DE102015000987B4

DE102015000987B4 - Magnetfelddetektionsvorrichtung

Info

Publication number: DE102015000987B4
Application number: DE102015000987.7A
Authority: DE
Inventors: c/o Aichi Steel Corporation Yamamoto Michiharu; c/o Aichi Micro Intelligent Arakawa Hideo; c/o Aichi Steel Corporation Kawano Takeshi
Original assignee: Aichi Steel Corp
Current assignee: Aichi Steel Corp
Priority date: 2014-01-31
Filing date: 2015-01-27
Publication date: 2023-11-30
Anticipated expiration: 2035-01-28
Also published as: US20150219731A1; JP5924503B2; JP2015145800A; US9739849B2; DE102015000987A1

Abstract

Magnetfelddetektionsvorrichtung mit einem Magnetimpedanzsensor, der ein Magnetimpedanzelement (1) aufweist, wobei ein pulsierender oder hochfrequenter elektrischer Strom an einen amorphen Draht (10) angelegt wird, und eine wechselstromgedämpfte Oszillationsspannung durch eine Detektionsspule (11), die um den amorphen Draht (10) gewickelt ist, in Antwort auf ihr externes Magnetfeld induziert und von der Detektionsspule (11) ausgegeben wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Entkopplungsschaltung (3) mit einer Schaltung verbunden ist zwischen einer Spannungsquelle oder Stromquelle und der Detektionsspule (11) und konfiguriert ist zum Blockieren des Flusses der wechselstromgedämpften Oszillationsspannung zu der Spannungsquelle oder Stromquelle bei Anliegen des Magnetfelds an dem amorphen Draht (10) basierend auf dem Magnetfeld, das an der Detektionsspule (11) induziert wird, die durch die Spannungsquelle oder Stromquelle energetisiert wird.

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Magnetfelddetektionsvorrichtung, die geeignet ist zum Messen einer Stärke eines durch einen Gleichstrom bzw. einen Wechselstrom erzeugten Magnetfelds, oder zum Messen einer magnetischen Änderung, und die geeignet ist zum Detektieren von Mikromagneten oder dergleichen.
STAND DER TECHNIK
JP 2003-121517 A betrifft einen Magnetdetektor mit hoher Messgenauigkeit, indem ein Mischen einer Fehlerkomponente basierend auf der Hysteresis eines Magnetimpedanzelements verhindert wird.
JP H04-32787 A betrifft einen Magnetfeldsensor, der nur eine Detektionsspule verwendet.
EP 1 146 346 A1 betrifft eine Magnetfelddetektionsvorrichtung, die zwei Komponenten eines externen Magnetfelds detektiert.
EP 1 343 019 A2 betrifft eine Magnetfelddetektionsvorrichtung, die eine Schaltung verwendet, um selektiv Magnetsignale von einem Frequenzbereich zu detektieren.
Ein Magnetimpedanzsensor ist in der Lage, eine Magnetdetektion bzw. Magnetfelddetektion mit hoher Empfindlichkeit durchzuführen, und folglich wird er als ein Sensor für eine Magnetdetektionsvorrichtung verwendet, mit der Geomagnetismus und dessen leichten Abweichungen bzw. Änderungen beobachtet werden können, mit der eine präzise Magnetfeldmessung durchgeführt werden kann, und mit der winzige Eisenteilchen auf dem Gebiet der Physik/Chemie/Industrie untersucht werden können (siehe Patentliteratur 1 (unveröffentlichte ungeprüfte japanische Anmeldung mit der Nummer 2003-121517 ), Nicht-Patent Literatur 1 (Transistor Technology, Dezember 2003, Seiten 138 bis 142).
Der Magnetimpedanzsensor, bei dem ein pulsierender elektrischer Strom oder ein hochfrequenter elektrischer Strom an einen amorphen Draht eines Magnetimpedanzelement aus einem magnetempfindlichen Material angelegt wird, um den eine Detektionsspule gewickelt ist, und anschließend eine wechselstromgedämpfte Oszillationsspannung, die an beiden Enden der Detektionsspule in Antwort auf ein externes Magnetfeld um den amorphen Draht herum detektiert und umgewandelt wird in ein Spannungssignal in Antwort auf Magnetismus, gibt ein Spannungssignal aus, das durch Verstärken des Spannungssignals mit einem vorbestimmten Verstärkungsfaktor erhalten wird.
In einer hochempfindlichen Magnetfelddetektionsvorrichtung zur Beobachtung einer leichten magnetischen Abweichung von Geomagnetismus ist eine durchschnittliche geomagnetische Komponente sehr viel größer als die Geomagnetismusabweichung, und folglich ist eine Detektionsvorrichtung notwendig, um eine Vormagnetisierung an den amorphen Draht anzulegen, die verwendet wird zum Auslöschen einer Geomagnetismusmittelwertkomponente, so dass die Ausgabe des Magnetimpedanzsensors nicht durch die Geomagnetismusmittelwertkomponente gesättigt wird. Folglich ist es notwendig, eine andere Vorspannspule bzw. Vormagnetisierungsspule um den amorphen Draht zu wickeln, die von der Detektionsspule verschieden ist, und einen elektrischen Strom bereitzustellen, der ein Magnetfeld in einer Richtung erzeugt, in der die durchschnittliche geomagnetische Komponente ausgelöscht wird. Folglich ist es notwendig, dass das Magnetimpedanzelement zwei Spulen aufweist.
Wenn sich die magnetischen Eigenschaften von Magnetismus, der zu detektieren ist, ändern bezüglich N (Pol) oder S (Pol), und wenn sich die Ausgabe eines Signals nur bezüglich + (plus) oder - (minus) ändert, ist es wirkungsvoll, die Messgenauigkeit zu verbessern, indem eine Vormagnetisierung an den amorphen Draht angelegt wird, und indem ein Nullpunkt zu der Seite verschoben wird, wo zu detektierender Magnetismus sich nicht ändert, und indem der lineare Ausgangsbereich bzw. Ausgabebereich des Magnetsensors vollständig verwendet wird, also indem eine effektive Amplitude vollständig verwendet wird. In diesem Fall ist es in ähnlicher Weise notwendig, dass die Detektionsvorrichtung eine andere Spule aufweist, die von der oben genannten Detektionsspule verschieden ist, um die gewünschte magnetische Vorspannung bzw. Vormagnetisierung anzulegen.
Wenn eine noch genauere Magnetfeldmessvorrichtung herzustellen ist, liegt ein effektives Mittel darin, einen Teil des Ausgangssignals des Magnetimpedanzsensors magnetisch zurück zu dem amorphen Draht W zu führen, und die Messung gemäß einem Nullverfahren, wie in den 13 und 14 gezeigt, durchzuführen. Folglich besteht eine Notwendigkeit darin, eine Rückkopplungsspule FC um den amorphen Draht W zu wickeln, die sich von der Detektionsspule KC unterscheidet und den elektrischen Rückführungsstrom führt. In diesem Fall benötigt in ähnlicher Weise das Magnetimpedanzelement zwei Spulen, einschließlich der Detektionsspule. In vergangenen Jahren ist das Bedürfnis nach Magnetimpedanzsensoren gestiegen, und es ist unerlässlich geworden, eine Produktionsvereinfachung und Kostenreduzierung zu erreichen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Obwohl zwei Spulen benötigt werden, um ein Vormagnetfeld anzulegen oder eine Rückfiihrungsoperation, wie oben beschrieben, durchzuführen, indem ein herkömmlicher Magnetimpedanzsensor von einem Detektionsspulenausgabetyp verwendet wird, besteht ein Problem dahingehend, eine elektronische Schaltungstechnologie zu entwickeln, die einen Magnetimpedanzsensor vom Detektionsspulenausgabetyp realisiert, der in der Lage ist, ein Vormagnetfeld anzulegen oder der in der Lage ist die Genauigkeit durch eine Rückfiihrungsoperation zu verbessern, indem nur eine einzelne Spule verwendet wird, um dadurch die Produktionskosten durch Reduzierung der Anzahl von Komponenten und der Anzahl von Produktionsverarbeitungsschritten des Magnetimpedanzbauteils zu reduzieren, und um dadurch die Anzahl von fehlerhaften Produkten zu reduzieren, während die Produktion vereinfacht wird.
Die vorliegende Erfindung ist gemacht worden, um das oben genannte Problem zu lösen und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Magnetimpedanzsensors vom Detektionsspulenausgabetyp, der in der Lage ist, ein Vormagnetfeld anzulegen und die Genauigkeit durch Rückführung bzw. Rückkopplung zu verbessern, indem nur eine einzelne Detektionsspule verwendet wird.
Um das obige Problem zu lösen, haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung ihre Aufmerksamkeit auf die Tatsache gelenkt, dass es möglich ist, ein Magnetfeld an einen amorphen Draht durch das Magnetfeld anzulegen, das in einer einzelnen Detektionsspule erzeugt wird, indem der Fluss einer wechselstromgedämpften Oszillationsspannung (auch als gedämpfte Wechselstrom-Oszillationsspannung oder einfach nur als Oszillationspannung bezeichnet) durch sie hindurch blockiert wird bei Anlegung eines elektrischen Stroms von einer Spannungsquelle oder von einer Stromquelle an die Detektionsspule, die die wechselstromgedämpfte Oszillationsspannung detektiert, die in Antwort auf ein externes Magnetfeld um den amorphen Draht herum induziert wird, und die um den amorphen Draht gewickelt ist. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben sich folglich auf die erste technische Idee der vorliegenden Erfindung konzentriert zum Anlegen eines Magnetfelds an den amorphen Draht durch das Magnetfeld, das an der Detektionsspule induziert wird durch Energetisierung der Detektionsspule durch eine Entkopplungsschaltung, die zwischen die Spannungsquelle oder eine Stromquelle und die Detektionsspule geschaltet ist, in einem Magnetimpedanzsensor, der aus einem Magnetimpedanzelement gebildet ist, einen pulsierenden elektrischen Strom oder einen hochfrequenten elektrischen Strom durch den amorphen Draht schickt, und eine wechselstromgedämpfte Oszillationsspannung ausgibt, die eine Größe in Antwort auf ein externes Magnetfeld aufweist, das durch die Detektionsspule, die um den amorphen Draht gewickelt ist, induziert wird.
Die Entkopplungsschaltung ist eine Schaltung, die vorgesehen wird, um zu verhindern, dass die Ausgabe der Detektionsspule zu der Spannungsquelle oder der Stromquelle fließt, so dass ein Einfluss, durch den beispielsweise die wechselstromgedämpfte Oszillationsspannung geschwächt wird, im Wesentlichen nicht erfolgt, und die Entkopplungsschaltung ist eine Schaltung, die den Grad einer elektrischen Verbindung zwischen der Detektionsspule und der Spannungsquelle oder der Stromquelle reduziert.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben darüber hinaus ihre Aufmerksamkeit auf die zweite technische Idee der vorliegenden Erfindung fokussiert zum Anlegen eines willkürlichen Magnetfelds an einen amorphen Draht mittels des Magnetfelds, das an der Detektionsspule induziert wird, indem ein elektrischer Strom durch die einzelne Detektionsspule angelegt wird zum Detektieren der wechselstromgedämpften Oszillationsspannung, die in Antwort auf das externe Magnetfeld induziert wird, und die um den amorphen Draht gewickelt ist, indem die Detektionsspule mit der Spannungsquelle oder mit der Stromquelle verbunden wird, durch einen Widerstand oder eine Spule oder einen Kondensator oder ein Impedanznetzwerk, das als eine Entkopplungsschaltung, bestehend aus einer Kombination von Widerstand, Spule und Kondensator, in dem Magnetimpedanzsensor dient, der aus einem Magnetimpedanzelement gebildet ist, das einen pulsierenden elektrischen Strom oder einen hochfrequenten elektrischen Strom durch den amorphen Draht passieren lässt, und eine wechselstromgedämpfte Oszillationsspannung ausgibt, die eine Größe aufweist in Antwort auf ein externes Magnetfeld, das durch die Detektionsspule induziert wird, die um den amorphen Draht gewickelt ist, wodurch die vorliegende Erfindung einen Magnetimpedanzsensor vom Detektionsspulenausgabetyp realisiert, der es ermöglicht, ein Vormagnetisierungsfeld anzulegen, indem nur eine einzelne Detektionsspule verwendet wird.
Eine Magnetfelddetektionsvorrichtung gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält einen Magnetimpedanzsensor, der einen Magnetimpedanzelement aufweist, in dem ein pulsierender oder hochfrequenter elektrischer Strom an einen amorphen Draht angelegt wird, und eine wechselstromgedämpfte Oszillationsspannung durch eine Detektionsspule, die um den amorphen Draht gewickelt ist, in Antwort auf das externe Magnetfeld induziert und von der Detektionsspule ausgegeben wird, und eine Entkopplungsschaltung, die mit einer Schaltung verbunden ist, zwischen einer Spannungsquelle oder Stromquelle und die Detektionsspule geschaltet ist, zum Blockieren des Flusses der wechselstromgedämpften Oszillationsspannung bei Anliegen des Magnetfelds an dem amorphen Draht basierend auf dem Magnetfeld, das an der Detektionsspule induziert wird, die durch die Spannungsquelle oder die Stromquelle energetisiert wird.
Eine Magnetfelddetektionsvorrichtung gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die Entkopplungschaltung auf, die ein Impedanznetzwerk enthält, das mindestens einen Widerstand, eine Spule oder einen Kondensator oder eine Kombination davon aufweist, wobei ein vormagnetisiertes Feld an den amorphen Draht angelegt wird basierend auf dem Magnetfeld, das an der Detektionsspule erzeugt wird, die durch das Impedanznetzwerk energetisiert wird.
Eine Magnetfelddetektionsvorrichtung gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält einen Magnetimpedanzsensor, der ein Magnetimpedanzelement aufweist, in dem ein pulsierender oder hochfrequenter elektrischer Strom an einen amorphen Draht angelegt wird, und die wechselstromgedämpfte Oszillationsspannung durch eine Detektionsspule induziert wird, die um den amorphen Draht gewickelt ist, in Antwort auf dessen externes Magnetfeld, und die von der Detektionsspule ausgegeben wird, und eine Detektionsschaltung zum Umwandeln der wechselstromgedämpften Oszillationsspannung, die von der Detektionsspule ausgegeben wird, in ein Spannungssignal in Antwort auf die Intensität des externen Magnetfelds, einen Verstärker zum Verstärken des Spannungssignals auf ein verstärktes Spannungssignal, das eine vorbestimmte Amplitude aufweist, und ein Impedanznetzwerk, das mit einem Ausgangsanschluss des Verstärkers verbunden ist, um den Storm oder die Spannung zu erhalten, mit mindestens einem Widerstand, einer Spule und/oder einem Kondensator oder einer Kombination davon. Die Detektionsspule ist durch das Impedanznetzwerk mit dem Ausgangsanschluss des Verstärkers verbunden. Ein Rückkopplungsmagnetfeld wird basierend auf dem Magnetfeld, das an der Detektionsspule induziert wird, die durch einen Ausgangsstrom des Verstärkers energetisiert wird, an den amorphen Draht angelegt.
Eine Magnetfelddetektionsvorrichtung gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist das Impedanznetzwerk auf, das mit dem Ausgangsanschluss des Verstärkers durch eine frequenzselektive Schaltung bzw. Frequenzauswahlschaltung verbunden ist, wobei das Rückführungsmagnetfeld, das gemäß der Frequenz durch die Frequenzauswahlschaltung ausgewählt wird, an den amorphen Draht angelegt wird.
Bei der Magnetfelddetektionsvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung, die den oben beschriebenen Aufbau mit dem Magnetimpedanzsensor aufweist, wird in dem Magnetimpedanzelement ein pulsierender oder hochfrequenter elektrischer Strom an dessen amorphen Draht angelegt, und die wechselstromgedämpfte Oszillationsspannung wird induziert durch die Detektionsspule, die um den amorphen Draht gewickelt ist, in Antwort auf dessen externes Magnetfeld, und wird von der Detektionsspule ausgegeben. In der Entkopplungsschaltung, die zwischen die Spannungsquelle oder Stromquelle und die Detektionsspule geschaltet ist, wird der Fluss der wechselstromgedämpften Oszillationsspannung blockiert und das Magnetfeld an den amorphen Draht basierend auf dem Magnetfeld angelegt, das an der Detektionsspule induziert wird, die durch die Spannungsquelle oder die Stromquelle energetisiert wird. Die Magnetfelddetektionsvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung benötigt keine andere Spule zum Anlegen eines Magnetfelds an den amorphen Draht wie in einer herkömmlichen Vorrichtung.
Die Magnetfelddetektionsvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ermöglicht die Aufrechterhaltung der Detektion mit hoher Genauigkeit, die gleich der Genauigkeit ist, die erlangt wird, wenn eine Vorspannungsspule bzw. Vormagnetisierungsspule und eine Rückführungsspule (Rückkopplungsspule) separat zusätzlich zu einer herkömmlichen Detektionsspule angeordnet werden, um ein Magnetfeld ohne Verwendung einer Vorspannungsspule oder einer Rückführungsspule zu messen, und ermöglicht das Anlegen eines Magnetfelds an einen Draht, indem nur eine einzelne Detektionsspule verwendet wird. Als eine vorteilhafte Wirkung, ist es folglich möglich, die Anzahl von Komponenten und die Anzahl von Produktionsherstellungsschritten zu reduzieren und die Herstellungskosten zu reduzieren, im Vergleich zu einer herkömmlichen Vorrichtung, bei der zwei Spulen verwendet werden.
Bei der Magnetfelddetektionsvorrichtung des zweiten Aspekts der vorliegenden Erfindung, die den oben beschriebenen Aufbau aufweist, gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung, wird das Vormagnetisierungsfeld an den amorphen Draht angelegt basierend auf dem Magnetfeld, das an der Detektionsspule induziert wird, die durch das Impedanznetzwerk energetisiert wird, das mindestens einen Widerstand, eine Spule oder einen Kondensator oder eine Kombination davon aufweist, wodurch es möglich wird, den Magnetimpedanzsensor bereitzustellen, bei dem das Vormagnetisierungsfeld durch Verwendung einer einzelnen Detektionsspule an den amorphen Draht angelegt wird.
Darüber hinaus ermöglicht die Magnetfelddetektionsvorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung, wie die Magnetfelddetektionsvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung die Aufrechterhaltung der Detektion mit hoher Genauigkeit, die gleich der Genauigkeit ist, die erhalten wird, wenn eine Vorspannungsspule und eine Rückfiihrungsspule separat zusätzlich zu einer herkömmlichen Detektionsspule angeordnet werden, so dass ein Magnetfeld gemessen werden kann ohne Verwendung einer Vorspannungsspule oder einer Rückfiihrungsspule, wodurch die Produktionskosten geringer werden als bei einer herkömmlichen Vorrichtung, bei der zwei Spulen verwendet werden.
Bei der Magnetfelddetektionsvorrichtung gemäß dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung mit dem oben beschriebenen Aufbau, die den Magnetimpedanzsensor aufweist, wird in dem Magnetimpedanzelement ein pulsierender oder hochfrequenter elektrischer Strom an den amorphen Draht angelegt, und die wechselstromgedämpfte Oszillationsspannung wird induziert durch die Detektionsspule, die um den amorphen Draht gewickelt ist, in Antwort auf dessen externes Magnetfeld, die wechselstromgedämpfte Oszillationsspannung, die von der Detektionsspule ausgegeben wird, wird umgewandelt, und das umgewandelte Signal wird durch den Verstärker auf ein verstärktes Spannungssignal mit einer vorbestimmten Amplitude verstärkt, und das Rückführungsmagnetfeld wird an den amorphen Draht angelegt basierend auf dem Magnetfeld, das an der Detektionsspule induziert wird, durch Energetisierung durch das Impedanznetzwerk als die Entkopplungsschaltung, mit mindestens einem Widerstand, einer Spule, und einem Kondensator oder einer Kombination davon, die mit dem Ausgangsanschluss des Verstärkers verbunden sind. Dadurch muss in der Magnetfelddetektionsvorrichtung keine andere Spule verwendet werden zum Anlegen eines Magnetfelds an einen amorphen Draht, wie in einer herkömmlichen Vorrichtung.
Folglich ist es möglich, die Linearität der Ausgangsspannung in Bezug auf ein zu detektierendes Magnetfeld zu verbessern, und eine Magnetdetektion mit höherer Genauigkeit wird erhalten durch Anlegen eines Rückführungsmagnetfelds, indem nur eine einzelne Detektionsspule verwendet wird. Die Magnetfelddetektionsvorrichtung gemäß dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Produktionskosten reduzieren, verglichen mit der Magnetfelddetektionsvorrichtung gemäß dem ersten und zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung.
Bei der Magnetfelddetektionsvorrichtung gemäß dem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung mit dem oben beschriebenen Aufbau gemäß dem dritten Aspekt gemäß der vorliegenden Erfindung wird das Rückführungsmagnetfeld, das gemäß der Frequenz ausgewählt wird, an den amorphen Draht angelegt, indem das Impedanznetzwerk mit dem Ausgangsanschluss des Verstärkers durch die frequenzselektive Schaltung angelegt wird.
Dadurch ermöglicht die Magnetfelddetektionsvorrichtung gemäß dem vierten Aspekt der Erfindung einen Effekt, bei dem die Signalkomponenten, die gemäß der Frequenz ausgewählt sind, unterdrückt werden, und nur Signalkomponenten, die nicht gemäß der Frequenz ausgewählt sind verstärkt und ausgegeben werden.
Entsprechend werden unnötige Signalkomponenten, die gemäß der Frequenz ausgewählt werden, kleiner, und die Magnetfelddetektionsvorrichtung gemäß dem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung ermöglicht eine Magnetdetektion mit höherer Genauigkeit. Die Magnetfelddetektionsvorrichtung gemäß dem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung reduziert die Produktionskosten, verglichen mit der Magnetfelddetektionsvorrichtung gemäß dem ersten bis dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 zeigt ein Blockschaltungsdiagramm, das einen charakteristischen Teil einer Magnetfelddetektionsvorrichtung gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 zeigt ein Blockschaltungsdiagramm, das einen charakteristischen Teil einer Magnetdetektionsvorrichtung gemäß einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
3 zeigt ein Blockschaltungsdiagramm, das einen charakteristischen Teil einer Magnetdetektionsvorrichtung gemäß einem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
4 zeigt ein detailliertes Schaltungsdiagramm, das die Details einer Magnetfelddetektionsvorrichtung gemäß einem ersten Beispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
5 zeigt ein Diagramm, das ein Messbeispiel einer geomagnetischen Änderungskomponente in dem ersten Beispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
6 zeigt ein detailliertes Schaltungsdiagramm, das die Details einer Magnetfelddetektionsvorrichtung gemäß einem zweiten Beispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
7 zeigt ein Diagramm, das ein Messbeispiel zeigt, in dem ein nicht-lineare Fehler 0,1% oder kleiner ist in dem zweiten Beispiel der vorliegenden Erfindung;
8 zeigt ein detailliertes Schaltungsdiagramm, das die Details einer Magnetfelddetektionsvorrichtung gemäß einem dritten Beispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
9 zeigt ein Diagramm, das ein Beispiel zeigt, bei dem die Bewegung eines Eisenballs bzw. einer Eisenkugel mit 0,3mm Durchmesser 10mm entfernt von der Eisenkugel detektiert wird, in dem dritten Beispiel der vorliegenden Erfindung;
10 zeigt ein detailliertes Schaltungsdiagramm, das die Details einer Magnetfelddetektionsvorrichtung gemäß einer ersten Modifikation der vorliegenden Erfindung zeigt;
11 zeigt ein detailliertes Schaltungsdiagramm, das die Details einer Magnetfelddetektionsvorrichtung gemäß einer zweiten Modifikation der vorliegenden Erfindung zeigt;
12 zeigt ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer Konstantstromleistungsquelle in der ersten und zweiten Modifikation zeigt;
13 zeigt ein Blockschaltungsdiagramm, das einen herkömmlichen Magnetimpedanzsensor zeigt; und
14 zeigt ein detailliertes Schaltungsdiagramm, das den herkömmlichen Magnetimpedanzsensor zeigt.

BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Erstes Ausführungsbeispiel
Wie in 1 gezeigt, weist eine Magnetfelddetektionsvorrichtung gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel einen Magnetimpedanzsensor mit einem Magnetimpedanzelement 1 auf, wobei ein pulsierender elektrischer Strom oder ein hochfrequenter elektrischer Strom von einem Oszillator 2 an einen amorphen Draht 10 geliefert wird, und eine Wechselstrom- oder AC-gedämpfte Oszillationsspannung, die in einer Detektionsspule 11 induziert wird, die um den amorphen Draht 10 gewickelt ist, und die eine Größe aufweist, die einem externen Magnetfeld entspricht, ausgegeben wird, und ein willkürliches Magnetfeld wird an den amorphen Draht angelegt mittels des Magnetfelds, das an der Detektionsspule 11 erzeugt wird, die energetisiert wird durch Verbinden der Detektionsspule 11 mit einer Spannungsquelle oder einer Stromquelle E über ein Impedanznetzwerk 3, das als eine Entkopplungsschaltung dient, die einen Widerstand R oder eine Spule L oder einen Kondensator C oder eine Kombination aus dem Widerstand R, der Spule L und dem Kondensator C aufweist.
Die Magnetfelddetektionsvorrichtung gemäß dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel weist das Magnetimpedanzelement 1 auf, das den pulsierenden elektrischen Strom oder den hochfrequenten elektrischen Strom an den amorphen Draht 10 anlegt, der aus einem Magnetismus-empfindlichen Material gebildet ist, und eine wechselstromgedämpfte Oszillationsspannung ausgibt mit einer Größe, die proportional zu einem externen Magnetfeld ist, das in der Detektionsspule 11, die um den amorphen Draht 10 gewickelt ist, induziert wird, wobei ein Ende der Detektionsspule 11 mit einer Spannungsquelle oder einer Stromquelle E verbunden ist über ein Impedanznetzwerk 3, das einen Widerstand R oder eine Spule L oder einen Kondensator C oder eine Kombination aus dem Widerstand R, der Spule L und dem Kondensator C aufweist.
In dem ersten Ausführungsbeispiel ist ein Ausgangsanschluss der Detektionsspule 11 mit dem Impedanznetzwerk 3 verbunden, das einen vorbestimmten Widerstandswert aufweist, und folglich fließt ein elektrischer Strom der wechselstromgedämpften Oszillationsspannung als Ausgabe der Detektionsspule 11 fast nie in Richtung Impedanznetzwerk 3, und folglich wird es so gut wie nie einem schlechten Einfluss unterworfen, bei dem beispielsweise die wechselstromgedämpfte Oszillationsspannung als Ausgabe der Detektionsspule 11 geschwächt wird.
Andererseits, wenn ein elektrischer Strom von der Spannungsquelle E zu der Detektionsspule 11 über das Impedanznetzwerk 3 mit dem vorbestimmten Widerstandswert fließt, wird das Magnetfeld in der Detektionsspule 11 induziert, und folglich ist es möglich, eine beliebige Vormagnetisierung an dem amorphen Draht 10 anzulegen.
Die Detektionsspule 11 ist aus einem Kupferdraht gebildet und ein Widerstandswert der Detektionsspule 11 ist extrem klein, und folglich gibt es keinen Einfluss auf die wechselstromgedämpfte Oszillationsspannung, als eine Ausgabe, selbst wenn ein elektrischer Strom in der Detektionsspule 11 fließt.
Ohne das Wickeln einer Vorspannungsspule um das Magnetimpedanzelement 1 kann folglich die Magnetfelddetektionsvorrichtung gemäß dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel einen Magnetimpedanzsensor realisieren, der das Durchführen sowohl einer exakten Magnetdetektion erlaubt, als auch mittels der einzelnen Detektionsspule 11 eine Vormagnetisierungsfunktion bereitstellt.
ZWEITES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL
Die Magnetfelddetektionsvorrichtung gemäß dem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel ist derart aufgebaut, dass eine wechselstromgedämpfte Oszillationsspannung, die von der Detektionsspule 11 ausgegeben wird, in ein Magnetsignal umgewandelt wird in Antwort auf die Größe eines externen Magnetfelds mittels einer Detektionsschaltung 4, und ein Magnetsignal ausgegeben wird mit einer Spannung einer vorbestimmten Größe, die von einem Verstärker 5 verstärkt worden ist, wie in 2 in dem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel gezeigt, und die Detektionsspule 11 wird energetisiert durch Verbinden eines Ausgangsanschlusses des Verstärkers 5, der als eine Spannungsquelle dient, durch das Impedanznetzwerk 3, und ein Rückführungsmagnetfeld wird an den amorphen Draht 10 mittels des Magnetfelds angelegt, das an der Detektionsspule 11 induziert wird.
Bei der Magnetfelddetektionsvorrichtung gemäß dem zweiten bevorzugten Ausfiihrungsbeispiel wird das Spannungssignal in Antwort auf das detektierte Magnetfeld verstärkt mittels des Verstärkers 5, und das verstärkte Ausgangssignal wird magnetisch zurückgeführt an den amorphen Draht 10 aus dem Magnetismus-empfindlichen Material.
Die wechselstromgedämpfte Oszillationsspannung (AC-gedämpfte Oszillationsspannung), die von der Detektionsspule 11 gemäß dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel ausgegeben wird, wird durch die Detektionsschaltung 4 in ein Magnetsignal umgewandelt, also in ein Spannungssignal in Antwort auf die Größe des externen Magnetfelds, und anschließend wird ein Magnetsignal mit einer vorbestimmten Größe, das durch den Verstärker 5 verstärkt worden ist, als ein Spannungssignal ausgegeben.
Die Detektionsspule 11 ist mit einem Ausgangsanschluss des Verstärkers 5 verbunden, der als eine Spannungsquelle dient, durch das Impedanznetzwerk 3, das einen Widerstand R oder eine Spule L oder einen Kondensator C aufweist, oder das eine Kombination aus dem Widerstand R, der Spule L und dem Kondensator C aufweist.
Als Ergebnis fließt in der Magnetfelddetektionsvorrichtung gemäß dem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel ein Teil des Ausgangssignals von dem Verstärker 5 in die detektionsspule 11 durch das Impedanznetzwerk 3 in Form eines elektrischen Stroms. Als Ergebnis wird ein Magnetfeld an der Detektionsspule 11 induziert, und folglich ist es ohne Verwendung einer Rückführungsspule durch eine einzelne Detektionsspule 11 möglich beides, eine exakte Magnetdetektion und eine Magnetrückfiihrungsfunktion bezüglich des amorphen Drahts bereitzustellen.
DRITTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL
In der Magnetfelddetektionsvorrichtung gemäß dem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Impedanznetzwerk 3 mit dem Ausgangsanschluss des Verstärkers 5 durch eine Frequenzauswahlschaltung 6, wie in 3 in dem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel gezeigt, verbunden, und als Ergebnis wird ein Rückführungsmagnetfeld, das gemäß der Frequenz ausgewählt ist, an den amorphen Draht 10 angelegt.
In der Magnetfelddetektionsvorrichtung gemäß dem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel wird nur eine spezifische Frequenzsignalkomponente ausgewählt aus Ausgangssignalen des Verstärkers 5 und darf passieren bzw. wird durchgelassen, und als Ergebnis wird eine Magnetrückfiihrung an den amorphen Draht 10 durchgeführt.
In dem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Impedanznetzwerk 3 mit dem Ausgangsanschluss des Verstärkers 5 durch die Frequenzauswahlschaltung 6 verbunden. Als Ergebnis fließt nur eine Frequenzsignalkomponente, die von der Frequenzauswahlschaltung 6 aus Magnetsignalen ausgewählt wird, also aus Spannungssignalen, die von dem Verstärker 5 ausgegeben werden, in die Detektionsspule 11 durch das Impedanznetzwerk 3, und eine Magnetrückführung wird durchgeführt.
Folglich ermöglicht die Magnetfelddetektionsvorrichtung gemäß dem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel das Durchführen sowohl von einer exakten Magnetdetektion als auch das Bereitstellen einer frequenzselektiver Magnetrückführungsfunktion an den amorphen Draht 10 durch Verwendung einer einzelnen Detektionsspule ohne Verwendung einer zu der Detektionsspule zusätzlich Rückfiihrungsspule.
Folglich ermöglichen die Magnetfelddetektionsvorrichtungen gemäß dem ersten bis dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel das Durchführen einer Vormagnetisierung oder magnetischen Rückführung an den amorphen Draht 10, indem nur eine einzelne Detektionsspule 11 verwendet wird, ohne dass eine Vorspannungsspule oder eine Rückführungsspule um das Magnetimpedanzelement 1 gewickelt werden muss, und ermöglichen die Reduzierung der Anzahl von Komponenten des Magnetimpedanzelements und der Anzahl von Produktionsherstellungsschritten, indem die Anzahl von Spulen auf eine einzige reduziert wird, und erlauben eine kostengünstige Produktion, indem die Produktion vereinfacht wird, sowie das Reduzieren des Auftretens unvollständiger oder fehlerhafter Produkte.
Erstes Beispiel
Wie in 4 gezeigt, weist die Magnetfelddetektionsvorrichtung gemäß dem ersten Beispiel einen Magnetimpedanzsensor auf, der ein Magnetimpedanzelement 1 aufweist, in dem ein pulsierender elektrischer Strom an den amorphen Draht 10 von einem Pulsoszillator 2 angelegt wird, und eine wechselstromgedämpfte Oszillationsspannung mit einer Größe, die durch die Detektionsspule 11, die um den amorphen Draht 10 gewickelt ist, in Antwort auf das externe Magnetfeld von diesem induziert wird, wird von der Detektionsspule ausgegeben, und die Detektionsspule 11 wird energetisiert, indem sie mit einer Spannungsquelle oder Stromquelle E über eine Hochimpedanzschaltung 3 verbunden ist, die einen Widerstand R oder eine Spule L oder einen Kondensator C oder eine Kombination aus dem Widerstand R, der Spule L und dem Kondensator C aufweist (4 zeigt ein Beispiel, das nur den Widerstand R aufweist), und ein beliebiges Vormagnetisierungsfeld wird an den amorphen Draht mittels des Magnetfelds, das in der Detektionsspule 11 induziert ist, angelegt.
Die Magnetfelddetektionsvorrichtung gemäß dem ersten Beispiel basiert auf den oben genannten ersten und zweiten Aspekten und auf dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel, und ihr technisches Problem, also ihre zu lösende Aufgabe besteht darin, eine kleine Änderungskomponente von Erdmagnetismus oder Geomagnetismus zu beobachten, und der (typische) Mittelwert von Geomagnetismus beträgt 45 µT (Mikro-Tesla), und der Magnetänderungswert beträgt einige Zehntel nT (Nano Tesla) und beträgt ungefähr 1/1000 des Mittelwerts.
Wenn eine extrem geringe Magnetänderung bezüglich der durchschnittlichen Stärke von Geomagnetismus detektiert wird, ist die Ausgabe eines Verstärkers, also das Ausgangssignal eines Magnetsensors gesättigt durch die Mittelwertkomponente von starkem Geomagnetismus, und es wird unmöglich, geringe Änderungen des magnetischen Signals zu detektieren.
Um dieses Problem zu vermeiden, wird ein elektrischer Strom an die Detektionsspule 11 von der Spannungsquelle E über die Hochimpedanzschaltung 3 angelegt, um die Vormagnetisierung anzulegen, die gleich einem Pegel der durchschnittlichen geomagnetischen Komponente und in der Polarität entgegengesetzt zu dieser ist.
Dadurch wird ein Magnetfeld in der Detektionsspule 11 induziert und an den amorphen Draht 10 angelegt, und folglich wird die Mittelwertkomponente von Geomagnetismus in dem amorphen Draht 10 ausgelöscht, und es ist möglich, eine sehr empfindliche Magnetdetektionsvorrichtung zu bilden, die ohne Sättigung des Verstärkers eine schwache Magnetänderungskomponente detektieren kann.
Wie in 4 gezeigt, weist in der Magnetfelddetektionsvorrichtung gemäß dem ersten Beispiel der Pulsoszillator 2 eine Pulsoszillationsschaltung vom Multivibratortyp auf, in der ein pulsierender elektrischer Strom mit einer vorbestimmten Periode an den amorphen Draht 10 angelegt wird.
Der Pulsoszillator 2 ist ein Multivibrator mit einer Logik IC, also logischen Schaltungen I1 und I2, einem Widerstand r1 und einem Kondensator C1, die zwischen jeden Eingangs- und Ausgangsanschluss der logischen ICs geschaltet sind, wie in 4 gezeigt.
Eine Timing-Schaltung 40 ist mit dem Ausgangsanschluss des Pulsoszillators 2 verbunden und gibt ein Schaltsignal aus zum Öffnen und Schließen eines analogen Schalters SW mit einer vorbestimmten Zeit, die synchronisiert ist mit dem pulsierenden elektrischen Strom, der von dem Pulsoszillator 2 geliefert wird.
Die Timing-Schaltung 40 weist einen Kondensator C2 auf, wobei ein Ende von diesem mit dem Ausgangsanschluss des Pulsoszillators 2 verbunden ist, einen Widerstand r2, der mit dem anderen Ende des Kondensators C2 und mit einer Schaltungsleistungsquelle Q verbunden ist, und ein Logikbauteil, dessen Eingangsanschluss mit dem anderen Ende des Kondensators C2 verbunden ist. Ein Schaltsignal zum Öffnen und Schließen eines analogen Schalters SW mit einer vorbestimmten Zeit, die synchronisiert ist mit dem pulsierenden elektrischen Strom, der von der Pulsoszillationsschaltung 2 geliefert wird, wird durch die Timing-Schaltung 40 ausgegeben.
Die Hochimpedanzschaltung 3 ist mit der Spannungsquelle E verbunden, von der eine festgelegte Ausgangsspannung oder ein festgelegter Ausgangsstrom ausgegeben wird, und enthält den Widerstand R oder die Spule L oder den Kondensator C oder eine Kombination aus dem Widerstand R, der Spule L und dem Kondensator C, und ist mit dem Ausgangsanschluss der Detektionsspule 11 verbunden, so dass die festgelegte Ausgangsspannung oder der festgelegte Ausgangstrom an die Detektionsspule 11 ausgegeben wird.
Die Detektionsschaltung 4 ist mit dem Ausgangsanschluss der Detektionsspule 11 verbunden, und öffnet und schließt den analogen Schalter SW zu einer vorbestimmten Zeit basierend auf einem Zeitsignal, das von einer Timing-Schaltung gesendet wird, und als Ergebnis wird das Detektionsausgangssignal abgetastet und gehalten, also die wechselstromgedämpfte Oszillationsspannung der Detektionsspule 11, und wird dann in ein Spannungssignal in Antwort auf ein Magnetsignal umgewandelt und in einem Haltekondensator Ch als Spannung gespeichert.
Der Verstärker 5 enthält einen Operationsverstärker, dessen einer Eingangsanschluss mit dem Ausgangsanschluss der Detektionsschaltung 4 verbunden ist, und dessen anderer Eingangsanschluss ist mit einem Widerstand 3, der mit Masse verbunden ist, und einem Widerstand r4, der mit dessen Eingangsanschluss verbunden ist, verbunden ist, wobei das Spannungssignal, das als Magnetsignal dient, das in dem Haltekondensator Ch gespeichert ist, auf eine vorbestimmte Größe verstärkt und von dem Ausgangsanschluss P ausgegeben wird.
Wenn eine durchschnittliche Geomagnetismuskomponente und eine schwache Magnetänderungskomponente, die zu detektieren ist, um das Magnetimpedanzelement 1 herum existieren, ist das Magnetfeld Bw innerhalb des amorphen Drahts 10, das diesem entspricht, die Summe von Be (Komponente in Antwort auf das Durchschnittsmagnetfeld) und Bs (Komponente in Antwort auf das Änderungsmagnetfeld), also ist gleich Be + Bs.
In einem Fall weist die Hochimpedanzschaltung 3 in dem ersten Beispiel, beispielsweise nur einen Widerstand auf, wobei ein Widerstandswert von diesem eine Impedanz (Widerstandswert) ist, die größer ist als die Impedanz der Detektionsspule, und ein vorbestimmter elektrischer Strom wird festgelegt, um die vorbestimmte Vormagnetisierung zu erreichen, wobei ein elektrischer Strom von der Leistungsquelle E an die Detektionsspule 11 über die Hochimpedanzschaltung 3 angelegt wird.
Die Vormagnetisierung -Bb, die in der Größe gleich dem Mittelwert von Geomagnetismus und die in der Richtung entgegengesetzt dazu ist, wird in dem amorphen Draht 10 erzeugt mittels der Detektionsspule 11 des Magnetimpedanzelements 1 (|Bb|= |Be|), und folglich wird eine Beziehung gebildet, wie in der folgenden mathematischen Formel gezeigt. $Bw = Be + Bs - Bb = Bs$
Als Ergebnis werden das Durchschnittsmagnetfeld Be innerhalb des amorphen Drahts 10 und das Vormagnetisierungsfeld Bb durch die Detektionsspule 11 ausgelöscht, und folglich verbleibt nur das Änderungsmagnetfeld Bs und existiert in dem amorphen Draht 10.
Wenn ein pulsierender elektrischer Strom an den amorphen Draht 10 durch den Pulsoszillator 2 angelegt wird, der I1, I2, c1, und r1 aufweist, wird der analoge Schalter SW geöffnet und geschlossen mit einer vorbestimmten Zeitgebung mittels der Timing-Schaltung 40, die I3, c2 und r2 aufweist, und folglich speichert die Detektionsschaltung 4, die den Haltekondensator Ch aufweist, eine wechselstromgedämpfte Oszillationsspannung T in Antwort auf das Änderungsmagnetfeld Bs an beiden Enden der Detektionsspule 11, also eine Magnetsignalspannung in Antwort auf das Änderungsmagnetfeld Bs in dem Haltekondensator Ch, und folglich wird die gespeicherte Magnetsignalspannung in Antwort auf das Änderungsmagnetfeld Bs auf eine vorbestimmte Größe durch den Verstärker 5 verstärkt und von dem Ausgangsanschluss P ausgegeben.
Wie oben beschrieben führt die Magnetfelddetektionsvorrichtung gemäß dem ersten Beispiel beide Funktionen durch, die Funktion der Ausgabe in Antwort auf eine gemessene Feldstärke und die Funktion der Vormagnetisierung, um Offsets (Verschiebungen) einer durchschnittlichen Magnetfeldkomponente auszulöschen mittels der einzelnen Detektionsspule 11 des Magnetimpedanzelements 1, und als Ergebnis ist es möglich, die Messung einer geringen Magnetfeldänderung von Geomagnetismus durchzuführen, für die in herkömmlicher Art und Weise zwei Spulen verwendet werden, und als eine vorteilhafte Wirkung ist es möglich, eine Produktionsvereinfachung und Produktionskostenreduzierung zu erreichen, indem die Anzahl von Komponenten reduziert werden, und wenn die Hochimpedanzschaltung 3 nur einen Widerstand aufweist, ist es vorteilhafterweise möglich, eine Magnetdetektion unabhängig von der Frequenz durchzuführen.
Mit anderen Worten, obwohl die Magnetdetektionsvorrichtung gemäß dem ersten Beispiel ein Magnetimpedanzelement mit nur einer Detektionsspule verwendet, ist es möglich, eine sehr sensible bzw. empfindliche Magnetdetektionsvorrichtung mit einer Auflösung von 1 nT zu realisieren, was fast 1/50000 in der Umgebung eines Mittelwerts von 45 µT Geomagnetismus entspricht.
Wenn das Änderungssignal von Geomagnetismus in der Magnetfelddetektionsvorrichtung gemäß dem ersten Beispiel gemessen wird, wird ein tatsächlicher Messwert von 25 Nano Tesla in dem Peak-zu-Peak-Wert erhalten, wie in dem Diagramm von 5 gezeigt, von der Magnetflussdichte (nT, Nano Tesla), wobei die horizontale Achse die Zeit (Sekunden) darstellt, und die vertikale Achse ein Magnetfeld darstellt.
Die Magnetfelddetektionsvorrichtung gemäß dem ersten Beispiel ist geeignet für eine Magnetdetektionsvorrichtung als eine Vorrichtung zur Erforschung von Magmaaktivität (Intrusion), Erdbebenvorhersage, Sonnenstrahlung etc., basierend auf einer Geomagnetismusänderung.
Zweites Beispiel
Die Magnetfelddetektionsvorrichtung gemäß dem zweiten Beispiel hat zum Ziel, eine lineare und hochgenaue Magnetmessvorrichtung zu realisieren, und, wie in 6 gezeigt, unterscheidet sich von dem oben genannten Beispiel dadurch, dass ein Ende der Hochimpedanzschaltung 3 in dem ersten Beispiel, wie in 4 gezeigt, mit dem Ausgangsanschluss P des Verstärkers 5 verbunden ist, und dass die Hochimpedanzschaltung 3 eine Serienschaltung aufweist mit einem Widerstand R und einer Spule L, und eine Beschreibung der gleichen Teile wird weggelassen, während sich die nachfolgende Beschreibung auf die Unterschiede konzentriert.
Die Magnetfelddetektionsvorrichtung gemäß dem zweiten Beispiel basiert auf dem dritten Aspekt und dem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel, und ist aufgebaut, um eine hochgenaue Magnetfelddetektionsvorrichtung zu bilden.
Der Verstärker 5 weist einen Operationsverstärker auf, dessen einer Eingangsanschluss mit dem Ausgangsanschluss der Detektionsschaltung 4 verbunden ist und dessen anderer Eingangsanschluss mit einem Widerstand r3, der mit Masse verbunden ist, und mit einem Widerstand r4, der mit dessen Ausgangsanschluss verbunden ist, verbunden ist, verstärkt das Spannungssignal, das als Magnetsignal dient, das in dem Haltekondensator Ch gespeichert ist, auf eine vorbestimmte Größe und gibt es an dem Ausgangsanschluss P aus.
Andererseits ist das zweite Beispiel derart aufgebaut, dass ein Teil des Ausgangssignals des Verstärkers 5 an die Detektionsspule 11 über das Impedanznetzwerk 3 angelegt wird, das eine Serienschaltung ist, die den Widerstand R und die Spule L aufweist, und eine magnetische negative Rückkopplung bzw. Rückführung an den amorphen Draht 10 angelegt wird.
Die negative Rückführung basiert auf einem sogenannten Null-Ausgleichsverfahren, und ist aufgebaut um immer den Arbeitspunkt des amorphen Drahts 10 als ein magnetismusempfindliches Material im Wesentlichen auf einem konstanten Magnetpegel (fast null) zu halten.
Das zweite Beispiel kann die lineare Charakteristik betreffend die Linearität eines Ausgangssignals bezüglich eines Eingangsmagnetfelds verbessern, was ein Faktor ist zum Bestimmen der Performance einer Magnetfelddetektionsvorrichtung, und ist folglich in der Lage, eine noch genauere Magnetfelddetektionsvorrichtung zu realisieren.
In dem zweiten Beispiel weist die Hochimpedanzschaltung 3 eine Serienschaltung auf, die den Widerstand R und die Spule L aufweist, und folglich zeigt die Spule L eine hohe Impedanz, da die wechselstromgedämpfte Oszillationsspannung eine hohe Frequenz hat, und ein Einfluss auf das Ausgangssignal der Detektionsspule wird weniger stark und folglich kann eine genauere Magnetfelddetektion erreicht werden. Darüber hinaus ist der Widerstandswert des Widerstands R festgelegt zur Realisierung der Funktion der vorbestimmten Rückführung.
Die Magnetfelddetektionsvorrichtung gemäß dem zweiten Beispiel ermöglicht das Bereitstellen einer Funktion zum Ausgeben entsprechend der Größe eines ursprünglichen Magnetfelds sowie die Funktion einer negativen Rückführung bzw. Rückkopplung mittels einer einzelnen Detektionsspule des Magnetimpedanzelements, und folglich ist möglich, die Anzahl an Komponenten zu reduzieren, verglichen mit einem herkömmlichen Beispiel, bei dem zwei Spulen notwendig sind, und folglich wird die Produktion vereinfacht, die Produktionskosten reduziert und es wird möglich, eine hochgenaue Magnetfelddetektionsvorrichtung basierend auf dem Null-Ausgleichsverfahren zu realisieren.
In der Magnetfelddetektionsvorrichtung gemäß dem zweiten Beispiel, wenn ein nichtlinearer Fehler gemessen wurde, um eine Abweichung von einem idealen Wert auszudrücken, um den Grad, mit dem eine hochgenaue Magnetdetektionsvorrichtung realisiert wird zu bestätigen, wurde ein Messbeispiel genommen, wie in dem Diagramm von 7 gezeigt, bei dem der nicht-lineare Fehler bei 0,1 % oder darunter lag, wobei die horizontale Achse oder die Abszisse ein angelegtes Magnetfeld (Mikro Tesla) darstellt, und die vertikale Achse oder die Ordinate einen nicht-linearen Fehler (%) darstellt.
Die Magnetdetektionsvorrichtung gemäß dem zweiten Beispiel ist geeignet als eine hochgenaue Magnetdetektionsvorrichtung, beispielsweise eine hochgenaue Magnetmessvorrichtung oder eine Magnethindernismessvorrichtung, die in der Forschung auf dem Gebiet der Physik und der Chemie verwendet wird.
Drittes Beispiel
Die Magnetfelddetektionsvorrichtung gemäß dem dritten Beispiel realisiert eine hochgenaue Wechselstrommagnetfelddetektionsvorrichtung bei der ein schwaches Magnetfeld, das beispielsweise von feinen Eisenteilchen erzeugt wird, die in ein Produkt eingefügt oder gemischt sind, das von einem Beförderungsmittel befördert sind, beispielsweise von einem Förderband, detektiert wird, um fremde Substanzen zu finden.
Die Magnetfelddetektionsvorrichtung gemäß dem dritten Beispiel basiert auf dem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung und dem dritten Ausführungsbeispiel und ist aufgebaut zur Durchführung einer hochempfindlichen Wechselstrommagnetfelddetektion.
Mit anderen Worten, wenn ein zu untersuchendes Objekt, das fremde Substanzen enthalten kann, beispielsweise magnetisierte Eisenteilchen, durch einen Detektionsbereich mittels eines Förderbands passiert, tritt eine Wechselstrommagnetänderung während der Beförderung auf, wenn die magnetisierten Fremdsubstanzen in dem zu untersuchenden Objekt enthalten sind.
Zu diesem Zeitpunkt ist die Größe der detektierten Magnetänderung sehr klein, da die Fremdsubstanzen, die eingefügt oder reingemischt sind normalerweise eine sehr kleine Größe aufweisen, und folglich ist eine sehr empfindliche Wechselstrommagnetfelddetektionsvorrichtung notwendig.
Die Magnetfelddetektionsvorrichtung, wie in 8 gezeigt, ist ein drittes Beispiel, das sich von den oben genannten Beispielen dadurch unterscheidet, dass die Hochimpedanzschaltung 3 den Widerstand R, die Spule L und den Kondensator C im Vergleich mit dem zweiten Beispiel, wie in 6 gezeigt, aufweist, und dadurch, dass ein Impedanznetzwerk gebildet ist, durch Einfügen eines Widerstands r5 und einer frequenzselektiven Schaltung 6 (im Folgenden auch Frequenzauswahlschaltung genannt), die eine Tiefpassfilterschaltung aufweist, bei der eine Grenzfrequenz durch den Kondensator C3 bestimmt ist, und eine Pufferschaltung durch einen Operationsverstärker OP zwischen einem Anschluss der Hochimpedanzschaltung 3 und dem Ausgangsanschluss P des Verstärkers 5, und eine Beschreibung der gleichen Teile wird weggelassen, während nachfolgend die unterschiedlichen Teile im Vordergrund stehen.
Das detektierte Magnetsignal wird von dem Ausgangsanschluss P des Verstärkers 5 ausgegeben und ein Teil des detektierten Magnetsignals, das von der Frequenzauswahlschaltung 6 ausgewählt wird, also nur eine tieffrequente Magnetsignalkomponente, die einen Gleichstrom aufweist, darf in diesem Beispiel passieren, und eine magnetisch negative Rückführung wird an dem amorphen Draht 10 über die Hochimpedanzschaltung 3 angelegt.
Im Allgemeinen wird ein Spannungssignal in Antwort auf das detektierte Magnetsignal durch den Verstärker 5 verstärkt und von dem Ausgangsanschluss P ausgegeben, und wenn der Teil seines Signals negativ zurückgeführt wird, wird die Größe (Spannung) des Ausgangssignals klein.
Wenn die Größe der Rückführung auf einen vorbestimmten Wert festgelegt ist, ist es möglich, das Magnetsignal an dem Ausgangsanschluss P des Verstärkers 5 der Frequenzkomponente, die gemäß der Frequenz ausgewählt worden ist, zu reduzieren und auf einen vernachlässigbar kleinen Pegel zurückzufuhren.
Mit anderen Worten, die Magnetdetektionsempfindlichkeit bezüglich des ausgewählten Signals gemäß der Frequenz wird extrem schwach.
Wie oben beschrieben, ermöglicht in dem dritten Beispiel die Frequenzauswahlschaltung 6 eine tieffrequente Signalkomponente gemäß einer Grenzfrequenz, die einen Gleichstrom aufweist, ähnlich Geomagnetismus, und die durch den Kondensator C3 und den Widerstand r5 bestimmt ist, zum Durchreichen und Zurückführen und folglich tritt eine Signalkomponente, die der tiefen Frequenz entspricht, kaum in dem Ausgangsanschluss P des Verstärkers 5 auf.
Andererseits erfährt eine Wechselstromsignalkomponente des Magnetsignals, die nicht durch die Frequenzauswahlschaltung 6 passieren kann (die eine höhere Frequenz als die Grenzfrequenz aufweist, die bestimmt ist durch den Kondensator C3 und den Widerstand r5) keine negative Rückführung. Folglich wird diese hochfrequente Signalkomponente auf eine vorbestimmte Größe in dem Verstärker 5 verstärkt und an dem Ausgangsanschluss P ausgegeben, und folglich ist die Detektierbarkeit hoch, und es ist möglich, eine sehr empfindliche Wechselstrommagnetfelddetektionsvorrichtung zu realisieren, die sehr empfindlich nur eine Wechselstrommagnetsignalkomponente eines Hochfrequenzbands detektiert, ohne dass eine Magnetkomponente eines Gleichstroms, wie Geomagnetismus oder tiefe Frequenz detektiert wird.
Obwohl eine Schaltung als Hochimpedanzschaltung 3 verwendet wird, in der eine Schaltung den Widerstand R und die Spule L aufweist, die in Serie geschaltet sind, und den Kondensator C, der parallel dazu geschaltet ist, erhöht der Kondensator C die Stabilität, so dass die Rückführungsschaltung nicht oszilliert.
In der hochempfindlichen Wechselstrommagnetfelddetektionseinheit gemäß dem dritten Beispiel ist eine Magnetänderung, die verursacht wird dadurch, dass magnetisierte Fremdsubstanzen wie beispielsweise Eisenteilchen durch ein Beförderungsmittel befördert werden, ein Wechselstrom mit einer Frequenzkomponente von 10 Hz oder mehr, und folglich sind die Impedanz des Kondensator C3, die des Widerstands r5 und die der Hochimpedanzschaltung 3 jeweils festgelegt, um einen vorbestimmten Wert auszuwählen und als das Ergebnis wird das Frequenzband, das zu detektieren ist, auf 5 Hz oder höher festgelegt, und die Detektierbarkeit des Frequenzbands zwischen einem Gleichstrom und weniger als 5 Hz wird auf null oder auf einen extrem niedrigen Wert mittels der Rückkopplung festgelegt. Der Grund, warum die Detektierbarkeit des Frequenzbands von weniger als 5 Hz auf ungefähr Null gesetzt wird, liegt darin, dass die Magnetänderung einer tieffrequenten Komponente, die verursacht wird durch eine Geomagnetismusänderung oder durch einen Gepäckwagen, der sich in einer Fabrik bewegt, davor bewahrt wird, falsch detektiert zu werden.
Zusätzlich ist es möglich, eine Magnetdetektionsvorrichtung zu schaffen, die nur das Magnetsignal in einem spezifischen Frequenzband detektiert, in dem ein Bandsperrfilter (ein Filter, das das Signal einer Frequenzkomponente eines Bandes sperrt, das von einer ersten Frequenz bis zu einer zweiten Frequenz reicht) als die Frequenzauswahlschaltung 6 verwendet wird.
An einer Sicherheitsschleuse zum Auffinden von Waffen, die getragen werden, wie beispielsweise Pistolen oder Messer, ist es möglich, diese aufzufinden durch Detektieren einer Magnetänderung, die verursacht wird durch die Bewegung der Waffen, also die Bewegung von Eisenteilchen. Mit anderen Worten, wenn eine Person durch eine Sicherheitsschleuse geht und diese passiert, ist die detektierte Frequenzkomponente in dem Frequenzband von ungefähr 0,1 Hz bis 20 Hz verteilt.
Folglich ist es möglich, eine Magnetdetektionsvorrichtung zu realisieren mit Eigenschaften derart, dass die Magnetsignalkomponente eines Frequenzbands von einem Gleichstrom bis 0,1 Hz und von einem Frequenzband von 20 Hz oder mehr zurückgeführt wird, indem ein Bandsperrfilter als Frequenzauswahlschaltung 6 verwendet wird, um nur das Magnetsignal eines Frequenzbands zwischen 0,1 Hz und 20 Hz zu detektieren, und die Detektierbarkeit in diesen Frequenzbändern wird auf null oder fast null eingestellt.
Der Grund, warum die Magnetsignalkomponente des Frequenzbands von weniger als 0,1 Hz und die Magnetsignalkomponente des Frequenzbands von größer als 20 Hz nicht detektiert werden, liegt daran, dass unnötiges Magnetrauschen, das in diesen Frequenzbändern verteilt ist, nicht falsch detektiert wird.
Die sehr empfindliche Wechselstrommagnetfelddetektionsvorrichtung gemäß dem dritten Beispiel ermöglicht die Durchführung sowohl einer hochgenauen Magnetfelddetektion als auch die Bereitstellung einer Frequenzauswahlmagnetrückführungsfunktion mittels einer einzelnen Detektionsspule 11 des Magnetimpedanzelements 1, und als vorteilhafte Wirkung wird die Produktion vereinfacht und die Produktionskosten werden reduziert, und es wird möglich, eine sehr empfindliche Wechselstrommagnetfelddetektion durchzuführen.
In der hochempfindlichen Wechselstrommagnetfelddetektionsvorrichtung gemäß dem dritten Beispiel wurde beispielhaft die Bewegung einer Eisenkugel von 0,3 mm Durchmesser an der Position 10 mm entfernt von der Eisenkugel detektiert, wie in 9 gezeigt, wobei die horizontale Achse die Zeit (Sekunden) darstellt, die vertikale Achse das Magnetfeld (nT Nano Tesla) und ein Peak von 17 nT detektiert wurde.
Die hochgenaue Wechselstrommagnetfelddetektionsvorrichtung gemäß dem dritten Beispiel ist geeignet zum Detektieren von beispielsweise Fremdsubstanzen, die in Lebensmitteln enthalten sind, oder ist geeignet für den Einsatz in Sicherheitsschleusen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung, wie hier beschrieben, werden als Ausführungsbeispiele angesehen zum Erklären der vorliegenden Erfindung. Es soll verstanden werden, dass die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt ist, und dass Modifikationen und Ergänzungen möglich sind, sofern sie nicht jenseits der technischen Idee der vorliegenden Erfindung liegen.
Obwohl der Aufbau, bei dem die Hochimpedanzschaltung 3 nur durch den Widerstand R gebildet ist, als vereinfachtes Beispiel beschrieben wurde in dem oben genannten ersten Beispiel, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt, und eine Hochimpedanzschaltung kann gebildet werden, indem eine Spule L oder ein Kondensator C verwendet wird, statt dem Widerstand R, oder indem eine Kombination von zwei oder mehreren Widerständen R, Spulen L oder Kondensatoren C miteinander verwendet wird.
Dies gilt auch für das zweite Beispiel und das dritte Beispiel, und die vorliegende Erfindung ist nicht auf Hochimpedanzschaltungen beschränkt, die in diesen drei Beispielen gezeigt sind, und es ist möglich, eine Hochimpedanzschaltung herzustellen durch verschiedene Kombinationen von Widerständen, Spulen und Kondensatoren.
Obwohl der Aufbau, bei dem eine Schaltung und eine Vorrichtung nicht vorgesehen sind zur Verbindung mit dem Differentialverstärker 5, der als eine Signalverarbeitungsschaltung dient, als ein Beispiel in den oben genannten Beispielen beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht darauf beschränkt und wenn eine Komparatorschaltung zusätzlich mit dem Ausgangsanschluss P des Differentialverstärkers 5 verbunden ist, und wenn ein Magnetrauschen, als ein Ausgangssignal, das von dem Ausgangsanschluss P der Signalverarbeitungsschaltung ausgegeben wird, eine Größe hat, die größer ist als eine Referenzspannung, ist es möglich, einen Aspekt zu verwenden, bei dem ein Anzeigeübermittlungsmittel verwendet wird zum Übermitteln einer Anzeige, während eine lichtemittierende Diode, die mit dem Ausgangsanschluss der Komparatorschaltung verbunden ist, Licht emittiert, oder es ist möglich, eine Anzeigenvorrichtung zu verwenden, die immer die Detektionsergebnisse von Fremdsubstanzen und Untersuchungsergebnissen auf einer Anzeige anzeigt, wenn eine Untersuchung durchgeführt wird oder wenn dies notwendig ist.
Obwohl als ein Beispiel in den oben genannten Beispielen eine Anordnung beschrieben wurde, bei der die Öffnungs- und Schließzeit des analogen Schalters der Abtast- Halteschaltung derart festgelegt ist, dass der Schalter geschlossen wird durch einen pulsierenden elektrischen Strom, der eine synchrone Beziehung zu einem pulsierenden elektrischen Strom hat, der an den amorphen Draht 10 angelegt wird mittels des einzelnen Pulsoszillators 2, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt, und es ist möglich, eine Öffnungs- und Schließzeit zu verwenden, bei der der analoge Schalter der Abtast- Halteschaltung geschlossen wird vor oder kurz nach dem Anlegen eines pulsierenden elektrischen Stroms an den amorphen Draht 10 mittels eines oder zweier Pulsoszillatoren 2.
Obwohl eine Anordnung in den oben beschriebenen Beispielen beschrieben wurde, bei der die Hochimpedanzschaltung, die eine größere Impedanz hat als die Impedanz der Detektionsspule, die als eine Entkopplungsschaltung dient, zwischen die Spannungsquelle und die Detektionsspule geschaltet ist, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt, und es ist möglich, ein Ausführungsbeispiel zu verwenden, das im Wesentlichen den gleichen Betrieb/Wirkung realisiert wie die oben genannten Beispiele, indem eine Schaltung verwendet wird, die fast den gleichen Impedanzwert aufweist wie die Impedanz der Detektionsspule, als eine Entkopplungsschaltung, selbst wenn man technisch gesehen nicht sagen kann, dass die Schaltung eine Hochimpedanzschaltung ist.
Wenn die Ausgangsimpedanz (Widerstand) von jeder der Leistungsschaltung, der Verstärkerschaltung, der Filterschaltung etc., die tatsächlich in den Beispielen verwendet wurden, zusätzlich einen Impedanzwert aufweist, der adäquat ist, um als Impedanznetzwerk in den oben genannten Beispielen zu dienen, ist es möglich, ein Beispiel zu verwenden, bei dem ein Impedanznetzwerk, das als Entkopplungsschaltung in den oben genannten Beispielen dient, nicht neu hinzugefügt wird, sondern indem als Impedanznetzwerk in den obigen Beispielen jeweils eine Impedanz von der Leistungsschaltung, Verstärkerschaltung, Filterschaltung etc. verwendet wird.
Obwohl gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung, der Fluss einer wechselstromgedämpften Oszillationsspannung durch die Entkopplungsschaltung blockiert wird, die zwischen die Spannungsquelle oder die Stromquelle (beispielsweise, die die Spannung oder den elektrischen Strom der Leistungsschaltung, der Verstärkerschaltung, der Filterschaltung etc. ausgibt) und der Detektionsspule geschaltet ist, und ein Magnetfeld an den amorphen Draht mittels des Magnetfelds angelegt wird, das in der Spule erzeugt wird durch Anlegen eines elektrischen Stroms von der Spannungsquelle oder der Stromquelle an die Spule, bedeutet der Begriff „blockiert“ hier nicht nur einen Fall, bei dem der Fluss vollständig unterbrochen ist, und umfasst auch einen Fall, bei dem der Fluss der wechselstromgedämpften Oszillationsspannung zu der Spannungsquelle oder zu der Stromquelle sehr gering ist und im Wesentlichen keinen Einfluss ausübt auf die wechselstromgedämpfte Oszillationsspannung, und im Wesentlichen erfolgt kein Einfluss auf die Magnetfelddetektion, obwohl der Fluss der wechselstromgedämpften Oszillationsspannung nicht vollständig durch die Entkopplungsschaltung blockiert ist.
Obwohl ein Aufbau in den obigen Beispielen beschrieben wurde, bei dem eine Hochimpedanzschaltung mit einer Impedanz größer als die Impedanz der Detektionsspule als Entkopplungsschaltung verwendet wird, die zwischen die Spannungsquelle oder die Stromquelle und die Detektionsspule geschaltet ist, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt, und es ist möglich, eine erste und zweite Modifikation zu verwenden, die eine Hochfrequenzblockierschaltung 7 verwenden, die sich von der obengenannten Hochimpedanzschaltung unterscheidet und in der Lage ist, den Fluss eines Hochfrequenzsignals zu blockieren, was dadurch gekennzeichnet ist, dass die wechselstromgedämpfte Oszillationsspannung der Ausgabe des Magnetimpedanzelements normalerweise ein Hochfrequenzspannungssignal von 10 MHz oder größer ist, zu der Spannungsquelle und die in der Lage ist, ein Rückkopplungssignal passieren zu lassen, um ein Vormagnetisierungsfeld an den amorphen Draht mittels des Magnetfelds anzulegen, das in der Detektionsspule erzeugt wird durch Energetisierung der Detektionsspule mit einem niederfrequenten Signal.
Mit anderen Worten, die Hochfrequenzblockierschaltung 7, die als Entkopplungsschaltung dient, weist beispielsweise die Spule L (erste Modifikation) auf, wie in 10 gezeigt, oder die Spule L und den Widerstand R, die in Serie geschaltet sind (zweite Modifikation), wie in 11 gezeigt, und wird in eine Schaltung zwischen die Detektionsspule 11 und die Stromquelle eingefügt.
Wie in 12 gezeigt, ist beispielsweise die Stromquelle derart aufgebaut, dass eine Leistungsquelle 80 mit einer Last LD über eine Steuerungsschaltung 81 verbunden ist, die einen Ausgangsstrom steuert, und die Referenzspannung Vr einer Referenzspannungsquelle 84 wird an einem Eingangsanschluss eines Fehlerverstärkers 82 ausgegeben, und eine Detektionsspannung Vs, die erzeugt wird, wenn der Ausgangsstrom der Leistungsquelle 80 zu einem Detektionswiderstand 83 für einen elektrischen Strom fließt, wird an dem anderen Eingangsanschluss des Fehlerverstärkers 82 ausgegeben, und der Fehlerverstärker 82 gibt ein Steuerungssignal an die Steuerungsschaltung 81 aus, so dass die Referenzspannung Vr und die Detektionsspannung Vs immer gleich zueinander sind, und folglich liefert eine Konstantstromleistungsquelle 8 einen stabilen Ausgangsstrom an die Last LD.
Die oben genannte Hochfrequenzblockierschaltung 7 blockiert den Fluss eines hochfrequenten wechselstromgedämpften Oszillationsspannungssignals zu der Stromquelle, und legt ein Vormagnetisierungsfeld an den amorphen Draht an, indem dem niederfrequenten Rückkopplungssignal erlaubt wird, zu der Detektionsspule zu fließen und der gleiche Betrieb/Wirkung wie in den obigen Beispielen wird erreichet, indem im Wesentlichen kein problematischer Einfluss auf die wechselstromgedämpfte Oszillationsspannung ausgeübt wird, die ein Detektionssignal ist, um eine genaue Magnetfelddetektion durchzuführen, und arbeitet bezüglich der Frequenz und ist folglich ein Filter von einem Typ, der keinen Verbrauch (Verlust) in der Spule verursacht.
Gemäß der vorliegenden Erfindung können ein Transformator oder eine induktive Kopplungsschaltung, eine optische Kopplungsschaltung, eine hochfrequenzgekoppelte Schaltung, eine Filterschaltung oder andere Schaltungen wie beispielsweise kapazitive Kopplungsschaltung, verwendet werden als Entkopplungsschaltung neben dem Widerstand R, der Spule L und dem Kondensator C.
Die vorliegende Erfindung ist anwendbar für eine Magnetdetektion einer Forschungsvorrichtung, beispielsweise Magmaaktivität, Erdbebenvorhersage und Sonnenstrahlung, basierend auf einer Geomagnetismusänderung, ist anwendbar für eine hochgenaue Magnetmessvorrichtung in der Forschung auf dem Gebiet der Physik und der Chemie, ist anwendbar auf eine hochgenaue Magnetdetektion, beispielsweise durch eine Magnethindernismessvorrichtung, ist anwendbar zur Detektion von Fremdsubstanzen, die in Lebensmitteln enthalten sind, ist anwendbar auf das Lesen von Magnetmustern in einem Sicherheitsschleusentor oder einer Magnetkarte und ist anwendbar zur Untersuchung von Magnetmustern einer Banknote.
Es wird explizit betont, dass alle in der Beschreibung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale als getrennt und unabhängig voneinander zum Zweck der ursprünglichen Offenbarung ebenso wie zum Zweck des Einschränkens der beanspruchten Erfindung unabhängig von den Merkmalskombinationen in den Ausführungsformen und/oder den Ansprüchen angesehen werden sollen. Es wird explizit festgehalten, dass alle Bereichsangaben oder Angaben von Gruppen von Einheiten jeden möglichen Zwischenwert oder Untergruppe von Einheiten zum Zweck der ursprünglichen Offenbarung ebenso wie zum Zweck des Einschränkens der beanspruchten Erfindung offenbaren, insbesondere auch als Grenze einer Bereichsangabe.

Claims

Magnetfelddetektionsvorrichtung mit einem Magnetimpedanzsensor, der ein Magnetimpedanzelement (1) aufweist, wobei ein pulsierender oder hochfrequenter elektrischer Strom an einen amorphen Draht (10) angelegt wird, und eine wechselstromgedämpfte Oszillationsspannung durch eine Detektionsspule (11), die um den amorphen Draht (10) gewickelt ist, in Antwort auf ihr externes Magnetfeld induziert und von der Detektionsspule (11) ausgegeben wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Entkopplungsschaltung (3) mit einer Schaltung verbunden ist zwischen einer Spannungsquelle oder Stromquelle und der Detektionsspule (11) und konfiguriert ist zum Blockieren des Flusses der wechselstromgedämpften Oszillationsspannung zu der Spannungsquelle oder Stromquelle bei Anliegen des Magnetfelds an dem amorphen Draht (10) basierend auf dem Magnetfeld, das an der Detektionsspule (11) induziert wird, die durch die Spannungsquelle oder Stromquelle energetisiert wird.
Magnetfelddetektionsvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Entkopplungsschaltung ein Impedanznetzwerk (3) aufweist, das von einem Widerstand, einer Spule und einem Kondensator mindestens eines oder eine Kombination davon aufweist, und wobei ein Vormagnetisierungsfeld an den amorphen Draht (10) angelegt wird basierend auf dem Magnetfeld, das an der Detektionsspule (11) induziert wird, die durch das Impedanznetzwerk energetisiert wird.
Magnetfelddetektionsvorrichtung mit einem Magnetimpedanzsensor, der ein Magnetimpedanzelement (1) aufweist, wobei ein pulsierender oder hochfrequenter elektrischer Strom an einen amorphen Draht angelegt wird, und eine wechselstromgedämpfte Oszillationsspannung durch eine Detektionsspule (11), die um den amorphen Draht (10) gewickelt ist, in Antwort auf dessen externes Magnetfeld induziert und von der Detektionsspule (11) ausgegeben wird, und einer Detektionsschaltung zum Umwandeln der wechselstromgedämpften Oszillationsspannung, die von der Detektionsspule ausgegeben wird, in ein Spannungssignal in Antwort auf die Intensität des externen Magnetfelds, einem Verstärker (5) zum Verstärken des Spannungssignals auf ein verstärktes Spannungssignal mit einer vorbestimmten Amplitude, und einem Impedanznetzwerk (3), das mit einem Ausgangsanschluss des Verstärkers (5) verbunden ist, um den Strom oder die Spannung zu erhalten, mit mindestens einem Widerstand, einer Spule und/oder einem Kondensator oder einer Kombination davon, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektionsspule (11) durch das Impedanznetzwerk (3) mit dem Ausgangsanschluss des Verstärkers (5) verbunden ist und ein Rückkopplungsmagnetfeld an den amorphen Draht (10) angelegt wird basierend auf dem Magnetfeld, das an der Detektionsspule (11) induziert wird, die durch einen Ausgangsstrom des Verstärkers (5) energetisiert wird.
Magnetfelddetektionsvorrichtung nach Anspruch 3, bei der das Impedanznetzwerk (3) mit dem Ausgangsanschluss des Verstärkers (5) über eine frequenzselektive Schaltung verbunden ist, und wobei das Rückkopplungsmagnetfeld, das gemäß der Frequenz durch die frequenzselektive Schaltung ausgewählt wird, an den amorphen Draht (10) angelegt wird.