(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無反射終端器を有し、ガラス織布を通すスリットを設けた少なくとも２本以上の導波管を、前記ガラス織布の移送方向に対して傾斜させて並設してなり、これら導波管にマイクロ波発振器から進行方向が相互に逆で且つ相互に位相をずらしたマイクロ波を供給し、ガラス織布中の導電物質によって生じた反射波を検波器で検波することを特徴とするガラス織布中の導電性物質の検知装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガラス織布（クロス）の中に内在する導電性物質を簡単且つ精度良く検出することができる装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ガラス織布中、特にそれを構成しているガラス繊維中には、その原料あるいは製造の過程において異物が混入することがある。この異物は、主として金属化合物や硫化物などの導電性物質である。ガラス織布中のこれらの導電性物質は、例えば、プリント基板などに使用したとき、その基板上に構成された電気信号回路の絶縁性を損い、そのことが起因して重要な問題を誘発する場合がある。そのために、ガラス織布を製造する工程において、ガラス織布中に内在する導電性物質を事前に検知し、ガラス織布の品質を充分に管理することが要求されている。
【０００３】
従来、ガラス織布中に内在する導電性物質を検知する方法としては、▲１▼誘電率の変化を利用した方法、▲２▼マイクロ波の位相差を利用した方法、▲３▼マイクロ波共振を利用した方法などが試みられている。
【０００４】
しかしながら、これら公知の▲１▼，▲２▼の検知方法では、ガラス織布の繊維の太さやシワ、あるいはガラス織布の含水率などの差違によってガラス織布の誘電率が微少に変わり、このために検知信号レベルも変化してしまうことから、安定化した高感度のレベルで検知することは難しい。また、▲３▼の共振法を利用した方法の場合には、ガラス織布を通過させながらマイクロ波を伝送するスリット導波管の長手方向の電界分布が、常に線路上の同じ位置に波節（波動の振幅の絶対値が最小の点）と波腹（波動の振幅の絶対値が最大の点）の形態の波動、すなわち定在波が存在することとなるために、波腹点近傍を通過ずる導電性物質の検知感度は高いが、反対に波節点近傍を通過する導電性物質の検知感度は低くなる欠点を有している。
【０００５】
一方、近年はプリント基板上に形成される電気配線回路は、ますます高密度化の傾向にあり、このためプリント基板に組み込まれるガラス織布においては、例えば長さが５ｍｍ以下の線状体からなる導電性物質が内在している場合であっても不良と看做され、ガラス織布に内在する導電性物質の許容範囲が、より小さくなってきている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、ガラス繊維の太さやシワ、更に含水率などの影響を排除すると同時に、共振法でみられるように、定在波の波節と波腹との間で電界の強弱が存在することによって起る検知感度の不安定現象を無くし、例えば長さが５ｍｍ以下の微小な線状体からなる導電性物質を、ガラス繊布の全幅にわたって確実に検知することができるガラス織布中の導電性物質の検知装置を得ることを課題とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、無反射終端器を有し、ガラス織布を通すスリットを設けた少なくとも２本以上の導波管を、前記ガラス織布の移送方向に対して傾斜させて並設してなり、これら導波管にマイクロ波発振器から進行方向が相互に逆で且つ相互に位相をずらしたマイクロ波を供給し、ガラス織布中の導電性物質によって生じた反射波を検波器で検波することを特徴とするガラス織布中の導電性物質の検知装置である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図１に示す本発明の実施例について説明すれば次の通りである。
【０００９】
１は９，３８９〜９，４１１ＭＨｚ、例えば基準周波数９，４００ＭＨｚのマイクロ波を発振するマイクロ波発振器であって、発振されるマイクロ波はマイクロ波発振器に内蔵されている変調器によって、たとえば周波数９，４００ＭＨｚに対して±１１ＭＨｚの範囲で変調できるものである。このマイクロ波発振器１から出力されたマイクロ波は分配器２で２分割されて２系統の線路Ａ，Ｂにそれぞれ供給される。
【００１０】
第１の線路Ａにおいて、分配器２から出力は、サーキュレータ３ａ，整合器４ａおよび移相器５ａを経て矩形導波管６ａに供給される。この矩形導波管６ａを通過したマイクロ波は無反射終端器７ａに到達する。そこに到達したマイクロ波は無反射終端器７ａに内蔵されている電波吸収体によって、全て吸収され熱エネルギーとなって系外へ放散されることとなり、一旦無反射終端器７ａに到達したマイクロ波は反射して矩形導波管６ａの方へ戻ることはない。また第２の線路Ｂにおいても、分配器２からの出力は、サーキュレータ３ｂ，整合器４ｂおよび移相器５ｂを経て、上記矩形導波管６ｂと同じ構造を有する矩形導波管６ｂに供給される。そしてこの矩形導波管６ｂを通過したマイクロ波は無反射終端器７ｂに到達し、上記Ａ線路と同じように無反射終端器７ｂに到達したマイクロ波は熱エネルギーとなって系外に放散される。
【００１１】
ここで矩形導波管６ａと６ｂの固有の減衰特性から、矩形導波管６ａと６ｂに供給するマイクロ波の進行方向は相互に逆になるように構成されている。サーキュレータ３ａ．３ｂは、矩形導波管６ａ，６ｂ内で生じた反射波を移相器５ａ，５ｂと整合器４ａ，４ｂとを経由させて検波器８ａ，８ｂの方へ送り込むものである。また、整合器４ａ，４ｂは、矩形導波管６ａ，６ｂ側の負荷インピーダンスの整合をとるためのものである。
【００１２】
移相器５ａ，５ｂはマイクロ波の位相を調整するためのものであり、また無反射終端器７ａ，７ｂは、矩形導波管６ａ，６ｂを通過してきた進行波を全部吸収して、そこで反射させないようにする役割をもつものである。
【００１３】
矩形導波管６ａ，６ｂには、その長手方向に沿ってスリット９ａ，９ｂが長辺面の両中央にそれぞれ形成されており、これらのスリット９ａ，９ｂを通して検出対象であるガラス織布１１が矩形導波管６ａ，６ｂを通過する。
【００１４】
矩形導波管６ａ，６ｂを通過するガラス織布１１に内在する導電性物質によって発生した反射波は、サーキュレータ３ａ，３ｂによって検波器８ａ，８ｂに送られ、検波器８ａ，８ｂは、検波器に内蔵されているダイオードの作用で反射波をアナログ信号に変えて、信号処理警報発信器１０へ伝送させる。
【００１５】
信号処理警報発信器１０は、２線路Ａ，Ｂの検波器８ａ，８ｂから発信されたそれぞれの信号を増幅し、ガラス織布特有の外乱要因である繊維太さの差違、シワ、誘電率や含水率のバラツキ、またガラス織布１１が移動する際の振動などによって発生する不規則な信号（外乱信号）を除去させる機能を有していて、ガラス織布に内在する導電性物質によって発生した反射波に相当した信号だけを選別し、その信号をもとに警報信号として外部へ出力する。
【００１６】
本発明の実施例では、図２ａに示したように、短形導波管６ａ，６ｂの軸心間の距離ｄは、両導波管に伝送するマイクロ波が互いに干渉しない範囲に定めてある。即ち、５０〜１００ｍｍ程度が望ましく、例えば９８ｍｍに定める。また図２（ｂ）に示すように矩形導波管６ａ，６ｂの断面の内法寸法（ａ×ｂ）は、マイクロ波の周波数が８，２００ＭＨｚ〜１２，４００ＭＨｚの範囲で伝送できるもので、例えば２２．９ｍｍ×１０．２ｍｍのものを用いる。また、ガラス織布１１の緯糸ｘおよび経糸ｙの何れかに内在している導電性物質をも検出するために、矩形導波管６ａ，６ｂの軸心方向がガラス織布１１の移送方向に対して∠αだけ傾斜させてある。その理由は次の通りである。
【００１７】
図３はガラス織布１１を構成しているガラス繊維に内在する導電性物質の存在状態を示す模式図である。ガラス織布１１は、ガラス繊維を複数本束ねたものを緯糸ｘと経糸ｙとして織り込まれたものであり、ガラス織布１１に内在する導電性物質Ｐは微小径の線状体としてガラス繊維に内在している。一方、マイクロ波による導電性物質の検出は、矩形導波管６ａ，６ｂに伝送されたマイクロ波が導電性物質に衝突し反射することによって行われるものであるが、上記のようにガラス織布１１に内在する導電性物質Ｐは極めて微小径の線状体であることから、例えば、ガラス織布１１の移送方向を経糸ｙ方向とし、このガラス織布１１の移送方向に対し矩形導波管６ａ，６ｂを直角に配置した場合には、経糸ｙ中に内在する導電性物質Ｐに対してはマイクロ波が反射して検出することができるが、緯糸ｘ中に内在する導電性物質Ｐに対してはマイクロ波の反射が殆ど生じないため検出できない。
【００１８】
そこで、本発明では矩形導波管６ａ，６ｂをガラス織布１１の移送方向に対して∠αだけ傾斜させることにより、緯糸ｘ及び経糸ｙに内在する導電性物質Ｐに対して、マイクロ波を反射させることができ、検出可能になる。そしてこの傾斜角度αを例えば４５゜にすれば、緯糸ｘと経糸ｙの方向に対して、同じ検知感度で導電性物質Ｐを検出することができる。
【００１９】
また、矩形導波管６ａ，６ｂに伝送されたマイクロ波が、ガラス織布１１に内在している導電性物質Ｐに衝突して反射が起り、その反射波が検波器８ａ，８ｂに跳ね返ってくることにより、矩形導波管６ａ，６ｂの内部では、上記マイクロ波の進行波と反射波とが合成された定在波が形成される。この定在波は、図４の〔Ｉ〕の（ａ）に示すよに導波管の同じ位置に波節点１２と波腹点１３をもった波となり、その波腹点１３と波腹点１３との間隔は、たとえば周波数が９，４００ＭＨｚの場合、略２２ｍｍとなり常に一定となる。この隣り合う波腹点間の間隔は、マイクロ波をＴＥ１０モードを伝送したときの管内波長λｇ／２と合致する。
【００２０】
しかしながら、マイクロ波の伝送理論から、定在波の波腹点１３で電界が最大となり、反対に波節点１２で電界が最少となることが判っており、従って、図４の〔Ｉ〕の（ａ）に示すように、ガラス織布１１に導電性物質Ｐが内在している場合の定在波において、その波腹点１３近傍が検波器に取り込まれる場合には高い感度で検出できるが、逆に、波節点１２近傍が検波器に取り込まれる場合は、検知性能が低下することになる。このように、定在波の波腹点１３、波節点１２の位置、即ち検波器に取り込まれるのが定在波の波腹点１３近傍か波節点１２近傍かは、導電性物質Ｐがガラス織布１１のどの位置に内在しているかによって決まる。この関係を矩形導波管の長手方向における検出可否の分布として捉えてみると、図４の〔Ｉ〕の（ｂ）のようになる。
【００２１】
そこで本発明では、このような不都合を無くすために、検出回路を２系統設け、矩形導波管６ａと６ｂとに伝送されるマイクロ波の位相を図４の〔ＩＩ〕の（ａ）のようにλｇ／４だけ相互にずらすように移相器５ａ，５ｂでそれぞれ調整し、その結果図４の〔ＩＩ〕の（ｂ）のように両者が相俟って常に高い検知性能が発揮されるようにしてある。また、上記の移相器は、例えばガラス織布の幅寸法の異なったものを検知する場合、そこで発生する定在波の波長は多少ずれることになり、かかる場合でも移相器５ａ，５ｂで移相を調整することにより、常に最高感度の状態で検知ができることにもなる。
【００２２】
図１の線路ＡまたはＢのどちらか一方において、スリットを設けた導波管の内部をマイクロ波が伝送するとき、そのマイクロ波の減衰量が重要となる。一般的にスリットを設けない通常の矩形導波管を用いて９，４００ＭＨｚのマイクロ波を伝送させたときの単位長さ当りの減衰量は略０．１１ｄＢ／ｍであるのに対し、同一形状寸法の導波管にスリットを設けたものに上記の周波数のマイクロ波を伝送したときの減衰量は、略１，１３ｄＢ／ｍとなり、上記の場合に比べて略１０倍の減衰が生ずることが実測の結果判明している。
【００２３】
この結果によれば、線路ＡもしくはＢのどちらか一方の単列スリットの場合の導電性物質の検知性能は、無反射終端器側に近づくにつれて、その性能は漸次低下してしまうことになる。
【００２４】
そこで本発明は、上記のような不具合を無くすための手段として、線路ＡとＢで矩形導波管６ａと６ｂにおいて、それぞれマイクロ波の進行する方向が相互に逆で対向する２線を構成する方式を採用することにより、ガラス織布１１のすべての部分について導電性物質の有無を確実に検知することができるようにしている。
【００２５】
前述のように、検波器８ａと８ｂとから送信された２つの信号は、信号処理警報発信器１０に入る。この信号処理警報発信器１０は信号処理入力信号を増幅する回路とガラス織布１１が移動する際に生ずる振動、ガラス織布の誘電率あるいは含水率の変化などが起因して発生する不規則な信号を外乱信号として除去し、ガラス織布に内在する導電性物質によって生じた反射波に対応した信号だけを選別する回路、そして上記の選別された信号にもとづき外部へ警報信号として発信させる回路から構成されている。このような機能を構成することにより、不必要な信号による誤動作が無くなり、例えば直径１μ長さ３ｍｍ程度の微小な導電性物質でも検知できることから信頼性の高い検知が可能となるのである。
【００２６】
図５は導電性物質を検知した出力信号をオシロスコープを用いて記録したものを例示したもので、導電性物質があるとこのようにピーク波形を示す。この図の中で上に突出しているピークの高さが高い程、各種の外乱要素に起因する特性変化との比較が容易になることから、微少な導電性物質でも確実に検知が可能で、その検知した結果は高い信頼性を期することができる。
【００２７】
以上で、本発明の一実施例について詳述したが、本発明は、この実施例に限定されるものでなく、他の変更および修正が可能である。例えば、上記実施例において２系統の導波管に、それぞれ矩形導波管を用いたが、円形その他の形状の導波管を用いてもよい。また、Ａ系統の導波管とＢ系統の導波管とを別々に構成したが、これらを一体化したダブル形の導波管を用いても同じ目的は達成できる。
【００２８】
また、実施例では、マイクロ波発振器を１台にし、その出力を分配器で分配して２系統の線路に供給するようにしてあるが、勿論それぞれ２系統の線路に独立してマイクロ波発振器を接合させてもよい。更に、導波管の数を２本以上とすれば、より検出能力を向上することができる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば、ガラス織布中に内在する極めて微小な導電性物質による欠陥をガラス織布の全体に亘って確実に検知できるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例のブロック図である。
【図２】（ａ）は本発明の実施例における導波管の配置を示す平面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ線拡大断面図である。
【図３】導電性物質の存在状態模式図である。
【図４】定在波の説明図である。
【図５】オシロスコープに表われた検波波形の一例を示す図である。
【符号の説明】
１    マイクロ波発振器
２    分配器
３ａ，３ｂ    サーキュレータ
４ａ，４ｂ    整合器
５ａ，５ｂ    移相器
６ａ，６ｂ    導波管
７ａ，７ｂ    無反射終端器
８ａ，８ｂ    検波器
９ａ，９ｂ    スリット
１０    信号処理警報発信器
１１    ガラス織布
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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