(57)【要約】【課題】フラックスゲート型磁気検出素子を用いた磁気測定装置においてダイナミックレンジと直線性と分解能とを向上させる。【解決手段】磁心１１及び励磁用コイル１２及び検出用コイル１３を備えたフラックスゲート型磁気検出素子１０と、励磁用コイル１２に交流電流を通電する励磁部５０と、検出用コイル１３に誘起される信号を処理して磁気検出信号Ｖｐを出力する磁気検出部３０と、磁気検出信号Ｖｐを積分し第１の積分信号Ｖi1を出力する第１の積分器４１と、第１の積分信号Ｖi1を積分し第２の積分信号Ｖi2を出力する第２の積分器４２と、第１〜第２の積分信号を加算して加算信号Ｖｄを出力する加算器２１と、加算信号Ｖｄに基づく帰還信号Ｉｂを検出用コイル１３側へ帰還する帰還回路２６とを具備する。【効果】フラックスゲート型磁気検出素子を用いて、心磁気のような微弱な磁気を測定可能となる。【選択図】図１
2005083868.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁心及び励磁用コイル及び検出用コイルを備えたフラックスゲート型磁気検出素子と、前記励磁用コイルに交流電流を通電する励磁部と、前記検出用コイルに誘起される信号を処理して磁気検出信号を出力する磁気検出部と、前記磁気検出信号を積分し第１の積分信号を出力する第１の積分器と、１段前の積分信号を積分し第ｎ（＝２〜Ｎ，Ｎ≧２）の積分信号を出力する第ｎの積分器と、前記第１〜第Ｎの積分信号を加算して加算信号を出力する加算器と、前記加算信号に基づく帰還信号を前記検出用コイル側へ帰還する帰還部とを具備したことを特徴とする磁気測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の磁気測定装置において、Ｎ＝２またはＮ＝３であることを特徴とする磁気測定装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の磁気測定装置において、前記第１〜第Ｎの積分器と前記加算器の間に、前記第１〜第Ｎの積分信号を減衰／増幅するための第１〜第Ｎの積分信号調整器を設けたことを特徴とする磁気測定装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の磁気測定装置において、前記帰還信号を前記検出用コイル側へ帰還する帰還量を調整するための帰還量調整器を設けたことを特徴とする磁気測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気測定装置に関し、さらに詳しくは、フラックスゲート型磁気検出素子を用いた磁気測定装置においてダイナミックレンジと直線性と分解能とを向上できる磁気測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、フラックスゲート型磁気検出素子を用いた磁気測定装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
他方、本願出願人は、磁気に対して非線形の検出特性を有する非線形磁気検出手段の出力信号を多段の積分器で積分し、各段の積分器の出力信号を加算して帰還信号を作り、帰還信号を非線形磁気検出手段側へ帰還する磁気測定装置を提案している（特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開２００３−１２１５２１号公報
【特許文献２】特開２００１−１３３５２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来のフラックスゲート型磁気検出素子を用いた磁気測定装置のダイナミックレンジは例えば１ｎＴ／√{Hz}〜１ｍＴ／√{Hz}であり、直線性は狭く、分解能は例えば１ｎＴ／√{Hz}であり、地磁気程度の磁気は測定可能であるが、心磁気のような微弱な磁気を測定することは困難であった。
そこで、本発明の目的は、フラックスゲート型磁気検出素子を用いた磁気測定装置においてダイナミックレンジと直線性と分解能とを向上し、心磁気のような微弱な磁気を測定可能とした磁気測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
第１の観点では、本発明は、磁心及び励磁用コイル及び検出用コイルを備えたフラックスゲート型磁気検出素子と、前記励磁用コイルに交流電流を通電する励磁部と、前記検出用コイルに誘起される信号を処理して磁気検出信号を出力する磁気検出部と、前記磁気検出信号を積分し第１の積分信号を出力する第１の積分器と、１段前の積分信号を積分し第ｎ（＝２〜Ｎ，Ｎ≧２）の積分信号を出力する第ｎの積分器と、前記第１〜第Ｎの積分信号を加算して加算信号を出力する加算器と、前記加算信号に基づく帰還信号を前記検出用コイル側へ帰還する帰還部とを具備したことを特徴とする磁気測定装置を提供する。
上記第１の観点による磁気測定装置では、広帯域をＮ個の帯域に分割したときの各帯域の信号成分の抽出をＮ段の各積分器に分担させることで、ダイナミックレンジと直線性と分解能とを向上できる。例えば、ダイナミックレンジは１ｐＴ／√{Hz}〜１ｍＴ／√{Hz}、直線性は従来の１０倍以上、分解能は１ｐＴ／√{Hz}に向上できる。従って、心磁気のような微弱な磁気でも測定可能となる。
【０００５】
第２の観点では、本発明は、上記構成の磁気測定装置において、Ｎ＝２またはＮ＝３であることを特徴とする磁気測定装置を提供する。
上記第２の観点による磁気測定装置では、広帯域を２個または３個の帯域に分割したときの各帯域の信号成分の抽出を２段または３段の各積分器に分担させることで、ダイナミックレンジと直線性と分解能とを向上できる。例えば、ダイナミックレンジは１ｐＴ／√{Hz}〜１ｍＴ／√{Hz}、直線性は従来の１０倍以上、分解能は１ｐＴ／√{Hz}に向上できる。従って、心磁気のような微弱な磁気でも測定可能となる。
【０００６】
第３の観点では、本発明は、上記構成の磁気測定装置において、前記第１〜第Ｎの積分器と前記加算器の間に、前記第１〜第Ｎの積分信号を減衰／増幅するための第１〜第Ｎの積分信号調整器を設けたことを特徴とする磁気測定装置を提供する。
上記第３の観点による磁気測定装置では、広帯域をＮ個の帯域に分割したときの各帯域の信号成分を減衰または増幅することで、所望する帯域の信号成分を強調し、所望しない帯域の信号成分を抑制することが出来る。
【０００７】
第４の観点では、本発明は、上記構成の磁気測定装置において、前記帰還信号を前記検出用コイル側へ帰還する帰還量を調整するための帰還量調整器を設けたことを特徴とする磁気測定装置を提供する。
上記第４の観点による磁気測定装置では、帰還量を調整することで、感度を調整することが出来る。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の磁気測定装置によれば、フラックスゲート型磁気検出素子を用いた磁気測定装置においてダイナミックレンジと直線性と分解能とを向上でき、心磁気のような微弱な磁気を測定可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図に示す実施例により本発明をさらに詳細に説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
【実施例１】
【００１０】
図１は、実施例１にかかる磁気測定装置１００を示す構成図である。
この磁気測定装置１００は、磁心１１及び励磁用コイル１２及び検出用コイル１３を備えたフラックスゲート型磁気検出素子１０と、励磁用コイル１２に交流電流を通電する励磁部５０と、検出用コイル１３に誘起される検出信号Ｉｓに帰還信号Ｉｂを重畳する帰還回路２６と、帰還信号Ｉｂを重畳した検出信号Ｉｓを処理して磁気検出信号Ｖｐを出力する磁気検出部３０と、磁気検出信号Ｖｐを積分し第１の積分信号Ｖi1を出力する第１の積分器４１と、第１の積分信号Ｖi1を積分し第２の積分信号Ｖi2を出力する第２の積分器４２と、第１〜第Ｎの積分信号Ｖi1〜Ｖi2を減衰／増幅する第１〜第Ｎの積分信号調整器２０１〜２０２と、積分信号調整器２０１〜２０２を経た第１〜第２の積分信号Ｖi1’〜Ｖi2’を加算して加算信号Ｖｄを出力する加算器２１と、感度を調整するべく加算信号Ｖｄを減衰／増幅する帰還量調整器２２と、帰還量調整器２２を経た加算信号Ｖｄ’にバイアス信号Ｖａを加えて帰還信号Ｉｂを出力するバイアス調整器２３とを具備している。
【００１１】
フラックスゲート型磁気検出素子１０は、例えばパーマロイまたはセンダストなどの軟磁気特性（保持力が小さく、透磁率が大きい。）を有する材料を環状に成形した磁心１１に励磁用コイル１２および検出用コイル１３を設けた構造であるが、棒状の磁心に励磁用コイルと検出用コイルとを付設した構造でもよい。
【００１２】
励磁部５０は、周波数ｆ０（例えばｆ０＝２ｋＨｚ）の矩形波を発振する発振器５１と、発振器５１が発振した矩形波を分周し周波数ｆ０／２の交流電流を励磁用コイル１２に通電するコイル駆動回路５２とを含んでいる。
【００１３】
磁気検出部３０は、フラックスゲート型磁気検出素子１０の励磁移相から移相をずらせた同期信号を出力する移相器３１と、帰還信号Ｉｂを重畳した検出信号Ｉｓを増幅する前置増幅器３２と、遮断周波数ｆc1（＞ｆ０／２）で励磁信号成分を遮断するためのハイパスフィルタ３３と、ハイパスフィルタ３３からの出力信号を同期信号で位相検波する位相検波器３４と、遮断周波数ｆc2（≪ｆ０）で所望帯域の信号成分を取り出すローパスフィルタ３５とを含んでいる。
【００１４】
第１の積分器４１は、磁気検出信号Ｖｐを時定数τ１で積分し、第１の積分信号Ｖi1を出力する。
第２の積分器４２は、第１の積分信号Ｖi1を時定数τ２（＞τ１）で積分し、第２の積分信号Ｖi2を出力する。
【００１５】
バイアス信号Ｖａは、測定対象の磁気が０のとき加算信号Ｖｄが０になるように（つまり、ノイズ磁気の直流成分を打ち消すように）調整しておく。
【００１６】
実施例１の磁気測定装置１００によれば、フラックスゲート型磁気検出素子１０を用いているが、広帯域の信号成分を２つの積分器４１，４２で分担するので、ダイナミックレンジと直線性と分解能とを向上でき、従来は困難であった心磁気のような微弱な磁気を測定することが可能となる。
【実施例２】
【００１７】
図２は、実施例２にかかる磁気測定装置２００を示す構成図である。
この磁気測定装置２００は、実施例１に係る磁気測定装置１００の第２の積分器４２の後段に第３の積分器４３を加えると共に、第３の積分器４３が出力する第３の積分信号Ｖi3を減衰／増幅する第３の積分信号調整器２０３を加え、第１〜第３の積分信号調整器２０１〜２０３を経た第１〜第３の積分信号Ｖi1’〜Ｖi3’を加算器２１で加算するように構成されている。
【００１８】
第３の積分器４３の時定数τ３は、τ１＜τ２＜τ３の関係を満たす。
【００１９】
実施例２の磁気測定装置２００によれば、フラックスゲート型磁気検出素子１０を用いているが、広帯域の信号成分を３つの積分器４１，４２，４３で分担するので、ダイナミックレンジと直線性と分解能とをさらに向上でき、従来は困難であった心磁気のような微弱な磁気を測定することが可能となる。
【実施例３】
【００２０】
４つ以上の積分器を多段接続してもよい。
なお、積分器の時定数は、１段前の積分器の時定数より大きくする。
【産業上の利用可能性】
【００２１】
フラックスゲート型磁気検出素子を用いて、心磁気のような微弱な磁気を測定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】磁気測定装置を示す構成図である。（実施例１）
【図２】磁気測定装置を示す構成図である。（実施例２）
【符号の説明】
【００２３】
１０                フラックスゲート型磁気検出素子
１１                磁心
１２                励磁用コイル
１３                検出用コイル
２１                加算器
２２                帰還量調整器
２３                バイアス調整器
２６                帰還回路
３０                磁気検出部
３１                移相器
３２                前置増幅器
３３                ハイパスフィルタ
３４                位相検波器
３５                ローパスフィルタ
４１                第１の積分器
４２                第２の積分器
４３                第３の積分器
５０                励磁部
５１                発振器
５２                コイル駆動回路
１００，２００      磁気測定装置
２０１              第１の積分信号調整器
２０２              第２の積分信号調整器
２０３              第３の積分信号調整器
【図１】
2005083868.tif 000003
【図２】
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