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JPS6236532B2 - - Google Patents
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JPS6236532B2 - - Google Patents

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Publication number
JPS6236532B2
JPS6236532B2 JP55136104A JP13610480A JPS6236532B2 JP S6236532 B2 JPS6236532 B2 JP S6236532B2 JP 55136104 A JP55136104 A JP 55136104A JP 13610480 A JP13610480 A JP 13610480A JP S6236532 B2 JPS6236532 B2 JP S6236532B2
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JP
Japan
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noise
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magnetic
circuit
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JP55136104A
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JPS5760257A (en
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Takashi Nogami
Akio Ueno
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Mitsubishi Metal Corp
Original Assignee
Mitsubishi Metal Corp
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/72Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables
    • G01N27/82Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating the presence of flaws
    • G01N27/90Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating the presence of flaws using eddy currents
    • G01N27/9046Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating the presence of flaws using eddy currents by analysing electrical signals

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  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、非磁性材中に混入している磁性異
物を検出する磁性異物検出装置に関する。
銅線(非磁性材)等の製造工程においては、銅
線中に鉄片等の非磁性異物が混入していると、こ
れが各伸線工程等における断線の原因となる。し
たがつて、各伸線工程等に入る前に予め磁性異物
の有無を検査することが必要である。
従来、この磁性異物の検査には次の様な方法が
採られている。すなわち、第1図に示すように直
流高磁界Hp中において銅線1を高速度、例えば
V=900m/minで走行させる。また、直流高磁
界Hp中の銅線1の走行経路に沿つて、検出コイ
ル2を配置する。そして、銅線1中に磁性異物3
が混入していると、この磁性異物3が磁界Hp
を通過する際、検出コイル2内の磁束φが変化
し、この結果、同検出コイル2に、 e=−Ndφ/dt ……(1) 但し:Nは検出コイル2のターン数。
なる起電力が発生する。この検出コイル2に発生
した起電力に基づいて磁性異物3の検出を行な
う。
ところで、上述した磁性異物の検出方法におけ
る問題点は、銅線1の振動に起因する雑音であ
る。すなわち、磁界Hp中の銅線1が振動する
と、銅線1に渦電流が発生し、この渦電流によつ
て検出コイル2内の磁束φが変化し、検出コイル
2に雑音電圧が発生する。そして、このような雑
音には、大きく分けて次の2種類がある。その1
は銅線1が比較的波長の長い振動を行なうことに
よつて発生する雑音(以下、長波長雑音と称す)
であり、この長波長雑音は比較的低い周波数の雑
音となる。また、その2は、銅線1に波長の短か
い進行波が生ずることにより発生する雑音(以
下、進行波雑音と称す)であり、この進行波雑音
は比較的高い周波数の雑音となる。なお、上述し
た2種類の雑音の周波数成分および鉄片3によつ
て発生する検出信号の周波数成分を第2図に示
す。この図において曲線Aは長波長雑音の周波数
成分を、曲線Bは検出信号の周波数成分を、ま
た、曲線Cは進行波雑音の周波数成分を各々示し
ている。また、実際の雑音は、上述した2種類の
雑音が複雑に入り組んだものとなる。そして、こ
れら2種類の雑音によつて、第1図に示す検出コ
イル1個による磁性異物検出方法は、実用上充分
な検出能力、言い換えれば満足すべきS/N(信
号成分対雑音成分比)を得ることができない。
そこで、従来、これらの雑音を除去するため
に、種々の構成が考えられている。例えば、第3
図は、銅線1の走行経路に沿つて位置をずらして
検出コイル2a,2bを配置し、これらの検出コ
イル2a,2bを差動結合したもので、この構成
によつて長波長雑音を除去することが可能であ
る。すなわち、銅線1が振動し、この振動によつ
て検出コイル2aに例えば第4図イに示す雑音信
号が発生したとする。この場合、銅線1の振動の
波長が比較的長いとすると、検出コイル2bにも
第4図イに示す信号と同相の信号が略同時に発生
する(第4図ロ参照)。そして、これらの雑音信
号は、検出コイル2a,2bが差動結合されてい
ることから、検出コイル2a,2b内で互に打消
され、外部に出力されることはない。このような
構成を採ることにより、長波長雑音を第1図に示
す検出コイル1個の場合に比較し、1/10〜1/
20とすることが可能である。
しかしながら、上述した構成によつても進行波
雑音を除去することは不可能である。すなわち、
銅線1に波長の短かい進行波が生じた場合、この
進行波によつて検出コイル2a,2bに各々生じ
る雑音信号は、第5図イ,ロに示すように位相が
ずれたものとなる。したがつて、これらの雑音信
号を差動結合によつて打消すことは、不可能であ
る。
第6図は、第3図に示す構成を更に改良し、進
行波雑音をも除去し得るようにした従来の一構成
例を示すもので、銅線1および検出コイル2a,
2bとの間に銅製のスリーブ4を介挿したもので
ある。この図において、銅線1が高い周波数で振
動し、これにより検出コイル2a,2bに雑音信
号が発生した場合、この雑音信号のエネルギーは
スリーブ4に環状電流を流すために消費され、し
たがつて、検出コイル2a,2bの両端子から出
力されることはない。(すなわち、トランスの2
次側を短絡した場合と同じ結果になる。)一方、
磁性異物3の検出信号は、周波数が進行波雑音に
比較して低いためスリーブ4に流れる環状電流に
よつて打消されず、検出コイル2a,2bの両端
子から出力される。また、長波長雑音は差動結合
された検出コイル2a,2bによつて打消され
る。このように、第6図に示す構成においては、
長波長雑音、進行波雑音を共に除去することが可
能である。しかしながら、この構成においてはス
リーブ4が必要となり、機構が複雑になる欠点が
ある。
この発明は以上述べた事情に鑑み、長波長雑音
を除去することができると共に、進行波雑音を略
完全に除去することができ、これにより、検出能
力を従来のものよりはるかに向上させた非磁性材
中の磁性異物検出装置を提供するもので、第1、
第2の検出コイルおよび第1〜第3の演算回路を
設け、長波長雑音および進行波雑音を共に第1〜
第3の演算回路によつて電気的に打消すようにし
たことを特徴とするものである。
以下、図面を参照しこの発明の一実施例につい
て説明する。
第7図は、この発明による磁性異物検出装置の
構成を示すブロツク図である。この図において、
直流高磁界H中を走行する銅線11(非磁性材)
の走行経路に沿つて、互いに位置をずらして第
1、第2の検出コイル12a,12bが各々配置
されている。そして、これら検出コイル12a,
12bの各出力は各々、第1の演算回路13の同
相増幅器14および反転増幅器15へ供給され
る。同相増幅器14は検出コイル12aの出力を
同相増幅し、加算回路16の一方の入力端および
第2の演算回路17のハイパスフイルタ(以下、
HPFと略称する)18へ供給する。反転増幅器
15は検出コイル12bの出力を反転増幅し、加
算回路16の他方の入力端およびHPF19へ供
給する。加算回路16は同相増幅器14および反
転増幅器15の各出力を加算し、その加算結果を
第3の演算回路20の加算回路23の一方の入力
端へ供給する。第2の演算回路17はHPF1
8,19および、こられHPF18,19の各出
力を加算する加算回路22から構成される。この
場合、HPF18,19の各カツトオフ周波数は
共に第3図に示す曲線B,Cの交点の周波fc
なつている。また、加算回路22の出力は第3の
演算回路20の反転回路21へ供給される。反転
回路21は加算回路22の出力を反転して加算回
路23の他方の入力端へ供給する。加算回路23
は反転回路21の出力および加算回路16の出力
を加算し、その加算結果を以下に続く信号処理回
路(図示略)へ出力する。
以上の構成において、検出コイル12a,12
bおよび第1の演算回路13は差動ブリツジ回路
を構成しており、この回路構成によつて長波長雑
音を除去することが可能である。すなわち、銅線
11が比較的長い波長で振動し、これにより、検
出コイル12a,12bに各々第8図イおよびロ
に示す同相の雑音信号が発生した場合、これらの
雑音信号は各々同相増幅器14および反転増幅器
15により増幅され、第8図ハおよびニに示す信
号となる。すなわち、同相増幅器14および反転
増幅器15の各出力が互いに逆相となる。そし
て、これらの出力が加算回路16によつて加算さ
れると、同加算回路16の出力は第8図ホに示す
ように略零となる。このようにして、検出コイル
12a,12bに各々生じた長波長雑音は加算回
路16の出力端には表われない。
一方、銅線11に混入している鉄片25(磁性
異物)が検出コイル12a,12bを順次通過す
ると、検出コイル12a,12bにおいて各々第
9図イおよびロに示す位相がずれた検出信号が発
生する。これらの検出信号は各々同相増幅器14
および反転増幅器15によつて増幅され、第9図
ハおよびニに示す信号となる。そして、これらの
信号が加算回路16によつて加算されると、加算
回路16から第9図ホに示す信号が出力される。
すなわち、鉄片25が検出コイル12a,312
bを順次通過すると加算回路16の出力端に第9
図ホに示す磁性異物検出信号が得られる。
次に、進行波雑音の除去について説明する。銅
線11に波長の短かい進行波が発生し、この進行
波が検出コイル12a,12bを順次通過する
と、検出コイル12a,12bに各々第10図イ
およびロに示す位相のずれた高周波の雑音信号が
発生し、この結果、同相増幅器14および反転増
幅器15から各々第10図ハおよびニに示す信号
が出力される。そして、これらの信号が各々加算
回路16に供給されることから、加算回路16か
ら第10図ホに示す信号が出力され、また、第1
0図ハ,ニに示す信号が各々HPF18および1
9を介して加算回路22に供給されると、加算回
路22から第10図ヘに示す信号が出力される。
この場合、第10図ホおよびヘに示す信号は各々
略同一となる。そして、加算回路22の出力、す
なわち第10図ヘに示す信号が反転回路21によ
つて反転され(第10図ト参照)、加算回路23
において加算回路16の出力(第10図ホ)に加
算されると、加算回路23の出力が第10図チに
示すように略零となる。すなわち、加算回路23
の出力に進行波雑音は表われない。
他方、銅線11中の鉄片25が検出コイル12
a,12bを順次通過すると、前述したように、
加算回路16から第9図ホに示す信号が出力さ
れ、加算回路23の一方の入力端に印加される。
この時、同時に同相増幅器14および反転増幅器
15の各出力(第9図ハ,ニ)が各々HPF1
8,19に印加されるが、これらの出力は、周波
数がHPF18,19の各カツトオフ周波数より
低いため、加算回路22に供給されることはな
く、したがつて加算回路22の出力および反転回
路21の出力が共に零となる。この結果、加算回
路16の出力は加算回路23の出力端から出力さ
れる。こうして、加算回路23の出力端に第9図
ホに示す磁性異物検出信号が得られる。
このように、この発明による磁性異物検出装置
は、第1の演算回路13によつて長波長雑音を除
去し、また、第2、第3の演算回路17,20に
よつて進行波雑音を除去している。
なお、上記実施例においては反転増幅器15を
用いているが、この代わりに同相増幅器を用い、
加算回路16,22に各々減算回路を用いても全
く同一の作用効果を得ることができる。また、上
記実施例においては反転回路21を用いている
が、これを削除し、代わりに加算回路23を減算
回路としても全く同一の作用効果が得られる。ま
た、反転回路21は加算回路22の出力側に介挿
してもよい。
なお、参考までに第7図に示す実施例の実験結
果を第11図に示す。この図においてたて軸は
S/N、横軸は鉄片25の大きさ(mmφ)であ
る。また、この実験においては8mmφの銅線を
900m/minの速度で磁界中を走行させている。
以上説明したように、この発明によれば長波長
雑音および進行波雑音を共に電気的に打消すよう
にしたので、進行波雑音を略完全に除去すること
ができ、磁性異物の検出能力を従来のものに比較
しはるかに向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は非磁性材中の磁性異物を検出する方法
を説明するための図、第2図は磁性異物検出の際
発生する雑音の周波数成分および磁性異物検出信
号の周波数成分を概念的に示す図、第3図は従来
の磁性異物検出装置の主要部の概略構成を示す
図、第4図、第5図は各々第3図に示す装置の動
作を説明するための波形図、第6図は従来の磁性
異物検出装置の他の構成例を示す図、第7図はこ
の発明の一実施例の構成を示すブロツク図、第8
図〜第10図は各々第7図に示す実施例の動作を
説明するための波形図、第11図は同実施例の実
験結果を示す図である。 11……銅線(非磁性材)、12a……第1の
検出コイル、12b……第2の検出コイル、13
……第1の演算回路、17……第2の演算回路、
20……第3の演算回路。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 直流磁界中に非磁性材を走行させ、前記非磁
    性材中に混入している磁性異物を、同磁性異物に
    よつて生じる前記直流磁界中の変化に基づいて検
    出する磁性異物検出装置において、 (a) 前記直流磁界中の、前記非磁性材の走行経路
    に沿つて、互いに位置をずらして配置された第
    1、第2の検出コイルと、 (b) 前記第2の検出コイルの出力を反転して前記
    第1の検出コイルの出力に加算する第1の演算
    回路と、 (c) 前記第1の検出コイルの出力および前記第2
    の検出コイルの反転出力の所定周波数以上の成
    分を各々抽出し、この抽出された各成分を各々
    加算する第2の演算回路と、 (d) 前記第1、第2の演算回路の各出力のうち、
    一方の出力を反転して、他方の出力に加算する
    第3の演算回路と、 を具備してなる非磁性材中の磁性異物検出装置。
JP55136104A 1980-09-30 1980-09-30 Detector for magnetic foreign matter in nonmagnetic material Granted JPS5760257A (en)

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JPS5760257A JPS5760257A (en) 1982-04-12
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63284811A (ja) * 1987-05-15 1988-11-22 Nec Corp 半導体基板露光装置

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JPS63284811A (ja) * 1987-05-15 1988-11-22 Nec Corp 半導体基板露光装置

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