(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁束検出素子が配置されたプローブと、該プローブの一端部に取り付けられた基部と、該基部から伸びるコードと、前記磁束検出素子の出力側に接続された零調整用可変抵抗器およびスパン調整用可変抵抗器とを含み、前記零調整用可変抵抗器および前記スパン調整用可変抵抗器は前記基部内に配置されている、磁束密度計用磁束検出器。
【請求項２】
さらに、前記磁束検出素子の近傍にあって前記プローブに配置されかつ前記磁束検出素子の出力側に接続された温度補償用抵抗を含む、請求項１に記載の磁束密度計用磁束検出器。
【請求項３】
前記基部には、前記零調整用可変抵抗器および前記スパン調整用可変抵抗器の調整のための操作用器具の一部の差し込みを許す穴が形成されている、請求項１または２に記載の磁束密度計用磁束検出器。
【請求項４】
前記温度補償用抵抗は正の温度係数を持つサーミスタである、請求項２に記載の磁束検出器。
【請求項５】
さらに、前記磁束検出素子の出力信号と基準値とを比較する演算増幅器であって前記磁束検出素子の出力信号の入力側への帰還回路を有する演算増幅器を含み、前記スパン調整用可変抵抗器と前記温度補償用抵抗とは前記帰還回路に互いに直列に配置されており、前記零調整用可変抵抗器は前記基準信号の入力側に接続されている、請求項２，３または４のいずれか一項に記載の磁束検出器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁束密度計の磁束検出ヘッドとして用いられる磁束検出器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁束密度計の１つとして、測定器本体と、該測定器本体に切り離し可能に接続される磁束検出ヘッドすなわち磁束検出器とを含むものがある（実公平６−４８４４４号公報）。磁束検出器は、磁束検出用のホール素子が配置されたプローブと、該プローブの一端部に取り付けられた基部と、該基部から伸びて測定器本体に切り離し可能に接続されるコードとを含む。
【０００３】
しかし、ホール素子は、その特性にばらつきがあるので、磁束検出器の破損、故障等の理由で磁束検出器またはホール素子を交換する際、測定器本体の側で前記ばらつきに対応した調整が必要である。このため、磁束検出器またはホール素子の交換の際には、測定器本体をメーカーに送り、前記ばらつきに対応した調整をしなければならないから、交換が面倒であるし、交換に時間がかかり、さらにコスト高になる。
【０００４】
また、ホール素子は、その特性上、温度変化の影響を受けるので、ホール効果により生じる電圧が周囲温度の変化により変化する、という問題がある。
【０００５】
【解決しようとする課題】
本発明は、磁束検出器または磁束検出素子の交換を短時間で容易にかつ廉価に行うことができるようにすることにある。
【０００６】
【解決手段、作用、効果】
本発明の磁束密度計用磁束検出器は、ホール素子のような磁束検出素子が配置されたプローブと、該プローブの一端部に取り付けられた基部と、該基部から伸びるコードと、磁束検出素子の出力側に接続された零調整用可変抵抗器およびスパン調整用可変抵抗器とを含み、前記零調整用可変抵抗器および前記スパン調整用可変抵抗器は前記基部内に配置されている。
【０００７】
磁束検出器は、そのコードにより測定器本体に接続されて、測定器本体とともに磁束密度計として用いられる。磁束密度計の磁束検出器自体または磁束検出素子を交換したとき、磁界が存在しないもとで磁束密度計の零点が零調整用可変抵抗器により調整され、標準磁界のもとで磁束密度計ひいては磁束密度計の検出精度がスパン調整用可変抵抗器により調整される。
【０００８】
本発明によれば、零調整用可変抵抗器およびスパン調整用可変抵抗器を磁束検出器自体の基部内に設けたから、磁束検出器または磁束検出素子を交換しても、測定器本体側の調整が不要になり、したがって交換時に測定器本体をメーカーに送る必要がなく、その結果交換を短時間で容易にかつ廉価に行うことができる。
【０００９】
本発明に係る磁束密度計用磁束検出器は、さらに、前記磁束検出素子の近傍にあってプローブに配置されかつ磁束検出素子の出力側に接続されたサーミスタのような温度補償用抵抗を含む。このように、温度補償用抵抗と磁束検出素子とをプローブの互いに接近した箇所に配置すれば、周囲温度の変化に起因する検出信号の変化が温度補償用抵抗の変化により補正されるから、磁束密度を高精度で検出することができる。
【００１０】
好ましい実施例では、磁束検出素子が配置されたプローブと、該プローブの一端部に取り付けられた基部と、該基部から伸びるコードと、磁束検出素子の出力側に接続された零調整用可変抵抗器およびスパン調整用可変抵抗器と、磁束検出素子の近傍にあってプローブに配置されかつ磁束検出素子の出力側に接続された温度補償用抵抗とを含む。
【００１１】
好ましい実施例では、前記基部は零調整用可変抵抗器およびスパン調整用可変抵抗器を調整する器具の一部を差し込む穴を有する。
【００１２】
温度補償用抵抗は磁束検出素子の温度係数と逆の温度係数を有する。たとえば、磁束検出素子が負の温度係数を有する場合、温度補償用抵抗は正の温度係数を持つサーミスタとすることができる。
【００１３】
さらに、磁束検出素子の出力信号と基準値とを比較する演算増幅器であって磁束検出素子の出力信号の入力側への帰還回路を有する演算増幅器を含み、スパン調整用可変抵抗器と温度補償用抵抗とは帰還回路に互いに直列に配置されており、零調整用可変抵抗器は基準信号の入力側に接続されている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１を参照するに、磁束検出器１０は、磁束が通過可能の材料で作られた細長いプローブ１２と、該プローブの一端部に取り付けられた把持部すなわち基部１４と、該基部から伸びるコード１６とを含む。
【００１５】
プローブ１２は、図示の例では、板状であるが、円柱状または筒状であってもよい。プローブ１２には、磁束検出素子としてのホール素子１８と、該ホール素子の温度特性を補償する温度補償用抵抗としてのサーミスタ２０とが配置されている。
【００１６】
ホール素子１８とサーミスタ２０とは、図示の例のようにプローブ１２の他端部に互いに近接して配置することが好ましいが、他の部位に配置してもよい。また、測定しないときにプローブ１２を筒状のカバーに着脱可能に装着しておくことにより、プローブ１２を保護することが好ましい。
【００１７】
サーミスタ２０は、ホール素子１８の温度特性すなわち温度係数と逆の温度係数を有する。たとえば、ホール素子２０が負の温度係数を有する場合、サーミスタ２０は正の温度係数を有する。磁束検出素子が正の温度係数を有する場合、温度補償用抵抗は負の温度係数を有する。ホール素子１８の温度係数に合せてサーミスタ２０の温度係数を選択することが好ましい。
【００１８】
基部１４は、円形または楕円形の断面形状を有する筒状のケースにより形成されており、図２に示す検出回路３０を内部に備えている。基部１４の両端は図示しないキャップにより閉鎖されている。一方のキャップはプローブ１２の一端部を支持しており、他方のキャップはコード１６の一端部を受け入れている。ケースすなわち基部１４は、後述する零調整用可変抵抗器４８およびスパン調整用可変抵抗器６８を操作するドライバーのような器具の先端部を差し込む穴２２，２４を有する。
【００１９】
コード１６は、複数の心線を有するケーブルである。コード１６の他端は、プラグ２６により、図示しない測定器本体に接続される。
【００２０】
図２を参照するに、検出回路３０は、測定器本体から供給される検出用定電流Ｉを端子部３２，３４に受け、検出信号を端子部３６から測定器本体に出力する。検出回路３０は、また、アナログの直流電圧＋Ｖを端子部３８に受け、アナログの直流電圧−Ｖを端子部４０に受ける。検出回路３０は、さらに、アースに接続される１以上の端子部４２を有する。
【００２１】
直流電圧＋Ｖは端子部３８，４２に接続されたコンデンサ４４に供給され、直流電圧＋Ｖは端子部４０，４２に接続されたコンデンサ４６に供給される。このため、コンデンサ４４，４６は、中点がアナログのアースに接続された直流補助電源として機能するように直列に接続されてる。直流補助電源の電圧＋Ｖ，−Ｖは、零調整用可変抵抗器４８と２つの演算増幅器５０，５２とに印加される。
【００２２】
検出用定電流は、ホール素子１８の端子部１，３に与えられる。ホール素子１８には、コンデンサ５４が並列に接続されている。ホール素子１８の端子部２は保護用抵抗器５６を介して加算部５８に接続されており、ホール素子１８の端子部４は保護用抵抗器６０を介して演算増幅器５０の負側入力端子に接続されている。
【００２３】
演算増幅器５０は、抵抗器６２とコンデンサ６４とを並列に接続した帰還回路を備えた１対１の反転増幅器として作用する。演算増幅器５０の正側入力端子は、アースに接続されている。演算増幅器５０の出力信号は、抵抗器６６を介して加算部５８に供給され、加算部５８において抵抗器５６の出力側に得られる信号とアナログ的に加算される。
【００２４】
加算部５８において加算された信号は、演算増幅器５２の負側入力端子に供給される。演算増幅器５２も、スパン調整用可変抵抗器６８とサーミスタ２０とを直列に接続した抵抗回路と、該抵抗回路に並列に接続されたコンデンサ７０とにより形成された帰還回路を備えた増幅器として作用する。
【００２５】
演算増幅器５２の正側入力端子は、零調整用可変抵抗器４８に接続されているとともに、抵抗器７２を介してアースに接続されている。演算増幅器５２の出力信号は、検出信号として抵抗器７４を介して端子部３６に供給される。
【００２６】
測定器本体は、電源回路と、電源投入用のスイッチ、プラグ２６を受け入れるジャック、磁束検出器１０からの出力信号を処理する処理回路、該処理回路おける処理を入力する複数のスイッチ、および、測定した磁束密度を目視可能に表示する表示部等をケースに配置している。コード１６は、端子部３２〜４２を計測器本体に接続する。
【００２７】
磁束を検出するとき、磁束検出器１０が測定器本体に接続されて定電流Ｉがホール素子１８の端子部１，３に供給された状態で、磁界がホール素子１８に作用するように、少なくともプローブ１２の一端部が測定すべき磁界中におかれる。これにより、ホール効果による電圧Ｅがホール素子１８の端子部２，４間に発生する。この電圧Ｅは、ホール素子１８の平面と直角方向の磁束密度をＢとし、ホール定数をＲとすると、以下の式で表すことができように、磁界の強さ（磁束密度）に比例する。
【００２８】
Ｅ＝Ｒ・Ｉ・Ｂ
【００２９】
ホール素子１８に作用する磁界の方向および強さにより、端子部２に得られる電圧の極性が正の場合と負の場合とがあり、同様に端子部４に得られる電圧の極性が正の場合と負の場合とがあり、さらに両端子部２，４に得られる電圧の極性がともに正の場合と負の場合とがある。
【００３０】
端子部４に得られた電圧は演算増幅器５０で反転された後、加算部５８において端子部２に得られた電圧と加算される。加算された電圧は、演算増幅器５２で増幅された後、端子部３６およびコード１６を介して測定器本体に供給されて、測定器本体において磁束密度を表す数値に変換される。
【００３１】
ホール効果により得られる電圧Ｅは、ホール素子１８に作用する磁界の強さにより異なるのみならず、周囲温度によっても異なる。たとえば、ホール素子１８が負の温度係数を有する場合、周囲温度が高くなるほど、ホール効果により生じる電圧Ｅは低くなる。
【００３２】
しかし、磁束検出器１０では、ホール素子１８の温度係数と逆の温度係数を有しかつホール素子１８の近傍に設けられたサーミスタ２０が演算増幅器５２の帰還回路に挿入されているから、周囲温度が変化すると、サーミスタ２０の抵抗値が変化し、演算増幅器５２の増幅度が変化する。たとえば、サーミスタ２０が正の温度係数を有する場合、周囲温度が高くなるほど、サーミスタ２０の抵抗値は増加し、演算増幅器５２の増幅度は大きくなる。
【００３３】
このため、ホール効果により得られる電圧Ｅと演算増幅器５２の出力信号とは、周囲温度の変化により互いに逆に変化する。これにより、周囲温度の変化に起因する検出電圧Ｅの変化が同じ周囲温度の変化に起因する演算増幅器５２の増幅度の変化により相殺され、周囲温度の変化の影響を受けることなく、磁束密度を高精度で検出することができる。
【００３４】
ホール素子１８または磁束検出器１０を交換したとき、先ず、少なくともホール素子１８の配置部位を磁界が存在しない空間においた状態で、零調整用可変抵抗器４８を調整することにより、磁束検出器１０の零レベルを調整する零点調整作業が行われる。この零点調整作業は、ホール素子１８が磁界の影響を受けない状態で、端子部３６に得られる電圧が零レベルになるように、可変抵抗器４８の可動子を移動させ、それにより演算増幅器５２の正側入力端子の電圧を調整することにより、行われる。
【００３５】
次いで、少なくともホール素子１８の配置部位を一定の標準磁界の空間においた状態で、スパン調整用可変抵抗器６８を調整することにより、磁束検出器１０ひいては磁束密度計の検出精度を調整するスパン調整作業が行われる。このスパン調整作業は、ホール素子１８が標準磁界の影響を受けた状態で、端子部３６に得られる電圧が標準磁界に対応した所定のレベルになるように、可変抵抗器６８の可動子を移動させ、それにより演算増幅器５２の負側入力端子への電力帰還量を調整することにより、行われる。
【００３６】
上記のような零点調整およびスパン調整は、調整すべき磁束検出器１０をメーカー側に予め備えられている測定器本体に接続した状態で行われる。このため、ホール素子１８または磁束検出器１０を交換したとき、その磁束検出器１０に関して上記のような零点調整とスパン調整とをそれぞれその磁束検出器１０の側の可変抵抗器４８および６８で行うことにより、ユーザー側の測定器本体の調整が不要になる。
【００３７】
本発明は、上記実施例に限定されない。たとえば、ホール素子以外の磁束検出素子を用いてもよいし、サーミスタ以外の温度補償用抵抗を用いてもよい。また、演算増幅器の代わりに他の回路を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の磁束検出器の一実施例を示す図である。
【図２】本発明の磁束検出器の電気回路の一実施例を示す図である。
【符号の説明】
１０  磁束検出器
１２  プローブ
１４  基部
１６  コード
１８  ホール素子（磁束検出素子）
２０  サーミスタ（温度補償用抵抗）
２２，２４  調整用器具を差し込むの穴
２６  プラグ
４８  零調整用可変抵抗器
５０，５２  演算増幅器
６８  スパン調整用可変抵抗器
【図１】
0003754133.tif 000002
【図２】
0003754133.tif 000003