JP2003121517A - Magnetic detector - Google Patents

Magnetic detector

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JP2003121517A
JP2003121517A JP2001316086A JP2001316086A JP2003121517A JP 2003121517 A JP2003121517 A JP 2003121517A JP 2001316086 A JP2001316086 A JP 2001316086A JP 2001316086 A JP2001316086 A JP 2001316086A JP 2003121517 A JP2003121517 A JP 2003121517A
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佳年雄 毛利
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均 青山
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正樹 森
Hideji Kako
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent deterioration of accuracy and enable high accuracy measurement by preventing the mix of an error component, based on hysteresis of a magnetic impedance element. SOLUTION: The magnetic detector comprises a magnetic sensor 1, wound with a detection coil 12 on the circumference of the magnetic impedance element 11 formed with an amorphous wire of which impedance varies corresponding to the magnitude of an external magnetic field; a detection circuit 40 detecting the impedance of the magnetic impedance element 11, to which a pulse current is applied, varied by an external magnetic field as a voltage signal, based on the induced voltage of the detection coil 12; and a hysteresis compensation circuit 7 enables detection of the impedance signal in the other of the characteristics of the magnetic impedance signal, by applying a hysteresis compensation pulse to the magnetic impedance element 11 in advance of the detection of the impedance signal, when the pulse current is not applied to the magnetic impedance element 11.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、外部磁界の大きさ
に応じてインピーダンスが変化する磁気インピーダンス
素子に電流が印加され、外部磁界により変化した前記磁
気インピーダンス素子のインピーダンスを前記磁気イン
ピーダンス素子の周囲に巻回したコイル手段の誘起電圧
に基づく電圧信号として検出する磁気検出装置に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a magneto-impedance element whose impedance changes according to the magnitude of an external magnetic field, and a current is applied to the magneto-impedance element to change the impedance of the magneto-impedance element around the magneto-impedance element. The present invention relates to a magnetic detection device that detects a voltage signal based on an induced voltage of a coil means wound around a coil.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の磁気検出器(特開平6−1769
30、特開2000−180521)は、磁気インピー
ダンス素子が外部磁界に応じてそのインピーダンスが高
感度で変化するので、このインピーダンス変化を信号変
換回路によって検出するものであるが、前記磁気インピ
ーダンス素子がヒステリシス特性を有するので、測定時
あるいは非測定時にかかわらず前記磁気インピーダンス
素子が外部磁界に暴露された履歴によって測定値に誤差
が生ずる。
2. Description of the Related Art A conventional magnetic detector (Japanese Patent Laid-Open No. 6-1769).
30, JP-A-2000-180521), since the impedance of the magneto-impedance element changes with high sensitivity in response to an external magnetic field, this impedance change is detected by a signal conversion circuit. Since it has a characteristic, an error occurs in the measured value due to the history of the magneto-impedance element being exposed to the external magnetic field regardless of whether it is measured or not.

【0003】そこで従来の磁気センサ(特開2000−
180521)は、前記磁気インピーダンス素子のヒス
テリシス特性による測定値の誤差を解消するため、図1
0に示されるように薄膜より成る磁気インピーダンス素
子Mを用いた磁気コアに負帰還コイルNCおよびバイア
スコイルBCを巻回した磁気センサにおいて、前記磁気
コアの両端に高周波電流を印加する発振回路Oと前記磁
気コアとの間に介挿されインピーダンスのミスマッチン
グを調整するバッファ回路Bと、前記磁気インピーダン
ス素子に印加された外部磁界に応じて変化する高周波電
流の変化量から外部磁界の磁気変化量を検出する検波回
路Rと、前記磁気インピーダンス素子のヒステリシスを
解消するヒステリシスキャンセル回路Hとを備えるもの
であった。
Therefore, a conventional magnetic sensor (Japanese Patent Laid-Open No. 2000-
180521) eliminates the error of the measurement value due to the hysteresis characteristic of the magneto-impedance element,
In a magnetic sensor in which a negative feedback coil NC and a bias coil BC are wound around a magnetic core using a magneto-impedance element M made of a thin film as shown in 0, an oscillating circuit O for applying a high frequency current to both ends of the magnetic core. A buffer circuit B interposed between the magnetic core and the impedance to adjust impedance mismatch, and a magnetic change amount of the external magnetic field from a change amount of a high frequency current which changes according to an external magnetic field applied to the magnetic impedance element. The detection circuit R for detection and the hysteresis cancellation circuit H for eliminating the hysteresis of the magnetic impedance element were provided.

【0004】また上記従来の磁気センサにおいては、大
きい負の外部磁界が入った場合、前記磁気インピーダン
ス素子のヒステリシスの影響により検出電圧が大きく変
わってしまうことの対策として、一定周期で一定幅のパ
ルスを作り出しトランジスタで前記磁気インピーダンス
素子のバイアスコイルに印加していた。
Further, in the above-mentioned conventional magnetic sensor, when a large negative external magnetic field is applied, as a countermeasure against the detection voltage being largely changed due to the influence of the hysteresis of the magneto-impedance element, a pulse having a constant width and a constant width is used. And a transistor was applied to the bias coil of the magneto-impedance element.

【0005】さらに上記従来の磁気センサにおいては、
上記公報にも記載があるようにヒステリシスパルスを印
加することで出力が不安定になると考えられるが、パル
ス幅およびパルス振幅をオペアンプの周波数特性以上に
設定することでオペアンプを含む回路がローパスフィル
タとして機能し、ヒステリシスパルスの影響を受けない
ようにするものであった。
Further, in the above conventional magnetic sensor,
As described in the above publication, it is considered that the output becomes unstable by applying the hysteresis pulse, but by setting the pulse width and the pulse amplitude to the frequency characteristics of the operational amplifier or more, the circuit including the operational amplifier becomes a low-pass filter. It worked and was immune to the effects of hysteresis pulses.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上記従来の磁気センサ
においては、上記公報に記載された図面図19が、ヒス
テリシスパルスによりリセット点まで磁界を加えるとそ
のとき高周波の振幅がほぼ最大になることを表してい
る。
In the above-mentioned conventional magnetic sensor, the drawing of FIG. 19 described in the above publication shows that when a magnetic field is applied to the reset point by a hysteresis pulse, the amplitude of the high frequency becomes almost maximum at that time. It represents.

【0007】図11を用いて時系列的に解析すると、図
11の(f) に示されるヒステリシスパルスが立ち上が
っている400nsの期間においては、磁気インピーダ
ンス素子の両端の高周波電圧の振幅は、図11の(c)
に示されるごとくほぼ最大値となる。
When analyzed in time series with reference to FIG. 11, the amplitude of the high frequency voltage across the magneto-impedance element during the period of 400 ns in which the hysteresis pulse shown in (f) of FIG. 11 rises is shown in FIG. (C)
It is almost the maximum value as shown in.

【0008】この結果、上記公報に記載された図面図2
5における検出部は、高周波の振幅を直流に変換するた
め、図11の(d) に示されるごとく測定した磁界に対
応する直流信号に前記400nsの期間最大値となった
高周波の振幅に対応するパルス状の電圧が重畳すること
になる。
As a result, the drawing shown in FIG.
Since the detecting unit in 5 converts the amplitude of the high frequency into the direct current, the direct current signal corresponding to the measured magnetic field corresponds to the amplitude of the high frequency having the maximum value in the period of 400 ns as shown in FIG. 11 (d). The pulsed voltage will be superimposed.

【0009】AMP部は上述したようにローパスフィル
タの機能を持つため、出力信号は、このようなパルス状
の波形にはならず、図11の(e)に示されるごとく高
周波の増大分に対応する平均化された直流電圧が誤差分
(ノイズ)として本来の信号成分としての計測信号に重
畳する。したがって上記従来の磁気センサは、上述した
ように誤差分の混入により、精度の悪化を招き、精度の
高い測定ができないという問題があった。
Since the AMP section has the function of the low-pass filter as described above, the output signal does not have such a pulse-like waveform but corresponds to the increase in high frequency as shown in FIG. 11 (e). The averaged DC voltage is superimposed on the measurement signal as the original signal component as an error component (noise). Therefore, the above-mentioned conventional magnetic sensor has a problem that the accuracy is deteriorated due to the mixing of the error as described above, and the measurement cannot be performed with high accuracy.

【0010】そこで本発明者は、インピーダンス信号の
検出中にヒステリシスパルスを印加する上述の従来装置
における問題点を解消するために、インピーダンス信号
の検出とヒステリシスパルスの印加のタイミングを異な
らせて、インピーダンスの測定信号に誤差を与えないタ
イミングでヒステリシスパルスを前記コイル手段または
磁気インピーダンス素子に印加する本発明の着目点に着
目した。
Therefore, in order to solve the problem in the above-described conventional device that applies a hysteresis pulse during the detection of the impedance signal, the present inventor changes the timing of the detection of the impedance signal and the application of the hysteresis pulse to change the impedance. Attention was paid to the point of the present invention in which a hysteresis pulse is applied to the coil means or the magneto-impedance element at a timing that does not give an error to the measurement signal.

【0011】本発明者は、上記着目点に基づき、外部磁
界の大きさに応じてインピーダンスが変化する磁気イン
ピーダンス素子に電流が印加され、外部磁界により変化
した前記磁気インピーダンス素子のインピーダンスを前
記磁気インピーダンス素子の周囲に巻回されたコイル手
段の誘起電圧に基づく電圧信号として検出する磁気検出
装置において、前記インピーダンス信号の検出に先立
ち、前記コイル手段または前記磁気インピーダンス素子
にヒステリシス補償用パルスを印加して、前記磁気イン
ピーダンス素子のヒステリシス特性の一方の特性におけ
る前記インピーダンス信号の検出を可能にして、前記磁
気インピーダンス素子のヒステリシスを補償するという
本発明の技術的思想に着眼し、更に研究開発を重ねた結
果、前記磁気インピーダンス素子のヒステリシスに基づ
く誤差分の混入を防止することにより、精度の悪化を防
止し、精度の高い測定を可能にするという目的を達成す
る本発明に到達した。
Based on the above-mentioned points of interest, the present inventor applies the current to the magneto-impedance element whose impedance changes according to the magnitude of the external magnetic field, and changes the impedance of the magneto-impedance element changed by the external magnetic field to the magnetic impedance. In a magnetic detection device for detecting a voltage signal based on an induced voltage of a coil means wound around an element, a hysteresis compensation pulse is applied to the coil means or the magneto-impedance element prior to the detection of the impedance signal. The result of further research and development focusing on the technical idea of the present invention that enables detection of the impedance signal in one of the hysteresis characteristics of the magneto-impedance element and compensates for the hysteresis of the magneto-impedance element , The magnetic impedance By preventing contamination of the error amount based on the hysteresis of the dance elements, to prevent the deterioration of accuracy, we have reached the present invention to achieve the object of enabling highly accurate measurement.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明(請求項1に記載
の第1発明)の磁気検出装置は、外部磁界の大きさに応
じてインピーダンスが変化する磁気インピーダンス素子
の周囲にコイル手段を巻回した磁気センサーと、前記磁
気インピーダンス素子に電流が印加され、外部磁界によ
り変化した前記磁気インピーダンス素子のインピーダン
スを前記コイル手段の誘起電圧に基づく電圧信号として
検出する検出回路と、前記インピーダンス信号の検出に
先立ち、前記コイル手段または前記磁気インピーダンス
素子にヒステリシス補償用パルスを印加して、前記磁気
インピーダンス素子のヒステリシス特性の一方の特性に
おける前記インピーダンス信号の検出を可能にするヒス
テリシス補償回路とから成るものである。
In the magnetic detector of the present invention (the first invention according to claim 1), coil means is wound around a magneto-impedance element whose impedance changes according to the magnitude of an external magnetic field. A rotating magnetic sensor, a detection circuit that detects the impedance of the magneto-impedance element changed by an external magnetic field when a current is applied to the magneto-impedance element as a voltage signal based on the induced voltage of the coil means, and the detection of the impedance signal Prior to the above, a hysteresis compensation circuit that applies a hysteresis compensation pulse to the coil means or the magnetic impedance element to enable detection of the impedance signal in one of the hysteresis characteristics of the magnetic impedance element. is there.

【0013】本発明(請求項2に記載の第2発明)の磁
気検出装置は、前記第1発明において、前記ヒステリシ
ス補償回路が、アモルファスワイヤによって構成された
前記磁気インピーダンス素子の周囲に巻回された前記コ
イル手段としての検出コイルに、前記磁気インピーダン
ス素子に電流が印加されていない時にヒステリシス補償
用パルスを印加するとともに、前記検出回路としてのサ
ンプルホールド回路によって、前記ヒステリシス特性の
一方の特性における前記インピーダンス信号を、電流の
印加タイミングに同期して前記検出コイルの誘起電圧に
基づく電圧信号としてサンプルホールドすることにより
検出するものである。
In the magnetic detection device of the present invention (the second invention according to claim 2), in the first invention, the hysteresis compensation circuit is wound around the magneto-impedance element composed of an amorphous wire. The hysteresis coil is applied to the detection coil as the coil means when the current is not applied to the magneto-impedance element, and the sample hold circuit as the detection circuit allows the hysteresis coil to have one of the characteristics in one of the hysteresis characteristics. The impedance signal is detected by sampling and holding it as a voltage signal based on the induced voltage of the detection coil in synchronization with the current application timing.

【0014】本発明(請求項3に記載の第3発明)の磁
気検出装置は、前記第1発明において、前記ヒステリシ
ス補償回路が、アモルファスワイヤによって構成された
前記磁気インピーダンス素子の周囲に巻回された前記コ
イル手段としての負帰還コイルに、電源投入に同期して
負帰還電流に基づきヒステリシス補償用パルスを印加す
るとともに、前記検出回路としてのサンプルホールド回
路によって、前記ヒステリシス特性の一方の特性におけ
る前記インピーダンス信号を、前記磁気インピーダンス
素子の電流の印加タイミングに同期して前記コイル手段
としての検出コイルの誘起電圧に基づく電圧信号として
サンプルホールドすることにより検出するものである。
In the magnetic detector of the present invention (the third invention according to claim 3), in the first invention, the hysteresis compensating circuit is wound around the magneto-impedance element constituted by an amorphous wire. A hysteresis compensation pulse is applied to the negative feedback coil as the coil means on the basis of a negative feedback current in synchronization with power-on, and a sample hold circuit as the detection circuit causes the hysteresis characteristic in one of the characteristics. The impedance signal is detected by sampling and holding it as a voltage signal based on the induced voltage of the detection coil as the coil means in synchronization with the current application timing of the magneto-impedance element.

【0015】[0015]

【発明の作用および効果】上記構成より成る第1発明の
磁気検出装置は、外部磁界の大きさに応じてインピーダ
ンスが変化する磁気インピーダンス素子に電流が印加さ
れ、外部磁界により変化した前記磁気インピーダンス素
子のインピーダンスを前記磁気インピーダンス素子の周
囲に巻回された前記コイル手段の誘起電圧に基づき電圧
信号として検出回路によって検出されるものであるが、
上述の前記インピーダンス信号の検出に先立ち、前記コ
イル手段または前記磁気インピーダンス素子にヒステリ
シス補償用パルスを印加して、前記磁気インピーダンス
素子のヒステリシス特性の一方の特性における前記イン
ピーダンス信号の検出を可能にするので、前記磁気イン
ピーダンス素子のヒステリシスに基づく誤差分の混入を
防止することによって、前記磁気インピーダンス素子の
ヒステリシスを補償することにより、精度の悪化を防止
し、精度の高い測定を可能にするという効果を奏する。
According to the magnetic detector of the first aspect of the present invention having the above-described structure, the magneto-impedance element whose impedance is changed according to the magnitude of the external magnetic field is applied with a current and is changed by the external magnetic field. The impedance of is detected by the detection circuit as a voltage signal based on the induced voltage of the coil means wound around the magneto-impedance element,
Prior to the detection of the impedance signal, a hysteresis compensation pulse is applied to the coil means or the magnetic impedance element to enable detection of the impedance signal in one of the hysteresis characteristics of the magnetic impedance element. By preventing the mixing of the error component based on the hysteresis of the magneto-impedance element, by compensating for the hysteresis of the magneto-impedance element, it is possible to prevent deterioration of accuracy and enable highly accurate measurement. .

【0016】上記構成より成る第2発明の磁気検出装置
は、前記第1発明において、前記ヒステリシス補償回路
が、アモルファスワイヤによって構成された前記磁気イ
ンピーダンス素子の周囲に巻回された前記コイル手段と
しての検出コイルに、前記磁気インピーダンス素子に電
流が印加されていない時にヒステリシス補償用パルスを
印加するとともに、前記検出回路としてのサンプルホー
ルド回路によって、前記ヒステリシス特性の一方の特性
における前記インピーダンス信号を、電流の印加タイミ
ングに同期して前記検出コイルの誘起電圧に基づく電圧
信号としてサンプルホールドすることにより検出するの
で、前記アモルファスワイヤによる高感度な磁気測定を
可能にするとともに、従来装置のように測定した磁界に
対応する直流信号にヒステリシスキャンセルパルスを平
均化した直流成分が重畳することを防止して、精度の高
い測定を可能にするという効果を奏する。
In the magnetic detection device of the second invention having the above structure, in the first invention, the hysteresis compensating circuit serves as the coil means wound around the magneto-impedance element composed of an amorphous wire. A hysteresis compensation pulse is applied to the detection coil when a current is not applied to the magneto-impedance element, and a sample hold circuit as the detection circuit causes the impedance signal in one of the hysteresis characteristics to Since it is detected by sampling and holding it as a voltage signal based on the induced voltage of the detection coil in synchronization with the application timing, it enables highly sensitive magnetic measurement by the amorphous wire, and it can also detect the magnetic field measured by the conventional device. Corresponding DC signal Thereby preventing the direct current component of the hysteresis canceling pulse averaged is superimposed, an effect of enabling highly accurate measurement.

【0017】上記構成より成る第3発明の磁気検出装置
は、前記第1発明において、前記ヒステリシス補償回路
が、アモルファスワイヤによって構成された前記磁気イ
ンピーダンス素子の周囲に巻回された前記コイル手段と
しての負帰還コイルに、電源投入に同期して負帰還電流
に基づきヒステリシス補償用パルスを印加するととも
に、前記検出回路としてのサンプルホールド回路によっ
て、前記ヒステリシス特性の一方の特性における前記イ
ンピーダンス信号を、前記磁気インピーダンス素子の電
流の印加タイミングに同期して前記コイル手段としての
検出コイルの誘起電圧に基づく電圧信号としてサンプル
ホールドすることにより検出するので、前記アモルファ
スワイヤによる高感度な磁気測定を可能にし、前記負帰
還コイルに負帰還電流を印加して前記磁気インピーダン
ス素子をゼロ磁界に保つとともに、従来装置のように測
定した磁界に対応する直流信号にヒステリシスキャンセ
ルパルスを平均化した直流成分が重畳することを防止し
て、精度の高い測定を可能にするという効果を奏する。
In the magnetic detector of the third invention having the above-mentioned structure, in the first invention, the hysteresis compensating circuit serves as the coil means wound around the magnetic impedance element composed of an amorphous wire. A hysteresis compensation pulse is applied to the negative feedback coil based on the negative feedback current in synchronization with power-on, and the impedance signal in one of the hysteresis characteristics is changed by the sample hold circuit as the detection circuit. Since it is detected by sampling and holding as a voltage signal based on the induced voltage of the detection coil as the coil means in synchronization with the application timing of the current of the impedance element, it enables highly sensitive magnetic measurement by the amorphous wire, Negative feedback voltage in the feedback coil Is applied to keep the magneto-impedance element at a zero magnetic field, and a DC component obtained by averaging the hysteresis cancel pulse is prevented from being superimposed on a DC signal corresponding to the measured magnetic field as in the conventional device, and the accuracy is high. It has the effect of enabling measurement.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態につき、
図面を用いて説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The embodiments of the present invention will be described below.
This will be described with reference to the drawings.

【0019】(第1実施形態)本第1実施形態の磁気検
出装置は、図1に示されるように外部磁界の大きさに応
じてインピーダンスが変化するアモルファスワイヤによ
って構成された磁気インピーダンス素子11の周囲にコ
イル手段としての検出コイル12を巻回した磁気センサ
ー1と、前記磁気インピーダンス素子11にパルス電流
が印加され、外部磁界により変化した前記磁気インピー
ダンス素子11のインピーダンスを前記検出コイル12
の誘起電圧に基づく電圧信号として検出する検出回路4
0と、前記インピーダンス信号の検出に先立ち、前記磁
気インピーダンス素子11にパルス電流が印加されてい
ない時にヒステリシス補償用パルスを印加して、前記磁
気インピーダンス素子のヒステリシス特性の一方の特性
における前記インピーダンス信号の検出を可能にするヒ
ステリシス補償回路7とから成るものである。
(First Embodiment) As shown in FIG. 1, the magnetic detection device of the first embodiment includes a magneto-impedance element 11 composed of an amorphous wire whose impedance changes in accordance with the magnitude of an external magnetic field. A pulse current is applied to the magnetic sensor 1 around which a detection coil 12 as a coil means is wound, and the impedance of the magnetic impedance element 11 changed by an external magnetic field is applied to the detection coil 12.
Detection circuit 4 for detecting as a voltage signal based on the induced voltage of
0, prior to the detection of the impedance signal, a hysteresis compensation pulse is applied when a pulse current is not applied to the magneto-impedance element 11, and the impedance signal of one of the hysteresis characteristics of the magneto-impedance element is applied. And a hysteresis compensation circuit 7 that enables detection.

【0020】本第1実施形態における電子回路は、上述
の回路に前記磁気インピーダンス素子11にパルス電流
を印加するパルス電源3と、前記ヒステリシス補償回路
としての初期化励磁回路7に励磁タイミングおよび期間
の信号を与えるタイマー回路5を具備する。
In the electronic circuit of the first embodiment, the pulse power supply 3 for applying a pulse current to the magneto-impedance element 11 and the initialization excitation circuit 7 serving as the hysteresis compensation circuit are provided with the excitation timing and period of the above-mentioned circuit. A timer circuit 5 for giving a signal is provided.

【0021】前記磁気インピーダンス素子(MI素子)1
1は、導電性を有する磁性体であって、通常直径20〜30
μm で長さ数mmのアモルファスワイヤ(線)、薄膜構造
あるいはその他のものが採用され、本第1実施形態にお
いては一例としてアモルファスワイヤを採用した。MI素
子は前述のごとく外部の磁界に対応してそのインピーダ
ンスが変化する。該MI素子は一般的には数10MHz 以上
の高周波に対して磁気インピーダンス効果が高く現れ
る。本第1実施形態においてはC-MOS ロジック素子を利
用して、15nsのパルス幅でパルス駆動することで近似的
に高周波駆動している。以下に図2に示されるタイムチ
ャート図を用いて動作を説明する。
The magnetic impedance element (MI element) 1
1 is a magnetic substance having conductivity, and usually has a diameter of 20 to 30.
An amorphous wire (wire) having a length of μm and a few mm, a thin film structure, or the like is adopted. In the first embodiment, the amorphous wire is adopted as an example. As described above, the MI element changes its impedance in response to an external magnetic field. The MI element generally has a high magnetic impedance effect for high frequencies of several tens of MHz or more. In the first embodiment, a C-MOS logic element is used to perform pulse driving with a pulse width of 15 ns, thereby approximately driving at a high frequency. The operation will be described below with reference to the time chart shown in FIG.

【0022】パルス電源3は、マルチバイブレータ31
を原発振器としてその発振周波数で繰り返すP1、P2の二
つのパルスを出力する。本第1実施形態においては該マ
ルチバイブレータ31の発振周波数は一例として1MHzに
設定した。
The pulse power supply 3 includes a multivibrator 31.
As the original oscillator, it outputs two pulses P1 and P2 that repeat at the oscillation frequency. In the first embodiment, the oscillation frequency of the multivibrator 31 is set to 1 MHz as an example.

【0023】第1のパルスP1は、前記マルチバイブレー
タの矩形波を微分器33およびインバータ34により波
形整形して、図2の(e) のごとくパルス幅15nsのパル
スを出力する。第2のパルスP2はマルチバイブレータの
出力を遅延回路32を通じた後微分回路35およびイン
バータ36により図2の(b)のパルス幅15nsのパルス
P2を出力する。
The first pulse P1 waveform-shapes the rectangular wave of the multivibrator by the differentiator 33 and the inverter 34 and outputs a pulse having a pulse width of 15 ns as shown in FIG. The second pulse P2 is a pulse having a pulse width of 15 ns shown in FIG. 2B by the post-differentiation circuit 35 and the inverter 36 that pass the output of the multivibrator through the delay circuit 32.
Output P2.

【0024】前記遅延回路32は、C-MOS インバータを
2つ直列接続することにより、4nsの遅延時間を得てい
る。したがってパルスP2から見るとP1は4ns 先行してい
ることになる。パルスP2はMI素子に接続されているので
図2の(b) のごときパルスが発生するとMI素子に外
部の磁界(周囲磁場) で決定されるインピーダンスに対
応した電流が流れる。
The delay circuit 32 obtains a delay time of 4 ns by connecting two C-MOS inverters in series. Therefore, from the viewpoint of pulse P2, P1 leads by 4ns. Since the pulse P2 is connected to the MI element, when a pulse as shown in FIG. 2B is generated, a current corresponding to the impedance determined by the external magnetic field (ambient magnetic field) flows through the MI element.

【0025】検出コイル12は、図2の(c) のごとく
MI素子との電磁気的な結合によりMI素子のインピー
ダンスに対応した電圧を誘起する。この検出コイル12
の(d) の波形は減衰振動となるがこれは検出コイルの
インダクタンスと浮遊容量および損失から決まるもので
ある。ここで図2の(c) の波形においてMI素子のイン
ピーダンスすなわち外部の磁界に対応する最もふさわし
い電圧はp点すなわち最大値である。
The detection coil 12 induces a voltage corresponding to the impedance of the MI element by electromagnetically coupling with the MI element as shown in FIG. This detection coil 12
The waveform of (d) of (1) is a damped oscillation, which is determined by the inductance of the detection coil, stray capacitance and loss. Here, in the waveform of FIG. 2C, the impedance of the MI element, that is, the most suitable voltage corresponding to the external magnetic field is the p point, that is, the maximum value.

【0026】そこでMI素子にパルスP2 が印加される
より以前に閉としていた検出回路40としてのサンプル
ホールド回路4のアナログスイッチS1を前記検出コイル
12の誘起電圧の最大時点すなわち前記p点の時刻で前
記パルスP1に基づき開とする。これによりMI素子のイン
ピーダンスに対応するすなわち外部磁界の大きさに対応
する測定信号をコンデンサCにおいて記憶する。
Therefore, the analog switch S1 of the sample and hold circuit 4 as the detection circuit 40 which is closed before the pulse P2 is applied to the MI element is set at the maximum time of the induced voltage of the detection coil 12, that is, the time of the point p. It is opened based on the pulse P1. As a result, the measurement signal corresponding to the impedance of the MI element, that is, the magnitude of the external magnetic field is stored in the capacitor C.

【0027】この測定信号は、次回のパルスP2が印加さ
れるまでサンプルホールド回路4で保持される図2の
(d)とともにアンプ6で所定の電圧に増幅されて出力
される。なお前記パルスP1がP2より4ns 先行しているの
は、スイッチS1の実際の開閉動作(図2の(f))が、
図2の(e)の駆動パルスP1より4ns 遅れるためで、
検出コイル12の波形の最大値p点の電圧をコンデンサ
Cにおいて記憶することにより、サンプルホールド回路
4が検出コイル12の電圧に十分追従して精度よく最大
値を保持させることができる。
This measurement signal is amplified to a predetermined voltage by the amplifier 6 and output together with (d) of FIG. 2 held in the sample hold circuit 4 until the next pulse P2 is applied. The pulse P1 precedes P2 by 4 ns because the actual opening / closing operation of the switch S1 ((f) in FIG. 2) is
Because it is delayed by 4 ns from the drive pulse P1 in (e) of FIG.
By storing the voltage at the maximum point p of the waveform of the detection coil 12 in the capacitor C, the sample hold circuit 4 can sufficiently follow the voltage of the detection coil 12 and hold the maximum value with high accuracy.

【0028】しかしながら、前記磁気インピーダンス素
子11としてのMI素子にはわずかなヒステリシス現象が
あり前記図1の回路の出力信号は図4に示すごとく外部
磁界が負から正へ大きく変化(矢印A)するときと正から
負へ変化(矢印B) するときではヒステリシスループが
発現し、磁界に対する感度はほぼ一定であるが零点移動
(オフセット) が現れる。すなわちMI素子あるいはMI素
子を含んだ磁気測定装置が過去にいかなる磁界に曝され
てきたかによって同じ磁界を測定しても指示値が異なる
ということが生じる。たとえば、実験結果を示す図5に
おいてH1という外部磁界に対して出力電圧は、a 点、b
点の二つの異なった値をとる。
However, the MI element as the magneto-impedance element 11 has a slight hysteresis phenomenon, and the output signal of the circuit of FIG. 1 has a large change in the external magnetic field from negative to positive as shown in FIG. 4 (arrow A). At that time and when changing from positive to negative (arrow B), a hysteresis loop appears and the sensitivity to the magnetic field is almost constant, but a zero point shift (offset) appears. That is, even if the same magnetic field is measured, the indicated value may differ depending on what magnetic field the MI element or the magnetic measuring device including the MI element has been exposed to in the past. For example, in Fig. 5 showing the experimental results, the output voltage is a, b for the external magnetic field of H1.
Takes two different values of the point.

【0029】初期化励磁回路7は、スイッチS3と電流調
整用の抵抗R7から成り、励磁スイッチS3はタイマ回路5
のパルス信号P3により所定の時刻に所定の期間前記検出
コイル12に電子回路の直流電源から電流を印加するこ
とによりMI素子を初期化励磁する。
The initialization excitation circuit 7 is composed of a switch S3 and a resistor R7 for current adjustment. The excitation switch S3 is a timer circuit 5
The MI element is initialized and excited by applying a current from the direct current power source of the electronic circuit to the detection coil 12 at a predetermined time and for a predetermined period by the pulse signal P3.

【0030】パルス電源3の各出力とタイマー回路5の
出力P3の関係を図3に示す。パルス電源3の出力は、P1
がP2に対して数(ns)先行している。P1およびP2のパルス
幅は共に例えば15ns程度で、パルスの繰り返し期間はた
とえば約1μs である。したがってMI素子の初期化励磁
は、前記1μs の期間のほぼどのタイミングでも可能で
あるが、本第1実施形態においてはタイマ回路5を前記
遅延回路32に接続してトリガーとなる信号を得ている
ためパルスP1およびP2の繰り返しのほぼ中央の時刻すな
わちパルスP1、P2が立ち上がる約0.5 μs 手前でタイマ
ー5が作動するような設定としている。またタイマー5
のパルス幅は、MI素子11の磁気特性と巻回した検出コ
イル12の過渡特性により決定されるが、ここでは一例
として100ns の例を示した。
The relationship between each output of the pulse power supply 3 and the output P3 of the timer circuit 5 is shown in FIG. The output of pulse power supply 3 is P1
Precedes P2 by a number (ns). Both the pulse widths of P1 and P2 are, for example, about 15 ns, and the pulse repetition period is, for example, about 1 μs. Therefore, the initialization excitation of the MI element can be performed at almost any timing in the period of 1 μs, but in the first embodiment, the timer circuit 5 is connected to the delay circuit 32 to obtain a signal that serves as a trigger. Therefore, the timer 5 is set to operate approximately at the center of the repetition of the pulses P1 and P2, that is, about 0.5 μs before the rise of the pulses P1 and P2. Also timer 5
The pulse width of is determined by the magnetic characteristics of the MI element 11 and the transient characteristics of the wound detection coil 12, but here an example of 100 ns is shown.

【0031】P1、P2およびタイマー5のパルスP3は、と
もに同期関係にあるためつねにタイマー5のパルスのタ
イミングでMI素子が初期化されてから磁界測定が行われ
るので、安定かつ高精度な測定を可能にすることができ
る。
Since P1 and P2 and the pulse P3 of the timer 5 are in a synchronous relationship, the MI element is always initialized after the MI element is initialized at the timing of the pulse of the timer 5, so that stable and highly accurate measurement can be performed. You can enable it.

【0032】すなわち図3において初期化励磁をするた
めのタイマー5のパルスP3が図3の(a) のごとく正に立
ち上がると初期化励磁回路7のスイッチS3が閉となる。
これにより電源Vdd に接続されている初期化励磁回路7
の抵抗R7を通じて初期化励磁のための電流が図3の
(d) に示すごとく検知コイル12に流れ込む。この電
流は主としてコイルのインダクタンスと抵抗R7によりな
る時定数で電流の立ち上がりが決まるので一次遅れにな
る。この最終値が、往路(下側の特性線)LCと復路
(上側の特性線)UCの曲線にオフセットが生ずる図4
に示されるヒステリシスループにおける一例として下側
の特性線LCを測定に用いるためにヒステリシスループ
よりも大なる負の磁界Haを初期化励磁としてMI素子に付
与する。そしてパルスP3が終了すると、周囲磁場がゼロ
であれば図4のヒステリシスループの下側の特性線LC
上のQ点が動作点となりMI素子の初期化が完了する。
That is, in FIG. 3, when the pulse P3 of the timer 5 for performing the initialization excitation rises positively as shown in FIG. 3A, the switch S3 of the initialization excitation circuit 7 is closed.
As a result, the initialization excitation circuit 7 connected to the power supply Vdd
A current for initialization excitation flows into the detection coil 12 through the resistor R7 of FIG. 3 as shown in FIG. This current has a first-order lag because the rise of the current is determined mainly by the time constant of the coil inductance and resistance R7. This final value causes an offset in the curves of the forward path (lower characteristic line) LC and the return path (upper characteristic line) UC.
In order to use the lower characteristic line LC for measurement as an example of the hysteresis loop shown in FIG. 5, a negative magnetic field Ha larger than that in the hysteresis loop is applied to the MI element as initialization excitation. When the pulse P3 ends, if the ambient magnetic field is zero, the lower characteristic line LC of the hysteresis loop in FIG.
The upper Q point becomes the operating point and the initialization of the MI element is completed.

【0033】したがって、1 μs 周期のP1、P2のパルス
で磁界の測定が行われる毎直前0.5μs の時刻にこの初
期化が実施されるのでヒステリシスの影響のない精度の
高い測定が可能である。
Therefore, since the initialization is carried out at a time of 0.5 μs immediately before the measurement of the magnetic field with the P1 and P2 pulses having a period of 1 μs, it is possible to perform a highly accurate measurement without the influence of hysteresis.

【0034】本第1実施形態において、図6はヒステリ
シスの影響がなくなったことを確認するための実験例を
示す。図6の横軸は試験のために外部から与えた正およ
び負の磁界、そして縦軸は測定信号であるが、ヒステリ
シスループは見られずオフセット誤差が消滅しているこ
とが分かる。
In the first embodiment, FIG. 6 shows an experimental example for confirming that the influence of hysteresis has disappeared. The horizontal axis of FIG. 6 is the positive and negative magnetic fields applied from the outside for the test, and the vertical axis is the measurement signal, but it can be seen that no hysteresis loop is seen and the offset error disappears.

【0035】上記従来の磁気センサーにおいては、MI
素子を最大感度にするためにバイアスコイルに直流を常
時流す必要があり、バッテリの消耗が早く不利であり、
ヒステリシスキャンセルのための励磁はこのバイアスコ
イルを流用しており、励磁のための専用回路を備えてい
るとともに、磁界の検出は薄膜コアとしてのMI素子の
両端の電圧降下から検出しており、検出コイルを備えて
いない。
In the above conventional magnetic sensor, MI
It is necessary to constantly supply direct current to the bias coil to maximize the sensitivity of the device, which is disadvantageous because the battery is quickly consumed.
This bias coil is used for excitation for hysteresis cancellation, a dedicated circuit for excitation is provided, and the magnetic field is detected from the voltage drop across the MI element as the thin film core. It does not have a coil.

【0036】本第1実施形態においては、MI素子とし
てのアモルファスワイヤが高感度であるため微弱な磁界
の検出も可能にするとともに、感度が一様なためバイア
スコイルは不要であり、余分な直流電流を流す必要がな
いとともに、検出コイルの一方の端子を任意の電圧に接
続できるので単電源動作させるための部品が少なく設計
が容易であり、初期化のためにヒステリシス補償用励磁
電流を流すのに流用しているのでバイアスコイルあるい
は専用の励磁コイルは不要であるという利点を有する。
In the first embodiment, since the amorphous wire as the MI element has a high sensitivity, it is possible to detect a weak magnetic field, and since the sensitivity is uniform, the bias coil is unnecessary, and an extra direct current is unnecessary. Since there is no need to pass a current, and one terminal of the detection coil can be connected to an arbitrary voltage, there are few parts for single power supply operation, which simplifies the design, and an excitation current for hysteresis compensation is passed for initialization. Therefore, there is an advantage that a bias coil or a dedicated exciting coil is unnecessary.

【0037】また従来の磁気センサーにおいては、検出
回路が、ダイオードによる整流回路であり、電圧の減衰
を補償するため直流電流を流している。しかしながら温
度変化に対してダイオードの直流電流の最適値は変化
し、また非直線性は補償されず直流信号への変換精度が
劣る。
Further, in the conventional magnetic sensor, the detection circuit is a rectification circuit using a diode, and a direct current is supplied to compensate the voltage attenuation. However, the optimum value of the DC current of the diode changes with the temperature change, and the non-linearity is not compensated, and the conversion accuracy into the DC signal is poor.

【0038】本第1実施形態においては、アナログスイ
ッチによるサンプルホールド回路によって検出回路を構
成するものであるため、非直線特性がないので、信号の
大小にかかわらず直流信号への変換精度が良く、かつ余
分な直流電流を流したりそのための回路部品が不要であ
り、また温度変化に対する精度が良いという利点を有す
る。
In the first embodiment, since the detection circuit is composed of the sample and hold circuit by the analog switch, there is no non-linear characteristic, so that the conversion accuracy to the DC signal is good regardless of the magnitude of the signal. In addition, there is an advantage that extra DC current is not passed and circuit parts therefor are unnecessary, and the accuracy with respect to temperature change is good.

【0039】さらに従来の磁気センサーは、高周波電流
を連続して印加する計測時にヒステリシスキャンセルパ
ルスを一定の繰り返しで印加するものであるため、上述
したように計測信号に直流分としてのノイズが重畳して
残る。
Further, since the conventional magnetic sensor applies a hysteresis cancel pulse at a constant repetition during measurement in which a high-frequency current is continuously applied, noise as a direct current component is superimposed on the measurement signal as described above. Remain.

【0040】本第1実施形態においては、前記検出コイ
ル12に検出電流が印加されていない時にヒステリシス
補償用パルスを印加するものであるため、計測信号にヒ
ステリシス補償用パルスがノイズとして重畳しないとい
う利点を有する。
In the first embodiment, since the hysteresis compensation pulse is applied when the detection current is not applied to the detection coil 12, the hysteresis compensation pulse is not superimposed as noise on the measurement signal. Have.

【0041】また従来の磁気センサーにおいては、高周
波発振回路としてC-MOS IC、発振子、ローパスフィル
タから成るサイン波発振器から成るものであるが、本第
1実施形態においては、C-MOS ロジックICのみでパル
ス発振器を構成するものであるため、少ない安価な部品
によって電圧および周波数の安定度が良好であるという
利点を有する。
In the conventional magnetic sensor, the high-frequency oscillation circuit is composed of a C-MOS IC, an oscillator, and a sine wave oscillator composed of a low-pass filter. In the first embodiment, however, a C-MOS logic IC is used. Since the pulse oscillator is configured only by itself, it has an advantage that the stability of voltage and frequency is good with few inexpensive parts.

【0042】さらに従来の磁気センサーにおいては、M
I素子の駆動をバッファ回路によって行うため、トラン
ジスタの温度特性を補償する回路を必要とし、部品が多
量になり、回路構成が複雑になるのに対して、本第1実
施形態においては、ロジックICのみで直接駆動するも
のであるため、バッファ回路が不要であり、電圧安定度
が高く、温度変化に左右されないとともに、部品が少量
になり、回路構成がシンプルになるという利点を有す
る。
Further, in the conventional magnetic sensor, M
Since the I element is driven by the buffer circuit, a circuit for compensating the temperature characteristic of the transistor is required, the number of parts is increased, and the circuit configuration is complicated. On the other hand, in the first embodiment, the logic IC is used. Since it is directly driven only by itself, it has advantages that a buffer circuit is not required, voltage stability is high, it is not affected by temperature changes, the number of parts is small, and the circuit configuration is simple.

【0043】(第2実施形態)本第2実施形態の磁気検
出装置は、図7に示されるようにヒステリシス補償回路
7が、アモルファスワイヤによって構成された前記磁気
インピーダンス素子11の周囲に巻回された前記コイル
手段としての負帰還コイル13に、電源投入に同期して
負帰還電流に基づきヒステリシス補償用パルスを印加す
るとともに、検出回路40としてのサンプルホールド回路
44によって、前記ヒステリシス特性の一方の特性におけ
る前記インピーダンス信号を、前記磁気インピーダンス
素子11の電流の印加タイミングに同期して前記コイル
手段としての検出コイル12の誘起電圧に基づく電圧信
号としてサンプルホールドすることにより検出する点
が、前記第1実施形態との相違点であり、以下相違点を
中心に説明し、同一部分については同一符号を付し、説
明を省略する。
(Second Embodiment) In the magnetic detector of the second embodiment, as shown in FIG. 7, a hysteresis compensation circuit 7 is wound around the magneto-impedance element 11 composed of an amorphous wire. In addition, a hysteresis compensating pulse is applied to the negative feedback coil 13 serving as the coil means based on the negative feedback current in synchronization with power-on, and a sample hold circuit serving as the detection circuit 40.
By 44, sample and hold the impedance signal in one of the hysteresis characteristics as a voltage signal based on the induced voltage of the detection coil 12 as the coil means in synchronization with the current application timing of the magneto-impedance element 11. The difference between the first embodiment and the first embodiment will be described below. The difference will be mainly described below, and the same portions will be denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted.

【0044】本第2実施形態の磁気検出装置は、上述し
た第1実施形態の磁気検出装置よりさらに高精度の測定
装置を実現すべく構成されている。前記磁気インピーダ
ンス素子11としてのMI素子のインピーダンス変化から
電圧に変換した信号を前記MI素子に巻回した第2のコイ
ルである負帰還コイル13に電流負帰還することでMI素
子の内部の磁界を打ち消し、外部磁界の大きさにかかわ
らずつねにMI素子の内部の磁界を零に保ちながら磁気測
定するものである。またMI素子の内部磁界を零に保つた
めの帰還電流は外部磁場の大きさに正確に対応するため
帰還電流を電圧に変換すれば磁場の測定信号とすること
ができる。MI素子をつねに磁界零に保つということはMI
素子をつねに一点で動作させることでありMI素子の非直
線性の問題がなくなるので非常に高い直線性が期待でき
る。
The magnetic detector of the second embodiment is configured to realize a measuring device with higher accuracy than the magnetic detector of the first embodiment described above. A signal obtained by converting the impedance change of the MI element as the magneto-impedance element 11 into a voltage is negatively fed back to the negative feedback coil 13, which is a second coil wound around the MI element, so that the magnetic field inside the MI element is reduced. The magnetic field is canceled and the magnetic field inside the MI element is always kept at zero regardless of the magnitude of the external magnetic field. Further, the feedback current for keeping the internal magnetic field of the MI element at zero corresponds to the magnitude of the external magnetic field accurately, so that the feedback current can be converted into a voltage and used as a measurement signal of the magnetic field. Keeping the MI element at zero magnetic field means MI
Since the element is always operated at one point, the problem of non-linearity of the MI element is eliminated, so very high linearity can be expected.

【0045】図7に示される回路において、検出コイル
12に誘起された電圧は、サンプルホールド回路44にお
いて記憶される。サンプルホールド回路44の二つの抵抗
は、本電子回路を単極電源で動作させるための第一の基
準電位を発生するものである。増幅回路66は、4 個のオ
ペレーショナルアンプOP1 〜OP4 を含む回路から成り、
OP1 〜OP3 は計装アンプ回路を構成している。該計装ア
ンプの機能は、電子回路が単極電源で動作するための第
2 の基準電位を発生するとともに該基準電位をベースに
前記サンプルホールド44の信号を高倍率で増幅して出力
することである。
In the circuit shown in FIG. 7, the voltage induced in the detection coil 12 is stored in the sample hold circuit 44. The two resistors of the sample hold circuit 44 generate a first reference potential for operating the electronic circuit with a unipolar power source. The amplifier circuit 66 is composed of a circuit including four operational amplifiers OP1 to OP4,
OP1 to OP3 form an instrumentation amplifier circuit. The function of the instrumentation amplifier is to ensure that the electronic circuit operates on a single pole power supply.
2 is to generate the reference potential and to amplify and output the signal of the sample and hold 44 at a high magnification based on the reference potential.

【0046】また、OP4は、増幅されたOP2 の出力を前
記負帰還コイル3に電流を通じるための電位がVdd/2 と
なる第3の基準電位発生器である。測定信号は、電流負
帰還の源流となるOP2 の出力端子c点から電圧として取
り出すことができる。
OP4 is a third reference potential generator whose potential for passing the amplified output of OP2 through the negative feedback coil 3 is Vdd / 2. The measurement signal can be taken out as a voltage from the output terminal c point of OP2, which is the source of the negative current feedback.

【0047】しかしながら本第2磁気検出装置が計測を
行わない休止期間すなわち電源が投入されていない時
に、運搬したりあるいは放置しておく間に大きな外部磁
界に曝されると、MI素子のヒステリシス効果が発現し電
源を投入した後の動作点すなわち零点は以前に計測を実
施したときとは必ずしも同じとはならず、オフセット誤
差を生じることになる。そこで本第2実施形態における
MI素子の初期化励磁回路の重要性について説明する。
However, when the second magnetic detection device is exposed to a large external magnetic field while being transported or left unattended during a rest period during which measurement is not performed, that is, when the power is not turned on, the hysteresis effect of the MI element is generated. Occurs and the operating point after the power is turned on, that is, the zero point, is not always the same as that when the measurement was previously performed, and an offset error occurs. Therefore, in the second embodiment
The importance of the initialization excitation circuit of the MI element will be explained.

【0048】本第2の実施形態において、前記第1実施
形態におけるタイマー回路5や初期化励磁回路7の機能
は、タイミングコンデンサDとOP2 およびOP4 からなる
負帰還回路の一部を利用して実現している。
In the second embodiment, the functions of the timer circuit 5 and the initialization excitation circuit 7 in the first embodiment are realized by utilizing a part of the negative feedback circuit composed of the timing capacitor D and OP2 and OP4. is doing.

【0049】次にタイマー回路と初期化励磁回路の構成
と動作について説明する。OP4 の回路は前記したごとく
第3 の基準電位発生器であるがこの基準電位はOP4 の正
極入力端子に接続されている二つの抵抗器R15 、R16 に
よってVdd/2 となるべく設定されている。タイミングコ
ンデンサDは、電源の正の電極と前記二つの抵抗R15、R
16 の接続点との間に挿入されておりコンデンサDの値
を適切に選ぶことにより所望の1次遅れ時定数を設定す
ることができる。
Next, the structure and operation of the timer circuit and the initialization excitation circuit will be described. The circuit of OP4 is the third reference potential generator as described above, but this reference potential is set to Vdd / 2 by the two resistors R15 and R16 connected to the positive input terminal of OP4. The timing capacitor D consists of the positive electrode of the power supply and the two resistors R15 and R
A desired first-order lag time constant can be set by appropriately selecting the value of the capacitor D which is inserted between the 16 connection points.

【0050】図8において、(A) のごとく電源スイッチ
SBが投入された直後を考える。OP4の正極入力端子a 点
は(B) に示すごとくタイミングコンデンサDによって瞬
時に正の電源電圧Vdd まで上昇し、その後抵抗R15 、R1
6 およびコンデンサDによる時定数でVdd/2 に向かって
減衰する。このときOP4 の出力端子b 点は図8の(C)の
ごとく所定の期間出力電圧が飽和して一定値を保つが、
やがて入力電圧の減衰とともにVdd/2 へ移行する。この
タイミングコンデンサDと抵抗R15 、R16 およびOP4 か
らなる回路が、前記タイマ5の機能を実現している。
In FIG. 8, as shown in (A), the power switch
Consider immediately after the SB is launched. As shown in (B), the positive input terminal a of OP4 instantly rises to the positive power supply voltage Vdd by the timing capacitor D, and then the resistors R15, R1.
It decays toward Vdd / 2 with a time constant of 6 and capacitor D. At this time, at the output terminal b of OP4, the output voltage is saturated and keeps a constant value for a predetermined period as shown in (C) of FIG.
Eventually, it shifts to Vdd / 2 as the input voltage decays. The circuit composed of the timing capacitor D and the resistors R15, R16 and OP4 realizes the function of the timer 5.

【0051】一方OP2 の出力端子C 点は、その入力端子
以前の回路に遅れ要素がないため(D) のごとく電源スイ
ッチが投入されると瞬時にVdd/2 に静定する。この結果
電源投入直後に負帰還コイル3 には図8の(E) に示すご
とくb点からc点へ負帰還コイル3および抵抗R5、R6を
通じて電流が流れる。これにより前記図4の負の初期化
励磁HaをMI素子に付与し、動作点を下側の特性線LC上
Q点に移行させることができる。かかる特性線LC上に
おいて、図8の(F) および(G) に示されるP1、P2によっ
て磁界測定を行うものである。
On the other hand, the output terminal C point of OP2 is settled to Vdd / 2 instantly when the power switch is turned on as shown in (D) because the circuit before the input terminal has no delay element. As a result, immediately after the power is turned on, a current flows through the negative feedback coil 3 from the point b to the point c through the negative feedback coil 3 and the resistors R5 and R6 as shown in FIG. 8 (E). As a result, the negative initialization excitation Ha of FIG. 4 can be applied to the MI element, and the operating point can be shifted to the Q point on the lower characteristic line LC. On this characteristic line LC, the magnetic field is measured by P1 and P2 shown in (F) and (G) of FIG.

【0052】本第2実施形態においては、前記負帰還に
よりMI素子を常にゼロ磁界に保つためつまり動作点が移
動しないため、ヒステリシスの影響が現れない。したが
って測定中は初期化励磁を行う必要がなく、また最少の
部品点数で高精度の磁界測定ができるとともに、その他
第1実施形態と同様の作用効果を奏する。
In the second embodiment, since the MI element is always kept at zero magnetic field by the negative feedback, that is, the operating point does not move, the influence of hysteresis does not appear. Therefore, it is not necessary to perform initialization excitation during measurement, and highly accurate magnetic field measurement can be performed with the minimum number of parts, and other effects similar to those of the first embodiment are achieved.

【0053】本第2実施形態における効果を確認する実
験を実施した。初期化励磁回路を用いた場合と用いない
場合について、それぞれ同一条件で50回の電源投入直後
の信号の指示値を頻度でまとめた。その結果を図9の
(a) 、(b) に示す。これより初期化励磁を用いた場合
(b) においては、用いない場合(a) よりも指示値すなわ
ちオフセットのばらつきの幅が1/6に減少する結果が
得られた。以上から明らかなように本第2実施形態が、
精度の高い磁気計測を実現するものである。
An experiment was conducted to confirm the effect of the second embodiment. The indicated values of the signals immediately after the power was turned on 50 times under the same conditions were summarized by frequency with and without the initialization excitation circuit. The result of Figure 9
Shown in (a) and (b). From this, when using initialization excitation
In the case of (b), the result that the width of the variation of the indicated value, that is, the offset, is reduced to 1/6 of that in the case where it is not used is obtained. As is apparent from the above, the second embodiment is
It realizes highly accurate magnetic measurement.

【0054】また本第2実施形態においては、初期化励
磁のコイルの役割を負帰還コイルが兼ねているので、負
帰還用のアンプ回路(OP2、OP4)は初期化励磁に
必要な電流容量を十分満たすため、これを兼用させるこ
とで部品数を減らし、回路構成をシンプルにするという
利点を有する。
In the second embodiment, since the negative feedback coil also serves as the coil for initialization excitation, the amplifier circuit (OP2, OP4) for negative feedback provides the current capacity required for initialization excitation. In order to sufficiently satisfy the requirements, there is an advantage that the number of components can be reduced and the circuit configuration can be simplified by using the same function.

【0055】上述の実施形態は、説明のために例示した
もので、本発明としてはそれらに限定されるものでは無
く、特許請求の範囲、発明の詳細な説明および図面の記
載から当業者が認識することができる本発明の技術的思
想に反しない限り、変更および付加が可能である。
The above-described embodiments are merely examples for explanation, and the present invention is not limited to them. Those skilled in the art will recognize from the claims, the detailed description of the invention and the description of the drawings. Modifications and additions can be made without departing from the technical idea of the present invention.

【0056】上述の実施形態においては、磁気センサー
に対する電流の印加について、一例として前記磁気イン
ピーダンス素子に直接印加する例について説明したが、
本発明としてはそれらに限定されるものでは無く、前記
磁気インピーダンス素子に巻回されたコイル手段に電流
を印加して、間接的に磁気インピーダンス素子の動作を
実現する実施形態を採用する技術的な余地がある。
In the above embodiment, the application of the current to the magnetic sensor has been described as an example in which the current is directly applied to the magneto-impedance element.
The present invention is not limited to these, and a technical method adopting an embodiment in which a current is applied to a coil means wound around the magneto-impedance element to indirectly realize the operation of the magneto-impedance element. There is room.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1実施形態の磁気検出装置を示す回
路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a magnetic detection device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本第1実施形態のパルス電源、磁気インピーダ
ンス素子、検出コイルにおける波形を示すタイムチャー
ト図である。
FIG. 2 is a time chart diagram showing waveforms in the pulse power supply, the magnetic impedance element, and the detection coil of the first embodiment.

【図3】本第1実施形態における磁気インピーダンス素
子の印加パルスおよび初期化パルスの関係を示すタイム
チャート図である。
FIG. 3 is a time chart diagram showing a relationship between an applied pulse and an initialization pulse of the magneto-impedance element in the first embodiment.

【図4】本第1実施形態における磁気インピーダンス素
子のヒステリシスループの測定時に利用する特性線を説
明するための線図である。
FIG. 4 is a diagram for explaining a characteristic line used when measuring a hysteresis loop of the magneto-impedance element according to the first embodiment.

【図5】本第1実施形態における磁気インピーダンス素
子のヒステリシス補償を行う前の実験によって得られた
ヒステリシスループを示す線図である。
FIG. 5 is a diagram showing a hysteresis loop obtained by an experiment before performing hysteresis compensation of the magneto-impedance element in the first embodiment.

【図6】本第1実施形態における磁気インピーダンス素
子のヒステリシス補償を行った場合の実験によって得ら
れたヒステリシスループを示す線図である。
FIG. 6 is a diagram showing a hysteresis loop obtained by an experiment when the magneto-impedance element according to the first embodiment is subjected to hysteresis compensation.

【図7】本発明の第2実施形態の磁気検出装置を示す回
路図である。
FIG. 7 is a circuit diagram showing a magnetic detection device according to a second embodiment of the present invention.

【図8】本第2実施形態の磁気検出装置における回路上
の各点の波形を示すタイムチャート図である。
FIG. 8 is a time chart diagram showing the waveform of each point on the circuit in the magnetic detection apparatus of the second embodiment.

【図9】本第2実施形態の磁気検出装置における電源投
入直後の初期化励磁を用いた場合と用いない場合の指示
値のバラツキの実験結果を示す線図である。
FIG. 9 is a diagram showing an experimental result of variation in an indicated value with and without initialization excitation immediately after power-on in the magnetic detection apparatus of the second embodiment.

【図10】従来の磁気センサーを示すブロック回路図で
ある。
FIG. 10 is a block circuit diagram showing a conventional magnetic sensor.

【図11】従来の磁気センサーにおける回路上の各部の
波形を示すタイムチャート図である。
FIG. 11 is a time chart showing waveforms of various parts on a circuit in a conventional magnetic sensor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 磁気センサー 11 磁気インピーダンス素子 12 検出コイル 40 検出回路 7 ヒステリシス補償回路 1 Magnetic sensor 11 Magnetic impedance element 12 detection coil 40 detection circuit 7 Hysteresis compensation circuit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 本蔵 義信 愛知県東海市荒尾町ワノ割1番地 アイ チ・マイクロ・インテリジェント株式会社 内 (72)発明者 青山 均 愛知県東海市荒尾町ワノ割1番地 アイ チ・マイクロ・インテリジェント株式会社 内 (72)発明者 森 正樹 愛知県東海市荒尾町ワノ割1番地 アイ チ・マイクロ・インテリジェント株式会社 内 (72)発明者 加古 英児 愛知県東海市荒尾町ワノ割1番地 アイ チ・マイクロ・インテリジェント株式会社 内 Fターム(参考) 2G017 AA01 AB07 AD51 BA05    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Yoshinobu Honzo             1 Wanowari, Arao-cho, Tokai-shi, Aichi             Chi Micro Intelligent Co., Ltd.             Within (72) Inventor Hitoshi Aoyama             1 Wanowari, Arao-cho, Tokai-shi, Aichi             Chi Micro Intelligent Co., Ltd.             Within (72) Inventor Masaki Mori             1 Wanowari, Arao-cho, Tokai-shi, Aichi             Chi Micro Intelligent Co., Ltd.             Within (72) Inventor Eiji Kako             1 Wanowari, Arao-cho, Tokai-shi, Aichi             Chi Micro Intelligent Co., Ltd.             Within F term (reference) 2G017 AA01 AB07 AD51 BA05

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 外部磁界の大きさに応じてインピーダン
スが変化する磁気インピーダンス素子の周囲にコイル手
段を巻回した磁気センサーと、 前記磁気インピーダンス素子に電流が印加され、外部磁
界により変化した前記磁気インピーダンス素子のインピ
ーダンスを前記コイル手段の誘起電圧に基づく電圧信号
として検出する検出回路と、 前記インピーダンス信号の検出に先立ち、前記コイル手
段または前記磁気インピーダンス素子にヒステリシス補
償用パルスを印加して、前記磁気インピーダンス素子の
ヒステリシス特性の一方の特性における前記インピーダ
ンス信号の検出を可能にするヒステリシス補償回路とか
ら成ることを特徴とする磁気検出装置。
1. A magnetic sensor in which coil means is wound around a magneto-impedance element whose impedance changes according to the magnitude of an external magnetic field, and a magnetic sensor in which a current is applied to the magneto-impedance element and which is changed by the external magnetic field. A detection circuit that detects the impedance of the impedance element as a voltage signal based on the induced voltage of the coil means, and a hysteresis compensation pulse is applied to the coil means or the magneto-impedance element prior to the detection of the impedance signal, and the magnetic A hysteresis detecting circuit that enables detection of the impedance signal in one of the hysteresis characteristics of the impedance element.
【請求項2】 請求項1において、 前記ヒステリシス補償回路が、アモルファスワイヤによ
って構成された前記磁気インピーダンス素子の周囲に巻
回された前記コイル手段としての検出コイルに、前記磁
気インピーダンス素子に電流が印加されていない時にヒ
ステリシス補償用パルスを印加するとともに、 前記検出回路としてのサンプルホールド回路によって、
前記ヒステリシス特性の一方の特性における前記インピ
ーダンス信号を、電流の印加タイミングに同期して前記
検出コイルの誘起電圧に基づく電圧信号としてサンプル
ホールドすることにより検出することを特徴とする磁気
検出装置。
2. The electric current is applied to the magneto-impedance element according to claim 1, wherein the hysteresis compensation circuit is wound around the magneto-impedance element formed of an amorphous wire, and the detection coil serving as the coil means applies the electric current to the magneto-impedance element. While applying a pulse for hysteresis compensation when not being performed, by the sample hold circuit as the detection circuit,
The magnetic detection device, wherein the impedance signal in one of the hysteresis characteristics is detected by sampling and holding the impedance signal as a voltage signal based on an induced voltage of the detection coil in synchronization with a current application timing.
【請求項3】 請求項1において、 前記ヒステリシス補償回路が、アモルファスワイヤによ
って構成された前記磁気インピーダンス素子の周囲に巻
回された前記コイル手段としての負帰還コイルに、電源
投入に同期して負帰還電流に基づきヒステリシス補償用
パルスを印加するとともに、 前記検出回路としてのサンプルホールド回路によって、
前記ヒステリシス特性の一方の特性における前記インピ
ーダンス信号を、前記磁気インピーダンス素子の電流の
印加タイミングに同期して前記コイル手段としての検出
コイルの誘起電圧に基づく電圧信号としてサンプルホー
ルドすることにより検出することを特徴とする磁気検出
装置。
3. The negative feedback coil as defined in claim 1, wherein the hysteresis compensation circuit is provided in a negative feedback coil as the coil means wound around the magneto-impedance element formed of an amorphous wire, in synchronization with power-on. While applying a pulse for hysteresis compensation based on the feedback current, by the sample hold circuit as the detection circuit,
The impedance signal in one of the hysteresis characteristics is detected by sampling and holding it as a voltage signal based on the induced voltage of the detection coil as the coil means in synchronization with the current application timing of the magneto-impedance element. Characteristic magnetic detection device.
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