JP2003004830A

JP2003004830A - 磁界検出装置

Info

Publication number: JP2003004830A
Application number: JP2001184961A
Authority: JP
Inventors: Kaneo Mori; 佳年雄毛利
Original assignee: Aichi Micro Intelligent Corp
Current assignee: Aichi Micro Intelligent Corp
Priority date: 2001-06-19
Filing date: 2001-06-19
Publication date: 2003-01-08

Abstract

(57)【要約】【課題】検出感度の向上【解決手段】感磁素子１０は線状の零磁歪アモルファス
磁性体であり、発振器１３は矩形波を発振する。微分回
路１４にて微分され、パルス電流Ｉが感磁素子１０に供
給される。感磁素子１０を内部に配設した検出コイル１
８の出力は、パルス電流に同期してオンするスイッチ１
５を通過し、信号処理回路１６に入力する。この信号処
理回路１６はピークホールド回路であり、繰り返して検
出されるパルス信号のピークがホールドされる。信号処
理回路１６の出力信号は増幅器２２に入力し、増幅器２
２の出力信号が磁界の大きさを２値的に判定した信号と
なる。増幅器２２の出力信号は、抵抗Ｒ₈を介して感磁
素子を内部に配設した帰還コイル１２に印加され、帰還
コイル１２には電流が流れ、外部磁界に対してその向き
の磁界成分を発生させ、磁界成分を正帰還することにな
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、磁気カードリーダ
や接近スイッチ、自動車の車速センサ、磁気エンコーダ
ヘッドなどのスイッチ形の磁界検出装置に関する。特
に、検出レベルが高感度な２値的な磁界検出装置に関す
る。

【従来の技術】

【０００２】従来、磁気検出装置として、鉄道交通機関
の自動改札や地下鉄、バスなどの自動検札等では、所謂
駅務磁気センサが用いられ、ＡＴＭや自動販売機等で
は、紙幣磁気センサが用いられている。他に、磁気検出
装置として、プリペイドカードの読取磁気センサ、ロー
タリエンコーダ用磁気センサ、自動車用車速センサ、工
場内で使用される接近センサが知られている。これらの
磁気検出装置では、ホール素子、磁気抵抗素子等にコン
パレータを接続して、外部磁界を２値的に検出するスイ
ッチ形の磁界検出装置が多数使用されている。

【０００３】これらの磁界検出装置においては、駅務セ
ンサ、バンキングセンサでは、これまでの接触方式の磁
気ヘッドからメインテナンスフリーの非接触方式磁界セ
ンサへの転換が要望されている。又、自動車用車速セン
サでは、アンチスキッドブレーキングシステム（ＡＢ
Ｓ）の高度化により、より高精度な車速センサが要求さ
れている。このように、従来の磁気検出装置において、
より高感度なスイッチ形磁界検出装置の実現が要望され
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ホール素子、磁気抵抗（ＭＲ）効果素子、巨大磁気抵抗
（ＧＭＲ）効果素子等の磁界センサでは、感度が不足し
ているために、これらの要求に答えることが困難であっ
た。尚、従来の高感度磁界センサであるフラックスゲー
トセンサは、地磁気等の一様な磁界に対しては、非常に
高感度であるが、ヘッドの両端が反磁界のため磁気的に
死んだ状態となっているため、着磁信号のような局所磁
界の検出には不適であった。

【０００５】そこで、本発明は、これらの課題を解決す
るためになされたものである。即ち、本発明の目的は、
高感度なスイッチ形の磁界検出装置を提供することであ
る。又、他の目的は、非接触でも検出可能なスイッチ形
の磁界検出装置を提供することである。又、他の目的
は、外部磁界を２値的に検出するしきい値を容易に変化
させ得るようにすることである。又、他の目的は、検出
を低消費電力で行うことである。さらに、他の目的は、
構造が簡単で小型化された磁界検出装置とすることであ
る。これらの目的は、本出願において開示されたそれぞ
れの発明が個々に達成する目的であって、本件各発明が
これらの目的の全てを達成するものと理解されるべきで
はない。

【０００６】

【課題を解決するための手段及び発明の作用効果】請求
項１の発明は、外部磁界の大きさを２値的に検出する磁
界検出装置において、検出すべき外部磁界に応じて電気
的特性が変化する感磁素子と、感磁素子に対して給電す
る給電手段と、感磁素子の変化する電気的特性に応じて
検出信号を出力する検出手段と、検出信号に応じた磁界
を外部磁界に対して正帰還させる正帰還手段とを有する
ことを特徴とする磁界検出装置である。本磁界検出装置
は、外部磁界が所定レベルよりも大きいか小さいかを２
値的に検出するスイッチ形の磁気検出装置である。そし
て、正帰還をかけることにより、検出感度を向上させる
ことができる。又、２値的変化を急峻とすることができ
る。ループ利得が１となる時が２値的に変化する出力の
遷移タイミングである。このループ利得が１となる外部
磁界の値は、正帰還比により調整することができる。よ
って、高感度なスイッチ形の磁界検出装置となる。測定
原理については、後で詳述する。このように、磁界を２
値的に検出できる高感度磁界検出装置が得られることか
ら、マグネットリニアスケール、マグネットロータ等の
磁界変化を高感度で検出して、磁界変化をパルスで出力
することから、インクリメンタル変位検出器としても用
いることが可能となる。当然に、本発明は、高感度が要
求される全ての用途に適応できる。特に、非接触で用い
る場合に有効である。又、本発明は、検出信号に応じて
磁界を正帰還することが特徴であるので、感磁素子に
は、いろいろなものを使用することができる。

【０００７】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、感磁素子は、磁気インピーダンス効果を用いた素子
であることを特徴とする。本来、磁気インピーダンス効
果は、高感度であるので、この効果を用いた感磁素子を
使用することで、本磁界検出装置は、高感度なスイッチ
形の検出装置となる。本磁界検出装置は、検出軸方向の
外部磁界が所定レベルよりも大きいか小さいかを検出す
る装置である。磁気インピーダンス効果を用いた感磁素
子は、例えば、図２に示すように、線状の素子であっ
て、パルス電流Ｉ又は交流電流Ｉを流すことで、周回方
向に励磁される素子である。この周回方向の励磁Ｈ_rに
より内部の磁気モーメントＭがパルス電流又は交流電流
に応じて変化することになる。そして、この磁気モーメ
ントＭの変化特性が印加される磁界Ｈ_xの存在により変
化することになる。即ち、この特性の変化により、感磁
素子の透磁率が磁界により変化することになる。感磁素
子の表皮抵抗成分とインダクタンス成分は共に、透磁率
μの平方根に比例しているので、インピーダンスＺは透
磁率の平方根に比例する。この結果、感磁素子のインピ
ーダンスＺが、磁界によって変化する。このインピーダ
ンスＺの大きさや磁気モーメントＭの変化によって生じ
る磁束変化を測定することで、検出軸ｘ方向の磁界Ｈ_x
を測定することができる。透磁率や磁気モーメントＭの
変化特性の変化は、感磁素子と磁気結合させた検出コイ
ルにより磁界Ｈ_xで変調された磁界を検出することで検
出することが可能である。よって、検出コイルを用いて
磁界Ｈ_xを検出することも可能となる。よって、本装置
では、感磁素子のインピーダンスの変化をその端子間電
圧の変化で検出するものであっても、感磁素子に対して
非接触で磁気誘導により感磁素子の磁気モーメントＭの
時間変動の大きさが磁界Ｈ_xによって変調されることを
利用した検出であっても良い。又、検出手段の検出する
物理量は、感磁素子の端子間のインピーダンスに関連し
て変化するものであれば、任意である。例えば、給電手
段から定電流が感磁素子に供給されるならば、検出手段
は、感磁素子の端子間電圧を検出すれば良い。逆に、給
電手段から定電圧が感磁素子に供給されるならば、検出
手段は、感磁素子の端子間を流れる電流を検出すれば良
い。定電流源でも定電圧源でもない場合には、感磁素子
の端子間を流れる電流Ｉと、端子間の電圧Ｖとを検出す
ることで、それらの比Ｖ／Ｉから感磁素子のインピーダ
ンスを検出すれば良い。検出コイルを用いて検出する場
合にも、検出コイルの端子間電圧や検出コイルを流れる
電流を検出信号とすることができる。

【０００８】請求項３の発明は、請求項１又は請求項２
の発明において、感磁素子は、パルス電流又は高周波電
流により周回方向に励磁され、外部磁界に応じてインピ
ーダンスの変化する素子であることを特徴とする。この
ような特性を有する磁気インピーダンス効果は、高感度
であるので、この効果を用いた感磁素子を使用すること
で、本磁界検出装置は、高感度なスイッチ形の検出装置
となる。尚、パルス電流は高周波成分を含んでいるの
で、一種の高周波電流に含まれる概念でもある。又、パ
ルス電流や高周波電流は、例えば、１周期だけ印加され
るのもや、繰り返して印加される周期信号でも良い。パ
ルスとすることで、高周波成分が含まれることで、検出
感度をより向上させることが可能となる。

【０００９】請求項４の発明は、請求項１乃至請求項３
の何れか１項の発明において、感磁素子は、周回方向に
磁気異方性を有することを特徴とする。周回方向に磁気
異方性を有することで、外部磁界の検出感度を向上させ
ることが可能となる。

【００１０】請求項５の発明は、請求項３の発明におい
て、感磁素子は、前記パルス電流又は交流電流に対して
表皮効果を発生する素子であることを特徴とする。表皮
効果を発生することで、電流が表面に拘束される結果、
外部磁界によるパルス電流又は交流電流により磁気イン
ピーダンスの変化をより大きくすることができ、検出感
度を向上させることができる。

【００１１】請求項６の発明は、請求項１乃至請求項５
の何れか１項の発明において、感磁素子は、アモルファ
ス磁性体からなることを特徴とする。この構成により、
周回方向の透磁率が軸方向の透磁率よりも大きくなるよ
うな磁気異方性を大きくすることが可能となる。

【００１２】請求項７の発明は、請求項１乃至請求項５
の何れか１項の発明において、感磁素子は、アモルファ
ス磁性体からなるワイヤであることを特徴とする。この
構成により、周回方向の透磁率が軸方向の透磁率よりも
大きくなるような磁気異方性を大きくすることが可能と
なる。

【００１３】請求項８の発明は、請求項１乃至請求項７
の何れか１項の発明において、正帰還手段は、感磁素子
に対して外部磁界と同一向きの磁界成分を発生させるコ
イルを有することを特徴とする。これにより、微小な外
部磁界が検出されると、この向きの磁界成分が増大し、
さらにこれが検出されて、さらに外部磁界が増大すると
いう磁界の正帰還がかかる。この正帰還のかかる磁界レ
ベルは、後述するように調整可能である。

【００１４】請求項９の発明は、請求項８の発明におい
て、正帰還手段は、コイルに供給される電流を制御でき
る制御手段を有することを特徴とする。この構成によ
り、磁界検出感度を調整することが可能となる。

【００１５】請求項１０の発明は、請求項９の発明にお
いて、制御手段は、可変抵抗であることを特徴とする。
簡単な構造により、磁界検出感度を調整することが可能
となる。

【００１６】請求項１１の発明は、請求項１乃至請求項
１０の何れか１項の発明において、給電手段は、パルス
電流を供給する手段であることを特徴とする。これによ
り、パルスが高周波成分を有していることから、感磁素
子のインダクタンスの変化量を大きくすることができ、
高感度を実現できる。又、パルス給電であることから、
低消費電力化が達成できる。

【００１７】請求項１２の発明は、請求項１１の発明に
おいて、給電手段は、矩形波発振回路と、矩形波発振回
路の出力する矩形波を微分し微分信号を前記パルス電流
とする微分回路とから成ることを特徴とする。この給電
手段は、例えば、ＣＭＯＳマルチバイプレータで構成で
きる。この構成により、高感度化と低消費電力化を実現
することが可能となる。

【００１８】請求項１３の発明は、請求項１乃至請求項
１２の何れか１項の発明において、検出手段は、感磁素
子の電気的特性の変化を検出する検出コイルを有するこ
とを特徴とする。この構成により、感磁素子のインダク
タンスの変化を検出でき、さらに、高感度の磁界検出装
置とすることが可能となる。

【００１９】請求項１４の発明は、請求項１１又は請求
項１２の発明において、検出手段は、パルス電流に同期
して、感磁素子の電気的特性の変化に応じて出力される
第１パルスのみを通過させるスイッチ手段を有すること
を特徴とする。この構成により、パルス電流に同期した
第１パルスを磁界成分の検出値とすることができる。上
記の原理を利用した磁界検出では、検出信号の第１パル
スの波高値が外部磁界に比例している。よって、この構
成をとることで、ノイズの影響を受けることがない精度
の高い検出が可能となる。

【００２０】請求項１５の発明は、請求項１乃至請求項
１４の何れか１項の発明において、検出手段は、入力信
号のピーク値又は繰り返し入力されるピーク値又は交流
信号の振幅に関連する値が形成する信号を出力する信号
処理回路を有することを特徴とする。

【００２１】請求項１６の発明は、請求項１乃至請求項
１５の何れか１項の発明において、検出手段は、ピーク
ホールド回路、又は、積分回路であることを特徴とす
る。感磁素子から検出する信号のピーク値が検出すべき
外部磁界に比例している。よって、このピーク値を、例
えば、ホールドしたり、繰り返してパルス電流を供給す
る場合には、繰り返し出力されるピーク値が形成する信
号（包絡線信号、積分信号、ローパスフィルタをかけた
信号、平滑化された信号等）を磁界の検出値とすること
が可能となる。交流電流を供給する場合には、感磁素子
から検出される信号の振幅に関連して変化する量（包絡
線信号、積分信号、ローパスフィルタをかけた信号、平
滑化された信号等）を求める。外部磁界は、直流磁界で
も交流磁界でも良いが、交流磁界の場合には、パルス電
流の繰り返し周波数よりも十分に低い周波数の交流磁界
が測定対象となる。即ち、交流磁界をマクロ的には時間
的に連続して測定することも可能である。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明を望ましい実施の形
態に基づいて説明する。実施の形態は、本発明の一例で
あって、本発明は、以下の記載に限定されるものではな
い。又、記載されている特徴部分は分離して認識するこ
とが可能であり、発明が構成されるならば、各特徴部分
を任意に組み合わせることも可能である。

【００２３】まず、本発明の原理について説明する。本
発明は、本発明者によって既に発明された高感度のマイ
クロ磁気センサである磁気インピーダンス（ＭＩ）効果
形の感磁素子（特開平７−１８１２３９）を、感磁素子
の一例として用いている。磁気インピーダンス効果形の
感磁素子を用いることで、極めて高感度の２値的出力の
磁界検出装置とすることが可能である。この感磁素子の
電気的特性に応じて変化する検出信号に応じて、磁界を
外部磁界に対して正帰還させる構成により、高感度のス
イッチ形の磁界検出装置を実現したものである。

【００２４】磁気インピーダンス効果形の感磁素子（と
くにアモルファスワイヤを用いた感磁素子) の特徴は、
センサヘッドの寸法を短くしても磁界検出感度がほとん
ど劣化しないことである。これにより、磁気カードリー
ダや紙幣識別センサなど局所磁界の検出に適しており、
さらに本発明による正帰還回路方式により、非接触検出
ができる局所磁界の高感度のスイッチ形の磁界検出装置
を実現させるものである。

【００２５】本発明の原理を説明する。図１は、本実施
形態にかかる磁界検出装置の電気的な機能構成を示した
ブロック図である。Ｈexは検出対象の外部磁界、Ｆはそ
の外部磁界を電圧に変換する１次変換要素で磁界のＨの
関数である。Ａは電圧増幅器、Ｂは検出信号である出力
電圧Ｅo に比例した磁界Ｈf を正帰還させる逆変換要
素、磁界ＨはＨexとＨf の和である。尚、Ａは増幅器の
増幅比、Ｂは逆変換要素の増幅比（即ち、正帰還量の比
率を決定するもので正帰還比の意味である）としても用
いる。Ｆは主として感磁素子の磁界・出力特性に応じて
決定される。

【００２６】図１の回路構成により、Ｅo は次式で表わ
される。

【数１】Ｅo ＝｛〔Ｆ（Ｈ）Ａ〕／〔１−Ｆ（Ｈ）ＡＢ〕｝Ｈex …（１）（１）式より、分母が零となる条件、Ｈ＝Ｈ^*＝Ｆ
^-1（１／ＡＢ）でＥo は出力増幅器の電源電圧Ｖddまで
跳躍し、スイッチ形の磁界センサとして動作する。した
がって、電圧跳躍時の印加磁界Ｈex^*は

【数２】Ｈex^*＝Ｆ^-1〔１／（ＡＢ）〕−ＢＶdd …（２）となり、正帰還要素の係数Ｂを可変抵抗によって変化さ
せることにより調整することができる。

【００２７】いま、Ｆ（Ｈ）＝ａ−ｂＨ²で近似する
と、Ｈ^*＝｛〔ａ−１／（ＡＢ）〕／ｂ｝^1/2となり、
（２）よりＨex^*は次式で表わされる。Ｈex^*＝｛〔ａ−１／（ＡＢ）〕／ｂ｝^1/2−ＢＶdd …（３）したがって、正帰還を増加させるとＢが増加し、（３）
より右辺第１項の変化が第２項の変化より大きい場合
は、跳躍限界磁界（しきい値）Ｈex^*は増加する。この
ような原理により、本発明の磁界検出装置は、２値的に
外部磁界を検出することが可能となる。しかも、２値的
に変化するしきい値磁界を正帰還比により変化させるこ
とが可能となる。磁界の正帰還をかけているので、しき
い値は小さくなり、検出感度を向上させることができ
る。

【００２８】以下、本発明を実施の形態を説明する。第１実施形態磁界検出装置の具体的な構成は、図３のようになる。感
磁素子１０は、例えば、線状の零磁歪アモルファス磁性
体で構成される。特に、検出軸方向に線状に伸びた零磁
歪アモルファスワイヤが用いられる。アモルファス磁性
体には、例えば、CoSiB 系、FeCoSiB 系、FeSiB 系これ
らの合金等の磁性体を用いることができる。具体的な寸
法を示せば、長さ２ｍｍ、直径３０μｍである。感磁素
子１０の検出軸方向に沿って検出コイル１８が配設され
ている。検出コイル１８は感磁素子１０を貫く検出軸方
向の磁束の変化を検出するものである。発振器１３は矩
形波を発振する。発振器１３は、より具体的にはＣ−Ｍ
ＯＳマルチバイブレータを用いることができる。この矩
形波は微分回路１４にて微分されて、抵抗Ｒ₄を介して
感磁素子１０に印加される。抵抗Ｒ₄は定電流を供給す
るための抵抗である。このような回路によりパルス電流
Ｉが感磁素子１０に供給される。パルス電流は、例え
ば、立ち上がり時間が約１０ｎｓである。発振器１３と
微分回路１４とで、給電手段が構成されている。

【００２９】感磁素子１０を内部に配設した検出コイル
１８の一端は、スイッチ１５に接続されている。スイッ
チ１５は、より具体的には、一例として、トランジスタ
から成るアナログスイッチを用いることができる。次
に、スイッチ１５を通過した信号は、信号処理回路１６
に入力する。この信号処理回路１６は、一例として、コ
ンデンサＣ₄と抵抗Ｒ₅とから成るピークホールド回路
で構成することができる。この信号処理回路１６により
繰り返して検出されるパルス信号のピークがホールドさ
れる。パルス電流を繰り返して供給し、パルス信号を繰
り返して検出する場合には、このようにピークホールド
回路の他、ピークに比例した量が検出されるならば、積
分回路、平滑回路等を用いることが可能である。検出手
段は、検出コイル１８、スイッチ１５、信号処理回路１
６で構成されている。

【００３０】感磁素子１０及び感磁素子１０に至る配線
には、インダクタンスと浮遊容量が存在し、他の線路に
おいてもインダクタンスと浮遊容量が存在する。従っ
て、感磁素子１０の端子間電圧には、パルス電流に応答
した単一パルスだけではなく、それに続く振動波形が含
まれることになる。この場合、第１パルスのピーク値が
検出すべき外部磁界に比例している。このため、検出コ
イル１８の端子間電圧において、パルス電流に応答した
成分のみを抽出するために、スイッチ１５が設けられて
いる。又、感磁素子１０に給電される電流のピークのタ
イミングとスイッチ１５が完全にオンとなるタイミング
とで位相同期をとるために、スイッチ１５の制御信号に
対して、感磁素子１０に供給するパルス電流Ｉは約１０
ｎｓ遅延させている。要は、スイッチ１５には、パルス
電流に応答し、正確に外部磁界に比例した信号成分のみ
を通過させる期間だけオンとするように制御信号を印加
すれば良い。

【００３１】信号処理回路１６の出力信号は増幅器２２
に入力している。この増幅器２２の出力信号が検出すべ
き磁界の大きさを２値的に判定した信号となる。そし
て、増幅器２２の出力信号は、抵抗Ｒ₈を介して感磁素
子を内部に配設した帰還コイル１２に印加される。これ
により、帰還コイル１２には検出手段で検出された検出
信号に応じた電流が流れ、外部磁界に対してその向きの
磁界成分を発生させ、磁界成分を正帰還することにな
る。即ち、帰還コイル１２を巻数Ｎf 、長さＬで構成す
ると、帰還コイル１２で発生する磁界Ｈf は、Ｎf Ｅo
／ＬＲf となる。これにより、感度の高い検出が可能と
なる。尚、正帰還手段は、帰還コイル１２と抵抗Ｒ₈と
で構成される。

【００３２】そして、可変Ｒ₈を可変抵抗で構成するこ
とにより、外部磁界の検出しきい値である検出レベルを
調整することが可能となる。この可変抵抗Ｒ₈は制御手
段を構成する。図４は、正帰還抵抗Ｒf を変化させて測
定した出力電圧Ｅo と磁界Ｅexとの関係を示している。
図４（ａ）に示すように、Ｒf が大きい（２ｋΩ以上）
場合はスイッチ特性が表れず、図４（ｂ）に示すよう
に、Ｒf を１．２ｋΩに減少させると正帰還効果によ
り、スイッチ特性が現れる。このときスイッチ磁界（し
きい値）Ｈ^*は約０．２Ｏｅであり、高感度のスイッチ
形の磁界検出装置が実現される。Ｒf をさらに減少させ
て正帰還を強めて行くと、図４（ｃ）〜（ｅ）に示すよ
うに、しきい値磁界Ｈ^*は増加していき、Ｒf ＝１２０
Ωでは、図４（ｆ）に示すように、Ｈ^*は約４Ｏｅに増
大する。

【００３３】図５は、外部磁界Ｈexを正弦波として、周
波数ｆを１０Ｈｚ〜２．５ｋＨｚの範囲で変化させた場
合の本実施例の磁界検出装置による出力電圧Ｅo と磁界
Ｅexとの関係を示している。尚、この時のＲf は１．５
ｋΩで、しきい値磁界Ｈ^*は０．５Ｏｅである。この周
波数変化の範囲ではＨ^*の大きさの変化はほとんどな
く、実施例１のスイッチ形磁界センサは少なくとも２．
５ｋＨｚ以上の磁界変化に応答し、磁気カードや磁気切
符の読み取りに要求される速度仕様を満たしていること
が理解される。

【００３４】［実施例２］図６は、図３の磁界検出装置
のヘッドである感磁素子１０に磁性薄膜を用いた場合の
スイッチ特性である。２μｍ厚さの斜め磁界中スパッタ
膜を２層にし、上下の膜は互いに磁気異方性を交差さ
せ、膜全体でスパイラル磁気異方性を持たせている。ヘ
ッドの寸法は幅５０μｍ、長さ２ｍｍである。Ｈ^*の最
小値は約１．０Ｏｅであり、アモルファスワイヤを用い
た磁界検出装置の場合に比べて、感度は約１／５に低下
していることが分かる。この時のＲf は１．５ｋΩであ
る。

【００３５】上記の実施例の他、色々な実施例が考えら
れる。感磁素子、検出手段、正帰還手段を２組設けて、
同一の外部磁界に対して各検出手段の出力の極性が反対
となるようにして、その検出信号の差分をとる。そし
て、この差分をそれぞれの感磁素子に対して外部磁界と
同一の向きに磁界を生成するように磁界を正帰還させて
も良い。この場合には、同相ノイズを除去することがで
きると共に、磁界検出信号としては、上記実施例の場合
の２倍の出力が得られることから、よりしきい値磁界Ｈ
^*を低減させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態にかかる磁界検出装置の機能
構成を示したブロック図。

【図２】感磁素子の磁界検出原理を示した説明図。

【図３】実施形態にかかる磁界検出装置の具体的な構成
を示した電気回路図。

【図４】正帰還比に対する検出しきい値磁界の変化を測
定した測定図。

【図５】感磁素子に給電する周波数変化させた場合の検
出信号を示した測定図。

【図６】感磁素子に磁性薄膜を用いた磁界検出装置にお
ける最小しきいち値磁界となる場合の出力特性図。

【符号の説明】

１０…感磁素子１２…正帰還コイル１３…発振回路１４…微分回路１６…積分回路１５…スイッチ１８…検出コイルＲ₈…帰還抵抗

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】外部磁界の大きさを２値的に検出する磁
界検出装置において、検出すべき前記外部磁界に応じて電気的特性が変化する
感磁素子と、前記感磁素子に対して給電する給電手段と、前記感磁素子の変化する電気的特性に応じて検出信号を
出力する検出手段と、前記検出信号に応じた磁界を前記外部磁界に対して正帰
還させる正帰還手段とを有することを特徴とする磁界検
出装置。
【請求項２】前記感磁素子は、磁気インピーダンス効
果を用いた素子であることを特徴とする請求項１に記載
の磁界検出装置。
【請求項３】前記感磁素子は、パルス電流又は高周波
電流により周回方向に励磁され、前記外部磁界に応じて
インピーダンスの変化する素子であることを特徴とする
請求項１又は請求項２に記載の磁界検出装置。
【請求項４】前記感磁素子は、周回方向に磁気異方性
を有することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れ
か１項に記載の磁界検出装置。
【請求項５】前記感磁素子は、前記パルス電流又は交
流電流に対して表皮効果を発生する素子であることを特
徴とする請求項３に記載の磁界検出装置。
【請求項６】前記感磁素子は、アモルファス磁性体か
らなることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか
１項に記載の磁界検出装置。
【請求項７】前記感磁素子は、アモルファス磁性体か
らなるワイヤであることを特徴とする請求項１乃至請求
項５の何れか１項に記載の磁界検出装置。
【請求項８】前記正帰還手段は、前記感磁素子に対し
て前記外部磁界と同一向きの磁界成分を発生させるコイ
ルを有することを特徴とする請求項１乃至請求項７の何
れか１項に記載の磁界検出装置。
【請求項９】前記正帰還手段は、前記コイルに供給さ
れる電流を制御できる制御手段を有することを特徴とす
る請求項８に記載の磁界検出装置。
【請求項１０】前記制御手段は、可変抵抗であること
を特徴とする請求項９に記載の磁界検出装置。
【請求項１１】前記給電手段は、パルス電流を供給す
る手段であることを特徴とする請求項１乃至請求項１０
の何れか１項に記載の磁界検出装置。
【請求項１２】前記給電手段は、矩形波発振回路と、
矩形波発振回路の出力する矩形波を微分し微分信号を前
記パルス電流とする微分回路とから成ることを特徴とす
る請求項１１に記載の磁界検出装置。
【請求項１３】前記検出手段は、前記感磁素子の前記
電気的特性の変化を検出する検出コイルを有することを
特徴とする請求項１乃至請求項１２の何れか１項に記載
の磁界検出装置。
【請求項１４】前記検出手段は、前記パルス電流に同
期して、前記感磁素子の前記電気的特性の変化に応じて
出力される第１パルスのみを通過させるスイッチ手段を
有することを特徴とする請求項１１又は請求項１２に記
載の磁界検出装置。
【請求項１５】前記検出手段は、入力信号のピーク値
又は繰り返し入力されるピーク値又は交流信号の振幅に
関連する値が形成する信号を出力する信号処理回路を有
することを特徴とする請求項１乃至請求項１４の何れか
１項に記載の磁界検出装置。
【請求項１６】前記検出手段は、ピークホールド回
路、又は、積分回路であることを特徴とする請求項１乃
至請求項１５の何れか１項に記載の磁界検出装置。