(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査体（１）の搬送路に沿って、交流の励磁信号が印加される送信コイル（６）と差動接続された受信コイル（７）とを配設し、前記受信コイルの出力信号に基づいて前記被検査体に含まれる金属片を検出する金属検出機において、
一定周期で乱数を発生しこの乱数の値に対応して電圧値が変化する乱数信号を出力する乱数発生器（４０）と、
この乱数発生器から出力された乱数信号の各電圧値に対応して変化する周波数を有する励磁信号（ａ1）を出力して前記送信コイル（６）に印加する電圧制御発振器（４１）と、
この電圧制御発振器で周波数拡散された励磁信号（ａ1）の位相を９０°移相する９０°移相器（１０）と、
前記受信コイルの出力信号（ｂ）を、前記電圧制御発振器で周波数拡散された励磁信号（ａ1）で、同期検波するとともに周波数逆拡散する第１の同期検波器（３８ａ）と、
前記受信コイルの出力信号（ｂ）を、前記９０°移相器で位相が９０°移相された励磁信号（ａ2）で、同期検波するとともに周波数逆拡散する第２の同期検波器（３８ｂ）と、
前記第１、第２の同期検波器で周波数逆拡散された後の各出力信号（ｃ1、ｃ2）に含まれる前記励磁信号の周波数成分以外の周波数成分をそれぞれ除去する一対のバンドパスフィルタ（３９ａ、３９ｂ）と
を備えたことを特徴とする金属検出機。
【請求項２】
被検査体（１）の搬送路に沿って、交流の励磁信号が印加される送信コイル（６）と差動接続された受信コイル（７）とを配設し、前記受信コイルの出力信号に基づいて前記被検査体に含まれる金属片を検出する金属検出機において、
一定周期で電圧値が鋸歯状に変化するランプ波形信号を出力するランプ波形発生回路（４２）と、
このランプ波形発生回路から出力されたランプ波形信号の各電圧値に対応して変化する周波数を有する励磁信号（ａ1）を出力して前記送信コイル（６）に印加する電圧制御発振器（４１）と、
この電圧制御発振器で周波数拡散された励磁信号（ａ1）の位相を９０°移相する９０°移相器（１０）と、
前記受信コイルの出力信号（ｂ）を、前記電圧制御発振器で周波数拡散された励磁信号（ａ1）で、同期検波するとともに周波数逆拡散する第１の同期検波器（３８ａ）と、
前記受信コイルの出力信号（ｂ）を、前記９０°移相器で位相が９０°移相された励磁信号（ａ2）で、同期検波するとともに周波数逆拡散する第２の同期検波器（３８ｂ）と、
前記第１、第２の同期検波器で周波数逆拡散された後の各出力信号（ｃ1、ｃ2）に含まれる前記励磁信号の周波数成分以外の周波数成分をそれぞれ除去する一対のバンドパスフィルタ（３９ａ、３９ｂ）と
を備えたことを特徴とする金属検出機。
【請求項３】
前記送信コイル（６）と前記受信コイル（７）とに対して、同調特性を緩和するための同調緩和回路（５１、５２、５３）を設けることを特徴とする請求項１又は２記載の金属検出機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ベルトコンベア等の搬送路上を搬送される例えば食品、薬品、衣料品等の被検査体に金属片が含まれているか否かを検査する金属検出機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
食品の安全を確保するためのシステムとして、近年、HACCP（Hazard Analysis Critical Control Point  危険分析重要管理点）が提唱されている。このHACCPの一環として、食品に金属片が含まれていないことを検査することが義務付けられている。
【０００３】
この食品等の被検査体に金属片が含まれているか否かを検査するために種々の手法が提唱されているが、磁界中に金属が入ることにより、磁界が乱れることを利用した金属検出手法が一般的である。
【０００４】
この検出手法を採用した金属検出機は例えば図８に示すように構成されている。食品等の被検査体１を一定方向に搬送する搬送路としてのベルトコンベア２を囲むようにフレーム３が設置されている。このフレーム３の正面に操作パネル４が設けられている。
【０００５】
図９は、フレーム３内に組込まれている金属検出機の概略構成を示すブロック図である。
交流源５から出力された励磁電流ａは、ベルトコンベア２の搬送方向に配設された送信コイル６に印加される。したがって、この送信コイル６によって、被検査体１の搬送路内に一定磁界が形成される。この送信コイル６の対向位置に一対のコイル７ａ、７ｂが互いに巻回方向が逆になるように差動接続された受信コイル７が配設されている。この受信コイル７の出力端子相互間に接続された可変抵抗８の可変端子からこの受信コイル７の出力信号ｂが取出されて第１の同期検波器９ａ及び第２の同期検波器９ｂへ入力される。
【０００６】
受信コイル７の各コイル７ａ、７ｂは送信コイル６にて生起された磁界を検出して誘起電圧を生成するが、各コイル７ａ、７ｂは巻回方向が互いに逆方向であるので、誘起電圧は互いに相殺され、出力信号ｂの信号レベルは０である。具体的には、出力信号ｂの信号レベルが０となるように可変抵抗８の可変端子の摺動位置が調整されている。
【０００７】
したがって、このベルトコンベア２上を搬送される被検査体１に金属片が含まれない状態においては、受信コイル７の出力信号ｂは０レベルである。しかし、被検査体１に金属片が含まれると、一方のコイル７ａの誘起電圧に金属片の大きさに対応した変化分＋ΔＥが生じる。巻回方向が異なる他方のコイル７ｂの誘起電圧にも金属片の大きさに対応した変化分―ΔＥが生じる。その結果、受信コイル７の出力信号ｂには（＋２ΔＥ）の信号レベルが現れる。
【０００８】
交流源５から出力された励磁電流ａは送信コイル６に印加されるとともに第１の同期検波器９ａへ印加される。さらに励磁信号ａは９０°移相回路１０で９０°だけ移相されて新たな励磁信号ａ1 として第２の同期検波器９ｂへ印加される。
【０００９】
第１の同期検波器９ａは受信コイル７の出力信号ｂを励磁信号ａで同期検波する。この第１の同期検波器９ａの出力信号ｃ1 はＢＰＦ１１ａで雑音成分が除去され増幅器１２ａで増幅された後、オシロスコープが組込まれた判定装置１３のＸ軸端子へ入力される。
【００１０】
また、第２の同期検波器９ｂは受信コイル７の出力信号ｂを９０°だけ移相された励磁信号ａ1で同期検波する。この第２の同期検波器９ａの出力信号ｃ2  はＢＰＦ１１ｂで雑音成分が除去され増幅器１２ｂで増幅された後、前述したオシロスコープが組込まれた判定装置１３のＹ軸端子へ入力される。
【００１１】
判定装置１３は、Ｘ軸端子から入力された出力信号ｃ1 と、Ｙ軸端子から入力された出力信号ｃ2とをベクトル合成して、その合成したベクトルの先端の点Ｐを表示画面１４のＸＹ直交座標面上に表示する。
【００１２】
次に、第１及び第２の同期検波器９ａ、９ｂを用いる理由を説明する。被検査体１に含まれる金属片が鉄等の磁性体の場合、前述したように、各コイル７ａ、７ｂに互いに逆方向の誘起電圧の変化分ΔＥが生じるので、出力信号ｂには（＋２ΔＥ）の信号が現れる。この場合、出力信号ｂの位相は励磁信号ａの位相に対して変化しない。したがって、この出力信号ｂを励磁信号ａで同期検波すればよい。
【００１３】
一方、被検査体１に含まれる金属片がステンレスやアルミ等の非磁性体の場合、磁界の存在により、非磁性体内に渦電流が生じる。磁束がこの渦電流のジュール熱に消費されることに起因して受信コイル７の出力信号ｂに（―ΔＥ）の信号が現れる。さらに、この場合、渦電流に起因して、出力信号ｂの位相は励磁信号ａの位相に対して９０°変化する。したがって、この出力信号ｂを元の励磁信号ａに対して９０°移相した励磁信号ａ1 で同期検波すればよい。
【００１４】
しかしながら、食品等の被検査体１に含まれる金属片の材質は磁性体と非磁性体とに完全に分離されずに、磁性体と非磁性体との両方の特性を有する。したがって、金属片が含まれる被検査体１をベルトコンベア２で送信コイル６と受信コイル７の設置位置を通過させると、受信コイル７の出力信号ｂは、信号レベルが変化するとともに、位相も変化する。その結果、被検査体１に金属片が含まれると、第１、第２の同期検波器９ａ，９ｂの各出力信号ｃ1 、ｃ2 は共に変化する。
【００１５】
さらに、被検査体１が食品の場合は、その食品の材質（食材）によっては、この食品に元々微小の鉄等の金属成分が含まれる場合が多々ある。さらに、一般に、食品は衛生上包装されて搬送される。したがって、この包装材料にアルミ蒸着等の金属材が採用されていた場合等においてはこの影響を大きく受ける。
【００１６】
このような被検査体１においては、たとえ、除去すべき有害な金属片が含まれていなかったとしても、受信コイル７の出力信号ｂには、この被検査体１自体が元来有する磁性特性や非磁性特性に対応した信号レベルや励磁信号に対する位相変化が生じる。
【００１７】
そこで、被検査体１に含まれる微小な金属片を高い精度で検出するためには、出力信号ｂに元々含まれる信号レベルや位相変化から、有害な金属片に起因する信号レベルや位相変化を区別して抽出する必要がある。
【００１８】
次に、金属片は含まれていないが、包装を含めた食品自体の磁性特性や非磁性特性を有する正常な基準となる被検査体１をベルトコンベア２上に載置して、この被検査体１を送信コイル６と受信コイル７との間を移動させた場合における判定装置１３の表示画面１４のＸＹ直交座標面上に表示された合成ベクトルの先端の点Ｐの軌跡を図１０（ａ）（ｂ）を用いて説明する。
【００１９】
図１０（ａ）に示すように、被検査体１がコイル６，７に対して相対位置が、（ａ）状態、（ｂ）状態、（ｃ）状態、（ｄ）状態、（ｅ）状態、（ｆ）状態と変化していくと、受信コイル７の出力信号ｂの信号レベルが大きく変化する共に、励磁信号ａに対する位相も大きく変化し、図１０（ｂ）に示すように、出力信号ｂの合成ベクトル先端Ｐは、（ａ）状態、（ｂ）状態、（ｃ）状態、（ｄ）状態、（ｅ）状態、（ｆ）状態と変化し、リサージュ波形１５となる。
【００２０】
このように、磁性特性及び非磁性特性を有する被検査体１を送信コイル６と受信コイル７の設置位置を通過させると、判定装置１３の表示画面１４のＸＹ直交座標面上に、図１０（ｂ）に示すリサージュ波形１５が描かれる。
【００２１】
なお、このリサージュ波形１５の形状は、被検査体１が有する磁性特性及び非磁性特性に応じて大きく変化する。したがって、被検査体１毎に個別のリサージュ波形１５を有する。
【００２２】
そして、被検査体１に金属片が含まれると、たとえ、その金属片の有する磁性特性及び非磁性特性が、被検査体１が元々有する磁性特性及び非磁性特性に比較して小さいものであったとしても、図１１（ｂ）に示すように、被検査体１が有する磁性特性及び非磁性特性で作成されるリサージュ波形１５に影響を与え、変形部分１６が現われる。
【００２３】
したがって、予め、異物としての金属片が含まれない基準となる被検査体１のリサージュ波形１５を測定しておき、実際に被検査体１の測定において、測定されたリサージュ波形１５に変形部分１６が存在すれば、被検査体１に金属片が含まれると判断している。
【００２４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図８、図９に示すように構成された金属検出機においてもまだ解消すべき次のような課題があった。
【００２５】
すなわち、この金属検出機は、一般に食品工場内の製造、検査、包装、出荷の一連のラインの中の検査ラインに組込まれている場合が多い。したがって、この金属検出機の周囲には、製造、包装、出荷の各工程を実施するための多数の機器が設置されている。当然、これらの機器にはモータが組込まれており、また、これらの機器には、この機器の動作を制御するためのリレーやスイッチが多数組み込まれている。
【００２６】
これらのモータやリレーやスイッチは動作時に電磁波の雑音を周囲空間に放射する。この電磁波雑音を完全に機器内に封込むのは非常に困難である。
【００２７】
前述したように、金属検出機においては、送信コイル６で磁界を発生し、受信コイル７でその磁界の変化を検出している。そして、被検査体１に含まれる金属片の検出感度を向上させるためには、上述した受信コイル７で微細な磁界変化を検出する必要がある。
【００２８】
しかし、上述したように、この金属検出機の周囲には、各機器がら放射される雑音電磁波が充満しているので、金属片の検出感度を向上させる目的で検出感度を高く設定すると、この雑音電磁波に起因する磁界変化を被検査体１に金属片が存在すると誤判定する懸念がある。したがって、金属検出機の検出精度に一定の制限があった。
【００２９】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、信号に対する周波数拡散と周波数逆拡散の特性を用いることにより、受信コイルで受信された信号から、送信コイルと受信コイルとの間で混入された雑音を大きく抑制し、受信コイルで受信された信号のＳ／Ｎ比を大幅に向上でき、ひいては、被検査体に対する金属片の検出精度を向上できる金属検出機を提供することを目的とする。
【００３０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、被検査体の搬送路に沿って、交流の励磁信号が印加される送信コイルと差動接続された受信コイルとを配設し、受信コイルの出力信号に基づいて被検査体に含まれる金属片を検出する金属検出機に適用される。
【００３１】
そして、上記課題を解消するために、本発明の金属検出機においては、一定周期で乱数を発生しこの乱数の値に対応して電圧値が変化する乱数信号を出力する乱数発生器と、この乱数発生器から出力された乱数信号の各電圧値に対応して変化する周波数を有する励磁信号を出力して送信コイルに印加する電圧制御発振器と、この電圧制御発振器で周波数拡散された励磁信号の位相を９０°移相する９０°移相器と、受信コイルの出力信号を、電圧制御発振器で周波数拡散された励磁信号）で、同期検波するとともに周波数逆拡散する第１の同期検波器と、受信コイルの出力信号を、９０°移相器で位相が９０°移相された励磁信号で、同期検波するとともに周波数逆拡散する第２の同期検波器と、第１、第２の同期検波器で周波数逆拡散された後の各出力信号に含まれる励磁信号の周波数成分以外の周波数成分をそれぞれ除去する一対のバンドパスフィルタとを備えている。
また、別の発明の金属検出機においては、一定周期で電圧値が鋸歯状に変化するランプ波形信号を出力するランプ波形発生回路と、ランプ波形発生回路から出力されたランプ波形信号の各電圧値に対応して変化する周波数を有する励磁信号を出力して送信コイルに印加する電圧制御発振器と、この電圧制御発振器で周波数拡散された励磁信号の位相を９０°移相する９０°移相器と、受信コイルの出力信号を、電圧制御発振器で周波数拡散された励磁信号で、同期検波するとともに周波数逆拡散する第１の同期検波器と、受信コイルの出力信号を、９０°移相器で位相が９０°移相された励磁信号で、同期検波するとともに周波数逆拡散する第２の同期検波器と、第１、第２の同期検波器で周波数逆拡散された後の各出力信号に含まれる励磁信号の周波数成分以外の周波数成分をそれぞれ除去する一対のバンドパスフィルタとを備えている。
【００３２】
まず、信号を周波数拡散し、次に同一信号を周波数逆拡散し、バンドパスフィルタを通すことによって、周波数拡散から周波数逆拡散までの間に入力された雑音を抑制できる動作原理を図２を用いて説明する。
【００３３】
信号源２０から出力された周波数ｆSを有する信号２１は、周波数拡散部２２で、周波数がｆSから［（ｆS―Δｆ）〜（ｆS＋Δｆ）］まで拡散される。したがって、信号の平均レベルも低下する。周波数拡散部２２から出力された周波数拡散さた信号２３に雑音２４が重畳される。雑音２４が重畳された信号は次の周波数逆拡散部２５で周波数逆拡散される。
【００３４】
先に周波数拡散されている信号２３の成分は周波数逆拡散されると、元の周波数ｆSを有する狭帯域の高い信号レベルを有した信号２１になるが、雑音２４の成分は逆に周波数拡散されて、低い信号レベルを有した［（ｆS―Δｆ）〜（ｆS＋Δｆ）］の広帯域の信号２４ａとなる。
【００３５】
この周波数逆拡散部２５の出力信号２６の周波数帯域をＢＰＦ（バンドパスフィルタ）２７で、元の周波数ｆS近傍に制限することによって、このＢＰＦ２７から出力された信号２８のＳ／Ｎ比を大幅に向上できる。
【００３６】
この動作原理を本願の金属検出機に適用する。
送信コイルに印加される励磁信号は周波数拡散される。そして、この周波数拡散された状態の励磁信号が送信コイルに印加されるので、送信コイルで生成される磁界も周波数拡散している。この周波数拡散された磁界に外部から雑音磁界が重畳する。
【００３７】
受信コイルには、この雑音磁界が重畳されかつ周波数拡散された磁界に対応した電流が流れる。したがって、この受信コイルの出力信号には、周波数拡散された送信コイルからの信号成分と、周波数拡散されていない雑音成分とが含まれる。
【００３８】
したがって、この受信コイルの出力信号を周波数逆拡散すれば、信号成分は元の狭帯域の高い信号レベルを有した信号になるが、雑音成分は逆に周波数拡散されて、低い信号レベルを有した広帯域の信号となる。
【００３９】
そこで、狭帯域のバンドパスフィルタを用いて狭帯域の高い信号レベルのみを抽出すれば、受信コイルの出力信号のＳ／Ｎ比が大幅に向上する。
【００４１】
さらに別の発明は、上述した発明の金属検出機において、送信コイルと受信コイルとに対して、同調特性を緩和するための同調緩和回路を設けている。
【００４２】
このように同調緩和回路を設けて同調特性を緩和すれば、例えば、被検査体の温度が変化したとしても、この被検査体における位相特性変化が緩やかになるので、図１０、図１１で示したリサージュ波形が大きく変化しないので、検出感度が大きく変化することはない。
【００４３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の各実施形態を図面を用いて説明する。
（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態に係る金属検出機の概略構成を示すブロック図である。図９に示す従来の金属検出機と同一部分には同一符号を付して、重複する部分の詳細説明を省略している。また、この金属検出機の外観図は図８に示す外観図と同じである。
【００４４】
この第１実施形態の金属検出機においては、交流源５と送信コイル６との間に信号合成器３０が介挿されている。送信コイル６に対して同調用のコンデンサ４５が並列接続されている。また、受信コイル７に対して同調用のコンデンサ４４が並列接続されている。
【００４５】
受信コイル７の可変抵抗８と一対の同期検波器９ａ、９ｂとの間には、信号合成器３２が介挿されている。各信号合成器３０、３２には、ＰＮ（擬似雑音）信号発生回路３１が接続されている。
【００４６】
ＰＮ信号発生回路３１には、直列接続されたＮ個のレジスタと少なくとも１個のＥＸＯＲ（排他的論理和）ゲートとが組込まれ、（２N―１）のビット周期を有するＰＮ（擬似雑音）信号ｄを発生して、各信号合成器３０、３２へ印加する。
【００４７】
信号合成器３０は、交流源５から出力された周波数ｆSを有する励磁信号ａと、ＰＮ信号発生器３１から入力されたＰＮ信号ｄとを信号合成する。このように周波数ｆSを有する励磁信号ａは、ＰＮ信号ｄと信号合成されることによって、周波数拡散される。ＰＮ信号ｄで周波数拡散された励磁信号ａは新たな励磁信号ａ1として、送信コイル６へ印加すされる。
したがって、信号合成器３０とＰＮ信号発生器３１とは周波数拡散手段を構成する。
【００４８】
一対のコイル７ａ、７ｂが互いに巻回方向が逆になるように差動接続された受信コイル７の出力端子相互間に接続された可変抵抗８の可変端子からこの受信コイル７の出力信号ｂが取出されて信号合成器３２へ入力される。
【００４９】
信号合成器３２は、受信コイル７の可変抵抗８の可変端子から出力された周波数拡散された出力信号ｂと、ＰＮ信号発生器３１から入力されたＰＮ信号ｄとを信号合成する。このように、既にＰＮ信号ｄで周波数拡散された出力信号ｂは、同一のＰＮ信号ｄと信号合成されることによって、元の周波数ｆSに周波数逆拡散される。ＰＮ信号ｄで周波数逆拡散された出力信号ｂは新たな出力信号ｂ1として、第１、第２の同期検波回路９ａ、９ｂへ印加される。
【００５０】
交流源５から出力された励磁電流ａは信号合成器３０に印加されるとともに第１の同期検波器９ａへ印加される。さらに交流源５から出力された励磁電流ａは９０°移相回路１０で９０°だけ移相されて新たな励磁信号ａ2 として第２の同期検波器９ｂへ印加される。
【００５１】
第１の同期検波器９ａは信号合成器３２の出力信号ｂ1を励磁信号ａで同期検波する。この第１の同期検波器９ａの出力信号ｃ1 はＢＰＦ１１ａで雑音成分が除去され増幅器１２ａで増幅された後、Ａ／Ｄ変換器３４ａでデジタルデータに変換され、例えばマイクロコンピュータからなる制御部３５へ入力される。
【００５２】
また、第２の同期検波器９ｂは信号合成器３２の出力信号ｂ1を励磁信号ａ2で同期検波する。この第２の同期検波器９ａの出力信号ｃ2  はＢＰＦ１１ｂで音成分が除去され増幅器１２ｂで増幅され、Ａ／Ｄ変換器３４ｂでデジタルデータに変換され、前述した制御部３５へ入力される。
【００５３】
以上説明したように、受信コイル７の出力信号ｂに含まれる信号成分に対しては、信号合成器３２とＰＮ信号発生器３１とは周波数逆拡散手段を構成する。
【００５４】
各ＢＰＦ１１ａ、１１ｂの通過周波数は励磁信号ａの周波数ｆSに設定されている。したががって、この１１ａ、１１ｂは、周波数が逆拡散された後の出力信号ｂ1に含まれる励磁信号ａの周波数成分以外の雑音の周波数成分を除去して、新たな出力信号ｃ1、ｃ２として各増幅器１２ａ、１２ｂへ送出する。
【００５５】
マイクロコンピュータからなる制御部３５には、図８に示すフレーム３の外面に露出した操作パネル４、表示部３６及びプリンタ３７が組込まれている。そして、この制御部３５は、Ａ／Ｄ変換器３４ａから入力された出力信号ｃ1をＸ軸とし、Ａ／Ｄ変換器３４ｂから入力された出力信号ｃ2をＹ軸とする図１０（ｂ）に示したリサージュ波形１５をメモリ上に作成する。そして、この作成したリサージュ波形１５に変形部分１６が存在するか否かを調べて、予め定められた許容限界以上の変形部分１６が検出されると表示部２６に金属検出を警告表示し、プリンタ３７で印字出力する。
【００５６】
このように構成された第１実施形態の金属検出機においては、図２を用いて説明したように、送信コイル６に印加される励磁信号ａ1は信号合成器３０でＰＮ信号ｄで周波数拡散されている。したがって、送信コイル６で生成される磁界も周波数拡散している。この周波数拡散された磁界に外部から雑音磁界が重畳する。受信コイル７には、この雑音磁界が重畳されかつ周波数拡散された磁界に対応した電流が流れる。したがって、この受信コイル７の可変抵抗８の可変端子から出力される出力信号ｂには、周波数拡散された送信コイル６からの信号成分と、周波数拡散されていない雑音成分とが含まれる。
【００５７】
したがって、この受信コイルの出力信号ｂを信号合成器３２で再度ＰＮ信号ｄと信号合成すれば、信号成分は逆拡散されて元の狭帯域の高い信号レベルを有した信号になるが、雑音成分は逆に周波数拡散されて、低い信号レベルを有した広帯域の信号となる。
【００５８】
そこで、通過周波数が励磁信号ａの周波数ｆSに設定された狭帯域のＢＰＦ１１ａ、１１ｂを用いて狭帯域の高い信号レベルのみを抽出すれば、広帯域の雑音成分の大部分は除去されて、各増幅器１２ａ、１２ｂに入力される出力信号ｂ2のＳ／Ｎ比が大幅に向上する。
【００５９】
したがって、この金属検出機の被検査体１に含まれる金属片の検出精度を大幅に向上できる。
【００６０】
さらに、この第１実施形態の金属検出機においては、周波数拡散手段と周波数逆拡散手段としてＰＮ信号発生回路３１を用いている。このＰＮ信号発生回路３１は、間単に発生するＰＮ信号のパターンを変更できるので、ＰＮ信号のパターンが異なる複数の金属検出機を隣接して配置できる。よって、食品製造工場における製品検査ラインの検査処理効率を向上できる。
【００６１】
（第２実施形態）
図３は本発明の第２実施形態に係る金属検出機の概略構成を示すブロック図である。図１に示す第１実施形態の金属検出機と同一部分には同一符号を付して、重複する部分の詳細説明を省略している。また、この金属検出機の外観図は図８に示す外観図と同じである。
【００６２】
この第２実施形態の金属検出機においては、信号合成器３０でＰＮ信号ｄにて周波数拡散された励磁信号ａ1は送信コイル６へ印可されると共に、第１の同期検波器３８ａへ入力される。さらに、この周波数拡散された励磁信号ａ1は９０°移相器１０で９０°だけ移相されて、新たな励磁信号ａ2として、第２の同期検波器３８ｂへ入力される。
【００６３】
この第１、第２の同期検波器３８ａ、３８ｂは、一種の信号合成器で構成されているので、受信コイル７の可変抵抗８の可変端子から出力された出力信号ｂと周波数拡散された各励磁信号ａ1、ａ2とを信号合成することによって、出力信号ｂを同期検波すると共に、周波数逆拡散する。したがって、この第１、第２の同期検波器３８ａ、３８ｂにおいて、受信コイル７の出力信号ｂに含まれる雑音磁界に起因する雑音成分は周波数拡散されて、低い信号レベルを有した広帯域の信号となる。
【００６４】
この第１、第２の同期検波器３８ａ、３８ｂから出力された出力信号ｃ1、ｃ2は、次のＢＰＦ３９ａ、３９ｂにて、励磁信号ａの周波数成分以外の広周波数帯域を有する雑音成分が除去される。各ＢＰＦ３９ａ、３９ｂで雑音成分が除去された各出力信号ｃ1、ｃ2は、増幅器１２ａ、１２ｂで増幅され、Ａ／Ｄ変換器３４ａ、３４ｂでデジタルデータに変換されたのち、マイクロコンピュータからなる制御部３５へ入力される。
【００６５】
このように構成された第２実施形態の金属検出機においても、受信コイル７の出力信号ｂに含まれる雑音磁界に起因する雑音成分は大幅に抑制されるので、図１に示した第１実施形態の金属検出機とほぼ同じ作用効果を奏する。
【００６６】
さらに、この第２実施形態の金属検出機においては、同期検波器で周波数逆変換を実施させて入るので、構成の簡素化を図ることができる。
【００６７】
（第３実施形態）
図４は本発明の第３実施形態に係る金属検出機の要部を取出して示すブロック図である。図３に示す第２実施形態の金属検出機と同一部分には同一符号を付して、重複する部分の詳細説明を省略している。
【００６８】
この第３実施形態の金属検出機においては、交流源として乱数発生器４０が採用され、送信コイル６に印加する励磁信号の周波数を拡散する周波数拡散手段としてＶＣＯ（電圧制御発振器）４１が採用されている。
【００６９】
乱数発生器４０は、一定の周期で例えば１〜Ｎまでの乱数を発生する。具体的には、乱数の値に対応して電圧値が変化する乱数信号を次のＶＣＯ４１へ送出する。ＶＣＯ４１は入力された乱数信号の各電圧値に対応して変化する周波数［ｆ1、ｆ2、…、ｆN］を有する励磁信号ａ1を出力する。このＶＣＯ４１から出力された励磁信号ａ1は送信コイル６へ印加される。
【００７０】
したがって、送信コイル６へ印加される励磁信号ａ1は周波数拡散された信号となる。ＶＣＯ４１から出力された周波数拡散された励磁信号ａ1は送信コイル６へ印加されると共に、第１の同期検波回路３８ａへ入力される。さらに、この周波数拡散された励磁信号ａ1は９０°移相器１０で９０°だけ移相されて、新たな励磁信号ａ2として、第２の同期検波器３８ｂへ入力される。
【００７１】
このように構成された第３実施形態の金属検出機においても、送信コイル６へ印加される励磁信号ａ1は周波数拡散され、受信コイル７の出力信吾ｂは、各同期検波器３８ａ、３８ｂで周波数逆拡散されるので、受信コイル７の出力信号ｂに含まれる雑音磁界に起因する雑音成分は大幅に抑制されるので、図３に示した第２実施形態の金属検出機とほぼ同じ作用効果を奏する。
【００７２】
（第４実施形態）
図５は本発明の第３実施形態に係る金属検出機の要部を取出して示すブロック図である。図３に示す第２実施形態の金属検出機と同一部分には同一符号を付して、重複する部分の詳細説明を省略している。
【００７３】
この第４実施形態の金属検出機においては、交流源としてランプ波形発生回路４２が採用され、送信コイル６に印加する励磁信号の周波数を拡散する周波数拡散手段としてＶＣＯ（電圧制御発振器）４１が採用されている。
【００７４】
ランプ波形発生回路４２は、図示するように、一定周期Ｔ1で電圧値が鋸歯状に変化するランプ波形信号ｅを出力する。ランプ波形発生回路４２から出力されたランプ波形信号ｅは次のＶＣＯ４１へ入力される。ＶＣＯ４１は入力された電圧値が鋸歯状に変化する乱数信号の各電圧値に対応して周波数が鋸歯状に変化する励磁信号ａ1を出力する。このＶＣＯ４１から出力された励磁信号ａ1は送信コイル６へ印加される。
【００７５】
したがって、送信コイル６へ印加される励磁信号ａ1は周波数拡散された信号となるので、図４に示す第３実施形態の金属検出機とほぼ同様の作用効果を奏することができる。
【００７６】
（第５実施形態）
図６は本発明の第５実施形態に係る金属検出機の概略構成を示すブロック図である。図１に示す第１実施形態の金属検出機と同一部分には同一符号を付して、重複する部分の詳細説明を省略している。また、この金属検出機の外観図は図８に示す外観図と同じである。
【００７７】
この第５実施形態の金属検出機においては、送信コイル６に隣接して、コンデンサとコイルとの並列回路からなるスタガ同調回路５３が設けられている。このスタガ同調回路５３は送信コイル６の同調特性を緩和する機能を有している。
【００７８】
さらに、受信コイル７の両端と接地間に、この受信コイル７の同調特性を緩和するための接地抵抗５１，５２が介挿されている。したがって、スタガ同調回路５３及び各接地抵抗５１，５２は送信コイル６と受信コイル７の同調特性を緩和する同調緩和回路を構成する。その他の構成は図１に示す第１実施形態の金属検出機とほぼ同一である。
【００７９】
次に、この同調緩和回路を用いて各コイル６、７を含む合成された同調回路における同調特性を緩和する理由を図７を用いて説明する。
図７（ａ）は、同調緩和回路を組込んでいない状態において、送信コイル６と受信コイル７とを合成した同調回路における出力信号ｂの周波数特性図である。図示するように、振幅特性は同調回路の共振周波数ｆ0近傍で鋭いピーク波形を示す。一方、位相特性は同調回路の共振周波数ｆ0で急激に位相が１８０°反転する。このように、共振周波数ｆ0近傍で鋭いピーク波形及び急激な位相反転特性を有する同調回路を用いることによって、大きな信号レベルを有した出力信号ｂを得ることができるので、出力信号ｂのＳ／Ｎ比を向上でき、金属片の検出精度を向上できる。
【００８０】
しかしながら、この同調回路の共振周波数ｆ0は周囲温度Ｒが変化すると微妙に変化する。同調回路の共振周波数ｆ0が変化すると、出力信号ｂの位相が急激に変化する周波数位置が変化する。その結果、図７（ｃ）に示すように、制御部３５で算出されるリサージュ波形１５のＸ軸、Ｙ軸に対する傾斜角度が大きく変化する。その結果、被検査体１に含まれる金属片に起因する微妙な変形部を精度よく検出できない。
【００８１】
そこで、この第５実施形態の金属検出機においては、送信コイル６及び受信コイル７に上述した同調緩和回路を設けることによって、図７（ｂ）に示すように、同調回路における出力信号ｂの振幅特性を同調回路の共振周波数ｆ0を含む信号レベルは低いが広い緩やかな波形を示す。一方、位相特性は同調回路の共振周波数ｆ0で近傍で位相が緩やかに反転する。
【００８２】
このように、共振周波数ｆ0で近傍で位相が緩やかに反転する場合においては、たとえ周囲温度Ｒが変化して共振周波数ｆ0が変化したとしても、制御部３５で算出される図７（ｃ）に示すリサージュ波形１５のＸ軸、Ｙ軸に対する傾斜角度が大きく変化することはない。その結果、被検査体１に含まれる金属片に起因する微妙な変形部を精度よく検出できる。
【００８３】
なお、出力信号ｂの同調時の信号レベルは低下するが、前述した周波数拡散、周波数逆拡散の工程を経ることによって、出力信号ｂのＳ／Ｎ比は十分高くなるので、金属検出機全体としてのＳ／Ｎが低下することはない。よって、金属検出機全体としての被検査体１に含まれる金属片の検出精度を大幅に向上できる。
【００８４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の金属検出機においては、送信コイルに印加する励磁信号を周波数拡散し、受信コイルの出力信号を周波数逆拡散している。
【００８５】
したがって、受信コイルで受信された信号から、送信コイルと受信コイルとの間で混入された雑音を大きく抑制して、受信コイルで受信された信号のＳ／Ｎ比を大幅に向上でき、ひいては、被検査体に対する金属片の検出精度を大幅に向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係わる金属検出機の概略構成を示すブロック図
【図２】本発明の動作原理を説明するための図
【図３】本発明の第２実施形態に係わる金属検出機の概略構成を示すブロック図
【図４】本発明の第３実施形態に係わる金属検出機の概略構成を示すブロック図
【図５】本発明の第４実施形態に係わる金属検出機の概略構成を示すブロック図
【図６】本発明の第５実施形態に係わる金属検出機の概略構成を示すブロック図
【図７】同第５実施形態の金属検出機の動作原理を説明するための図
【図８】一般的な金属検出機を示す外観図
【図９】従来の金属検出機の概略構成を示すブロック図
【図１０】金属検出機においてリサージュ波形が作成される順序を示す図
【図１１】従来の金属検出機で測定されたリサージュ波形を示す図
【符号の説明】
１…被検査体
２…ベルトコンベア
４…操作パネル
５…交流源
６…送信コイル
７…受信コイル
８…可変抵抗
９ａ、３８ａ…第１の同期検波器
９ａ、３８ｂ…第１の同期検波器
１０…９０°移相器
１１ａ，１１ｂ、３９ａ、３９ｂ…ＢＰＦ
１２ａ、１２ｂ…増幅器
１５…リサージュ波形
１６…変形部
３０、３２…信号合成器
３１…ＰＮ信号発生回路
３３…ＢＰＦ
３４ａ、３４ｂ…Ａ／Ｄ変換器
３５…制御部
４０…乱数発生器
４１…ＶＣＯ
４２…ランプ信号発生回路
５１、５２…接地抵抗
５３…スタガ同調回路
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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