(57)【要約】【課題】オフセット誤差を無くすことにより、ゼロ点安定度を向上し、より高精度の磁気検出を可能にするとともに、かかる高精度の磁気検出器を実現する。【解決手段】  磁気インピーダンス素子１がアモルファスワイヤ１０の周囲に巻回された検出コイル１１を備え、信号処理装置３が、前記磁気インピーダンス素子１の検出コイル１１が出力する前記アモルファスワイヤ１０に印加されるパルスの立ち上がり時と立ち下がり時の交流減衰振動電圧をそれぞれサンプルホールドする２個のサンプルホールド回路３１、３２と、この２個のサンプルホールドされた電圧を差動演算する差動演算装置３３によって構成され、前記パルスの立ち上がり時と立ち下がり時の交流減衰振動電圧に含まれる磁気飽和するような過度の磁場が印加された後に生ずる履歴成分Ｖｈを相殺する。【選択図】  図１２
2015155852.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アモルファスワイヤにパルスが通電された場合に、該パルスの立ち上がり時と立ち下がり時に前記アモルファスワイヤ周辺の外部磁界に対応する交流減衰振動電圧を出力する磁気インピーダンス素子と、
前記パルスの立ち上がり時と立ち下がり時に出力される二つの交流減衰振動電圧を信号処理して出力信号を出力する信号処理装置から成り、
前記パルスの立ち上がり時と立ち下がり時に出力される二つの交流減衰振動電圧に基づいて、前記アモルファスワイヤ周辺の外部磁界に対応する出力信号を出力するように構成されていることを特徴とする磁気検出器。
【請求項２】
前記請求項１において、
前記磁気インピーダンス素子が、前記アモルファスワイヤの二つの電極間に前記パルスの立ち上がり時と立ち下がり時の交流減衰振動電圧が出力されるように構成されていることを特徴とする磁気検出器。
【請求項３】
前記請求項１または請求項２において、
前記磁気インピーダンス素子が、前記アモルファスワイヤの周囲に巻回された検出コイルの二つの電極間に前記パルスの立ち上がり時と立ち下がり時の交流減衰振動電圧が出力されるように構成されていることを特徴とする磁気検出器。
【請求項４】
前記請求項１ないし請求項３のいずれかにおいて、
前記信号処理装置が、前記パルスの立ち上がり時と立ち下がり時に出力される二つの交流減衰振動電圧の絶対値の和を求めることにより、前記アモルファスワイヤ周辺の外部磁界を演算する外部磁界演算手段を備えていることを特徴とする磁気検出器。
【請求項５】
前記請求項１ないし請求項４のいずれかにおいて、
前記信号処理装置が、前記パルスの立ち上がり時と立ち下がり時に出力される二つの交流減衰振動電圧に含まれる磁場が印加された場合に生ずる履歴成分を相殺する履歴成分相殺手段を備えていることを特徴とする磁気検出器。
【請求項６】
前記請求項４または請求項５において、
前記信号処理装置は、前記磁気インピーダンス素子が出力する前記パルスの立ち上がり時と立ち下がり時の交流減衰振動電圧をそれぞれサンプルホールドし、この二つのサンプルホールドされた電圧の差を演算する手段より成ることを特徴とする磁気検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流および交流磁場の強さあるいは磁気変動の検出に好適な磁気検出器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の磁気インピーダンスセンサは、高感度な磁気検出ができるので、理化学・工業分野で地磁気およびその他の精密磁気測定、微弱磁気変動の検出のセンサとして用いられている。
【０００３】
近年、地震予知など地磁気・その他により精密な磁気測定、微弱磁気測定の用途のために、さらなる高感度化および高精度化が、磁気インピーダンスセンサに要求されるようになってきた。
【０００４】
従来の磁気検出器以上に高精度な磁気検出器を実現するためには、動作の基準となるゼロ点の安定度を向上することと、信号処理を行う電子回路が基本的に持っている半導体ノイズに対して検出感度を向上することが必要である。
【０００５】
従来の磁気インピーダンスセンサは、アモルファスワイヤを感磁体とする磁気インピーダンス素子に対して、パルス電流を印加して、印加するパルス電流の立ち上がりまたは立ち下がりのいずれか一方のタイミングに出力される交流減衰振動電圧の大きさに基づいて、磁気を検出して信号処理する信号処理装置を備えるものであった（例えば、特許文献１、２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】ＷＯ２００５−８２６８号公報
【特許文献２】ＷＯ２０１０−９７９３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記従来の磁気インピーダンスセンサは、図１に示されるように前記磁気インピーダンス素子のアモルファスワイヤにパルス電流を印加すると、その出力端子にアモルファスワイヤが置かれている周囲の磁場に対応する交流減衰振動電圧が出力される。この出力は、図２に示されるように印加するパルス電流が立ち上がる時と、立ち下がる時に現れる。
【０００８】
例えば前記アモルファスワイヤが或る方向の磁場内に置かれている場合には、このアモルファスワイヤにパルス電流が印加されると、図２に示されるようにそのパルスの立ち上がり時に前記磁場の強さに対応する正の極性の方向に交流減衰振動電圧Ｖｒを出力し、立ち下がり時に負の極性の方向へ交流減衰振動電圧−Ｖｆが出力される。この際、従来技術による磁気インピーダンスセンサは、パルス電流の立ち上がりあるいは立ち下がりのいずれか一方の交流減衰振動電圧Ｖｒまたは−Ｖｆに基づいて信号処理することで磁気検出をしていたが、前記パルス電流の立ち上がりおよび立ち下がり時の両方の交流減衰振動電圧Ｖｒと−Ｖｆに基づいて、信号処理する場合に対して、処理する情報（信号電圧）がほぼ半分に欠落することになるため、折角得られる出力を一部しか活かしておらず、その結果磁気検出感度が低かった。
【０００９】
また、磁気インピーダンス素子のアモルファスワイヤに磁気飽和させるほどの過度な磁場を印加した後には、磁場を零に戻しても履歴現象により出力に履歴成分としてオフセット電圧が生じてゼロ点が狂い、ゼロ点不安定という現象が生じるおそれがある。
【００１０】
たとえば、ある磁場雰囲気においてアモルファスワイヤに対して前記図２（イ）に示されるようなパルス電流を印加すると、パルス電流が印加されたアモルファスワイヤに磁気的な履歴がない場合には、前記図２（ロ）に示されるよに磁気インピーダンス素子は周囲の磁場に対応して前記パルスの立ち上がり時に減衰振動Ｖｒを出力し、パルスの立ち下がり時には減衰振動−Ｖｆを出力する。  ここにおいて基本的に印加されたパルスの立ち上がり時の交流減衰振動電圧Ｖｒとパルスの立ち下がり時には減衰振動−Ｖｆとは、以下の数１のような関係である。
【００１１】
【数１】
2015155852.tif 000003
【００１２】
しかしながら前記アモルファスワイヤに或る極性方向に磁気飽和するほどの過度な磁場が印加された後には、その履歴成分Ｖｈが生じ、前記図２（ハ）に示されるように例えばパルスの立ち上がり時の減衰振動出力がＶｒ−Ｖｈ、立ち下がり時の出力が−Ｖｆ−Ｖｈになることがある。
このときパルスの立ち上がり時の減衰振動出力Ｖｒ−Ｖｈと立ち下がり時の出力が−Ｖｆ−Ｖｈとは、以下の数２のような関係である。
【００１３】
【数２】
2015155852.tif 000004
【００１４】
すなわち、パルスの立ち上がり時の磁気インピーダンス素子の出力と立ち下がり時の出力の絶対値は、等しくないのである。
【００１５】
また過度な磁場が上述とは反対極性に印加された後には履歴により前記図２（ニ）に示されるように立ち上がり時の出力がＶｒ＋Ｖｈ、立ち下がり時の出力が−Ｖｆ＋Ｖｈになる。
このときパルスの立ち上がり時の減衰振動出力Ｖｒ＋Ｖｈと立ち下がり時の出力が−Ｖｆ＋Ｖｈとは、以下の数３のような関係である。
【００１６】
【数３】
2015155852.tif 000005
【００１７】
すなわち、パルスの立ち上がり時の磁気インピーダンス素子の出力と立ち下がり時の出力の絶対値は等しくないのである。
【００１８】
従来の磁気インピーダンスセンサは、パルス電流の立ち上がり時あるいは立ち下がり時に出力される交流減衰振動電圧の何れか一方のみの電圧にもとづいて信号処理を行いアモルファスワイヤ周辺の磁気信号として出力していた。
すなわち磁気インピーダンス素子の出力の一部の情報を利用しているのみであり、わずかながら前記のごとく履歴成分の絶対値｜Ｖｈ｜に起因するオフセットとして誤差が混入するおそれがあり、その対策をする手がかりが無かった。
【００１９】
すなわち、この履歴成分であるオフセット誤差を無くすことが履歴現象による効果を抑制することであり、これによってゼロ点安定度が向上し、より高精度の磁気検出器を実現する鍵になる。
【００２０】
また、磁気インピーダンス素子の出力をより大きな電圧として取得する工夫によって磁気インピーダンスセンサを構成する信号処理装置の電子回路のノイズに対する割合を向上することが高精度の磁気検出器を実現するもうひとつの鍵である。
【００２１】
本発明の磁気インピーダンスセンサは、上記課題を解決するためになされたものであり前記履歴成分すなわち｜Ｖｈ｜の誤差成分の影響を抑制してゼロ点安定度を向上させるとともに、磁気インピーダンス素子の出力を高い電圧となるように取得して高感度化することで電子回路のノイズに対する検出磁気信号の大きさ割合を向上させたより高精度な磁気インピーダンスセンサを提供可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明者らは、前記課題を解決するために、アモルファスワイヤにパルスが通電印加された場合に、該パルスの立ち上がり時と立ち下がり時の両方の時点で出力される交流減衰振動電圧の立ち上がり時と立ち下がり時の両方の出力を利用することによって信号処理し、前記二つの交流減衰振動電圧に基づいて、外部磁界に対応する出力信号を出力するという本発明の第１の技術的思想に着眼した。そして、さらに研究開発を重ねた結果、前記磁気インピーダンス素子の出力をより大きな電圧として取得することにより、磁気インピーダンスセンサを構成する信号処理装置の電子回路のノイズに対する検出信号の大きさの割合を向上させることによる本発明に到達した。
【００２３】
また本発明者らは、前記信号処理装置が備える外部磁界演算手段が、印加された前記パルスの立ち上がり時と立ち下がり時に出力される二つの交流減衰振動電圧の絶対値の和を求めることにより、前記アモルファスワイヤ周辺の外部磁界を演算するという本発明の題２の技術的思想に着眼して、信号処理装置の電子回路のノイズに対する前記磁気インピーダンス素子の出力の割合を向上し、より高感度の磁気検出器を実現するという目的を達成する本発明に到達した。
【００２４】
さらに本発明者らは、前記信号処理装置が備える履歴成分相殺手段が、印加された前記パルスの立ち上がり時と立ち下がり時に出力される二つの交流減衰振動電圧に含まれる磁場が印加された後に生ずる履歴成分を相殺するという本発明の第３の技術的思想に着眼して、オフセット誤差を無くすことにより、ゼロ点安定度が向上し、より高精度の磁気検出器を実現するという目的を達成する本発明に到達した。
【００２５】
以上の検討の結果得られた本発明（請求項１に記載の第１発明）の磁気検出器は、
アモルファスワイヤにパルスが通電された場合に、該パルスの立ち上がり時と立ち下がり時に前記アモルファスワイヤ周辺の外部磁界に対応する交流減衰振動電圧を出力する磁気インピーダンス素子と、
前記パルスの立ち上がり時と立ち下がり時に出力される二つの交流減衰振動電圧を信号処理して出力信号を出力する信号処理装置から成り、
前記パルスの立ち上がり時と立ち下がり時に出力される二つの交流減衰振動電圧に基づいて、前記アモルファスワイヤ周辺の外部磁界に対応する出力信号を出力するように構成されているものである。
【００２６】
本発明（請求項２に記載の第２発明）の磁気検出器は、
前記第１発明において、
前記磁気インピーダンス素子が、前記アモルファスワイヤの二つの電極間に前記パルスの立ち上がり時と立ち下がり時の交流減衰振動電圧が出力されるように構成されているものである。
【００２７】
本発明（請求項３に記載の第３発明）の磁気検出器は、
前記第１発明または第２発明において、
前記磁気インピーダンス素子が、前記アモルファスワイヤの周囲に巻回された検出コイルの二つの電極間に前記パルスの立ち上がり時と立ち下がり時の交流減衰振動電圧が出力されるように構成されているものである。
【００２８】
本発明（請求項４に記載の第４発明）の磁気検出器は、
前記第１発明ないし第３発明のいずれかにおいて、
前記信号処理装置が、前記パルスの立ち上がり時と立ち下がり時に出力される二つの交流減衰振動電圧の絶対値の和を求めることにより、前記アモルファスワイヤ周辺の外部磁界を演算する外部磁界演算手段を備えているものである。
【００２９】
本発明（請求項５に記載の第５発明）の磁気検出器は、
前記第１発明ないし第４発明のいずれかにおいて、
前記信号処理装置が、前記パルスの立ち上がり時と立ち下がり時に出力される二つの交流減衰振動電圧に含まれる磁場が印加された場合に生ずる履歴成分を相殺する履歴成分相殺手段を備えているものである。
【００３０】
本発明（請求項６に記載の第６発明）の磁気検出器は、
前記第４発明または第５発明において、
前記信号処理装置は、前記磁気インピーダンス素子が出力する前記パルスの立ち上がり時と立ち下がり時の交流減衰振動電圧をそれぞれサンプルホールドし、この二つのサンプルホールドされた電圧の差を演算する手段より成るものである。
【発明の効果】
【００３１】
上記構成より成る第１発明の磁気検出器は、アモルファスワイヤにパルスが通電された場合に、該パルスの立ち上がり時と立ち下がり時に前記アモルファスワイヤ周辺の外部磁界に対応する交流減衰振動電圧を出力する磁気インピーダンス素子と、前記パルスの立ち上がり時と立ち下がり時に出力される二つの交流減衰振動電圧を信号処理して出力信号を出力する信号処理装置から成る磁気検出器において、前記パルスの立ち上がり時と立ち下がり時に前記磁気インピーダンス素子より出力される二つの交流減衰振動電圧に基づいて、前記信号処理装置が前記アモルファスワイヤ周辺の外部磁界に対応する出力信号を出力するので、従来技術に比べて前記磁気インピーダンス素子の出力をより大きな電圧として取得することによって磁気インピーダンスセンサを構成する信号処理装置の電子回路のノイズに対する割合を向上するとともに、高精度の磁気検出器を実現するという効果を奏する。
【００３２】
上記構成より成る本第２発明の磁気検出器は、前記第１発明において、前記磁気インピーダンス素子によって出力される前記アモルファスワイヤの二つの電極間に前記パルスの立ち上がり時と立ち下がり時の両方の交流減衰振動電圧に基づいて、前記信号処理装置が前記アモルファスワイヤ周辺の外部磁界に対応する出力信号を出力することにより、前記磁気インピーダンス素子の出力をより大きな電圧として取得することによって磁気インピーダンスセンサを構成する信号処理装置の電子回路のノイズに対する割合を向上するとともに、高精度の磁気検出器を実現するという効果を奏するとともに、オフセット誤差を無くすことにより、ゼロ点安定度を向上するとともに、より高精度の磁気検出器を実現するという効果を奏する。
【００３３】
上記構成より成る本第３発明の磁気検出器は、前記第１発明または第２発明において、前記磁気インピーダンス素子を構成する前記アモルファスワイヤの周囲に巻回された検出コイルによって、第２発明と同様に二つの電極間に発生する前記パルスの立ち上がり時と立ち下がり時の両方の交流減衰振動電圧を利用しているため、第２発明と同様の効果が得られるとともに、該検出コイルが出力する交流減衰振動電圧は一般的にアモルファスワイヤの二つの電極間に出力される交流減衰振動電圧よりも高いので、前記第２発明に比べて出力をより大きな電圧として取得することができ、より高精度の磁気検出器を実現するという効果を奏する。
【００３４】
上記構成より成る本第４発明の磁気検出器は、前記第１発明ないし第３発明のいずれかにおいて、前記信号処理装置が備えている前記外部磁界演算手段が、前記パルスの立ち上がり時と立ち下がり時に出力される二つの交流減衰振動電圧の絶対値の和を求めることにより、前記アモルファスワイヤ周辺の外部磁界を演算するので、従来技術による磁気インピーダンスセンサのほぼ２倍程度の情報量（信号電圧）が得られるため、信号処理装置の電子回路のノイズに対する前記磁気インピーダンス素子の出力の割合を向上して、高感度の磁気検出を実現するという効果を奏する。
【００３５】
上記構成より成る本第５発明の磁気検出器は、前記第１発明ないし第４発明のいずれかにおいて、前記信号処理装置が備えている前記履歴成分相殺手段が、前記パルスの立ち上がり時と立ち下がり時に出力される二つの交流減衰振動電圧に含まれる磁場が印加されたような場合でも、それによって生ずる履歴成分を相殺するので、オフセット誤差を無くすことができ、ゼロ点安定度を向上するとともに、より高精度の磁気検出器を実現するという効果を奏する。
【００３６】
上記構成より成る本第６発明の磁気検出器は、前記第４発明または第５発明において、前記信号処理装置を構成する前記電圧の差を演算する手段が、前記磁気インピーダンス素子が出力する前記パルスの立ち上がり時と立ち下がり時の交流減衰振動電圧をそれぞれサンプルホールドし、この二つのサンプルホールドされた電圧の差を演算することにより、前記パルスの立ち上がり時と立ち下がり時に出力される二つの交流減衰振動電圧の和を求めることにより、前記信号処理装置の電子回路のノイズに対する前記磁気インピーダンス素子の出力の割合を向上して、高感度の磁気検出を実現するとともに、前記パルスの立ち上がり時と立ち下がり時に出力される二つの交流減衰振動電圧に含まれる磁場が印加された場合でもそれによって生ずる履歴成分を相殺するので、オフセット誤差を無くすことができ、ゼロ点安定度を向上し、より高精度の磁気検出を可能にするとともに、かかる高精度の磁気検出器を実現するという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】従来の磁気インピーダンスセンサの要部を示すブロック回路図である。
【図２】従来の磁気インピーダンスセンサにおけるアモルファスワイヤの印加パルスと条件の異なる出力波形を示す線図である。
【図３】本発明の第１実施形態の磁気検出器の要部を示すブロック回路図およびアモルファスワイヤの印加パルスと出力波形を示す線図である。
【図４】本発明の第２実施形態の磁気検出器の要部を示すブロック回路図である。
【図５】本発明の第３実施形態の磁気検出器の要部を示すブロック回路図である。
【図６】本発明の第４実施形態の磁気検出器の要部を示すブロック回路図である。
【図７】本発明の第１実施例の磁気検出器の詳細を示す詳細回路図である。
【図８】本第１実施例におけるアモルファスワイヤの印加パルスと出力波形を示す線図である。
【図９】本第１実施例におけるマイクロコンピュータＭＣにおける信号処理の基本になる制御フローを示すチャート図である。
【図１０】本第１実施例における検出磁場と出力の関係を示す線図、および従来の磁気インピーダンスセンサにおける検出磁場と出力の関係を示す線図である。
【図１１】本第１実施例における電子機器から発生する磁気ノイズを検出した測定例を示す線図である。
【図１２】本発明の第２実施例の磁気検出器の詳細を示す詳細回路図である。
【図１３】本第２実施例におけるアモルファスワイヤの印加パルスと出力波形を示す線図である。
【図１４】本発明の第１変形例の磁気検出器の詳細を示す詳細回路図である。
【図１５】本発明の第２変形例の磁気検出器の詳細を示す詳細回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下、本発明の最良の実施形態について、実施形態および実施例に基づき図面を用いて説明する。
【実施形態１】
【００３９】
本第１実施形態の磁気検出器は、図３（ａ）に示されるように磁気インピーダンス素子１のアモルファスワイヤにパルス発振回路２によってパルス電流を通電し、該パルス電流の立ち上がり時と立ち下がり時に磁気インピーダンス素子より出力される二つの交流減衰振動電圧にもとづいて、信号処理装置３が前記アモルファスワイヤ周辺の外部磁界信号として出力するように構成されている。
なお前記の交流減衰振動電圧またはその波形にもとづいて前記アモルファスワイヤ周辺の外部磁界に対応する出力信号を出力するとは、たとえば前記パルス電流の立ち上がり時と立ち下がり時に前記磁気インピーダンス素子より出力される二つの交流減衰振動電圧それぞれのピーク値、瞬時値、平均値、実効値あるいはそれらの絶対値ならびに前記パルス電流の立ち上がり時の前記交流減衰振動電圧のピーク値と立ち下がり時の交流減衰振動電圧のピーク値とのピーク  トゥ  ピーク値などに由来して信号処理を行うことである。これにより、従来のように、立ち上がり時と立ち下がり時のいずれか一方の出力電圧を利用する場合に比べ、より高い出力を得ることができ、高感度な磁気検出器を構成できる。
【００４０】
本第１実施形態の磁気検出器は、磁気インピーダンス素子１のアモルファスワイヤにパルス発振回路２によって図３（ｂ）の（イ）に示されるパルス電流を通電し、該パルス電流の立ち上がり時と立ち下がり時に前記磁気インピーダンス素子より出力される図３（ｂ）の（ロ）に示される二つの交流減衰振動電圧にもとづいて、信号処理装置３が前記アモルファスワイヤ周辺の外部磁界信号として出力するものであり、磁気インピーダンス素子１が出力する磁場情報を欠落することなく利用するため、前記の通り高い出力を得ることができ、高感度かつ高精度な磁気インピーダンスセンサとしての磁気検出器を実現するという効果を奏する。
【実施形態２】
【００４１】
本第２実施形態の磁気検出器は、図４に示されるように磁気インピーダンス素子１は前記パルス発振回路２によってパルス電流が印加されるため、前記磁気インピーダンス素子１を構成するアモルファスワイヤ１０の二つの電極間から前記パルス電流の立ち上がり時と立ち下がり時の交流減衰振動電圧を出力するものであり、信号処理装置３が出力された交流減衰振動電圧の信号を処理して前記アモルファスワイヤ周辺の外部磁界信号として出力するように構成されている。
【００４２】
本第２実施形態の磁気検出器は、前記磁気インピーダンス素子１を構成するアモルファスワイヤ１０の二つの電極間から前記パルス電流の立ち上がり時と立ち下がり時に出力される二つの交流減衰振動電圧にもとづいて、前記信号処理装置３が前記アモルファスワイヤ周辺の外部磁界信号として出力するので、磁気インピーダンス素子が出力する磁場情報を欠落することなく利用するため前記した理由により、高感度かつ高精度な磁気検出を可能にするとともに、高感度かつ高精度な磁気インピーダンスセンサとしての磁気検出器を実現するという効果を奏する。
【実施形態３】
【００４３】
本第３実施形態の磁気検出器は、図５に示されるように磁気インピーダンス素子１を構成するアモルファスワイヤ１０に巻回した検出コイル１１の二つの電極間に前記パルス電流の立ち上がり時と立ち下がり時の交流減衰振動電圧を出力するものであり、前記パルス電流の立ち上がり時と立ち下がり時に前記検出コイルより出力される二つの交流減衰振動電圧にもとづいて、信号処理装置３が前記アモルファスワイヤ１０周辺の磁界信号として出力するように構成されている。
【００４４】
本第３実施形態の磁気検出器は、前記アモルファスワイヤ１０に巻回した前記検出コイル１１の二つの電極間に前記パルス電流の立ち上がり時と立ち下がり時に出力される二つの交流減衰振動電圧にもとづいて、前記信号処理装置３が前記アモルファスワイヤ１０の周辺の磁界信号として出力するので、磁気インピーダンス素子の出力情報を欠落することなく利用するため、前記した理由により、前記第２実施形態に比べてより高感度かつ高精度な磁気検出を可能にするとともに、高感度かつ高精度な磁気インピーダンスセンサとしての磁気検出器を実現するという効果を奏する。
【実施形態４】
【００４５】
本第４実施形態の磁気検出器は、第３実施形態において、図６に示されるように信号処理装置３が、前記磁気インピーダンス素子１の検出コイル１１が出力する前記パルス電流の立ち上がり時と立ち下がり時の交流減衰振動電圧をそれぞれサンプルホールドする２個のサンプルホールド回路３１、３２と、この２個のサンプルホールドされた電圧を差動演算する外部磁界演算手段および履歴成分相殺手段としての差動演算装置３３によって構成されている。
【００４６】
本第４実施形態の磁気検出器は、前記信号処理装置３において、２個のサンプルホールド回路３１、３２が、前記磁気インピーダンス素子１の検出コイル１１が出力する前記パルス電流の立ち上がり時と立ち下がり時の交流減衰振動電圧をそれぞれサンプルホールドし、前記差動演算装置３３が、この二つのサンプルホールドされた電圧を差動演算することにより、前記パルスの立ち上がり時と立ち下がり時に出力される二つの交流減衰振動電圧の和を求めることにより、前記信号処理装置の電子回路のノイズに対する前記磁気インピーダンス素子の出力の割合を向上して、高感度の磁気検出を実現するとともに、磁気飽和するような過度の磁場が印加された場合であってもそれを原因として生じた前記パルス電流の立ち上がり時と立ち下がり時に前記検出コイル１１から出力される二つの交流減衰振動電圧に含まれる履歴成分を相殺して、除去するので、その結果オフセット誤差を無くすことができ、ゼロ点安定度を向上し、より高精度の磁気検出を可能にするとともに、かかる高精度の磁気検出器を実現するという効果を奏する。
【実施例１】
【００４７】
本第１実施例の磁気検出器は、前記第１実施形態および第２実施形態に基づくもので、図７に示されるように信号処理装置としてマイクロコンピュータを用いて、演算処理するもので、磁気変化を時系列的に表示することにより、高感度・高精度の磁気検出器を実現するものである。
【００４８】
磁気インピーダンス素子１は、図７に示されるように検出すべき外部磁界中に配置され、一端が接地されたアモルファスワイヤ１０によって構成され、後述するバルス発振回路２によって図８（イ）に示されるパルス電流が他端に印加されると、図８（ロ）に示される前記パルス電流の立ち上がり時と立ち下がり時に出力される二つの交流減衰振動電圧が含まれている出力信号が前記他端の出力端子から出力される。
【００４９】
前記パルス発振回路２は、図７に示されるようにロジックＩＣすなわち論理回路Ｉ１およびＩ２と該ロジックＩＣの論理回路Ｉ１の入力および出力端子に接続された抵抗器ｒ１およびロジックＩＣの論理回路Ｉ１の入力端子およびＩ２の出力端子に接続されたコンデンサＣ１によって構成されるマルチバイブレータより成り、前記アモルファスワイヤ１０の出力端子である他端に接続され、図８（イ）に示されるパルス電流が所定の周期で出力される。
【００５０】
信号処理装置３は、一方の入力端子が前記アモルファスワイヤ１０の出力端子である他端に接続されるとともに、他方の入力端子が接地されたＡ／Ｄ コンバータＡＤと、Ａ／Ｄ コンバータＡＤの出力端子に接続され、印加される前記パルス電流の立ち上がり時と立ち下がり時に出力される二つの交流減衰振動電圧が含まれている出力信号を用いて後述の通り演算する集中演算装置ＣＰＵと、該集中演算装置ＣＰＵに接続されたメモリＭと、前記集中演算装置ＣＰＵに接続され、磁気変化を時系列的に表示するための表示装置としてのディスプレイＤとから成るマイクロコンピュータＭＣによって構成されている。
【００５１】
前記マイクロコンピュータＭＣの前記メモリＭには、印加された前記パルス電流の立ち上がり時と立ち下がり時に出力される二つの交流減衰振動電圧が含まれている出力信号を後述のように演算して、信号処理するためのプログラムが格納されているとともに、磁気インピーダンス素子の出力電圧がＡ／ＤコンバータＡＤによってデジタル量に変換され、記憶される。
【００５２】
すなわち前記マイクロコンピュータＭＣにおける信号処理は、図９に示されるフローチャートに従い行われる。
スタートすると、まずステップ１０１において、印加された前記パルス電流の立ち上がり時と立ち下がり時に出力される二つの交流減衰振動電圧が含まれている前記磁気インピーダンス素子１の出力信号がデータとして取り込まれる。
【００５３】
ステップ１０２において、立ち上がり時の交流減衰振動電圧Ｖｒ−Ｖｈが後述する方法で抽出され、ステップ１０３において、立ち下がり時の交流減衰振動電圧−Ｖｆ−Ｖｈが抽出され、ステップ１０４において、立ち下がり時の交流減衰振動電圧−Ｖｆ−Ｖｈに対して負の符号が与えられ、Ｖｆ＋Ｖｈが求められる。
【００５４】
次にステップ１０５において、立ち上がり時の交流減衰振動電圧Ｖｒ−Ｖｈのデータと符号が反転された立ち下がり時の交流減衰振動電圧Ｖｆ＋Ｖｈが加算され、履歴成分−Ｖｈと履歴成分＋Ｖｈが相殺され、Ｖｒ＋Ｖｆが求められ、ステップ１０６において、Ｖｈが相殺された後のＶｒ＋ＶｆがディスプレイＤに表示され、終了する。
【００５５】
上記構成より成る第１実施例の磁気検出器は、前記パルス発振回路２によって、図８の（イ）に示されるパルス電流が前記アモルファスワイヤ１０に印加されると、該アモルファスワイヤ１０の二つの電極間には、図８の（ロ）に示されるアモルファスワイヤ周辺の磁場に対応する立ち上がり時の交流減衰振動電圧Ｖｒ−Ｖｈと、立ち下がり時の交流減衰振動電圧−Ｖｆ−Ｖｈが発生する。
【００５６】
該立ち上がり時の交流減衰振動電圧Ｖｒ−Ｖｈには、前記パルス発振回路２によって前記アモルファスワイヤ１０に加えられたパルス電圧Ｖｐが重畳している。ここで−Ｖｈは前記履歴成分である。
【００５７】
信号処理装置３を構成する前記マイクロコンピュータＭＣは、これらパルス電圧Ｖｐが重畳している立ち上がり時の交流減衰振動電圧Ｖｒ−Ｖｈ+Ｖｐ と、立ち下がり時の交流減衰振動電圧−Ｖｆ−Ｖｈを含む磁気インピーダンス素子の出力電圧を、Ａ／Ｄ コンバータＡＤによってデジタル量に変換し、メモリＭに記憶する。
【００５８】
次に重畳しているＶｐを取り除いて、立ち上がり時の交流減衰振動電圧Ｖｒ−Ｖｈが抽出されるとともに、−Ｖｆは、Ｖｒに対して極性が反転（正に対して負）しているので、立ち下がり時の交流減衰振動電圧（−Ｖｆ−Ｖｈ）に負の符号を与えて、以下の数４に示されるようにＶｆ＋Ｖｈを求める。
【００５９】
【数４】
2015155852.tif 000006
【００６０】
次に、立ち上がり時の交流減衰振動電圧Ｖｒ−Ｖｈと符号が変換された立ち下がり時の交流減衰振動電圧Ｖｆ＋Ｖｈを、以下の数５に示されるように加算する。
なお、以下の数５は前記パルスの立ち上がり時の交流減衰振動電圧と前記パルスの立ち下がり時の交流減衰振動電圧の絶対値の和を演算したことと等価である。
【００６１】
【数５】
2015155852.tif 000007
【００６２】
加算して得られたＶｒ+Ｖｆを、前記ディスプレイＤにおける画面において表示する。
【００６３】
上述したように前記パルス発振回路２が所定の周期でパルス電流を繰り返し印加すると、時系列的に検出された磁気信号が、時間推移としてグラフで表示することが出来る。
【００６４】
上記作用を奏する本第１実施例の磁気検出器は、履歴成分相殺手段としての機能を実現する前記マイクロコンピュータＭＣが、磁気飽和するような過度の磁場が印加されることによって従来のように片方の交流減衰振動電圧しか検出しない場合に精度低下の原因となっていた履歴成分が生じた場合でも、二つの検出した交流減衰振動電圧を使って上述した通り演算することにより、履歴成分を相殺し除去して、オフセット誤差を無くすことができるため、ゼロ点安定度が向上するとともに、より高精度の磁気検出器を実現するという効果を奏する。
【００６５】
すなわち、本第１実施例の磁気検出器は、前記立ち上がり時の交流減衰振動電圧Ｖｒ−Ｖｈと立ち下がり時の交流減衰振動電圧−Ｖｆ−Ｖｈの両方の磁気情報を使うことにより、磁気飽和するような過度の磁場が印加された後に生ずる履歴成分の絶対値｜Ｖｈ｜の影響を排除することができ、その結果、ゼロ点の安定度を向上することができるとともに、信号処理装置の電子回路が持つノイズに対する信号の大きさ（ＳＮ比）を約２倍向上した高精度な磁気検出器を実現できるという効果を奏する。
【００６６】
すなわち図１０（ａ）に示されるように磁場に対する出力が約±４μＴ（マイクロテスラ）の領域の磁場に対して線形性の良好な特性を得ることが出来た。
一方、±４μＴ以上の領域では前記アモルファスワイヤ１０が磁気的に飽和するが、その飽和領域から戻っても履歴現象は抑圧されてオフセットは見られず、印加する磁場が零になれば出力もゼロＶになりゼロ点が狂うことがない。
【００６７】
これに対して、立上がり時またはたち下がり時の何れか一方の減衰振動にもとづいて信号処理する従来の磁気検出器においては、図１０（ｂ）に示されるようにアモルファスワイヤが±４μＴ以上の領域で飽和するとともに±４μＴ以内の領域に戻るとそれまでに経過した磁場変化の履歴により、磁場零における出力がｐまたはｑという二つの値のいずれかになり、ゼロ点不安定という現象になる。  これによって、本第１実施例の磁気検出器は、ゼロ点安定度を向上するという一つ目の技術的課題を解決することが出来たことになる。
【００６８】
また磁場の大きさに対する出力電圧の変化、すなわち図１０（ａ）および（ｂ）において、それぞれの直線の勾配で表現される検出感度は、本第１実施例の図１０（ａ）に示される特性は、従来技術による立ち上がり時または立ち下がり時の何れか一方の減衰振動にもとづいて信号処理する図１０（ｂ）に示される特性の約１．８倍高感度であった。
【００６９】
よって検出した磁気信号の前記信号処理回路３が持つ半導体ノイズに対する比を、１．８ 倍向上することが出来た。
よって信号処理装置の電子回路のノイズに対する検出磁気信号の大きさ割合を大きくするという二つ目の課題を解決することが出来た。
以上により本第１実施例の磁気検出器の有効性を確認することが出来た。
【００７０】
また本第１実施例の磁気検出器によって、電子機器が発する磁気ノイズを検出した測定例を、横軸は時間（秒）、縦軸は磁場（ｎＴ）の図１１に示したが、約４０ｎＴ（ナノテスラ）の電子機器の磁気ノイズを検出することが出来た。
【実施例２】
【００７１】
本第２実施例の磁気検出器は、前記第１実施形態、第３実施形態および第４実施形態に基づくもので、図１２に示されるように磁気インピーダンス素子１がアモルファスワイヤ１０の周囲に巻回された検出コイル１１を備え、信号処理装置３が、前記磁気インピーダンス素子１の検出コイル１１が出力する前記アモルファスワイヤ１０に印加されるパルス電流の立ち上がり時と立ち下がり時の交流減衰振動電圧をそれぞれサンプルホールドする２個のサンプルホールド回路３１、３２と、この２個のサンプルホールドされた電圧を差動演算する外部磁界演算手段および履歴成分相殺手段としての差動演算装置３３によって構成されている。
【００７２】
前記磁気インピーダンス素子１は、図１２に示されるように検出すべき外部磁界中に配置され、一端が接地されたアモルファスワイヤ１０によって構成され、後述するバルス発振回路によって図１３（イ）に示されるバルス電流が出力端子に印加されると、図１３（ロ）に示される前記パルス電流の立ち上がり時と立ち下がり時に出力される二つの交流減衰振動電圧が含まれている出力信号が出力される。
【００７３】
前記磁気インピーダンス素子１を構成するアモルファスワイヤ１０に巻回された検出コイル１１の二つの電極間に前記パルス電流の立ち上がり時と立ち下がり時の交流減衰振動電圧を出力するものであり、前記パルス電流の立ち上がり時と立ち下がり時に高感度で出力される二つの交流減衰振動電圧にもとづいて、信号処理装置３が前記アモルファスワイヤ１０周辺の磁界信号として出力するように構成されている。
【００７４】
前記パルス発振回路２は、図１２に示されるようにロジックＩＣすなわち論理回路Ｉ１およびＩ２と該ロジックＩＣの論理回路Ｉ１の入力端子および出力端子に接続された抵抗器ｒ１およびロジックＩＣの論理回路Ｉ１の入力端子とＩ２の出力端子に接続されたコンデンサＣ１によって構成されるマルチバイブレータより成り、該マルチバイブレータすなわち発振回路２の出力端子は前記アモルファスワイヤ１０に接続され、前記アモルファスワイヤ１０に時間幅T のパルス電流を印加するように構成されている。
【００７５】
前記信号処理装置３は、一方の端子が接地されている前記検出コイル１１のもう一方の端子に接続された第１のアナログスイッチＳＷ１ と、該第１のアナログスイッチＳＷ１ と接地との間に接続された第１のホールドコンデンサＣｈ１ とから成り、前記パルス発振回路２に同期して印加される前記パルス電流の立ち上がり時の前記検出コイル１１からの交流減衰振動電圧を所定のタイミングでサンプルホールドする第１のサンプルホールド回路３１と、前記検出コイル１１の前記第１のアナログスイッチＳＷ１が接続されている端子に接続された第２のアナログスイッチＳＷ２と、該第２のアナログスイッチＳＷ２と接地との間に接続された第２のホールドコンデンサＣｈ２とから成り、前記パルス発振器２に同期して前記パルス電流の立ち下がり時の交流減衰振動電圧を所定のタイミングでサンプルホールドする第２のサンプルホールド回路３２と、プラス側入力端子が前記第１のホールドコンデンサＣｈ１の出力端に接続され、マイナス側入力端子が前記第２のホールドコンデンサＣｈ２の出力端に接続され、前記パルス電流の立ち上がり時の交流減衰振動電圧と前記パルス電流の立ち下がり時の交流減衰振動電圧との差が演算される差動増幅器Ａから成る差動演算装置３３と、前記パルス発振回路２の出力端子に接続され、該パルス発振回路２から出力されるパルス電流と同期して、それぞれ所定のタイミングで前記第１のアナログスイッチＳＷ１および前記第２のアナログスイッチＳＷ２を開閉するための制御信号を出力するタイミング回路３４とから成る。
【００７６】
すなわち前記タイミング回路３４は、前記パルス発振器２の出力端子に一端が接続されたコンデンサＣ２と、該コンデンサＣ２の他端とロジックＩＣＩ３の入力端および回路電源Ｑに接続された抵抗ｒ２とが接続され、第１のアナログスイッチＳＷ１の開閉制御信号を出力するように構成されているとともに、前記パルス発振器２の出力端子に接続されたロジックＩＣＩ４の出力端子に一端が接続されたコンデンサＣ３と、該コンデンサＣ３の他端とロジックＩＣＩ５の入力端および回路電源Ｑに接続された抵抗器ｒ３とが接続され、第２のアナログスイッチＳＷ２の開閉制御信号を出力するように構成されている。
【００７７】
上記構成より成る本第２実施例の磁気検出器は、任意の磁場内におかれた前記磁気インピーダンス素子１の前記アモルファスワイヤに図１３（イ）に示される前記パルス電流が所定の周期で印加されると、前記検出コイル１１には図１３（ロ）のごとく印加された前記パルス電流の立ち上がりおよび立ち下がりに対応して立ち上がりおよび立下る交流減衰振動電圧Ｖｒ−Ｖｈおよび−Ｖｆ−Ｖｈが発生する。
【００７８】
前記タイミング回路３４は、前記パルス発振回路２から印加されるパルス電流と同期して所定のタイミングで第１のアナログスイッチＳＷ１ および第２のアナログスイッチＳＷ２ に開閉信号を印加する。
【００７９】
すなわち前記第１のサンプルホールド回路３１の第１のアナログスイッチＳＷ１ は、前記アモルファスワイヤ１０にパルス電流を通電する際の立ち上がり時に前記コンデンサＣ２と前記抵抗器ｒ２によって決まる所定の時間オンとなりその後オフに戻ることにより、立ち上がり時の交流減衰振動電圧Ｖｒ−Ｖｈをサンプルして、前記第１のホールドコンデンサＣｈ１に直流電圧としてホールドする。
【００８０】
前記第２のサンプルホールド回路３２の第２のアナログスイッチＳＷ２は、前記パルス電流が立ち下がる時に前記コンデンサＣ３と前記抵抗器ｒ３によって決まる所定の時間オンとなりその後オフに戻ることにより、立下がる時の交流減衰振動電圧Ｖｆ−Ｖｈをサンプルして、前記第２のホールドコンデンサＣｈ２に直流電圧としてホールドする。
【００８１】
上記により第１および第２のサンプルホールド回路３１、３２の前記第１および第２のホールドコンデンサＣｈ１ および Ｃｈ２は、前記立ち上がり時および立ち下がり時の交流減衰振動電圧であるＶｒ−Ｖｈ、−Ｖｆ−Ｖｈの磁気信号をそれぞれホールドする。
【００８２】
２個のサンプルホールド回路３１、３２は、前記差動増幅器Ａのそれぞれの極性の異なる二つの入力端子に接続され、前記差動増幅器Ａにおいて増幅して磁気信号として出力される。
【００８３】
前記立ち上がり時の交流減衰振動電圧Ｖｒ−Ｖｈは、前記差動増幅器Ａの非反転入力端子に入力され、前記立ち上がり時の交流減衰振動電圧−Ｖｆ−Ｖｈは反転入力端子に入力される。
【００８４】
ここにおいて、−Ｖｆは、Ｖｒに対して極性が反転しているが、前記差動増幅器Ａにおいて、差動増幅されると、以下の数６に示されるように極性が反転して増幅される。
なお、数６における（Ｖｒ＋Ｖｆ）は前記パルスの立ち上がり時の交流減衰振動電圧と前記パルスの立ち下がり時の交流減衰振動電圧の絶対値の和を演算したことと等価である。
【００８５】
【数６】
2015155852.tif 000008
【００８６】
Ｋ：差動増幅器の増幅度
という演算結果になり磁気信号ＶｒとＶｆは略等しいので加算となり、ほぼ２倍の入力信号になる。
【００８７】
すなわち本第２実施例の磁気検出器は、履歴成分相殺手段としての機能を備えた前記差動増幅器Ａが、前記磁気インピーダンス素子１が出力する前記パルス電流の立ち上がり時と立ち下がり時の交流減衰振動電圧を２個のサンプルホールド回路３１、３２がそれぞれサンプルホールドし、この二つのサンプルホールドされた電圧の差を前記差動演算装置３３が演算することにより、前記パルス電流の立ち上がり時と立ち下がり時に前記検出コイル１１から出力される二つの交流減衰振動電圧に含まれる磁気飽和するような過度の磁場が印加された後に生ずる履歴成分Ｖｈを相殺した結果、オフセット誤差を無くすことができるため、ゼロ点安定度を向上し、より高精度の磁気検出を可能にするとともに、かかる高精度の磁気検出器を実現するという効果を奏する。
【００８８】
また本第２実施例においては、前記差動増幅器Ａに入力される信号は、上述したように約２倍に大きくなり高感度になるとともに、処理装置としての電子回路の持つ半導体ノイズに対して信号対ノイズの比が約２倍向上するという効果を奏する。
【００８９】
さらに本第２実施例においては、前記検出コイル１１から磁気信号を出力を取り出すため、前記第1 実施例のようにＶｒがパルス電圧Ｖｐに重畳することがないので、簡単なサンプルホールド回路３１、３２と差動増幅器Ａを用いることによって前記履歴成分Ｖｈを抑制してゼロ点の安定度を向上しつつＶｒを約２倍の感度で抽出することが出来、安価で高精度な磁気検出器を実現できるという効果を奏する。
【００９０】
また本第２実施例の磁気検出器は、前記アモルファスワイヤ１０に巻回した前記検出コイル１１の二つの電極間に前記パルス電流の立ち上がり時と立ち下がり時に出力される二つの交流減衰振動電圧にもとづいて、前記信号処理装置３が前記アモルファスワイヤ１０の周辺の磁界信号として出力するので、磁気インピーダンス素子の出力情報を洩らすことなく利用するため、より高感度かつ高精度な磁気検出を可能にするとともに、高感度かつ高精度な磁気検出を可能にするとともに、高感度かつ高精度な磁気インピーダンスセンサとしての磁気検出器を実現するという効果を奏するものである。
【００９１】
上述の実施形態および実施例は、説明のために例示したもので、本発明としてはそれらに限定されるものでは無く、特許請求の範囲、発明の詳細な説明および図面の記載から当業者が認識することが出来る本発明の技術的思想に反しない限り、変更および付加が可能である。
たとえば図１２に示した前記差動増幅器Ａを用いないで図１４に示すごとく演算増幅器ＯＰ１と抵抗器ｒ１１とｒ１２および演算増幅器ＯＰ２と抵抗器ｒ２１、ｒ２２、ｒ２３からなる増幅回路を組み合わせることで履歴成分相殺手段の機能を実現し、本発明の効果を達成する第１変形例を採用することが出来る。
すなわち図１４において、サンプルホールド回路３１がホールドする前記磁気信号Ｖｒ−Ｖｈは入力抵抗器である抵抗器ｒ１１を含んでｒ１２および演算増幅器ＯＰ１とからなる増幅度−１倍の極性反転増幅器に接続される。これにより該極性反転増幅器の出力は（−１）×（Ｖｒ−Ｖｈ）となり、さらに該出力に接続される一方の加算入力抵抗器である抵抗器ｒ２２を含んでｒ２１、ｒ２３および演算増幅器ＯＰ２とからなる増幅度−Ｋ倍の極性反転加算増幅器で増幅されるので、その出力端子には−Ｋ×（−１）×（Ｖｒ−Ｖｈ）すなわちＫ×（Ｖｒ−Ｖｈ）として出力される。
また、前記サンプルホールド回路３２がホールドする前記磁気信号−Ｖｆ−Ｖｈは、もう一方の加算入力抵抗器である前記抵抗器ｒ２１に接続され、前記増幅度−Ｋ倍の極性反転加算増幅器で増幅されてその出力端子に−Ｋ×（Ｖｆ−Ｖｈ）すなわちＫ×（Ｖｆ＋Ｖｈ）として出力される。
したがって該極性反転加算増幅器の出力端子には前記Ｋ×（Ｖｒ−Ｖｈ）と前記Ｋ×（Ｖｆ＋Ｖｈ）が加算による和が演算されたＫ×（Ｖｒ−Ｖｈ）＋Ｋ×（Ｖｆ＋Ｖｈ）＝Ｋ×（Ｖｒ＋Ｖｆ）が出力され、前記履歴成分であるＶｈが消去されるので前記差動増幅器と同様に履歴成分相殺手段の機能を実現し本発明の効果を得ることができる。
上記本第１変形例においては、演算増幅器であるＩＣや抵抗器など必要なパーツの数は増加するものの、通常の演算増幅器は高精度でありながら安価であるため、精度および価格ともに高い差動増幅器（計装増幅器）に比べて低コストで実装することができるので、コスト低減にメリットがある。
【００９２】
また、図１５に示すような一般的に知られる倍電圧整流回路を使うことで前記図２における（ロ）ないし（ニ）のいずれの場合においても、前記パルス電流の立ち上がり時の前記検出電圧Ｖｒのピーク値とパルス電流の立ち下がり時の前記検出電圧−Ｖｆのピーク値とのピーク  トゥ  ピーク値を演算することで前記外部磁界演算手段および前記履歴成分相殺手段の機能を実現し、本発明の効果を達成する第２変形例を採用することが出来る。
【００９３】
さらに本発明は、前記検出コイルの出力をＡＤコンバータを用いてコンピュータに取り込みソフトウエアーを用いて、前記ピーク  トゥ  ピーク値を求めることにより、上述の実施例と同様の作用効果を奏する第３変形例を採用することが出来る。
【００９４】
また上述の第２実施例においては、差動増幅器Ａを用いることにより、パルス電流の立ち上がり時の前記検出コイルの交流減衰振動電圧と、パルス電流の立ち下がり時の前記検出コイルの交流減衰振動電圧との差を求めることにより、高感度で高精度の磁気検出を可能にするとともに、履歴成分Ｖｈを相殺してオフセット誤差を無くしてゼロ点安定度の向上を達成する例について説明したが、本発明としてはそれに限定するものでは無く、例えばパルス電流の立ち下がり時の前記検出コイルの交流減衰振動電圧の符号を反転変換して、パルス電流の立ち上がり時の前記検出コイルの交流振動電圧に加算することにより、第２実施例と同様の作用効果を達成する第４変形例や、パルス電流の立ち上がり時および立ち下がり時の交流減衰振動電圧の両方を前記信号処理装置における信号処理において利用することにより、高感度の磁気検出のみを可能にする第５変形例や、履歴成分を利用して、相殺することによりオフセット誤差を無くしてゼロ点安定度のみを向上する第６変形例を採用することができる。
【００９５】
さらに上述の第１実施例においては、パルス電流の立ち上がり時および立ち下がり時の磁気インピーダンス素子から出力される二つの交流減衰振動電圧波形を利用する例について説明したが、本発明としてはそれらに限定されるものではなく、図８におけるパルス電流の立ち上がり時の交流減衰振動電圧波形（Ｖｒ−Ｖｈ＋Ｖｐ）と立ち下がり時の交流減衰振動電圧波形（−Ｖｆ−Ｖｈ）との間の交流減衰振動電圧であるパルス電圧波形Ｖｐを利用して、パルス電流の立ち上がり時の交流減衰振動電圧波形（Ｖｒ−Ｖｈ＋Ｖｐ）から、パルス電圧波形Ｖｐを除去するのであり、パルス電圧Ｖｐを利用して、高精度な磁気検出を行う第７変形例を採用することが出来るのである。
また前記パルス電流の立ち上がり時および立ち下がり時における前記アモルファスワイヤの二つの電極間に出力される交流減衰振動電圧と前記アモルファスワイヤ周囲に巻回された前記検出コイルの二つの電極間に出力される交流減衰振動電圧の両方に基づいて高感度の磁気検出を行う第８変形例を採用することも出来る。
【００９６】
上述の実施例においては、一例として信号処理回路としての前記差動演算装置３３に接続する回路および装置を備えていない例について説明したが、本発明としてはそれらに限定されるものでは無く、前記差動演算装置３３の出力端子に対して、コンパレータ回路が付加接続され、磁気ノイズすなわち前記信号処理回路の出力端子Ｐから出力される出力信号が、基準電圧以上の大きさの場合には、前記コンパレータ回路の出力端子に対して接続された発光ダイオードが、発光して報知する報知手段を用いる態様や、異物の検出結果および検査結果を検査時または必要に応じてディスプレイに常時表示する表示装置を採用することが出来るものである。
【００９７】
上述した実施例においては、一例として、サンプルホールド回路のアナログスイッチの開閉のタイミングは、１個の前記パルス発振回路２およびタイミング回路３４によって、前記アモルファスワイヤ１０に印加されるパルス電流と一定の位相関係にある２個の開閉制御信号によって閉じる例について、説明したが、本発明としてはそれらに限定されるものでは無く、２個の前記パルス発振回路２または２個のタイミング回路によって、前記アモルファスワイヤ１０に印加されるパルス電流に先立ちまたは少し遅れて前記サンプルホールド回路のアナログスイッチを閉じるような開閉のタイミングを採用することが出来るものである。
【産業上の利用可能性】
【００９８】
理化学分野の高精度磁気検出器、微弱磁気検出などの用途に好適である。
【符号の説明】
【００９９】
１  磁気インピーダンス素子
２  パルス発振回路
３  信号処理装置
１０  アモルファスワイヤ
１１  検出コイル
３１、３２  サンプルホールド回路
３３  差動演算装置
３４  タイミング回路
【図１】
2015155852.tif 000009
【図２】
2015155852.tif 000010
【図３】
2015155852.tif 000011
【図４】
2015155852.tif 000012
【図５】
2015155852.tif 000013
【図６】
2015155852.tif 000014
【図７】
2015155852.tif 000015
【図８】
2015155852.tif 000016
【図９】
2015155852.tif 000017
【図１０】
2015155852.tif 000018
【図１１】
2015155852.tif 000019
【図１２】
2015155852.tif 000020
【図１３】
2015155852.tif 000021
【図１４】
2015155852.tif 000022
【図１５】
2015155852.tif 000023
【手続補正書】
【提出日】平成27年6月12日(2015.6.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アモルファスワイヤにパルスが通電された場合に、該パルスの立ち上がり時と立ち下がり時に前記アモルファスワイヤ周辺の外部磁界に対応する交流減衰振動電圧を出力する磁気インピーダンス素子と、
前記パルスの立ち上がり時と立ち下がり時に出力される二つの交流減衰振動電圧を信号処理して出力信号を出力する信号処理装置から成り、
前記パルスの立ち上がり時と立ち下がり時に出力される二つの交流減衰振動電圧に基づいて、前記アモルファスワイヤ周辺の外部磁界に対応する出力信号を出力するように構成され、
前記信号処理装置が、経過した磁場変化の履歴により、前記パルスの立ち上がり時と立ち下がり時に出力される二つの交流減衰振動電圧に含まれる磁場が印加された場合に生ずる履歴成分を相殺する履歴成分相殺手段を備えていることを特徴とする磁気検出器。
【請求項２】
前記請求項１において、
前記磁気インピーダンス素子が、前記アモルファスワイヤの二つの電極間に前記パルスの立ち上がり時と立ち下がり時の交流減衰振動電圧が出力されるように構成されていることを特徴とする磁気検出器。
【請求項３】
前記請求項１において、
前記磁気インピーダンス素子が、前記アモルファスワイヤの周囲に巻回された検出コイルの二つの電極間に前記パルスの立ち上がり時と立ち下がり時の交流減衰振動電圧が出力されるように構成されていることを特徴とする磁気検出器。
【請求項４】
前記請求項１ないし請求項３のいずれかにおいて、
前記履歴成分相殺手段が、前記パルスの立ち上がり時と立ち下がり時に出力される前記履歴成分が含まれる二つの交流減衰振動電圧の絶対値の和を求めることにより、前記アモルファスワイヤ周辺の外部磁界を演算する外部磁界演算手段によって構成されていることを特徴とする磁気検出器。
【請求項５】
前記請求項１ないし請求項３のいずれかにおいて、
前記信号処理装置として、前記交流減衰振動電圧をサンプルホールドするサンプルホールド手段を備えており、該サンプルホールド手段が、前記磁気インピーダンス素子に接続されたスイッチ手段に一端を接地したコンデンサのみを接続し、前記磁気インピーダンス素子が出力する前記パルスの立ち上がり時と立ち下がり時の前記履歴成分が含まれる交流減衰振動電圧をそれぞれサンプルホールドする２個のサンプルホールド回路より成ることを特徴とする磁気検出器。
【請求項６】
前記請求項５において、
前記履歴成分相殺手段が、前記２個のサンプルホールド回路より出力される前記パルスの立ち上がり時と立ち下がり時の前記履歴成分が含まれる交流減衰振動電圧の二つのサンプルホールドされた電圧の差を演算する手段より成ることを特徴とする磁気検出器。
【請求項７】
アモルファスワイヤにパルスが通電された場合に、前記アモルファスワイヤ周辺の外部磁界に対応する交流減衰振動電圧を出力する磁気インピーダンス素子により測定される磁気測定の測定精度改善方法であって、
磁気インピーダンス素子のアモルファスワイヤに過度な磁場が印加された後において、
前記パルスの立ち上がり時と立ち下がり時に出力される二つの交流減衰振動電圧を信号処理し、
前記パルスの立ち上がり時と立ち下がり時に出力される二つの交流減衰振動電圧の絶対値の和または二つの交流減衰振動電圧を信号処理した電圧の差を求めることにより、
前記した過度な磁場が印加された場合に生ずる履歴成分を相殺することを特徴とする磁気インピーダンス素子による磁気測定の測定精度改善方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
以上の検討の結果得られた本発明（請求項１に記載の第１発明）の磁気検出器は、
アモルファスワイヤにパルスが通電された場合に、該パルスの立ち上がり時と立ち下がり時に前記アモルファスワイヤ周辺の外部磁界に対応する交流減衰振動電圧を出力する磁気インピーダンス素子と、
前記パルスの立ち上がり時と立ち下がり時に出力される二つの交流減衰振動電圧を信号処理して出力信号を出力する信号処理装置から成り、
前記パルスの立ち上がり時と立ち下がり時に出力される二つの交流減衰振動電圧に基づいて、前記アモルファスワイヤ周辺の外部磁界に対応する出力信号を出力するように構成され、
前記信号処理装置が、経過した磁場変化の履歴により、前記パルスの立ち上がり時と立ち下がり時に出力される二つの交流減衰振動電圧に含まれる磁場が印加された場合に生ずる履歴成分を相殺する履歴成分相殺手段を備えているものである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
本発明（請求項３に記載の第３発明）の磁気検出器は、
前記第１発明において、
前記磁気インピーダンス素子が、前記アモルファスワイヤの周囲に巻回された検出コイルの二つの電極間に前記パルスの立ち上がり時と立ち下がり時の交流減衰振動電圧が出力されるように構成されていることを特徴とする磁気検出器。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
本発明（請求項４に記載の第４発明）の磁気検出器は、
前記第１発明ないし第３発明のいずれかにおいて、
前記履歴成分相殺手段が、前記パルスの立ち上がり時と立ち下がり時に出力される前記履歴成分が含まれる二つの交流減衰振動電圧の絶対値の和を求めることにより、前記アモルファスワイヤ周辺の外部磁界を演算する外部磁界演算手段によって構成されているものである。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
本発明（請求項５に記載の第５発明）の磁気検出器は、
前記第１発明ないし第３発明のいずれかにおいて、
前記信号処理装置として、前記交流減衰振動電圧をサンプルホールドするサンプルホールド手段を備えており、該サンプルホールド手段が、前記磁気インピーダンス素子に接続されたスイッチ手段に一端を接地したコンデンサのみを接続し、前記磁気インピーダンス素子が出力する前記パルスの立ち上がり時と立ち下がり時の前記履歴成分が含まれる交流減衰振動電圧をそれぞれサンプルホールドする２個のサンプルホールド回路より成るものである。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
本発明（請求項６に記載の第６発明）の磁気検出器は、
前記第５発明において、
前記履歴成分相殺手段が、前記２個のサンプルホールド回路より出力される前記パルスの立ち上がり時と立ち下がり時の前記履歴成分が含まれる交流減衰振動電圧の二つのサンプルホールドされた電圧の差を演算する手段より成るものである。
本発明（請求項７に記載の第７発明）の磁気インピーダンス素子による磁気測定の測定精度改善方法は、
アモルファスワイヤにパルスが通電された場合に、前記アモルファスワイヤ周辺の外部磁界に対応する交流減衰振動電圧を出力する磁気インピーダンス素子により測定される磁気測定の測定精度改善方法であって、
磁気インピーダンス素子のアモルファスワイヤに過度な磁場が印加された後において、
前記パルスの立ち上がり時と立ち下がり時に出力される二つの交流減衰振動電圧を信号処理し、
前記パルスの立ち上がり時と立ち下がり時に出力される二つの交流減衰振動電圧の絶対値の和または二つの交流減衰振動電圧を信号処理した電圧の差を求めることにより、
前記した過度な磁場が印加された場合に生ずる履歴成分を相殺するものである。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
上記構成より成る第１発明の磁気検出器は、アモルファスワイヤにパルスが通電された場合に、該パルスの立ち上がり時と立ち下がり時に前記アモルファスワイヤ周辺の外部磁界に対応する交流減衰振動電圧を出力する磁気インピーダンス素子と、前記パルスの立ち上がり時と立ち下がり時に出力される二つの交流減衰振動電圧を信号処理して出力信号を出力する信号処理装置から成る磁気検出器において、前記パルスの立ち上がり時と立ち下がり時に前記磁気インピーダンス素子より出力される二つの交流減衰振動電圧に基づいて、前記信号処理装置が前記アモルファスワイヤ周辺の外部磁界に対応する出力信号を出力するので、従来技術に比べて前記磁気インピーダンス素子の出力をより大きな電圧として取得することによって磁気インピーダンスセンサを構成する信号処理装置の電子回路のノイズに対する割合を向上するとともに、高精度の磁気検出器を実現するとともに、前記信号処理装置が備えている前記履歴成分相殺手段が、経過した磁場変化の履歴により、前記パルスの立ち上がり時と立ち下がり時に出力される二つの交流減衰振動電圧に含まれる磁場が印加されたような場合でも、それによって生ずる履歴成分を相殺するので、オフセット誤差を無くすことができ、ゼロ点安定度を向上するとともに、より高精度の磁気検出器を実現するという効果を奏する。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
上記構成より成る本第３発明の磁気検出器は、前記第１発明において、前記磁気インピーダンス素子を構成する前記アモルファスワイヤの周囲に巻回された検出コイルによって、第２発明と同様に二つの電極間に発生する前記パルスの立ち上がり時と立ち下がり時の両方の交流減衰振動電圧を利用しているため、第２発明と同様の効果が得られるとともに、該検出コイルが出力する交流減衰振動電圧は一般的にアモルファスワイヤの二つの電極間に出力される交流減衰振動電圧よりも高いので、前記第２発明に比べて出力をより大きな電圧として取得することができ、より高精度の磁気検出器を実現するという効果を奏する。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
上記構成より成る本第４発明の磁気検出器は、前記第１発明ないし第３発明のいずれかにおいて、前記履歴成分相殺手段を構成する前記外部磁界演算手段が、前記パルスの立ち上がり時と立ち下がり時に出力される二つの交流減衰振動電圧の絶対値の和を求めることにより、前記アモルファスワイヤ周辺の外部磁界を演算するので、従来技術による磁気インピーダンスセンサのほぼ２倍程度の情報量（信号電圧）が得られるため、信号処理装置の電子回路のノイズに対する前記磁気インピーダンス素子の出力の割合を向上して、高感度の磁気検出を実現するという効果を奏する。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
上記構成より成る本第５発明の磁気検出器は、前記第１発明ないし第３発明のいずれかにおいて、前記信号処理装置として備える、前記交流減衰振動電圧をサンプルホールドする前記サンプルホールド手段を構成する前記磁気インピーダンス素子に接続されたスイッチ手段に一端を接地したコンデンサのみを接続した前記２個のサンプルホールド回路が、前記磁気インピーダンス素子が出力する前記パルスの立ち上がり時と立ち下がり時の前記履歴成分が含まれる交流減衰振動電圧をそれぞれサンプルホールドするので、前記履歴成分が含まれる交流減衰振動電圧のサンプルホールドを可能にするという効果を奏する。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
上記構成より成る本第６発明の磁気検出器は、前記第５発明において、前記履歴成分相殺手段を構成する前記電圧の差を演算する手段が、サンプルホールドされた前記パルスの立ち上がり時と立ち下がり時の前記履歴成分が含まれる交流減衰振動電圧の差を演算することにより、前記パルスの立ち上がり時と立ち下がり時に出力される二つの交流減衰振動電圧の和を求めることになり、前記信号処理装置の電子回路のノイズに対する前記磁気インピーダンス素子の出力の割合を向上して、高感度の磁気検出を実現するとともに、経過した磁場変化の履歴により、前記パルスの立ち上がり時と立ち下がり時に出力される二つの交流減衰振動電圧に前記履歴成分が含まれる場合でも、それによって生ずる履歴成分を相殺するので、オフセット誤差を無くすことができ、ゼロ点安定度を向上し、より高精度の磁気検出を可能にするとともに、かかる高精度の磁気検出器を実現するという効果を奏する。
上記構成より成る第７発明の磁気インピーダンス素子による磁気測定の測定精度改善方法は、アモルファスワイヤにパルスが通電された場合に、前記アモルファスワイヤ周辺の外部磁界に対応する交流減衰振動電圧を出力する磁気インピーダンス素子により測定される磁気測定の測定精度改善方法であって、磁気インピーダンス素子のアモルファスワイヤに過度な磁場が印加された後において、前記パルスの立ち上がり時と立ち下がり時に出力される二つの交流減衰振動電圧を信号処理し、前記パルスの立ち上がり時と立ち下がり時に出力される二つの交流減衰振動電圧の絶対値の和または二つの交流減衰振動電圧を信号処理した電圧の差を求めることにより、前記した過度な磁場が印加された場合に生ずる履歴成分を相殺するので、磁気インピーダンス素子による磁気測定の測定精度を改善するという効果を奏する。
前記二つの交流減衰振動電圧の信号処理としては、ＡＤ変換する方法、サンプルホールドする方法、その他の方法がある。