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JP2772477B2 - Rebar detector using resonance - Google Patents
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JP2772477B2 - Rebar detector using resonance - Google Patents

Rebar detector using resonance

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JP2772477B2 JP63200373A JP20037388A JP2772477B2 JP 2772477 B2 JP2772477 B2 JP 2772477B2 JP 63200373 A JP63200373 A JP 63200373A JP 20037388 A JP20037388 A JP 20037388A JP 2772477 B2 JP2772477 B2 JP 2772477B2
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Description

【発明の詳細な説明】 『産業上の利用分野』 本発明はコンクリート壁内に埋設されている鉄筋を非
破壊探査する共振を利用した鉄筋探査器に係り、特に、
高感度にして相当深部の鉄筋も分解能よく検出できるも
のである。
Description: FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a rebar exploration device utilizing resonance for nondestructively exploring rebar buried in a concrete wall, and in particular,
With high sensitivity, it is possible to detect rebar at a considerably deep part with high resolution.

『従来の技術』 従来の斯の種の探査器は探査プローブとしてコイルを
用い、このコイルが鉄筋に接近すると該コイルのインダ
クタンスが変化するので、この変化を検知して鉄筋の存
在を知るというものである。
[Prior Art] A conventional probe of this type uses a coil as a search probe, and when the coil approaches a reinforcing bar, the inductance of the coil changes. Therefore, the change is detected to detect the presence of the reinforcing bar. It is.

『発明が解決しようとする問題点』 このための感度を向上させる最も簡単な方法は、コイ
ルの磁界を強くすれば良いが、従来例において磁界を強
くするには該プローブ用コイルを大型化し、大電流を流
す必要が生じ、コイルを大型化するとその磁界分布範囲
が拡大して埋設鉄筋の正確な位置まで探査することが不
可能となり、また、該コイルに大電流を流すには電源装
置が大型となり本来ハンディータイプとして使用するこ
の種装置としては電源部を独立させる等の使用上の不便
が生じるので、無条件に磁界を強くすることができなか
った。
[Problems to be Solved by the Invention] The simplest method for improving the sensitivity for this purpose is to increase the magnetic field of the coil. A large current needs to flow, and when the coil is enlarged, its magnetic field distribution range is expanded, making it impossible to search for the exact position of the buried reinforcing bar. This type of device, which is large and originally used as a handy type, has inconvenient use such as an independent power supply unit, so that the magnetic field cannot be unconditionally strengthened.

そこで、共振系を利用することは斯の種探査器にとっ
ては不可欠と考えるべきであり、むしろこの共振系に他
の補償回路を付加することにより上記欠点を取り除く事
が好ましい。
Therefore, it should be considered that the use of a resonance system is indispensable for such a kind of spacecraft, and it is rather preferable to add another compensation circuit to the resonance system to eliminate the above-mentioned disadvantage.

『発明の目的』 そこで、本発明は上記欠点を排除し極めて高感度の鉄
筋探査器を提供することを目的としたものである。
[Object of the Invention] Accordingly, an object of the present invention is to eliminate the above-mentioned drawbacks and to provide a highly sensitive rebar searcher.

『問題点を解決するための手段』 このため、本発明に於いては共振回路に給電する一定
周波数の発振器、該発振器からの出力の位相を適宜調節
出来る様にした可変の位相器、この位相器からの出力を
上記発振器からの出力と比較する差動増巾器、上記発振
器からの一定周波数出力を基準として差動し、上記差動
増巾器の出力を増巾するロックイン増巾器とを組合せ、
然も、上記発振器から出力周波数を共振回路の共振周波
数とは僅かずらし、一般の共振回路の共振曲線で言うピ
ークに向かって立上がりの鋭い曲線部分で作動させる様
にした。
[Means for Solving the Problems] For this reason, in the present invention, a constant-frequency oscillator for supplying power to the resonance circuit, a variable phase shifter capable of appropriately adjusting the phase of the output from the oscillator, Differential amplifier that compares the output from the oscillator with the output from the oscillator, and a lock-in amplifier that differentiates based on a constant frequency output from the oscillator and amplifies the output of the differential amplifier. Combine with
Needless to say, the output frequency of the oscillator is slightly shifted from the resonance frequency of the resonance circuit, and the oscillator is operated in a sharply rising curve toward a peak in a resonance curve of a general resonance circuit.

『作用』 本発明探査器の共振回路を構成するコイルには初めは
上記した様にこの共振回路の共振点とは僅かにずらした
周波数で給電しておき、この状態に於いて、共振回路か
らの第1出力と、上記共振回路用給電源である発振器の
出力であって上記共振回路を通らないままの第2出力と
を相を一致させて差動増巾器により比較し、上記第1、
第2の出力が等しくなる様、即ち差動増巾器出力が零に
なる様にまづ準備しておく。
[Operation] At first, power is supplied to the coil constituting the resonance circuit of the probe of the present invention at a frequency slightly shifted from the resonance point of the resonance circuit as described above. And a second output, which is the output of the oscillator that is the power supply for the resonance circuit and does not pass through the resonance circuit, is compared in phase with a differential amplifier. ,
It is first prepared so that the second output becomes equal, that is, the output of the differential amplifier becomes zero.

次に探査操作に於いてはコイルが金属体に接近する時
は上記第1出力の方が共振点までその共振曲線に沿って
ほぼ比例的に出力が急上昇し、差動増巾器から差出力が
得られることになるが、この差出力には歪成分による不
要周波数が含まれるおそれがあるのでこの差出力をフィ
ルタにより濾波し、更に上記発振器からもとの周波数信
号で固定したロックイン増巾器を通して計器に出力す
る。
Next, in the exploration operation, when the coil approaches the metal body, the output of the first output rises almost proportionally to the resonance point along the resonance curve, and the differential output from the differential amplifier is obtained. However, since this difference output may include an unnecessary frequency due to a distortion component, this difference output is filtered by a filter, and further, the lock-in amplifier fixed by the original frequency signal from the oscillator is used. Output to instrument through instrument.

この計器出力は鉄筋コイル付近になかった場合の出力
信号と鉄筋が付近に存在した時の出力信号との差であ
り、とりも直さず、鉄筋のコイルに対する接近度合即ち
埋設深さに関するデータである。
This instrument output is the difference between the output signal when the rebar is not near the rebar coil and the output signal when the rebar is nearby, and is data on the degree of proximity of the rebar to the coil, i.e., the burial depth, without repairing. .

次に共振系を利用した本発明探査器の基本的な作用を
第2,第3図について説明する。
Next, the basic operation of the probe of the present invention using a resonance system will be described with reference to FIGS.

第2図に於いて5は発振器でこれよりV1なる或る周波
数の電流がコイルLに流されるものとし、又Lの出力端
にまたがりコンデンサCを接ぎこの両端の出力端を今VO
とする。
In the second 5 is assumed to current of a certain frequency than this becomes V 1 by the oscillator is flowed in the coil L, also now V O output terminal of the ends seam capacitor C spans the output end of the L
And

第2図でコンデンサCの両端の出力電圧VO 今、ωL=1/ωCとすることでLとCの共振がおこ
り、この周波数をωとする。共振したときの出力電圧
Voとなり第3図に示すようになり周波数ωで最大出力が
得られる。
In FIG. 2, the output voltage V O across the capacitor C is Now, ωL = 1 / ωC to be between occur resonance of L and C, and the frequency and omega R. Output voltage at resonance
V o Next maximum output is obtained in the third is as shown in FIG. Frequency omega R.

すなわち、共振時にはコイルに最大電流が流れること
になる。そのためコイルから発生する磁界はそれだけ強
められることになり、より深い所の鉄筋の探査に使用で
きる可能性が出てくることになる。
That is, the maximum current flows through the coil at the time of resonance. Therefore, the magnetic field generated from the coil is strengthened accordingly, and the possibility that the coil can be used for exploring deeper reinforcing bars will appear.

実際に本装置を作動させるときは、完全な共振状態か
らごくわずかだけずらした周波数ω又はωを用い
る。
When actually operating the apparatus, a frequency ω 1 or ω 2 which is only slightly shifted from a perfect resonance state is used.

この理由はコイルが鉄筋に近ずいた時、コイルLのイ
ンダクタンスが変化して共振点ωからはずれることが
おきる。この場合共振点で動作させておくと周波数がず
れた時ωの方かωの方にいずれにづれても出力電圧
は同じ程度に下がり、コイルLのインダクタンスが増し
たのか減ったのか区別がつかない。また、温度変化でL
のインダクタンスが変化しても同様である。ところが、
最初から少しだけ共振から離れたωまたはωに設定
しておけば、インダクタンスが変化しても出力電圧は周
波数にほぼ単調に比例して急激に上昇する。また、共振
点極く付近における周波数の変化に比べ、ωもしくは
ωならば周波数に対する出力電圧の変化は大きい。こ
のことは感度を高める役目をしていることになる。
The reason for this is that when the coil there were not a close to the rebar, it occurs that the inductance of the coil L is changed deviate from the resonance point ω R. In this case, when operating at the resonance point, when the frequency is shifted, the output voltage drops to the same degree regardless of which of ω 1 and ω 2 the coil L is connected to, and it is possible to distinguish whether the inductance of the coil L has increased or decreased. Not stick. In addition, L
The same is true even if the inductance of the 変 化 changes. However,
By setting slightly to omega 1 or omega 2 away from the resonance from the beginning, the output voltage even if the inductance is changed rapidly increases almost monotonically proportional to the frequency. Also, compared to the change in the frequency at the resonance point near the very changes in the output voltage with respect to omega 1 or omega 2 If the frequency is large. This serves to increase the sensitivity.

なお、共振回路は直列でも並列共振回路でも本発明に
適用できることはもち論である。
It is a matter of course that the resonance circuit can be applied to the present invention regardless of whether it is a series resonance circuit or a parallel resonance circuit.

『実施例』 第1図に本発明の典型的な実施例の回路を示しこれに
ついて説明する。
Embodiment FIG. 1 shows a circuit of a typical embodiment of the present invention, which will be described.

5は共振系を駆動する有る一定周波数例えば30KHZ程
度の発振器、コイルLとコンデンサCとは共振回路を構
成し、コイルLは探査プローブ内に設け鉄筋の埋設され
ているであろう壁面に密着掃引し探査に供する。
Reference numeral 5 denotes an oscillator for driving a resonance system having a certain frequency, for example, about 30 KHZ, and a coil L and a capacitor C constitute a resonance circuit. The coil L is provided in an exploration probe and is closely swept to a wall where a reinforcing bar may be embedded. And provide for exploration.

発振器5からの出力はバッファ回路1を通して共振回
路に給電され、そしてコイルLで検出した出力は高入力
抵抗のバッファ回路2を経てインピーダンス変換を行
い、次いで増巾器3で増巾され出力VLなる正弦波出力を
得る。
The output from the oscillator 5 is fed to the resonant circuit via the buffer circuit 1, and output detected by the coil L is subjected to impedance conversion through the buffer circuit 2 of high input resistance, and then is Zohaba in Zohaba unit 3 outputs V L Sine wave output

一方発振器5からの正弦波出力は増巾器4にも導か
れ、適当な振巾に増巾されるとともに、出力インピーダ
ンスを低下させる。この増巾器4の正弦波出力は可変位
相器6を通すことにより、振巾はそのままで位相を変化
できる。可変位相器6を通ったあと、利得可変増巾器7
を通して出力VDを得る。
On the other hand, the sine wave output from the oscillator 5 is also guided to the amplifier 4 to be amplified to an appropriate amplitude and to reduce the output impedance. By passing the sine wave output of the amplifier 4 through the variable phase shifter 6, the phase can be changed without changing the amplitude. After passing through the variable phase shifter 6, the variable gain amplifier 7
Obtain the output V D through.

センサコイルLを鉄筋から遠く離しておいてVLとVD
同相であるように可変位相器6を調整し、振巾も同一に
なるように利得可変増巾器7を調整する。理想的には差
動増巾器8の出力が零になるように調整する。現実には
VLとVDがごくわずかの波形の歪みによりズレが生じ差動
増巾器8の出力に不要信号が現われる。そこで、発振器
5からの一定の周波数のみを通過させるバンドパスフィ
ルタ9を用いることで、波形の歪みによる出力電圧を減
少させることができる。大きな歪み波形を高感度のロッ
クイン増巾器10に入れると、不要な信号で入力が飽和す
る事があるがこれを避けている。ロックイン増巾器10は
発振器5の信号をそのref端子に導いているのでロック
イン増巾器10は発振器5の一定周波数に一致したものの
信号しか現われない同期検波器として働く。ロックイン
増巾器10の入力はノイズレベルまでも感度を上げられる
ので、もとの周波数成分との差の振巾をその出力に接続
したメータ11で読み取ることができる。この出力信号は
鉄筋の接近度即ち深さに関係するデータとなる。
The sensor coil L by adjusting the variable phase shifter 6 as V L and V D oven away far from reinforcing bars are in phase, Fuhaba also adjust the variable gain increase width vessel 7 to be identical. Ideally, the output of the differential amplifier 8 is adjusted to be zero. In reality
V L and V D are unnecessary signal to the output of the differential increase width unit 8 misalignment occurs appears by distortion of negligible waveform. Therefore, by using the band-pass filter 9 that allows only a certain frequency from the oscillator 5 to pass, the output voltage due to waveform distortion can be reduced. When a large distortion waveform is input to the high-sensitivity lock-in amplifier 10, the input may be saturated with an unnecessary signal, but this is avoided. Since the lock-in amplifier 10 guides the signal of the oscillator 5 to its ref terminal, the lock-in amplifier 10 functions as a synchronous detector that matches the fixed frequency of the oscillator 5 but only shows the signal. Since the sensitivity of the input of the lock-in amplifier 10 can be increased even to the noise level, the amplitude of the difference from the original frequency component can be read by the meter 11 connected to the output. This output signal is data relating to the degree of approach or depth of the reinforcing bar.

『発明の効果』 本装置の特徴及び効果をまとめてみると、 1) 従来型に比べて使用周波数が高く、共振現象を用
いているため感度が高い。
[Effects of the Invention] The features and effects of this device can be summarized as follows: 1) The operating frequency is higher than that of the conventional type, and the sensitivity is high because of the use of the resonance phenomenon.

2) 共振点の周波数を用いないでわずかだけ周波数を
ずらしたためコイルLのインダクタンスの変化にたいす
るVOの変化が大きくなり高感度となし得る。
2) Since the frequency is slightly shifted without using the frequency at the resonance point, the change in V O with respect to the change in the inductance of the coil L increases, and high sensitivity can be achieved.

3) 発振器5からの出力の中、コイルLを通った信号
VLとコイルLを通らない信号VOとは測定開始前にバラン
スさせるので、鉄筋が接近したときの変化分だけが検出
されるので弁別度がよい。
3) The signal that has passed through the coil L in the output from the oscillator 5
Since V L and the signal V O that does not pass through the coil L are balanced before the start of measurement, only a change when the rebar approaches is detected, so that the discrimination degree is good.

なお、本発明探査器は鉄筋位置に対する分解能を改善
するために、高周波用フェライトコア(径約10mmΦ)を
コイルL中に入れてある。
In the probe of the present invention, a high-frequency ferrite core (about 10 mm in diameter) is inserted in the coil L in order to improve the resolution with respect to the reinforcing bar position.

この結果コイルLから発生する磁界は全てコアの中に
集められ、コアの端から出る磁力線は空心に比べより一
層密度が高くなり、空心コイルを使う場合に比べ鉄筋の
存在位置の判断の性能を改善できる。
As a result, all the magnetic fields generated from the coil L are collected in the core, and the lines of magnetic force exiting from the end of the core are much higher in density than the air core. Can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は、本発明探査器の実施例のブロック回路図、第
2図及び第3図は本発明探査器の基本作用を解説する図
で、第2図は共振系の回路図、第3図は共振曲線図であ
る。 5……発振器、L……プローブ用コイル、C……共振用
コンデンサ、1,2……バッファ回路、3,4,7,10……増巾
器、6……位相器、8……差動増巾器、9……フィル
タ、11……メータ
FIG. 1 is a block circuit diagram of an embodiment of the probe of the present invention, FIGS. 2 and 3 are diagrams for explaining the basic operation of the probe of the present invention, FIG. 2 is a circuit diagram of a resonance system, and FIG. The figure is a resonance curve diagram. 5 ... Oscillator, L: Probe coil, C ... Resonant capacitor, 1,2 ... Buffer circuit, 3,4,7,10 ... Amplifier, 6 ... Phase device, 8 ... Difference Dynamic amplifier, 9 ... Filter, 11 ... Meter

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】コイルとコンデンサとで共振回路を形成し
該コイルを鉄筋に近づけることによるそのインダクタン
スの変化に基づき、埋設鉄筋の存在を検出する鉄筋探査
器に於いて、 上記共振回路に給電する一定周波数の発振器、該発振器
の出力の位相を変化する可変位相器、上記共振回路から
の出力VLと上記可変位相器からの出力VDとを比較する差
動増巾器、該差動増巾器の出力を受け、上記発振器から
の一定周波数を基準信号として作動するロックイン増巾
器、該ロックイン増巾器の出力を指示する計器とより成
る事を特徴とする共振を利用した鉄筋探査器。
1. A rebar detector for detecting the presence of a buried rebar based on a change in inductance caused by forming a resonance circuit with a coil and a capacitor and bringing the coil closer to a rebar, and supplying power to the resonator circuit. oscillator having a constant frequency, variable phase shifter that varies the phase of the output of the oscillator, the differential increase width for comparing the output V D from the output V L and the variable phase shifter from the resonant circuit, difference Dozo A lock-in amplifier that receives the output of the amplifier and operates using a constant frequency from the oscillator as a reference signal, and a meter that indicates the output of the lock-in amplifier. Spacecraft.
【請求項2】請求項1記載の鉄筋探査器に於いて、上記
一定周波数とは、上記共振回路の共振周波数より僅かづ
れた周波数である事を特徴とする鉄筋探査器。
2. The rebar exploration device according to claim 1, wherein the constant frequency is a frequency slightly deviated from a resonance frequency of the resonance circuit.
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