(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のフラックスゲート型磁気センサを備えるとともに、その各フラックスゲート型磁気センサの励振コイルが互いに直列または並列に接続されてその両端が１つの励振回路に接続され、かつ、各フラックスゲート型磁気センサの検出コイルが互いに直列接続されてその両端が１つの受信回路に接続されており、その受信回路にて各フラックス型磁気センサによる磁気検出結果を加減算した出力を得ることにより、外乱磁気成分をキャンセルするように構成されていることを特徴とするフラックスゲート型磁気検出装置。
【請求項２】
マーカーとなる磁性体の位置を磁気センサを用いて検出することにより、測定対象の位置を特定する位置検出装置において、複数のフラックスゲート型磁気センサを備えるとともに、その各磁気センサの励振コイルが互いに直列または並列に接続されてその両端が１つの励振回路に接続され、かつ、各フラックスゲート型磁気センサの検出コイルが互いに直列接続されてその両端が１つの受信回路に接続されており、その受信回路にて各フラックス型磁気センサによる磁気検出結果を加減算した出力を得ることにより外乱磁気成分をキャンセルするように構成されているとともに、当該受信回路の出力から上記マーカーの位置情報を得ることを特徴とする位置検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フラックスゲート型磁気センサを用いた磁気検出装置と、その磁気検出装置を利用した位置検出装置に関し、更に詳しくは、複数のフラックスゲート型磁気センサによって複数箇所における磁気を同時に検出し、その加算または減算結果を得るための装置と、その加算または減算結果によって磁性体からなるマーカーの位置を検出する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
外部磁気の検出装置として、フラックスゲート型磁気センサを用いた磁気検出装置が知られている。このフラックスゲート型磁気センサを用いた磁気検出装置は、感度が良好で温度に対して安定しているという利点がある。
【０００３】
フラックスゲート型磁気センサは、図８に回路図を示すように、１つのコア１０に１つの励振コイル１１と２つの検出コイル１２ａ，１２ｂが巻かれたもので、各検出コイル１２ａ，１２ｂは互いに逆向きに巻かれる。このようなフラックスゲート型磁気センサを用いた磁気検出装置では、図９にその従来の構成例を模式的に示すように、フラックスゲート型磁気センサ１の励振コイル１１に励振回路３から交流電流を流す。この励振電流により各検出コイル１２ａ，１２ｂの内部を交流磁束が逆向きに貫くことになるが、センサ１に外部磁気が作用している状態では、その外部磁気による磁束は各検出コイル１２ａ，１２ｂに対して同向きに作用するため、励振電流による各検出コイル１２ａ，１２ｂの交流磁束は、結局、外部磁気によって互いに逆向きにバイアスがかかった状態となり、その各検出コイル１２ａ，１２ｂから、外部磁気に比例し、かつ、励振電流の２倍の周期の交流電圧信号が得られる。
【０００４】
この交流電圧は受信回路４に導かれ、交流増幅器４１で増幅された後、励振電流の２倍の周期で動作するスイッチ４２で同期整流され、検波器４３を介して外部磁気に比例した電圧信号として取り出されると同時に、帰還抵抗４４を介して交流増幅器４１の入力に帰還される。なお、この例では、同期整流用のスイッチ４２は発振器３１からの出力によって駆動され、その発振器３１の出力を分周器３２によって１／２に分周した信号を、パワーアンプ３３で増幅して励振電流を得ている。
【０００５】
ところで、ガスボンベや液体タンク等の液位ないしは残留量を検出するレベル計等として、従来、液面位等の測定対象の移動に呼応して磁性体からなるマーカーを移動させ、そのマーカーの位置を磁気センサで検出することによって、液面位等を非接触のもとに検出するレベル計が知られている。
【０００６】
このような磁性体と磁気センサを用いたレベル計においては、例えば同種のレベル計を備えたガスボンベ等を多数隣接して配置するような場合等、対象とするマーカーからの磁気以外の外乱磁気が大きい場合には、その影響を受けてマーカーの位置特定が困難となってしまう場合がある。
【０００７】
そこで、一つの磁性体マーカーからの磁気を、互いに異なる位置に置かれた２つ以上の磁気センサで検出し、その各検出出力の差または和を取ることにより、外乱磁気の影響を受けずに磁性体マーカーの位置を常に正確に特定することが可能となる。すなわち、外乱磁気の発生源は、被測定磁気の発生源である磁性体マーカーに比して十分に遠方にあることから、例えば２つの磁気センサの差動出力をとることによって、外乱磁気成分をキャンセルすることができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、フラックスゲート型磁気センサを用いた磁気検出装置は、前記したように感度が良好で温度に対して安定であるため、上記したような磁性体マーカーを用いたレベル計等に用いるのに適しているが、外乱磁気の影響を避けるために２つ以上の磁気センサを用いて磁性体マーカーを検出するためには、その回路構成を図１０にブロック図で示すように、センサ１の数だけ励振回路３および受信回路４が必要となるとともに、各受信回路４の出力の加減算回路５が別途必要となり、コストが増大するという問題があった。
【０００９】
本発明の目的は、簡単な回路構成のもとに複数のフラックスゲート型磁気センサを駆動し、その各センサ出力の和または差に応じた信号を直ちに取り出すことのできるフラックスゲート型磁気検出装置と、そのような検出装置を利用して、安価な構成のもとに正確に磁性体マーカー等の位置を検出する装置の提供を目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明のフラックスゲート型磁気検出装置は、複数のフラックスゲート型磁気センサを備えるとともに、その各フラックスゲート型磁気センサの励振コイルが互いに直列または並列に接続されてその両端が１つの励振回路に接続され、かつ、各フラックスゲート型磁気センサの検出コイルが互いに直列接続されてその両端が１つの受信回路に接続されており、その受信回路にて各フラックス型磁気センサによる磁気検出結果を加減算した出力を得ることにより、外乱磁気成分をキャンセルするように構成されていることによって特徴づけられる。
【００１１】
本発明の位置検出装置は、マーカーとなる磁性体の位置を磁気センサを用いて検出することにより、測定対象の位置を特定する位置検出装置において、複数のフラックスゲート型磁気センサを備えるとともに、その各磁気センサの励振コイルが互いに直列または並列に接続されてその両端が１つの励振回路に接続され、かつ、各フラックスゲート型磁気センサの検出コイルが互いに直列接続されてその両端が１つの受信回路に接続されており、その受信回路にて各フラックス型磁気センサによる磁気検出結果を加減算した出力を得ることにより外乱磁気成分をキャンセルするように構成されているとともに、当該受信回路の出力から上記マーカーの位置情報を得ることによって特徴づけられる。
【００１２】
本発明のフラックスゲート型磁気検出装置の構成によれば、１つの励振回路からの励振電流が複数のフラックスゲート型磁気センサの各励振コイルに等しく供給され、各フラックスゲート型磁気センサの各検出コイルに誘起される電圧は、互いに加算または減算された後に１つの受信回路によって増幅・整流されるため、各フラックスゲート型磁気センサごとに励振回路および受信回路を設けるとともに、その各受信回路の出力の加減算回路を設けた場合と同じ検出結果を得ることができる。
【００１３】
また、本発明の位置検出装置によれば、上記した構成からなるフラックス型磁気検出装置の受信回路から、複数のフラックスゲート型磁気センサによる磁気検出結果を相互に加算または減算した値が直接的に得られ、その各磁気検出結果の加算または減算によって各センサに作用する外乱磁気がキャンセルされ、簡単な構成のもとに常に磁性体マーカーの位置を正確に特定することが可能となる。
【００１４】
ここで、複数のセンサ間のゲイン調整は、各検出コイルの巻き数および／または面積を変えることによって可能であり、また、各センサ出力の加算／減算の選択は、各検出コイルの巻き方向によって対処することが可能である。このようなことから、複数のフラックスゲート型磁気センサを１つの励振回路で駆動し、かつ、１つの受信回路によって各センサ出力の増幅を増幅することが可能となり、しかも、別途加算または減算回路を設けることなく、各センサ出力の加減算を行うことが可能となる。
【００１５】
また、本発明においては、各励振コイルの励振回路への接続を並列にするか直列にするかについては任意であるが、励振回路の電源電圧が高く、励振電流をあまりとれない場合には直列接続とし、そうでない場合には並列接続とすることが望ましい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施の形態の回路構成を示すブロック図である。
２つのフラックスゲート型磁気センサ１と２が、１つの励振回路３によって励振され、かつ、その各磁気センサ１，２の出力が重畳された後、１つの受信回路４によって増幅・整流される。励振回路３および受信回路４は、それぞれ図９に示したものと全く同じ回路構成であり、同一の機能を持つ回路については図９と同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００１７】
図２は２つのフラックスゲート型磁気センサ１，２の回路図である。各センサ１，２は従来のものと同じ構成であり、コア１０（２０）に１つの励振コイル１１（２１）と、２つの検出コイル１２ａ，１２ｂ（２２ａ，２２ｂ）が巻かれたもので、各検出コイル１２ａと１２ｂ（２２ａと２２ｂ）は互いに逆向きに巻かれている。
【００１８】
各センサ１，２の励振コイル１１および２１は、互いに並列に接続され、その両端が励振回路３に接続されている。また、一方のセンサ１の各検出コイル１２ａ，１２ｂは、他方のセンサ２の各検出コイル２２ａ，２２ｂに対してそれぞれ逆向きで、かつ、これらが互いに直列に接続された状態で、その両端が１つの受信回路４に接続されている。
【００１９】
図３は以上の本発明の実施の形態における各部の信号波形を示すタイムチャートである。
各センサ１，２の励振コイル１１，２１には、図３（Ａ）に示すように励振回路３から互いに等しい励振電流が流される。各センサ１，２の各検出コイル１２ａと１２ｂ，２２ａと２２ｂには、励振電流によって生じる交流磁気と、それぞれのセンサの配設位置における外部磁気に応じた内部磁束が作用する。センサ１の各検出コイル１２ａ，１２ｂに作用する磁束は、同図（Ｂ）に示すように、外部磁気が存在しない場合には二点鎖線の状態であったものが、外部磁気によってそれぞれ図示のように変化する。このような内部磁束により、検出コイル１２ａ，１２ｂの両端には同図（Ｃ）に示すような交流電圧が生じる。また、センサ２の各検出コイル２２ａ，２２ｂについても、図３（Ｄ）に示すような内部磁束が作用して、その両端には同図（Ｅ）に示すような交流電圧が生じる。
【００２０】
そして、これらの各交流電圧は、各センサ１，２の巻き方向が逆であるために互いに逆向きに重畳された後、つまり相互に減算された後、受信回路４に導入される。
【００２１】
受信回路４では、各センサ１，２の出力の減算後の信号を交流増幅〜同期整流の後に検波し、その検波結果を交流増幅の前段に帰還させると同時に磁気検出出力として出力する。従ってこの検出出力は、センサ１に作用している外部磁気と、センサ２に作用している外部磁気のそれぞれの検出結果の差動出力となる。
【００２２】
このような本発明の実施の形態は、ボンベ内の液面位を検出すべく、フロート等によってその液面位の変位に追随して変位する磁性体マーカーの位置を非接触のもとに検出する位置検出装置にそのまま適用することができる。
【００２３】
すなわち、図４に模式的に示すように、測定すべき液面位の変位に追随して図中上下方向に変位する磁性体マーカーＭに対し、上記した実施の形態の各フラックスゲート型磁気センサ１および２を、同図に例示するような位置に配設する。このような配置により、各磁気センサ１，２によって磁性体マーカーＭが発する磁気を検出すると、各センサ１，２の配設位置に外乱磁気が存在していても、その外乱磁気の発生源はマーカーＭに対して十分に遠方にあるが故に各センサ１，２に対しては一様な外乱磁気が作用するとみなせるため、受信回路４から得られる差動出力には外乱磁気の成分がキャンセルされ、その出力は専らマーカーＭの位置に応じた値となり、外乱磁気の影響を受けることなく常に正確にマーカーＭの位置を特定することが可能となる。
【００２４】
なお、以上の実施の形態では、各センサ１と２とで、検出コイルの巻き方向を逆にして、各センサ１，２に誘起される電圧信号を減算した後に受信回路４に導入したが、図５に回路図を示すように、センサ１，２間で検出コイルの巻き方向を同方向にすれば、各センサからの電圧信号を加算した後に受信回路４に導入することができる。このような構成は、図６に例示するようなセンサ１，２の配置において外乱磁気のキャンセルに有効である。すなわち、磁性体マーカーＭに対して各センサ１，２の向きを逆転させて配置したときには各センサ１，２に外乱磁気が逆向きに作用することになり、このような場合、各センサ１，２に誘起される電圧信号を加算することによって、外乱磁気に起因する信号成分を相殺することができる。
【００２５】
また、以上の実施の形態では、各センサ１，２の励振コイル１１，２１を互いに並列に励振回路３に接続したが、励振回路３のから取り出せる励振電流に余裕がある場合には、図７に回路図を例示するように、各励振コイル１１，２１を直列接続してもよい。
【００２６】
更に、以上の実施の形態では２つのフラックスゲート型磁気センサを１つの励振回路および受信回路で動作させたが、３つ以上任意の個数のセンサを全く同様に１つの励振回路および受信回路で動作させ得ることは勿論である。
【００２７】
また更に、複数のフラックスゲート型磁気センサを１つの励振回路および受信回路で動作させ、各センサによる磁気検出出力の和または差に対応する出力を得る本発明の磁気検出装置の具体的な応用例としては、前記したような磁性体マーカーの位置を検出するような用途のほか、例えば、２つの電流経路を流れる電流の大小関係を、時間遅れを生じることなく直接的に検知するような用途等を上げることができる。
【００２８】
ここで、各フラックスゲート型磁気センサ１，２間のゲイン調整が必要な場合には、各センサの検出コイルの巻き数、面積を適宜に変えることによって対処することができるため、特に問題はない。
【００２９】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、複数のフラックスゲート型磁気センサを１つの励振回路によって励振するとともに、その各センサの磁気検出出力を１つの受信回路に導いてその和たまは差を直接的に取り出すことができるため、例えば磁性体マーカーの位置検出等、外乱磁気の影響を避けるべく複数のフラックスゲート型磁気センサを配設しての和または差信号を用いるような用途において、従来のこの種の検出装置に比して、回路構成が大幅に簡素化されコストを大幅に低減することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の全体構成を示すブロック図
【図２】そのフラックスゲート型磁気センサ１，２の回路図
【図３】本発明の実施の形態の各部の信号波形を示すタイムチャート
【図４】本発明の位置検出装置の実施の形態における磁性体マーカーＭと各フラックス型磁気センサ１，２の配設位置関係を示す模式図
【図５】本発明の他の実施の形態のフラックスゲート型磁気センサ１，２の回路図で、各センサ１，２の出力を加算する場合の回路図
【図６】図５の磁気検出装置を利用した位置検出装置における磁性体マーカーＭと各フラックスゲート化だ磁気センサ１，２の配設位置関係を示す模式図
【図７】本発明の更に他の実施の形態のフラックスゲート型磁気センサ１，２の回路図
【図８】フラックスゲート型磁気センサの基本的な回路図
【図９】従来のフラックスゲート型磁気検出装置の構成例を示すブロック図
【図１０】従来の装置構成のもとに、フラックスゲート型磁気センサを複数個用いてその各出力を加減算する場合の構成を示すブロック図
【符号の説明】
１，２  フラックスゲート型磁気センサ
１０，２０  コア
１１，２１  励振コイル
１２ａ，１２ｂ，２２ａ，２２ｂ  検出コイル
３  励振回路
４  受信回路
Ｍ  磁性体マーカー
【図１】
0003567604.tif 000002
【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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