專利名稱：金屬檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種金屬檢測裝置，其對被檢查體提供交流磁場，并根據(jù)該磁場的變化，來檢查作為異物的金屬是否混入被檢查體中。在對被檢查體，例如對食品提供預(yù)定頻率的磁場，可檢測出因混入食品中的金屬而引起的磁場變化。在判斷有無磁性體金屬及非磁性體金屬的金屬檢測裝置中，必須考慮對作為檢測對象的金屬、食品的包裝材料、食品本身等的磁場的響應(yīng)特性，而對食品提供適當(dāng)?shù)亩鄠€頻率的磁場。在上述金屬檢測裝置中，本發(fā)明尤其涉及如下技術(shù)同時(shí)且有效地生成具有多個頻率成分的磁場，以顯著地實(shí)現(xiàn)金屬檢測靈敏度的提高。
背景技術(shù)：
眾所周知，欲使用交流磁場而檢測的金屬主要分為磁性體與非磁性體，前者與后者對于頻率的磁性檢測靈敏度(以下，稱為“頻率靈敏度特性”)是不同的。而且，作為被檢查體的食品的包裝中，存在紙、樹脂、更存在鋁等金屬，這些包裝材料的材質(zhì)也具有頻率靈敏度特性。另外，食品本身包含例如鹽分、水分等，故也具有由這些鹽分、水分所造成的頻率靈敏度特性。作為金屬檢測裝置，必須利用與磁性體或非磁性體各自的頻率靈敏度特性相應(yīng)的適當(dāng)靈敏度，且可識別與食品及包裝材料的頻率靈敏度特性的靈敏度，僅檢測出混入食品中的金屬(參照非專利文獻(xiàn)1)。
在現(xiàn)有的金屬檢測裝置中，提供有多個適當(dāng)頻率的交流磁場，故利用時(shí)間分割而交互地生成交流磁場。例如，將用以檢測磁性體的頻率F1的磁場與用以檢測非磁性體的頻率F2的磁場，利用時(shí)間分割的方式，每隔時(shí)間T即交互地通過發(fā)送線圈(如天線線圈)而施加給食品，再將經(jīng)過食品而由接收線圈所接收的信號分為頻率F1與頻率F2，并分別處理頻率F1成分及頻率F2成分，從而分別個別地判斷有無混入磁性體、非磁性體(例如參照專利文獻(xiàn)1)。
在此情況下，由于各個頻率分開獨(dú)立地驅(qū)動磁場而進(jìn)行處理，故易于選擇、設(shè)定頻率，但是因?yàn)榻换ギa(chǎn)生磁場時(shí)需要花費(fèi)時(shí)間來檢查，而且在交互切換發(fā)送線圈等的驅(qū)動時(shí)序時(shí)，存在響應(yīng)時(shí)間，且直至磁場穩(wěn)定需要花費(fèi)時(shí)間，所以在對于利用帶式輸送機(jī)(belt conveyor)等而移動的食品進(jìn)行檢查時(shí)，存在效率無法提高的缺點(diǎn)。
另一方面，為消除上述交互地進(jìn)行頻率切換的金屬檢測裝置的缺陷，也存在以不同的2個頻率同時(shí)形成磁場來檢測金屬的裝置(例如，參照專利文獻(xiàn)2)。
在此情況下，由專利文獻(xiàn)1的切換時(shí)間而引起的問題消失。然而，因?yàn)閷ν粋€發(fā)送線圈輸入2個頻率、例如數(shù)十kHz附近的頻率與數(shù)百kHz附近的頻率的信號，故必須構(gòu)成寬帶的發(fā)送線圈驅(qū)動電路，而不構(gòu)成調(diào)諧電路(tuning circuit)。因此，所謂調(diào)諧電路的Q(＝保存能量/消耗能量＝wL/R＝中心頻率/頻帶，wL是發(fā)送線圈的電抗，R是調(diào)諧電路的電阻成分)低，驅(qū)動效率差，結(jié)果導(dǎo)致檢測靈敏度低。靈敏度低是指金屬檢測裝置為檢查如“食品的品質(zhì)”的一部分的裝置，從安全意義而言，可能成為致命的問題，從而難以真正的實(shí)用化。
非專利文獻(xiàn)1久保寺茂及其他7位所著，“Super Mepoli II金屬檢測機(jī)”，anritsu技術(shù)，anritsu株式會社，1999年7月發(fā)行，No.78，69頁至75頁。
專利文獻(xiàn)1日本專利特公昭63-41502號公報(bào)(權(quán)利要求范圍，第3欄第23行至第42行，第6欄第10行至第44行，第3圖，第7圖)。
專利文獻(xiàn)2日本專利實(shí)公平4-11187號公報(bào)(實(shí)用新型注冊的權(quán)利要求范圍，第4欄第26行至第6欄第27行，第5圖)。
上述專利文獻(xiàn)2的問題，由于利用頻率差大的2個頻率而驅(qū)動1個發(fā)送線圈，故無法調(diào)諧(諧振)。若在每個頻率時(shí)利用開關(guān)等切換電容器，則可在每個頻率調(diào)諧，然而，如此一來將陷入與專利文獻(xiàn)1相同的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種金屬檢測裝置，其不利用開關(guān)等進(jìn)行切換，而是響應(yīng)頻率不同的多個頻率成分，形成以1個發(fā)送線圈進(jìn)行調(diào)諧的結(jié)構(gòu)，且同時(shí)產(chǎn)生在各個頻率調(diào)諧的交流磁場，從而可高效地檢查混入食品等中的金屬。
為達(dá)成上述目的，本發(fā)明形成如下結(jié)構(gòu)使構(gòu)成磁場產(chǎn)生單元的某一群構(gòu)成元件連接，以使發(fā)送線圈L1與電容器C1在第1頻率F1時(shí)諧振，而且使某其他一群構(gòu)成元件連接(此處，有時(shí)包含某一群構(gòu)成元件的一部分)，以使發(fā)送線圈L1與電容器C2在第2頻率F2時(shí)諧振。另外，本發(fā)明形成以如下方式而作用的結(jié)構(gòu)，即，上述各元件以電容器C1與電容器C2在至少相同頻率時(shí)互不干擾的方式進(jìn)行有效隔離。
此處，對一部分術(shù)語加以定義?！肮δ懿俊钡拿Q如上所述，例如，響應(yīng)頻率(未必一定要響應(yīng)頻率)，因某些構(gòu)成元件具有多個功能、作用，意識到其功能性、作用性而進(jìn)行的獨(dú)立表現(xiàn)。例如，其形成如下結(jié)構(gòu)通過第1頻率F1調(diào)諧的方式而起連接作用的元件在第2頻率F2以隔離的方式而作用，同樣地，通過第2頻率F2調(diào)諧的方式而起連接作用的元件在第1頻率F1以隔離的方式而作用。因此，“功能部”的表述是使發(fā)明的結(jié)構(gòu)在功能性、作用性方面獨(dú)立的表現(xiàn)，而不能解釋為各個“功能部”必須以獨(dú)立的元件或獨(dú)立的電路而構(gòu)成。
“電性連接”包含以布線或電子元件進(jìn)行接線的情況，也包含磁性連接的情況，其指經(jīng)常物理性連接的含義?！斑B接”表示為了實(shí)現(xiàn)特定功能而(使其)相互作用的情況。例如，表示如下含義各元件響應(yīng)頻率，在上述頻率中發(fā)揮(連接)固有的功能作用，從而有助于調(diào)諧的功能。因此，不能理解為僅表示電性連接關(guān)系。“有效隔離”是指雙方均電性連接，但是使功能作用性互不干擾?？煞Q為“連接”，也可稱為“有效連接”。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，具體而言，第一發(fā)明是一種金屬檢測裝置，包括磁場產(chǎn)生單元及接收線圈，其中，上述磁場產(chǎn)生單元利用發(fā)送線圈L1朝向移動的被檢查體產(chǎn)生包含第1頻率及與上述第1頻率不同的第2頻率的磁場；上述接收線圈檢測上述被檢查體移動時(shí)上述磁場的變動，并且根據(jù)上述接收線圈所檢測的磁場變動來檢測上述被檢查體中所含的金屬，且上述磁場產(chǎn)生單元包括上述發(fā)送線圈、第1電容器C1及第2電容器C2，而且上述發(fā)送線圈與第1電容器及第2電容器電性連接，并且上述磁場產(chǎn)生單元包括連接部，其接收上述第1頻率及第2頻率，上述連接部包括第1調(diào)諧功能部及第2調(diào)諧功能部，其中，第1調(diào)諧功能部包含上述發(fā)送線圈與上述第1電容器并與第1頻率調(diào)諧，且第2調(diào)諧功能部包含上述發(fā)送線圈與上述第2電容器并與上述第2頻率調(diào)諧。
第二發(fā)明如第一發(fā)明所述，使上述連接部包括隔離功能部，上述隔離功能部將上述第1電容器與上述第2調(diào)諧功能部有效地隔離，且將上述第2電容器與上述第1調(diào)諧功能部有效地隔離。
第三發(fā)明如第一發(fā)明所述，使上述連接部響應(yīng)上述第1頻率，以使上述發(fā)送線圈與上述第1電容器連接，由此構(gòu)成上述第1調(diào)諧功能部，并且上述連接部響應(yīng)第2頻率，使上述發(fā)送線圈與第2電容器連接，由此構(gòu)成上述第2調(diào)諧功能部。
第四發(fā)明如第一或第三發(fā)明所述，上述連接部包括隔離功能部，該隔離功能部響應(yīng)上述第1頻率及第2頻率，以使上述第1電容器與上述第2電容器在至少各自調(diào)諧的頻率區(qū)域內(nèi)互不干擾而進(jìn)行隔離。
第五發(fā)明是一種金屬檢測裝置，包括磁場產(chǎn)生單元及接收線圈，其中，上述磁場產(chǎn)生單元利用發(fā)送線圈朝向移動的被檢查體產(chǎn)生包含第1頻率及與上述第1頻率不同的第2頻率的磁場；上述接收線圈檢測上述被檢查體移動時(shí)上述磁場的變動，并且根據(jù)上述接收線圈所檢測的磁場變動來檢測上述被檢查體中所含的金屬，且上述磁場產(chǎn)生單元包括第1電容器、第2電容器及發(fā)送線圈；第1信號產(chǎn)生單元，向上述第1電容器的一端輸出上述第1頻率信號；第2信號產(chǎn)生單元，向上述第2電容器的一端輸出第2頻率信號；第1連接部，包括第1線圈，且使上述第1電容器的另一端、上述第1線圈、上述發(fā)送線圈以串聯(lián)的方式連接；以及第2連接部，包括第2線圈，且使上述第2電容器的另一端、上述第2線圈、上述發(fā)送線圈以串聯(lián)的方式連接，且與上述第1連接部以并聯(lián)于上述發(fā)送線圈的方式而連接，其中上述第1電容器、上述第1線圈及上述發(fā)送線圈構(gòu)成與上述第1頻率調(diào)諧的第1調(diào)諧功能部；上述第2電容器、上述第2線圈及上述發(fā)送線圈構(gòu)成與上述第2頻率調(diào)諧的第2調(diào)諧功能部。
第六發(fā)明是一種金屬檢測裝置，包括磁場產(chǎn)生單元及接收線圈，其中，上述磁場產(chǎn)生單元利用發(fā)送線圈，朝向移動的被檢查體產(chǎn)生包含第1頻率及與上述第1頻率不同的第2頻率的磁場；上述接收線圈檢測上述被檢查體移動時(shí)上述磁場的變動，并且根據(jù)上述接收線圈所檢測的磁場變動來檢測上述被檢查體中所含的金屬，且上述磁場產(chǎn)生單元包括上述發(fā)送線圈、第1電容器C1及第2電容器C2，而且上述發(fā)送線圈與第1電容器及第2電容器電性連接，并且上述磁場產(chǎn)生單元包括連接部2a，上述連接部包括第1調(diào)諧功能部2aa、第2調(diào)諧功能部2ab與隔離功能部2ac，其中，上述第1調(diào)諧功能部2aa在上述第1頻率區(qū)域，以包括上述發(fā)送線圈與第1電容器的方式而調(diào)諧；第2調(diào)諧功能部2ab在上述第2頻率區(qū)域，以包括上述發(fā)送線圈與第2電容器的方式而調(diào)諧；隔離功能部2ac在上述第1頻率區(qū)域，消除第2調(diào)諧功能部對上述第1調(diào)諧功能部的影響，并在上述第2頻率區(qū)域，消除第1調(diào)諧功能部對上述第2調(diào)諧功能部的影響。
根據(jù)第一至第五發(fā)明，通過響應(yīng)頻率不同的多個頻率成分，而共有發(fā)送線圈而形成在多個頻率時(shí)調(diào)諧的結(jié)構(gòu)，而且，根據(jù)第六發(fā)明，通過2個調(diào)諧功能部分別阻止給對方造成的影響而形成可分別調(diào)諧的結(jié)構(gòu)，因此，可使在各個頻率調(diào)諧的交流磁場同時(shí)高效地產(chǎn)生。而且，由此可提高金屬混入的檢測靈敏度，較佳的效果是，可高效地檢查混入食品等中的金屬。
上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，并可依照說明書的內(nèi)容予以實(shí)施，以下以本發(fā)明的較佳實(shí)施例并配合附圖詳細(xì)說明如后。


圖1是本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)的功能方塊圖。
圖2(a)及(b)是包含圖1中連接部2a的磁場產(chǎn)生單元2的第1實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖及構(gòu)成元件的功能、作用的示意圖。
圖3(a)、(b)及(c)是包含圖1中連接部2a的磁場產(chǎn)生單元2的第2實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖及構(gòu)成元件的功能、作用的示意圖。
圖4(a)及(b)是包含圖1中連接部2a的磁場產(chǎn)生單元2的第3實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖及構(gòu)成元件的功能、作用的示意圖。
圖5(a)及(b)是包含圖1中連接部2a的磁場產(chǎn)生單元2的第4實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖及構(gòu)成元件的功能、作用(F1＜F2)的示意圖。
圖6(a)表示圖4(a)中的等效電路，其中R11是L8的剩余電阻，R12是L9的剩余電阻，RL是L1的剩余電阻。圖6(b)是圖6(a)中電路的模擬數(shù)據(jù)的示意圖，I(R11)*、I(R12)*是利用信號產(chǎn)生單元1a向R11流動的電流；I(R11)**、I(R12)**是利用信號產(chǎn)生單元1b向R12流動的電流。
圖7是各材質(zhì)的頻率靈敏度特性傾向的示意圖。
1、1a、1b信號產(chǎn)生單元 2磁場產(chǎn)生單元2a連接部 2aaF1調(diào)諧功能部(第1調(diào)諧功能部)2abF2調(diào)諧功能部(第2調(diào)諧功能部)2ac隔離功能部3被檢查體 4接收線圈5放大器6路濾波器7a、8b檢測單元 8a、7b濾波器9a、9b判定單元 10處理單元11移相單元C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8電容器F1、F2頻率 L1發(fā)送線圈L2、L3、L4、L5、L6、L7、L8、L9、L10線圈R11、R12、RL電阻T1、T2、T3、T4、T5、T6、T7變壓器T1a、T1b、T1c、T6a、T6b、T7a、T7b線圈具體實(shí)施方式
以下使用圖1至圖7說明本發(fā)明的形態(tài)。圖1是表示本發(fā)明的金屬檢測裝置的技術(shù)思想的功能方塊圖。圖2(a)及(b)～圖6(a)及(b)是包含圖1中連接部2a的磁場產(chǎn)生單元2的第1實(shí)施例～第4實(shí)施例的各結(jié)構(gòu)圖及構(gòu)成元件的功能、作用的示意圖。圖7是各材質(zhì)的磁性頻率靈敏度特性的傾向的示意圖。
圖1中，信號產(chǎn)生單元1輸出包含至少不同的多個頻率F1成分及F2成分(設(shè)F1＜F2)的信號。信號產(chǎn)生單元1具有產(chǎn)生頻率F1的信號源與產(chǎn)生頻率F2的信號源，其可形成將上述各信號源重疊而輸出的結(jié)構(gòu)，也可形成從最初開始具有上述頻率F1成分及頻率F2成分兩者的結(jié)構(gòu)。下述實(shí)施例表示分開使用兩者之例。
頻率F1或F2的具體頻率值，因考慮圖7所示各材質(zhì)的頻率靈敏度特性，即，作為被檢查體3的食品、混入其中的金屬(欲檢測的磁性體、非磁性體)、食品的包裝材料等的頻率靈敏度特性，從而設(shè)定為可與食品及包裝材料加以區(qū)別，僅識別金屬而進(jìn)行檢測的頻率。一般而言，設(shè)定為數(shù)十kHz～數(shù)百kHz范圍內(nèi)的頻率。并且，低頻率(頻率F1)用于檢測磁性體，高頻率(頻率F2)用于檢測非磁性體。此外，以下是說明在頻率F1及F2此2個頻率時(shí)的構(gòu)成、運(yùn)作，而一旦有金屬混入時(shí)，對應(yīng)于預(yù)料的材質(zhì)，即使3個頻率也屬于本發(fā)明的范疇。
磁場產(chǎn)生單元2為包括連接部2a、發(fā)送線圈L1、電容器C1及電容器C2的結(jié)構(gòu)。發(fā)送線圈L1、電容器C1及電容器C2是調(diào)諧電路的構(gòu)成元件，且與連接部2a電性連接。連接部2a使發(fā)送線圈L1與電容器C1以在頻率F1調(diào)諧(諧振)的方式而連接(將所連接的功能性結(jié)構(gòu)稱為“F1調(diào)諧功能部2aa”)，并使發(fā)送線圈L1與電容器C2以在頻率F2調(diào)諧(諧振)的方式而連接(將所連接的功能性結(jié)構(gòu)稱為“F2調(diào)諧功能部2ab”)。
上述F1調(diào)諧功能部2aa及F2調(diào)諧功能部2ab將發(fā)送線圈L1作為調(diào)諧元件的一部分而共用，且調(diào)諧頻率不同。因此，連接部2a在包含頻率F1及F2的區(qū)域，使電容器C1與電容器C2在頻率方面的功能及作用有效隔離(將所隔離的功能性結(jié)構(gòu)稱為“隔離功能部2ac”)，以使作為頻率F1的調(diào)諧元件的一部分的電容器C1的功能對頻率F2調(diào)諧功能無作用，而且，使作為頻率F2的調(diào)諧元件的一部分的電容器C2的功能對頻率F1調(diào)諧功能無作用。
以此方式，連接部2a在功能、作用上構(gòu)成F1調(diào)諧功能部2aa、F2調(diào)諧功能部2ab及隔離功能部2ac，但上述各部分的構(gòu)成元件主要包含變壓器、線圈及/或電容器等。上述各元件之間、上述各元件與發(fā)送線圈L1、電容器C1及C2之間，乃是直接或間接地電性連接(電性連接時(shí)包含磁性連接)。上述各元件的值及特性由以下內(nèi)容而決定上述各調(diào)諧功能部2aa、2ab及隔離功能部2ac以何種電路方式而構(gòu)成，且使上述各部分所使用的各元件在頻率F1及F2區(qū)域，如何承擔(dān)上述各調(diào)諧功能及隔離功能。其具體例由實(shí)施例1、2、3及4說明。
從接收線圈4開始動作直至判斷是否有金屬混入的處理，原則上與專利文獻(xiàn)2相同，故在此簡單地說明。
接收線圈4檢測出頻率F1及F2的交流磁場在被檢查體1的變化，上述頻率F1及F2是磁場產(chǎn)生單元2朝向利用帶式輸送機(jī)(未圖示)而移動的被檢查體1(包含混入的金屬)所產(chǎn)生。接收線圈4將磁場的變化作為頻率F1成分或頻率F2成分的振幅(相位)變化而進(jìn)行檢測。接收線圈4具有2個線圈，該2個線圈以相位彼此反轉(zhuǎn)的方式而連接，表示磁場變化的信號從使上述二個線圈的輸出平衡的電阻R的分接頭(tap)取出后，利用放大器5擴(kuò)增。
分路濾波器6(splitter)使信號分為頻率F1成分與頻率2成分的各信號。其原因是，在以下的處理中，使頻率F1成分的處理與頻率F2成分的處理在獨(dú)立線路中進(jìn)行處理。即，獨(dú)立進(jìn)行磁性體的金屬檢測處理與非磁性體的金屬檢測處理。
檢測單元7a、濾波器8a及判定單元9a是檢測頻率F1成分，檢測單元7a從移相單元11接收與頻率F1成分同步的同步信號，并提取頻率F1成分，而通過濾波器8a使其積分，再利用判定單元9a比較上述所積分的值與預(yù)先存儲的磁性體的標(biāo)準(zhǔn)值。當(dāng)積分值大于標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，判定混入作為異物的磁性體金屬；當(dāng)積分值小于等于標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，判定未混入作為異物的金屬。
檢測單元7b、濾波器8b及判定單元9b是檢測頻率F2成分，檢測單元7b從移相單元11接收與頻率F2成分同步的同步信號，并提取頻率F2成分，而通過濾波器8b使其積分，再利用判定單元9b比較上述所積分的值與預(yù)先存儲的非磁性體的標(biāo)準(zhǔn)值。當(dāng)積分值大于標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，判定混入作為異物的非磁性體金屬；當(dāng)積分值小于等于標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，判定為未混入作為異物的金屬。
處理單元10執(zhí)行用以將判定單元9a及9b的判定結(jié)果輸出到顯示單元等的處理。
圖2(a)是作為本實(shí)施形態(tài)的磁場產(chǎn)生單元2的實(shí)施例的電性結(jié)構(gòu)示意圖。圖2(b)表示各構(gòu)成元件的主要功能、作用。圖2(b)中的調(diào)諧元件及有助于調(diào)諧功能的連接元件是調(diào)諧功能部的主要元件，隔離元件是隔離功能部的主要元件(以下，圖3(b)、圖3(c)、圖4(b)、圖5(b)也相同)。
圖2(a)中，信號產(chǎn)生單元1將包含頻率F1成分與F2成分的信號(F1＜F2)通過變壓器T1的線圈T1c、T1b，而輸入到磁場產(chǎn)生單元2。圖2(a)的虛線部分表示連接部2a。圖2(a)中，設(shè)定為使線圈L2及電容器C3在頻率F2時(shí)并聯(lián)諧振、線圈L3及電容器C4在頻率F1時(shí)并聯(lián)諧振的值。
因此，在頻率F1區(qū)域，發(fā)送線圈L1以經(jīng)由變壓器T1的線圈T1a及T1b、線圈L2(在頻率F1時(shí)為低阻抗)來與電容器C1連接的方式而調(diào)諧(諧振)。在頻率F2區(qū)域，發(fā)送線圈L1以經(jīng)由變壓器T1的線圈T1a及T1b、電容器C4(在頻率F2時(shí)為低阻抗)來與電容器C2連接的方式而調(diào)諧(諧振)。
即，發(fā)送線圈L1、變壓器T1的線圈T1a及T1b、線圈L2及電容器C1構(gòu)成F1調(diào)諧功能部2aa；而發(fā)送線圈L1、變壓器T1的線圈T1a及T1b、電容器C4及電容器C2構(gòu)成F2調(diào)諧功能部2ab。而且，線圈L2及電容器C3在頻率F2時(shí)并聯(lián)諧振，由此構(gòu)成隔離功能部2ac。該隔離功能部2ac在頻率F2區(qū)域，使電容器C1從電容器C2或F2調(diào)諧功能部2aa有效地隔離，同樣地，線圈L3及電容器C4在頻率F1區(qū)域，使電容器C2從電容器C1或F1調(diào)諧功能部2ab有效地隔離。另一方面，線圈L2、電容器C4分別在頻率F1、頻率F2時(shí)為低阻抗，且作為通過元件(pass device)，有助于F1調(diào)諧功能部2aa、F2調(diào)諧功能部2ab的連接。
圖3(a)是作為磁場產(chǎn)生單元2的其他實(shí)施例的電性結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖3(b)表示圖3(a)中的信號產(chǎn)生單元1a輸出的頻率F1成分的信號的頻率低于信號產(chǎn)生單元1b輸出的頻率F2成分的信號的頻率時(shí)(F1＜F2)，各構(gòu)成元件的主要功能、作用。圖3(c)表示圖3(a)中的信號產(chǎn)生單元1a輸出的頻率F1成分的信號的頻率高于信號產(chǎn)生單元1b輸出的頻率F2成分的信號的頻率時(shí)(F1＞F2)，各構(gòu)成元件的主要功能、作用。圖3(a)中，信號產(chǎn)生單元1a、1b將頻率F1成分的信號、頻率F2成分的信號分別經(jīng)由變壓器T2、T3而輸入到磁場產(chǎn)生單元2。
以下根據(jù)圖3(a)及圖3(b)，對圖3(a)中的頻率F1成分的信號的頻率低于頻率F2成分的信號的頻率的情況(F1＜F2)加以說明，以顯示各構(gòu)成元件的主要功能、作用。圖3(a)中，在頻率F1區(qū)域，發(fā)送線圈L1經(jīng)由線圈L4與電容器C5的串聯(lián)諧振電路(在頻率F1諧振)、線圈L7與電容器C8的串聯(lián)諧振(在頻率F1諧振)、以及變壓器T2，而與電容器C1連接，且在頻率F1調(diào)諧(諧振)，從而構(gòu)成F1調(diào)諧功能部2aa。在頻率F2區(qū)域，發(fā)送線圈L1經(jīng)由電容器C6、C7(均在頻率F2時(shí)為低阻抗)及變壓器T3，而與電容器C2連接，且在頻率F1調(diào)諧(諧振)，從而構(gòu)成F2調(diào)諧功能部2ab。
圖3(a)及圖3(b)中，在頻率F1時(shí)，線圈L6與電容器C7并聯(lián)諧振，而使頻率F1與電容器C2隔離，且線圈L5與電容器C6在頻率F1并聯(lián)諧振，使頻率F2與電容器C1隔離；在頻率F2時(shí)，線圈L4為高阻抗、線圈L7為高阻抗，從而使頻率F2與電容器C1隔離，而構(gòu)成隔離功能部2ac。
當(dāng)圖3(a)中的頻率F1高于頻率F2(F1＞F2)時(shí)，如圖3(c)所示，調(diào)諧元件與圖(b)相同，但有助于調(diào)諧功能部的連接元件、構(gòu)成隔離功能部的隔離元件不同。在此省略詳細(xì)說明。此外，并非必須具有變壓器T2及T3，也可以是直接連結(jié)上述變壓器的一級與二級的形式?？紤]了實(shí)施的頻率、使用的元件等而構(gòu)成電路較為理想。

圖4(a)是作為磁場產(chǎn)生單元2的其他實(shí)施例的電性結(jié)構(gòu)的示意圖。圖4(b)表示各構(gòu)成元件的主要功能、作用。圖4中信號產(chǎn)生單元1a、1b將頻率F1成分的信號與頻率F2成分的信號(該例中F1＜F2)分別經(jīng)由電容器C1及變壓器T2、電容器C2及變壓器T3，而輸入到磁場產(chǎn)生單元2。其中，從電容器C1觀察的信號產(chǎn)生單元1a的阻抗、及從電容器C2觀察的信號產(chǎn)生單元1b的阻抗，至少在各自的頻率時(shí)為低值。
圖4中，在頻率F1區(qū)域，發(fā)送線圈L1以經(jīng)由線圈L8及變壓器T4而與電容器C1連接的方式進(jìn)行調(diào)諧(此時(shí)，L1+L8與C1諧振)，從而構(gòu)成F1調(diào)諧功能部2aa，且從線圈L1觀察電容器C2側(cè)的高阻抗構(gòu)成隔離電容器C2的隔離功能部2ac。在頻率F2區(qū)域內(nèi)，發(fā)送線圈L1以經(jīng)由線圈L9及變壓器T5而與電容器C2連接的方式進(jìn)行調(diào)諧(此時(shí)，L1+L9與C2諧振)，從而構(gòu)成F2調(diào)諧功能部2ab，從線圈L1觀察電容器C1側(cè)的高阻抗構(gòu)成隔離電容器C1的隔離功能部2ac。即，圖4(a)中的隔離功能部2ac從發(fā)送線圈L1觀察F1調(diào)諧功能部2aa與F2調(diào)諧功能部2ab為并聯(lián)連接，并由此而構(gòu)成。此外，并非必須具有變壓器T4及T5，也可以是直接連結(jié)上述各變壓器一級與二級的形式?？紤]實(shí)施的頻率、使用的元件等而構(gòu)成電路較為理想。
圖6(a)中顯示圖4(a)的等效電路，圖6(b)中顯示其模擬結(jié)果。圖6的電阻R11、R12及RL分別是線圈L8的等效電阻、線圈9的等效電阻及發(fā)送線圈L1的等效電阻。圖6(b)中，橫軸表示頻率，縱軸表示準(zhǔn)位(level)，均以對數(shù)標(biāo)尺來表示。利用線圈L8與發(fā)送線圈L1調(diào)諧為頻率F1＝30～80kHz的任一個，并利用線圈L9與發(fā)送線圈L1調(diào)諧為頻率F2等于頻率F1的約4倍的值，以此方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，再使電阻R11、R12均為0.5歐姆，并使RL為0.1歐姆，由此進(jìn)行計(jì)算。電流I(R11)、I(R12)及I(RL)均為流經(jīng)電阻R1、R2及RL的電流。至此，I(RL)為產(chǎn)生預(yù)期磁場的電流。
根據(jù)圖6(b)，可以得出如下結(jié)果。第1，從頻率F1附近的調(diào)諧曲線的傾斜度與頻率F2附近的傾斜度而言，Q(大致為50～60)大致相同。第2，上述2個調(diào)諧頻率中的電流I(R11)與電流I(R12)的差是隔離度A、B，可基本充分地確保此隔離度。即，各調(diào)諧頻率中的Q表示調(diào)諧功能部的優(yōu)良度，隔離度表示隔離功能部的優(yōu)良度。
此外，上述頻率F1適用于磁性體金屬的檢測，頻率F2適用于磁性體金屬的檢測。
圖5(a)是作為本實(shí)施形態(tài)的磁場產(chǎn)生單元2的其他實(shí)施例的電性結(jié)構(gòu)的示意圖。圖5(b)表示各構(gòu)成元件的主要功能、作用。圖5中，信號產(chǎn)生單元1a生成包含頻率F1的信號，且供給到連接于變壓器T6的各個不同線圈的發(fā)送線圈L1及電容器C1。發(fā)送線圈L1與電容器C1通過變壓器T6而連接，在頻率F1進(jìn)行調(diào)諧(F1調(diào)諧功能部2aa)。信號產(chǎn)生單元1b生成頻率F2的信號，且供給到連接于變壓器T7的各個不同線圈的發(fā)送線圈L1及電容器C2。發(fā)送線圈L1與電容器C2利用變壓器T7而連接，在頻率F2進(jìn)行調(diào)諧(F2調(diào)諧功能部2ab)。
另一方面，發(fā)送線圈L1與變壓器T6的線圈T6a及變壓器T7的線圈T7b串聯(lián)連接。而且，變壓器T6的線圈T6b、線圈L10及變壓器T7的線圈T7a在使線圈T7a的輸出線(或者，也可以是線圈T6a的輸出線)交叉后而串聯(lián)連接。線圈L10的電感值與發(fā)送線圈L1的值大致相同。此外，標(biāo)記于圖5(a)中變壓器T6、T7的線圈上的●符號表示極性。
在如圖5(a)所示的結(jié)構(gòu)中，著眼于頻率F1時(shí)，頻率F1的成分產(chǎn)生于線圈T6a、線圈T6b、線圈T7b、線圈T7a中的任一個，但在其中，產(chǎn)生于線圈T7b的頻率F1成分，其通過因產(chǎn)生于線圈T7a的頻率F1成分而在線圈T7b中所產(chǎn)生的逆向成分，從而得到消除(成分相抵)。對于頻率F2成分，也可同樣進(jìn)行說明。即，頻率F2的成分產(chǎn)生于線圈T7a、線圈T7b、線圈T6a、線圈T6b中的任一個，但在其中，產(chǎn)生于線圈T6a的頻率F2成分，其通過因產(chǎn)生于線圈T6b的頻率F2成分而在線圈T6a中所產(chǎn)生的逆向成分，從而得到消除。線圈L10是使用與發(fā)送線圈相同值的線圈來補(bǔ)償損耗，以此使上述成分的消除更加完全。
因此，變壓器T6的線圈T6b、線圈L10、及變壓器T7的線圈T7a在頻率F1的區(qū)域中，可忽略從發(fā)送線圈L1所觀察的變壓器T7側(cè)(也有助于F1調(diào)諧功能)，故可使電容器C2與調(diào)諧的發(fā)送線圈L1與電容器C1隔離；在頻率F2的區(qū)域，可忽略從發(fā)送線圈L1所觀察的變壓器T6側(cè)(也有助于F2調(diào)諧功能)，故使電容器C1與調(diào)諧的發(fā)送線圈L1與電容器C2隔離(構(gòu)成隔離功能部2ac)。
圖5(a)中，使變壓器T7a的輸出線交叉，但也可代替上述情況，使T6b、T6a、T7a中的任一線圈的輸出線交叉。而且，也可以不使線圈的輸出線交叉，而是使線圈方向成為逆方向。任一情況下，只要阻止電容器C1對F2調(diào)諧功能2aa的作用，且阻止電容器C2對F1調(diào)諧功能的作用即可。而且，圖5(a)是以易于理解的電路而表示，但考慮共用線圈等種種變形例，以下技術(shù)也屬于本發(fā)明的范疇，即，構(gòu)成由發(fā)送線圈L1、線圈T6a(F1調(diào)諧功能部2aa側(cè))、線圈T7b(F2調(diào)諧功能部2ab側(cè))所形成的回路，及在與其相同的回路中，構(gòu)成由線圈T6b(F1調(diào)諧功能部2aa側(cè))、線圈T7a(F2調(diào)諧功能部2ab側(cè))所形成的回路，以消除由F1調(diào)諧功能部2aa側(cè)向F2調(diào)諧功能部2ab側(cè)所造成的影響，且消除由F2調(diào)諧功能部2aa側(cè)向F1調(diào)諧功能部2ab側(cè)所造成的影響。
上述實(shí)施例中，實(shí)施例1及2特別使用頻率依存性大的元件而構(gòu)成，實(shí)施例3及實(shí)施例4中頻率依存性小。尤其是實(shí)施例4中，除頻率F1、頻率F2所共用的發(fā)送線圈L1及線圈L10以外，僅作為諧振元件的電容器C1、C2，故實(shí)施例4的連接部2a即使不響應(yīng)頻率，也可構(gòu)成各調(diào)諧功能部2aa、2ab及隔離功能部2ac(因此，當(dāng)然在頻率F1區(qū)域、頻率F2區(qū)域發(fā)揮任一功能)。根據(jù)如上所述，實(shí)施例4由頻率性設(shè)計(jì)、調(diào)整少、易制造的元件而構(gòu)成。
以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的結(jié)構(gòu)及技術(shù)內(nèi)容作出些許的更動或修飾為等同變化的等效實(shí)施例，但是凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種金屬檢測裝置，包括磁場產(chǎn)生單元(2)及接收線圈(4)，上述磁場產(chǎn)生單元(2)利用發(fā)送線圈(L1)朝向移動的被檢查體產(chǎn)生包含第1頻率及與上述第1頻率不同的第2頻率的磁場；上述接收線圈(4)檢測上述被檢查體移動時(shí)上述磁場的變動，并且根據(jù)上述接收線圈所檢測的磁場變動來檢測上述被檢查體中所含的金屬，其特征在于上述磁場產(chǎn)生單元包括上述發(fā)送線圈、第1電容器(C1)及第2電容器(C2)，而且，上述發(fā)送線圈與第1電容器及第2電容器電性連接；以及連接部(2a)，接收上述第1頻率及第2頻率；上述連接部包括第1調(diào)諧功能部(2aa)及第2調(diào)諧功能部(2ab)，其中，上述第1調(diào)諧功能部(2aa)包含上述發(fā)送線圈與上述第1電容器并與上述第1頻率調(diào)諧，而上述第2調(diào)諧功能部(2ab)包含上述發(fā)送線圈與上述第2電容器并與上述第2頻率調(diào)諧。
2.如權(quán)利要求1所述的金屬檢測裝置，其特征在于上述連接部包括隔離功能部(2ac)；該隔離功能部(2ac)將上述第1電容器與上述第2調(diào)諧功能部有效地隔離，且將上述第2電容器與上述第1調(diào)諧功能部有效地隔離。
3.如權(quán)利要求1所述的金屬檢測裝置，其特征在于上述連接部響應(yīng)上述第1頻率，使上述發(fā)送線圈與上述第1電容器連接，由此構(gòu)成上述第1調(diào)諧功能部；并且上述連接部響應(yīng)第2頻率，使上述發(fā)送線圈與第2電容器連接，由此構(gòu)成上述第2調(diào)諧功能部。
4.如權(quán)利要求1或3所述的金屬檢測裝置，其特征在于上述連接部包括隔離功能部(2ac)；該隔離功能部(2ac)響應(yīng)上述第1頻率及第2頻率，以使上述第1電容器與上述第2電容器在至少各自調(diào)諧的頻率區(qū)域內(nèi)互不干擾而進(jìn)行隔離。
5.一種金屬檢測裝置，包括磁場產(chǎn)生單元(2)及接收線圈(4)，上述磁場產(chǎn)生單元(2)利用發(fā)送線圈(L1)朝向移動的被檢查體產(chǎn)生包含第1頻率(F1)及與上述第1頻率不同的第2頻率(F2)的磁場；上述接收線圈(4)檢測上述被檢查體移動時(shí)上述磁場的變動，并且根據(jù)上述接收線圈所檢測的磁場變動來檢測上述被檢查體中所含的金屬，其特征在于上述磁場產(chǎn)生單元包括第1電容器(C1)、第2電容器(C2)及發(fā)送線圈(L1)；第1信號產(chǎn)生單元(1a)，向上述第1電容器的一端輸出上述第1頻率的信號；第2信號產(chǎn)生單元(1b)，向上述第2電容器的一端輸出第2頻率的信號；第1連接部，包括第1線圈(L8)，且使上述第1電容器的另一端、上述第1線圈、上述發(fā)送線圈以串聯(lián)的方式連接；以及第2連接部，包括第2線圈(L9)，且使上述第2電容器的另一端、上述第2線圈、上述發(fā)送線圈以串聯(lián)的方式連接，且與上述第1連接部以并聯(lián)于上述發(fā)送線圈的方式而連接，其中上述第1電容器、上述第1線圈及上述發(fā)送線圈構(gòu)成與上述第1頻率調(diào)諧的第1調(diào)諧功能部(2aa)；上述第2電容器、上述第2線圈及上述發(fā)送線圈構(gòu)成與上述第2頻率調(diào)諧的第2調(diào)諧功能部(2ab)。
6.一種金屬檢測裝置，包括磁場產(chǎn)生單元(2)及接收線圈(4)，上述磁場產(chǎn)生單元(2)利用發(fā)送線圈(L1)朝向移動的被檢查體產(chǎn)生包含第1頻率及與上述第1頻率不同的第2頻率的磁場；上述接收線圈(4)檢測上述被檢查體移動時(shí)上述磁場的變動，并且根據(jù)上述接收線圈所檢測的磁場變動來檢測上述被檢查體中所含的金屬，其特征在于上述磁場產(chǎn)生單元包括上述發(fā)送線圈、第1電容器(C1)及第2電容器(C2)，而且，上述發(fā)送線圈與第1電容器及第2電容器電性連接；以及連接部(2a)，上述連接部包括第1調(diào)諧功能部(2aa)、第2調(diào)諧功能部(2ab)與隔離功能部(2ac)，其中，上述第1調(diào)諧功能部(2aa)在上述第1頻率區(qū)域，以包括上述發(fā)送線圈與第1電容器的方式而調(diào)諧；上述第2調(diào)諧功能部(2ab)在上述第2頻率區(qū)域，以包括上述發(fā)送線圈與第2電容器的方式而調(diào)諧；上述隔離功能部(2ac)在上述第1頻率區(qū)域，消除上述第2調(diào)諧功能部對上述第1調(diào)諧功能部的影響，并在上述第2頻率區(qū)域，消除上述第1調(diào)諧功能部對上述第2調(diào)諧功能部的影響。
全文摘要
本發(fā)明是有關(guān)于一種金屬檢測裝置，其不利用開關(guān)等對元件進(jìn)行切換，而是響應(yīng)頻率不同的多個頻率成分，以一個發(fā)送線圈同時(shí)產(chǎn)生在各個頻率調(diào)諧的交流磁場，從而可高效地檢查混入食品等中的金屬。該金屬檢測裝置形成如下結(jié)構(gòu)使構(gòu)成磁場產(chǎn)生單元(2)的構(gòu)成元件連接，以使發(fā)送線圈(L1)與電容器(C1)在第1頻率(F1)時(shí)諧振；而且，使某些構(gòu)成元件連接，以使發(fā)送線圈(L1)與電容器(C2)在第2頻率(F2)時(shí)諧振，進(jìn)一步，某些構(gòu)成元件通過使電容器(C1)與電容器(C2)有效隔離的方式而作用，使至少相同頻率時(shí)互不干擾。
文檔編號G01V3/10GK1961222SQ20058001740
公開日2007年5月9日 申請日期2005年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月4日
發(fā)明者西尾裕幸, 長岡紀(jì)彥, 久保寺茂 申請人:安立產(chǎn)業(yè)機(jī)械株式會社