JP4986654B2 - Magnetic detection method - Google Patents
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Description
本発明は、磁性物と導電性物とが共存する対象物から磁性物のみを磁気インピーダンス効果センサにより検知する方法に関し、例えばアルミニウム箔ラミネートパック飲料中に入り込んだ機械破片等の磁性異物を検知するのに使用されるものである。 The present invention relates to a method for detecting only a magnetic substance from an object in which a magnetic substance and a conductive substance coexist with a magnetic impedance effect sensor, and for example, detecting a magnetic foreign substance such as a machine piece entering an aluminum foil laminate pack beverage. It is used for
アモルファス合金ワイヤとして、自発磁化の方向がワイヤ周方向に対し互いに逆方向の磁区が交互に磁壁で隔てられた構成の外殻部を有する、零磁歪乃至は負磁歪のアモルファス合金ワイヤが開発されている。
かかる零磁歪乃至は負磁歪のアモルファス磁性ワイヤに高周波電流したときに発生するワイヤ両端間出力電圧中のインダクタンス電圧分は、ワイヤの横断面内に生じる円周方向磁束によって上記の円周方向に易磁化性の外殻部が円周方向に磁化されることに起因して発生する。従って、周方向透磁率μθは同外殻部の円周方向の磁化に依存する。
而るに、この通電中のアモルファスワイヤに外部磁界を作用させると、上記通電による円周方向磁束と外部磁束との合成により、上記円周方向に易磁化性を有する外殻部に作用する磁束の方向が円周方向からずれ、それだけ円周方向への磁化が生じ難くなり、上記周方向透磁率μθが変化し、上記インダクタンス電圧分が変動することになる。
而して、この変動現象が磁気インダクタンス効果と称され、この効果を奏するアモルファスワイヤ等が磁気インダクタンス効果素子と称されている。
As an amorphous alloy wire, an amorphous alloy wire having zero magnetostriction or negative magnetostriction has been developed, which has an outer shell portion in which magnetic domains whose spontaneous magnetization directions are opposite to each other in the circumferential direction of the wire are separated by a domain wall. Yes.
The inductance voltage component in the output voltage between both ends of the wire generated when a high frequency current is applied to the zero magnetostrictive or negative magnetostrictive amorphous magnetic wire is easily increased in the circumferential direction by the circumferential magnetic flux generated in the cross section of the wire. It occurs due to the magnetized outer shell being magnetized in the circumferential direction. Therefore, the circumferential magnetic permeability mu theta depends on the circumferential direction of magnetization of Dosotokara portion.
Therefore, when an external magnetic field is applied to the energized amorphous wire, the magnetic flux acting on the outer shell portion having the easily magnetizable property in the circumferential direction is obtained by synthesizing the circumferential magnetic flux and the external magnetic flux by the energization. direction deviates from the circumferential direction, correspondingly hardly occur magnetization in the circumferential direction, the circumferential permeability mu theta changes, the inductance voltage content will vary.
Thus, this fluctuation phenomenon is called a magnetic inductance effect, and an amorphous wire or the like that exhibits this effect is called a magnetic inductance effect element.
更に、上記通電電流の周波数がMHzオ−ダになると、高周波表皮効果が大きく現れ、表皮深さδ=(2ρ/wμθ)1/2(μθは前記した通り、円周方向透磁率、ρは電気抵抗率、wは角周波数をそれぞれ示す)がμθにより変化し、このμθが前記した通り、外部磁界によって変化するので、ワイヤ両端間出力電圧中の抵抗電圧分も外部磁界で変動するようになる。
而して、この変動現象が磁気インピーダンス効果と称され、この効果を奏するアモルファスワイヤ等が磁気インピーダンス効果素子と称されている。
Further, when the frequency of the energization current is in the order of MHz, a high-frequency skin effect appears greatly, and the skin depth δ = (2ρ / wμ θ ) 1/2 (μ θ is the circumferential permeability, as described above, ρ is electrical resistivity, w is shows the angular frequency, respectively) is changed by mu theta, as the mu theta is the so changed by an external magnetic field, the resistance voltage of the in wire ends between the output voltage under the external magnetic field It will fluctuate.
Thus, this fluctuation phenomenon is called a magnetoimpedance effect, and an amorphous wire or the like that exhibits this effect is called a magnetoimpedance effect element.
そこで、この磁気インピーダンス効果素子を利用した外部磁界検出法(例えば、特許文献1参照)及び磁気インダクタンス効果を使用した外部磁界検出方法(例えば、特許文献2参照)が提案されている。 Therefore, an external magnetic field detection method using the magneto-impedance effect element (see, for example, Patent Document 1) and an external magnetic field detection method using the magnetic inductance effect (see, for example, Patent Document 2) have been proposed.
上記において、外部磁界の正負により上記磁界の周方向ずれφにも正負が生じるが、周方向の磁界の減少倍率cos(±φ)は変わらず、従ってμθの減少度は外部磁界の方向の正負によっては変化されない。従って、外部磁界−出力特性は磁界をx軸に、出力をy軸にとると、図2の(イ)に示すように、y軸に対してほぼ左右対称となる。また、図2の(イ)に示すように、非線形になる。 In the above, the positive and negative of the external magnetic field causes the circumferential shift φ of the magnetic field to be positive or negative, but the reduction factor cos (± φ) of the circumferential magnetic field does not change. Does not change. Accordingly, the external magnetic field-output characteristics are substantially symmetrical with respect to the y-axis as shown in FIG. 2A when the magnetic field is taken on the x-axis and the output is taken on the y-axis. In addition, as shown in FIG.
この磁気インピーダンス効果素子を使用した磁界検出回路は、基本的には、図6に示すように(1)磁気インピーダンス効果素子1’に高周波励磁電流を加えるための高周波電流源2’と、(2)磁気インピーダンス効果素子1’と、(3)磁気インピーダンス効果素子に加わる外部磁界Hexで前記高周波励磁電流(搬送波)を変調させた変調波を復調する検波回路3’と、(4)復調波を増幅する増幅器4’と、(5)検出出力端5’等から構成されている。
図3の(イ)は磁気インピーダンス効果素子に加えられる被検出磁界(外部磁界)Hexを、(ロ)は磁気インピーダンス効果素子に流される高周波励磁電流波(搬送波)Icを、(ハ)は磁気インピーダンス効果素子の出力としての変調波を、(ニ)は復調波をそれぞれ示している。
As shown in FIG. 6, the magnetic field detection circuit using this magneto-impedance effect element basically has (1) a high-frequency
3A shows the detected magnetic field (external magnetic field) Hex applied to the magneto-impedance effect element, FIG. 3B shows the high-frequency excitation current wave (carrier wave) Ic passed through the magneto-impedance effect element, and FIG. A modulated wave as an output of the impedance effect element is shown, and (d) shows a demodulated wave.
被検出磁界の振幅Hexと出力Eoutの振幅との関係を図示すると前記の左右対称性及び非線形性から図2の(イ)のように表わすことができる。
そこで、図6の回路において、6’で示す負帰還用コイルで負帰還をかけて図2の(ロ)に示すように特性を直線化することが行われている。
更に、図2の(ハ)に示すように、図2の(ロ)の特性を、図2の(ハ)に示すようにバイアス磁界により矢印方向に移動させ、極性判別可能とすることも行われている。
図5において、7’はバイアス磁界用コイルを示している。
The relationship between the amplitude Hex of the detected magnetic field and the amplitude of the output Eout can be expressed as shown in FIG.
Therefore, in the circuit of FIG. 6, the characteristic is linearized as shown in FIG. 2B by applying negative feedback with a negative feedback coil 6 '.
Further, as shown in FIG. 2C, the characteristics shown in FIG. 2B can be moved in the direction of the arrow by a bias magnetic field as shown in FIG. It has been broken.
In FIG. 5, reference numeral 7 'denotes a bias magnetic field coil.
図7の(イ)及び(ロ)は前記磁気インピーダンス効果センサにおける公知のコイル付き磁気インピーダンス効果素子を示し、図7の(イ)に示すものでは、磁気インピーダンス効果素子1’に負帰還用コイル6’とバイアス磁界用コイル7’とを巻き付けてあり、図7の(イ)に示すものでは、基板100’の片面に磁気インピーダンス効果素子1’を配設し、基板の他面に鉄芯103’を前記磁気インピーダンス効果1’とで磁気ループ回路を構成するように配設し、該鉄芯103’に負帰還用コイル6’とバイアス磁界用コイル7’とを巻き付けてある(特許文献3)。
前記の磁気インピーダンス効果センサによれば、スキャニング法により、鉄片等の磁性異物を検知することができる。鉄などは加工や使用中に受ける応力、地磁気等の磁界の被曝などにより通常磁化されており、その磁気双極子が発生する磁界が微弱であっても、磁気インピーダンス効果センサを使用すれば、その高感度のために検知可能である。 According to the magnetic impedance effect sensor, magnetic foreign matters such as iron pieces can be detected by a scanning method. Iron is usually magnetized due to stress received during processing and use, exposure to magnetic fields such as geomagnetism, etc. Even if the magnetic field generated by the magnetic dipole is weak, if a magnetic impedance effect sensor is used, Detectable due to high sensitivity.
ところで、図7の(ロ)に示すコイル付き磁気インピーダンス効果素子を用いた磁気インピーダンス効果センサでは、本発明者等の鋭意検討結果によれば、導電性物に対しても出力することが判明した。
その理由を検証すると、励磁電流の通電により磁気インピーダンス効果素子の周りに発生する磁界が導電性物に印加され、導電性物にうず電流が流れ、そのうず電流により発生する磁界、すなわち反作用磁界によって前記の印加磁界が減じられ、磁気インピーダンス効果素子が導電性物上を通過する際の前記磁界の変化のために、出力変化が生じる結果である。
従って、アルミニウム箔・紙ラミネートパックで包装した飲料品のパック中に機械破片などの鉄系細片が含まれているか否かを検査する場合、鉄系細片の含有のない正常品でも出力が発生し、この正常品出力と鉄系細片の含有品出力との混同が避けられず、正確な検査を行うことができない。
By the way, in the magneto-impedance effect sensor using the coiled magneto-impedance effect element shown in (b) of FIG. .
When the reason is verified, the magnetic field generated around the magneto-impedance effect element by energization of the exciting current is applied to the conductive material, the eddy current flows through the conductive material, and the magnetic field generated by the eddy current, that is, the reaction magnetic field As a result, the applied magnetic field is reduced, and the change in output occurs due to the change in the magnetic field when the magneto-impedance effect element passes over the conductive material.
Therefore, when inspecting whether or not a beverage pack packaged with an aluminum foil / paper laminate pack contains iron-based strips such as mechanical debris, even normal products that do not contain iron-based strips will output. Occurrence and confusion between the normal product output and the iron product containing product output cannot be avoided, and an accurate inspection cannot be performed.
本発明の目的は、導電性物の共存のもとでも磁性物を磁気インピーダンス効果センサにより確実に検知することにある。 An object of the present invention is to reliably detect a magnetic material by a magnetic impedance effect sensor even in the presence of a conductive material.
請求項1に係る磁性物の検出方法は、磁気インピーダンス効果素子と、該素子に高周波励磁電流を通電する高周波電流源と、磁気インピーダンス効果素子の軸方向に作用する被検出磁界で磁気インピーダンス効果により前記高周波励磁電流が変調された変調波を復調する検波回路と、その復調波を増幅する増幅回路と、増幅回路の出力を前記素子に負帰還用コイルを介して負帰還させる負帰還回路と、前記素子にバイアス磁界を加えるバイアス磁界用コイルとを有し、増幅回路と検出出力端との間にクリップ回路を備え、しかも前記高周波励磁電流によって素子内部と外部に励磁電流周方向磁界を発生させる磁気インピーダンス効果センサを使用して、導電性物に磁性物が共存することのある対象物から磁性物を検出する方法であり、磁性物の共存しない導電性物の対象物を磁気インピーダンス効果センサに対し移動させつつその磁気インピーダンス効果センサの素子に励磁電流を流して導電性物の対象物に励磁電流周方向磁界を作用させ、その導電性物から発生する反作用磁界により励磁電流を変化させ、その変化された磁気インピーダンス効果素子出力端電圧を検波回路を経て増幅回路出力端に出力させ、この出力を切り取るように前記クリップ回路の基準値を設定し、この設定のもとで、導電性物に磁性物を含む対象物の磁気インピーダンス効果センサに対する移動において、磁性物から発生する磁気で磁気インピーダンス効果により変調されると共に磁性物の前記反作用磁界で変化された磁気インピーダンス効果素子出力端電圧を検波回路で復調させ、その復調波を増幅回路及び前記基準値設定のクリップ回路を経て検出出力端に出力させることを特徴とする。According to a first aspect of the present invention, there is provided a magnetic substance detection method comprising: a magneto-impedance effect element; a high-frequency current source for supplying a high-frequency excitation current to the element; and a detected magnetic field acting in an axial direction of the magneto-impedance effect element. A detector circuit that demodulates the modulated wave modulated with the high-frequency excitation current, an amplifier circuit that amplifies the demodulated wave, a negative feedback circuit that negatively feeds the output of the amplifier circuit to the element via a negative feedback coil, A bias magnetic field coil for applying a bias magnetic field to the element; a clip circuit between the amplifier circuit and the detection output terminal; and an excitation current circumferential magnetic field generated inside and outside the element by the high-frequency excitation current A method for detecting a magnetic substance from an object in which a magnetic substance may coexist with a conductive substance using a magneto-impedance effect sensor. While moving a non-coexisting conductive object relative to the magneto-impedance effect sensor, an exciting current is passed through the element of the magneto-impedance effect sensor to cause an exciting current circumferential magnetic field to act on the conductive object, and the conductivity The exciting current is changed by the reaction magnetic field generated from the object, the changed magneto-impedance effect element output terminal voltage is output to the amplifier circuit output terminal through the detection circuit, and the reference value of the clip circuit is set so as to cut this output. Under this setting, in the movement of the object including the magnetic material in the conductive material with respect to the magneto-impedance effect sensor, the magnetic field generated by the magnetic material is modulated by the magneto-impedance effect and the reaction magnetic field of the magnetic material The output voltage of the magneto-impedance effect element that has been changed in
請求項2に係る磁性物の検出方法は、請求項1の磁性物の検知方法において、出力を磁気インピーダンス効果素子に負帰還させるための負帰還用コイル及び同素子にバイアス磁界を加えるためのバイアス磁界用コイルとが、磁気インピーダンス効果素子とでループ磁気回路を構成する鉄芯に巻装されている磁気インピーダンス効果センサを使用することを特徴とする。The magnetic substance detection method according to
請求項3に係る磁性物の検知方法は、請求項1または2の磁性物の検知方法において、導電性物がアルミニウム箔ラミネート包装容器のアルミニウム箔であり、磁性物がその容器の内容物中の異物であることを特徴とする。The magnetic substance detection method according to claim 3 is the magnetic substance detection method according to
磁気インピーダンス効果素子が負帰還用コイルやバイアス磁界用コイルで囲まれていないから、励磁電流の通電により磁気インピーダンス効果素子から発生する磁界が導電性物に作用し、導電性物にうず電流が流れ、このうず電流により発生する反作用磁界で励磁電流が変化され、この励磁電流の変化のために出力が生じる。しかしながら、この出力分を減算して検出出力としているから、導電性物は検知されない。
磁性物に対しては、磁性物の磁化磁気によって前記の励磁電流が変調され(磁気インピーダンス効果)、この変調波の復調によりその磁気が検出される。
従って、導電性物と磁性物とが共存している対象から、磁性物のみを検出できる。
Since the magneto-impedance effect element is not surrounded by the negative feedback coil or the bias magnetic field coil, the magnetic field generated from the magneto-impedance effect element when the excitation current is applied acts on the conductive material, and eddy current flows through the conductive material. The exciting current is changed by the reaction magnetic field generated by the eddy current, and an output is generated due to the change of the exciting current. However, since the output is subtracted to obtain the detection output, the conductive material is not detected.
For a magnetic material, the excitation current is modulated by the magnetism of the magnetic material (magnetic impedance effect), and the magnetism is detected by demodulating the modulated wave.
Therefore, only the magnetic substance can be detected from the target in which the conductive substance and the magnetic substance coexist.
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図1−1は本発明に使用する磁気インピーダンス効果センサの回路図の一例を示している。
図1−1において、10はコイル付き磁気インピーダンス効果素子である。1はそのコイル付き磁気インピーダンス効果素子10の磁気インピーダンス効果素子であり、図2の(イ)に示す特性を有する。図2の(イ)において、Hexは磁気インピーダンス効果素子の軸方向に作用する被検出磁界、Eoutは出力である。6はその負帰還用コイルを示し、前記の特性が図2の(ロ)に示すようにリニア特性とされる。7はそのバイアス磁界用コイルを示し、図2の(ロ)の特性がバイアス磁界Hbでシフトされて極性判別可能とされる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1-1 shows an example of a circuit diagram of a magneto-impedance effect sensor used in the present invention.
In FIG. 1-1, 10 is a magneto-impedance effect element with a coil.
図1−2の(イ)はそのコイル付き磁気インピーダンス効果素子の一例を示す側面図、図1−2の(ロ)は同じく底面図、図1−2の(ハ)は図1−2の(ロ)におけるハ−ハ断面図である。
図1−2において、100は基板チップであり、例えばセラミックス板を使用できる。101は基板片の片面に設けた電極であり、磁気インピーダンス効果素子接続用突部102を備えている。この電極は導電ペースト、例えば銀ペーストの印刷・焼付けにより設けることができる。1は電極101,101の突部102,102間に溶接により接続した磁気インピーダンス効果素子であり、零磁歪乃至負磁歪のアモルファスワイヤ、アモルファスリボン、スパッタ膜等を使用できる。103は鉄やフェライト等からなるC型鉄芯、6はC型鉄芯に巻装した負帰還用コイル、7は同じくバイアス磁界用コイルであり、磁気インピーダンス効果素子1とC型鉄芯103とでループ磁気回路を構成するように、C型鉄芯103の両端を基板片100の他面に接着剤等で固定してある。鉄芯材料としては、残留磁束密度の小さい磁性体であればよく、例えば、パーマロイ、フェライト、鉄、アモルファス磁性合金の他、磁性体粉末混合プラスチック等を挙げることができる。
1-2 (a) is a side view showing an example of the coiled magneto-impedance effect element, FIG. 1-2 (b) is a bottom view, and FIG. 1-2 (c) is FIG. 1-2. It is a ha sectional drawing in (b).
In FIG. 1-2, 100 is a board | substrate chip and can use a ceramic board, for example.
磁気インピーダンス効果素子1には、自発磁化の方向がワイヤ周方向に対し互いに逆方向の磁区が交互に磁壁で隔てられた構成の外殻部を有する、零磁歪乃至は負磁歪のアモルファス合金ワイヤが使用される。かかる零磁歪乃至は負磁歪のアモルファス磁性ワイヤに高周波励磁電流を流したときに発生するワイヤ両端間出力電圧中のインダクタンス電圧分は、ワイヤの横断面内に生じる円周方向磁束によって上記の円周方向に易磁化性の外殻部が円周方向に磁化されることに起因して発生する。従って、周方向透磁率μθは同外殻部の円周方向の磁化に依存する。而るに、この通電中のアモルファスワイヤの軸方向に信号磁界を作用させると、上記通電による円周方向磁束と信号磁界磁束との合成により、上記円周方向に易磁化性を有する外殻部に作用する磁束の方向が円周方向からずれ、それだけ円周方向への磁化が生じ難くなり、上記周方向透磁率μθが変化し、上記インダクタンス電圧分が変動することになる。この変動現象は磁気インダクタンス効果と称され、これは上記高周波励磁電流(搬送波)が被検出磁界(信号波)で変調される現象ということができる。更に、上記通電電流の周波数がMHzオ−ダになると、高周波表皮効果が大きく現れ、表皮深さδ=(2ρ/wμθ)1/2(μθは前記した通り円周方向透磁率、ρは電気抵抗率、wは角周波数をそれぞれ示す)がμθにより変化し、このμθが前記した通り、信号磁界によって変化するので、ワイヤ両端間出力電圧中の抵抗電圧分も信号磁界で変動するようになる。この変動現象は磁気インピーダンス効果と称され、これは図3に示すように、図3の(ロ)に示す高周波励磁電流(搬送波)が図3の(イ)に示す被検出磁界(信号波)で図3の(ハ)に示すように変調される現象ということができる。
The magneto-
図1−1において、2は磁気インピーダンス効果素子に高周波励磁電流を加えるための高周波電流源回路、3は磁気インピーダンス効果素子の軸方向に作用する被検出磁界H(信号波)で前記高周波励磁電流(搬送波)を変調させた被変調波を復調する検波回路、4は復調波を増幅する増幅回路、60は負帰還回路、70はバイアス磁界用+Vcc電源、50は増幅回路出力を所定のクリップ値で減算するクリップ回路、5は検出出力端である。
1-1, 2 is a high-frequency current source circuit for applying a high-frequency excitation current to the magneto-impedance effect element, and 3 is a detected magnetic field H (signal wave) acting in the axial direction of the magneto-impedance effect element. Detection circuit for demodulating a modulated wave modulated by (carrier wave), 4 an amplifier circuit for amplifying the demodulated wave, 60 a negative feedback circuit, 70 for a bias magnetic field + Vcc power supply, and 50 for an amplifier circuit output with a predetermined clip value The
前記磁気インピーダンス効果素子には、零磁歪乃至は負磁歪のアモルファスワイヤの外、アモルファスリボン、アモルファススパッタ膜等も使用できる。
磁気インピーダンス効果素子1の組成としては、遷移金属と非金属の合金で非金属が10〜30原子%組成のもの、特に遷移金属と非金属との合金で非金属量が10〜30原子%を占め、遷移金属がFeとCoで非金属がBとSiであるかまたは遷移金属がFeで非金属がBとSiである組成のものを使用することができ、例えば、組成Co70.5B15Si10Fe4.5、長さ2000μm〜6000μm、外径30μm〜50μmφのものを使用できる。
As the magneto-impedance effect element, an amorphous wire having zero magnetostriction or negative magnetostriction, an amorphous ribbon, an amorphous sputtered film, or the like can be used.
The composition of the magneto-
前記の高周波励磁電流には、例えば連続正弦波、パルス波、三角波等の通常の高周波を使用でき、高周波励磁電流源としては、例えばハートレー発振回路、コルピッツ発振回路、コレクタ同調発振回路、ベース同調発振回路のような通常の発振回路の外、水晶発振器の矩形波出力を直流分カットコンデンサを経て積分回路で積分しこの積分出力の三角波を増幅回路で増幅する三角波発生器、CMOS−ICを発振部として使用した三角波発生器等を使用できる。 For the high-frequency excitation current, a normal high frequency such as a continuous sine wave, a pulse wave, or a triangular wave can be used. As the high-frequency excitation current source, for example, a Hartley oscillation circuit, a Colpitts oscillation circuit, a collector tuned oscillation circuit, a base tuned oscillation In addition to a normal oscillation circuit such as a circuit, a square wave generator that integrates the square wave output of a crystal oscillator via a DC cut capacitor with an integration circuit and amplifies the triangular wave of this integration output with an amplification circuit, and a CMOS-IC oscillation unit The triangular wave generator used as can be used.
前記の検波回路としては、例えば被変調波を演算増幅回路で半波整流しこの半波整流波を並列RC回路またはRCローパスフィルターで処理して半波整流波の包絡線出力を得る構成、被変調波をダイオードで半波整流しこの半波整流波を並列RC回路またはRCローパスフィルターで処理して半波整流波の包絡線出力を得る構成等を使用できる。
また、被変調波(周波数fs)に同調させた周波数fsの方形波を被変調波に乗算して信号波をサンプリングする同調検波を使用することができる。
上記の実施例では、被変調波の復調によって被検出磁界(信号波)を取り出しているが、これに限定されず、磁気インピーダンス効果素子に作用する信号磁界(信号波)で変調された高周波励磁電流波(搬送波)から信号磁界を検波し得るものであれば、適宜の検波手段を使用できる。
As the detection circuit, for example, a configuration in which a modulated wave is half-wave rectified by an operational amplifier circuit, and this half-wave rectified wave is processed by a parallel RC circuit or an RC low-pass filter to obtain an envelope output of the half-wave rectified wave, A configuration in which the modulated wave is half-wave rectified by a diode and the half-wave rectified wave is processed by a parallel RC circuit or an RC low-pass filter to obtain an envelope output of the half-wave rectified wave can be used.
Further, it is possible to use tuning detection in which a signal wave is sampled by multiplying the modulated wave by a square wave having a frequency fs tuned to the modulated wave (frequency fs).
In the above embodiment, the detected magnetic field (signal wave) is extracted by demodulating the modulated wave. However, the present invention is not limited to this, and the high frequency excitation modulated by the signal magnetic field (signal wave) acting on the magneto-impedance effect element. As long as the signal magnetic field can be detected from the current wave (carrier wave), an appropriate detection means can be used.
図4は、パック飲料品の製造工程において、製造工程中に発生してパック中に落下した機械破片などの磁性物を本発明により検知するアルミニウム箔ラミネートパック飲料品の検査ラインを示し、Cはコンベア、Pはアルミニウム箔ラミネートパック飲料品である。Sは磁気インピーダンス効果センサを示し、パック内に落下した機械破片(磁性物破片)が通常パック内定面まで沈下するので、その破片と磁気インピーダンス効果素子との距離を可及的に短くするために、パックの下方に、かつ磁気インピーダンス効果素子をパック底面に対面させるように配設してある。
本発明を実施するには、コンベアによりアルミニウム箔ラミネートパック飲料品を走行させると共に磁気インピーダンス効果センサの磁気インピーダンス効果素子に励磁電流を流し磁界を発生させる。
磁気インピーダンス効果素子が負帰還用コイルやバイアス磁界用コイル等で囲まれておらず磁気遮蔽が無いから、磁気インピーダンス効果素子の周囲空間に前記磁界が広く分布して移送中のパック飲料品に加わる。従って、パックのアルミニウム箔にその導電性のためにうず電流が発生し、反作用磁界により前記励磁電流が変動される。
その変動は、磁気インピーダンス効果素子の直下をパックの中央点が通過するときに最大となり、この変動された励磁電流の磁気インピーダンス効果素子出力端電圧が検波回路を経て増幅回路出力端に図5の(イ)に示すように出力される(その出力値をΔEで示している)。図5の(イ)において、時間Tは、先のパックの中央点が磁気インピーダンス効果センサの直下を通過する時点から次のパックの中央点が磁気インピーダンス効果センサの直下を通過する時点までの時間に一致している。
FIG. 4 shows an inspection line for an aluminum foil laminate pack beverage that detects magnetic materials such as mechanical fragments generated in the production process and dropped in the pack in the production process of the pack beverage according to the present invention. Conveyor P is an aluminum foil laminate pack beverage. S indicates a magneto-impedance effect sensor, and mechanical debris (magnetic debris) that has fallen into the pack usually sinks to the fixed surface in the pack. In order to shorten the distance between the debris and the magneto-impedance effect element as much as possible. The magneto-impedance effect element is disposed below the pack so as to face the bottom of the pack.
To carry out the present invention, an aluminum foil laminate pack beverage is run by a conveyor, and an exciting current is passed through the magneto-impedance effect element of the magneto-impedance effect sensor to generate a magnetic field.
Since the magneto-impedance effect element is not surrounded by a negative feedback coil, a bias magnetic field coil, etc., and there is no magnetic shielding, the magnetic field is widely distributed in the surrounding space of the magneto-impedance effect element and added to the packed beverage being transferred. . Therefore, an eddy current is generated in the aluminum foil of the pack due to its conductivity, and the excitation current is changed by the reaction magnetic field.
The fluctuation becomes maximum when the center point of the pack passes directly below the magneto-impedance effect element, and the output voltage of the magneto-impedance effect element of the fluctuating excitation current passes through the detection circuit to the output terminal of the amplifier circuit of FIG. (A) is output (the output value is indicated by ΔE). In FIG. 5A, time T is the time from the time when the center point of the previous pack passes directly under the magneto-impedance effect sensor to the time when the center point of the next pack passes directly under the magneto-impedance effect sensor. It matches.
前記の磁性物破片が入ったパックが磁気インピーダンス効果素子の直上を通過すると、該破片が加工時や破断時の応力などのために磁化されているから、その磁気双極子による発生磁界が磁気インピーダンス効果素子に作用して励磁電流が磁気インピーダンス効果により変調され、磁気インピーダンス効果素子端のその変調出力が検波回路で復調されて出力が得られる。この出力は、図5の(ロ)に示すように、励磁電流が磁性物破片の磁気で変調されることによる出力、すなわち磁気インピーダンス効果に基づく出力値Eとパックのアルミニウム箔の反作用磁界に基づく出力値ΔEとが重畳されたものである。
本発明においては、増幅回路出力をクリップ回路に通し前記出力分ΔEよりやや高い値ΔE’でクリップして検出出力としており、図5の(ハ)に示すように、パックのアルミニウム箔による干渉を排除してパック内侵入磁性異物を確実に検知できる。
When the pack containing the magnetic fragments passes immediately above the magneto-impedance effect element, the fragments are magnetized due to stress at the time of processing or fracture, so that the magnetic field generated by the magnetic dipole is magnetic impedance. Acting on the effect element, the exciting current is modulated by the magneto-impedance effect, and the modulation output at the end of the magneto-impedance effect element is demodulated by the detection circuit, and an output is obtained. As shown in FIG. 5 (b), this output is based on the output resulting from the excitation current being modulated by the magnetism of the magnetic fragment, that is, the output value E based on the magnetoimpedance effect and the reaction magnetic field of the aluminum foil of the pack. The output value ΔE is superimposed.
In the present invention, the output of the amplifier circuit is passed through a clip circuit and clipped at a value ΔE ′ slightly higher than the output ΔE to obtain a detection output. As shown in FIG. It is possible to reliably detect magnetic foreign matter intruding into the pack.
上記の実施例では、磁気インピーダンス効果センサを固定とし、被検知物を移動させているが、被検知物を所定の間隔で配置し、それらの直上に磁気インピーダンス効果センサを移動させることもできる。
上記の実施例では、アルミニウム箔のような導電性物に本来付けられるべきでない鉄破片のような磁性物が付いているか否かを検査しているが、本来磁性物が付けられているべき導電性物からその磁性物が脱落しているか否かを検査する場合にも、本発明を適用できる。
前記実施例では、導電性物と磁性物とが実質的に一体の対象物(鉄破片侵入のアルミニウム箔ラミネートパック飲料品)と導電性物(鉄破片侵入のない正常なアルミニウム箔ラミネートパック飲料品)との中から導電性物と磁性物とが実質的に一体の対象物を検知するようにしているが、磁性物品と導電性物品との中から磁性物品を検知するのに使用することもできる。
In the above embodiment, the magneto-impedance effect sensor is fixed and the object to be detected is moved. However, the object to be detected can be arranged at a predetermined interval, and the magneto-impedance effect sensor can be moved directly above them.
In the above embodiment, it is inspected whether or not a magnetic material such as an iron fragment that should not be attached to a conductive material such as an aluminum foil is attached. The present invention can also be applied when inspecting whether or not the magnetic material has fallen off from the property.
In the above embodiment, the conductive material and the magnetic material are substantially integrated (a broken piece of aluminum foil laminate pack beverage with intrusion of iron fragments) and a conductive material (a normal aluminum foil laminated pack beverage without intrusion of iron fragments). ) To detect an object in which a conductive material and a magnetic material are substantially integrated, but may be used to detect a magnetic product from a magnetic product and a conductive product. it can.
1 磁気インピーダンス効果素子
10 磁気インピーダンス効果センサ
2 励磁電流源
3 検波回路
4 増幅回路
5 検出出力端
50 クリップ回路
6 負帰還磁界用コイル
7 バイアス磁界用コイル
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