(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
周囲の媒体に埋め込まれた強磁性体又は非鉄導電体を探知するための誘導性センサ装置であって、当該誘導性センサ装置が、
前記媒体内に侵入する交流磁束を発生する少なくとも１つの界磁コイルと、
場合により前記強磁性体又は非鉄導電体により生ぜしめられる磁界の乱れを検出するための少なくとも１つの検出コイルと
を有する誘導性センサ装置において、
３つの界磁コイル（１Ａ，１Ｂ，１Ｃ）が、本質的に同じ幾何学的平面内に配置され、且つこの平面に対して垂直な中心軸線を囲み、しかもこの平面において互いに所定の角距離で隣接して位置しており、
３つの検出コイル（２Ａ，２Ｂ，２Ｃ）が設けられ、これら３つの検出コイルのそれぞれが、関連の界磁コイルの軸線に対しある方向で界磁コイルの内側に装着され、強磁性体又は非鉄導電体が存在しない環境において、これら３つの検出コイル内にそれぞれ関連の界磁コイルから実質的に電圧が誘起されないようになっており、
界磁コイルと検出コイルとの３つの対が、互いに１２０°の等しい角距離で配置されており、
測定サイクル中、全ての３つの検出コイル（２Ａ，２Ｂ，２Ｃ）が能動状態となり、前記３つの界磁コイル（１Ａ，１Ｂ，１Ｃ）のうちの１つの界磁コイルが、他の２つの界磁コイルが受動状態にある間駆動されるようになっていることを特徴とする誘導性センサ装置。
【請求項２】
請求項１に記載の誘導性センサ装置において、前記検出コイル（２Ａ，２Ｂ，２Ｃ）の軸線が、それぞれ、関連の界磁コイルの軸線に対し直交していることを特徴とする誘導性センサ装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載した誘導性センサ装置により周囲の媒体中に埋め込まれた強磁性体又は非鉄導電体を探知する探知方法において、
前記３つの界磁コイル（１Ａ，１Ｂ，１Ｃ）のそれぞれに、順次個別に供給するランプ電流によりこれら界磁コイルを励磁し、これにより前記界磁コイルの配置に対応している３つの異なる物理的位置から発生し、前記媒体に侵入する変化磁束を生成し、
前記３つの検出コイルからの９個の個別の出力電圧、即ち、
所定のランプ電流により第１界磁コイル（１Ａ）を励磁している間に、これに関連する第１検出コイル（２Ａ）から得られる第１出力電圧と、他の第２及び第３検出コイル（２Ｂ，２Ｃ）からそれぞれ得られる第２及び第３出力電圧と、
次の所定のランプ電流により第２界磁コイル（１Ｂ）を励磁している間に、これに関連する第２検出コイル（２Ｂ）から得られる第４出力電圧と、他の第１及び第３検出コイル（２Ａ，２Ｃ）からそれぞれ得られる第５及び第６出力電圧と、
更にその次の所定のランプ電流により第３界磁コイル（１Ｃ）を励磁している間に、これに関連する第３検出コイル（２Ｃ）から得られる第７出力電圧と、他の第１及び第２検出コイル（２Ａ，２Ｂ）からそれぞれ得られる第８及び第９出力電圧と
を集め、
これら９個の個別の出力電圧をアルゴリズム処理することにより、鉄性物体（Ｒ）に対する存在／非存在基準を得ることを特徴とする探知方法。
【請求項４】
請求項３に記載の探知方法において、
前記９個の出力電圧の全てを一時的に記憶し、
第１界磁コイル（１Ａ）が励磁している第１の期間中に測定した第１、第２及び第３出力電圧を、関連の第１、第２及び第３記憶領域内に一次的に保持し、
第２界磁コイル（１Ｂ）が励磁している第２の期間中に測定した第４、第５及び第６出力電圧を、関連の第４、第５及び第６記憶領域内に一次的に保持し、
第３界磁コイル（１Ｃ）が励磁している第３の期間中に測定した第７、第８及び第９出力電圧を、関連の第７、第８及び第９記憶領域内に一次的に保持することを特徴とする探知方法。
【請求項５】
請求項４に記載の探知方法において、
一時的に記憶した前記９個の個別の出力電圧の前記アルゴリズム処理が、
第１、第４及び第７出力電圧を加算し、加算曲線（Ｓ）を形成する工程と、
第２、第３、第５、第６、第７及び第８出力電圧を加算し、加算ハンプ曲線（Ｈ）を形成する工程と、
この加算したハンプ曲線の各時間のサンプルに、−２＜α＜＋２の範囲から選択した所定の重みαを乗じてしきい値曲線（Ｔ）を形成する工程と、
前記加算曲線（Ｓ）のレベルをこのしきい値曲線（Ｔ）と比較する工程と、
加算曲線（Ｓ）の値がしきい値曲線（Ｔ）の値より負である場合に「強磁性体が存在する」と判断し、加算曲線（Ｓ）の値がしきい値曲線（Ｔ）の値より正である場合に「導電体が存在する」と判断する工程と
を含む探知方法。
【請求項６】
請求項５に記載の探知方法において、
前記しきい値曲線（Ｔ）を規定するための前記重みαを−０．５＜α≦＋０．５から選択する探知方法。
【請求項７】
請求項５に記載の探知方法において、
前記しきい値曲線（Ｔ）を規定するための前記重みαを−０．２＜α≦＋０．４から選択する探知方法。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載した誘導性センサ装置及び探知方法を、処理すべき加工物中又は地中に埋め込まれた鉄性の物体を探知するための手持ち式工具へ一体的に適用する方法。
【請求項９】
請求項８に記載の方法において、前記手持ち式工具装置がドリルハンマである方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の方法において、作業領域を照射するための一体化した光源と組合せる方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、周囲の媒体に埋め込まれた強磁性体又は非鉄導電体を探知するための誘導性センサ装置であって、当該誘導性センサ装置が、前記媒体内に侵入する交流磁束を発生する少なくとも１つの界磁コイルと、場合により前記強磁性体又は非鉄導電体により生ぜしめられる磁界の乱れを検出するための少なくとも１つの検出コイルとを有する誘導性センサ装置に関するものである。
【０００２】
さらに、本発明は、本発明による誘導性センサ装置を用いることにより周囲の媒体中に埋め込まれた強磁性体又は非鉄導電体を検出する方法、及びその手持ち式工具への適用方法に関するものである。
【０００３】
【従来の技術】
金属探知器は通常、金属片が埋め込まれている可能性のある媒体の表面に亘って操作者が検出ヘッドを走査した際の選択パラメータの変化を測定するように機能する。パラメータは、キャパシタンス、インダクタンス又はある物質を他の物質と区別できる他の任意の物理的パラメータとすることができる。
【０００４】
特に、この要件は、コンクリート、レンガ、プラスター等のような媒体中に埋込まれた、通常強磁性体からなる補強用金属棒（以後「鉄筋」と称する）を見出すためにも必要である。市場にはこの要件を満たし得る探知器が存在するが、精密なものは、例えばコンクリートである媒体の表面に亘って走査する必要がある。探知器のこのような「走査運動」により、受けた応答信号から、例えば鉄筋のような埋め込まれた物体の位置及び（長さ）方向を決定できる。金属が存在する範囲は、自動で又は手動で決定できるが、自動で決定するにはかなり複雑なシステムが必要となる。手動で決定する場合には、媒体の表面上に鉄筋の存在範囲及び方向を手動でマークするのが一般的である。このように手動で走査し手動で決定するには、多くの時間を必要とするだけでなく、使用者、即ち操作者の特殊な技能及び知識も必要となることは言うまでもない。
【０００５】
米国特許第 5,729,143号明細書には、互いに平行で互いに重なる巻装平面内に配置され且つ誘導性ブリッジに接続されている受信コイル及び発信コイルを有する金属探知器が開示されている。これが、応答信号を判断するために操作者の特殊な技能及び知識が必要となる金属探知器の典型的な例である。
【０００６】
非金属物質中の金属物体を探知するための他の種類の装置は、米国特許第 2,546,771号明細書に開示されている。この探知装置は、一対の直列に接続した二次コイルを有しており、これら二次コイルは、これらの二次コイルの径が、互いにほぼ平行な平面内に位置するように配置されており、これらの平面は、二次コイルの各々をその直径上で囲む２つの一次巻線の間の検出空隙中に導入すべき非金属物質に隣接している。これら一次コイルは、磁束が非金属物質中で加算されるような極性の交流電流により附勢される。二次コイルは、場合に応じ非金属物質中に埋め込まれている可能性のあるいかなる金属物体も存在しない場合に前記一次コイルの磁界が歪まないと、前記二次コイルにまたがって得られる出力電圧が０となるように、直列のバッキング関係で接続されている。しかし、この既知の探知装置は、その物理的寸法と、空隙を有する一次コイルの配置との為に、周囲の媒体中の強磁性体又は非鉄導電体を探知するのには適していない。
【０００７】
欧州特許出願公開第 0 366 221号明細書には、埋め込まれている金属を探知する装置が開示されており、この探知装置は、回転して種々の方向に整列された外部交流電磁界を発生するようになっている継鉄接続コイルを有しており、周囲の媒体中に金属物体が存在するか又は存在しないかを表示するものとして、このコイルにより引き出されるエネルギー供給の変化を監視するものである。
【０００８】
欧州特許出願公開第 1 092 988号明細書は、本発明に最も近い従来技術に関するものであり、周囲の媒体中に埋め込まれた金属体を探知するための誘導性センサ装置を開示している。この誘導性センサ装置は、交流電流で順次に励磁することにより交流磁束を発生する一対の界磁コイルと、関連の各界磁コイル内にこの界磁コイルの軸線に対しある方向でそれぞれ装着された一対の検出コイルとを有し、金属体が存在しない環境において、前記検出コイル内に実質的に電圧が誘起されないようになっている。金属体がこの誘導性センサ装置の近傍に来ると、４つの特徴的な電圧値の組が検出コイルの対内で発生し、これら電圧値の組は、埋め込まれている金属体に対する位置及び識別の基準を規定するためのアルゴリズムを用いて処理される。このセンサ装置には、コンクリート中の鉄筋のような埋め込まれた金属体の位置を正確に識別できる一点測定の利点がある。しかし、このような誘導性センサ装置には、鉄筋のような鉄の物体を信頼して探知できるのが、±６０°以内の角度、通常は±４５°以内の角度だけであるという制限がある。このセンサ装置を３６０°の全角度範囲に亘って機能させ任意の角度の鉄筋を探知できるようにするために、この欧州特許出願公開第 1 092 988号明細書では、界磁コイル／検出コイルの対の２つより成る第２の組を、界磁コイル／検出コイルの対の２つより成る第1の組に対して９０°の位置に配置し、互いに直交する±４５°の範囲をカバーするようにすることが提案されている。しかし、このような４つの界磁コイル／検出コイルの装置は、ドリルハンマのような手持ち式装置に対して付加する鉄筋探知工具として考えた場合には、寸法的にかさばり、かなり高価なものとなる。
【０００９】
ドイツ国特許公開第 196 48 833 号明細書には、プラスチック地雷のような地中に埋め込まれた物体を検出し、識別するための装置が開示されている。この装置は、異なる励起周波数で動作する２つの横方向に並んで配置されている検出コイルを有する。導電率、透磁率等のような埋め込まれた物体の種々の物理的特性に応じ且つ物質特性に応じ、前記２つの検出コイルに重なる構成で配置されている受信コイルのインピーダンスが種々に変化する。この場合も、特定の地面の領域を走査し受けた信号を解釈するには、経験と技能とが必要である。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、媒体中に埋め込まれた鉄筋のような強磁性体又は非鉄導電体を探知する誘導性センサ装置及び方法であって、３６０°の全範囲の探知と深さの判定ができ、センサ装置の設計をコンパクトで小さなものにできる誘導性センサ装置及び方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、周囲の媒体に埋め込まれた強磁性体又は非鉄導電体を探知するための誘導性センサ装置であって、当該誘導性センサ装置が、前記媒体内に侵入する交流磁束を発生する少なくとも１つの界磁コイルと、場合により前記強磁性体又は非鉄導電体により生ぜしめられる磁界の乱れを検出するための少なくとも１つの検出コイルとを有する誘導性センサ装置において、３つの界磁コイルが、本質的に同じ幾何学的平面内に配置され、且つこの平面に対して垂直な中心軸線を囲み、しかもこの平面において互いに所定の角距離で隣接して位置しており、３つの検出コイルが設けられ、これら３つの検出コイルのそれぞれが、関連の界磁コイルの軸線に対しある方向で界磁コイルの内側に装着され、強磁性体又は非鉄導電体が存在しない環境において、これら３つの検出コイル内にそれぞれ関連の界磁コイルから実質的に電圧が誘起されないようになっており、これら３つの界磁コイル／検出コイルの対は、１２０°の互いに等しい角距離で配置されており、測定サイクル中、全ての３つの検出コイルが能動状態となり、前記３つの界磁コイルのうちの１つの界磁コイルが、他の２つの界磁コイルが受動状態にある間駆動されるようになっていることを特徴とする。前記検出コイルの軸線はそれぞれ関連の界磁コイルの軸線に対し直交して配置されているようにするのが好ましい。
【００１２】
さらに、本発明による誘導性センサ装置の有利な点の詳細及び改善点は、特許請求の範囲の従属項に記載してある。
【００１３】
本発明は、本発明による誘導性センサ装置により、周囲の媒体中に埋め込まれた強磁性体又は非鉄導電体を探知する探知方法において、前記３つの界磁コイルのそれぞれに、順次個別に供給するランプ電流によりこれら界磁コイルを励磁し、これにより前記界磁コイルの配置に対応している３つの異なる物理的位置から発生し、前記媒体に侵入する変化磁束を生成し、前記３つの検出コイルからの９個の個別の出力電圧、即ち、所定のランプ電流により第１界磁コイルを励磁している間に、これに関連する第１検出コイルから得られる第１出力電圧と、他の第２及び第３検出コイルからそれぞれ得られる第２及び第３出力電圧と、次の所定のランプ電流により第２界磁コイルを励磁している間に、これに関連する第２検出コイルから得られる第４出力電圧と、他の第１及び第３検出コイルからそれぞれ得られる第５及び第６出力電圧と、更にその次の所定のランプ電流により第３界磁コイルを励磁している間に、これに関連する第３検出コイルから得られる第７出力電圧と、他の第１及び第２検出コイルからそれぞれ得られる第８及び第９出力電圧とを集め、これら９個の個別の出力電圧をアルゴリズム処理することにより、鉄性物体に対する存在／非存在基準を得ることを特徴とする。
【００１４】
これら９個の出力電圧の好ましい処理に関する有利な方法の特徴は、特許請求の範囲の従属項に記載してある。
【００１５】
３つの界磁コイルのそれぞれに供給される１回の励磁ランプ電流サイクルの間に、３つの検出コイルにより検出した９個の出力電圧を１組の出力電圧として処理し、これを順次繰り返すアルゴリズム処理を行うのが好ましい。
【００１６】
本発明によれば、一点測定により導電体（金属体）又は強磁性体、特に鉄筋を正確に位置決めしうるようになる。本発明の廉価で空間的寸法の小さなセンサ装置によれば、埋め込まれた物体の存在／非存在に関してのみでなく、表面上の測定点の下の媒体中の物体の深さに関しても判定できるようになる。本発明による誘導性センサ装置のこのような完全な機能は驚くべきことである。その理由は、鉄筋が存在する箇所を正しく判定するために探知曲線の形状を類似させる必要があるということから、界磁コイル／検出コイルの対をそれぞれ１２０°で斜めに配置することが当初は不可能であると信じられていた為である。本発明による装置によれば驚いたことに、３対の界磁コイル／検出コイルが、界磁コイル／検出コイルの２つの対を２組直交して配置した従来技術による装置に比べ幾つかの他の重要な利点を有することを確かめた。従来の装置の幾つかを以下に記載する。
【００１７】
４対の界磁コイル／検出コイルをドリルハンマのような手持ち式工具に使用する場合、磁性部材がセンサヘッドを囲む完全な円となる。このことにより、あらゆる所望のドリルマークを見るのが難しくなる。本発明による３対の界磁コイル／検出コイルの場合には、充分な空間が残っており外部成形において視界が増すという特徴が得られる。
【００１８】
さらに、この３対の界磁コイル／検出コイルの装置では、必要とする電池の電力が極めて少なくて足り、そのため電池の動作寿命が長くなる。また、３対の界磁コイル／検出コイルのセンサ装置は、極めて廉価に製造することができ、これを完備した手持ち式工具の重量は軽く、このことは、特にドリル先端において重要となる。その理由は、これにより操作者の手首にかかるモーメントが減少するためである。
【００１９】
既知の４対の界磁コイル／検出コイルに比べた、本発明による３対の界磁コイル／検出コイルより成るセンサ装置の他の利点は、後に詳細に説明するように、Ｓ字状応答曲線信号及びハンプ状応答曲線信号のみを必要とする単純なアルゴリズムを用いることができる点にある。これに対し、４対の界磁コイル／検出コイルより成るセンサ装置においては、±４５°の角度範囲をカバーするために、対向している検出コイルの各応答信号は別々に処理され、この角度範囲に対し直交する±４５°の角度範囲をカバーするために、他の組の界磁コイル／検出コイル対、即ち対向している検出コイルが必要となる。
【００２０】
本発明による検出ヘッド及び測定装置は用いるのが簡単であり、信頼性があり、一点測定の為に制限された空間内で動作し得る。
【００２１】
以下の記載は、例えば鉄筋のような強磁性体を検出する際の、本発明による誘導性センサ装置の機能に関するものである。非鉄導電体、例えばアルミニウム、銅等を検出する際には、全ての信号はそれぞれ鏡像関係となる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明及びその有利な実施例を添付の図面を参照して更に詳細に説明する。
図面を通じて、対応する構成又は機能の素子及び部品には同一の参照符号を用いている。
まず、本発明による完成した誘導性センサコイル装置を図１Ａを参照して説明する。この装置は、３つの同一のコイルアセンブリＡ、Ｂ及びＣからなり、これらは、規定の中心間距離で配置されている。この中心間距離は代表的には３０〜７０ｍｍであるが、これに限定されるものではない。各コイルアセンブリＡ、Ｂ、Ｃは、それぞれ、界磁コイル１Ａ、１Ｂ、１Ｃと、検出コイル２Ａ、２Ｂ、２Ｃとから成る。これら２つのコイルからなるコイルアセンブリＡ、Ｂ及びＣの外側寸法を制限するために、界磁コイル１Ａ、１Ｂ及び１Ｃの断面形状、即ち巻回面は図１Ａに示すような非対称の長円形にすることができる。これら界磁コイル１Ａ、１Ｂ及び１Ｃは、一定に変化する磁束が生じるように、時系列的なランプ電流で駆動される。界磁コイル１Ａは、界磁コイル１Ｂ及び１Ｃが受動状態にある間駆動される。界磁コイル１Ｂは、界磁コイル１Ａ及び１Ｃが受動状態にある間駆動される。界磁コイル１Ｃは、界磁コイル１Ａ及び１Ｂが受動状態にある間駆動される。完成した誘導性センサコイル装置は１箇所の測定位置に固定したままにされるという事実にもかかわらず、鉄筋Ｒのような強磁性体が存在する場合には、異なる物理的位置から発生する３つの磁界パターンによりこの強磁性体を励磁する。非磁性環境において誘導電圧が検出コイル２Ａ、２Ｂ及び２Ｃ中に発生しないように、これら検出コイル２Ａ、２Ｂ、２Ｃを、これらの軸線が図１Ａに示すように界磁コイル１Ａ、１Ｂ、１Ｃに対し直交するように、界磁コイルの内側に装着する。鉄筋Ｒがこの誘導性センサコイル装置の近傍にもたらされると、磁界の平衡が乱れ検出コイル２Ａ、２Ｂ及び２Ｃは特有の出力を発生する。
【００２３】
説明のために、鉄筋Ｒが完全な誘導性センサコイル装置の頂部を横切ったときの検出コイル２Ａ、２Ｂ及び２Ｃの各出力における電圧を示す。図３〜５を参照して以下に説明する応答電圧のグラフは、図１Ａの誘導性センサコイル装置上を単一の鉄筋Ｒが通過する際に測定した信号である。
【００２４】
測定した応答信号を解析することにより、鉄筋Ｒの限られた小さな動き即ち位置の変化のそれぞれについての特有の電圧の組を得ることが本発明に重要な要件である。前記特有の電圧の組、特に以下に詳細に説明する９つの電圧信号を測定して、応答信号を重畳することにより、鉄筋Ｒの配置を、平面的な位置に関してだけでなく、深さに関しても予測できるようになる。また、上述したコイル装置は、全ての鉄筋Ｒの角度、即ち測定位置を中心とした３６０°の鉄筋の角度に対して有効となる。
【００２５】
図３、４及び５に示す検出コイル２Ａ、２Ｂ及び２Ｃの出力電圧は、図１Ａの前記誘導性センサコイル装置にまたがって左から右に鉄筋Ｒを移動させた際に同時に得たものである。グラフの横軸は鉄筋Ｒの移動量を示しており、この場合、鉄筋Ｒの１ｍｍの移動につき５つの測定点としているが、これに限定されるものではない。これら３つの信号の組は、界磁コイル１Ａを駆動している間に得られた。しかし、典型的には、図２に示すような各駆動サイクルの持続時間と電流の振幅とにより、界磁コイル１Ｂ又は１Ｃが駆動している間でも、検出コイルの出力電圧は同じ特性形状を有するようにするが、これに限定されるものではない。特に、図３は検出コイル２Ａの出力電圧を示しており、この検出コイル２Ａに鉄筋Ｒが接近すると出力電圧が上昇する。鉄筋Ｒがこの検出コイル２Ａの頂部を通過すると、曲線が下がり０まで達する。鉄筋Ｒが離れると出力電圧は更に減少する。この特性曲線はＳ字状応答曲線と称される。
【００２６】
図６は、界磁コイル１Ａ、１Ｂ及び１Ｃをそれぞれ駆動させた場合の検出コイル２Ａ、２Ｂ及び２ＣからのＳ字状応答曲線を示す。この３つのＳ字状応答曲線のそれぞれの振幅及び方向は、鉄筋Ｒが誘導性センサコイル装置に接近する方向に依存している。
【００２７】
図４及び５は、界磁コイル１Ａを駆動させている間の検出コイル２Ｂ及び２Ｃのそれぞれにおける応答を示している。これら出力電圧は、鉄筋Ｒの存在による磁界の乱れに応答するものである。図３のＳ字状応答曲線と同じように、検出コイル２Ｂ及び２Ｃによる応答曲線の振幅は、鉄筋Ｒの大きさと、検出装置からの距離とに依存している。「ハンプ（ＨＵＭＰ）状曲線」（Ｈ応答曲線）と称されるこれら出力（図４及び図５）は、鉄筋Ｒの平面的な位置情報に対しては有効ではないが、以下に説明するように所望のＳ字状応答曲線の振幅を追尾するためのしきい値を発生させるのに用いることができる。
【００２８】
図７は、それぞれの界磁コイルを駆動させている際に検出コイル２Ａ、２Ｂ及び２Ｃから得られるＨ応答曲線を示す。
【００２９】
上述したところから明らかなように、３つの検出コイル２Ａ、２Ｂ及び２Ｃは、それぞれ、各界磁コイルに対応してそれぞれ１つずつで合計３つの異なる出力信号、即ち、１つのＳ字状曲線信号及び２つのＨ曲線信号を生じる。これら３つの信号の実際の振幅は、センサコイル装置に対する（任意の）鉄筋の角度に依存する。
【００３０】
上述した信号を発生する方法をまとめると以下のことが明らかとなる。３つのコイルアセンブリ上を鉄筋が通過すると、各界磁コイル／検出コイル対から１つずつで合計３つのＳ字状曲線信号と、各界磁コイル／検出コイル対から２つずつで合計６つのＨ曲線信号とが得られる。界磁コイル／検出コイル対Ａ、Ｂ及びＣからの信号間の唯一の相違は、これらコイル対相互間の物理的な距離と、鉄筋の向きとにより生ぜしめられる時間的なずれである。鉄筋Ｒは、センサコイル装置上を任意の角度で通過し得るため、信号の振幅及び信号間の時間的ずれは互いに関連して変化する。従って、Ｓ字状曲線信号及びＨ曲線信号を示すプロットが１つであれば、観測者は混乱しなくなる。
【００３１】
下記の表１は、各種の受信信号に対し駆動される界磁コイルと、検出コイル電圧との間の関係を示す。
【表１】
0004362031.tif 000002
【００３２】
信号の処理は、３つのＳ字状曲線信号を加算することと、残りの６つのＨ曲線信号を加算することより成る。Ｓ字状曲線信号の加算は鉄筋Ｒの位置を示し、Ｈ曲線信号の加算は追尾しきい値である。
【００３３】
以下に、図８のプロットを参照して、例えば鉄筋Ｒのような強磁性体を探知したことを示すための簡単で廉価な探知アルゴリズムを説明する。アナログ又はデジタル信号処理技術を用いる他のアルゴリズムも使用できる。
【００３４】
図８に示す３つの信号の軌跡は、
図６に示す３つのＳ字状曲線信号を合計したものの軌跡Ｓと、
図７に示す６つのＨ曲線信号を合計したものの軌跡Ｈと、
軌跡Ｈから得た値に、以下に説明するように所定のファクタを乗じて処理したしきい値である軌跡Ｔと
である。
【００３５】
強磁性体（鉄筋）を３つの工程で発見しうる簡単且つ容易なアルゴリズムは以下の通りである。
１．３つのＳ字状曲線信号（図６）を互いに加算する。これにより得られた新たな形状の曲線は、図８に示す曲線Ｓである。この曲線Ｓの最小値、即ち最低点が、鉄筋の中心位置である。
２．６つのＨ曲線信号（図７）を互いに加算する。これにより得られた新たな形状は図８に示す曲線Ｈである。各時間のサンプルについて曲線Ｈに重みαを掛ける。この重みαは、−２＜α＜＋２の範囲内にあり、代表的にはα＝０．１であるが、これに限定されるものではない。これにより得られた新たな形状の曲線は図８に示す「しきい値曲線」Ｔである。
３．曲線Ｓのレベルを曲線Ｔと比較する。曲線Ｓが曲線Ｔより負の位置にあれば鉄筋Ｒが探知されている判断する。
【００３６】
図８は、曲線Ｓ、曲線Ｈ及び曲線Ｔを示す。曲線Ｓが曲線Ｔより負の位置にある間は、センサ装置の下に鉄筋Ｒがある。
【００３７】
鉄筋Ｒが存在しない場合又は鉄筋Ｒがセンサ装置から離れすぎている場合には、９つの基本信号はシステム雑音中に失われ、鉄筋Ｒを探知しうる形状は存在しない。
【００３８】
図９は、測定と信号処理のルーチンの流れ図である。鉄筋探知処理においては、４つの基本的な期間がある。
第１の期間Ｔ１においては、界磁コイル１Ａを励磁し、界磁コイル１Ｂ及び１Ｃを受動状態にする。この期間Ｔ１中検出コイル２Ａ、２Ｂ及び２Ｃの電圧を測定し、一時記憶部に保持する。
第２の期間Ｔ２においては、界磁コイル１Ｂを励磁し、界磁コイル１Ａ及び１Ｃを受動状態にする。この期間Ｔ２中検出コイル２Ａ、２Ｂ及び２Ｃの電圧を測定し、一時記憶部に保持する。
第３の期間Ｔ３においては、界磁コイル１Ｃを励磁し、界磁コイル１Ａ及び１Ｂは受動状態にする。この期間Ｔ３中検出コイル２Ａ、２Ｂ及び２Ｃの電圧を測定し、一時記憶部に保持する。
第４の期間Ｔ４においては、Ｓ字状曲線信号の加算値と、Ｈ曲線信号の加算値とをデジタル又はアナログ処理技術により計算し、得られた２つの信号を比較して鉄筋Ｒがセンサ装置の近傍に存在するかどうかを決定する。
この測定及び信号処理のサイクルを繰り返す。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】  ３つの界磁コイル及び３つの検出コイルを有する本発明による誘導性センサ装置の基本的なハードウェア構成を、そのコイルアセンブリを水平方向に投影して示す図である。
【図１Ｂ】  １つのコイルアセンブリを図１ＡのＸ−Ｘ線上で矢印方向に見た断面図である。
【図２】  図１Ａにおける３つの界磁コイル１Ａ、１Ｂ及び１Ｃを励磁するための典型的なランプ電流を示す線図である。
【図３】  ランプ電流によりフィールドコイル１Ａを励磁している間に、強磁性体、例えば接近した鉄筋を検出した場合の図１Ａにおける検出コイル２Ａの典型的な出力電圧を示す線図である。
【図４】  ランプ電流により界磁コイル１Ａを励磁している間に、強磁性体による磁界の乱れが存在する場合、例えば鉄筋が横切った場合の図１Ａの検出コイル２Ｂにおける応答を示す線図である。
【図５】  ランプ電流により界磁コイル１Ａを励磁している間に、強磁性体による磁界の乱れが存在する場合、例えば鉄筋が横切った場合の図１Ａの検出コイル２Ｃにおける応答を示す線図である。
【図６】  ランプ電流により界磁コイル１Ａ、１Ｂ及び１Ｃをそれぞれ励磁している間に、強磁性体による磁界の乱れが存在する場合、例えば鉄筋が横切った場合の図１Ａの検出コイル２Ａ、２Ｂ及び２Ｃにおける応答を重ね合わせて示す線図である。
【図７】  ランプ電流により界磁コイル１Ａ、１Ｂ及び１Ｃをそれぞれ励磁している間に、強磁性体による磁界の乱れが存在する場合、例えば鉄筋が横切った場合の検出コイル２Ｂ及び２Ｃ、２Ａ及び２Ｃ、２Ａ及び２Ｂにおける応答を重ね合わせて示す線図である。
【図８】  本発明によるアルゴリズムの信号処理のために重ね合わせた軌跡であり、ここで、軌跡Ｓは図６に個々に示す３つの検出コイルの信号を加算したもので、軌跡Ｈは図７に個々に示す６つの検出コイルの信号を加算したもので、軌跡Ｔは好ましい探知しきい値曲線の１つの例を示すものである。
【図９】  本発明の特定方法による測定ルーチンの流れ図である。
【符号の説明】
１Ａ、１Ｂ、１Ｃ  界磁コイル
２Ａ、２Ｂ、２Ｃ  検出コイル
Ａ、Ｂ、Ｃ  コイルアセンブリ
Ｒ  鉄筋
【図１Ａ】
0004362031.tif 000003
【図１Ｂ】
0004362031.tif 000004
【図２】
0004362031.tif 000005
【図３】
0004362031.tif 000006
【図４】
0004362031.tif 000007
【図５】
0004362031.tif 000008
【図６】
0004362031.tif 000009
【図７】
0004362031.tif 000010
【図８】
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【図９】
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