JP2000162294A - Magnetic field sensor - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ＭＩ（マグネット
・インピーダンス）素子を用いて磁界、特に微小磁界を
検出する磁界センサに関する。[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a magnetic field sensor for detecting a magnetic field, particularly a minute magnetic field, using an MI (magnet impedance) element.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来より、磁界強度を検出するＭＩ素子
を用いた磁界センサが知られている。このＭＩ素子は、
磁界が加わるとインピーダンスが変化する素子であり、
素子のインピーダンスを計測することによって磁界強度
を検出できる。2. Description of the Related Art Conventionally, a magnetic field sensor using an MI element for detecting a magnetic field intensity has been known. This MI element
An element whose impedance changes when a magnetic field is applied.
The magnetic field strength can be detected by measuring the impedance of the element.
【０００３】このＭＩ素子の磁界に対するインピーダン
ス特性例を図２に示す。図２から磁界に対するインピー
ダンス変化率の大きい領域（例えばＡ点）にＭＩ素子を
磁界バイアスすることにより、微小磁界センサの検出素
子として利用できることがわかる。FIG. 2 shows an example of impedance characteristics of the MI element with respect to a magnetic field. From FIG. 2, it can be seen that the MI element can be used as a detection element of a minute magnetic field sensor by applying a magnetic field bias to the MI element in a region (for example, point A) where the rate of change in impedance with respect to the magnetic field is large.
【０００４】この原理を用いた典型的な磁界センサの構
成を図３に示す。図において、ＭＩ素子１０は、バイア
ス磁石１２により、インピーダンス変化率の大きい磁界
バイアス点（例えば、図２におけるＡ点）にバイアスさ
れている。正弦波発振器１４とバッファ１６からなる駆
動回路１８により、一定振幅の交流電流が発生され、こ
れがＭＩ素子の一端に印加されている。このＭＩ素子の
他端はアースに接続されており、駆動回路１８からの交
流電流がＭＩ素子に通電される。FIG. 3 shows a configuration of a typical magnetic field sensor using this principle. In the figure, the MI element 10 is biased by a bias magnet 12 to a magnetic field bias point (for example, point A in FIG. 2) having a large impedance change rate. A drive circuit 18 including a sine wave oscillator 14 and a buffer 16 generates a constant amplitude alternating current, which is applied to one end of the MI element. The other end of the MI element is connected to the ground, and an alternating current from the drive circuit 18 flows through the MI element.
【０００５】また、このＭＩ素子１０の一端には、検出
回路２０の増幅回路２２が接続されており、ＭＩ素子１
０の端子間に発生する交流電圧を増幅する。増幅回路２
２には整流回路２４が接続されており、増幅回路２２の
出力がここで整流される。これによって、ＭＩ素子１０
のインピーダンスに対応した出力電圧が整流回路２４の
出力に得られ、磁界を検知することができる。[0005] One end of the MI element 10 is connected to an amplifying circuit 22 of a detection circuit 20.
The AC voltage generated between the 0 terminals is amplified. Amplifier circuit 2
A rectifier circuit 24 is connected to 2, and the output of the amplifier circuit 22 is rectified here. Thereby, the MI element 10
Is obtained at the output of the rectifier circuit 24, and the magnetic field can be detected.
【０００６】特に、検出しようとする磁界が０の時に、
ＭＩ素子の磁界が図２のＡ点等に位置するようにバイア
スがかけられているため、磁界の変化に応じたインピー
ダンス変化が大きく、微小磁界を高感度で検出すること
ができる。In particular, when the magnetic field to be detected is zero,
Since the bias is applied so that the magnetic field of the MI element is located at the point A or the like in FIG. 2, a change in impedance according to the change in the magnetic field is large, and a minute magnetic field can be detected with high sensitivity.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＭＩ素
子は、印加磁界の履歴の影響すなわちヒステリシスを有
する。図４に印加磁界を増加させ、減少させたときのイ
ンピーダンス特性を示す。このような磁壁移動（バルク
ハウゼン効果）により生ずるヒステリシスは、磁界セン
サとしての精度を悪くする主要因となっている。However, the MI element has the effect of hysteresis, ie, the effect of the history of the applied magnetic field. FIG. 4 shows impedance characteristics when the applied magnetic field is increased and decreased. Hysteresis caused by such domain wall motion (the Barkhausen effect) is a main factor that degrades the accuracy of the magnetic field sensor.
【０００８】本発明の目的は、ＭＩ素子の磁界バイアス
方法を工夫することにより、検出素子のもつヒステリシ
ス特性によるセンサ精度への影響を低減することにあ
る。An object of the present invention is to reduce the influence on the sensor accuracy due to the hysteresis characteristics of the detection element by devising a method of biasing the magnetic field of the MI element.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明は、検出時間に応
じてインピーダンスが変化するＭＩ素子を用いた磁界セ
ンサであって、直流成分を含んだ交流バイアス磁界をＭ
Ｉ素子に印加する磁界バイアス手段と、ＭＩ素子のイン
ピーダンスを交流バイアス磁界に同期して検出する素子
インピーダンス検出手段と、を有することを特徴とす
る。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a magnetic field sensor using an MI element whose impedance changes according to a detection time.
A magnetic field bias means for applying to the I element and an element impedance detecting means for detecting the impedance of the MI element in synchronization with the AC bias magnetic field are provided.
【００１０】このように、本発明では、磁界バイアス手
段によりＭＩ素子へ直流成分を含む交流バイアス磁界を
印加する。交流バイアス磁界により、ＭＩ素子のインピ
ーダンスは、周期的に変化する。As described above, according to the present invention, the AC bias magnetic field including the DC component is applied to the MI element by the magnetic field bias means. Due to the AC bias magnetic field, the impedance of the MI element changes periodically.
【００１１】ＭＩ素子に直流バイアス磁界を印加した状
態で、同振幅の磁界変化を繰り返し加えた場合の素子イ
ンピーダンス変化の軌跡を図５に示す。このように、交
流磁界に２回目以降の磁界の変化に対しては、安定した
変化を示す。そこで、素子インピーダンス検出手段で、
交流バイアス磁界に同期してＭＩ素子のインピーダンス
を検出することで、ヒステリシスの影響を排除して磁界
の高精度の検出が行える。FIG. 5 shows a locus of element impedance change when a magnetic field change of the same amplitude is repeatedly applied while a DC bias magnetic field is applied to the MI element. As described above, the AC magnetic field shows a stable change with respect to the second and subsequent magnetic field changes. Therefore, element impedance detection means
By detecting the impedance of the MI element in synchronization with the AC bias magnetic field, the effect of hysteresis can be eliminated and the magnetic field can be detected with high accuracy.
【００１２】特に、図５から、１回目の磁界増加印加し
た磁界振幅の最大値、最小値に着目すると、１回目の磁
界の増減に対しては素子インピーダンス値の変動が見ら
れるが、２回目以降の磁界の増減に対しては素子インピ
ーダンス値の変動はほとんど見られないことがわかる。
従って、磁界振幅の最大値や最小値を検出すれば、ヒス
テリシスの影響を排除して高精度の磁界検出が行える。In particular, from FIG. 5, when focusing on the maximum value and the minimum value of the magnetic field amplitude applied in the first magnetic field increase, the element impedance value changes with the first magnetic field increase / decrease, but the second magnetic field increase / decrease. It can be seen that the element impedance value hardly fluctuates with respect to the increase or decrease of the magnetic field thereafter.
Therefore, if the maximum value or the minimum value of the magnetic field amplitude is detected, the effect of the hysteresis can be eliminated and the magnetic field can be detected with high accuracy.
【００１３】また、直流成分の大きさを調整すること
で、ＭＩ素子へ印加される磁界の中心点を調整すること
ができ、ＭＩ素子における磁界−インピーダンス特性の
良好な部分を利用することができる。Further, by adjusting the magnitude of the DC component, the center point of the magnetic field applied to the MI element can be adjusted, and a portion of the MI element having good magnetic field-impedance characteristics can be used. .
【００１４】このように磁界センサを構成し、交流バイ
アス磁界に同期したＭＩ素子インピーダンスを検出する
ことにより、磁気的履歴のほとんどない磁界に対応した
出力が得られ、ＭＩ素子自体のヒステリシス特性による
検出誤差を低減することができる。By configuring the magnetic field sensor as described above and detecting the MI element impedance synchronized with the AC bias magnetic field, an output corresponding to a magnetic field having almost no magnetic history can be obtained. Errors can be reduced.
【００１５】また、前記交流バイアス磁界の振幅幅を、
検出対象である検出磁界の振幅幅より大きく設定するこ
とが好適である。これによって、ＭＩ素子に印加される
磁界の変化方向を交流バイアス磁界によって決定するこ
とができ、検出磁界の変化によるＭＩ素子のヒステリシ
スの悪影響を排除することができる。The amplitude width of the AC bias magnetic field is
It is preferable to set the amplitude to be larger than the amplitude width of the detection magnetic field to be detected. Thus, the direction in which the magnetic field applied to the MI element changes can be determined by the AC bias magnetic field, and the adverse effect of hysteresis of the MI element due to the change in the detected magnetic field can be eliminated.
【００１６】また、前記検出磁界と、前記直流成分を含
む交流バイアス磁界との和であるトータル磁界が、一方
向となるように前記直流成分を設定することが好適であ
る。これによって、ＭＩ素子に印加される磁界が一方向
に限定され、ＭＩ素子の磁界−インピーダンス特性とし
て、一方向の磁界についての特性を利用することができ
る。Preferably, the DC component is set such that a total magnetic field, which is the sum of the detection magnetic field and the AC bias magnetic field including the DC component, is in one direction. As a result, the magnetic field applied to the MI element is limited to one direction, and the characteristic of the magnetic field in one direction can be used as the magnetic field-impedance characteristic of the MI element.
【００１７】また、前記インピーダンス検出手段は、交
流バイアス磁界によって変化する前記ＭＩ素子のインピ
ーダンス検出信号のピークをホールドするピークホール
ド回路を有することが好適である。これによって、ヒス
テリシスの最大値または最小値を検出に利用することが
でき、ヒステリシスの磁界検出への悪影響を排除するこ
とができる。Further, it is preferable that the impedance detecting means includes a peak hold circuit for holding a peak of an impedance detection signal of the MI element, which is changed by an AC bias magnetic field. As a result, the maximum value or the minimum value of the hysteresis can be used for the detection, and the adverse effect of the hysteresis on the detection of the magnetic field can be eliminated.
【００１８】[0018]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態（以
下、実施形態という）について、図面に基づいて説明す
る。Embodiments of the present invention (hereinafter, referred to as embodiments) will be described below with reference to the drawings.
【００１９】図１は、本発明の一実施形態の構成（基本
構成）を示す図である。ＭＩ素子３０の一端には、駆動
回路３２が接続されている。この駆動回路３２は、所定
の交流電流を発生し、これをＭＩ素子３０の一端に印加
する。ＭＩ素子３０の他端はアースに接続されているた
め、このＭＩ素子３０には、駆動回路３２からの交流電
流に応じた電流が流れる。FIG. 1 is a diagram showing a configuration (basic configuration) of an embodiment of the present invention. The drive circuit 32 is connected to one end of the MI element 30. The drive circuit 32 generates a predetermined alternating current and applies it to one end of the MI element 30. Since the other end of the MI element 30 is connected to the ground, a current corresponding to the alternating current from the drive circuit 32 flows through the MI element 30.
【００２０】このＭＩ素子３０の周囲には、コイル３４
が配置されおり、このコイル３４の両端官には、交流源
３６と直流源３８が接続されており、交流源３６からの
交流と直流源３８からの直流成分の両方が重畳された電
流がコイル３４に流れる。従って、このコイル３４によ
り、直流成分を含む交流磁界が発生し、これがＭＩ素子
３０にバイアス磁界として印加される。なお、コイル３
４、交流源３６、直流源３８により交流磁界バイアス手
段４０が構成される。Around the MI element 30, a coil 34
An alternating current source 36 and a direct current source 38 are connected to both ends of the coil 34. A current in which both the alternating current from the alternating current source 36 and the direct current component from the direct current source 38 are superimposed is supplied to the coil 34. Flow to 34. Therefore, an AC magnetic field including a DC component is generated by the coil 34 and applied to the MI element 30 as a bias magnetic field. The coil 3
4. An AC magnetic field biasing means 40 is constituted by the AC source 36 and the DC source 38.
【００２１】ＭＩ素子３０の一端には、素子インピーダ
ンス検出手段４２が接続されている。このＭＩ素子３０
の通電量に基づいて、ＭＩ素子３０のインピーダンスを
検出する。ＭＩ素子３０は、印加される磁界に応じてイ
ンピーダンスが変化する。従って、外部磁界（検出磁
界）が０であれば、交流磁界バイアス手段４０によって
印加されるバイアス磁界に応じたインピーダンスが素子
インピーダンス検出手段によって、検出される。An element impedance detecting means 42 is connected to one end of the MI element 30. This MI element 30
, The impedance of the MI element 30 is detected. The impedance of the MI element 30 changes according to the applied magnetic field. Therefore, if the external magnetic field (detection magnetic field) is 0, the impedance according to the bias magnetic field applied by the AC magnetic field bias means 40 is detected by the element impedance detection means.
【００２２】また、交流磁界バイアス手段４０には、同
期回路４４が接続され、この同期回路４４は、素子イン
ピーダンス検出手段４２に接続されており、同期回路４
４は交流磁界バイアス手段４０により印加される交流バ
イアスに同期して素子インピーダンス検出手段４２にお
けるインピーダンス検出を制御する。A synchronous circuit 44 is connected to the AC magnetic field biasing means 40, and the synchronous circuit 44 is connected to the element impedance detecting means 42.
Reference numeral 4 controls the impedance detection in the element impedance detection means 42 in synchronization with the AC bias applied by the AC magnetic field bias means 40.
【００２３】従って、素子インピーダンス検出手段４２
は、交流磁界バイアス手段４０によりＭＩ素子３０に印
加している磁界が特定の状態である時にインピーダンス
の検出が行える。例えば、バイアス磁界がピーク点にあ
る時のＭＩ素子３０のインピーダンスを測定することが
できる。Therefore, the element impedance detecting means 42
Can detect the impedance when the magnetic field applied to the MI element 30 by the AC magnetic field bias means 40 is in a specific state. For example, the impedance of the MI element 30 when the bias magnetic field is at the peak point can be measured.
【００２４】ＭＩ素子３０は、図５に示すようなヒステ
リシス特性を有しており、そのピーク点（最小点及び最
大点）は、ヒステリシスの影響を受けない。そこで、こ
のピークのインピーダンスを検出することで、磁界−イ
ンピーダンス特性におけるヒステリシスを排除して、高
精度の磁界検出が行える。The MI element 30 has a hysteresis characteristic as shown in FIG. 5, and its peak points (minimum point and maximum point) are not affected by the hysteresis. Therefore, by detecting the impedance of this peak, hysteresis in the magnetic field-impedance characteristic is eliminated, and highly accurate magnetic field detection can be performed.
【００２５】なお、ＭＩ素子には、例えば特開平８−３
２０３６２号公報に記載されているような磁性層と導電
層を積層したタイプのものが好適である。The MI element is disclosed in, for example, JP-A-8-3
A type in which a magnetic layer and a conductive layer are stacked as described in JP-A-20362 is suitable.
【００２６】図６は、実施形態の磁気センサの構成をよ
り詳細に示した図である。このように、駆動回路３２
は、正弦波発振器５０及びバッファ５２からなってい
る。正弦波発振器５０は、１ＭＨｚの駆動周波数を有し
ており、１ＭＨｚの正弦波が出力される。そして、この
１ＭＨｚの正弦波がバッファ５２を介しＭＩ素子３０に
印加される。これによって、ＭＩ素子３０には、印加さ
れる正弦波に応じた電流が流れ、ＭＩ素子３０の一端に
は、振幅変調された電圧が生じる。FIG. 6 is a diagram showing the configuration of the magnetic sensor of the embodiment in more detail. Thus, the drive circuit 32
Is composed of a sine wave oscillator 50 and a buffer 52. The sine wave oscillator 50 has a driving frequency of 1 MHz, and outputs a sine wave of 1 MHz. Then, the 1 MHz sine wave is applied to the MI element 30 via the buffer 52. As a result, a current corresponding to the applied sine wave flows through the MI element 30, and an amplitude-modulated voltage is generated at one end of the MI element 30.
【００２７】ここで、この磁界センサは、ＭＩ素子３０
の磁化容易軸方向に直交する微小な磁界を検出するため
に用いる。ＭＩ素子３０は、空心のコイル３４の中心に
配置されている。このコイル３４には直流＋交流電流
が、交流源３６及び直流源３８から供給され、通電され
る。従って、ＭＩ素子３０には、図７（Ａ）に示すよう
な直流成分を含む交流バイアス磁界が印加される。Here, this magnetic field sensor is an MI element 30
To detect a minute magnetic field orthogonal to the direction of the easy axis of magnetization. The MI element 30 is arranged at the center of the coil 34 of the air core. The coil 34 is supplied with a DC + AC current from an AC source 36 and a DC source 38 and is energized. Therefore, an AC bias magnetic field including a DC component as shown in FIG. 7A is applied to the MI element 30.
【００２８】検出磁界をＨＳ、バイアス磁界の直流成分
をＨＢＤ、交流成分をＨＢＡ・ＳＩＮ（ωｔ）と表現す
る。ＭＩ素子３０には、ＨＳ＋ＨＢＤ＋ＨＢＡ・ＳＩＮ
（ωｔ）の磁界が加わることになる。The detected magnetic field is expressed as HS, the DC component of the bias magnetic field is expressed as HBD, and the AC component is expressed as HBA · SIN (ωt). HS + HBD + HBA · SIN
A magnetic field of (ωt) is applied.
【００２９】ここで、バイアス磁界は、次の条件を満た
すように設定する。Here, the bias magnetic field is set so as to satisfy the following condition.
【００３０】（１）交流バイアス磁界の振幅ＨＢＡが検
出磁界の大きさ｜ＨＳ｜よりも大きくなるように設定す
る。(1) The amplitude HBA of the AC bias magnetic field is set to be larger than the magnitude | HS | of the detected magnetic field.
【００３１】ＨＢＡ ＞ ｜ＨＳ｜ （２）ＭＩ素子３０に加わる磁界が一方向磁界になるよ
うにバイアス磁界を設定する。HBA> | HS | (2) The bias magnetic field is set so that the magnetic field applied to the MI element 30 becomes a one-way magnetic field.
【００３２】ＨＳ＋ＨＢＤ−ＨＢＡ ≧ ０ （３）バイアス磁界の最大値と検出磁界の和の磁界（Ｈ
Ｓ＋ＨＢＤ＋ＨＢＡ）が、ＭＩ素子の磁界−インピーダ
ンス特性において、磁界増加に対して素子インピーダン
スが単調増加する領域で動作するようにバイアス磁界を
設定する。HS + HBD-HBA ≧ 0 (3) The magnetic field (H is the sum of the maximum value of the bias magnetic field and the detection magnetic field)
(S + HBD + HBA) in the magnetic field-impedance characteristic of the MI element, the bias magnetic field is set so as to operate in a region where the element impedance monotonically increases with an increase in the magnetic field.
【００３３】また、素子インピーダンス検出手段４２
は、増幅回路６０、整流回路６２、ピークホールド回路
６４、サンプルホールド回路６６からなっている。そし
て、ＭＩ素子３０には、増幅回路６０が接続されてお
り、増幅回路６０は、ＭＩ素子３０の一端に発生した電
圧を増幅する。この電圧は、ＭＩ素子３０のインピーダ
ンスに応じたものになっており、検出磁界によって変化
する。The element impedance detecting means 42
Is composed of an amplifier circuit 60, a rectifier circuit 62, a peak hold circuit 64, and a sample hold circuit 66. Further, an amplification circuit 60 is connected to the MI element 30, and the amplification circuit 60 amplifies a voltage generated at one end of the MI element 30. This voltage corresponds to the impedance of the MI element 30 and changes according to the detected magnetic field.
【００３４】従って、ＭＩ素子３０両端には、素子イン
ピーダンスにより振幅変調された電圧が生じる。この電
圧を増幅回路６０が増幅する。検出磁界ＨＳ＝０の場合
における増幅回路６０の出力電圧Ｖ０を図７（Ｂ）に示
す。このように、素子インピーダンスが交流バイアス磁
界によって変動するため、駆動回路３２から供給される
交流電流が交流バイアス磁界の変化に伴って振幅変調さ
れた波形になっている。Therefore, a voltage whose amplitude is modulated by the element impedance is generated at both ends of the MI element 30. This voltage is amplified by the amplifier circuit 60. FIG. 7B shows the output voltage V0 of the amplifier circuit 60 when the detection magnetic field HS = 0. As described above, since the element impedance fluctuates due to the AC bias magnetic field, the AC current supplied from the drive circuit 32 has a waveform that is amplitude-modulated with the change in the AC bias magnetic field.
【００３５】増幅回路６０には、整流回路６２が接続さ
れており、この整流回路６２により、電圧Ｖ０を整流す
ることにより、電圧変動が片側に限定された電圧Ｖ１が
得られる。この電圧Ｖ１について、検出磁界ＨＳ＝０の
場合を図７（Ｃ）に示す。この電圧Ｖ１の包絡線には、
ＭＩ素子に加わるトータル磁界ＨＳ＋ＨＢＤ＋ＨＢＡ・
ＳＩＮ（ωｔ）に対応した電圧変化が現れている。A rectifier circuit 62 is connected to the amplifier circuit 60. The rectifier circuit 62 rectifies the voltage V0 to obtain a voltage V1 having a voltage variation limited to one side. FIG. 7C shows a case where the detection magnetic field HS = 0 for the voltage V1. The envelope of this voltage V1 includes:
Total magnetic field applied to the MI element HS + HBD + HBA.
A voltage change corresponding to SIN (ωt) appears.
【００３６】そこで、電圧Ｖ１の包絡線から、交流バイ
アス磁界に同期して出力を取り出せば、検出磁界ＨＳに
対応した成分が得られる。If an output is taken out from the envelope of the voltage V1 in synchronization with the AC bias magnetic field, a component corresponding to the detection magnetic field HS can be obtained.
【００３７】本実施形態では、例えば図２のＡ点を中心
として交流バイアス磁界が変動するようにバイアス直流
成分を設定している。そこで、磁界増加に対して素子イ
ンピーダンスが単調増加する領域でＭＩ素子３０が動作
する。このため、交流バイアス磁界の一周期毎に最大値
を取り出せば、検出磁界ＨＳに対応した成分が得られ
る。In this embodiment, for example, the bias DC component is set so that the AC bias magnetic field fluctuates around the point A in FIG. Therefore, the MI element 30 operates in a region where the element impedance monotonously increases with an increase in the magnetic field. For this reason, if the maximum value is extracted for each cycle of the AC bias magnetic field, a component corresponding to the detection magnetic field HS can be obtained.
【００３８】本実施形態では、整流回路６２の出力をピ
ークホールド回路６４に入力し、このピークホールド回
路６４により一周期毎のＶ１の最大値を取り込む。この
ピークホールド回路６４の出力を図７（Ｄ）に示す。In this embodiment, the output of the rectifier circuit 62 is input to a peak hold circuit 64, and the peak hold circuit 64 captures the maximum value of V1 for each cycle. The output of the peak hold circuit 64 is shown in FIG.
【００３９】そして、ピークホールド回路６４の出力を
サンプルホールド回路６６により、ホールドすること
で、図７（Ｅ）に示すように、検出磁界に対応した出力
電圧ＶＯＵＴが得られる。Then, the output of the peak hold circuit 64 is held by the sample hold circuit 66, whereby an output voltage VOUT corresponding to the detected magnetic field is obtained as shown in FIG.
【００４０】なお、同期回路４４は、同期回路１及び同
期回路２からなっており、同期回路１により、交流バイ
アス磁界が最小値になるタイミングを検出してピークホ
ールド回路のリセット信号をピークホールド回路６４に
供給する。従って、交流バイアス磁界の１周期毎にピー
ク値がホールドされる。なお、ピーク値は、交流バイア
ス磁界の最大値の時のインピーダンスに応じたものにな
る。The synchronizing circuit 44 comprises a synchronizing circuit 1 and a synchronizing circuit 2. The synchronizing circuit 1 detects a timing at which the AC bias magnetic field becomes a minimum value and outputs a reset signal of the peak hold circuit to the peak hold circuit. 64. Therefore, the peak value is held for each cycle of the AC bias magnetic field. The peak value corresponds to the impedance at the maximum value of the AC bias magnetic field.
【００４１】また、同期回路２により、交流バイアス磁
界が減少する位相におけるいずれかのタイミングを検出
してホールド信号を生成し、これをサンプルホールド回
路６６に供給する。従って、交流バイアス磁界の１周期
毎にホールドされたピーク値が１周期毎にサンプリング
され、継続して出力される。Further, the synchronization circuit 2 detects any timing in the phase in which the AC bias magnetic field decreases, generates a hold signal, and supplies this to the sample and hold circuit 66. Therefore, the peak value held for each cycle of the AC bias magnetic field is sampled for each cycle and continuously output.
【００４２】このように、ピークホールド回路６４にお
いて、ホールドしたピーク値は、上述の（１）の条件を
満足しているため、図５における素子インピーダンス変
化の端点に対応する。従って、ヒステリシスの影響を排
除することができる。また、上述の（２）、（３）の条
件を満足することで、ＭＩ素子の好適な磁界−インピー
ダンス特性を利用して高精度の磁界検出を達成すること
ができる。As described above, in the peak hold circuit 64, the held peak value satisfies the above condition (1), and thus corresponds to the end point of the element impedance change in FIG. Therefore, the effect of hysteresis can be eliminated. Further, by satisfying the above conditions (2) and (3), it is possible to achieve high-precision magnetic field detection by utilizing a preferable magnetic field-impedance characteristic of the MI element.
【００４３】この実施形態の磁界センサを用いて、印加
磁界を増加させ、減少させたときにおけるインピーダン
スのヒステリシス特性結果を図８に示す。従来構成のセ
ンサでは大きかった印加磁界の履歴の影響をほぼ取り除
くことができている。FIG. 8 shows the results of the hysteresis characteristics of the impedance when the applied magnetic field is increased and decreased using the magnetic field sensor of this embodiment. The influence of the history of the applied magnetic field, which was large in the sensor having the conventional configuration, can be almost removed.
【００４４】なお、必ずしもヒステリシスの端点に当た
る交流バイアス磁界の最大または最小のタイミングのイ
ンピーダンスを検出する必要はなく、１周期の検出値の
積分値や、複数点の検出値の平均値、特定の１点の検出
値などを採用してもよい。何れの場合にもいても、交流
バイアス磁界によりヒステリシスを制御できるため、ヒ
ステリシスの影響を排除して高精度の磁界検出が行え
る。Note that it is not always necessary to detect the impedance at the maximum or minimum timing of the AC bias magnetic field that corresponds to the end point of the hysteresis, and it is not necessary to detect the integrated value of the detected values of one cycle, the average value of the detected values of a plurality of points, A point detection value or the like may be employed. In any case, since the hysteresis can be controlled by the AC bias magnetic field, the effect of the hysteresis can be eliminated and the magnetic field can be detected with high accuracy.
【００４５】さらに、上述の例では、直流源３８を利用
して直流磁界を形成したが、磁石によって、所望の直流
磁界を得てもよい。Further, in the above-described example, the DC magnetic field is formed using the DC source 38, but a desired DC magnetic field may be obtained by a magnet.
【図１】 本発明の実施形態に係る磁界検出装置の基本
構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a basic configuration of a magnetic field detection device according to an embodiment of the present invention.
【図２】 ＭＩ素子の磁界に対するインピーダンス特性
例を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an example of an impedance characteristic of a MI element with respect to a magnetic field.
【図３】 従来技術の構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram of a conventional technique.
【図４】 ＭＩ素子の磁界に対するヒステリシス特性を
示す図である。FIG. 4 is a diagram showing hysteresis characteristics of a MI element with respect to a magnetic field.
【図５】 ＭＩ素子の磁界に対するヒステリシス特性を
示す図である。FIG. 5 is a diagram showing hysteresis characteristics of a MI element with respect to a magnetic field.
【図６】 本発明の実施形態に係る磁界検出装置の詳細
構成を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a detailed configuration of a magnetic field detection device according to an embodiment of the present invention.
【図７】 交流バイアス磁界と各ノードの電圧波形を示
す図である。FIG. 7 is a diagram showing an AC bias magnetic field and a voltage waveform at each node.
【図８】 本実施形態におけるＭＩ素子のヒステリシス
特性を示す図である。FIG. 8 is a diagram illustrating a hysteresis characteristic of the MI element according to the present embodiment.
３０ ＭＩ素子、３２ 駆動回路、３４ コイル、３６
交流源、３８ 直流源、４０ 交流磁界バイアス手
段、４２ 素子インピーダンス検出手段。30 MI element, 32 drive circuit, 34 coil, 36
AC source, 38 DC source, 40 AC magnetic field biasing means, 42 Element impedance detecting means.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野々村 裕 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１ 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 山寺 秀哉 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１ 株式会社豊田中央研究所内 Ｆターム(参考） 2G017 AA01 AB07 AC09 AD51 BA04 BA05 BA13 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor: Hiroshi Nonomura 41-cho, Yokomichi, Nagakute-machi, Aichi-gun, Aichi Prefecture Inside Toyota Central R & D Laboratories Co., Ltd. 41, Yokomichi, F-term in Toyota Central R & D Laboratories Co., Ltd. 2G017 AA01 AB07 AC09 AD51 BA04 BA05 BA13
Claims (4)
するＭＩ素子を用いた磁界センサであって、 直流成分を含んだ交流バイアス磁界をＭＩ素子に印加す
る磁界バイアス手段と、 ＭＩ素子のインピーダンスを交流バイアス磁界に同期し
て検出する素子インピーダンス検出手段と、 を有することを特徴とする磁界センサ。1. A magnetic field sensor using an MI element whose impedance changes according to a detection time, comprising: a magnetic field bias unit for applying an AC bias magnetic field including a DC component to the MI element; A magnetic field sensor comprising: element impedance detecting means for detecting in synchronization with a bias magnetic field.
磁界の振幅幅より大きく設定することを特徴とする磁界
センサ。2. The magnetic field sensor according to claim 1, wherein an amplitude width of the AC bias magnetic field is set to be larger than an amplitude width of a detection magnetic field to be detected.
おいて、 前記検出磁界と、前記直流成分を含む交流バイアス磁界
との和であるトータル磁界が、一方向となるように前記
直流成分を設定することを特徴とする磁界センサ。3. The magnetic field sensor according to claim 1, wherein the DC component is set such that a total magnetic field that is a sum of the detection magnetic field and an AC bias magnetic field including the DC component is in one direction. A magnetic field sensor.
界センサにおいて、 前記インピーダンス検出手段は、交流バイアス磁界によ
って変化する前記ＭＩ素子のインピーダンス検出信号の
ピークをホールドするピークホールド回路を有すること
を特徴とする磁界センサ。4. The magnetic field sensor according to claim 1, wherein the impedance detection unit includes a peak hold circuit that holds a peak of an impedance detection signal of the MI element that changes according to an AC bias magnetic field. A magnetic field sensor comprising:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10333198A JP2000162294A (en) | 1998-11-24 | 1998-11-24 | Magnetic field sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10333198A JP2000162294A (en) | 1998-11-24 | 1998-11-24 | Magnetic field sensor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000162294A true JP2000162294A (en) | 2000-06-16 |
Family
ID=18263417
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10333198A Pending JP2000162294A (en) | 1998-11-24 | 1998-11-24 | Magnetic field sensor |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000162294A (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006343300A (en) * | 2005-06-08 | 2006-12-21 | Aec:Kk | Eddy current detector |
| JP2007003509A (en) * | 2005-05-27 | 2007-01-11 | Uchihashi Estec Co Ltd | Method and apparatus for diagnosing degradation of steel framed structure |
| JP2007047115A (en) * | 2005-08-12 | 2007-02-22 | Nec Tokin Corp | Magnetic sensor |
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| CN104865538A (en) * | 2014-02-25 | 2015-08-26 | 旺玖科技股份有限公司 | Ultra-weak magnetic field detecting system and method, buffer unit and excitation source unit |
-
1998
- 1998-11-24 JP JP10333198A patent/JP2000162294A/en active Pending
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