(57)【要約】【課題】被測定磁界および電流値を確実に測定する。【解決手段】磁気感知部１０は、フェライト基板１１１，１２１、磁石１３０を備える。フェライト基板１１１は、フェライト基板１２１と磁石１３０との間に配置されている。フェライト基板１１１の磁石１３０側には、導体パターン１１２が形成されており、フェライト基板１１１のフェライト基板１２１側には、グランド導体１２２、１２３が形成されている。磁気感知部１０は、ステップインピーダンスのマイクロストリップ線路からなる。磁石１３０によるバイアス磁界と被測定磁界とが印加されると、導体パターン１１２に沿った方向に伝搬する静磁波が発生する。磁気感知部１０を伝搬する測定用電気信号の周波数は、静磁波の周波数に依存し、静磁波の周波数はバイアス磁界と被測定磁界との合成磁界強度に依存する。測定用電気信号の周波数により被測定磁界の磁界強度が測定される。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一部に磁性を有する第１基板と、
第２基板と、
前記第１基板にバイアス磁界を印加する磁石と、
前記第１基板の前記磁石側に形成され、測定用電気信号を伝送する導体パターンと、
前記導体パターンに対して電磁界結合可能な形状で前記第２基板に形成されたグランド導体と、を備え、
前記導体パターンは、該導体パターンと前記グランド導体とによる特性インピーダンスが異なる第１線路部と第２線路部とが交互につながるステップインピーダンスパターンに形成されている、磁気センサ。
【請求項２】
前記ステップインピーダンスパターンは、静磁波によって前記測定用電気信号に現れるピーク周波数が被測定磁界によって変化する周波数領域において、前記バイアス磁界および前記被測定磁界が印加されていない状態で前記測定用電気信号に対する帯域阻止フィルタとして機能する形状からなる、請求項１に記載の磁気センサ。
【請求項３】
前記導体パターンの一方端に接続され、前記測定用電気信号を生成する測定用電気信号生成部と、
前記導体パターンの他方端に接続され、前記測定用電気信号に現れる前記ピーク周波数から前記被測定磁界を測定する測定部と、を備え、
前記第１部分パターンは、被測定磁界が無印加の状態で前記測定用電気信号に対してインピーダンス整合しない形状であり、
前記第２部分パターンは、前記被測定磁界が無印加の状態で前記測定用電気信号に対してインピーダンス整合する形状であり、
前記第２部分パターンによって、前記導体パターンの前記一方端と前記他方端とが形成されている、
請求項２に記載の磁気センサ。
【請求項４】
前記バイアス磁界は前記被測定磁界によりも大きい請求項３に記載の磁気センサ。
【請求項５】
請求項２乃至請求項４のいずれかに記載の磁気センサと、
前記導体パターンの一方端に接続された被測定信号入力端子と、
前記導体パターンの他方端に接続された被測定信号出力端子と、
を備えた、電流計。
【請求項６】
前記被測定信号入力端子と前記導体パターンの一方端との間、および、前記被測定信号出力端子と前記導体パターンの他方端との間に接続された測定用電気信号遮断素子と、
前記測定用電気信号遮断素子と前記導体パターンの一方端の接続点と、前記測定用電気信号生成部との間、および、前記測定用電気信号遮断素子と前記導体パターンの他方端の接続点と、前記測定部と間に接続された被測定信号遮断素子と、
を備えた、請求項５に記載の電流計。
【請求項７】
前記測定用電気信号遮断素子はインダクタであり、
前記被測定信号遮断素子はキャパシタである、請求項６に記載の電流計。
【請求項８】
前記第１基板は、絶縁性樹脂層と磁性体層とを備え、
前記絶縁性樹脂層に前記導体パターンが形成されている、
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の磁気センサ。
【請求項９】
前記第１基板は、絶縁性樹脂層と磁性体層とを備え、
前記絶縁性樹脂層に前記導体パターンが形成されている、
請求項５乃至請求項７のいずれかに記載の電流計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気を感知して磁界強度等を算出する磁気センサおよび該磁気センサを用いた電流計に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、静磁波を用いて被測定回路の電流を検出する電流計が考案されている。例えば、特許文献１に記載の電流計は、フェライト基板の表面に所定距離離間して２つの電極を備えている。２つの電極のうち一方の電極は増幅器の入力端に接続され、他方の電極は増幅器の出力端に接続されている。
【０００３】
このような構造のフェライト基板を被測定回路の近傍に配置し、被測定回路に電流が流れると、電流量に応じた磁界が発生し、フェライト基板に印加される。フェライト基板の２つの電極間には、印加された磁界に応じた静磁波が発生する。この静磁波を増幅器で増幅することで、検出信号を得る。ここで、静磁波の周波数は、印加される磁界強度に依存する。印加される磁界強度は、被測定回路の電流値に依存する。したがって、検出信号の周波数を検出することで、磁界強度が検出され、電流値が検出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平２−２９３６７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述の特許文献１に示すような構造の電流計では、静磁波を発生するフェライト基板と被測定回路とが、離間して配置されている。このため、電流計の全体形状が大きくなってしまう。また、被測定回路とフェライト基板との組で電流計を形成するが、これら被測定回路とフェライト基板との間隔を全ての組で一定にすることは容易ではなく、再現性がよくない。
【０００６】
また、このような電流計では、静磁波を確実に伝搬することが重要であるが、静磁波は、ＳＡＷデバイスの弾性波等と比較して伝搬しにくい。したがって、感知対象となる磁気に対して、確実に静磁波を発生して測定回路上に供給することは容易ではない。
【０００７】
したがって、本発明の目的は、大型化することなく高精度な電流測定が可能な電流計、および、静磁波を確実に発生し伝搬できる磁気センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明の磁気センサは、次の構成を備えることを特徴としている。磁気センサは、少なくとも一部に磁性を有する第１基板と、第２基板と、第１基板にバイアス磁界を印加する磁石とを備える。磁気センサは、第１基板に形成された導体パターンと、導体パターンに対して電磁界結合可能な形状で第２基板に形成されたグランド導体と、を備える。導体パターンは、該導体パターンとグランド導体とによる特性インピーダンスが異なる第１線路部と第２線路部とが交互につながるステップインピーダンスパターンに形成されている。
【０００９】
この構成では、バイアス磁界が印加された状態で、導体パターンを含んで形成される第１線路部および第２線路部に測定用電気信号が印加されると、導体パターンに沿うように、静磁波が発生し、測定用電気信号と静磁波とが相互に作用して伝搬される。したがって、測定用電気信号には、静磁波の周波数ピークが発生する。この周波数ピークの変化を検出することでバイアス磁界の強度を検出することができる。このバイアス磁界に、測定対象となる磁界（被測定磁界）が重畳していることで、被測定磁界の強度を検出することができる。
【００１０】
また、この発明の磁気センサのステップインピーダンスパターンは、静磁波によって測定用電気信号に現れるピーク周波数が被測定磁界によって変化する周波数領域において、バイアス磁界および被測定磁界が印加されていない状態での測定用電気信号に対する帯域阻止フィルタとして機能する形状からなることが好ましい。
【００１１】
この構成では、被測定磁界が印加されることで、当該被測定磁界の強度に応じた（静磁波に応じた）周波数のみで測定用電気信号が伝搬される。この伝搬周波数を検出することで、被測定磁界の強度を検出することができる。
【００１２】
また、この発明の磁気センサは、次の構成であることが好ましい。磁気センサは、導体パターンの一方端に接続された測定用電気信号を生成する測定用電気信号生成部と、導体パターンの他方端に接続されたピーク周波数から被測定磁界を測定する測定部と、を備える。第１部分パターンは、被測定磁界が無印加の状態で測定用電気信号に対してインピーダンス整合しない形状であり、第２部分パターンは、被測定磁界が無印加の状態で測定用電気信号に対してインピーダンス略整合する形状である。第２部分パターンによって、導体パターンの一方端と他方端とが形成されている。
【００１３】
この構成では、磁気センサの静磁波が発生する部分（すなわち磁気感知部分）と測定用電気信号生成部とのインピーダンス整合、および磁気感知部分と測定部とのインピーダンス整合を確実に行うことができる。
【００１４】
また、この発明の磁気センサでは、バイアス磁界が被測定磁界よりも大きいことが好ましい。この構成により、静磁波をより確実に励振、伝搬できる。
【００１５】
また、この発明の電流計は、次の構成を備えることを特徴としている。電流計は、上述の構成を備える磁気センサと、導体パターンの一方端に接続された被測定信号入力端子と、導体パターンの他方端に接続された被測定信号出力端子と、を備える。
【００１６】
この構成では、被測定信号の電流により被測定磁界が発生し、この被測定磁界により、静磁波の測定用電気信号に現れるピーク周波数が変化することを利用している。すなわち、被測定信号の電流値に静磁波によるピーク周波数が依存することを利用している。そして、上述の磁気センサの構造を備えることで、電流値を確実に測定することができる。さらに、静磁波の元となる磁界が印加される導体パターンに、被測定信号と静磁波によるピーク周波数を有する測定用電気信号とが伝搬されるので、電流値を高精度に測定でき、電流計を小型化でき、再現性もよい。
【００１７】
また、この発明の電流計は、次の構成であることが好ましい。電流計は、測定用電気信号遮断素子と被測定信号遮断素子とを備える。測定用電気信号遮断素子は、被測定信号入力端子と導体パターンの一方端との間に接続されており、さらに、被測定信号出力端子と導体パターンの他方端との間に接続されている。被測定信号遮断素子は、測定用電気信号遮断素子と導体パターンの一方端の接続点と、測定用電気信号生成部との間に接続されており、さらに、測定用電気信号遮断素子と導体パターンの他方端の接続点と、測定部と間に接続されている。
【００１８】
この構成では、被測定信号が測定用電気信号生成部および測定部に回り込まない。これにより、被測定信号の電流値を高精度に測定できる。
【００１９】
また、この発明の電流計では、測定用電気信号遮断素子はインダクタであり、被測定信号遮断素子はキャパシタであることが好ましい。
【００２０】
この構成では、測定用電気信号の周波数が被測定信号の周波数よりも高いことを利用している。測定用電気信号と被測定信号とがこのような周波数の関係にある場合、測定用電気信号遮断素子をインダクタとし、被測定信号遮断素子をキャパシタとした時に効果的な遮断効果が得られる。また、測定用電気信号遮断素子と被測定信号遮断素子とが、単なる受動素子のみで構成されるため、電流計を小型化できる。
【００２１】
また、この発明の磁気センサおよび電流計は次の構成であってもよい。磁気センサおよび電流計を構成する第１基板は、絶縁性樹脂層と磁性体層とを備える。導体パターンは、絶縁性樹脂層に形成されている。
【００２２】
この構成では、導体パターンを容易に形成することができる。これにより、磁気センサおよび電流計を容易に形成することができる。
【発明の効果】
【００２３】
この発明によれば、高精度に電流を測定できる小型の電流計を実現することができる。また、このような測定のための静磁波を確実に発生して伝搬する磁気センサを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施形態に係る磁気センサの構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係る磁気感知部の分解斜視図である。
【図３】本発明の実施形態に係る磁気感知部の平面図および断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る磁気感知部を構成するマイクロストリップ線路の通過特性を示すグラフである。
【図５】本発明の実施形態に係るバイアス磁界と被測定磁界に対する磁気感知部の通過特性を示したグラフである。
【図６】本発明の実施形態に係る電流計の構成図である。
【図７】本発明の実施形態に係る別の構成からなる磁気感知部の分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明の第１の実施形態に係る磁気センサについて、図を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態に係る磁気センサの構成図である。図２は本発明の実施形態に係る磁気感知部の分解斜視図である。図３は本発明の実施形態に係る磁気感知部の平面図および断面図である。
【００２６】
磁気センサ１は、磁気感知部１０、測定用電気信号生成部２０、周波数測定部３１、および磁界強度測定部３２を備える。周波数測定部３１および磁界強度測定部３２が、本発明の磁気センサ１の測定部に相当する。
【００２７】
磁気感知部１０は、フェライト基板１１１，１２１、磁石１３０を備える。フェライト基板１１１，１１２、磁石１３０は平板からなり、平板面の一方向に長く（長手方向）、当該平板面の長手方向に直交する方向に短い（短手方向）形状である。フェライト基板１１１，１２１は強磁性体からなる。
【００２８】
磁石１３０は、フェライト基板１１１の一方の平板面（一方主面）側に配置されている。フェライト基板１２１は、フェライト基板１１１の他方の平板面（他方主面）側に配置されている。言い換えれば、フェライト基板１１１は、磁石１３０とフェライト基板１２１との間に配置されている。この際、フェライト基板１１１と磁石１３０との間、フェライト基板１１１とフェライト基板１２１との間は、間隔を空けてもよいが、図３の断面図に示すように、それぞれが当接していることが好ましい。また、フェライト基板１１１，１２１は一体形成してもよい。
【００２９】
フェライト基板１１１の一方主面には、導体パターン１１２が形成されている。導体パターン１１２は、それぞれに幅（短手方向に沿った長さ）が異なる第１部分導体１１３と第２部分導体１１４とからなる。第１部分導体１１３の幅は、第２部分導体１１４の幅よりも広い。
【００３０】
導体パターン１１２は、一方端部および他方端部が第２部分導体１１４となり、一方端と他方端との間で第２部分導体１１４と第１部分導体１１３とが交互に繋がる形状で形成されている。
【００３１】
導体パターン１１２の一方端は、測定用電気信号生成部２０に接続されている。導体パターン１１２の他方端は、周波数測定部３１に接続されている。
【００３２】
フェライト基板１２１には、グランド導体１２２，１２３が形成されている。
【００３３】
グランド導体１２２は、フェライト基板１２１におけるフェライト基板１１１側と反対側の面（他方主面）に形成されている。グランド導体１２２は、フェライト基板１２１の他方主面の略全面に形成されている。
【００３４】
グランド導体１２３は、フェライト基板１２１を厚み方向に貫通する形状で形成されている。グランド導体１２３は、フェライト基板１２１に複数形成されており、各グランド導体１２３はグランド導体１２２に接続もしくは一体形成されている。フェライト基板１１１，１２１の主面に直交する方向から見て（平面視して）、各グランド導体１２３は、導体パターン１１２の第１部分導体１１３に重なる形状で形成されている。より具体的には、各グランド導体１２３の長さ（長手方向の長さ）は、第１部分導体１１３と同じであり、各グランド導体１２３の幅（短手方向の長さ）は、第１部分導体１１３よりも長い。各グランド導体１２３の中心と、第１部分導体１１３の中心とは、略一致する。
【００３５】
このような構成とすることで、磁気感知部１０を構成するフェライト基板１１１，１２１、導体パターン１１２、およびグランド導体１２２，１２３により、マイクロストリップ線路が構成される。そして、各構成要素の各種素子値を調整することで、所定の伝搬特性を得ることができる。
【００３６】
具体的に、本実施形態の磁気感知部１０では、測定用電気信号の周波数に対して、それぞれに第１部分導体１１３を備える各第１線路部はインピーダンスマッチングせず、それぞれに第２部分導体１１４を備える各第２線路部はインピーダンスマッチングするように、設定されている。より具体的には、各第１線路部は、測定用電気信号の周波数に対する特性インピーダンスが１０Ωになるように、第１部分導体１１３の幅、第１部分導体１１３とグランド導体１２３との間隔、フェライト基板１１１の誘電率等が設定される。各第２線路部は、測定用電気信号の周波数に対する特性インピーダンスが５０Ωになるように、第２部分導体１１４の幅、第２部分導体１１４とグランド導体１２２との間隔、フェライト基板１１１，１１２の誘電率等が設定される。
【００３７】
このように、本実施形態の構成からなる磁気感知部１０は、測定用電気信号に対して、伝送方向に沿って異なる特性インピーダンスの区間が繰り返されるマイクロストリップ線路によって実現される。なお、このような構成のマイクロストリップ線路がステップインピーダンスパターンに相当する。
【００３８】
そして、このような構成のマイクロストリップ線路とすることで、図４に示すような通過特性が得られる。図４は、本発明の実施形態に係る磁気感知部を構成するマイクロストリップ線路の通過特性を示すグラフである。
【００３９】
上述のように、磁気感知部１０は、ステップインピーダンスパターンからなるため、各構成要素の素子値を調整することで、図４に示すように、バイアス磁界および被測定磁界が印加されていない状態における測定用電気信号の周波数が阻止域内となる帯域阻止フィルタとして機能する。
【００４０】
なお、本実施例では、第１部分導体１１３の長さ（長手方向）と第２部分導体の長さ（長手方向）はほぼ同じであり、一つの第１部分導体と一つの第２部分導体のそれぞれの長さは、当該導体を伝送する状態での測定用電気信号の１／４波長となっている。そして、導体パターン１１２を構成する第１部分導体と第２部分導体の数を変更して、導体パターン１１２の長さを調整することで上記帯域阻止フィルタの帯域幅を調整することができる。
【００４１】
このような磁気感知部１０に対してバイアス磁界Ｈｂおよび被測定磁界Ｈｓが印加されると、静磁波が発生して導体パターン１１２に沿って伝搬し、導体パターン１１２からなる伝送線路を伝搬する。より具体的には、静磁波と測定用電気信号とは、相互に作用しながら、導体パターン１１２を伝搬する。すなわち、測定用電気信号にインピーダンスマッチングされている区間は、測定用電気信号によって電磁エネルギーが伝搬され、測定用電気信号にインピーダンスマッチングされていない区間は、発生する静磁波によって電磁エネルギーが伝搬する。
【００４２】
そして、このように伝搬される測定用電気信号では、発生した静磁波に応じた周波数ピークが現れる。静磁波による周波数ピークは、バイアス磁界Ｈｂおよび被測定磁界Ｈｓの磁界強度に依存する。ここで、バイアス磁界Ｈｂを一定にすることで、静磁波の周波数変化は、被測定磁界Ｈｓの磁界強度の変化に依存し、結果として磁界測定用信号の周波数の変化は、被測定磁界Ｈｓの磁界強度の変化に依存する。
【００４３】
このように、バイアス磁界Ｈｂと被測定磁界Ｈｓが印加されると、磁気感知部１０には、バイアス磁界Ｈｂと被測定磁界Ｈｓとの合成強度に応じた周波数ピークを有する測定用電気信号が伝搬する。図５は、本発明の実施形態に係るバイアス磁界と被測定磁界に対する磁気感知部の通過特性を示したグラフである。
【００４４】
図５に示すように、合成磁界強度がＨｓ１の時、阻止帯域内の周波数ｆｐｓ１に周波数ピークが生じる。合成磁界強度がＨｓ２（＞Ｈｓ１）の時、阻止帯域内の周波数ｆｐｓ２（＞ｆｐｓ１）に周波数ピークが生じる。合成磁界強度がＨｓ３（＞Ｈｓ２）の時、阻止帯域内の周波数ｆｐｓ３（＞ｆｐｓ２）に周波数ピークが生じる。合成磁界強度がＨｓ４（＞Ｈｓ３）の時、阻止帯域内の周波数ｆｐｓ４（＞ｆｐｓ３）に周波数ピークが生じる。
【００４５】
このように、合成磁界強度の変化に応じて、周波数ピークも変化する。言い換えれば、バイアス磁界の磁界強度を一定にすると、これに重畳される被測定磁界の磁界強度の変化に応じて、周波数ピークも変化する。これにより、静磁波の測定用電気信号に現れる周波数ピークから被測定磁界の磁界強度を測定することが可能になる。
【００４６】
測定用電気信号生成部２０は、所謂発振器であり、上述の所定周波数からなる測定用電気信号を生成し、磁気感知部１０の導体パターン１１２の一方端に与える。磁気感知部１０は、バイアス磁界と被測定磁界との合成磁界強度に応じた周波数の測定用電気信号を伝搬し、導体パターン１１２の他方端から周波数測定部３１に出力する。
【００４７】
周波数測定部３１は、測定用電気信号に対してフーリエ変換処理を行い、ピーク周波数検出を行う。周波数測定部３１は、ピーク周波数を磁界強度測定部３２に出力する。磁界強度測定部３２は、ピーク周波数と磁界強度との関係、より具体的には、ピーク周波数と被測定磁界の磁界強度との関係を予め記憶している。磁界強度測定部３２は、ピーク周波数から被測定磁界の磁界強度を測定する。
【００４８】
以上のように、本実施形態の構成を用いることで、静磁波を確実に測定部に伝搬し、被測定磁界を確実に測定することができる。
【００４９】
なお、上述のように導体パターン１１２の両端がインピーダンス整合の第２部分導体１１４とすることで、外部回路との間で測定用電気信号が低損失に伝送される。
【００５０】
また、本実施形態ではフェライト基板の上主面からバイアスを印加したが、バイアス磁界の印加方向に制限はなく、例えば、フェライト基板の側面、もしくは下主面からバイアス磁界を印加するようにしてもよい。
【００５１】
また、上述の説明では、具体的にバイアス磁界の磁界強度と被測定磁界の磁界強度との関係を示していないが、バイアス磁界の磁界強度は、被測定磁界の磁界強度よりも大きいことが望ましい。このような関係とすることで、被測定磁界の磁界強度に応じた静磁波をより確実に発生させることができる。これにより、被測定磁界の測定精度を向上させることができる。
【００５２】
次に、本発明の第２の実施形態に係る電流計について、図を参照して説明する。図６は本発明の実施形態に係る電流計の構成図である。電流計２は、上述の第１の実施形態に係る磁気センサ１の構成を備え、さらに電流計２に特有の構成を追加したものである。したがって、以下の説明では、磁気センサ１の構成に関しては説明を簡略化し、電流計２に特有の構成を、より具体的に説明する。
【００５３】
電流計２は、磁気感知部１０、測定用電気信号生成部２０、周波数測定部３１、磁界強度測定部３２、電流測定部４０、被測定信号入力端子５１、被測定信号出力端子５２、インダクタ６１，６２、およびキャパシタ７１，７２を備える。周波数測定部３１、磁界強度測定部３２および電流測定部４０が本発明の測定部に相当する。インダクタ６１，６２が本発明の測定用電気信号遮断素子に相当し、キャパシタ７１，７２が本発明の被測定信号遮断素子に相当する。
【００５４】
測定用電気信号の周波数は、被測定信号の周波数よりも高い。例えば、被測定信号の周波数がＭＨｚ帯の場合、測定用電気信号の周波数をＧＨｚ帯に設定する。このような周波数の関係は、被測定信号の周波数や磁気感知部１０の製造仕様等を加味して、事前にシミュレーション等に決定すればよい。
【００５５】
磁気感知部１０の導体パターン１１２の一方端は、測定用電気信号生成部２０と被測定信号入力端子５１とに接続されている。導体パターン１１２の一方端と被測定信号入力端子５１との間には、インダクタ６１が接続されている。導体パターン１１２の一方端とインダクタ６１との接続点と、測定用電気信号生成部２０との間には、キャパシタ７１が接続されている。
【００５６】
磁気感知部１０の導体パターン１１２の他方端は、周波数測定部３１と被測定信号出力端子５２とに接続されている。導体パターン１１２の他方端と被測定信号出力端子５２との間には、インダクタ６２が接続されている。導体パターンの他方端とインダクタ６２との接続点と、周波数測定部３１との間には、キャパシタ７２が接続されている。
【００５７】
このような構成において、被測定信号を被測定信号入力端子５１から入力すると、被測定信号は、インダクタ６１、磁気感知部１０の導体パターン１１２からなる伝送線路、およびインダクタ６２を介して、被測定信号出力端子５２から出力される。このように、被測定信号が導体パターン１１２からなる伝送線路に伝送されると、被測定信号の電流値に応じた磁界強度の被測定磁界が発生する。この被測定磁界Ｈｓｉは、磁石１３０によるバイアス磁界Ｈｂとともに、磁気感知部１０に静磁波を発生させ、伝搬させる。したがって、磁気感知部１０に伝搬する静磁波のピーク周波数は、被測定信号の電流値に応じた磁界強度Ｈｓｉによって変化する。
【００５８】
磁気感知部１０の導体パターン１１２の他方端から出力された測定用電気信号は、周波数測定部３１に入力される。周波数測定部３１は、静磁波の測定用電気信号に現れるピーク周波数を検出し、磁界強度測定部３２に出力する。磁界強度測定部３２は、静磁波の測定用電気信号に現れるピーク周波数から、被測定磁界Ｈｓｉの磁界強度を測定し、磁界強度を電流測定部４０に出力する。
【００５９】
電流測定部４０は、被測定磁界Ｈｓｉの磁界強度と電流値との関係を予め記憶している。電流測定部４０は、入力された被測定磁界Ｈｓｉの磁界強度から、被測定信号の電流値を測定する。
【００６０】
以上のように、本実施形態の構成を用いることで、被測定信号の電流値を確実に測定することができる。また、被測定信号の伝送する導体パターンは、被測定信号の伝送経路であるだけでなく、静磁波の発生および伝搬によりピーク周波数が現れる測定用電気信号を伝搬する伝送線路を兼用している。したがって、被測定信号の伝送経路と静磁波による電流値測定位置とが同じになり、被測定信号の電流値を高精度に測定することができる。
【００６１】
さらに、被測定信号の伝送経路と静磁波による電流値測定位置とが同じであることにより、電流計を小型に形成することができる。またさらに、電流計毎に被測定信号の伝送経路と静磁波による電流値測定位置との位置関係が変化しないため、高い再現性を実現できる。
【００６２】
さらに、導体パターン１１２は、被測定信号に対しては単なる伝送路として機能するだけである。したがって、被測定信号は、無損失もしくは極低い伝送損失のみで、被測定信号入力端子５１から被測定信号出力端子５２に伝送される。これにより、従来の抵抗器を伝送路に挿入して電流値を検出する構成のような損失が無く、電流値測定による被測定信号の伝送損失を殆どなくすことができる。
【００６３】
また、上述のように、インダクタ６１を備えることで、測定用電気信号が被測定信号入力端子５１に漏洩することを抑制できる。これにより、被測定信号入力端子５１の前段回路の測定用電気信号による破損を抑制できる。
【００６４】
また、キャパシタ７１を備えることで、被測定信号が測定用電気信号生成部２０に漏洩することを抑制できる。被測定信号による測定用電気信号生成部２０の破損を抑制できる。
【００６５】
また、上述のように、インダクタ６２を備えることで、測定用電気信号が被測定信号出力端子５２に漏洩することを抑制できる。これにより、被測定信号出力端子５２の後段回路の測定用電気信号による破損を抑制できる。
【００６６】
また、キャパシタ７２を備えることで、被測定信号が周波数測定部３１に漏洩することを抑制できる。これにより、周波数測定部３１の被測定電流による破損を抑制できる。また、被測定信号の電流値を、より高精度に検出することができる。
【００６７】
なお、測定用電気信号遮断素子および被測定信号遮断素子を、単体のインダクタ６１，６２やキャパシタ７１，７２で形成することで、電流計の回路構成を簡素化し、小型化することができる。ただし、測定用電気信号遮断素子および被測定信号遮断素子は、このような単体の受動素子でなく、複数の回路素子を組み合わせたものであってもよい。
【００６８】
次に、本発明の第３の実施形態に係る磁気センサおよび電流計の構成について、図を参照して説明する。図７は本発明の実施形態に係る別の構成からなる磁気感知部の分解斜視図である。本実施形態の磁気センサおよび電流計は、第１の実施形態に係る磁気センサ１、および、第２の実施形態に係る電流計２に対して、磁気感知部１０Ａの構造が異なるものである。他の構成は第１の実施形態に係る磁気センサ１、および、第２の実施形態に係る電流計２と同じである。したがって、磁気感知部１０Ａに特有の箇所を、具体的に説明する。
【００６９】
磁気感知部１０Ａは、絶縁性樹脂基板１１１Ａ１、フェライト基板１１１Ａ２、絶縁性樹脂基板１２１Ａ、磁石１３０を備える。磁石１３０は、第１の実施形態に示した磁石１３０と同じである。絶縁性樹脂基板１１１Ａ，１２１Ａは、導体パターンの形成技術が一般的に普及している所謂ＦＲ−４等の回路基板からなる。
【００７０】
絶縁性樹脂基板１１１Ａ１の一方主面には、導体パターン１１２が形成されている。導体パターン１１２は、第１、第２の実施形態に示した導体パターン１１２と同じである。
【００７１】
絶縁性樹脂基板１１１Ａ１の一方主面側には、磁石１３０が配置されている。絶縁性樹脂基板１１１Ａ１の他方主面側には、フェライト基板１１１Ａ２が配置されている。
【００７２】
フェライト基板１１１Ａ２における絶縁性樹脂基板１１１Ａ１と反対側の面には、絶縁性樹脂基板１２１Ａが配置されている。絶縁性樹脂基板１２１Ａには、グランド導体１２２，１２３が形成されている。グランド導体１２２，１２３は、第１の実施形態に示したグランド導体１２２，１２３と同じである。
【００７３】
このように導体が形成される基板を絶縁性樹脂基板にすることで、導体パターン１１２、グランド導体１２２，１２３を容易に形成することができる。これにより、磁気感知部１０Ａを容易に形成でき、磁気センサや電流計を容易に形成することができる。
【００７４】
この際、絶縁性樹脂基板１１１Ａ１は、可能な限り薄く形成することが好ましい。そして、フェライト基板１１１Ａ２は、必要とする磁界強度に応じて適宜所定の厚み以上にする。例えば、絶縁性樹脂基板１１１Ａ１の厚みを１００μｍ程度とし、フェライト基板１１１Ａ２の厚みを３００μｍ程度にする。このような構成とすることで、確実に静磁波を発生し、被測定磁界の磁界強度や被測定信号の電流値に応じた周波数の測定用電気信号を、磁気感知部１０Ａで確実に伝搬することができる。
【００７５】
なお、本実施形態において、フェライト基板１１１Ａ２は、絶縁性樹脂基板１１１Ａ１の絶縁性樹脂基板１２１Ａ側のみに配置するのではなく、絶縁性樹脂基板１１１Ａ１の磁石１３０側のみに配置してもよく、絶縁性樹脂基板１１１Ａ１を挟持して両側に配置してもよい。
【符号の説明】
【００７６】
１：磁気センサ、
２：電流計、
１０，１０Ａ：磁気感知部、
２０：測定用電気信号生成部、
３１：周波数測定部、
３２：磁界強度測定部、
４０：電流測定部、
５１：被測定信号入力端子、
５２：被測定信号出力端子、
６１，６２：インダクタ、
７１，７２：キャパシタ、
１１１，１２１，１１１Ａ２：フェライト基板、
１１１Ａ１，１２１Ａ：絶縁性樹脂基板、
１１２：導体パターン、
１１３：第１部分導体、
１１４：第２部分導体、
１２２，１２３：グランド導体、
１３０：磁石
【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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