(57)【要約】【課題】センサ形状の大型化を極力抑えた上で、低雑音化を実現する磁気センサを提供する。【解決手段】偏平なリング状のコア１ａに、１個の励磁コイル２ａと、１個の検出コイル３ａとが巻回され、検出コイル３ａの検知出力をアンプ４ａで増幅する第１のセンサ部６ａと、偏平なリング状のコア１ｂに、１個の励磁コイル２ｂと、１個の検出コイル３ｂが巻回され、検出コイル３ｂの検知出力をアンプ４ｂで増幅する第２のセンサ部６ａとを備え、第１のセンサ部６ａの出力と第２のセンサ部６ｂの出力を加算器５で加算して出力する。【選択図】　　　図１
2004069568.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コアと、このコアに巻回される励磁コイルと、前記コアに巻回される検出コイルとを備えるセンサ部を複数個有し、
この複数個のセンサ部出力を加算して出力する加算手段を備えたことを特徴とする磁気センサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、フラックスゲート型の磁気センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般によく知られたリングコアを用いたフラックス型の磁気センサは、図５に示すように、偏平なリング状のコア１に、１個の励磁コイル２と、１個の検出コイル３とが巻回され、検出コイル３の検知出力がアンプ４で増幅されて出力される。この種の磁気センサにおいて、更に磁気センサの低雑音化を図るためには、コア径を大きくし、励磁コイル巻数や励磁周波数などの励磁パラメータを変更していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来の磁気センサにおいては、駆動パラメータが最適な条件に設定されている状態で、更にＳ／Ｎ比を大きくしようとすれば、コア径を大型化せざるを得ないという問題があった。また、大型化する方法以外に、Ｓ／Ｎ比を大きくする方法として、新たなコア材料の開発・調査を行う方法があるが、これは多大な時間を必要とするという問題がある。
【０００４】
この発明は上記問題点に着目してなされたものであって、センサ形状の大型化を極力抑えた上で、低雑音化を実現する磁気センサを提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明の磁気センサは、コアと、このコアに巻回される励磁コイルと、前記コアに巻回される検出コイルとを備えるセンサ部を複数個有し、この複数個のセンサ部出力を加算して出力する加算手段を備えている。
【０００６】
磁気センサの低雑音化を図るには、検出コイルで取り出す外部磁界の大きさに比例した励磁周波数の倍周波電圧Ｖ２ｆとコア材が磁化する際のバルクハウゼン雑音Ｖｎ　の比（Ｓ／Ｎ）を改善する必要がある。既に、１個のコアの場合について、Ｖ２ｆを効率的に取り出す最適な駆動パラメータが得られており、これ以上、駆動パラメータを改善する余地はない。したがって、雑音Ｖｎ　をいかに小さくするかがポイントである。
【０００７】
この発明では、コア、このコアに巻回される励磁コイル、検出コイルからなるセンサ部を複数個備え、この複数のセンサ出力を加算するだけで、低雑音化を達成している。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、実施の形態により、この発明をさらに詳細に説明する。図１は、この発明の一実施形態である磁気センサの概略回路接続を示す回路図である。この実施形態磁気センサは、第１のセンサ部６ａと、第２のセンサ部６ｂとを有する。第１のセンサ部６ａは、偏平なリング状のコア１ａに、１個の励磁コイル２ａと、１個の検出コイル３ａとが巻回され、検出コイル３ａの検知出力がアンプ４ａで増幅されて出力される。また、第２のセンサ部６ｂは、偏平なリング状のコア１ｂに、１個の励磁コイル２ｂと、１個の検出コイル３ｂとが巻回され、検出コイル３ｂの検知出力がアンプ４ｂで増幅されて出力されるものである。これらセンサ部６ａ、６ｂの回路自体は、図２に示す従来のものと同様である。
【０００９】
この実施形態磁気センサは、センサ部６ａ、６ｂの出力、つまりアンプ４ａ、４ｂの出力を加算器５に入力し、加算器５で加算出力する点に特徴がある。また、この実施形態磁気センサは、図５に示すように、センサ部６ａと６ｂ、更に回路部７（アンプ４ａ、４ｂ、加算器５から構成）がケース８に一体的に収納されている。センサ部６ａ、６ｂは同一姿勢でケース８に収納されている。
【００１０】
ここでは、２個のセンサ部６ａ、６ｂの出力を加算する場合を示しているが、一般的にｍ個のセンサ部の出力を加算する場合を想定する。バルクハウゼン雑音がランダム雑音であるならば、各センサ部から出力された雑音ＶＮｉをｍ個加算した結果、ＶＮ−ａｌｌ　
【００１１】
【数１】
2004069568.tif 000003
【００１２】
となる。
【００１３】
一方、センサ部の信号出力ＶＳｉをｍ個加算した結果、ＶＳ−ａｌｌ　は、
【００１４】
【数２】
2004069568.tif 000004
【００１５】
となる。
【００１６】
したがって、式（１）、（２）より各センサ部の出力をｍ個加算することで、全体のＳ／Ｎ（ＶＳ−ａｌｌ　／ＶＮ−ａｌｌ　）、次式に示すようになり、１個使用するときに比較すると、Ｓ／Ｎは√ｍ倍（ルートｍ倍）改善されることになる。
【００１７】
【数３】
2004069568.tif 000005
【００１８】
この式（３）に、図１の実施形態磁気センサを適用すると、Ｓ／Ｎは、√２倍（ルート２倍）改善されることになる。このこと、つまり低雑音化効果は、発明者等によって実験でも確認されている。
【００１９】
また、上記実施形態では、センサ部と回路部をケースに一体的に収納する場合について説明したが、この発明の他の実施形態として、図３に示すように、センサ部６ａ、６ｂはケース９に収納し、回路部７はケース１０に収納し、センサ部６ａ、６ｂと回路部７はケーブル１１で接続し、センサ部のみ一体型としても良い。更に、他の実施形態として、図４に示すように、センサ部６ａ、６ｂも、それぞれ別ケース９ａ、９ｂに独立に収納し、測定時に両センサ部６ａ、６ｂ（９ａ、９ｂ）を同一姿勢となるように設置しても良い。ただし、この場合は、低雑音化という点でやや劣る。
【００２０】
【発明の効果】
この発明によれば、コアと、このコアに巻回される励磁コイルと、前記コアに巻回される検出コイルとを備えるセンサ部を複数個有し、この複数個のセンサ部出力を加算して出力する加算手段を備えており、ｍ個のセンサ部を備える場合には、ルートｍ倍のＳ／Ｎ改善となり、要求される雑音レベルの達成見込みが簡単な計算で可能である。
【００２１】
また、既に確立されたコアを使用するならば、同じ駆動パラメータで設定すれば良く、パラメータ導出作業工数の大幅な短縮が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態である磁気センサの概略回路構成を示す回路接続図である。
【図２】同実施形態磁気センサのケース収納状態を説明する図である。
【図３】この発明の他の実施形態を示す磁気センサのケース収納状態を説明する図である。
【図４】この発明の更に他の実施形態を示す磁気センサのケース収納状態を説明する図である。
【図５】従来の磁気センサの概略回路構成を示す回路接続図である。
【符号の説明】
１ａ、１ｂ　　　　　　　　コア
２ａ、２ｂ　　　　　　　　励磁コイル
３ａ、３ｂ　　　　　　　　検出コイル
４ａ、４ｂ　　　　　　　　アンプ
５　　　　　　　　　　　　加算器
６ａ、６ｂ　　　　　　　　センサ部
７　　　　　　　　　　　　回路部
８、９、９ａ、９ｂ、１０　ケース
１１　　　　　　　　　　　ケーブル
【図１】
2004069568.tif 000006
【図２】
2004069568.tif 000007
【図３】
2004069568.tif 000008
【図４】
2004069568.tif 000009
【図５】
2004069568.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成14年8月22日(2002.8.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
【従来の技術】
一般によく知られたリングコアを用いたフラックスゲート型の磁気センサは、図５に示すように、偏平なリング状のコア１に、１個の励磁コイル２と、１個の検出コイル３とが巻回され、検出コイル３の検知出力がアンプ４で増幅されて出力される。この種の磁気センサにおいて、更に磁気センサの低雑音化を図るためには、コア径を大きくし、励磁コイル巻数や励磁周波数などの励磁パラメータを変更していた。


【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、実施の形態により、この発明をさらに詳細に説明する。図１は、この発明の一実施形態である磁気センサの概略回路接続を示す回路図である。この実施形態磁気センサは、第１のセンサ部６ａと、第２のセンサ部６ｂとを有する。第１のセンサ部６ａは、偏平なリング状のコア１ａに、１個の励磁コイル２ａと、１個の検出コイル３ａとが巻回され、検出コイル３ａの検知出力がアンプ４ａで増幅されて出力される。また、第２のセンサ部６ｂは、偏平なリング状のコア１ｂに、１個の励磁コイル２ｂと、１個の検出コイル３ｂとが巻回され、検出コイル３ｂの検知出力がアンプ４ｂで増幅されて出力されるものである。これらセンサ部６ａ、６ｂの回路自体は、図５に示す従来のものと同様である。


【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
この実施形態磁気センサは、センサ部６ａ、６ｂの出力、つまりアンプ４ａ、４ｂの出力を加算器５に入力し、加算器５で加算出力する点に特徴がある。また、この実施形態磁気センサは、図２に示すように、センサ部６ａと６ｂ、更に回路部７（アンプ４ａ、４ｂ、加算器５から構成）がケース８に一体的に収納されている。センサ部６ａ、６ｂは同一姿勢でケース８に収納されている。


【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
また、上記実施形態では、センサ部と回路部をケースに一体的に収納する場合について説明したが、この発明の他の実施形態として、図３に示すように、センサ部６ａ、６ｂはケース９に収納し、回路部７はケース１０に収納し、センサ部６ａ、６ｂと回路部７はケーブル１１で接続し、センサ部のみ一体型としても良い。更に、他の実施形態として、図４に示すように、センサ部６ａ、６ｂも、それぞれ別ケース９ａ、９ｂに独立に収納し、測定時に両センサ部６ａ、６ｂ（９ａ、９ｂ）を同一姿勢となるように設置しても良い。