檢測裝置，檢測方法和敏感元件的製作方法
2023-04-28 05:22:41
專利名稱：檢測裝置，檢測方法和敏感元件的製作方法
技術領域：
本發明涉及對物質和液體、粉體、人體等的有無，或物質和液體、粉體等的種類進行檢測的高頻檢測裝置、檢測方法和敏感元件(傳感器)。
過去，對物質和液體的有無或種類進行檢測的檢測裝置，採用使物質通電，觀察其電壓降的通電法、與物體接觸的感應法、或者採用接近開關和光電式、超聲波式開關。並且，過去檢查有無人體的檢測設備，採用測量重量的重量敏感元件、接近人體時靜電容量發生變化的靜電容量敏感元件，檢測人體使光進行反射、遮射用的光敏感元件、以及其他紅外線敏感元件和超聲波敏感元件等。
過去檢測液體含鹽量的方法是，把電極放入液體內，進行通電，觀察其電壓降的通電法、與液體接觸的感應法、或者用超聲波照射，觀察反射板的反射程度的方法。
利用上述原有方法和裝置存在的問題是無法以非接觸方式精密地檢測出非透明小型容器內的物質和液體。尤其通電法和感應法必須接觸被測物，並且，應當能透過光。再者，用超聲波不能測量小的容器。另外用通電法，光和超聲波法時檢測不出物體種類。
再者，雖然有利用高頻的接近敏感元件，但它把高導磁率的金屬作為靶子。這種接近敏感元件採用的方式基本上是用高頻振蕩線圈本身作為敏感元件的自激振蕩方式，當金屬接近敏感元件時，線圈的阻抗發生變化，時而停止振蕩，時而開始振蕩。但是，存在的問題是這種方式不能檢測低導磁率的材料。
本發明正是為了解決上述問題，其目的在於提供這樣一種檢測裝置和檢測方法，即無論是金屬，還是液體、粉體等物質，不管是透明、不透明都能檢測，並且可以檢測出物質的種類。
另外，上述原有敏感元件存在的問題是不能穩定地把靜止的人體和物品等區別開來。重量敏感元件在放上重物時會產生誤動作，光敏元件遇到遮光物體時無論是什麼物質，都會被誤認為是有被測物質。另外，超聲波敏感元件遇到反射物質時，無論是什麼物質都會被誤認為是有被測物質。再者，紅外線敏感元件是把人體的動作判斷成有人體，所以對靜止的人體沒有反應。
常用的敏感元件有裝在椅子上的靜電容量敏感元件，但其存在的問題是易受周圍的影響，當人的腳離開地板時，會發生誤動作。並且，對腳不能接觸到地板的孩子也沒有反應。
本發明的目的在於解決上述問題，提供出能解決原有的各種敏感元件的問題，能把靜止的人體與人體以外的物體區別開來，而且檢測精度高的人體敏感元件、能檢測人體以外的物體的物體敏感元件以及物體檢測方法。
再者，上述的原有液體濃度檢測方法所存在的問題是必須把電極和反射板放入測量液體內，不能以非接觸方式進行檢測。因此，必須在測量之前把電極和反射板清洗乾淨。連續測量時，行程多，時間長。並且，鹽對電極和反射板有腐蝕作用。另外，採用超聲波的方法時，存在的問題是若容器直徑達不到5釐米以上，就不能測量。
本發明的目的在於解決上述問題，提供一種能以非接觸方式進行測量的、不必擔心電極等被腐蝕的、測量時間短、操作簡單的液體濃度檢測裝置和液體濃度檢測方法。
本發明權利要求1的檢測裝置，包括發生高頻信號的振蕩部、從該振蕩部接收高頻信號的諧振電路、以及測量與該敏感元件部阻抗變化相對應的信號的檢測部。上述敏感元件部和上述檢測部僅由無源元件構成，不包括有源元件。
在該檢測裝置中，來自振蕩部的高頻信號被送入敏感元件部內。在敏感元件部內，當不存在被測物質時，若把阻抗調到匹配狀態，那麼，當出現應被測物質時，敏感元件部的阻抗就會變化，阻抗不能匹配，與該阻抗變化相對應的信號，例如反射信號就被輸出。但是，當不存在被測物質時，阻抗達到匹配狀態，不能輸出信號。在檢測部通過對該信號的有無和大小進行檢測，即可知道有無物質及其種類。該檢測裝置也能檢測非磁性物質，檢測部和敏感元件部全部採用無源元件，所以減小了一部分功耗，縮小了體積。
再者，權利要求4的檢測裝置包括發生高頻信號的振蕩部、包含諧振電路(諧振電路從振蕩部接收高頻信號)的敏感元件檢測部、輸出與該敏感元件部的阻抗變化相對應的信號的檢測部。把上述高頻信號的頻率設定得高一些，以保證能根據在上述敏感元件部附近有無非磁性的預定物質或物體，使上述檢測部的輸出產生差異。可設定的頻率範圍為10MHZ-300MHZ。
若使用本檢測裝置，則在敏感元件附近存在非磁性物質，例如流體、粉體、固體的情況下，與不存在時相比，敏感元件部的阻抗發生變化，從檢測部輸出的信號不同於不存在任何物質時。
再者，權利要求6的檢測裝置包括發生高頻信號的振蕩部；包含諧振電路的敏感元件部，其諧振電路的線圈安裝位置保證能接收來自上述振蕩部的高頻信號，同時能受到附近物質或物體導磁率的影響；檢測部，它能檢測出上述諧振電路受該敏感元件部的外部附近物質或物體的導磁率影響而發生的變化，輸出與該變化相對應的信號。
該檢測裝置也可以識別流體、粉體、固體。
另外，權利要求7的檢測裝置包括發生高頻信號的振蕩部；包含調振電路並設定諧振頻率的敏感元件部，它把諧振頻率設定在能使上述振蕩部的信號頻率位於諧振特性曲線的陡坡位置上；檢測部，它輸出與上述敏感元件部外邊附近狀態相對應的信號。
該檢測裝置把振蕩頻率調整到敏感元件部的諧振特性曲線陡坡的位置上。因此，當物質接近敏感元件部時，敏感元件部頻率特性稍有一點變化，信號輸出就有很大變化，所以檢測精度高。
再者，權利要求8的檢測裝置包括發出高頻信號的振蕩部；敏感元件部，它包括接收來自振蕩部的高頻信號的諧振電路，當外部附近狀況處於標準狀態時，產生諧振，阻抗的虛數值被設定到零附近；檢測部，它輸出與敏感元件部阻抗虛數值的增大相對應的信號。
該檢測裝置，當物質接近敏感元件部諧振電路附近時，敏感元件部的阻抗虛數部就增大，檢測部的信號輸出增大，由於不僅阻抗的實數部變化而且虛數部也變化，所以，可以看出，外部狀態發生變化。
再者，權利要求9的檢測裝置包括發生高頻信號的振蕩部；包含諧振電路的敏感元件部，其諧振電路接收來自振蕩部的高頻信號；檢測部，它檢測出根據其外部附近的狀況而進行反射的反射波，並輸出與反射波相對應的信號。
若採用該檢測裝置，則由於能輸出與來自敏感元件部的反射波相對應的信號，所以，輸出處理很簡單。
再者，權利要求12的檢測裝置包括發出高頻信號的振蕩部包含諧振電路的敏感元件部，其諧振電路接收來自該振蕩部的信號；檢測部，它連接到上述振蕩部和上述敏感元件部，把來自上述振蕩部的入射波和來自上述敏感元件部的反射波分離開來，分別輸出與其相對應的信號；再者，權利要求13的檢測裝置包括
發生高頻信號的振蕩部；包含諧振電路的敏感元件部，其諧振電路接收來自該振蕩部的信號；檢測部，它連接到上述振蕩部和上述敏感元件部，把來自上述振蕩部的入射波和來自上述敏感元件部的反射波分離開來，分別輸出與其相對應的信號；處理部，它連接到該檢測部的2個輸出端上，其輸出信號對應於來自上述振蕩部的入射波和來自上述敏感元件部的反射波之比。
這些檢測裝置，由於把進入敏感元件部的入射波和來自敏感元件部的反射波分離開來，進行輸出，所以，可取其比，即使振蕩部的高頻信號發生變化，也能使輸出穩定，保證高精度檢測。
再者，權利要求14的檢測裝置包括發生高頻信號的振蕩部；包含諧振電路的敏感元件部，其諧振電路接收來自該振蕩部的高頻信號；檢測部，它輸出與該敏感元件部外部附近狀況相對應的信號；電阻哀減器，它設置在該檢測部和上述振蕩部之間。
該檢測裝置，由於利用哀減器來控制高頻信號從振蕩部進入敏感元件部，或者控制反射信號從敏感元件部進入振蕩部，所以振蕩部能穩定地進行輸出。
再者，權利要求16的檢測裝置包括發生高頻信號的振蕩部；包含諧振電路的敏感元件部，其諧振電路接收來自該振蕩部的高頻信號；
檢測部，它輸出與該敏感元件部外部附近狀況相對應的信號；自動增益控制電路，它設置在該檢測部和上述振蕩部之間。
該檢測裝置利用自動增益控制電路來控制來自振蕩部的高頻信號使其達到一定電平，並送入到敏感元件部內。
再者，權利要求17的檢測方法，把由振蕩部發生的高頻信號供給到包含諧振電路的敏感元件部內，檢測出包含反射波的信號，該反射波是在敏感元件部內根據外部狀態進行反射的，利用該信號來檢測外部狀態以及有無物質或物體。
再者，權利要求18的檢測方法，把由振蕩部發生的高頻信號供給到包含諧振電路的敏感元件部內，檢測出隨外部狀態而變化的敏感元件部的電壓或電流，利用該電壓或電流來檢測物體。
再者，權利要求19的檢測裝置包括發生高頻信號的振蕩部；包含諧振電路的敏感元件部，該諧振電路接收來自該振蕩部的高頻信號；檢測部，它輸出與該敏感文件部的外部附近的狀態相對應的信號；判斷裝置，它能辨別出該檢測部的輸出信號，能判斷出有無規定的液體。
該檢測裝置不需要液面檢測用的浮標。
並且，即使有氣泡也不會誤動作。另外，還可以檢查密閉容器內的液面。再者，權利要求20的界面檢查裝置包括發生高頻信號的振蕩部；包含諧振電路的敏感元件部，其諧振電路接收來自該振蕩部的高頻信號。
檢測部，它能檢測出根據該敏感元件部外部附近狀態而反射出來的反射波，能輸出與反射波相對應的信號；界面檢測部，它能根據該檢測部的輸出信號而檢測出來自上述敏感元件部的反射信號的變化點，從而檢查出物質的界面。利用該界面檢測裝置，可以檢測出液體和液體、液體和氣體、氣體和粉體等的界面。
再者，權利要求21的粉體檢測裝置包括；發生高頻信號的振蕩部；包含諧振電路的敏感元件部，其諧振電路接收來自該振蕩部的高頻信號。
檢測部，它能檢測出根據該敏感元件部的外部附近狀態而反射出來的反射波，並輸出與該反射波相對應的信號；粉體有無判斷部，它能辨別出該檢測部的輸出信號的電平，判斷出有無粉體。若利用該粉體檢測裝置，則可檢測出小麥粉、脫脂奶粉、咖啡粉、可可粉和上等白糖粉等。
再者，權利要求22的溼度檢測裝置包括發生高頻信號的振蕩部；包含諧振電路的敏感元件部，其諧振電路接收來自該振蕩部的高頻信號；檢測部，它能檢測出放置在該敏感元件部附近的收水性粉體和敏感元件部的反射波，並輸出與該反射波相對應的信號。
處理裝置，它能把該檢測部的輸出信號變換成溼度。
再者，權利要求23的液體濃度檢測裝置包括
發生高頻信號的振蕩部；包含諧振電路的敏感元件部，其諧振電路接收來自該振蕩部的高頻信號；檢測部，它能檢測出根據該敏感元件部外部附近狀態而反射出來的反射波，並輸出與該反射波相對應的信號；處理裝置，它能把該檢測部的輸出信號變換成溶質濃度；顯示裝置，它能顯示該處理裝置的輸出信號。
該液體濃度檢測裝置，把敏感元件部設置在裝有液體的容器附近，把高頻信號從振蕩部通過傳輸部送入到敏感元件部內。與液體濃度相關的反射信號從敏感元件部返回到傳輸部，由檢測部將其檢測出來。該檢測信號在信號變換器內變換成溶質濃度，顯示在顯示部上。
再者，權利要求25的液體濃度檢測方法是把來自振蕩部的高頻信號加到包含諧振電路的敏感元件部內，由連接在上述敏感元件部上的檢測部來檢測出與被測液體濃度相對應的信號，由處理部把該信號變換成溶質濃度，由顯示部顯示出變換後的數值。
再者，權利要求26的溫度檢測裝置包括發生高頻信號的振蕩部；包含諧振電路的敏感元件部，其諧振電路接收來自該振蕩部的高頻信號；檢測部，它能檢測出放置在該敏感元件部附近的溫度依賴性水溶液和從上述敏感元件部反射出來的反射波，並輸出與該反射波相對應的信號；處理部，它能把與該檢測部的上述水溶液濃度相對應的輸出信號變換成溫度；顯示裝置，它把該處理裝置的輸出信號顯示出來。
再者，權利要求27的物體敏感元件包括能發生不同頻率的高頻信號的振蕩部；包含諧振電路的敏感元件部，其諧振電路接收來自該振蕩部的高頻信號；檢測部，它輸出與該敏感元件部外部附近狀態相對應的信號；控制部，它能根據該檢測部的輸出信號和上述振蕩部發生的振蕩頻率來檢測物體。
利用該物體敏感元件把高頻信號從振蕩部傳送到敏感元件部。並且，振蕩部的振蕩頻率在規定範圍內可自動變化和掃描。傳送到敏感元件部內的高頻信號，根據敏感元件的外部狀態產生出相應的反射波。由檢測部檢測出該反射波，並將其輸出。導磁率隨外部狀態的不同(例如空氣、物體、人體等)而變化，阻抗隨該導磁率的不同而異，所以，反射波的大小隨頻率不同而異。在敏感元件部附近沒有任何東西時或者有物品等時，如圖29所示，在某一定頻率時反射波急劇減小。即Q值增大。但是在有人體的情況下，具有諧振特性時Q值低，反射波始終保持在基準值以上。所以，根據頻率掃描範圍內的反射波的大小，可以檢測出物品和人體。
再者，權利要求31的人體或物體的敏感元件包括可發生不同頻率的高頻信號的振蕩部；包含諧振電路的敏感元件部，其諧振電路具有與人體檢測部的大小相適應的線圈。
檢測部，它能輸出與該敏感元件部外部附近狀況相對應的信號；控制部，它可以根據該檢測部的輸出信號和由上述振蕩部發生的振蕩頻率，來識別出人體和其他物體，達到檢測目的。
再者，權利要求35的物體檢測方法是由振蕩部產生高頻信號，然後一邊改變該高頻信號的頻率，一邊向包含諧振電路的敏感元件部傳送，測量出與各振蕩頻率，相對應的反射功率，根據該頻率和反射功率的關係來檢測物品或人體等。
再者，權利要求36的檢測裝置包括發生高頻信號的振蕩部；包含諧振電路的敏感元件部，其諧振電路的線圈位置能保證接收來自該振蕩部的高頻信號，同時能受到附近的物質或物體導磁率的影響；檢測部，它能檢測出上述諧振電路因受到敏感元件外部附近的物質和物體的導磁率影響而發生的變化，並輸出與該變化相對應的信號。
在上述檢測裝置中，上述敏感元件部通過電纜與上述振蕩部和上述檢測部相連接，把敏感元件部與上述振蕩部和上述檢測部分離開，使其作為獨立的構成部分。
由於只有敏感元件部是獨立的部分，所以，能減小敏感元件部的體積，使其可以放置在任何地方，特別是可放在很小的地方。
附圖的簡單說明
圖1是表示本發明的一實施例物體檢測裝置結構的電路圖。
圖2是該實施例物體檢測裝置的敏感元件部的電路圖。
圖3是表示該敏感元件部所使用的繞制在環狀磁心上的檢測線圈的圖。
圖4是對另一個實施例進行說明的方框圖。
圖5是表示敏感元件部反射特性的圖。
圖6是無蓋子容器內的液面檢測的說明圖。
圖7是帶蓋子容器內的液面檢測的說明圖。
圖8是非透明容器內的液面檢測的說明圖。
圖9是帶標籤容器內的液面檢測的說明圖。
圖10是水性溶液和油性溶液的平整液體界面檢測的說明圖。
圖11是在水性溶液和油性溶液之間有混合區時的液體界面檢測的說明圖。
圖12是液體和固態物的平整液體界面檢測的說明圖。
圖13是液體和固態物的不規則液體界面檢測的說明圖。
圖14是有氣泡的液體界面檢測的說明圖。
圖15是對敏感元件部和被測物之間的距離進行檢測時的說明圖。
圖16是表示本發明另一實施例的液體濃度檢測裝置結構的電路圖。
圖17是用該液體濃度檢測裝置測量出的鹽水濃度和檢測電壓的關係圖。
圖18是本發明的另一實施例液體濃度檢測裝置的電路圖。
圖19是表示在溫度4℃、25℃、50℃時敏感元件相對於容器的位置和檢測電壓的測量結果的圖。
圖20是表示本發明的另一個實施例液體濃度檢測裝置的電路圖。
圖21是表示本發明的另一個實施例液體濃度檢測裝置的電路圖。
圖22是表示本發明另一個實施例的人體敏感元件結構的電路圖。
圖23是該人體敏感元件中的檢測線圈的說明圖。
圖24是該人體敏感元件的另一種檢測線圈的結構圖。
圖25是繞制在縱斷面為E形的磁心上的檢測線圈結構圖。
圖26是把人體傳感器安裝到坐席的座子的示意圖。
圖27是把人體傳感器安裝到座墊內的示意圖。
圖28是表示本發明的另一實施例人體敏感元件的電路圖。
圖29是表示在該實施例人體敏感元件中分別在空席、就座(兒童)、就座(大人)、物品的不同情況下來自振蕩部的信號的頻率和反射波的關係的圖。
圖30是對該實施例人體敏感元件的人體就座檢測動作進行說明的頻率—反射波特性圖。
圖31是對該實施例人體敏感元件的就座檢測動作進行說明的流程圖。
圖32是本發明的另一實施例人體敏感元件的電路圖。
圖33是表示本發明另一實施例粉體檢測裝置結構的電路圖。
圖34是利用該實施例粉體檢測裝置對小麥粉進行檢測的說明圖。
圖35是表示利用該實施例粉體檢測裝置對容器中的上等白糖進行檢測時敏感元件位置與輸出電壓的關係的圖。
圖36是表示利用該實施例粉體檢測裝置對容器中的可可粉進行檢測時敏感元件位置與輸出電壓的關係的圖。
圖37是表示利用該實施例粉體檢測裝置對容器中的咖啡粉進行檢測時敏感元件位置與輸出電壓的關係的圖。
圖38是表示利用該實施例粉體檢測裝置對容器中的脫脂奶粉進行檢測時敏感元件位置與輸出電壓的關係的圖。
圖39是敏感元件沿細管進行上下移動的機構的側面圖。
圖40是從一個方向觀看該機構上的敏感元件部的放大側面圖。
圖41是從另一個方向觀看該機構上的敏感元件部的放大側面圖。
圖42是從上部觀看該機構上的敏感元件部的放大頂視圖。
符號說明1是敏感元件部；2是振蕩部；3是反射波敏感元件部；4是傳輸線路。
實施例以下通過實施例來進一步詳細說明本發明。
圖1是表示本發明的一個實施例的物體檢測裝置的結構電路圖。該物體檢測裝置包括敏感元件部1、通過傳輸線路4向該敏感元件部1傳送高頻信號的振蕩部2，檢測反射信號的反射波敏感元件部3(該反射信號是送入敏感元件部1內的高頻信號在敏感元件部1內後射而回到振蕩部2內的)。作為檢測部一例的反射波敏感元件3和敏感元件部1僅僅包含無源元件，未包含有源元件。
敏感元件部1的結構部分包括檢測線圈11，與該檢測線圈11構成串聯諧振電路的諧振用電容器12、初級與輸入側的諧振電路相連接，次級與高頻輸入端子14和接地GND相連接的實數用變壓器13(參見圖2)。不過，諧振電路也可採用並聯諧振電路。
振蕩部2，在這裡採用了由晶體振子構成的振蕩電路。但是，振蕩電路本身也可以採用其他常用(一般)的高頻振蕩電路，例如，LC(電感、電容)振蕩器和PLL(鎖相環)。振蕩部2的輸出頻率，在此採用了40.68MHz。但是，10MHz-300MHz適用於檢測非磁性體並且能減小裝置的體積。再者，反射波敏感元件部3，包含方向性耦合器，把來自敏感元件部1的反射波作為功率檢測出來，變換成電壓。也就是說，這是與傳輸線路4相連接的電容器31、與該電容器的一端相連接的電阻32和線圈33的並聯電路。線圈33與傳輸線路4進行M耦合，並聯電路的另一端與二極體34的陽極相連接，二極體34的陰極通過電容器35接地GND。與此同時，從陰極輸出模擬輸出信號，即變換成電壓的反射波。這裡所用的反射波敏感元件採用了CM耦合，但是，也可以採用MM耦合方法等其他敏感元件。
本實施例物體檢測裝置，通過傳輸線路4把高頻信號從振蕩部2傳送到敏感元件部1內。例如，諧振電路的諧振頻率被設定為與振蕩部2的頻率相同，當設有被測物體(或物質)，周圍是空氣時，假定敏感元件部1的阻抗(這裡，虛數部為零，僅有實數部的50Ω)和傳輸線路4的阻抗達到匹配狀態，那麼，送來的高頻信號的反射幾乎是0，來自反射波敏感元件3的輸出為0，所以，檢測的結果是沒有物體。
如果有物體，那麼，由於空氣和該物體的導磁率不同，所以，敏感元件部1受到磁性影響，使阻抗發生變化。當敏感元件部1的阻抗明顯地偏離匹配阻抗時，反射信號也就增大，由反射敏感元件部3檢測出該反射信號，並輸出反射波，即與阻抗變化相對應的模擬信號。所以，能檢測出物體的存在，由此可以知道是否有物體。為了檢查是否有物質和物體，由檢測部來檢測反射波，只要能檢測出物質和物體的導磁率差別即可。並且，也可以在敏感元件部1諧振時把諧振電路阻抗的虛數部的數值設定到零附近；在檢測物質和物體時從檢測部輸出與阻抗虛數值的增大相對應的模擬信號。
但是，在辨別導磁率低的物質和液體時，若按上述實施例那樣採用反射波，則反射波的變化量非常小，如圖5的a所示，若從反射波的最低點進行測量，則輸出電壓隨反射波的變化而變化的量變得很小。所以，若從圖5的傾斜率最高的80％以內的反射位置(例如b的位置)開始測量，則輸出電壓隨反射波的變化而變化的量將增大，敏感元件的靈敏度將提高。在此情況下，使振蕩部2的振蕩頻率偏離敏感元件部1的諧振頻率，將其設定到諧振特性曲線陡坡點的頻率上。
另外，敏感元件部1的檢測線圈11不是空心線圈，而是如圖3所示繞制在把環形磁心15的一部分15a切掉而形成的C型鐵心上。這樣可使磁通集中，可以減小漏磁場和提高靈敏度。通過改變該切斷部位的形狀和大小，可使其適應各種物質和液體的檢測。
再者，上述實施例表示，檢測出反射功率，根據其大小來斷判是否有物質以及物質的種類等。其他的實施例如圖4所示，在敏感元件部1和振蕩部2之間的傳輸線路4上，用檢測部3來檢測出反射波的相位、電壓和電流值中的任意一個以上的值，可以獲得處理方法與換算成反射功率時相同的信號。另外，把振蕩部2和檢測部3設置在同一基板上，用電纜與敏感元件部1和檢測部3相連接，把敏感元件部1從振蕩部2和檢測部3中分離出來，使其成為獨立的結構件。所以，敏感元件部1，更便於安裝到各種不同的位置上，更換時也很簡便。
下面說明實施例檢測裝置的應用示例。圖6-圖14的左邊和右邊的圖分別表示檢測裝置簡圖、敏感元件位置和圖1的反射波敏感元件3的輸出信號的關係，相互的對應位置用雙點虛線進行連接。在檢查是否有液體的情況下，可以把雙點虛線和右側曲線的交點上的電壓值作為界面識別用的閾值。並且，該閾值設定在界面識別裝置內，該界面識別裝置設置在接收圖1的反射波敏感元件3的輸出的處理裝置或處理部(圖中未示出)內。在檢測界面時，利用CPU(中央處理機)等對反射波敏感元件3的輸出進行取樣讀取，檢測出該輸出變化大的位置(點)即可。
以下說明各個示例。另外，圖6-圖13的液體、油、固態物分別是水、橄欖油、橡皮擦；圖14的液體、氣泡分別是液體清洗劑及其氣泡。圖6是說明無蓋子容器內的液面檢測圖，若使敏感元件部1沿容器5的外側部從上向下移動，則通過放大器6從反射波敏感元件3輸出的輸出電壓，如圖6右側的特性曲線所示。輸出電壓急劇變化的點就是空氣和液體的界面，即液面。用蓋子7密閉的容器5如果是不透明的，那麼，其中的液體完全看不見，所以不能通過肉眼觀察來了解液面。但是，如圖7所示，利用與圖6相同的方法，可以檢測出液面。
再者，和圖7時完全一樣，如果容器不透明，如圖8所示，使敏感元件部1沿容器5的外側面自上而下移動，即可檢測出放大器6的輸出電壓急劇變化的位置，這一位置就是液面。
圖9是帶標籤的容器內的液面檢測說明圖。當把標籤8貼在容器5的側壁上時，液面就被標籤8遮蓋起來，不能再用肉眼觀察。但是，如圖所示，如果使敏感元件部1沿標籤8自上而下移動，那麼，放大器6的輸出將如圖9的右部所示，這樣即可檢測出液面是在曲線的中央附近輸出急劇變化的位置上。
圖10是檢測水性溶液和油性溶液界面時的說明圖。這裡表示界面是平整的。如果一邊使敏感元件部1從容器5的上部向下部移動，一邊測量放大器6的輸出電壓，那麼，可以獲得圖10右部的特性曲線，曲線上部輸出電壓急劇變化的位置是空氣層和油性溶液的界面；曲線下部輸出電壓急劇變化的位置是油性溶液和水性溶液的界面。再者，如圖11所示，如果在油性溶液和水性溶液之間具有二者的混合區，那麼輸出電壓曲線的拐點就有3個，它們分別表示空氣層和油性溶液、油性溶液和混合區、混合區和水性溶液的界面。根據輸出電壓特性，即可檢測出這些界面位置。
圖13、圖14是液體和固態物的界面檢測說明圖。圖12表示液體界面是平整的；圖13表示液體界面是不規則的。這兩種界面的檢測方法也是通過放大器6從反射波敏感元件3輸出特性電壓，根據該輸出電壓的特性曲線拐點即可檢測出界面。
圖14是有氣泡時的液面檢測說明圖。和上述方法一樣，也是使敏感元件部1自上而下移動，這樣以來，其輸出電壓就如圖的右部所示，出現2個拐點，所以，其對應的位置分別是空氣層和氣泡區、氣泡區和液體的界面。
圖15是檢測敏感元件部和被測物之間的距離時的說明圖。如圖15(b)所示，如果使被測物試樣9從遠處逐漸向敏感元件部1靠近，那麼放大器6的輸出電壓就如圖15(a)所示逐漸上升。預先對該距離與輸出電壓的關係加以校正，即可檢測出敏感元件部1和被測物試樣9之間的距離。
從圖6到圖14的各個例子中說明的敏感元件部1上下移動的具體機構例子，將在以後參照圖34…圖42進行說明。
圖16是表示本發明其他實施例的液體濃度檢測裝置結構的電路圖。該液體濃度檢測裝置包括敏感元件部1、通過傳輸線路4把高頻信號傳送到該敏感元件部1內的振蕩部2、對傳送到敏感元件部1內的高頻信號在敏感元件部1內反射後回到振蕩部2所形成的反射信號進行檢測的反射波敏感元件部3、把檢測到的反射信號變換成濃度信號的信號變換器50、顯示濃度值的顯示器60。
敏感元件部1已由圖2、圖3進行了說明。
振蕩部2、反射波敏感元件部3與圖1所示的內容相同。
作為處理裝置示例的信號變換器50，內部裝有A/D(模/數)變換器51、CPU(中央處理機)52，它接收來自反射波敏感元件3的模擬輸出信號，將其變換成濃度信號(例如用％表示)，以數字方式進行輸出。
在利用該實施例液體濃度檢測裝置來測量鹽水濃度時，把敏感元件部1放置到內裝鹽水101的容器102的旁邊。
該液體濃度檢測裝置，通過傳輸線路4把高頻信號從振蕩部2傳送到敏感元件部1內。現在，進行設定，使諧振電路的諧振頻率與振蕩部2的頻率相一致，當沒有被測物質，周圍是空氣時，如果把敏感元件部1的阻抗和傳輸線路4的阻抗調到匹配狀態，那麼送來的高頻信號的反射幾乎是0，來自反射波敏感元件3的輸出變成0。但是，在圖16的情況下由於容器102內裝有鹽水101，所以導磁率隨鹽水濃度不同而變化，使敏感元件部1的阻抗偏離匹配阻抗，產生反射信號。由於該反射信號的電平與鹽水濃度有關，所以可利用信號變換器50來把該反射信號變換成相應的濃度信號，顯示在顯示器60上。
圖17表示利用該液體濃度檢測裝置來測量出的鹽水濃度和檢測電壓的關係。預先把這種特性關係存儲到信號變換器50內，按上述方法即可根據檢測電壓來計算出鹽水濃度(Log％)。
圖18是表示本發明其他實施例液體濃度檢測裝置的電路圖。該實施例液體濃度檢測裝置是在圖16所示的電路結構上增加了溫度敏感元件70，把溫度敏感元件70所檢測出的鹽水溫度信號加到信號變換器50上，對濃度信號進行溫度補償。鹽水的導磁率有溫度依賴性，溫度不同會造成測量誤差，所以，通過溫度補償可消除濃度測量誤差，提高濃度檢測精度。圖19表示在溫度4℃、25℃、50℃時敏感元件相對於容器的位置和檢測電壓的關係。
圖20是本發明另一實施例液體濃度檢測裝置的電路圖。該實施例液體濃度檢測裝置是在圖16所示的電路結構上增加了檢波電路80、負返饋電路90。檢波電路80由電容器81、二極體82、電容器83和線圈84構成，電容器81的一端與敏感元件部1的端子14相連接，另一端與二極體82的陽極相連接。另外，二極體82的陰極通過電容器83接地，同時與線圈84的一端相連接。負返饋電路90由電容器91、電容器92、電阻93、電晶體94和線圈95構成。電容器91、電阻93、電容器92互相串聯，並連接在振蕩部2和反射波敏感元件部3之間。在電阻93的兩端連接電晶體94的集電極和基極，電晶體94的基極與線圈84的另一端相連接。另外，電晶體94的集電極和電源之間連接一個線圈95。
像鹽水濃度檢測那樣，在處理微弱信號時，檢測器的穩定度很重要。並且，由於所用零件的溫度特性對檢測器的精度產生影響，所以必須使檢測器保持穩定。因此，利用檢波電路80把輸出信號取出進行檢波，利用負返饋電路90進行返饋，使輸出信號達到穩定。檢波電路80把傳送到敏感元件部1內的高頻功率變換成直流信號。負返饋電路90接收來自檢波電路80的信號，如果信號電平高，就降低放大率；如果信號電平低，就提高放大率，以此使傳送到敏感元件部1內的功率保持一定。也可用AGC(自動增益調整)電路來代替負返饋電路90。另外，也可用FET(場效應電晶體)或PIN結二極體來代替電晶體94。
圖21是本發明的另一實施例液體濃度檢測裝置的電路圖。該實施例液體濃度檢測裝置是在圖16的結構上增加了溫度敏感元件70，檢波電路80、負返饋電路90。通過溫度補償和負返饋進一步使輸出信號更加穩定。
利用上述溶液濃度和溫度的關係，也可測量溫度。也就是說，利用濃度隨溫度變化的水溶液，把濃度和溫度的關係記錄在表內，用上述裝置來測量濃度，參照上述關係表，把濃度換算成溫度，把溫度顯示出來，這樣即可測量出溫度。
圖22是表示本發明的另一實施例的人體敏感元件結構的電路圖。該人體敏感元件的結構部分包括敏感元件部1；通過傳輸線路4把高頻信號傳送到敏感元件部1內的振蕩部2；檢測反射信號的反射波敏感元件部3，該反射信號是傳送到敏感元件部1內的高頻信號在敏感元件部1內反射後回到振蕩部2的；把被檢測出的反射信號取出來再進行信號處理的控制部50。
該人體敏感元件的基本結構與上述各實施例裝置相比，沒有差別。
敏感元件部1，在這裡是由檢測線圈11、與該檢測線圈11共同形成串聯諧振電路的諧振用電容器12、初級與輸入側諧振電路相連接，次級與高頻輸入端子14和地GND相連接的實數用變壓器13構成。但是，諧振電路也可採用並聯諧振電路。
檢測用線圈11，如圖23所示，採用園形空心線圈，它是根據人體的被測部(這裡是指臀部)的大小而製成的直徑200mm的單圈線圈。線圈11以外的敏感元件部1、振蕩部2、反射敏感元件部3和控制部50全部裝入電路機殼40內。並且，檢測用的線圈11，如圖24所示，包括直徑200mm的線圈11a和直徑100mm的線圈11b共兩個，根據用途，也可以選用11a和11b中的某一個，也可以把兩個並聯起來一起使用。
再者，如圖25所示，也可以把檢測用線圈11繞制在縱斷面為E形的磁心18上，使其僅在與線圈11的面相垂直的一個方向上產生磁場。並且，也可以根據被檢測的對象，適當改變線圈的匝數和直徑。
另外，檢測用線圈11的導線，採用高頻信號良導體的Au(金)、Ag(銀)、Cu(銅)、Al(鋁)等。用良導體製作線圈11，可以提高靈敏度，減小高頻功率損耗。
振蕩部2，在這裡採用了LC(電感、電容)諧振型振蕩電路。但是，振蕩電路本身也可採用其他常用(已知)的高頻振蕩電路，例如晶體振蕩器和鎖相環(PLL)。另外，在振蕩部2內包含可變電容器41，通過對該可變電容器41的容量進行自動調整，即可在30MHz-50MHz範圍內對從振蕩部2輸出的高頻信號頻率進行掃描。振蕩部2本身也可包括掃描機構，也可根據控制部50的指令來調整容量進行掃描。
再者，反射波敏感元件部3與圖1、圖16等所表示的結構相同。
控制部50備有A/D變換器51和CPU52，把來自反射波敏感元件部3的模擬信號變換成數位訊號，根據反射波電平和頻率進行邏輯處理，對空席、物品和人體就座等不同情況進行判斷檢測處理。
上述實施例人體敏感元件，如圖26所示，可以安裝到座席(轎車、火車、劇場等)61的座子內部。如圖27所示，可以安裝到座墊內部。對座席來說，也可以安裝到椅子靠背的內部。
在該實施例人體敏感元件中，由振蕩部2發生高頻信號，通過傳輸線路4傳送到敏感元件部1內。振蕩部2的高頻信號如上所述，可以在30MHz-50MHz範圍內進行掃描。傳送到敏感元件部1內的高頻信號在敏感元件部1內進行反射。在敏感元件部1內，位於檢測線圈11邊的物體不同，物體的導磁率也不一樣，因此，敏感元件部1的阻抗不同，根據線圈11旁邊，即外部狀況不同，產生的反射波電平也不一樣。用反射波敏感元件部3把這種反射波檢測出來，用控制部50根據該反射波電平和頻率來判斷檢測空席、物品、人體等不同情況。
圖28是本發明的另一實施例人體敏感元件的電路圖。該實施例的人體敏感元件中，敏感元件部1和反射波敏感元件部3與圖22所示的結構相同。振蕩部2採用PLL振蕩器49，這一點與圖22的結構不同。振蕩部2根據來自控制部50的CPU 52的指令來改變高頻振蕩頻率。
如圖26、圖27所示，把上述實施例人體敏感元件安裝到座席61或座墊62內的狀態下，如果使振蕩部2進行振蕩，那麼，空席時，兒童就座時，大人就座時以及放置物品時，反射波的特性分別如圖29的a，b，c，d所示。由此可見，在空席和放置物品(a，d)的情況下，對某一頻率來說，反射波非常小，Q值很大。在人就座(b，c)的情況下，對某一頻率來說，反射波較小，其變化程度很小，Q值小。反射波頻率特性的這種差異是由於空席(空氣)、物品、人體等的導磁率不同而產生的。
所以，如圖30所示，從反射波敏感元件部3檢測出來的反射波電平，與基準值SR相比，如果在整個頻率範圍內都是很大的，那麼就表示人已就座；相反，如果出現比基準值SR低的反射波頻率的話，就表示空席或放置了物品。利用控制部50的CPU 52，可以辨別出是人體、空席、還是物品。利用圖22的人體敏感元件也可以進行這樣的辨別。
下面根據圖31所示的流程圖來說明圖28的實施例人體敏感元件中的檢測處理動作。
首先用CPU 52來把頻率設定計數器調整到0(ST1步)。然後把頻率設定計數器的計數值設定到振蕩部2的PLL振蕩器49內(ST2步)。
在此狀態下的振蕩部2，按照與設定值相對應的頻率，振蕩出高頻信號。該高頻信號通過傳輸線路4傳送到敏感元件部1內。然後由反射波敏感元件3來檢測出與外部狀況相對應的反射信號。CPU 52對通過A/D變換部51進行變換後的反射波A/D值進行讀取(ST3步)。
然後，對讀取到的反射波的A/D值是否超過了規定值(75)進行判斷(ST4步)。當反射波超過規定值時，對頻率設定計數器+1(ST5)，而後判斷頻率設定計數器的計數值是否已達到16(ST6步)。當初，記數值未達到16，所以，返回到ST2步，把僅增加了1的頻率設定計數器的計數值設定到PLL振蕩器49內，按照與該新計數值相對應的頻率使振蕩部2進行振蕩。然後，和上次一樣，反覆進行ST2…ST6步的處理。
在頻率設定計數器的計數值達到16之前，若反射波的A/D值小於規定值(75)，則ST4步的判斷結果為NO(否)。這時，如圖30所示，反射波電平在某一頻率時小於基準值SR。這時Q值大，是空席，或者是物品，所以判斷為無人體(ST7步)。另外，當頻率設定計數器的計數值達到16時，一次的頻率變化的掃描就結果。即使這時候，仍沒有小於規定值的反射波A/D值的話，則如圖30所示在整個掃描頻率範圍內，反射波電平大於規定值SR。因此，在ST6步，當頻率設定計數器的計數值達到16時，用YES(是)來判斷為有人(ST8步)。
圖32是表示本發明的另一實施例的人體敏感元件電路圖。
該實施例人體敏感元件是在圖22所示的振蕩部2和反射波敏感元件部3之間設置了衰減器10。衰減器10採用了由電阻104、105、106構成的兀形電路。但也可採用其他形式的電路。
當敏感元件部1的阻抗由於被測物的影響而增大時，反射波敏感元件3的信號就增大。這時，振蕩部2的負荷阻抗和敏感元件部1的輸入阻抗不匹配，所以，振蕩部2工作不穩定。為了防止這種工作不穩定的現象，在振蕩部2的輸出端設置衰減器10，使振蕩部2的部分輸出隨時消耗在電阻上(最好是50％左右)，即使在阻抗變化大，不能匹配時，仍可使振蕩部2的負載阻抗在一定程度上達到穩定，從而使振蕩部2能穩定地工作。衰減器10也可設置在圖1、圖16、圖18、圖20、圖21、圖22、圖28的電路內。
另外，在上述實施例中，用反射波敏感元件3來檢測反射波電平，但是，也可以測量駐波比(SWR)。此例以後敘述。
再者，作為另外的實施例，也可以通過傳輸線路把振蕩部產生的高頻信號傳送到敏感元件部內，用檢測部來檢測相對於來自傳輸線路的高頻信號的相位偏差。
再者，作為另一個實施例，也可以由振蕩部產生高頻信號，通過傳輸線路把該高頻信號傳送到包含諧振電路的敏感元件部內，根據空席、物品、人體等外部狀況，檢測出敏感元件部的電壓或電流，根據該電壓或電流來檢測物體。
在上述實施例中，對識別和檢測空席、物品、人體所用的人體敏感元件進行了說明。但是，本發明也可廣泛用於檢測物品以外的各種東西，作為物體檢測用的敏感元件。
圖33是表示本發明另一實施例粉體檢測裝置的圖。該實施例粉體檢測裝置由發生高頻信號的振蕩部2、敏感元件部1，傳輸線路4，入射波/反射波敏感元件3a，信號處理部50a構成。敏感元件部1和振蕩部2，與圖1所示的有關部分相同。不過，在圖1中，反射波敏感元件3對來自敏感元件部1的反射波進行檢測，而該實施例的入射波/反射波敏感元件3a也對通過傳輸線路4傳送到敏感元件部1內的入射波電平進行檢測。
入射波/反射波敏感元件3a，把電容器31的一端連接到傳輸線路4上；把該電容器31的另一端通過電容器31a連接到地GND，同時連拉到耦合線圈33a的中點上。電阻32a並聯到耦合線圈33a上，二極體34的陽極連接到該並聯電路的一端上，二極體34的陰極通過電容器35連接地GND。二極體34a的陽極連接到上述耦合線圈33a的並聯電路的另一端，該二極體34a的陰極通過電容器35a連接地GND。反射波信號、入射波信號分別通過二極體34、34a進行輸出。輸出的入射波和反射波的信號，其駐波比(SWR)由信號處理部50a求出。根據該駐波比，判斷出敏感元件部1旁邊是否有粉體。也就是說，如果在沒有粉體時的敏感元件部1的阻抗和傳輸線路4的阻抗是匹配的，那麼，有粉體時，由於其導磁率變化而使敏感元件部1的阻抗產生變化，破壞了匹配狀態，傳輸線路4所傳送來的高頻信號產生反射。該實施例的裝置，由於取反射波和入射波之比，所以可以不考慮振蕩部2的輸出變動等，能夠穩定地進行檢測。另外，求反射波和入射波之比的信號處理部50a，也可按照圖16所示由A/D變換器和CPU構成，也可以採用這樣的模擬運算電路，即在輸入端接收反射波和入射波的信號，輸出與其比值相對應的輸出信號。
圖34是利用上述實施例粉體檢測裝置，對小麥粉進行檢測時的說明圖。當敏感元件部1的檢測線圈11在裝有小麥粉的容器110旁邊進行上下移動時，有小麥粉的區域，檢測電壓(比)就增大；空氣區域，電壓減小。所以，若設定出一個閾值VTH，則可把超過閾值VTH的輸出區域判定為有小麥粉的區域。
圖35、圖36、圖37、圖38分別表示利用圖33的實施例裝置，在容器100中裝入上等白糖、可可粉、咖啡粉、脫脂粉粉，像圖34那樣使檢測線圈11進行上下移動時，敏感元件位置和輸出電壓的關係。雖然各種粉體區和空氣區的界面輸出電壓高低是不同的，但是每種輸出電壓特性曲線上都有一個拐點(臺階)。如果把閾值設定在界面輸出附近，那麼，可以檢測出容器內的粉體高度(表面位置)。並且，由於各個界面值都是不同的，所以，根據測出的界面值特性，可以判斷出容器內有什麼樣的粉體。
另外，圖33中所示的實施例對粉體檢測裝置進行了說明。但是，取入射波和反射波之比的這種方式的電路裝置，不僅適用於粉體的檢測，也可適用於液體和其他物質的檢測。
也可以利用吸水性的粉體來測量溼度。也就是說，預先測量出溼度和反射波輸出的關係，將其記錄到表內，用上述裝置來測量反射波的輸出，參照表將其變換成溼度，顯示出來，這樣就變成了溼度測量裝置。
再者，圖34所示的敏感元件部1的檢測線圈11和圖6……、圖14所示的敏感元件部1在容器旁邊上下移動時所用的移動機構可以採用圖39、……圖42所示的結構。其中，圖39是敏感元件120沿細管(容器)110進行上下移動的機構的側面圖，圖40是從一個方向觀看敏感元件120時的放大側面圖，圖41是從另一個方向觀看敏感元件120時的放大側面圖，圖42是從上面觀看敏感元件120時的放大頂視圖。
在圖39-圖42中，利用支承構件130來支承敏感元件120並使其能上下移動。支承構件130固定在皮帶125上，皮帶125掛在皮帶輪122和皮帶輪124之間，皮帶輪122安裝在脈衝馬達121的旋轉軸上；皮帶輪124通過軸承安裝在軸123上並且可以旋轉。與此同時，支承構件130藉助於立裝的導向軸125沿細管110進行移動。敏感元件120的移動機構，除了上述皮帶和皮帶輪的組合外，還有絲槓和螺母的組合以及線性脈衝馬達等。並且還在規定的位置上安裝對敏感元件120的上限位置進行檢測的上限檢測器120a和對下限位置進行檢測的下限檢測器120b。
敏感元件120由圖33所示的檢測裝置的敏感元件部1和光敏元件131構成。光敏元件131，其投光、受光部132分別面對面地安裝在細管110的兩側，同時利用光纖134，與內裝發光元件和受光元件的光敏元件主體133相連接。不過，該光敏元件131與本發明沒有直接關係。涉及本發明的檢測線圈11安裝在稍低於光敏元件131的投光、受光部132的位置上，並使檢測線圈11接近細管110的園面。
滾輪126a、126b、126c分別從三個方向來接觸細管110，以此，使敏感元件120的安裝位置，離開細管110一定距離。滾輪126a、126b都是分別由上下並排的2個滾輪組成。當接通脈衝馬達121的電源時，敏感元件120的支承構件130沿導向軸125向上或向下移動。敏感元件120也和支承構件130一起進行移動。但是，利用滾輪126a、126b、126c能使光敏元件131的投光、受光部132和敏感元件部1的檢測線圈11在接近細管110而又與其保持一定距離的狀態下，沿著細管110，穩定地進行移動。
若利用本發明，則可獲得以下效果由於利用隨敏感元件旁邊導磁率的變化而變化的輸出信號來檢測物質、物體、人體等，所以，能夠檢測出用光敏元件無法檢測的非透明容器和被沾汙容器內的物質。並且，即使容器上貼有標籤，也能夠進行檢測。過去用光敏元件、通電法、超聲波敏感元件無法檢測的物質，現在通過測量物質導磁率的差別，可以檢測出是什麼物質。並且可以用非接觸方式進行檢測。用過去的光敏元件、通電法、超聲波、感應法、接近敏感元件無法檢測的不同物質的界面等，現在也可以檢測，並且不需要反射板和對向電極。在檢測液面時不需要浮標。在檢測液面時，即使有氣泡也不會出現誤動作。即使密閉的容器內的物質和液體也可以進行檢測。可以作為金屬以外的物質的接近敏感元件來使用。可以測量與物質和液體之間的距離。儘管已具有上述各種效果，但並非一定同時具有全部效果。而是根據檢測對象不同，分別具有其中的幾種效果。
若利用涉及權利要求1的發明，則可以檢測非磁性材料和非金屬材料，由於敏感元件部和檢測部僅由無源元件構成，所以，可以局部減小功耗，減小裝置的體積，再者，若利用涉及權利要求2的發明，則由於把線圈繞制在環形磁心上，所以，磁心尖端間的空氣中的磁通密度較高對物質和物體的檢測靈敏度較高。若利用涉及權利要求3的發明，則由於使用了向諧振電路供電的變壓器，所以，可以把敏感元件部的阻抗的虛數部設定為零，把實數部設定為規定值。若利用涉及權利要求4的發明，則由於把高頻信號的頻率設定在適當的範圍內，能根據敏感元件部的旁邊是否有預定的非磁性物質或物體，使檢測部的輸出產生差異，所以，可以識別出非磁性物體。
再者，若利用涉及權利要求6的發明，則由於能檢測出導磁率不同對線圈的影響，所以，能夠識別流體、粉體、固體。若利用涉及權利要求7的發明，則由於把振蕩部的信號頻率設定到敏感元件部的諧振特性曲線的陡坡位置上，所以，靈敏度高，精度高。再者，若利用涉及權利要求8的發明，則由於當物質接近諧振電路時，敏感元件部的阻抗的虛數部就增大，所以，可以獲得大的變化量。再者，若利用涉及權利要求9，權利要求17的發明，則由於能輸出與來自敏感元件部的反射波相對應的信號，所以，輸出處理簡便易行。
再者，若利用涉及權利要求12的發明，則由於對入射波和反射波分別進行輸出，所以，可以更自由地利用輸出，可用於提高物質和物體的檢測精度。若利用涉及權利要求13的發明，則由於是取入射波和反射波之比，所以，即使振蕩部的高頻信號發生變化，也能使輸出穩定，保證檢測精度良好。再者，若利用涉及權利要求14的發明，則由於高頻信號從振蕩部傳送到敏感元件部，或者反射信號從敏感元件部傳送到振蕩部，均由衰減器進行控制，所以振蕩部的輸出能保持穩定。即使接近了金屬，反射波的輸出增大，也能由衰減器來消耗反射功率，不會使振蕩器停止輸出。再者，若利用涉及權利要求16的發明，則由於在振蕩部和敏感元件部之間設置了自動增益控制電路，所以，高頻信號可以穩定地向敏感元件部供應。
再者，若利用涉及權利要求19、權利要求23、權利要求28的發明，則可以分別以非接觸方式來檢測有無液體，鹽分等溶液的溶質濃度、有無物體、敏感元件部不會出現被腐蝕問題。即使密閉的容器內的液體也能進行檢測。若利用涉及權利要求24的發明，則可以校正溫度所造成的測量誤差。測量時間短。即使非透明容器內的液體也能進行檢測。再者，若利用涉及權利要求20的發明，則即使對非透明的容器，也能檢測出其中的液體和液體、液體和氣體、氣體和粉體等的界面。再者，若利用涉及權利要求21，權利要求22，權利要求26的發明，則很容易分別檢測出粉體、溼度、溫度。
再者，若利用涉及權利要求27、權利要求31、權利要求35的發明，則由於通過改變振蕩器頻率檢測物體，所以能夠識別出靜止人體和物品。並且，在對人體進行檢測時不必接觸人體。不受衣類的影響，不受體重的影響。也能檢測兒童。對電磁場抗擾性的適應能力強。分辨能力高。可產生各種效果。
權利要求
1.一種檢測裝置，其特徵在於包括輸出高頻信號的振蕩部；包含諧振電路的敏感元件部，其諧振電路接收來自該振蕩部的高頻信號；輸出信號的檢測部，其信號對應於該敏感元件部的阻抗變化。上述敏感元件部和上述檢測部僅利用無源元件來構成，其中不包含有源元件。
2.如權利要求1所述的檢測裝置，其進一步的特徵在於，上述敏感元件部的諧振電路包含繞制在環形磁心上的線圈。
3.如權利要求1所述的檢測裝置，其進一步的特徵在於，上述敏感元件部包括由檢測線圈和電容器構成的諧振電路，其線圈用於檢測敏感元件旁邊的狀況；電容器與該檢測線圈串聯或並聯；把電功率供給到該諧振電路內的變壓器。
4.一種檢測裝置，其特徵在於包括產生高頻信號的振蕩部；包含諧振電路的敏感元件部，其諧振電路接收來自該振蕩部的高頻信號；輸出信號的檢測部，該信號對應於該敏感元件部的阻抗變化；上述高頻信號，頻率很高，足以根據上述敏感元件部旁邊有無非磁性非金屬的預定物質或物體，使上述檢測部的輸出產生差異。
5.如權利要求4所述的檢測裝置，其進一步的特徵在於，上述頻率為10MHz-300MHz。
6.一種檢測裝置，其中包括產生高頻信號的振蕩部；包含諧振電路的敏感元件部，其諧振電路的線圈安裝位置使其能接收來自該振蕩部的高頻信號的同時，又能受旁邊的物質或物體的導磁率影響；輸出信號的檢測部，它檢測出上述諧振電路因受到敏感元件部外部旁邊的物質或物體導磁率的影響而發生的變化，並且輸出與該變化相對應的信號。
7.一種檢測裝置，它具有產生高頻信號的振蕩部；敏感元件部，其中包括諧振電路，諧振頻率設定到能使上述振蕩部的信號頻率位於諧振特性曲線的陡坡位置上；輸出信號的檢測部，其信號與上述敏感元件部外部旁邊的狀況相對應。
8.一種檢測裝置，其中包括產生高頻信號的振蕩部；敏感元件部，其中包括諧振電路，諧振電路接收來自該振蕩部的高頻信號，當外部旁邊的狀況處於基準狀況時，產生諧振，阻抗的虛數值被設定在零附近；輸出信號檢測部，該信號對應於該敏感元件部的阻抗虛數值的增大量。
9.一種檢測裝置，其中包括產生高頻信號的振蕩部，包含諧振電路的敏感元件部，其諧振電路接收來自該振蕩部的高頻信號；輸出信號的檢測部，它檢測出按照該敏感元件部外部旁邊的狀況進行反射的反射波，而輸出信號與反射波相對應。
10.如權利要求9所述的檢測裝置，其進一步的特徵在於，上述檢測部可以檢測出上述反射波的相位與上述振蕩部產生的高頻信號的相位之間的偏差。
11.如權利要求9所述的檢測裝置，其進一步的特徵在於，上述檢測部把反射波的功率變換成電壓後進行輸出。
12.一種檢測裝置，其中包括產生高頻信號的振蕩部；包含諧振電路的敏感元件部，其諧振電路接收來自該振蕩部的高頻信號；輸出信號的檢測部，它與上述振蕩部和上述敏感元件部相連接，把來自上述振蕩部的輸入波和來自上述敏感元件部的反射波分離開，分別輸出與入射波和反射波相對應的信號。
13.一種檢測裝置，其中包括產生高頻信號的振蕩部；包含諧振電路的敏感元件部，其諧振電路接收來自該振蕩部的高頻信號；輸出信號的檢測部，它與上述振蕩部和上述敏感元件部相連接，把來自上述振蕩部的入射波和來自上述敏感元件部的反射波分離開，分別輸出與入射波和反射波相對應的信號；提供輸出信號的處理部，其輸出信號對應於來自上述振蕩部的入射波和來自上述敏感元件部的反射波之比。
14.一種檢測裝置，其中包括產生高頻信號的振蕩部；包含諧振電路的敏感元件部，其諧振電路接收來自該振蕩部的高頻信號；輸出信號的檢測部，其信號對應於該敏感元件部外部旁邊的狀況；電阻衰減器，它設置在該檢測部和上述振蕩部之間。
15.如權利要求1 4所述的檢測裝置，其進一步的特徵在於，上述衰減器消耗上述振蕩部功率的約50％。
16.一種檢測裝置，其中包括產生高頻信號的振蕩部；包含諧振電路的敏感元件部，其諧振電路接收來自該振蕩部的高頻信號；輸出信號的檢測部，其信號對應於該敏感元件部外部旁邊的狀況；自動增益控制電路，它設置在該檢測部和上述振蕩部之間。
17.一種檢測方法，它把振蕩部所產生的高頻信號供給到包含諧振電路的敏感元件部內，檢測出包含反射波在內的模擬信號，該反射波是在敏感元件部內根據外部狀況而進行反射的，根據該模擬信號可檢測出外部狀況，即是否有物質或物體。
18.一種物質或物體的檢測方法，它把振蕩部所產生的高頻信號供給到包含諧振電路的敏感元件部內，檢測出隨外部狀況而變化的敏感元件部的電壓和電流，根據該電壓或電流來檢測物體。
19.一種液體檢測裝置，其中包括產生高頻信號的振蕩部；包含諧振電路的敏感元件部，其諧振電路接收來自該振蕩部的高頻信號；輸出信號的檢測部，其信號對應於該敏感元件部外部旁邊的；判斷裝置，它對該檢測部的輸出信號進行識別，以此來判斷有無規定的液體。
20.一種界面檢測裝置，其中包括產生高頻信號的振蕩部；包含諧振電路的敏感元件部，其諧振電路接收來自該振蕩部的高頻信號；輸出信號的檢測部，它檢測出按照該敏感元件部外部旁邊狀況而進行反射的反射波，並輸出與反射波相對應的信號；界面檢測部，它根據檢測部的輸出信號，檢測出來自上述敏感元件部的反射信號的變化點，以此來判斷物質的界面位置。
21.一種粉體檢測裝置，其中包括產生高頻信號的振蕩部；包含諧振電路的敏感元件部，其諧振電路接收來自該振蕩電路的高頻信號；輸出信號的檢測部，它檢測出反射波(該反射波隨著該敏感元件部的外部旁邊的不同狀況而產生不同的反射)，並輸出與反射波相對應的信號；有無粉體判斷部，它對該檢測部的輸出信號狀態進行識別，判斷出有無粉體。
22.一種溼度檢測裝置，其中包括產生高頻信號的振蕩部；包含諧振電路的敏感元件部，其諧振電路接收來自該振蕩部的高頻信號；放置在該敏感元件部旁邊的吸水性粉體；輸出信號的檢測部，它檢測出該敏感元件部的反射波，並輸出與反射波相對應的信號；處理裝置，它把該檢測部的輸出信號變換成溼度。
23.一種液體濃度檢測裝置，其中包括產生高頻信號的振蕩部；包含諧振電路的敏感元件部，其諧振電路接收來自該振蕩部的高頻信號；輸出信號的檢測部，它檢測出反射波(該反射波的反射情況隨著該敏感元件部外部旁邊狀況而變化)，並輸出與反射波相對應的信號；處理裝置，它把該檢測部的輸出信號變換成溶質濃度；顯示裝置，它顯示出該處理裝置的輸出信號。
24.如權利要求23所述的液體濃度檢測裝置，其進一步的特徵在於，它具有對液體溫度進行檢測的溫度敏感元件，上述處理裝置根據上述溫度敏感元件的輸出對上述液體的濃度進行溫度補償。
25.一種液體濃度檢測方法，這是把來自振蕩部的高頻信號施加到包含諧振電路的敏感元件部內，利用與上述敏感元件部相連接的檢測部，把與被測液體的濃度相對應的信號檢測出來，由處理部把該信號變換成溶質濃度，把該濃度值顯示在顯示部上。
26.一種溫度檢測裝置，其中包括產生高頻信號的振蕩部；包含諧振電路的敏感元件部，其諧振電路接收來自該振蕩部的高頻信號；放置在該敏感元件部旁邊的溫度依賴性水溶液；輸出信號的檢測部，它檢測出從上述敏感元件部反射出來的反射波，並輸出與反射波相對應的信號；處理裝置，它把與該檢測部的上述水溶液濃度相對應的輸出信號變換成溫度；顯示該處理裝置的輸出信號用的顯示裝置。
27.一種物體敏感元件，其中包括可以振蕩出不同頻率的高頻信號的振蕩部；包含諧振電路的敏感元件部，其諧振電路接收來自該振蕩部的高頻信號；輸出信號的檢測部，其輸出信號與該敏感元件部外部旁邊的狀況相對應；控制部，它根據該檢測部的輸出信號和上述振蕩部所產生的振蕩頻率，來對物體進行檢測。
28.如權利要求27所述的物體敏感元件，其進一步的特徵在於上述諧振電路的線圈是卷繞一匝以上的空心線圈。
29.如權利要求27所述的物體敏感元件，其進一步的特徵在於上述諧振電路的線圈是卷繞在磁性材料上的線圈。
30.如權利要求27所述的物體敏感元件，其進一步的特徵在於上述敏感元件部的諧振電路中包含多個線圈。
31.一種人體或物體的敏感元件，其中包括可以振蕩出不同頻率的高頻信號的振蕩部；包含諧振電路的敏感元件部，其諧振電路具有的線圈的尺寸符合人體被檢測部的大小；輸出信號的檢測部，其信號與該敏感元件部外部旁邊的狀況相對應；控制部，它根據該檢測部的輸出信號和上述振蕩部所產生的振蕩頻率，來識別人體和其他物體，得出檢測結果。
32.如權利要求31所述的人體或物體的敏感元件，其進一步的特徵在於上述線圈安裝在座席內。
33.如權利要求31所述的人體或物體的敏感元件，其進一步的特徵在於上述線圈安裝在座墊內。
34.如權利要求31、權利要求32或權利要求33所述的人體或物體的敏感元件，其進一步的特徵在於上述線圈由高頻信號的良導體材料製成。
35.一種物體檢測方法，它利用振蕩部來產生高頻信號，一邊依次改變該高頻信號的頻率，一邊向包含諧振電路的敏感元件部傳送，然後測量出與各振蕩頻率相對應的反射功率，根據該頻率和反射功率的關係，檢測出物品或人體等物體。
36.檢測裝置包括產生高頻信號的振蕩部；包含諧振電路的敏感元件部，其諧振電路的線圈的安裝位置，能使線圈接收來自該振蕩部的高頻信號，同時能受到其旁邊的物質或物體的導磁率的影響；輸出信號檢測部，它檢測出上述諧振電路受到該敏感元件外部旁邊的物質或物體的導磁率的影響後所產生的變化，並輸出與該變化相對應的信號。上述檢測裝置的特徵在於，上述敏感元件部，通過電纜與上述振蕩部和上述檢測部相連接，其結構是與上述振蕩部和上述檢測部分離開來，獨立存在的。
全文摘要
本發明的目的在於提供這樣一種檢測裝置，其測量精度高，即使對金屬以外的物質也能檢測，並且不管容器是否透明均能檢測，而且還能檢測出物質的種類。該檢測裝置通過傳輸線路4把高頻信號從振蕩部2傳送到敏感元件部1內，敏感元件部1的阻抗根據有無被測物質而變化，隨著該阻抗的變化而產生的反射信號被反射波敏感元件部3檢測出來，根據有無該反射信號及其大小，即可檢測出有無物體等情況。
文檔編號G01N27/02GK1139210SQ9511999
公開日1997年1月1日 申請日期1995年11月30日 優先權日1994年11月30日
發明者笠井英治, 加藤曉紀, 稻上三佐子 申請人:歐姆龍株式會社