(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性材料からなるコアに交流励磁信号を印加して励磁し、励磁された前記コアの磁束変化を検出することにより、前記コアに印加された磁気を測定する磁気測定方法において、
前記交流励磁信号の極大部分又は極小部分による前記コアの磁化が前記磁性材料の磁化飽和領域に及ぶように前記交流励磁信号に直流信号を印加し、
前記交流励磁信号に同期して前記コアの磁束変化を検出することを特徴とする磁気測定方法。
【請求項２】
請求項１記載の磁気測定方法において、
前記直流信号は、前記交流励磁信号の正部分全域又は負部分全域による前記コアの磁化が前記磁性材料の磁化飽和領域にほぼ及ぶような大きさである
ことを特徴とする磁気測定方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載の磁気測定方法において、
第１の方向に励磁される前記コアの第１の部分の磁束変化と、前記第１の方向とは逆の第２の方向に励磁される前記コアの第２の部分の磁束変化とに基づいて、前記コアに印加された磁気を測定する
ことを特徴とする磁気測定方法。
【請求項４】
磁性材料からなるコアと、前記コアを励磁する励磁用コイルと、前記励磁用コイルに交流励磁信号を印加する励磁手段と、前記交流励磁信号の極大部分又は極小部分による前記コアの磁化が前記磁性材料の磁化飽和領域に及ぶように前記交流励磁信号に直流信号を印加する直流印加手段と、前記励磁用コイルにより励磁された前記コアの磁束変化を検出する検出手段とを有し、
前記励磁手段は、前記励磁手段の前記交流励磁信号に同期して前記コアの磁束変化を検出することを特徴とする磁気測定装置。
【請求項５】
請求項４記載の磁気測定装置において、
前記直流印加手段により印加される前記直流信号は、前記交流励磁信号の正部分全域又は負部分全域による前記コアの磁化が前記磁性材料の磁化飽和領域にほぼ及ぶような大きさである
ことを特徴とする磁気測定装置。
【請求項６】
請求項４又は５記載の磁気測定装置において、
前記検出手段は、
第１の方向に励磁される前記コアの第１の部分の磁束変化と、前記第１の方向とは逆の第２の方向に励磁される前記コアの第２の部分の磁束変化とに基づいて、前記コアの磁束変化を検出する
ことを特徴とする磁気測定装置。
【請求項７】
請求項４乃至６のいずれか１項に記載の磁気測定装置において、
前記励磁コイルは、前記コアの所定領域を一方から他方に巻回され、折り返されて他方から一方に巻回されていることを特徴とする磁気測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気測定方法及び装置に係り、特に、磁性材料からなるコアに交流励磁信号を印加して励磁し、励磁されたコアの磁束変化を検出することにより、コアに印加された磁気を測定する磁気測定方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁気センサは、ハードディスクやフロッピーディスク等の磁気記録用ヘッドや、メカトロニクスにおける各種センサ、医用電子技術における各種センサ、磁気方位センサ、環境磁気センサなどに幅広く使用されている。
フラックスゲートセンサは、地磁気検出に使用されたものでフラックスゲート磁界センサとも呼ばれている。これは、高透磁率材料の磁気的非線形性を利用した磁気センサであり、高感度で扱いやすく、指向性が鋭いので、月の地磁気などの微小な磁気や磁気の方向成分を測定するために使われている。
【０００３】
従来のフラックスゲートセンサは、例えば、図１２に示すように、高透磁率磁性材料、例えば、パーマロイ（ニッケル−鉄合金）からなる直線状のコア１０２の上部に励磁用コイル１０４が巻回され、コア１０２の下部に検出用コイル１０６が巻回されている。励磁用コイル１０４によりコア２が励磁され、検出用コイル１０６によりコア２の磁束変化を検出する。
【０００４】
励磁用コイル１０４には、周波数２ｆの発振器１２０が１／２分周器１２２を介して接続されている。励磁用コイル１０４は周波数ｆでコア１０２を励磁する。検出用コイル１０６には、検出信号を増幅するプリアンプ１３０が接続され、プリアンプ１３０には発振器１２０の周波数２ｆの交流信号により同期するロックインアンプ１３２が接続されている。プリアンプ１３０により増幅された検出信号はロックインアンプ１３２により周波数２ｆの交流信号に同期して検波され、検波された信号は増幅されて出力される。
【０００５】
従来のフラックスゲートセンサの検出原理は、磁性材料のＢ−Ｈカーブの特性が、外部磁性Ｈにより正又は負の方向に大きくずれると、それによる磁束密度Ｂが飽和するため、磁束密度Ｂの交流磁界周波数成分に二次高調波歪みが発生し、その二次高調波歪みを検出用コイル１０６により検出する。
図１３に示すように、外部磁界Ｈexがゼロの場合に、励磁用コイル１０４により磁束密度が正負両方向において飽和する直前まで励磁電流をかけておく。外部磁界Ｈが印加されると、交流磁界の正部分の極大部分、又は交流磁界の負成分の極小部分のいずれか一方が磁束密度Ｂの飽和領域に入る。このことにより磁束密度の交流磁界周波数成分に二次高調波歪みが発生する。これにより外部磁界Ｈexを検出する。
【０００６】
外部磁界Ｈexがゼロの場合には、図１４（ａ）に示すような歪のない正弦波の磁束密度Ｂが得られ、この磁束密度Ｂの時間微分も、図１４（ｂ）に示すように正弦波となる。このため、その周波数スペクトルは、図１４（ｃ）に示すように、周波数ｆの振幅のみが表れる。
外部磁界Ｈexが印加されると、図１４（ｄ）に示すように磁束密度Ｂの極大部分が平坦となるように歪んだ磁束密度Ｂが得られる。この磁束密度Ｂの時間微分は、図１４（ｅ）に示すように歪んだ二次高調波を含むものとなる。このため、その周波数スペクトルは、図１４（ｆ）に示すように、周波数ｆの振幅に加えて周波数２ｆの振幅とが表れる。周波数２ｆの振幅から外部磁界Ｈexの大きさを知ることができる。
【０００７】
従来のフラックスゲートセンサとしては、その他に、直線状の高透磁率磁心を平行に設置し、励磁コイルに交流を通電して反平行に交流励磁するものや、直線状の２磁心を連結してリング状磁心とするものがあるが、その検出原理は同じである（毛利佳年雄著「磁気センサ理工学」（株式会社コロナ社、１９９８年３月１０日初版発行）第８０〜８９頁参照）。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来のフラックスゲートセンサにおいて、二次高調波が発生するためには、励磁周波数においてコアが十分な非線形特性を有していなければならない。しかしながら、励磁周波数が高くなると、非線形性が劣化して十分な二次高調波が発生しなくなる。このため、励磁周波数を高くすることができず、高周波数の被測定磁界を測定することができない。
【０００９】
従来のフラックスゲートセンサでは、原理的に大きな基本周波数信号が存在する中で、微弱な二次高調波信号を抽出するものであるので、検出回路のダイナミックレンジを大きくとる必要があり、検出感度を更に上げることは困難である。このため、従来においてもコア構造を工夫することにより、大きな基本周波数信号を相殺し二次高調波信号のみを出力するようにしたものがあるが、二次高調波信号が小さいために検出感度には限界があった。
【００１０】
本発明の目的は、コアの形状や特性の影響を受けにくい磁気検出方法及び装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、高い周波数の交流励磁信号を用いて測定することができる磁気検出方法及び装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、磁性材料からなるコアに交流励磁信号を印加して励磁し、励磁された前記コアの磁束変化を検出することにより、前記コアに印加された磁気を測定する磁気測定方法において、前記交流励磁信号の極大部分又は極小部分による前記コアの磁化が前記磁性材料の磁化飽和領域に及ぶように前記交流励磁信号に直流信号を印加し、前記交流励磁信号に同期して前記コアの磁束変化を検出することを特徴とする磁気測定方法によって達成される。
【００１２】
上述した磁気測定方法において、前記直流信号は、前記交流励磁信号の正部分全域又は負部分全域による前記コアの磁化が前記磁性材料の磁化飽和領域にほぼ及ぶような大きさであることが望ましい。
上述した磁気測定方法において、第１の方向に励磁される前記コアの第１の部分の磁束変化と、前記第１の方向とは逆の第２の方向に励磁される前記コアの第２の部分の磁束変化とに基づいて、前記コアに印加された磁気を測定するようにしてもよい。
【００１３】
上記目的は、磁性材料からなるコアと、前記コアを励磁する励磁用コイルと、前記励磁用コイルに交流励磁信号を印加する励磁手段と、前記交流励磁信号の極大部分又は極小部分による前記コアの磁化が前記磁性材料の磁化飽和領域に及ぶように前記交流励磁信号に直流信号を印加する直流印加手段と、前記励磁用コイルにより励磁された前記コアの磁束変化を検出する検出手段とを有し、前記励磁手段は、前記励磁手段の前記交流励磁信号に同期して前記コアの磁束変化を検出することを特徴とする磁気測定装置によって達成される。
【００１４】
上述した磁気測定装置において、前記直流印加手段により印加される前記直流信号は、前記交流励磁信号の正部分全域又は負部分全域による前記コアの磁化が前記磁性材料の磁化飽和領域にほぼ及ぶような大きさであることが望ましい。
上述した磁気測定装置において、前記検出手段は、第１の方向に励磁される前記コアの第１の部分の磁束変化と、前記第１の方向とは逆の第２の方向に励磁される前記コアの第２の部分の磁束変化とに基づいて、前記コアの磁束変化を検出するようにしてもよい。
【００１５】
上述した磁気測定装置において、前記励磁コイルは、前記コアの所定領域を一方から他方に巻回され、折り返されて他方から一方に巻回されるようにしてもよい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の第１実施形態による磁気測定装置を図１乃至図３を用いて説明する。図１は本実施形態の磁気測定装置を示す図であり、図２は本実施形態の磁気測定装置の測定原理を説明するための図であり、図３は本実施形態の磁気測定装置の測定結果を示すグラフである。
【００１７】
磁気測定装置のセンサヘッド１は、高透磁率磁性材料、例えば、パーマロイ（ニッケル−鉄合金）からなる直線状のコア２の上部に励磁用コイル４が巻回されている。励磁用コイル４によりコア２は磁化される。検出用コイル６は、図１に示すように、コア２の下部に巻回されている。検出用コイル６は、コア２の磁束変化を検出する。
【００１８】
励磁用コイル４には、交流励磁信号を供給する交流信号源２０と、直流信号を印加する直流信号源２４とが、それぞれ抵抗２２、抵抗２６を介して接続されている。交流信号源２０による交流励磁信号に、直流信号源２４による直流信号が加えられて励磁用コイル４を励磁する。交流信号源２０による交流励磁信号は、例えば、コア２の飽和値を振幅とする周波数ｆの交流信号である。直流信号源２４による直流信号は、例えば、交流励磁信号の正部分全域又は負部分全域における磁化がコア２の磁化飽和領域になるように交流励磁信号を例えば正の方向にシフトする。
【００１９】
検出用コイル６には、検出信号を増幅する増幅器３０が接続され、増幅器３０には交流信号源２０の交流信号により同期する同期検波回路３２が接続されている。同期検波回路３２には低周波信号を濾過するローパスフィルタ３４が接続されている。増幅器３０により増幅された検出信号は同期検波回路３２により交流励磁信号に同期して検波され、ローパスフィルタ３４により直流信号として出力される。
【００２０】
次に、本実施形態の磁気測定装置の測定原理について図２及び図３を用いて説明する。
磁気測定装置は、励磁用コイル４によりコア２に交流励磁信号を印加したときのコア２の磁束変化を、検出用コイル６により検出することにより外部磁界Ｈexを測定する。交流励磁信号によるコア２の磁束変化は、コア２の磁性材料のＢ−Ｈカーブに応じて定まる。
【００２１】
本実施形態では、交流信号源２０による交流信号と直流信号源２４による直流信号とを印加することにより、図２に示すように、交流励磁信号を原点からシフトし、交流信号の正部分全域がコア２の磁性材料のＢ−Ｈカーブの飽和領域になるようにしている。
外部磁界Ｈexがゼロの場合には、図２（ａ）、（ｂ）において細い線で示すように、交流励磁信号は正部分全域がＢ−Ｈカーブの飽和領域となるように磁化される。その結果、磁束密度Ｂは図２（ａ）、（ｂ）の真ん中のグラフで細い線で示すように、交流励磁信号の正部分が平らで、負部分が下向き正弦波となる。したがって、磁束密度Ｂの時間微分である検出用コイル１６による検出信号Ｖは、図２（ａ）、（ｂ）の右側のグラフに細い線で示すようになる。
【００２２】
図２（ａ）に示すように、外部磁界Ｈexとして、外部磁界Ｈexと同じ方向に磁界Ｈｏが印加されると、コア２においては交流励磁信号を強くする方向に作用するので、図２（ａ）の左上部のグラフにおいて太い線で示すように、交流信号の正部分と負部分の一部がＢ−Ｈカーブの飽和領域になり、磁束密度Ｂは、平らとなる部分が長く、正弦波状の負部分が小さくなる。したがって、磁束密度Ｂの時間微分である検出用コイル１６による検出信号Ｖは、図２（ａ）の右側のグラフに太い線で示すようになる。
【００２３】
図２（ｂ）に示すように、外部磁界Ｈexとして、外部磁界Ｈexと反対方向に磁界Ｈｏが印加されると、コア２においては交流励磁信号を弱くする方向に作用するので、図２（ｂ）の左上部のグラフにおいて太い線で示すように、交流信号の正部分の一部がＢ−Ｈカーブの飽和領域になり、磁束密度Ｂは、平らとなる部分が短く、正弦波状の負部分が大きく。したがって、磁束密度Ｂの時間微分である検出用コイル１６による検出信号Ｖは、図２（ｂ）の右側のグラフに太い線で示すようになる。
【００２４】
このように、図２（ａ）（ｂ）に示すように、検出用コイル６により外部磁界Ｈexに応じた検出信号Ｖが検出される。
図１に示すように、同期検波回路３２には、交流信号源２０による周波数ｆの交流励磁信号（図３（ａ））に同期した制御信号（図３（ｂ））が印加される。その結果、磁束密度Ｂ（図３（ｃ）、（ｆ））を時間微分した検出用コイル６による検出信号Ｖ（図３（ｄ）、（ｅ）、（ｇ）、（ｈ））が検波され、周波数ｆの振幅が検出される。同期検波回路３２により増幅された検出信号Ｖはローパスフィルタ３４を介して出力される。
【００２５】
外部磁界Ｈexとして、外部磁界Ｈexと同じ方向に磁界Ｈｏが印加されると、磁束密度Ｂは、図３（ｃ）に示すように、正弦波状の負部分が小さくなり、検出信号Ｖは、図３（ｄ）に示すように、出力信号が小さくなる。
外部磁界Ｈexとして、外部磁界Ｈexと反対方向に磁界Ｈｏが印加されると、磁束密度Ｂは、図３（ｅ）に示すように、正弦波状の負部分が大きくなり、検出信号Ｖは、図３（ｈ）に示すように、出力信号が大きくなる。
【００２６】
なお、本実施形態では、図１に示すように、検出用コイル６による検出信号を周波数ｆに同期する同期検波回路３２により検出したが、図４に示すように、周波数ｆの同期信号が必要ない同調検波回路３３により検出してもよいし、図５に示すように、同調回路３５と周波数ｆに同期する同期検波回路３２とにより検出してもよい。
【００２７】
このように本実施形態によれば、交流励磁信号の正弦波の一方の正部分又は負部分による磁束変化のみの特性を利用しているので、コアの形状や磁気特性により磁化特性が異なったり、高い周波数の交流励磁信号により磁性材料の磁束変化特性が劣化して、Ｂ−Ｈカーブが変化しても、その変化の影響を受けることなく高精度の磁化測定が可能である。高い周波数の交流励磁信号を用いるようにすれば、Ｓ／Ｎ比が向上するとともに高い出力を得ることができると共に、フェライトのような磁性材料をコアに用いることができる。
【００２８】
本発明の第２実施形態による磁気測定装置を図６乃至図１１を用いて説明する。図６は本実施形態による磁気測定装置を示す図であり、図７、図８は磁気測定装置のセンサヘッドの他の具体例を示す図である。
磁気測定装置のセンサヘッド１０は、高透磁率磁性材料からなるリング状のコア１２全体に励磁用コイル１４が巻回されている。励磁用コイル１４によりコア１２は、リング状形状に沿って磁化される。検出用コイル１６は、図６に示すように、コア１２及び励磁用コイル１４の外側を巻回している。検出用コイル１６は、外部磁界Ｈexと同じ第１の方向に励磁されるコア１２の第１の部分の磁束変化と、外部磁界Ｈexと反対の第２の方向に励磁されるコア１２の第２の部分の磁束変化との和を検出する。これにより、検出信号の偶数次の高調波は加算され、奇数次の高調波は減算されてゼロとなり、Ｓ／Ｎ比が非常によくなる。
【００２９】
本実施形態のセンサヘッド１０では、図７（ａ）に示すように、リング状のコア１２の所定の開始位置から励磁用コイル１４を巻始め、コア１２のほぼ全体を巻回して開始位置近傍で巻終わるようにしている。これによりコア１２をリング形状に沿った方向に磁化している。しかしながら、このような巻き方だと、リングに沿って１回巻きのコイルがあるのと等価となり、そこに電流が流れると、その電流による磁場が外部に漏れてくるおそれがある。そこで、図７（ｂ）に示すように、リング状のコア１２の所定の開始位置から励磁用コイル１４を巻始め、コア１２のほぼ全体を巻回して開始位置近傍まで巻回し、その位置で折り返してコア１２を再び巻回して開始位置で巻終わるようする。このようにすることにより、１回巻きをキャンセルするような電流が流れ、磁場がキャンセルされて外部に漏れなくなるという利点がある。
【００３０】
励磁用コイル１４には、交流励磁信号を供給する交流信号源２０と抵抗２２が接続され、抵抗２２には直流信号を印加する直流信号源２４が接続されている。交流信号源２０による交流励磁信号は、例えば、コア１２の飽和値を振幅とする周波数ｆの交流信号である。直流信号源２４による直流信号は、例えば、交流励磁信号の正部分全域又は負部分全域における磁化がコア１２の磁化飽和領域になるように、交流励磁信号を正又は負の方向にシフトする。
【００３１】
検出用コイル１６には、検出信号を増幅する増幅器３０が接続され、増幅器３０には交流信号源２０の交流信号により同期する同期検波回路３２が接続されている。同期検波回路３２には低周波信号を濾過するローパスフィルタ３４が接続されている。増幅器３０により増幅された検出信号は同期検波回路３２により交流励磁信号に同期して検波され、ローパスフィルタ３４を介して出力される。
【００３２】
本実施形態の磁気測定装置のセンサヘッド１０としては、図６及び図７に示す具体例の他に、図８に示すような他の具体例のものでもよい。
図８（ａ）に示すセンサヘッド４０は、図６に示すリング状のコア１２を縦方向に延ばして円筒状のコア４２としたものである。励磁用コイル４４は、円筒状のコア４２に巻回されている。検出用コイル４６は、コア４２の励磁用コイル４４の外側に、励磁用コイル４４とほぼ直交して巻回されている。
【００３３】
図８（ｂ）に示すセンサヘッド５０は、図６に示すリング状のコア１２を２分割して２つの直線状コア５２ａ、５２ｂとしたものである。２つの直線状コア５２ａ、５２ｂはほぼ平行に配置される。励磁用コイル５４は、直線状コア５２ａ、５２ｂを互いに反対方向に磁化するように巻回されている。検出用コイル５６は、２つの直線状コア５２ａ、５２ｂを束ねるように、その外側に巻回される。
【００３４】
なお、図８に示す他の具体例においても、図７（ｂ）に示すように、検出用コイルを折り返して二重に巻回するようにしても良い。
次に、本実施形態の磁気測定装置の測定原理について図９乃至図１１を用いて説明する。
磁気測定装置は、励磁用コイル１４によりコア１２に交流励磁信号を印加したときのコア１２の磁束変化を、検出用コイル１６により検出することにより外部磁界Ｈexを測定する。交流励磁信号によるコア１２の磁束変化は、コア１２の磁性材料のＢ−Ｈカーブに応じて定まる。
【００３５】
本実施形態では、交流信号源２０による交流信号に直流信号源２４による直流信号を印加することにより、図９に示すように、交流励磁信号を原点からシフトし、交流信号の正部分全域がコア１２の磁性材料のＢ−Ｈカーブの飽和領域になるようにしている。図９の左上部のグラフは、磁化方向が外部磁界Ｈexの方向と反対方向であるコア１２の左側のコア１２ａの磁化を示すものであり、図９の左下部のグラフは、磁化方向が外部磁界Ｈexの方向であるコア１２の右側のコア１２ｂの磁化を示すものである。
【００３６】
外部磁界Ｈexがゼロの場合には、図９において細い線で示すように、交流励磁信号は正部分全域がＢ−Ｈカーブの飽和領域となるように磁化される。したがって、交流励磁信号によるコア１２ａ、１２ｂにおける磁束密度Ｂ１、Ｂ２は、図９に示すように、交流励磁信号の正部分が平らで、負部分が下向き正弦波となる。磁束密度Ｂ１、Ｂ２の時間微分である磁束変化の検出信号Ｖ１、Ｖ２は、図９に示すようになる。検出用コイル１６による検出信号は、検出信号Ｖ１から検出信号Ｖ２を差し引いたものであるから、図９の右側のグラフに細い線で示すように、常にゼロとなる。
【００３７】
図９に示すように、外部磁界Ｈexとして、外部磁界Ｈexと同じ方向に磁界Ｈｏが印加されると、コア１２ａにおいては交流励磁信号を弱くする方向に作用するので、図９の左上部のグラフにおいて太い線で示すように、交流信号の正部分の一部のみがＢ−Ｈカーブの飽和領域になり、その結果、磁束密度Ｂ１は平らとなる部分が短く、正弦波状の負部分が大きくなり、磁束密度Ｂ１の時間微分である磁束変化の検出信号Ｖ１は、図９に示すようになる。
【００３８】
一方、磁界Ｈｏはコア１２ａにおいては交流励磁信号を強くする方向に作用するので、図９の左下部のグラフにおいて太い線で示すように、交流信号の正部分及び負部分の一部がＢ−Ｈカーブの飽和領域になり、その結果、磁束密度Ｂ２は平らとなる部分が長く、正弦波状の負部分が小さくなり、磁束密度Ｂ２の時間微分である磁束変化の検出信号Ｖ２は、図９に示すようになる。
【００３９】
検出用コイル１６による検出信号Ｖは、検出信号Ｖ１から検出信号Ｖ２を差し引き、図９の右側のグラフに太い線で示すように、周波数ｆの信号となる。
図１０に示すように、外部磁界Ｈexとして、外部磁界Ｈexと反対方向に磁界Ｈｏが印加されると、コア１２ａにおいては交流励磁信号を強くする方向に作用するので、図１０の左上部のグラフにおいて太い線で示すように、交流信号の正部分と負部分の一部がＢ−Ｈカーブの飽和領域になり、その結果、磁束密度Ｂ１は平らとなる部分が長く、正弦波状の負部分が小さくなり、磁束密度Ｂ１の時間微分である磁束変化の検出信号Ｖ１は、図１０に示すようになる。
【００４０】
一方、磁界Ｈｏはコア１２ａにおいては交流励磁信号を弱くする方向に作用するので、図１０の左下部のグラフにおいて太い線で示すように、交流信号の正部分の一部のみがＢ−Ｈカーブの飽和領域になり、その結果、磁束密度Ｂ２は平らとなる部分が短く、正弦波状の負部分が大きくなり、磁束密度Ｂ２の時間微分である磁束変化の検出信号Ｖ２は、図１０に示すようになる。
【００４１】
検出用コイル１６による検出信号Ｖは、検出信号Ｖ１から検出信号Ｖ２を差し引き、図１０の右側のグラフに太い線で示すように、平らな部分から正弦波が上向きに突出した波形となる。図１０の検出信号Ｖは、図９の検出信号Ｖの波形を反転した波形となる。
このように、図９及び図１０に示すように、検出用コイル１６により外部磁界Ｈexに応じた検出信号Ｖ１−Ｖ２が検出される。
【００４２】
図１１に示すように、同期検波回路３２には、交流信号源２０による周波数ｆの交流励磁信号（図１１（ａ））に同期した制御信号（図１１（ｂ））が印加される。その結果、検出用コイル１６による検出信号Ｖは信号成分のみが増幅され、Ｓ／Ｎ比のよい検出信号Ｖが得られる。同期検波回路３２により検波された検出信号Ｖはローパスフィルタ３４を介して出力される。
【００４３】
図９の場合には、図１１（ｃ）に示す検出信号Ｖが得られ、周波数ｆの制御信号により検波することにより、検出信号Ｖと制御信号との位相差により決定される符号であって、図１１（ｄ）に示す振幅を絶対値とする出力信号が得られる。図１０の場合には、図１１（ｅ）に示す検出信号Ｖが得られ、周波数ｆの制御信号により検波することにより、検出信号Ｖと制御信号との位相差により決定される符号であって、図１１（ｆ）に示す振幅を絶対値とする出力信号が得られる。図９と図１０とでは、検出信号Ｖの位相が異なり、反転しているので、出力信号の符号は互いに異なることになる。
【００４４】
このように本実施形態によれば、交流励磁信号の正弦波の一方の正部分又は負部分による磁束変化のみの特性を利用しているので、コアの形状や磁気特性により磁化特性が異なったり、高い周波数の交流励磁信号により磁性材料の磁束変化特性が劣化して、Ｂ−Ｈカーブが変化しても、その変化の影響を受けることなく高精度の磁化測定が可能である。高い周波数の交流励磁信号を用いるようにすれば、Ｓ／Ｎ比が向上するとともに高い出力を得ることができると共に、フェライトのような磁性材料をコアに用いることができる。
【００４５】
本発明は上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。
例えば、上記実施形態ではコアをパーマロイにより形成したが、他の磁性材料、フェライトや、アモルファス系磁性材料等を用いてもよい。
また、上記実施形態では交流励磁信号の正部分又は負部分のほぼ全域が、磁性材料の磁化飽和領域となるように交流信号及び直流信号を定めたが、少なくとも交流励磁信号の正部分又は負部分の一部、すなわち、交流励磁信号の極大部分又は極小部分が磁性材料の磁化飽和領域となるように交流信号及び直流信号を定めればよい。
【００４６】
また、上記実施形態では磁気測定装置に本発明を適用したが、磁気測定装置の具体的構成は上記実施形態のものに限るものではなく、他の構成の磁気測定装置に本発明を適用してもよい。
【００４７】
【発明の効果】
以上の通り、本発明によれば、交流励磁信号の極大部分又は極小部分による磁束変化のみの特性を利用し、交流励磁信号に同期してコアの磁束変化を検出しているので、コアの形状や磁気特性により磁化特性が異なったり、高い周波数の交流励磁信号により磁性材料の磁束変化特性が変化しても、その変化の影響を受けることなく高精度の磁化測定が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態による磁気測定装置を示す図である。
【図２】本発明の第１実施形態による磁気測定装置の測定原理を説明するための図である。
【図３】本発明の第１実施形態による磁気測定装置の測定波形を示すグラフである。
【図４】本発明の第１実施形態による磁気測定装置の検出回路の変形例を示す図である。
【図５】本発明の第１実施形態による磁気測定装置の検出回路の変形例を示す図である。
【図６】本発明の第２実施形態による磁気測定装置を示す図である。
【図７】本発明の第２実施形態による磁気測定装置のセンサヘッドの変形例を示す図である。
【図８】磁気測定装置のセンサヘッドの他の具体例を示す図である。
【図９】本発明の第２実施形態による磁気測定装置の測定原理を説明するための図である。
【図１０】本発明の第２実施形態による磁気測定装置の測定原理を説明するための図である。
【図１１】本発明の第２実施形態による磁気測定装置の測定波形を示すグラフである。
【図１２】従来のフラックスゲートセンサを示す図である。
【図１３】従来のフラックスゲートセンサの測定原理を説明するための図である。
【図１４】従来のフラックスゲートセンサの測定原理を説明するための図である。
【符号の説明】
１…センサヘッド
２…コア
４…励磁用コイル
６…検出用コイル
１０…センサヘッド
１２…コア
１４…励磁用コイル
１６…検出用コイル
２０…交流信号源
２２…抵抗
２４…直流信号源
２６…抵抗
３０…増幅器
３２…同期検波回路
３３…同調検波回路
３４…ローパスフィルタ
３５…同調回路
４０…センサヘッド
４２…コア
４４…励磁用コイル
４６…検出用コイル
５０…センサヘッド
５２ａ、５２ｂ…直線状コア
５４…励磁用コイル
５６…検出用コイル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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