JPS6341502B2

JPS6341502B2 -

Info

Publication number: JPS6341502B2
Application number: JP57169642A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Tarui; Yasumoto Suzuki
Original assignee: Anritsu Corp
Current assignee: Anritsu Corp
Priority date: 1982-09-30
Filing date: 1982-09-30
Publication date: 1988-08-17
Also published as: JPS5960274A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は、コンベア等で搬送されている被検
査体（特に食品）中に金属が混入しているか否か
を検出する金属検出装置に関するものである。

まず、従来から使用されている金属検出装置の
概要について第１図で説明する。

この図において、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、３ａ，３ｂはこ
の送信コイル２に対向して配置されている受信コ
イルで、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れている。

４ａ，４ｂは前記受信コイル３ａ，３ｂの誘起
電圧e〓₁，e〓₂の位相及び振幅の調整ボリユームを示
し、この調整ボリユーム４ａ，４ｂの調整によつ
て、受信コイル３ａ，３ｂの差動誘起電圧がe〓₁−
e〓₂＝０となるように設定される。５は差動誘起電
圧e〓₁−e〓₂を増幅する増幅器、６ａ，６ｂはそれぞ
れ鉄及び非鉄金属を検出する同期検波器、７ａ，
７ｂはローパスフイルタ、８ａ，８ｂは判別回路
である。なお、９ａ，９ｂは前記同期検波器６
ａ，６ｂに供給する同期信号を形成する第１，第
２の移相器を示す。

かゝる構成からなる金属検出装置は、送信コイ
ル２、及び受信コイル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、その金属の種類（鉄，又は非鉄）によつて判
別回路８ａ，８ｂに検出信号が発生する。

この点を第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e〓₁，
e〓₂は増幅器５の入力側にいてe〓₁−e〓₂＝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
矢印の方向から通過すると、まず第２図ａに示す
ように受信コイル３ａの誘起電圧e〓₁がe〓′₁に増大
し、次に受信コイル３ｂの誘起電圧e〓₂が増大す
る。したがつて、e〓′₁−e〓₂＝e〓_Dfの差動誘起電圧
が
同期検波器６ａに入力され、この同期検波器６ａ
に供給されている同位相の同期検波用の信号e〓_Fに
よつて検出される。

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つて、受信コイ
ル３ａ，３ｂの誘起電圧e〓₁，e〓₂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e〓₁の位相がe〓″₁に変化すると、差
動誘起電圧e〓″₁−e〓₂＝e〓_DSは、図示したようにほ
ぼ
90゜位相がずれた点に発生する。そこで、この差
動誘起電圧e〓_DSとほぼ同位相のe〓_S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により、非鉄を検出するこ
とができる。（誘起電圧e〓₂がe〓″₂に変化する時も同
様な理由で検出できる。）以上、被検査体Ｗの金属検出動作について簡単
に説明したが、次に発振器１から供給される周波
数と金属の検出感度について考察する。

第３図は発振器１の周波数を変化した場合の鉄
（Fe）と非鉄｛ステンレス（SUS）｝及び製品
（ソーセージ）おける感度指数を示したものであ
る。この図から、鉄（Fe）は周波数（横軸）を
変化した場合も、一定の感度指数を示し、検出感
度は変化しないが、非鉄（SUS）及び製品は渦
電流損が周波数の２乗に比例することから、周波
数が高くなると鉄より感度指数が高くなり、結
局、鉄（Fe）を検出するためには製品に対して
渦電流を発生しないような低い周波数の信号
（_l）の方が良いことが分かる。

一方、非鉄（SUS）と製品を比較すると、第
４図に示すように検出信号の検波する位相により
感度指数が変化し、SUSでは0゜附近で最大とな
り、90゜附近で最低となつているが、製品の場合
は破線で示すようにその物性により非鉄（SUS）
と異なる位相で最低点が存在する。

そして、非鉄（SUS）と、製品の最低感度と
なる点の位相差は、低い周波数_lに比較して高い
周波数_hになる程に大きくなることが分かる。

すなわち、非鉄（SUS）と製品の感度差は、
低い周波数_lでは同期検波信号の位相差を80゜位に
選んだ時、ａ―ｂ間の大きさになるが、高い周波
数_hの時はa′―b′の感度差（位相はほぼ70゜位に選
ぶ）が得られるので、周波数は高い方が製品と非
鉄を判別する時に有利であることが分かる。

この発明は、上述したようなデータの解析結果
から、鉄，非鉄金属の感度指数のいずれも高くな
るよう時分割方式で金属検出装置を動作させるよ
うにしたものである。

以下、この発明の金属検出装置の一実施例を第
５図のブロツク回路図により説明する。

この回路において、１０は発振器、１１は１／
ｎの第１の分周器、１２は１／ｍの第２の分周器
である。第１の分周器１１は発振器１０の周波数
_hよりより低い周波数_lを形成し、第２の分周器
１２は後述するように時分割切換用のスイツチ２
０〜２２の駆動パルス（タイミングパルス）を形
成する。

１３，１４は前述した送信コイル、及び受信コ
イルを示し、１５は前記受信コイル１４の差動誘
起電圧を出力する増幅器である。

１６は同期検波器、１７ａ，１７ｂはバンドパ
スフイルタ、１８ａ，１８ｂは判別回路を示す。

前記同期検波器１６には、２つの移相器１９
ａ，１９ｂから２つの同期検波用の信号が供給さ
れている。

つづいて、上記実施例の動作を第６図の波形図
に基づいて説明する。

発振器１０の信号波形Ｂは、第４図のデータで
説明したように非鉄（SUS）と製品の感度指数
の差が大きくなる周波数_hとする。この周波数_h
は第１の分周器１１によつて逓降され、第３図の
データで説明した鉄と非鉄（製品）の感度指数の
差が大きくなる周波数_lとなるように分周する。
第６図Ａは分周比を１／２とした場合の周波数_l
の波形を示している。

この２つの周波数_h，_lの信号は、第２の分周
器１２によつて形成されるタイミングパルスＨに
よつて切り換えられるスイツチ２０を介して送信
コイル１３に供給されるので、その供給波形Ｃは
タイミングパルスＨの周期T₀で_hと_lの周波数成
分が交互に出力されることになる。

送信コイル１３と、受信コイル１４の間に被検
査体Ｗが存在しない時は、受信コイル１４の誘起
電圧の差出力は零となるように調整されているの
で同期検波器１６には何んらの検出信号も発生し
ない。

今、この状態で鉄を含んだ被検査体Ｗが矢印の
ように通過すると、受信コイル１４の誘起電圧
e〓₁，e〓₂のバランス、特に振幅の平衝性がくずれる
ので第６図の波形C′に示すような差信号が出力さ
れる。

同期検波器１６には第６図の波形Ｄに示すよう
に第１の周波数_l、及び第２の周波数_hに対応し
た周期の同期検波信号e〓_F，及びe〓_Sが、それぞれ位
相器１８ａ，１８ｂを介してタイミングパルスＨ
で切り換わるスイツチ２１から供給されているの
で、前記差信号C′は期間T_r及び期間T_l毎に第１
の同期検波信号e〓_S，第２の同期検波信号e〓_Fで同期
検波される。

そして、同期検波された波形Ｅは、さらに、ス
イツチ２２においてバンドパスフイルタ１７ａ，
１７ｂに分離され入力されるので、この入力波形
はそれぞれＦ及びＧに示す検波信号となる。

第１の同期検波信号e〓_Sは周波数_hの信号に対し
て位相がほぼ70゜おくれているため、その検波信
号Ｆの平均値はほぼ零であり非鉄の判別回路１８
ａは動作しない。しかし、第２の同期検波信号e〓_F
によつて検波された検波信号Ｇは、その平均値が
E_fとなるので、判別回路１８ｂが動作し、鉄が混
入されているという信号を出力する。

前記被検査体Ｗに非鉄（SUS）が混入してい
る場合についても、ほぼ同様に動作するが、この
場合は第３図のデータ図で説明したように低い周
波数_lに対しては渦電流の影響が小さく、周波数
_l成分は受信コイル１４内でキヤンセルされてほ
とんど出力されないと考えられる。

したがつて、第６図においてはT_hの期間のみ
非鉄（SUS）及び製品に流れる渦電流によつて
受信コイル１４の誘起電圧に差出力が生じること
になるが、この差出力は位相変動によつて生じた
ものであるから、第４図のデータ図で示したよう
に、製品に対する感度指数が最低となるような位
相（例えば70゜）に第１の同期検波信号e_sが設定
されているから、その検出感度は第４図のb′点に
相当し、第６図Ｆの点線で示す位相変動による波
形にみられるように非鉄（SUS）を検出するこ
とができる。

また、被検査体Ｗに非鉄が混入していない場合
にも、被検査体が導電性である場合は、渦電流に
よつて検出信号が出力されるが、本発明の場合
は、第１の同期検波信号e〓_sが製品に対しては最低
の感度指数となるような位相に設定され、かつ、
非鉄と製品の感度差が大きくなるように高い周波
数とされているので、被検査体Ｗでは検出信号が
きわめて小さくなり、被検査体Ｗに非鉄が混入さ
れているか否かを高い精度で判別することができ
る。

第７図は時分割で動作させるために切換スイツ
チを送受信コイル内にも設けたこの発明の他の実
施例を示す。

すなわち、２つの送信コイル１３ａ，１３ｂを
形成し、スイツチ２３，２４によつて周波数_hの
時は送信コイル１３ａのみを使用し、周波数_lの
時は送信コイル１３ａと１３ｂを直列に接続する
ように制御し、かつ、周波数_h，_lに対する共振
用のコンデンサC₁，C₂もスイツチ２５によつて
切り換え挿入するようにタイミングパルスＨで制
御する。

受信コイル１４ａ，１４ｂもさらに２分割して
１４a₁，１４a₂，及び１４b₁，１４b₂とし、これ
をスイツチ２６，２７によつて周波数が_lの時に
は直列になるように制御する。

このようにすると、送受信コイルのインピーダ
ンスマツチングが２周波_h，_lのいずれの場合で
も最適となるように制御できるので、さらに金属
検出装置の検出感度を向上させることができる。

なお、製品の種類によつてはその最低感度とな
る位相が異なるので、その時には周波数_hと異な
る信号を使用してもよい。

以上説明したように、この発明の金属検出装置
は送信コイルを少なくとも２つの周波数_h，_lの
信号によつて駆動し、鉄の検出は、製品に影響を
与えない低い方の周波数_lで検出し、非鉄金属の
検出には、感度指数が高くなり、かつ製品と非鉄
金属の位相識別の良好な高い周波数_hで検出する
ようにし、同期検波信号として製品に対して最低
の感度指数となる位相を付加しているので、鉄、
非鉄とも高感度で検出することができる。

しかも、かゝる２つの周波数の信号を時分割で
供給し、時分割で検出する構成としたので、金属
検出装置を構成する殆んどの部分を従来と同様に
構成することができるという利点を有するもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の金属検出装置のブロツク図、第
２図ａ，ｂは鉄、非鉄金属を検出するときのベク
トル図、第３図、第４図は鉄、非鉄金属（SUS）
及び製品に対する感度指数と供給周波数、及び位
相関係を説明するためのデータ図、第５図はこの
発明の一実施例を示す金属検出装置のブロツク
図、第６図は第５図の主要波形図、第７図はこの
発明の他の実施例を示す送受信コイルの切換図で
ある。図中、１０は発振器、１１は第１の分周器、１
２は第２の分周器、１３は送信コイル、１４は受
信コイル、１５は増幅器、１６は同期検波器、２
０〜２７は時分割のタイミングパルスで動作する
スイツチを示す。

Claims

【特許請求の範囲】

１第１の周波数（_l）と、この第１の周波数よ
り高い第２の周波数（_h）の信号が所定のタイミ
ングで交互に供給されている送信コイルと、該送
信コイルの磁界と交鎖し、通過する被検査体と被
検査体に含まれる金属に感応して誘起電圧が変化
するような位置に配置されている２つの受信コイ
ルと、この２つの受信コイルに誘起される信号の
差信号を出力する増幅器と、該増幅器の出力を検
波する同期検波器と、該同期検波器の出力を前記
タイミングに同期して切り換え、２つの判別回路
にそれぞれ供給するスイツチを備え；前記同期検
波器には前記第１の周波数（_l）に対応し磁性金
属に対する検出信号がほぼ最高となるような位相
を有する第１の同期検波信号と、前記第２の周波
数（_h）に対応し、前記被検査体に対する検出信
号が最低となるような位相を有する第２の同期検
波信号が前記タイミングに同期して供給されてい
ることを特徴とする金属検出装置。