(57)【要約】【課題】磁気インピーダンス効果素子を使用して磁界を検出する方法において、磁界検出装置の電源として単一電池の使用を可能にして磁界検出装置全体の小型化を図る。【解決手段】磁気インピーダンス効果素１子を高周波印加２により励起し、磁気インピーダンス効果素子１に作用する被検出磁界Ｈｅｘで前記高周波を搬送波として変調し、この変調波を復調し、この復調波を増幅し、磁気インピーダンス効果素子近傍に配設した負帰還用コイル５１に前記の増幅器の出力を負帰還させて出力−被検出磁界特性を直線化することにより磁界を検出する方法において、前記増幅４の出力をＧＮＤ電位に対し電位Ｖｘだけシフトさせ、前記負帰還用コイル５１のＧＮＤ側基準電位を前記電位Ｖｘに設定する。【選択図】図１
2004333206.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気インピーダンス効果素子を励磁電流により励起し、磁気インピーダンス効果素子に作用する被検出磁界による磁界検出信号から被検出磁界に相当する被検出量を取り出し、これを増幅し、磁気インピーダンス効果素子近傍に配設した負帰還用コイルに前記の増幅出力を負帰還させて出力−被検出磁界特性を直線化することにより磁界を検出する方法において、前記増幅器の出力をＧＮＤ電位に対し電位Ｖｘだけシフトさせ、前記負帰還用コイルのＧＮＤ側基準電位を前記電位Ｖｘに設定することを特徴とする磁界検出方法。
【請求項２】
磁気インピーダンス効果素子と、磁気インピーダンス効果素子に励磁電流を印加する電源と、磁気インピーダンス効果素子に作用する被検出磁界による磁界検出信号から被検出磁界に相当する被検出量を取り出す検出回路と、前記被検出量を増幅する増幅器と、磁気インピーダンス効果素子の近傍に配設され増幅器出力が負帰還される負帰還用コイルとを有し、増幅器を単一電源Ｖｃｃで動作させ、増幅器出力の中心値をＶｃｃと零電位との間の電位Ｖｘに設定するための電位調整手段を増幅器入力端に付設し、前記負帰還用コイルのＧＮＤ側基準電位を前記の電位Ｖｘに設定するための電位調整手段を付設した磁界検出装置を使用することを特徴とする請求項１記載の磁界検出方法。
【請求項３】
磁気インピーダンス効果素子を励磁電流により励起し、磁気インピーダンス効果素子にバイアス磁界をかけ、磁気インピーダンス効果素子に作用する被検出磁界による磁界検出信号から被検出磁界に相当する被検出量を取り出し、これを増幅し、磁気インピーダンス効果素子近傍に配設した負帰還用コイルに前記の増幅出力を負帰還させて出力−被検出磁界特性を直線化すると共に極性判別可能にして磁界を検出する方法において、前記増幅出力をＧＮＤ電位に対し電位Ｖｘだけシフトさせ、前記負帰還用コイルのＧＮＤ側基準電位を前記電位Ｖｘに設定することを特徴とする磁界検出方法。
【請求項４】
磁気インピーダンス効果素子と、磁気インピーダンス効果素子に励磁電流を印加する電源と、磁気インピーダンス効果素子に作用する被検出磁界による磁界検出信号から被検出磁界に相当する被検出量を取り出す検出回路と、前記被検出量を増幅する増幅器と、磁気インピーダンス効果素子の近傍に配設され増幅器出力が負帰還される負帰還用コイルと、磁気インピーダンス効果素子の近傍に配設されたバイアス磁界用コイルとを有し、増幅器を単一電源Ｖｃｃで動作させ、増幅器出力の中心値をＶｃｃと零電位との間の電位Ｖｘに設定するための電位調整手段を増幅器入力端に付設し、前記負帰還用コイルのＧＮＤ側基準電位を前記の電位Ｖｘに設定するための電位調整手段を付設した磁界検出装置を使用することを特徴とする請求項３記載の磁界検出方法。
【請求項５】
増幅器出力のＧＮＤ電位に対するシフト電位Ｖｘを増幅器入力端子の電位調整手段による調整により設定することを特徴とする請求項３または４記載の磁界検出方法。
【請求項６】
増幅器出力のＧＮＤ電位に対するシフト電位Ｖｘをバイアス磁界の調整により設定することを特徴とする請求項３または４記載の磁界検出方法。
【請求項７】
増幅器出力のＧＮＤ電位に対するシフト電位Ｖｘをバイアス磁界の調整と増幅器入力端子の電位調整手段による調整とにより設定することを特徴とする請求項３または４記載の磁界検出方法。
【請求項８】
磁気インピーダンス効果素子に作用する被検出磁界による磁界検出信号から被検出磁界に相当する被検出量を取り出す検出回路を、励磁電流が被検出磁界により変調された変調波を半波整流する演算増幅回路と半波整流波を包絡波に成形する回路とから構成することを特徴とする請求項１〜７何れか記載の磁界検出方法。
【請求項９】
演算増幅器を備えた差動増幅回路を演算増幅回路として用い、演算増幅器の両入力端子の一方の入力端子側を変調波入力端側とし、他方の入力端子側をシフト用電圧印加端側とし、変調波の振幅中心を電位Ｖａｍに設定するための回路を付設してあり、シフト用電位をＶｃｃとし、被変調波入力端から演算増幅器の出力端をみた利得をＡとし、シフト用電圧印加端から演算増幅器の出力端をみた利得をＡ’とし、変調波の最小振幅値をＨｍｉｎとすると、
【数１】
2004333206.tif 000007
の関係を付与することを特徴とする請求項８記載の磁界検出方法。
【請求項１０】
演算増幅器を備えた差動増幅回路を演算増幅回路として用い、演算増幅器の両入力端子の一方の入力端子側を変調波入力端側とし、他方の入力端子側をシフト用電圧印加端側とし、変調波の振幅中心を電位Ｖａｍに設定するための回路を付設してあり、シフト用電位をＶｃｃとし、変調波入力端から演算増幅器の出力端をみた利得をＡとし、シフト用電圧印加端から演算増幅器の出力端をみた利得をＡ’とし、変調波の最小振幅値をＨｍｉｎとすると、
【数２】
2004333206.tif 000008
の関係を付与することを特徴とする請求項９記載の磁界検出方法。
【請求項１１】
シフト用電圧印加端を抵抗Ｒｇを経て演算増幅器の反転入力端子に接続し、演算増幅器の出力端子を反転入力端子に抵抗Ｒｆを経て負帰還接続し、変調波入力端と演算増幅器の非反転入力端子との間を抵抗Ｒ１を経てシフト用電圧印加端に接続すると共に抵抗Ｒ２を経てＧＮＤ電位に接続して、変調波の振幅中心電位ＶａｍをＶｃｃ・Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）で与え、利得Ａを１＋（Ｒｆ／Ｒｇ）で与え、利得Ａ’を−（Ｒｆ／Ｒｇ）で与えることを特徴とする請求項１０記載の磁界検出方法。
【請求項１２】
磁気インピーダンス効果素子に代え磁気インダクタンス効果素子を使用することを特徴とする請求項１〜１１何れか記載の磁界検出方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は磁気インピ−ダンス効果素子乃至は磁気インダクタンス効果素子を用いて磁界を検出する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
アモルファス合金ワイヤとして、自発磁化の方向がワイヤ周方向に対し互いに逆方向の磁区が交互に磁壁で隔てられた構成の外殻部を有する、零磁歪乃至は負磁歪のアモルファス合金ワイヤが開発されている。
かかる零磁歪乃至は負磁歪のアモルファス磁性ワイヤに高周波電流したときに発生するワイヤ両端間出力電圧中のインダクタンス電圧分は、ワイヤの横断面内に生じる円周方向磁束によって上記の円周方向に易磁化性の外殻部が円周方向に磁化されることに起因して発生する。従って、周方向透磁率μθは同外殻部の円周方向の磁化に依存する。
而るに、この通電中のアモルファスワイヤに外部磁界を作用させると、上記通電による円周方向磁束と外部磁束との合成により、上記円周方向に易磁化性を有する外殻部に作用する磁束の方向が円周方向からずれ、それだけ円周方向への磁化が生じ難くなり、上記周方向透磁率μθが変化し、上記インダクタンス電圧分が変動することになる。
而して、この変動現象が磁気インダクタンス効果と称され、この効果を奏するアモルファスワイヤ等が磁気インダクタンス効果素子と称されている。
【０００３】
更に、上記通電電流の周波数がＭＨｚオ−ダになると、高周波表皮効果が大きく現れ、表皮深さδ＝（２ρ／ｗμθ）１／２（μθは前記した通り、円周方向透磁率、ρは電気抵抗率、ｗは角周波数をそれぞれ示す）がμθにより変化し、このμθが前記した通り、外部磁界によって変化するので、ワイヤ両端間出力電圧中の抵抗電圧分も外部磁界で変動するようになる。
而して、この変動現象が磁気インピーダンス効果と称され、この効果を奏するアモルファスワイヤ等が磁気インピーダンス効果素子と称されている。
【０００４】
そこで、この磁気インピーダンス効果素子を利用した外部磁界検出法（例えば、特許文献１参照）及び磁気インダクタンス効果を使用した外部磁界検出方法（例えば、特許文献２参照）が提案されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平７−１８１２３９号公報
【特許文献２】
特開平６−２８３３４４号公報
【０００６】
上記において、外部磁界の正負により上記磁界の周方向ずれφにも正負が生じるが、周方向の磁界の減少倍率ｃｏｓ（±φ）は変わらず、従ってμθの減少度は外部磁界の方向の正負によっては変化されない。従って、外部磁界−出力特性は磁界をｘ軸に、出力をｙ軸にとると、ｙ軸に対してほぼ左右対称となる。また、非線形になることも知られている。
【０００７】
この磁気インピーダンス効果素子を使用した磁界検出回路は、基本的には、図８の（イ）に示すように（１）磁気インピーダンス効果素子１’に高周波励磁電流を加えるための高周波電源２’と、（２）磁気インピーダンス効果素子１’と、（３）磁気インピーダンス効果素子に加わる外部磁界で前記高周波励磁電流（搬送波）を変調させた変調波を復調部３’と、（４）復調波を増幅する増幅器４’と、（５）出力表示部等から構成されている。
図８の（ロ）は被検出磁界を、図８の（ハ）は搬送波を、図８の（ニ）は変調波を、図８の（ホ）は復調波を、図８の（ヘ）は出力をそれぞれ示し、被検出磁界の振幅と出力の振幅との関係を図示すると前記の左右対称性及び非線形性から図４の（イ）のように表わすことができる。
そこで、図８の（イ）において、５１’で示す負帰還用コイルで負帰還をかけて図４の（ロ）に示すように特性を直線化することが公知である。図４の（ロ）において、Δｗは、負帰還無しのときの利得Ａが非常に大きく帰還率βのみにより利得が定まる範囲である。
更に、図８の（イ）において、６’で示すようにバイアス用コイルでバイアス磁界をかけ、図８の（ハ）に示すように極性判別可能な直線特性にすることも公知である。すなわち、図８の（ロ）の特性を、バイアス磁界により矢印方向に移動させ、被検出磁界の最大範囲−Ｈｍａｘ〜＋Ｈｍａｘを一斜線領域Δｗ’の範囲内に納めることも公知である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
磁気インピーダンス効果素子は磁気抵抗素子に較べ高感度であり、フラックスゲートセンサに較べて小型化できる。
しかしながら、従来では図８の（イ）に示すように増幅器の電源に＋Ｖｃｃと−Ｖｃｃとを使用しており、通常２本の乾電池を必要とし、磁気インピーダンス効果素子が小型であるにもかかわらず前記の複乾電池のために全体的の小型化が阻まれている。
【０００９】
また、図８の（ハ）における被検出磁界零での出力電位Ｖｘが回路の浮遊アドミッタンスや温度係数等により変動して不特定であり、出力表示上、抵抗分圧等で電位を加えて電位Ｖｘを所定の基準電位に調整することもある。この場合、電位調整手段を必要とし、かか点からも、磁界検出装置全体の小型化に不利である。
【００１０】
本発明の目的は、磁気インピーダンス効果素子を使用して磁界を検出する方法において、磁界検出装置の電源として単一電池の使用を可能にして磁界検出装置全体の小型化を図ることにある。
本発明の更なる目的は、前記磁界検出装置の小型化のもとで図４の（ハ）に示す磁界−出力特性における基準電位Ｖｘの所望値への容易な設定を可能にすることにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る磁界検出方法は、磁気インピーダンス効果素子を励磁電流により励起し、磁気インピーダンス効果素子に作用する被検出磁界による磁界検出信号から被検出磁界に相当する被検出量を取り出し、これを増幅し、磁気インピーダンス効果素子近傍に配設した負帰還用コイルに前記の増幅器の出力を負帰還させて出力−被検出磁界特性を直線化することにより磁界を検出する方法において、前記増幅出力をＧＮＤ電位に対し電位Ｖｘだけシフトさせ、前記負帰還用コイルのＧＮＤ側基準電位を前記電位Ｖｘに設定することを特徴とする。
【００１２】
請求項２に係る磁界検出方法は、請求項１の磁界検出方法において、磁気インピーダンス効果素子と、磁気インピーダンス効果素子に励磁電流を印加する電源と、磁気インピーダンス効果素子に作用する被検出磁界による磁界検出信号から被検出磁界に相当する被検出量を取り出す検出回路と、前記被検出量を増幅する増幅器と、磁気インピーダンス効果素子の近傍に配設され増幅器出力が負帰還される負帰還用コイルとを有し、増幅器を単一電源Ｖｃｃで動作させ、増幅器出力の中心値をＶｃｃと零電位との間の電位Ｖｘに設定するための電位調整手段を増幅器入力端に付設し、前記負帰還用コイルのＧＮＤ側基準電位を前記の電位Ｖｘに設定するための電位調整手段を付設した磁界検出装置を使用することを特徴とする。
【００１３】
請求項３に係る磁界検出方法は、磁気インピーダンス効果素子を励磁電流により励起し、磁気インピーダンス効果素子にバイアス磁界をかけ、磁気インピーダンス効果素子に作用する被検出磁界による磁界検出信号から被検出磁界に相当する被検出量を取り出し、これを増幅し、磁気インピーダンス効果素子近傍に配設した負帰還用コイルに前記の増幅器出力を負帰還させて出力−被検出磁界特性を直線化すると共に極性判別可能として磁界を検出する方法において、前記増幅出力をＧＮＤ電位に対し電位Ｖｘだけシフトさせ、前記負帰還用コイルのＧＮＤ側基準電位を前記電位Ｖｘに設定することを特徴とする。
【００１４】
請求項４に係る磁界検出方法は、請求項３の磁界検出方法において、磁気インピーダンス効果素子と、磁気インピーダンス効果素子に励磁電流を印加する電源と、磁気インピーダンス効果素子に作用する被検出磁界による磁界検出信号から被検出磁界に相当する被検出量を取り出す検出回路と、前記被検出量を増幅する増幅器と、磁気インピーダンス効果素子の近傍に配設され増幅器出力が負帰還される負帰還用コイルと、磁気インピーダンス効果素子の近傍に配設されたバイアス磁界用コイルとを有し、増幅器を単一電源Ｖｃｃで動作させ、増幅器出力の中心値をＶｃｃと零電位との間の電位Ｖｘに設定するための電位調整手段を増幅器入力端に付設し、前記負帰還用コイルのＧＮＤ側基準電位を前記の電位Ｖｘに設定するための電位調整手段を付設した磁界検出装置を使用することを特徴とする。
【００１５】
請求項５に係る磁界検出方法は、請求項３または４の磁界検出方法において、増幅器出力のＧＮＤ電位に対するシフト電位Ｖｘを増幅器入力端の電位調整手段による調整により設定することを特徴とする。
【００１６】
請求項６に係る磁界検出方法は、請求項３または４の磁界検出方法において、増幅器出力のＧＮＤ電位に対するシフト電位Ｖｘをバイアス磁界の調整により設定することを特徴とする。
【００１７】
請求項７に係る磁界検出方法は、請求項３または４の磁界検出方法において、増幅出力のＧＮＤ電位に対するシフト電位Ｖｘをバイアス磁界の調整と増幅器入力端の電位調整手段による調整とにより設定することを特徴とする。
【００１８】
請求項８に係る磁界検出方法は、請求項１〜７何れかの磁界検出方法において、復調部を、変調波を半波整流する演算増幅回路と半波整流波を包絡波に形成する回路とから構成することを特徴とする。
【００１９】
請求項９に係る磁界検出方法は、請求項８の磁界検出方法において、演算増幅器を備えた差動増幅回路を演算増幅回路として用い、演算増幅器の両入力端子の一方の入力端子側を変調波入力端側とし、他方の入力端子側をシフト用電圧印加端側とし、変調波の振幅中心を電位Ｖａｍに設定するための回路を付設してあり、シフト用電位をＶｃｃとし、変調波入力端から演算増幅器の出力端をみた利得をＡとし、シフト用電圧印加端から演算増幅器の出力端をみた利得をＡ’とし、変調波の最小振幅値をＨｍｉｎとすると、
【数３】
｜Ｖａｍ＋Ｖｃｃ・Ａ’／Ａ｜≦Ｈｍｉｎ
の関係を付与することを特徴とする。
【００２０】
請求項１０に係る磁界検出方法は、請求項９の磁界検出方法において、演算増幅器を備えた差動増幅回路を演算増幅回路として用い、演算増幅器の両入力端子の一方の入力端子側を変調波入力端側とし、他方の入力端子側をシフト用電圧印加端側とし、変調波の振幅中心を電位Ｖａｍに設定するための回路を付設してあり、シフト用電位をＶｃｃとし、変調波入力端から演算増幅器の出力端をみた利得をＡとし、シフト用電圧印加端から演算増幅器の出力端をみた利得をＡ’とし、変調波の最小振幅値をＨｍｉｎとすると、
【数４】
−Ｈｍｉｎ≦Ｖａｍ＋Ｖｃｃ・Ａ’／Ａ≦０
の関係を付与することを特徴とする。
【００２１】
請求項１１に係る磁界検出方法は、請求項１０の磁界検出方法において、シフト用電圧印加端を抵抗Ｒｇを経て演算増幅器の反転入力端子に接続し、演算増幅器の出力端子を反転入力端子に抵抗Ｒｆを経て負帰還接続し、変調波入力端と演算増幅器の非反転入力端子との間を抵抗Ｒ１を経てシフト用電圧印加端に接続すると共に抵抗Ｒ２を経てＧＮＤ電位に接続して、変調波の振幅中心電位ＶａｍをＶｃｃ・Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）で与え、利得Ａを１＋（Ｒｆ／Ｒｇ）で与え、利得Ａ’を−（Ｒｆ／Ｒｇ）で与えることを特徴とする。
【００２２】
請求項１２に係る磁界検出方法は、請求項１〜１１何れかの磁界検出方法磁気インピーダンス効果素子に代え磁気インダクタンス効果素子を使用することを特徴とする。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図１は請求項１〜２に係る磁界検出方法において使用する磁界検出装置の一例を示している。
図２は図１の各部位ａ〜ｅにおける電圧波形を示している。
図１において、１は磁気インピーダンス効果素子である。２は磁気インピーダンス効果素子１に高周波励磁電流を加えるための高周波電源である。Ｃ１は直流分を遮断するためのコンデンサである。３は復調部であり、例えば図３に示す、ダイオード３１とピークホールドＲＣ回路３２とからなるものを使用することができる。Ｃ２は直流分を遮断するためのコンデンサである。
更に、図１において、４は増幅器であり、電源に単一電池Ｖｃｃを使用し、出力の振幅中心値Ｖｘを調整するために＋入力端子にＶｃｃの抵抗分圧電位を加え、−入力端子にＶｃｃの可変分圧電位Ｖｘを加えている。５は負帰還回路であり、磁気インピーダンス効果素子１に負帰還をかけるための負帰還用コイル５１の一端を増幅器４の出力端に接続し、同コイル５１の他端を前記増幅器出力の振幅中心電位Ｖｘに等しい電位を加えてＧＮＤに接続してある。５０は出力端を示している。
図１において、Ｖｃｃを複数箇で示しているが、これらは共通の単一物である。
【００２４】
図１において、Ｈｅｘを被検出磁界とすると、磁気インピーダンス効果素子の出力端ｂでの波形が図２の（ｂ）で示すように、励磁用電源の高周波を搬送波として被検出磁界Ｈｅｘで変調した変調波となる。更に、図３に示すように復調部３の抵抗端ｂ’での電圧波形がダイオード３１の整流分を抵抗Ｒ３で出力した半波整流波となり、コンデンサＣ３の出力端ｂ”での波形が半波整流波の包絡波となり、コンデンサＣ２で直流分がカットされた波形が図２の（ｃ）で示す復調波となる。この復調波が増幅器４に入力される。
【００２５】
図２の（ｅ）は増幅器４の出力波形を示している。この場合、増幅器４を単一電源Ｖｃｃで動作させているから、増幅器の出力の振幅をカットすることなく出力させるためにその振幅を範囲内に納めるよう増幅器の−入力端子側の＋Ｖｃｃ可変抵抗分圧値を調整している。而して、増幅器４の出力が図２の（ｅ）における電位Ｖｘを振幅中心値として振動し、その電位基準がＶｘとなる。
本発明では、負帰還用コイルのＧＲＮ側基準電位を＋Ｖｃｃの可変抵抗分圧調整により前記のＶｃｃに設定しているから、上記増幅器出力で良好に負帰還をかけることができ、従って、磁界−出力特性をリニア化できる。
【００２６】
上記増幅器の−入力端子での＋Ｖｃｃの可変抵抗分圧調整及び負帰還用コイルのＧＲＮ側での＋Ｖｃｃの可変抵抗分圧調整は次のようにして行うことができる。
すなわち、増幅器の＋入力端子から出力端子をみた利得をＡ、増幅器の−入力端子から出力端子をみた利得を−Ａ’、増幅器の−入力端子での＋Ｖｃｃの可変抵抗分圧比をＸとすると、増幅器出力の振幅中心電位Ｖｘは
【数５】
Ｖｘ＝〔ＡＶｃｃＲ２／（Ｒ１＋Ｒ２）〕−Ａ’ＸＶｃｃ
で与えられる。
而るに、増幅器出力の振幅を０〜＋Ｖｃｃの範囲に納めるには、増幅器入力の最大振幅をＥｍａｘとして
【数６】
2004333206.tif 000003
を満たさせなければならない。
この場合、
【数７】
2004333206.tif 000004
とすることが好ましい。
これらの式を満たすＸを求め、増幅器の−入力端子での＋Ｖｃｃの可変抵抗分圧比をＸに設定すればよい。
また、上記のＶｘを求め、負帰還用コイルのＧＲＮ側電位をＶｘに設定すればよい。
【００２７】
図２の（ｅ）における出力Ｅｏの振幅範囲は、負帰還により磁界−出力特性がリニア化されている範囲内にあり、その磁界−出力特性は図４の（ロ）に示す通りである。図４の（イ）は負帰還をかけないときの磁界−出力特性を示している。
【００２８】
図５は請求項３〜４に係る磁界検出方法に使用する磁界検出装置の一例を示し、図１に示した磁界検出装置の磁気インピーダンス効果素子１の近傍にバイアス磁界用コイル６を付設してある。
この磁界検出装置を用いて本発明により磁界を検出する場合、バイアス磁界をＨｂとすれば、図４の（ロ）において直線特性が−Ｈｂだけシフトされて図４の（ハ）に示す通りの特性となる。
【００２９】
図４の（ハ）において、Ｈｅｘ＝０のときの出力基準値Ｖｘがバイアス磁界の大きさＨｂと前記増幅器入力端の抵抗分圧比Ｘとで与えられるから、その出力基準値はバイアス磁界Ｈｂまたは抵抗分圧比Ｘにより調整することができる。
尤も、バイアス磁界Ｈｂは被検出磁界の振幅範囲に対し出力特性を屈折の無い単一斜線とするように設定しなければならず、バイアス磁界ＨｂのみでＨｅｘ＝０のときの出力基準値を設定できない場合があり、この場合はバイアス磁界Ｈｂと抵抗分圧比Ｘの双方の調整でＨｅｘ＝０のときの出力基準値を設定しなければならない。
【００３０】
上記の実施例では、復調部として、ダイオードとピークホールドＲＣ回路とからなる直線検波回路を用いているが、これのみに限定されない。例えば、図７に示す単一電源Ｖｃｃで駆動される演算増幅回路とピークホールドＲＣ回路とからなる復調部を使用することもできる。また、ロックインアンプ或いはこれに準ずる同期検出回路を使用するともできる。
図６において、１０は演算増幅器ｏｐの出力端子を、２０は非反転入力端子を、３０は反転入力端子をそれぞれ示している。
図６において、シフト用電圧印加端３０’を抵抗Ｒｇを経て演算増幅器の反転入力端子３０に接続し、演算増幅器の出力端子１０を反転入力端子３０に抵抗Ｒｆを経て負帰還接続し、復調波入力端２０’と演算増幅器の非反転入力端子２０との間をシフト用電圧印加端３０’に抵抗Ｒ１を経て接続すると共に抵抗Ｒ２を経て接地し、シフト用電圧にＶｃｃを使用しているて。Ｒ３及びＣ３はピークホールドＲＣ回路を構成する抵抗及びコンデンサである。Ｃ４、Ｃ５は直流分カット用コンデンサである。
【００３１】
図７の（イ）〜（ハ）は図６の各部位イ〜ハにおける電圧波形を示している。
図６の差動増幅回路において、復調波入力端２０’から演算増幅器ｏｐの出力端子１０をみた利得をＡとし、シフト用電圧印加端３０’から演算増幅器ｏｐの出力端子１０をみた利得をＡ’とすると、シフト用電源印加端３０’の印加電圧値をＶｃｃとしているから、出力端子１０に出力される復調波出力の仮想振幅（演算増幅器ｏｐの出力範囲は、電源電圧をＶｃｃとするとほぼ０〜ほぼＶｃｃであり、ほぼ零電位以下がカットされるが、カットされないと仮定したときの振幅波の振幅中心）の中心値Ｖ０は、
【数８】
Ｖ０＝ＡＶａｍ＋Ａ’Ｖｉｎ                  （１）
で与えられ、また、復調波入力Ａｍの最小振幅値をＨｍｉｎとすると、復調波出力の仮想振幅の最小振幅値がＡＨｍｉｎで与えられる。
而るに、実際は、演算増幅器ｏｐの出力範囲がほぼ０〜ほぼＶｃｃであり、出力の零電位以下がカットされるから、前記復調波出力の仮想振幅の中心値Ｖ０を前記復調波出力の仮想振幅の最小振幅値ＡＨｍｉｎに対し、｜Ｖ０｜≦ＡＨｍｉｎに、すなわち式（１）から
【数９】
｜Ｖａｍ＋（Ａ’／Ａ）Ｖｃｃ｜≦Ｈｍｉｎ    （２）
に設定すれば、復調波出力の包絡線半波整流波を包絡線をカットすることなく、従って、歪の無い包絡線の半波整流波を出力させることができる。
【００３２】
このようにして、復調波入力を演算増幅回路により半波整流したのちは、ＲＣ並列回路からなるピークホールド回路により半波整流波の包絡線出力を得、これをコンデンサＣ５に通して復調波を得る。
【００３３】
上記の実施形態では、差動増幅回路の演算増幅器の非反転入力端子側を復調波入力端側にし、反転入力端子側をシフト用電圧印加端側にしているが、これらを逆にして差動増幅回路の演算増幅器の反転入力端子側を復調波入力端側にし、非反転入力端子側をシフト用電圧印加端側にすることもできる。
【００３４】
上記において、復調波出力Ａｍ’の振幅中心値ＡＶａｍ＋Ａ’Ｖｃｃを−Ｈｍｉｎに近づけるほど、出力波の電力を小にして消費電力を低減できるから、消費電力の低減上、
【数１０】
−Ｈｍｉｎ≦Ｖａｍ＋（Ａ’／Ａ）Ｖｃｃ≦０    （３）
とすることが望ましい。
【００３５】
搬送波をＩｃ＝Ｅｃｃｏｓｗｔ、信号波Ｖｓが単一波であってＶｓ＝Ｅｓｃｏｓｐｔとすると、最小振幅は（Ｅｃ−Ｅｓ）で与えられ、変調度Ｅｓ／Ｉｃ＝ｍとすれば、最小振幅がＩｃ（１−ｍ）で与えられる。
而るに、外部磁界信号は多重波であり、変調度ｍが０〜１００％内の相当の帯域にまたがるが、その帯域の変調度が小さいほど前記の最小振幅Ｈｍｉｎが大きくなるから、この場合、上記式（３）の要件を充足させて、消費電力の低減を図ることが望ましい。
【００３６】
而して、復調波の振幅中心電位Ｖａｍは
【数１１】
Ｖａｍ＝Ｖｃｃ・Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）        （４）
で与えられ、復調波入力端２０’から演算増幅器の出力端子１０をみた利得Ａは
【数１２】
Ａ＝１＋（Ｒｆ／Ｒｇ）                    （５）
で与えられ、シフト用電圧印加端３０’から演算増幅器の出力端子１０をみた利得Ａ’は
【数１３】
Ａ’＝−Ｒｆ／Ｒｇ                        （６）
で与えられる。
従って、上記の式（２）の条件は
【数１４】
2004333206.tif 000005
で与えられ、上記の式（３）の条件は
【数１５】
2004333206.tif 000006
で与えられる。
【００３７】
前記のピークホールド回路に代え、Ｒ−Ｃローパスフィルターを使用することもできる。これらのピークホールド回路やＲ−Ｃローパスフィルターのコンデンサを温度補償用コンデンサとして使用することにより、温度特性の変更が可能である。
【００３８】
上記磁気インピーダンス効果素子には、零磁歪乃至は負磁歪のアモルファスワイヤ、アモルファスリボン、アモルファススパッタ膜等を使用できる。搬送波としての高周波励磁電流の周波数はＭＨｚオ−ダである。
これよりも低い周波数の搬送波の場合でも、前記した磁気インダクタンス効果により搬送波を外部磁界で振幅変調させることが可能であり、本発明は磁気インダクタンス効果素子を用いて実施することもできる。
【００３９】
上記高周波搬送波としては、連続正弦波、パルス波、三角波等の通常の高周波を使用でき、例えば、ハートレー発振回路、コルピッツ発振回路、コレクタ同調発振回路、ベース同調発振回路のような通常の発振回路の外、水晶発振器の矩形波出力を直流分カットコンデンサを経て積分回路で積分し、この積分出力の三角波を増幅回路で増幅する三角波発生器、ＣＭＯＳ−ＩＣを発振部として使用した三角波発生器を用いることができる。
また、消費電力の軽減のために正弦波、パルス波、三角波のバースト波を使用することも可能である。
【００４０】
上記実施例では、励磁電流を搬送波とし、この搬送波を被検出磁界で振幅変調し、この変調波を復調回路で復調して被検出量を取り出す検出回路を使用しているが、磁気インピーダンス効果素子に作用する被検出磁界による磁界検出信号から被検出磁界に相当する被検出量を取り出し得、かつ単一のＶｃｃ電源で駆動し得るものであれば適宜の検出回路を使用できる。
【００４１】
【発明の効果】
本発明に係る磁界検出方法では、磁界検出装置の電源に単一電池電源を使用でき、小型の磁気検出装置で磁界を検出できる。
また、磁界−出力特性の磁界零での出力基準値をバイアス磁界によっても調整でき、出力基準値の設定が容易である。
特に、請求項８〜１１では、復調部にダイオードを排除して演算増幅器を使用でき、演算増幅器の高性能のために、外部磁界信号を温度依存性の出力ドリフトをカットして高精度の復調を行い得る。
特に、請求項１０によれば、演算増幅器出力を低減でき、消費電力を小さくできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１〜２の磁界検出方法に使用する磁界検出回路を示す図面である。
【図２】図１の各部位における電圧波形を示す図面である。
【図３】上記磁界検出回路の復調部の一例を示す図面である。
【図４】本発明に係る磁界検出方法における磁界−出力特性を説明するために使用した図面である。
【図５】請求項３〜４の磁界検出方法に使用する磁界検出回路を示す図面である。
【図６】本発明において使用する磁界検出回路における復調部の別例を示す図面である。
【図７】図６の復調部の各部位における電圧波形を示す図面である。
【図８】従来例を示す図面である。
【符号の説明】
１          磁気インピーダンス効果素子
２          励磁用高周波電源
３          復調器
４          増幅器
５１        負帰還用コイル
６          バイアス磁界用コイル
ｏｐ        差動演算増幅器
【図１】
2004333206.tif 000009
【図２】
2004333206.tif 000010
【図３】
2004333206.tif 000011
【図４】
2004333206.tif 000012
【図５】
2004333206.tif 000013
【図６】
2004333206.tif 000014
【図７】
2004333206.tif 000015
【図８】
2004333206.tif 000016