JP2000028695A - 磁気測定方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コアの形状や特性の影響を受けにくく、高い
周波数の交流励磁信号を用いて測定することができる磁
気検出方法及び装置を提供する。 【解決手段】 センサヘッド１は、高透磁率磁性材料の
コア２の上部に励磁用コイル４が、コア２の下部に検出
用コイル６が巻回されている。励磁用コイル４には、交
流信号源２０と直流信号源２４とがそれぞれ抵抗２２、
抵抗２６を介して接続されている。交流信号源２０によ
る交流励磁信号に、直流信号源２４による直流信号が加
えられて励磁用コイル４を励磁する。直流信号源２４に
よる直流信号は、交流励磁信号の正部分全域又は負部分
全域における磁化がコア２の磁化飽和領域になるように
交流励磁信号をシフトする。検出用コイル６には、検出
信号を増幅する増幅器３０、同期検波回路３２、ローパ
スフィルタ３４が接続されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気測定方法及び
装置に係り、特に、磁性材料からなるコアに交流励磁信
号を印加して励磁し、励磁されたコアの磁束変化を検出
することにより、コアに印加された磁気を測定する磁気
測定方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】磁気センサは、ハードディスクやフロッ
ピーディスク等の磁気記録用ヘッドや、メカトロニクス
における各種センサ、医用電子技術における各種セン
サ、磁気方位センサ、環境磁気センサなどに幅広く使用
されている。フラックスゲートセンサは、地磁気検出に
使用されたものでフラックスゲート磁界センサとも呼ば
れている。これは、高透磁率材料の磁気的非線形性を利
用した磁気センサであり、高感度で扱いやすく、指向性
が鋭いので、月の地磁気などの微小な磁気や磁気の方向
成分を測定するために使われている。

【０００３】従来のフラックスゲートセンサは、例え
ば、図１２に示すように、高透磁率磁性材料、例えば、
パーマロイ（ニッケル−鉄合金）からなる直線状のコア
１０２の上部に励磁用コイル１０４が巻回され、コア１
０２の下部に検出用コイル１０６が巻回されている。励
磁用コイル１０４によりコア２が励磁され、検出用コイ
ル１０６によりコア２の磁束変化を検出する。

【０００４】励磁用コイル１０４には、周波数２ｆの発
振器１２０が１／２分周器１２２を介して接続されてい
る。励磁用コイル１０４は周波数ｆでコア１０２を励磁
する。検出用コイル１０６には、検出信号を増幅するプ
リアンプ１３０が接続され、プリアンプ１３０には発振
器１２０の周波数２ｆの交流信号により同期するロック
インアンプ１３２が接続されている。プリアンプ１３０
により増幅された検出信号はロックインアンプ１３２に
より周波数２ｆの交流信号に同期して検波され、検波さ
れた信号は増幅されて出力される。

【０００５】従来のフラックスゲートセンサの検出原理
は、磁性材料のＢ−Ｈカーブの特性が、外部磁性Ｈによ
り正又は負の方向に大きくずれると、それによる磁束密
度Ｂが飽和するため、磁束密度Ｂの交流磁界周波数成分
に二次高調波歪みが発生し、その二次高調波歪みを検出
用コイル１０６により検出する。図１３に示すように、
外部磁界Ｈexがゼロの場合に、励磁用コイル１０４によ
り磁束密度が正負両方向において飽和する直前まで励磁
電流をかけておく。外部磁界Ｈが印加されると、交流磁
界の正部分の極大部分、又は交流磁界の負成分の極小部
分のいずれか一方が磁束密度Ｂの飽和領域に入る。この
ことにより磁束密度の交流磁界周波数成分に二次高調波
歪みが発生する。これにより外部磁界Ｈexを検出する。

【０００６】外部磁界Ｈexがゼロの場合には、図１４
（ａ）に示すような歪のない正弦波の磁束密度Ｂが得ら
れ、この磁束密度Ｂの時間微分も、図１４（ｂ）に示す
ように正弦波となる。このため、その周波数スペクトル
は、図１４（ｃ）に示すように、周波数ｆの振幅のみが
表れる。外部磁界Ｈexが印加されると、図１４（ｄ）に
示すように磁束密度Ｂの極大部分が平坦となるように歪
んだ磁束密度Ｂが得られる。この磁束密度Ｂの時間微分
は、図１４（ｅ）に示すように歪んだ二次高調波を含む
ものとなる。このため、その周波数スペクトルは、図１
４（ｆ）に示すように、周波数ｆの振幅に加えて周波数
２ｆの振幅とが表れる。周波数２ｆの振幅から外部磁界
Ｈexの大きさを知ることができる。

【０００７】従来のフラックスゲートセンサとしては、
その他に、直線状の高透磁率磁心を平行に設置し、励磁
コイルに交流を通電して反平行に交流励磁するものや、
直線状の２磁心を連結してリング状磁心とするものがあ
るが、その検出原理は同じである（毛利佳年雄著「磁気
センサ理工学」（株式会社コロナ社、１９９８年３月１
０日初版発行）第８０〜８９頁参照）。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来のフラックスゲー
トセンサにおいて、二次高調波が発生するためには、励
磁周波数においてコアが十分な非線形特性を有していな
ければならない。しかしながら、励磁周波数が高くなる
と、非線形性が劣化して十分な二次高調波が発生しなく
なる。このため、励磁周波数を高くすることができず、
高周波数の被測定磁界を測定することができない。

【０００９】従来のフラックスゲートセンサでは、原理
的に大きな基本周波数信号が存在する中で、微弱な二次
高調波信号を抽出するものであるので、検出回路のダイ
ナミックレンジを大きくとる必要があり、検出感度を更
に上げることは困難である。このため、従来においても
コア構造を工夫することにより、大きな基本周波数信号
を相殺し二次高調波信号のみを出力するようにしたもの
があるが、二次高調波信号が小さいために検出感度には
限界があった。

【００１０】本発明の目的は、コアの形状や特性の影響
を受けにくい磁気検出方法及び装置を提供することにあ
る。本発明の他の目的は、高い周波数の交流励磁信号を
用いて測定することができる磁気検出方法及び装置を提
供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的は、磁性材料か
らなるコアに交流励磁信号を印加して励磁し、励磁され
た前記コアの磁束変化を検出することにより、前記コア
に印加された磁気を測定する磁気測定方法において、前
記交流励磁信号の極大部分又は極小部分による前記コア
の磁化が前記磁性材料の磁化飽和領域に及ぶように前記
交流励磁信号に直流信号を印加することを特徴とする磁
気測定方法によって達成される。

【００１２】上述した磁気測定方法において、前記直流
信号は、前記交流励磁信号の正部分全域又は負部分全域
による前記コアの磁化が前記磁性材料の磁化飽和領域に
ほぼ及ぶような大きさであることが望ましい。上述した
磁気測定方法において、第１の方向に励磁される前記コ
アの第１の部分の磁束変化と、前記第１の方向とは逆の
第２の方向に励磁される前記コアの第２の部分の磁束変
化とに基づいて、前記コアに印加された磁気を測定する
ようにしてもよい。

【００１３】上述した磁気測定方法において、前記交流
励磁信号に同期して前記コアの磁束変化を検出するよう
にしてもよい。上記目的は、磁性材料からなるコアと、
前記コアを励磁する励磁用コイルと、前記励磁用コイル
に交流励磁信号を印加する励磁手段と、前記交流励磁信
号の極大部分又は極小部分による前記コアの磁化が前記
磁性材料の磁化飽和領域に及ぶように前記交流励磁信号
に直流信号を印加する直流印加手段と、前記励磁用コイ
ルにより励磁された前記コアの磁束変化を検出する検出
手段とを有することを特徴とする磁気測定装置によって
達成される。

【００１４】上述した磁気測定装置において、前記直流
印加手段により印加される前記直流信号は、前記交流励
磁信号の正部分全域又は負部分全域による前記コアの磁
化が前記磁性材料の磁化飽和領域にほぼ及ぶような大き
さであることが望ましい。上述した磁気測定装置におい
て、前記検出手段は、第１の方向に励磁される前記コア
の第１の部分の磁束変化と、前記第１の方向とは逆の第
２の方向に励磁される前記コアの第２の部分の磁束変化
とに基づいて、前記コアの磁束変化を検出するようにし
てもよい。

【００１５】上述した磁気測定装置において、前記励磁
手段は、前記励磁手段の前記交流励磁信号に同期して前
記コアの磁束変化を検出するようにしてもよい。上述し
た磁気測定装置において、前記励磁コイルは、前記コア
の所定領域を一方から他方に巻回され、折り返されて他
方から一方に巻回されるようにしてもよい。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の第１実施形態による磁気
測定装置を図１乃至図３を用いて説明する。図１は本実
施形態の磁気測定装置を示す図であり、図２は本実施形
態の磁気測定装置の測定原理を説明するための図であ
り、図３は本実施形態の磁気測定装置の測定結果を示す
グラフである。

【００１７】磁気測定装置のセンサヘッド１は、高透磁
率磁性材料、例えば、パーマロイ（ニッケル−鉄合金）
からなる直線状のコア２の上部に励磁用コイル４が巻回
されている。励磁用コイル４によりコア２は磁化され
る。検出用コイル６は、図１に示すように、コア２の下
部に巻回されている。検出用コイル６は、コア２の磁束
変化を検出する。

【００１８】励磁用コイル４には、交流励磁信号を供給
する交流信号源２０と、直流信号を印加する直流信号源
２４とが、それぞれ抵抗２２、抵抗２６を介して接続さ
れている。交流信号源２０による交流励磁信号に、直流
信号源２４による直流信号が加えられて励磁用コイル４
を励磁する。交流信号源２０による交流励磁信号は、例
えば、コア２の飽和値を振幅とする周波数ｆの交流信号
である。直流信号源２４による直流信号は、例えば、交
流励磁信号の正部分全域又は負部分全域における磁化が
コア２の磁化飽和領域になるように交流励磁信号を例え
ば正の方向にシフトする。

【００１９】検出用コイル６には、検出信号を増幅する
増幅器３０が接続され、増幅器３０には交流信号源２０
の交流信号により同期する同期検波回路３２が接続され
ている。同期検波回路３２には低周波信号を濾過するロ
ーパスフィルタ３４が接続されている。増幅器３０によ
り増幅された検出信号は同期検波回路３２により交流励
磁信号に同期して検波され、ローパスフィルタ３４によ
り直流信号として出力される。

【００２０】次に、本実施形態の磁気測定装置の測定原
理について図２及び図３を用いて説明する。磁気測定装
置は、励磁用コイル４によりコア２に交流励磁信号を印
加したときのコア２の磁束変化を、検出用コイル６によ
り検出することにより外部磁界Ｈexを測定する。交流励
磁信号によるコア２の磁束変化は、コア２の磁性材料の
Ｂ−Ｈカーブに応じて定まる。

【００２１】本実施形態では、交流信号源２０による交
流信号と直流信号源２４による直流信号とを印加するこ
とにより、図２に示すように、交流励磁信号を原点から
シフトし、交流信号の正部分全域がコア２の磁性材料の
Ｂ−Ｈカーブの飽和領域になるようにしている。外部磁
界Ｈexがゼロの場合には、図２（ａ）、（ｂ）において
細い線で示すように、交流励磁信号は正部分全域がＢ−
Ｈカーブの飽和領域となるように磁化される。その結
果、磁束密度Ｂは図２（ａ）、（ｂ）の真ん中のグラフ
で細い線で示すように、交流励磁信号の正部分が平ら
で、負部分が下向き正弦波となる。したがって、磁束密
度Ｂの時間微分である検出用コイル１６による検出信号
Ｖは、図２（ａ）、（ｂ）の右側のグラフに細い線で示
すようになる。

【００２２】図２（ａ）に示すように、外部磁界Ｈexと
して、外部磁界Ｈexと同じ方向に磁界Ｈｏが印加される
と、コア２においては交流励磁信号を強くする方向に作
用するので、図２（ａ）の左上部のグラフにおいて太い
線で示すように、交流信号の正部分と負部分の一部がＢ
−Ｈカーブの飽和領域になり、磁束密度Ｂは、平らとな
る部分が長く、正弦波状の負部分が小さくなる。したが
って、磁束密度Ｂの時間微分である検出用コイル１６に
よる検出信号Ｖは、図２（ａ）の右側のグラフに太い線
で示すようになる。

【００２３】図２（ｂ）に示すように、外部磁界Ｈexと
して、外部磁界Ｈexと反対方向に磁界Ｈｏが印加される
と、コア２においては交流励磁信号を弱くする方向に作
用するので、図２（ｂ）の左上部のグラフにおいて太い
線で示すように、交流信号の正部分の一部がＢ−Ｈカー
ブの飽和領域になり、磁束密度Ｂは、平らとなる部分が
短く、正弦波状の負部分が大きく。したがって、磁束密
度Ｂの時間微分である検出用コイル１６による検出信号
Ｖは、図２（ｂ）の右側のグラフに太い線で示すように
なる。

【００２４】このように、図２（ａ）（ｂ）に示すよう
に、検出用コイル６により外部磁界Ｈexに応じた検出信
号Ｖが検出される。図１に示すように、同期検波回路３
２には、交流信号源２０による周波数ｆの交流励磁信号
（図３（ａ））に同期した制御信号（図３（ｂ））が印
加される。その結果、磁束密度Ｂ（図３（ｃ）、
（ｆ））を時間微分した検出用コイル６による検出信号
Ｖ（図３（ｄ）、（ｅ）、（ｇ）、（ｈ））が検波さ
れ、周波数ｆの振幅が検出される。同期検波回路３２に
より増幅された検出信号Ｖはローパスフィルタ３４を介
して出力される。

【００２５】外部磁界Ｈexとして、外部磁界Ｈexと同じ
方向に磁界Ｈｏが印加されると、磁束密度Ｂは、図３
（ｃ）に示すように、正弦波状の負部分が小さくなり、
検出信号Ｖは、図３（ｄ）に示すように、出力信号が小
さくなる。外部磁界Ｈexとして、外部磁界Ｈexと反対方
向に磁界Ｈｏが印加されると、磁束密度Ｂは、図３
（ｅ）に示すように、正弦波状の負部分が大きくなり、
検出信号Ｖは、図３（ｈ）に示すように、出力信号が大
きくなる。

【００２６】なお、本実施形態では、図１に示すよう
に、検出用コイル６による検出信号を周波数ｆに同期す
る同期検波回路３２により検出したが、図４に示すよう
に、周波数ｆの同期信号が必要ない同調検波回路３３に
より検出してもよいし、図５に示すように、同調回路３
５と周波数ｆに同期する同期検波回路３２とにより検出
してもよい。

【００２７】このように本実施形態によれば、交流励磁
信号の正弦波の一方の正部分又は負部分による磁束変化
のみの特性を利用しているので、コアの形状や磁気特性
により磁化特性が異なったり、高い周波数の交流励磁信
号により磁性材料の磁束変化特性が劣化して、Ｂ−Ｈカ
ーブが変化しても、その変化の影響を受けることなく高
精度の磁化測定が可能である。高い周波数の交流励磁信
号を用いるようにすれば、Ｓ／Ｎ比が向上するとともに
高い出力を得ることができると共に、フェライトのよう
な磁性材料をコアに用いることができる。

【００２８】本発明の第２実施形態による磁気測定装置
を図６乃至図１１を用いて説明する。図６は本実施形態
による磁気測定装置を示す図であり、図７、図８は磁気
測定装置のセンサヘッドの他の具体例を示す図である。
磁気測定装置のセンサヘッド１０は、高透磁率磁性材料
からなるリング状のコア１２全体に励磁用コイル１４が
巻回されている。励磁用コイル１４によりコア１２は、
リング状形状に沿って磁化される。検出用コイル１６
は、図６に示すように、コア１２及び励磁用コイル１４
の外側を巻回している。検出用コイル１６は、外部磁界
Ｈexと同じ第１の方向に励磁されるコア１２の第１の部
分の磁束変化と、外部磁界Ｈexと反対の第２の方向に励
磁されるコア１２の第２の部分の磁束変化との和を検出
する。これにより、検出信号の偶数次の高調波は加算さ
れ、奇数次の高調波は減算されてゼロとなり、Ｓ／Ｎ比
が非常によくなる。

【００２９】本実施形態のセンサヘッド１０では、図７
（ａ）に示すように、リング状のコア１２の所定の開始
位置から励磁用コイル１４を巻始め、コア１２のほぼ全
体を巻回して開始位置近傍で巻終わるようにしている。
これによりコア１２をリング形状に沿った方向に磁化し
ている。しかしながら、このような巻き方だと、リング
に沿って１回巻きのコイルがあるのと等価となり、そこ
に電流が流れると、その電流による磁場が外部に漏れて
くるおそれがある。そこで、図７（ｂ）に示すように、
リング状のコア１２の所定の開始位置から励磁用コイル
１４を巻始め、コア１２のほぼ全体を巻回して開始位置
近傍まで巻回し、その位置で折り返してコア１２を再び
巻回して開始位置で巻終わるようする。このようにする
ことにより、１回巻きをキャンセルするような電流が流
れ、磁場がキャンセルされて外部に漏れなくなるという
利点がある。

【００３０】励磁用コイル１４には、交流励磁信号を供
給する交流信号源２０と抵抗２２が接続され、抵抗２２
には直流信号を印加する直流信号源２４が接続されてい
る。交流信号源２０による交流励磁信号は、例えば、コ
ア１２の飽和値を振幅とする周波数ｆの交流信号であ
る。直流信号源２４による直流信号は、例えば、交流励
磁信号の正部分全域又は負部分全域における磁化がコア
１２の磁化飽和領域になるように、交流励磁信号を正又
は負の方向にシフトする。

【００３１】検出用コイル１６には、検出信号を増幅す
る増幅器３０が接続され、増幅器３０には交流信号源２
０の交流信号により同期する同期検波回路３２が接続さ
れている。同期検波回路３２には低周波信号を濾過する
ローパスフィルタ３４が接続されている。増幅器３０に
より増幅された検出信号は同期検波回路３２により交流
励磁信号に同期して検波され、ローパスフィルタ３４を
介して出力される。

【００３２】本実施形態の磁気測定装置のセンサヘッド
１０としては、図６及び図７に示す具体例の他に、図８
に示すような他の具体例のものでもよい。図８（ａ）に
示すセンサヘッド４０は、図６に示すリング状のコア１
２を縦方向に延ばして円筒状のコア４２としたものであ
る。励磁用コイル４４は、円筒状のコア４２に巻回され
ている。検出用コイル４６は、コア４２の励磁用コイル
４４の外側に、励磁用コイル４４とほぼ直交して巻回さ
れている。

【００３３】図８（ｂ）に示すセンサヘッド５０は、図
６に示すリング状のコア１２を２分割して２つの直線状
コア５２ａ、５２ｂとしたものである。２つの直線状コ
ア５２ａ、５２ｂはほぼ平行に配置される。励磁用コイ
ル５４は、直線状コア５２ａ、５２ｂを互いに反対方向
に磁化するように巻回されている。検出用コイル５６
は、２つの直線状コア５２ａ、５２ｂを束ねるように、
その外側に巻回される。

【００３４】なお、図８に示す他の具体例においても、
図７（ｂ）に示すように、検出用コイルを折り返して二
重に巻回するようにしても良い。次に、本実施形態の磁
気測定装置の測定原理について図９乃至図１１を用いて
説明する。磁気測定装置は、励磁用コイル１４によりコ
ア１２に交流励磁信号を印加したときのコア１２の磁束
変化を、検出用コイル１６により検出することにより外
部磁界Ｈexを測定する。交流励磁信号によるコア１２の
磁束変化は、コア１２の磁性材料のＢ−Ｈカーブに応じ
て定まる。

【００３５】本実施形態では、交流信号源２０による交
流信号に直流信号源２４による直流信号を印加すること
により、図９に示すように、交流励磁信号を原点からシ
フトし、交流信号の正部分全域がコア１２の磁性材料の
Ｂ−Ｈカーブの飽和領域になるようにしている。図９の
左上部のグラフは、磁化方向が外部磁界Ｈexの方向と反
対方向であるコア１２の左側のコア１２ａの磁化を示す
ものであり、図９の左下部のグラフは、磁化方向が外部
磁界Ｈexの方向であるコア１２の右側のコア１２ｂの磁
化を示すものである。

【００３６】外部磁界Ｈexがゼロの場合には、図９にお
いて細い線で示すように、交流励磁信号は正部分全域が
Ｂ−Ｈカーブの飽和領域となるように磁化される。した
がって、交流励磁信号によるコア１２ａ、１２ｂにおけ
る磁束密度Ｂ１、Ｂ２は、図９に示すように、交流励磁
信号の正部分が平らで、負部分が下向き正弦波となる。
磁束密度Ｂ１、Ｂ２の時間微分である磁束変化の検出信
号Ｖ１、Ｖ２は、図９に示すようになる。検出用コイル
１６による検出信号は、検出信号Ｖ１から検出信号Ｖ２
を差し引いたものであるから、図９の右側のグラフに細
い線で示すように、常にゼロとなる。

【００３７】図９に示すように、外部磁界Ｈexとして、
外部磁界Ｈexと同じ方向に磁界Ｈｏが印加されると、コ
ア１２ａにおいては交流励磁信号を弱くする方向に作用
するので、図９の左上部のグラフにおいて太い線で示す
ように、交流信号の正部分の一部のみがＢ−Ｈカーブの
飽和領域になり、その結果、磁束密度Ｂ１は平らとなる
部分が短く、正弦波状の負部分が大きくなり、磁束密度
Ｂ１の時間微分である磁束変化の検出信号Ｖ１は、図９
に示すようになる。

【００３８】一方、磁界Ｈｏはコア１２ａにおいては交
流励磁信号を強くする方向に作用するので、図９の左下
部のグラフにおいて太い線で示すように、交流信号の正
部分及び負部分の一部がＢ−Ｈカーブの飽和領域にな
り、その結果、磁束密度Ｂ２は平らとなる部分が長く、
正弦波状の負部分が小さくなり、磁束密度Ｂ２の時間微
分である磁束変化の検出信号Ｖ２は、図９に示すように
なる。

【００３９】検出用コイル１６による検出信号Ｖは、検
出信号Ｖ１から検出信号Ｖ２を差し引き、図９の右側の
グラフに太い線で示すように、周波数ｆの信号となる。
図１０に示すように、外部磁界Ｈexとして、外部磁界Ｈ
exと反対方向に磁界Ｈｏが印加されると、コア１２ａに
おいては交流励磁信号を強くする方向に作用するので、
図１０の左上部のグラフにおいて太い線で示すように、
交流信号の正部分と負部分の一部がＢ−Ｈカーブの飽和
領域になり、その結果、磁束密度Ｂ１は平らとなる部分
が長く、正弦波状の負部分が小さくなり、磁束密度Ｂ１
の時間微分である磁束変化の検出信号Ｖ１は、図１０に
示すようになる。

【００４０】一方、磁界Ｈｏはコア１２ａにおいては交
流励磁信号を弱くする方向に作用するので、図１０の左
下部のグラフにおいて太い線で示すように、交流信号の
正部分の一部のみがＢ−Ｈカーブの飽和領域になり、そ
の結果、磁束密度Ｂ２は平らとなる部分が短く、正弦波
状の負部分が大きくなり、磁束密度Ｂ２の時間微分であ
る磁束変化の検出信号Ｖ２は、図１０に示すようにな
る。

【００４１】検出用コイル１６による検出信号Ｖは、検
出信号Ｖ１から検出信号Ｖ２を差し引き、図１０の右側
のグラフに太い線で示すように、平らな部分から正弦波
が上向きに突出した波形となる。図１０の検出信号Ｖ
は、図９の検出信号Ｖの波形を反転した波形となる。こ
のように、図９及び図１０に示すように、検出用コイル
１６により外部磁界Ｈexに応じた検出信号Ｖ１−Ｖ２が
検出される。

【００４２】図１１に示すように、同期検波回路３２に
は、交流信号源２０による周波数ｆの交流励磁信号（図
１１（ａ））に同期した制御信号（図１１（ｂ））が印
加される。その結果、検出用コイル１６による検出信号
Ｖは信号成分のみが増幅され、Ｓ／Ｎ比のよい検出信号
Ｖが得られる。同期検波回路３２により検波された検出
信号Ｖはローパスフィルタ３４を介して出力される。

【００４３】図９の場合には、図１１（ｃ）に示す検出
信号Ｖが得られ、周波数ｆの制御信号により検波するこ
とにより、検出信号Ｖと制御信号との位相差により決定
される符号であって、図１１（ｄ）に示す振幅を絶対値
とする出力信号が得られる。図１０の場合には、図１１
（ｅ）に示す検出信号Ｖが得られ、周波数ｆの制御信号
により検波することにより、検出信号Ｖと制御信号との
位相差により決定される符号であって、図１１（ｆ）に
示す振幅を絶対値とする出力信号が得られる。図９と図
１０とでは、検出信号Ｖの位相が異なり、反転している
ので、出力信号の符号は互いに異なることになる。

【００４４】このように本実施形態によれば、交流励磁
信号の正弦波の一方の正部分又は負部分による磁束変化
のみの特性を利用しているので、コアの形状や磁気特性
により磁化特性が異なったり、高い周波数の交流励磁信
号により磁性材料の磁束変化特性が劣化して、Ｂ−Ｈカ
ーブが変化しても、その変化の影響を受けることなく高
精度の磁化測定が可能である。高い周波数の交流励磁信
号を用いるようにすれば、Ｓ／Ｎ比が向上するとともに
高い出力を得ることができると共に、フェライトのよう
な磁性材料をコアに用いることができる。

【００４５】本発明は上記実施形態に限らず種々の変形
が可能である。例えば、上記実施形態ではコアをパーマ
ロイにより形成したが、他の磁性材料、フェライトや、
アモルファス系磁性材料等を用いてもよい。また、上記
実施形態では交流励磁信号の正部分又は負部分のほぼ全
域が、磁性材料の磁化飽和領域となるように交流信号及
び直流信号を定めたが、少なくとも交流励磁信号の正部
分又は負部分の一部、すなわち、交流励磁信号の極大部
分又は極小部分が磁性材料の磁化飽和領域となるように
交流信号及び直流信号を定めればよい。

【００４６】また、上記実施形態では磁気測定装置に本
発明を適用したが、磁気測定装置の具体的構成は上記実
施形態のものに限るものではなく、他の構成の磁気測定
装置に本発明を適用してもよい。

【００４７】

【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、交流励磁
信号の極大部分又は極小部分による磁束変化のみの特性
を利用しているので、コアの形状や磁気特性により磁化
特性が異なったり、高い周波数の交流励磁信号により磁
性材料の磁束変化特性が変化しても、その変化の影響を
受けることなく高精度の磁化測定が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態による磁気測定装置を示
す図である。

【図２】本発明の第１実施形態による磁気測定装置の測
定原理を説明するための図である。

【図３】本発明の第１実施形態による磁気測定装置の測
定波形を示すグラフである。

【図４】本発明の第１実施形態による磁気測定装置の検
出回路の変形例を示す図である。

【図５】本発明の第１実施形態による磁気測定装置の検
出回路の変形例を示す図である。

【図６】本発明の第２実施形態による磁気測定装置を示
す図である。

【図７】本発明の第２実施形態による磁気測定装置のセ
ンサヘッドの変形例を示す図である。

【図８】磁気測定装置のセンサヘッドの他の具体例を示
す図である。

【図９】本発明の第２実施形態による磁気測定装置の測
定原理を説明するための図である。

【図１０】本発明の第２実施形態による磁気測定装置の
測定原理を説明するための図である。

【図１１】本発明の第２実施形態による磁気測定装置の
測定波形を示すグラフである。

【図１２】従来のフラックスゲートセンサを示す図であ
る。

【図１３】従来のフラックスゲートセンサの測定原理を
説明するための図である。

【図１４】従来のフラックスゲートセンサの測定原理を
説明するための図である。

【符号の説明】

１…センサヘッド ２…コア ４…励磁用コイル ６…検出用コイル １０…センサヘッド １２…コア １４…励磁用コイル １６…検出用コイル ２０…交流信号源 ２２…抵抗 ２４…直流信号源 ２６…抵抗 ３０…増幅器 ３２…同期検波回路 ３３…同調検波回路 ３４…ローパスフィルタ ３５…同調回路 ４０…センサヘッド ４２…コア ４４…励磁用コイル ４６…検出用コイル ５０…センサヘッド ５２ａ、５２ｂ…直線状コア ５４…励磁用コイル ５６…検出用コイル

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁性材料からなるコアに交流励磁信号を
   印加して励磁し、励磁された前記コアの磁束変化を検出
   することにより、前記コアに印加された磁気を測定する
   磁気測定方法において、 前記交流励磁信号の極大部分又は極小部分による前記コ
   アの磁化が前記磁性材料の磁化飽和領域に及ぶように前
   記交流励磁信号に直流信号を印加することを特徴とする
   磁気測定方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の磁気測定方法において、 前記直流信号は、前記交流励磁信号の正部分全域又は負
   部分全域による前記コアの磁化が前記磁性材料の磁化飽
   和領域にほぼ及ぶような大きさであることを特徴とする
   磁気測定方法。
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載の磁気測定方法にお
   いて、 第１の方向に励磁される前記コアの第１の部分の磁束変
   化と、前記第１の方向とは逆の第２の方向に励磁される
   前記コアの第２の部分の磁束変化とに基づいて、前記コ
   アに印加された磁気を測定することを特徴とする磁気測
   定方法。
4. 【請求項４】 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の
   磁気測定方法において、 前記交流励磁信号に同期して前記コアの磁束変化を検出
   することを特徴とする磁気測定方法。
5. 【請求項５】 磁性材料からなるコアと、前記コアを励
   磁する励磁用コイルと、前記励磁用コイルに交流励磁信
   号を印加する励磁手段と、前記交流励磁信号の極大部分
   又は極小部分による前記コアの磁化が前記磁性材料の磁
   化飽和領域に及ぶように前記交流励磁信号に直流信号を
   印加する直流印加手段と、前記励磁用コイルにより励磁
   された前記コアの磁束変化を検出する検出手段とを有す
   ることを特徴とする磁気測定装置。
6. 【請求項６】 請求項５記載の磁気測定装置において、 前記直流印加手段により印加される前記直流信号は、前
   記交流励磁信号の正部分全域又は負部分全域による前記
   コアの磁化が前記磁性材料の磁化飽和領域にほぼ及ぶよ
   うな大きさであることを特徴とする磁気測定装置。
7. 【請求項７】 請求項５又は６記載の磁気測定装置にお
   いて、 前記検出手段は、 第１の方向に励磁される前記コアの第１の部分の磁束変
   化と、前記第１の方向とは逆の第２の方向に励磁される
   前記コアの第２の部分の磁束変化とに基づいて、前記コ
   アの磁束変化を検出することを特徴とする磁気測定装
   置。
8. 【請求項８】 請求項５乃至７のいずれか１項に記載の
   磁気測定装置において、 前記励磁手段は、前記励磁手段の前記交流励磁信号に同
   期して前記コアの磁束変化を検出することを特徴とする
   磁気測定装置。
9. 【請求項９】 請求項５乃至８のいずれか１項に記載の
   磁気測定装置において、 前記励磁コイルは、前記コアの所定領域を一方から他方
   に巻回され、折り返されて他方から一方に巻回されてい
   ることを特徴とする磁気測定装置。