(57)【要約】【課題】  本発明の目的は、外部への漏洩磁界を少なく押さえることができ、且つ高感度で局所磁界の検出に適した構造のフラックスゲート磁気センサを提供することである。さらに磁気センサを２組用いることなく、地磁気等の広域外部磁界の影響を少なく押さえることの可能な構造を持ったフラックスゲート磁気センサを提供することである。【解決手段】  局所磁界を検出するのに適した２本の先端の尖ったアモルファスリボンを、先端を少しずらした形で平行に並べた上に、互いに反対向きの磁界を発生する２個１組の励磁用コイルを、リボンの端から巻くと共に、当該２本のアモルファスリボンのそれぞれ中央に磁界検出用コイルを巻いて、広域外部磁界をキャンセルする用に結線し、局所磁界のみを検出可能としたフラックスゲート磁気センサである。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
棒状の高透磁率磁性体の片側一端から中央の方向に巻かれた第１の変調用励磁コイルと、当該高透磁率磁性体の反対側の一端から中夬の方向に巻かれた第２の変調用励磁コイルを有し、当該第１の変調用励磁コイルと第２の変調用励磁コイルの発生する磁場が反対方向になるように、それぞれ当該第１の変調用励磁コイルと第２の変調用励磁コイルのそれぞれ一端を結線し、当該第１の変調用励磁コイルと第２の変調用励磁コイルのそれぞれの他の端子に変調用の交流電源を接続して直列回路を形成し、さらに当該第１の変調用励磁用コイルと第２の励磁用コイルが巻かれている当該棒状の高透磁率磁性体の中間部分に検出用のコイルを形成することにより、装置から外部への漏洩磁界を少なく押さえたことを特徴とするフラックスゲート磁気センサ。
【請求項２】
請求項１の第１と第２の励磁コイルを有するフラックスゲート磁気センサにおいて、棒状の高透磁率の磁性体２本を平行に並べ、片方の当該棒状磁性体が他の当該棒状磁性体よりも先端が若干前に出た状態で束ね、請求項１と同等に、第１の変調用励磁コイルと第２の変調用励磁コイルと交流電源を当該第１の変調用励磁コイルと第２の変調用励磁コイルの発生する磁塲が反対方向になるように結線して直列回路を形成し、さらに当該第１の励磁用コイルと第２の励磁用コイルの中間部分に検出用のコイル２組を当該２本の棒状磁性体に別々に外部磁界をキャンセルする形に巻いた後直列に結線し、広域磁場をキャンセルして局所磁界のみを検出可能としたことを特徴とするフラックスゲート磁気センサ。
【請求項３】
請求項１と請求項における棒状の高透磁率の磁性体は、先端部分を円錐状等にすることにより、当該先端部分の面積を棒の断面積より充分狭くして空間解像度を向上させるとともに、アモルファス磁性体等の軟磁性材料を使用することを特徴とするフラックスゲート磁気センサ。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、フラックスゲートタイプの高感度磁気センサの新しいタイプであり、地磁気のような広域磁場の検出の他に、磁気による非破壊試験、紙幣の磁気インクの読み取り、生体磁気観測等、微弱な局所的な磁界の検出が要求される多くの分野に利用される。
【背景技術】
【０００２】  フラックスゲート磁気センサは、以前から地磁気等の微弱磁界の検出に広く用いられてきた非常に高感度な磁気センサである。励磁コイルに交流を印可することにより磁性体を過飽和状態にするため、磁気センサ自身も磁界を発生する。この発生磁界が、特に磁性体、生体等の被測定対象物に加えられると、被測定対象物事態の特性に影響を与える可能性がある。そのためフラックスゲート磁気センサは、このような場合は対象物の磁気計測に用いることができない。【０００３】  外部への漏洩磁束が比較的少ない構造としては、例えば図１のようにトロイダル状の高透磁率磁性体に励磁コイルと検出コイルを形成した場合が考えられる。しかしこの形状は、地磁気のような広域磁界の検出には適すが、近接磁界の検出には構造的に適さない。フラックスゲート磁気センサで近接磁界の検出を行うには、棒状の高透磁率磁性体に励磁コイルと検出コイルを形成するほうが望ましい。しかしこの構造では外部に漏洩磁束が多く漏れ出し、被測定対象物事態の特性に影響を与える場合が生ずる。【０００４】  また非破壊試験にフラックスゲート磁気センサを用いる場合、材料内部の残留応力の増大を計測するが、この場合検出される磁界は地磁気や、電気機器が発生する各種広域の外部磁界に比較して遙かに少量である。さらに非破壊試験においては、場所的な制約から外部磁界を遮蔽することが困難であるため、一般には磁気センサを２組用いて差を取るような試みが成されるが装置が複雑になる弱点がある。
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  本発明の目的は、外部への漏洩磁界を少なく押さえることができ、且つ高感度で局所磁界の検出に適した構造のフラックスゲート磁気センサを提供することである。
さらに磁気センサを２組用いることなく、当該外部磁界の影響を少なく押さえることの可能な構造を持ったフラックスゲート磁気センサを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】  上記目的を達成するために、我々は高透磁率磁性体との形状として棒状の磁性材料を使用し、且つ先端部分の面積を棒の断面積よりも充分に狭くするため、先端を円錐状等とする形状のものを用いた。棒の形状としては必ずしも円柱状である必要は無く、長方形やその他の形も可能であり、先端はその形状に応じた任意の形をとることができる。
【０００７】  高透磁率磁性体の材料としては、軟磁性材料である棒状のアモルファス磁性体（以下アモルファスリボン）を用いた。なお実際にはアモルファスリボンでは無く他の棒状の高透磁率磁性体でも可能であるが、ここではアモルファスリボンを用いた場合を説明する。
【０００８】  さらに外部へ出て行く磁界をキャンセルするために、互いに反対向きの磁界を発生する第１の励磁用コイルと第２の励磁用コイルから成る１セットの変調用励磁コイルを用いた。
【０００９】  当該１セットの変調用励磁コイルはアモルファスリボンの両側から、当該アモルファスリボン中央に対して対象となるように互いに反対向きに巻かれており、アモルファスリボン中央側の２端子はそれぞれ結線され、アモルファスリボン両端の端子はそれぞれ交流電源に結線されており、全体で直列の閉ループを形成して、アモルファスリボンを励磁している。
【００１０】  これによって、アモルファスリボンの回りに磁界の対象性が得られる。磁界の変調は当該１セットの変調用励磁コイルのそれぞれに得られ、充分に広い領域で磁化は飽和している。全体の磁気抵抗はゼロフィールドよりも大きくなる。アモルファスリボンの中央部分には、検出用のコイルが別に巻かれており、これによってリボン内に導入した外部磁界の検出が可能となる。
【００１１】  先に
【０００９】で記した当該１セットの変調用励磁コイルと交流電源の結線方法は、アモルファスリボン中央側の２端子間に交流電源を接続し、アモルファスリボン両端の端子をそれぞれ結線して直列の閉ループを形成しても効果は同じである。
【００１２】  また当該１セットの変調用励磁コイルは同じ向きに巻線し、交流電源を第１の励磁用コイルの端側と第２の励磁用コイルの中央側に接続し、第１の励磁用コイルの中央側と第２の励磁用コイルの端側をそれぞれ結線しても、同じ効果が得られる。
【００１３】  以上の方法で、外部への漏洩磁界を少なく押さえたフラックスゲート磁気センサを提供することができるが、さらにこれに加えて地磁気や電気機器等が発生する広域外部磁界の影響を受けず、局所磁界のみを検出可能なフラックスゲート磁気センサを提供する。
【００１４】  上記目的を達成するために、我々は平行に並べた２本のアモルファスリボンを用いた。以下にその構成方法を記載する。
２本のアモルファスリボンは、一方が他方よりも若干前に出る形で束ねられている。当該２本のアモルファスリボンには１セットの変調用励磁コイルが、２本のアモルファスリボンを一体にした形で、両側から当該２本のアモルファスリボン中央に対して対象となるように互いに反対向きに巻かれており、２本のアモルファスリボン中央側の２端子はそれぞれ結線され、アモルファスリボン両端の端子はそれぞれ交流電源に結線されており、全体で直列の閉ループを形成している。
【００１５】  ２本のアモルファスリボンの中央部分には、検出用のコイルが当該２本のアモルファスリボンに別々に巻かれているが、これらは外部磁界をうち消す向きに巻かれ、片側の端子が互いに結線され、結線されていない残りの２本の端子は出力端子としての働きをする。地磁気等の外部磁界は２本のアモルファスリボンに均等に入力されるが、近接磁界は前に出ている方の当該アモルファスリボンにのみ入力される。
【００１６】  先の
【００１１】、
【００１２】の部分で記載された、当該２組の変調用励磁コイルと当該交流電源の結線方法は、
【００１４】以降の発明に対しても、当然適用される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】    発明の実施の形態を実施例にもとづき図面を参照して説明する。
図２は外部への漏洩磁界を押さえたタイプのフラックスゲート磁気センサの構造図であり、１のアモルファスリボンには、２の第１励磁用コイルと３の第２励磁用コイルが互いに反対向きの磁界を発生するように巻かれている。さらに２の第１励磁用コイルと３の第２励磁用コイルの中央側端子はそれぞれ結線されている。２の第１励磁用コイルと３の第２励磁用コイルの端側端子には、４の交流電源が加えられて、アモルファスリボンを励磁している。【００１８】  アモルファスリボンの中央には、５の検出コイルが巻かれており、コイルの両端に検出磁界の波形が現れる。図４はその波形であり、１３は２と３の励磁コイルに加えられる交流電源の波形Ｉ（ｔ）であり、１３は検出コイルの出力波形のＲＭ（ｔ）である。なお図から明瞭なように、アモルファスリボンの先端は、局所磁界の検出に適したように先の尖った形となっている。【００１９】  図３は、外部への漏洩磁界を少なく押さえ、さらに地磁気等の広域外部磁界からの影響を少なくしたタイプのフラックスゲート磁気センサの構造図である。６と７のアモルファスリボンは、平行の状態でさらに６が７よりも若干前に出る形で束ねられる。当該２本に平行としたアモルファスリボンの全体に対して、８の第１励磁用コイルと９の第２励磁用コイルが互いに反対向きの磁界を発生するように巻かれている。さらに８の第１励磁用コイルと９の第２励磁用コイルの中央側端子はそれぞれ結線されている。８の第１励磁用コイルと９の第２励磁用コイルの端側端子には、１０の交流電源が加えられて、アモルファスリボンを励磁している。【００２０】  １１と１２は検出用のコイルであり、１１は６のアモルファスリボンに１２は７のアモルファスリボンに地磁気等の広域外部磁界を打ち消す向きにそれぞれ巻かれ、さらに１１と１２の１端が結線されている。１１と１２の結線されていない２本の端子は出力端子であり、検出された信号が出力される。【００２１】  図４は信号の波形図であり、１３は励磁用の変調信号の波形、１４は検出された信号の出力波形である。１４の検出された信号の出力波形は、１３は励磁用変調信号波形の２倍の周波数であることが判る。１４において、振幅Ｒ（ｔ）が０となる点を観測して、外部磁界の大きさを計測する。
【発明の効果】
【００２２】  本発明を用いることによって、これまで外部に磁束が漏れて測定対象に影響を与えるため使用が困難であった生体磁気測定等の分野においてもフラックスゲート磁気センサを用いることができる。さらに微弱な局所磁界を検出する際に問題となる、地磁気や電気機器の発生する広域的な磁界の影響を、磁気シールドやセンサを２台用いて差をとるような複雑な処理をせずに測定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のフラックスゲート磁気センサの一構成例
【図２】外部への漏洩磁界を少なく押さえたフラックスゲート磁気センサの構成図
【図３】外部への漏洩磁界を少なく押さえ、広域磁界の影響の少ないフラックスゲート磁気センサの構成図
【図４】本発明におけるフラックスゲート磁気センサの波形図
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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