを特徴とする金属検出装置。