(57)【要約】      （修正有）【課題】被検体が貫通穴のどの位置を通過しても感度劣化のない混入金属検出器を提供する。【解決手段】マイクロ波進行方向に断面積が変化する混入金属検出器であり、マイクロ波の伝播路４をその進行に従って断面積を変化させ、マイクロ波を定在波とせずにその位相を進行させ、従ってマイクロ波の最大電界エネルギー部は伝送路の開始点から末端まで移動し、ここに通過する被検体６ａの全部位に最大電界エネルギーを与えもって、安定した混入異物からの反射波を開口部の全域に渡って得ることができるものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ波の導波路に被検体が通過する貫通穴を有し、導波路にマイクロ波を供給する発振器とマイクロ波を検出する検出器を備え、導波路はマイクロ波の進行方向に断面積が変化し、導波路の末端にマイクロ波吸収手段を具備した混入金属検出器。
【請求項２】
請求項１の混入金属検出器であって、導波路の末端にマイクロ波検出回器を具備した混入金属検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明は、ガラス糸やガラス繊維内に混入する異物を検出する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】ガラス糸は、その製造工程で原料に混入している異物、例えば、金、銀、ニッケルなどを除去できない場合がある。ガラス糸に混入し除去できなかった異物は、そのガラス糸が繊維として織られる時に同時に混入する。ガラス繊維は電気回路に使用されるプリント基板の基材であり、混入異物が導電物質である場合、プリント基板上に実装される電気回路の性能に多大な影響を及ぼす。【０００３】従来、ガラス糸やガラス繊維に混入する導電物質を検出する方法としてマイクロ波が利用されている。これはマイクロ波が伝播路中に存在する誘電率を持つ物質に反応し反射波を発生するが、その物質の誘電率に変化がなければ反射波はある値の定常値となる特性を利用している。いま、異なる誘電率の物質がマイクロ波の伝播路中に進入すると反射波はその誘電率とマイクロ波進入路側から見た異物の投影面積の程度に応じた強度となり、この異なる誘電率の異物の進入により発生する反射波の強度に差が生じる、この強度差を検出することにより、被検体に混入する異物を認識するものである。この異物検出方法を使用したものに、公知の空洞共振器内に被検体を導くものや導波管にスリットを設けて被検体を導くものがあった。【０００４】空洞共振器を利用するものにあってはマイクロ波を共振状態に維持するため共振器内部は直方体空間を形成し、共振条件から電界分布は固定されていて定在波となっている。ここで、Ｓ／Ｎ比を良好に保つためには混入異物からの反射波を最大にする必要があり、被検体を通過させる位置をその定在波のマイクロ波電界エネルギー最大部を選択し通過させる必要があった。例えば１０ＧＨｚ近辺のマイクロ波を利用する場合、その１／２波長は約２４．４ｍｍであり例えば、被検体が糸状である場合、その糸がマイクロ波電界中を通過中に２４．４ｍｍの幅で振動すると、振動両端ではマイクロ波電界エネルギー“０”近辺を通過することになる、この事は良好な反射波を得るためにガラス繊維の通過場所を限定させる必要があることを示している。ガラス糸の検査工程に於いてこの振動幅を限定することは至難の業であった。【０００５】また、導波管にスリットを設けてガラス繊維を通過させるものにあっては、導波菅内のマイクロ波の伝送モードからマイクロ波の位相は停止しているため、スリットの長手方向の各部分に固定された電界強度分布が形成される、この事は、幅を持ったガラス繊維がスリットを通過する際に電界エネルギー“０”の場所を通過する部位が発生することを意味する、その部位ではたとえ被検体に異物が混入していても異物による反射波は発生しないため、反射波の強度差分は発生しない。この電界エネルギー“０”近辺を被検体が通過することを回避するためスリットを設けた導波管を２本以上準備し、その配置をマイクロ波の位相をずらした配置とし、一方の導波管の電界エネルギー“０”近辺を通過した被検体は他方の導波管を通過する際は電界エネルギーの強い場所を通過する構造とする必要があった。公知の解決手段では位相差を９０°に設定した２本の導波管を使用している、従ってマイクロ波電界最大部位から±４５°近辺を通過する被検体に照射されるマイクロ波エネルギーは弱くなり異物による反射波の強度差は劣化する。
これら公知の空洞共振器を利用するものや導波管を利用するものは、そのマイクロ波の伝送路はいずれも直方体であった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】本発明は、マイクロ波を利用して、ガラス糸、ガラス繊維などに混入する異物の検出装置の構造に於いて、被検体に照射するマイクロ波の強度に部分的な定常的な差が発生し、その事による検出能力の低下又は、検出不能部分の発生を抑止するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】本発明は、上記実情に鑑みなされたもので、マイクロ波の伝播路をその進行に従って断面積を変化させ、マイクロ波を定在波とせずにその位相を進行させ、従ってマイクロ波の最大電界エネルギー部は伝送路の開始点から末端まで移動し、ここに通過する被検体の全部位に最大電界エネルギーを与えもって、安定した混入異物からの反射波を開口部の全域に渡って得ることができるものである。もちろん伝送路の伝播モードは直方体を構成する空洞共振器や導波管内を伝播する伝播モードとは異なるためマイクロ波の伝播距離あたりの減衰量は異なるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】以下、請求項１による本発明の実施例を図１、２、３、により説明する。
１はマイクロ波発振器、２はマイクロ波検出器、これらは一体化され３直方体導波管に電磁波を送出し、また、反射波を検出する。
３直方体導波管に導かれた電磁波はこの間の伝送中において定在波を形成し位相は停止している。図２−Ｉはこの様子を示す模式図である、７（＋）最大電界点、８（０）電界点、９（−）最大電界点は停止している、これらの各電界強度は各々７ａ、８ａ、９ａ、の点線で示す位置に同一強度である。【０００９】ついで電磁波は４断面積が変化している導波路に進行し、その進行に伴って導波路の断面積が図２−ＩＩ１０を基点として、拡大している効果により位相は進行する、その様子を図２−ＩＩ１１ａ，１１ｂ，１１ｎ、により示す、１２ａ点線がその電界最大点である、これは電界最大点が移動している様子を時系列に示したもので、１１ａより１１ｎまで順次移動している。１１ｎまで到達したマイクロ波は図１−５無反射終端器に入力し、ここで熱エネルギーに転換される。また４断面積が変化している導波路には６貫通穴が有りこれは上下方向に貫通し被検体の進入退出路を形成している。【００１０】いま６貫通穴に６ａ被検体が通過しているとき、図１−２マイクロ波検出器出力に図３−Ｉの信号が得られる、１６電圧０Ｖレベルに対して１７被検体通過ノイズが確認できるがこれは、被検体の誘電率や含有水分量に応じてレベルが決定されるものである、１７被検体通過ノイズは誘電率の大きな変化はないことを示している。【００１１】混入異物が含まれた６ａ被検体が通過すると、図３−ＩＩに１８混入異物ピークが得られる、これは混入異物の誘電率が６ａ被検体の誘電率より大きいために前述の反射波が増大したものである、この１８混入異物ピークは６ａ被検体に混入する異物が６貫通穴に侵入したときから出現し、該異物が退出したとき消失する、図３−ＩＩＩは同ＩＩの信号波形を一回微分したもので１６電圧０レベルを基準に１９混入異物微分波形が大きく振動している様子が確認できる、この図３−ＩＩＩ信号にコンピュータ処理などを加えることにより最終的な混入異物検出が行われる。【００１２】請求項２による発明の効果を図４により説明する、本発明は請求項１による発明に反射波の感度を増すために変更を加えたもので、６ａ被検体の持つ誘電率に対して混入異物の誘電率の差が低いときに用いられる。
請求項１による構造すなわち図Ｉ−５無反射終端器に換えて図４−２１マイクロ波収束伝送路、３ａ直方体導波管、２ａマイクロ波検出器を加えたものである。【００１３】図１−５無反射終端器に到達しここで熱エネルギーに変換されるマイクロ波には図３−Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ、なる信号が確認できるが、図４−２マイクロ波検出器にも同様な信号が確認できる、さらに図４−２ａマイクロ波検出器には波形の位相は異なるが図３−Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ、に示す情報が同様に含まれている、図４−２及び図４−２ａマイクロ波検出器の出力信号にコンピュータ処理などを加え、より高感度な混入金属検出器を構成するものである。【００１４】また、実施例では、本発明による断面積が変化している導波路を矩形としたが、もちろん円形としても同様な効果が得られる。また被検体の貫通穴を円形としたが、矩形のスリットとしても同様な効果が得られる。
【発明の効果】
【００１５】以上述べたように、本発明によれば、公知の金属検出器が用いるマイクロ波の位相を進行させることにより不感度領域をなくすることがでる。
また、このことにより定在波を用いた場合不可能であった更に短波長のマイクロ波を用いて大寸法の被検体を不感度領域なく検査することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の請求項１による実施例のブロック図である。
【図２】本発明の請求項１及び２による直方体導波管及び、断面積が変化している導波路内の電界分布模式図である。
【図３】本発明のマイクロ波検出器より出力される信号の模式図である。
【図４】本発明の請求項２による実施例のブロック図である。
【符号の説明】
【００１７】１        マイクロ波発振器
２        マイクロ波検出器
２ａ      マイクロ波検出器
３        直方体導波管
４        マイクロ波進行方向に断面積が変化している導波路
５        無反射終端器
６        貫通穴
６ａ      被検体
７        （＋）最大電界点
７ａ      （＋）最大電界点位置を示す点線
８        （０）電界点
８ａ      （０）電界点位置を示す点線
９        （−）最大電界点
９ａ      （−）最大電界点位置を示す点線
１０      境界点
１１ａ    時刻ｔａにおける最大電界点位置
１１ｂ    時刻ｔｂにおける最大電界点位置
１１ｎ    時刻ｔｎにおける最大電界点位置
１６      電圧０Ｖレベル
１７      被検体通過ノイズ
１８      混入異物ピーク
１９      混入異物微分波形
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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