JP2005086348A

JP2005086348A - Ac magnetic field detecting device

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Publication number: JP2005086348A
Application number: JP2003314311A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Yoda; 潔依田; Kengo Sugawara; 賢悟菅原; Hiroaki Yamamoto; 博明山本; Koji Hiratsuka; 浩司平墳
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2003-09-05
Filing date: 2003-09-05
Publication date: 2005-03-31

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an AC magnetic field detecting device from which stable reception sensitivity can be obtained irrespective of a direction. <P>SOLUTION: The AC magnetic field detecting device is provided with a plurality of coils 1, 2 and 3 whose axial directions are orthogonal, resonance capacitors 7, 8 and 9 and resistors 4, 5 and 6, which are connected to the coils, and signal detecting parts 10, 11, 12 and 13 detecting AC magnetic fields passing the coils. Mutual inductance exists between the two coils in a plurality of the coils. A resistance value R of the resistor connected to the two coils is set to be a value decided based on a value M of mutual inductance. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、交流磁界検出装置に関するものであり、特に磁気結合による空間を介する信号伝送系において、磁場方向によらず安定した受信感度が得られる装置に関するものである。 The present invention relates to an AC magnetic field detection device, and more particularly to a device capable of obtaining stable reception sensitivity regardless of the magnetic field direction in a signal transmission system through a space by magnetic coupling.

磁気結合による空間を介する信号伝送系においては、２つのループアンテナの磁気結合で信号伝送が実現される（例えば、非特許文献１参照。）。ところが、送信アンテナが空間に固定された場合に、受信アンテナの向きが変化すると当然受信信号レベルが変動し、互いに９０度の角度をなした場合に、受信信号が著しく低下する問題が生じる。
また、磁気結合による空間を介する信号伝送系において、互いに軸方向が直交する３方向の磁場を検出するために、３つのアンテナを用いて磁界検出装置を構成していた。この場合、各方向の磁場強度を安定に検出するために、各アンテナは、軸方向が互いに直交するコイルアンテナにより構成され、それぞれのアンテナ間の相互インダクタンスが無視できるように配置されていた。 In a signal transmission system through a space by magnetic coupling, signal transmission is realized by magnetic coupling of two loop antennas (see, for example, Non-Patent Document 1). However, when the transmitting antenna is fixed in space, the received signal level naturally fluctuates when the direction of the receiving antenna is changed, and when the angle is 90 degrees with each other, there is a problem that the received signal is significantly lowered.
Further, in a signal transmission system through a space by magnetic coupling, a magnetic field detection device is configured using three antennas in order to detect magnetic fields in three directions whose axial directions are orthogonal to each other. In this case, in order to stably detect the magnetic field strength in each direction, each antenna is configured by a coil antenna whose axial directions are orthogonal to each other, and is arranged so that the mutual inductance between the antennas can be ignored.

ＩＥＥＥＪＯＵＲＮＡＬＯＦＳＯＬＩＤ−ＳＴＡＴＥＣＩＲＣＵＩＴＳ，ＶＯＬ．３３，ＮＯ．７，ＪＵＬＹ１９９８（Ｐ．９３７〜Ｐ．９４６）IEEE JOURNAL OF SOLID-STATE CIRCUITS, VOL. 33, NO. 7, JULY 1998 (P.937-P.946)

しかしながら、３つのアンテナを用いた場合においても、送信アンテナが空間に固定された場合、磁界検出装置の向きが変化すると、ある方向に向いたときに感度が低下し安定な受信ができないという問題があった。
この問題を解決する方法としては、次のような方法が考えられる。即ち、磁場強度Ｈである磁場が受信部を通過するとき、各コイルアンテナで検出される磁場、即ち、軸方向が互いに直交する各方向の磁場成分Ｈｘ，Ｈｙ，Ｈｚを、それぞれ二乗し、二乗した各値の和をとれば、常に磁場の二乗値Ｈ²が得られることになる。従って、磁場の方向に依存しない磁場強度を得ることが可能となる。
しかしながら、このような交流磁界検出装置を実現するには、上記演算を行う乗算器や加算器等が必要であり、各演算器を個々に実現することは容易であるが、演算器を個々に設けた場合は大きなスペースが必要となる問題があった。 However, even when three antennas are used, when the transmitting antenna is fixed in space, if the orientation of the magnetic field detection device changes, the sensitivity decreases when the orientation is directed in a certain direction, and stable reception cannot be performed. there were.
As a method for solving this problem, the following method can be considered. That is, when a magnetic field having a magnetic field intensity H passes through the receiving unit, the magnetic field detected by each coil antenna, that is, the magnetic field components Hx, Hy, Hz in the directions orthogonal to each other are squared and squared. If the sum of the values is taken, the square value H ^{2 of the} magnetic field is always obtained. Therefore, it is possible to obtain a magnetic field strength that does not depend on the direction of the magnetic field.
However, in order to realize such an AC magnetic field detection device, a multiplier, an adder, and the like for performing the above-described calculation are required, and it is easy to realize each arithmetic unit individually. When provided, there is a problem that a large space is required.

本発明は、かかる問題点を解決するためになされたもので、向きによらず安定した受信感度が得られる交流磁界検出装置を提供するものである。 The present invention has been made to solve such a problem, and provides an AC magnetic field detection device that can obtain stable reception sensitivity regardless of orientation.

この発明に係る交流磁界検出装置は、互いに軸方向が直交する複数のコイル、上記各コイルに接続された共振用コンデンサと抵抗、及び上記各コイルを通過する交流磁界を検出する信号検出部を備えた交流磁界検出装置において、上記複数のコイルのうちの少なくとも２つのコイル間には相互インダクタンスが存在し、上記２つのコイルのそれぞれに接続される抵抗の抵抗値Ｒが、上記相互インダクタンスの値Ｍに基づいて決定される値となるようにしたものである。 An AC magnetic field detection device according to the present invention includes a plurality of coils whose axial directions are orthogonal to each other, a resonance capacitor and a resistor connected to each of the coils, and a signal detection unit that detects an AC magnetic field passing through the coils. In the AC magnetic field detection device, there is a mutual inductance between at least two of the plurality of coils, and a resistance value R of a resistor connected to each of the two coils is a value M of the mutual inductance. The value is determined based on the above.

この発明は、互いに軸方向が直交する複数のコイル、上記各コイルに接続された共振用コンデンサと抵抗、及び上記各コイルを通過する交流磁界を検出する信号検出部を備えた交流磁界検出装置において、上記複数のコイルのうちの少なくとも２つのコイル間には相互インダクタンスが存在し、上記２つのコイルのそれぞれに接続される抵抗の抵抗値Ｒが、上記相互インダクタンスの値Ｍに基づいて決定される値となるようにしたので、向きによらず安定した受信感度が得られるようになる。 The present invention relates to an AC magnetic field detection device including a plurality of coils whose axial directions are orthogonal to each other, a resonance capacitor and a resistor connected to each of the coils, and a signal detection unit that detects an AC magnetic field passing through the coils. A mutual inductance exists between at least two of the plurality of coils, and a resistance value R of a resistor connected to each of the two coils is determined based on the mutual inductance value M. Since it is set to a value, stable reception sensitivity can be obtained regardless of the direction.

実施の形態１．
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の形態１による交流磁界検出装置の構成を示す図である。本実施の形態１による交流磁界検出装置は、誘導磁界を媒体とする車両用無線伝送装置の一例であり、磁気結合による空間を介する信号伝送系の受信部を構成する。また、本実施の形態１による交流磁界検出装置はカード型受信機であり、図１に示す構成のカード型受信機は名刺大の薄板ケースに収納され、運転者が従来の機械式鍵の代わりに携帯するものである。 Embodiment 1 FIG.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an AC magnetic field detection apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. The AC magnetic field detection device according to the first embodiment is an example of a vehicle wireless transmission device that uses an induced magnetic field as a medium, and constitutes a reception unit of a signal transmission system through a space by magnetic coupling. Further, the AC magnetic field detection apparatus according to the first embodiment is a card type receiver, and the card type receiver having the configuration shown in FIG. 1 is housed in a thin case of a business card size, so that the driver can replace the conventional mechanical key. It is intended to be carried around.

図１において、フェライトコア付きソレノイドコイルより構成されたフェライトコイルアンテナ１，２と空芯ループコイルアンテナ３とは互いに軸方向が直交して配置されている。フェライトコイルアンテナ１には抵抗４と共振用コンデンサ７とが直列に接続され、フェライトコイルアンテナ２には抵抗５と共振用コンデンサ８とが直列に接続され、空芯ループコイルアンテナ３には抵抗６と共振用コンデンサ９とが直列に接続されている。さらに、共振用コンデンサ７，８，９にはそれぞれ検出器１０，１１，１２が接続され、共振用コンデンサ７，８，９の端子間電圧を検出することにより、各コイルを通過する交流磁界を検出する。各検出器１０，１１，１２は、信号検出用ＩＣ（信号検出部）のチャンネルＡ、チャンネルＢ、チャンネルＣを構成しており、各チャンネルの信号はＯＲ回路１３に入力される。図１に示す回路においては、各検出器１０，１１，１２は各コンデンサ端の電圧をデジタル信号（電圧がある閾値を超えている場合は１、超えない場合は０）として検出し、これらのデジタル信号をＯＲ回路１３でＯＲを取ることにより、ｘ，ｙ，ｚの方向いずれかの（閾値を超える）磁場があるかないかを検出する。
なお、上記抵抗４，５，６はコイル抵抗とチップ抵抗との合成抵抗である。 In FIG. 1, the ferrite coil antennas 1 and 2 and the air-core loop coil antenna 3 constituted by solenoid coils with ferrite cores are arranged so that their axial directions are orthogonal to each other. A resistor 4 and a resonance capacitor 7 are connected in series to the ferrite coil antenna 1, a resistor 5 and a resonance capacitor 8 are connected in series to the ferrite coil antenna 2, and a resistor 6 is connected to the air-core loop coil antenna 3. And a resonance capacitor 9 are connected in series. Further, detectors 10, 11, and 12 are connected to the resonance capacitors 7, 8, and 9, respectively, and by detecting the voltage between the terminals of the resonance capacitors 7, 8, and 9, the AC magnetic field that passes through each coil is changed. To detect. Each detector 10, 11, 12 constitutes a channel A, a channel B, and a channel C of a signal detection IC (signal detection unit), and the signal of each channel is input to the OR circuit 13. In the circuit shown in FIG. 1, each detector 10, 11, 12 detects the voltage at each capacitor end as a digital signal (1 if the voltage exceeds a certain threshold, 0 if not), By ORing the digital signal with the OR circuit 13, it is detected whether or not there is a magnetic field in any of the x, y, and z directions (exceeding a threshold).
The resistors 4, 5, and 6 are combined resistors of a coil resistor and a chip resistor.

本実施の形態においてコイルアンテナ１，２，３の磁界に対する誘起電圧（ゲイン）は、０．０５［ｍＶ／ｎＴ］とし、すべてほぼ同じ値になるようにコイルを設計した。また、各アンテナ１，２，３を構成するコイル（以下、コイル１、コイル２、コイル３と記す）のインダクタンスＬはすべて、６．８［ｍＨ］とした。また、上記各コイルの軸の向きは互いに直交するように配置した。さらに、それぞれコイル間で相互インダクタンスが存在し、各コイル間の結合係数が０．０７８となるように配置した。すなわち、コイル１とコイル２とはＬ字型に配置し、ループコイル３を上記ソレノイドコイル１，２に近接配置することにより、コイル１−２間、コイル１−３間、コイル２−３間の相互インダクタンスＭがすべて０．５３［ｍＨ］となるようにした。
図１の構成において、使用される周波数がｆの場合、共振させるために必要なコンデンサ７，８，９の静電容量Ｃは、 In the present embodiment, the induced voltage (gain) with respect to the magnetic field of the coil antennas 1, 2, 3 is set to 0.05 [mV / nT], and the coils are designed so that they all have substantially the same value. Further, the inductances L of the coils constituting the antennas 1, 2, and 3 (hereinafter referred to as "coil 1, coil 2, and coil 3") were all 6.8 [mH]. Further, the directions of the axes of the coils are arranged so as to be orthogonal to each other. Furthermore, mutual inductance exists between the coils, and the coupling coefficient between the coils is 0.078. That is, the coil 1 and the coil 2 are arranged in an L shape, and the loop coil 3 is arranged close to the solenoid coils 1 and 2 so that the coil 1-2, the coil 1-3, and the coil 2-3 are arranged. The mutual inductances M of all were 0.53 [mH].
In the configuration of FIG. 1, when the frequency used is f, the capacitance C of the capacitors 7, 8, and 9 required for resonance is

を満たすように決定される。
また、抵抗４，５，６の抵抗値Ｒは、 It is determined to satisfy.
Also, the resistance value R of the resistors 4, 5 and 6 is

を満たすように決定する。
従って、使用する周波数ｆを１３２．４５ｋＨｚとすれば、コンデンサ７，８，９の容量は、全て１９８．３ｐＦとなるように構成し、抵抗４，５，６の抵抗値Ｒは、全て６２７Ωとなるように構成する。 Decide to meet.
Accordingly, if the frequency f to be used is 132.45 kHz, the capacitors 7, 8, and 9 are all configured to have a capacitance of 198.3 pF, and the resistance values R of the resistors 4, 5, and 6 are all 627Ω. Configure to be

上記構成の磁界検出装置に対して、４πステラジアンすべての立体角の方向ベクトルを有する誘導磁界に対する検出感度をシミュレーションした結果を図２（ａ）に示す。図２（ｂ）はコイルアンテナ間の相互インダクタンスがほぼゼロである従来の構成のものに対する検出感度を示す。実施の形態１の構成のものに対する最大検出感度と最小検出感度の比は、０．８６５となった。従来の構成では、最大検出感度と最小検出感度の比は０．５７７であった。従って、本実施の形態１による磁界検出装置は、交流磁界ベクトルの向きによらず、安定した受信感度となるため、従来のものより高精度に磁界を測定できる。 FIG. 2A shows the result of simulating the detection sensitivity for the induced magnetic field having the direction vector of all solid angles of 4π steradians with respect to the magnetic field detection apparatus having the above configuration. FIG. 2B shows the detection sensitivity for the conventional configuration in which the mutual inductance between the coil antennas is almost zero. The ratio of the maximum detection sensitivity to the minimum detection sensitivity with respect to the configuration of the first embodiment is 0.865. In the conventional configuration, the ratio between the maximum detection sensitivity and the minimum detection sensitivity is 0.577. Therefore, since the magnetic field detection apparatus according to the first embodiment has a stable reception sensitivity regardless of the direction of the AC magnetic field vector, the magnetic field can be measured with higher accuracy than the conventional one.

本実施の形態の交流磁界検出装置を構成するにあたって生じるコンデンサの容量、抵抗値、相互インダクタンスの値のばらつきの影響を以下に示す。
上記実施の形態の構成に対して、コンデンサの容量値Ｃの通常発生し得る誤差範囲である２％で変化した場合、上記最大検出感度と上記最小検出感度の比は０．８０となった。
また、上記実施の形態の構成に対して、抵抗の値Ｒの通常発生し得る誤差範囲である１０％で変化した場合、上記最大検出感度と上記最小検出感度の比は０．８４となった。
さらに、上記実施の形態の構成に対して、相互インダクタンスの値Ｍの通常発生し得る誤差範囲である１０％で変化した場合、上記最大検出感度と上記最小検出感度の比は０．８５となった。
このように、上記数式の各値に対して、各値が上記誤差範囲にあれば、最大検出感度と最小検出感度の比は高い値を示し、従来のものより高精度に磁界を測定できる。 The influence of variation in the capacitance, resistance value, and mutual inductance value of the capacitor that occurs when the AC magnetic field detection device according to the present embodiment is configured will be described below.
In contrast to the configuration of the above embodiment, when the capacitance value C of the capacitor was changed by 2%, which is an error range that can normally occur, the ratio of the maximum detection sensitivity to the minimum detection sensitivity was 0.80.
Further, when the resistance value R is changed by 10%, which is a normal error range, the ratio between the maximum detection sensitivity and the minimum detection sensitivity is 0.84. .
Furthermore, when the mutual inductance value M is changed by 10%, which is a normal error range, the ratio of the maximum detection sensitivity to the minimum detection sensitivity is 0.85. It was.
Thus, if each value is within the above error range with respect to each value of the above formula, the ratio between the maximum detection sensitivity and the minimum detection sensitivity shows a high value, and the magnetic field can be measured with higher accuracy than the conventional one.

なお、上記実施の形態において示した数値は一例であり、上記数値に限定されるものではない。前述した誤差範囲（コンデンサの容量値Ｃの誤差範囲２％に対して、最大検出感度と最小検出感度の比が０．８０、抵抗の値Ｒの誤差範囲１０％に対して最大検出感度と最小検出感度の比が０．８４）と、上記数１，数２とを考慮すると、最大検出感度と最小検出感度との比を０．８程度に維持するには、ｆ，Ｒ，Ｃ，Ｍの値は、次の関係式が満たされる範囲であれば、向きに寄らず安定した磁界検出が可能となる。 In addition, the numerical value shown in the said embodiment is an example, and is not limited to the said numerical value. The aforementioned error range (the ratio of the maximum detection sensitivity to the minimum detection sensitivity is 0.80 for the error range 2% of the capacitance value C of the capacitor, and the maximum detection sensitivity and minimum for the error range 10% of the resistance value R) Considering the detection sensitivity ratio of 0.84) and the above formulas 1 and 2, in order to maintain the ratio of the maximum detection sensitivity to the minimum detection sensitivity at about 0.8, f, R, C, M As long as the value of is within a range that satisfies the following relational expression, stable magnetic field detection is possible regardless of the direction.

なお、上記実施の形態においては、受信信号としてデジタル信号を出力するように構成したが、磁場強度に比例する値を出力するように、信号検出部をアナログ回路で構成しても良い。図３に、このような回路の例を示す。図３（ａ）において、各検出器１０ａ，１１ａ，１２ａは各コンデンサ端の電圧をアナログ信号として検出する。また、各検出器１０ａ，１１ａ，１２ａは、図３（ｂ）のように、コンデンサの片端を接地することでも実現できる。各検出器１０ａ，１１ａ，１２ａで検出されたアナログ信号をＭＡＸ回路１３ａで最大値を取ることによって、磁場をアナログ信号として検出する。このような構成とすることにより、ｘ，ｙ，ｚの方向いずれかを向いた磁場の強度が検出でき、乗算器、加算器を用いるよりも、安価に作成することができる。 In the above embodiment, the digital signal is output as the received signal. However, the signal detection unit may be configured by an analog circuit so as to output a value proportional to the magnetic field strength. FIG. 3 shows an example of such a circuit. In FIG. 3A, each detector 10a, 11a, 12a detects the voltage at each capacitor end as an analog signal. Each detector 10a, 11a, 12a can also be realized by grounding one end of the capacitor as shown in FIG. The magnetic field is detected as an analog signal by taking the maximum value of the analog signal detected by each detector 10a, 11a, 12a by the MAX circuit 13a. By adopting such a configuration, the intensity of the magnetic field directed in any of the x, y, and z directions can be detected, and can be created at a lower cost than using a multiplier or an adder.

また、上記実施の形態においては、コイル１，２をソレノイドコイル，コイル３をループコイルで構成したカード型の受信機の構成を示したが、各コイル１，２，３はソレノイドコイルであっても、ループコイルであってもよく、また、カード型の受信機でなくともよい。 In the above embodiment, the configuration of the card-type receiver in which the coils 1 and 2 are solenoid coils and the coil 3 is a loop coil has been shown. However, each of the coils 1, 2, and 3 is a solenoid coil. May be a loop coil, and may not be a card-type receiver.

また、上記実施の形態においては、各コイル間に所定の相互インダクタンスが存在するように、ソレノイドコイル１，２をＬ字に配置し、ループコイル３を上記ソレノイドコイル１，２に近接配置したが、このような配置に限らず、他の配置により各コイル間に相互インダクタンスが存在するようにしてもよい。また、Ｌ字の角度が異なるものやＬ字の位置がずれているようなものであってもよい。 In the above embodiment, the solenoid coils 1 and 2 are arranged in an L shape and the loop coil 3 is arranged close to the solenoid coils 1 and 2 so that a predetermined mutual inductance exists between the coils. However, the present invention is not limited to such an arrangement, and a mutual inductance may exist between the coils by other arrangements. Further, the L-shaped angle may be different or the L-shaped position may be shifted.

各コイル間に相互インダクタンスが存在するように配置する他の配置例を以下に示す。
図４（ａ）はフェライトコイル２，３を空芯ループコイル１に重ねたものであり、磁束を互いに鎖交させ、相互インダクタンスＭを作るようにしたものである。このようにすることにより、各コイル間に容易に相互インダクタンスが存在するようにできると共に、相互インダクタンスの値Ｍに対応する結合定数を０．１程度まで大きくすることが可能となる。また、小さな領域にアンテナを収めることができる。
図４（ｂ）はフェライトコイル２，３の一部を空芯ループコイル１と同心円に重ねて配置したものであり、一部の磁束を互いに鎖交させ、相互インダクタンスＭを作るようにしたものである。このようにすることにより、各コイル間に容易に相互インダクタンスが存在するようにできると共に、相互インダクタンスの値Ｍに対応する結合定数を０．１程度まで大きくすることが可能となる。また、カードに収まるように薄く配置することができる。
図４（ｃ）は空芯ループコイル１の両端を、それぞれフェライトコイル２，３の一部に巻きつけたものであり、一部の磁束を互いに鎖交させ、相互インダクタンスＭを作るようにしたものである。このようにすることにより、各コイル間に容易に相互インダクタンスが存在するようにできると共に、相互インダクタンスの値Ｍに対応する結合定数を０．１程度まで大きくすることが可能となる。また、カードに収まるように薄く配置することができる。
図４（ｄ）は空芯ループコイル１、フェライトコイル２，３の下に、磁性体シート１００を配置するものであり、磁性体シート１００により各コイルを磁気的に結合させ、相互インダクタンスＭを作るようにしたものである。このようにすることにより、各コイル間に容易に相互インダクタンスが存在するようにできると共に、相互インダクタンスの値Ｍに対応する結合定数を０．１程度まで大きくすることが可能となる。また、カードに収まるように薄く配置することができる。また、空芯ループコイル１、またはフェライトコイル２，３を変形させる必要が無いので、加工性が良い。
図４（ｅ）は各コイル１，２，３を空芯ループコイルで構成し、コイル１の片端を一部コイル２の同心に巻き、反対の片端を一部コイル３の同心に巻くことによって、磁束を互いに鎖交させ、相互インダクタンスＭを作るようにしたものである。このようにすることにより、各コイル間に容易に相互インダクタンスが存在するようにできると共に、相互インダクタンスの値Ｍに対応する結合定数を０．１程度まで大きくすることが可能となる。 Another example of arrangement in which mutual inductance exists between the coils is shown below.
FIG. 4A shows a structure in which the ferrite coils 2 and 3 are overlapped on the air-core loop coil 1, and magnetic fluxes are linked to each other to create a mutual inductance M. FIG. By doing so, mutual inductance can easily exist between the coils, and the coupling constant corresponding to the mutual inductance value M can be increased to about 0.1. In addition, the antenna can be stored in a small area.
FIG. 4 (b) shows a part of the ferrite coils 2 and 3 arranged concentrically with the air-core loop coil 1, and a part of the magnetic flux is linked to each other to create a mutual inductance M. It is. By doing so, mutual inductance can easily exist between the coils, and the coupling constant corresponding to the mutual inductance value M can be increased to about 0.1. Moreover, it can arrange | position thinly so that it may fit in a card | curd.
FIG. 4 (c) shows a case where both ends of the air-core loop coil 1 are wound around a part of each of the ferrite coils 2 and 3, and a part of the magnetic flux is linked to each other to create a mutual inductance M. Is. By doing so, mutual inductance can easily exist between the coils, and the coupling constant corresponding to the mutual inductance value M can be increased to about 0.1. Moreover, it can arrange | position thinly so that it may fit in a card | curd.
FIG. 4D shows a case where a magnetic sheet 100 is disposed under the air core loop coil 1 and the ferrite coils 2 and 3. The coils are magnetically coupled by the magnetic sheet 100, and the mutual inductance M is set. I made it. By doing so, mutual inductance can easily exist between the coils, and the coupling constant corresponding to the mutual inductance value M can be increased to about 0.1. Moreover, it can arrange | position thinly so that it may fit in a card | curd. Moreover, since it is not necessary to deform the air-core loop coil 1 or the ferrite coils 2 and 3, workability is good.
In FIG. 4E, each coil 1, 2 and 3 is formed of an air-core loop coil, and one end of the coil 1 is wound around the concentricity of a part of the coil 2, and the other end is wound around a concentric part of the coil 3. , Magnetic fluxes are linked to each other to create a mutual inductance M. By doing so, mutual inductance can easily exist between the coils, and the coupling constant corresponding to the mutual inductance value M can be increased to about 0.1.

なお、本実施の形態においては、各コイル間に所定の相互インダクタンスＭが存在するように配置し、抵抗の値ＲをＭの値に基づいた値（前述のような数式２で表される値）となるようにしたが、実際にはコイルの巻線抵抗や渦電流損失などがあり、抵抗値Ｒを１０Ω以下に下げることは困難である。
従って、各コイル間の相互インダクタンスが無視できるように配置された従来の磁場検出装置においても、 In the present embodiment, the coils are arranged so that a predetermined mutual inductance M exists between the coils, and the resistance value R is a value based on the value of M (the value represented by the above-described equation 2). However, in reality, there are coil winding resistance and eddy current loss, and it is difficult to reduce the resistance value R to 10Ω or less.
Therefore, even in the conventional magnetic field detector arranged so that the mutual inductance between the coils can be ignored,

程度の小さな相互インダクタンスが存在すると考えられるが、本実施の形態ではこのような値（Ｍ₀）より大きな値の相互インダクタンスＭが各コイル間に存在するようにしたものである。 Although a small mutual inductance is considered to exist, in this embodiment, a mutual inductance M having a value larger than such a value (M ₀ ) is present between the coils.

実施の形態２．
図５は、本発明の実施の形態２による交流磁界検出装置の構成を示す図であり、図１と異なる点は感度調整用抵抗（第２の抵抗）１４，１５，１６を付加したことである。即ち、フェライトコイルアンテナ１には第１の抵抗４と共振用コンデンサ７とが直列に接続されると共に、共振用コンデンサ７に第２の抵抗１４が並列に接続されている。同様に、フェライトコイルアンテナ２には第１の抵抗５と共振用コンデンサ８とが直列に接続されると共に、共振用コンデンサ８に第２の抵抗１５が並列に接続されている。空芯ループコイルアンテナ３も同様に、第１の抵抗６と共振用コンデンサ９とが直列に接続されると共に、共振用コンデンサ９に第２の抵抗１６が並列に接続されている。上記構成において、各検出器１０，１１，１２とＯＲ回路１３とで構成された検出器信号検出用ＩＣは、実施の形態１と同様、各コンデンサ端の電圧をデジタル信号として検出し、これらのデジタル信号をＯＲ回路１３でＯＲを取ることにより、ｘ，ｙ，ｚの方向いずれかの（閾値を超える）磁場があるかないかを検出する。 Embodiment 2. FIG.
FIG. 5 is a diagram showing the configuration of the AC magnetic field detection device according to the second embodiment of the present invention. The difference from FIG. 1 is that resistance adjustment resistors (second resistors) 14, 15, and 16 are added. is there. That is, a first resistor 4 and a resonance capacitor 7 are connected in series to the ferrite coil antenna 1, and a second resistor 14 is connected in parallel to the resonance capacitor 7. Similarly, a first resistor 5 and a resonance capacitor 8 are connected in series to the ferrite coil antenna 2, and a second resistor 15 is connected in parallel to the resonance capacitor 8. Similarly, the air-core loop coil antenna 3 includes a first resistor 6 and a resonance capacitor 9 connected in series, and a second resistor 16 connected in parallel to the resonance capacitor 9. In the above configuration, the detector signal detection IC configured by the detectors 10, 11, 12 and the OR circuit 13 detects the voltage at each capacitor end as a digital signal, as in the first embodiment, By ORing the digital signal with the OR circuit 13, it is detected whether or not there is a magnetic field in any of the x, y, and z directions (exceeding a threshold value).

本実施の形態においてコイルアンテナ１，２，３の磁界に対する誘起電圧（ゲイン）は、０．０５［ｍＶ／ｎＴ］とし、すべて同じ値になるようにコイルを設計した。また、各アンテナ１，２，３を構成するコイル（以下、コイル１、コイル２、コイル３と記す）のインダクタンスＬはすべて、６．８［ｍＨ］とした。また、上記各コイルの軸の向きは互いに直交するように配置した。さらに、それぞれコイル間で相互インダクタンスが存在し、各コイル間の結合係数が０．０８５となるように配置した。すなわち、コイル１とコイル２とはＬ字型に配置され、コイル１−２間、コイル１−３間、コイル２−３間の相互インダクタンスＭがすべて０．５７［ｍＨ］となるようにした。
図５の構成において、使用される周波数がｆの場合、共振させるために必要なコンデンサ７，８，９の静電容量Ｃは、 In the present embodiment, the induced voltage (gain) with respect to the magnetic field of the coil antennas 1, 2, and 3 is set to 0.05 [mV / nT], and the coils are designed so that they all have the same value. Further, the inductances L of the coils constituting the antennas 1, 2, and 3 (hereinafter referred to as "coil 1, coil 2, and coil 3") were all 6.8 [mH]. Further, the directions of the axes of the coils are arranged so as to be orthogonal to each other. Furthermore, mutual inductance exists between the coils, and the coupling coefficient between the coils is 0.085. That is, the coils 1 and 2 are arranged in an L shape so that the mutual inductances M between the coils 1-2, 1-3, and 2-3 are all 0.57 [mH]. .
In the configuration of FIG. 5, when the frequency used is f, the capacitance C of the capacitors 7, 8, and 9 required for resonance is

を満たすように決定される。
検出器１０，１１，１２のゲイン（電圧の閾値Ｖ₀｛Ｖ₀以下では０の出力、Ｖ₀以上では１の出力｝）を感度調整用抵抗１４，１５，１６を用いて調節した。３ｍＶの電圧で検出器が検出するように、抵抗１４，１５，１６の抵抗値Ｒ₂は、１１６ｋΩとした。その結果、１０ｎＴの磁場が検出感度となった。
また、第１の抵抗４，５，６の抵抗値Ｒ₁、及び第２の抵抗１４，１５，１６の抵抗値Ｒ₂は、 It is determined to satisfy.
({Output 0 in the following V _0, the output of 1 is greater than or equal _to V _0} threshold V ₀ which voltage) the gain of the detector 10, 11 and 12 were adjusted using the sensitivity adjustment resistor 14, 15 and 16 a. The resistance value R ₂ of the resistors 14, 15 and 16 was set to 116 kΩ so that the detector could detect with a voltage of 3 mV. As a result, a magnetic sensitivity of 10 nT became detection sensitivity.
The resistance value R ₂ of the resistance value R _1, and a second resistor 14, 15 and 16 of the first resistor 4, 5,

を満たすように決定する。
従って、使用する周波数ｆを１３２．４５ｋＨｚとすれば、コンデンサ７，８，９の容量は、全て１９７．２ｐＦとなるように構成し、第１の抵抗４，５，６の抵抗値Ｒ₁は、全て３４８Ωとなるように構成する。 Decide to meet.
Therefore, if the frequency f to be used is 132.45 kHz, the capacitors 7, 8, 9 are all configured to have a capacitance of 197.2 pF, and the resistance value R ₁ of the first resistors 4, 5, 6 is , All are configured to be 348Ω.

上記構成の磁界検出装置に対して、４πステラジアンすべての立体角の方向ベクトルを有する誘導磁界に対する検出感度をシミュレーションした結果、最大検出感度と最小検出感度の比は、０．８６０となった。従来の構成では、最大検出感度と最小検出感度の比は０．５７７であり、従って、本実施の形態２による磁界検出装置は、交流磁界ベクトルの向きによらず、安定した受信感度となるため、従来のものより高精度に磁界を測定できる。
また、通常、検出器単体では感度を調節することができない。そのため、感度調整のために、別途、ＩＣのゲイン調節用の抵抗を用いることがある。実施の形態１では、抵抗値Ｒはコイルの配置から決まる相互インダクタンスＭによって制限されるため、抵抗値に自由度がない。本実施の形態２では、感度調整用抵抗Ｒ₂を用いることによって、その自由度を持たせているため、検出器のゲイン調整を行うことができる。 As a result of simulating the detection sensitivity with respect to the induction magnetic field having the direction vector of all solid angles of 4π steradians for the magnetic field detection device having the above configuration, the ratio of the maximum detection sensitivity to the minimum detection sensitivity was 0.860. In the conventional configuration, the ratio of the maximum detection sensitivity to the minimum detection sensitivity is 0.577. Therefore, the magnetic field detection device according to the second embodiment has a stable reception sensitivity regardless of the direction of the AC magnetic field vector. The magnetic field can be measured with higher accuracy than the conventional one.
In general, the sensitivity of the detector alone cannot be adjusted. Therefore, a resistor for adjusting the gain of the IC may be used separately for sensitivity adjustment. In the first embodiment, since the resistance value R is limited by the mutual inductance M determined from the arrangement of the coils, the resistance value has no degree of freedom. In the second embodiment, the sensitivity is adjusted by using the sensitivity adjustment resistor R ₂ , so that the gain of the detector can be adjusted.

なお、上記実施の形態２においても、実施の形態１と同様、上記数式の各値に対して、各値が上記誤差範囲にあれば、最大検出感度と最小検出感度の比は高い値を示し、従来のものより高精度に磁界を測定できる。
また、信号検出部をアナログ回路で構成しても良い。
さらに、各コイルの配置例は図４と同様の配置であっても良い。 In the second embodiment, as in the first embodiment, the ratio between the maximum detection sensitivity and the minimum detection sensitivity shows a high value if each value is within the error range with respect to each value of the mathematical expression. The magnetic field can be measured with higher accuracy than the conventional one.
Further, the signal detection unit may be configured by an analog circuit.
Furthermore, the arrangement example of each coil may be the same as that shown in FIG.

実施の形態３．
図６は、本発明の実施の形態３による交流磁界検出装置の構成を示す図である。本実施の形態３の交流磁界検出装置も、実施の形態１と同様、誘導磁界を媒体とする車両用無線伝送装置の一例であり、磁気結合による空間を介する信号伝送系の受信部を構成する。また、本実施の形態３による交流磁界検出装置はカード型受信機であり、図６に示す構成のカード型受信機は名刺大の薄板ケースに収納され、運転者が従来の機械式鍵の代わりに携帯するものである。 Embodiment 3 FIG.
FIG. 6 is a diagram showing a configuration of an AC magnetic field detection apparatus according to Embodiment 3 of the present invention. The AC magnetic field detection device according to the third embodiment is also an example of a vehicle wireless transmission device that uses an induced magnetic field as a medium, as in the first embodiment, and constitutes a reception unit of a signal transmission system through a space by magnetic coupling. . Further, the AC magnetic field detection apparatus according to the third embodiment is a card-type receiver, and the card-type receiver having the configuration shown in FIG. 6 is housed in a business card-sized thin plate case so that the driver can replace the conventional mechanical key. It is intended to be carried around.

図６において、ソレノイドコイルより構成されたフェライトコイルアンテナ１，２と空芯ループコイルアンテナ３とは互いに軸方向が直交して配置されている。フェライトコイルアンテナ１（軸方向がｘ方向）には抵抗４と共振用コンデンサ７とが直列に接続され、フェライトコイルアンテナ２（軸方向がｙ方向）には抵抗５と共振用コンデンサ８とが直列に接続され、空芯ループコイルアンテナ３（軸方向がｚ方向）には抵抗６と共振用コンデンサ９とが直列に接続されている。さらに、共振用コンデンサ７には検出器１０が接続され、共振用コンデンサ７の端子間電圧を検出することにより、コイル１とコイル２との相互インダクタンスを介して、コイル１を通過するｘｙ面内の交流磁界を検出する。また、共振用コンデンサ９には検出器１２が接続され、共振用コンデンサ９の端子間電圧を検出することにより、コイル３を通過するｚ方向の交流磁界を検出する。各検出器１０，１２は、信号検出用ＩＣ（信号検出部）のチャンネルＡ、チャンネルＣを構成しており、各チャンネルの信号はＯＲ回路１３に入力される。各検出器１０，１２とＯＲ回路１３とで構成された検出器信号検出用ＩＣは、いずれかのチャンネルの信号がある閾値を超えると、受信信号（デジタル信号）を出力するように構成されている。 In FIG. 6, the ferrite coil antennas 1 and 2 and the air-core loop coil antenna 3 constituted by solenoid coils are arranged so that their axial directions are orthogonal to each other. A resistor 4 and a resonance capacitor 7 are connected in series to the ferrite coil antenna 1 (the axial direction is the x direction), and a resistor 5 and a resonance capacitor 8 are connected in series to the ferrite coil antenna 2 (the axial direction is the y direction). A resistor 6 and a resonance capacitor 9 are connected in series to the air-core loop coil antenna 3 (the axial direction is the z direction). Further, a detector 10 is connected to the resonance capacitor 7, and by detecting a voltage between the terminals of the resonance capacitor 7, an in-xy plane passing through the coil 1 through the mutual inductance between the coil 1 and the coil 2. Detect AC magnetic field. A detector 12 is connected to the resonance capacitor 9, and an AC magnetic field in the z direction passing through the coil 3 is detected by detecting a voltage across the resonance capacitor 9. Each detector 10, 12 constitutes a channel A and a channel C of a signal detection IC (signal detection unit), and the signal of each channel is input to the OR circuit 13. The detector signal detection IC configured by the detectors 10 and 12 and the OR circuit 13 is configured to output a reception signal (digital signal) when a signal of any channel exceeds a certain threshold value. Yes.

本実施の形態においてコイルアンテナ１，２，３の磁界に対する誘起電圧（ゲイン）は、０．０５［ｍＶ／ｎＴ］とし、すべて同じ値になるようにコイルを設計した。また、各アンテナ１，２，３を構成するコイル（以下、コイル１、コイル２、コイル３と記す）のインダクタンスＬはすべて、６．８［ｍＨ］とした。また、上記各コイルの軸の向きは互いに直交するように配置した。さらに、コイル１−２間で相互インダクタンスが存在し、コイル１−３間、コイル２−３間の相互インダクタンスはコイル１−２間の相互インダクタンスに比べて小さく、結合係数が０．００１以下となるように配置した。本実施の形態ではコイル１−２間の結合係数が例えば０．０７７となるように、コイル１，２をＬ字に配置し、コイル１−２間の相互インダクタンスＭが０．５３［ｍＨ］となるようにした。また、３はコイル１，２と離して配置し、コイル１−３間、コイル２−３間の相互インダクタンスは０．０５［ｍＨ］以下となるようにした。
図６の構成において、使用される周波数がｆの場合、共振させるために必要なコンデンサ７，８，９の静電容量Ｃは、 In the present embodiment, the induced voltage (gain) with respect to the magnetic field of the coil antennas 1, 2, and 3 is set to 0.05 [mV / nT], and the coils are designed so that they all have the same value. Further, the inductances L of the coils constituting the antennas 1, 2, and 3 (hereinafter referred to as "coil 1, coil 2, and coil 3") were all 6.8 [mH]. Further, the directions of the axes of the coils are arranged so as to be orthogonal to each other. Furthermore, there is a mutual inductance between the coils 1-2, the mutual inductance between the coils 1-3 and 2-3 is smaller than the mutual inductance between the coils 1-2, and the coupling coefficient is 0.001 or less. Arranged to be. In the present embodiment, the coils 1 and 2 are arranged in an L shape so that the coupling coefficient between the coils 1-2 is 0.077, for example, and the mutual inductance M between the coils 1-2 is 0.53 [mH]. It was made to become. Further, 3 is arranged away from the coils 1 and 2 so that the mutual inductance between the coils 1-3 and the coil 2-3 is 0.05 [mH] or less.
In the configuration of FIG. 6, when the frequency used is f, the capacitance C of the capacitors 7, 8, and 9 required for resonance is

を満たすように決定される。
また、磁界に対するコイル１の誘起電圧をｖ１、コイル２の誘起電圧をｖ２、コイル１，２のゲインをａ、検出器１０で検出される共振用コンデンサ７の端子間電圧をＶ、磁界強度をＨ、各コイルの向き（ｘ，ｙ，ｚ方向）と磁界とがなす角度を図７に示すようにθ，φ、抵抗４，５の抵抗値をＲとすると、
Ｖ∝Ｒｖ１＋ｉ２πｆＭｖ２
であり、
ｖ１＝ａＨｃｏｓφ
ｖ２＝ａＨｓｉｎφ
のときに It is determined to satisfy.
Further, the induced voltage of the coil 1 with respect to the magnetic field is v1, the induced voltage of the coil 2 is v2, the gain of the coils 1 and 2 is a, the voltage between the terminals of the resonance capacitor 7 detected by the detector 10 is V, and the magnetic field strength is H, the angle between the direction of each coil (x, y, z direction) and the magnetic field is θ, φ, and the resistance values of resistors 4 and 5 are R as shown in FIG.
V∝Rv1 + i2πfMv2
And
v1 = aHcosφ
v2 = aHsinφ
When

となる。上式を満たすために、抵抗４，５の抵抗値Ｒは
Ｒ＝２πｆＭ
を満たすように決定する。
従って、使用する周波数ｆを１３２．４５ｋＨｚとすれば、コンデンサ７，８，９の容量は、全て２１２．４ｐＦとなるように構成し、抵抗４，５の抵抗値Ｒは５００Ωとなるように構成する。また、抵抗６の抵抗値は、ｚ方向の磁界に対して、検出器１２で検出される共振用コンデンサ９の端子間電圧Ｖが、同じ磁界強度のｘｙ方向の磁界に対して検出器１０で検出される共振用コンデンサ７の端子間電圧Ｖとほぼ同じゲインになるように決定する。本実施の形態の場合、抵抗６の値は８００Ωとした。 It becomes. In order to satisfy the above equation, the resistance value R of the resistors 4 and 5 is R = 2πfM
Decide to meet.
Therefore, if the frequency f to be used is 132.45 kHz, the capacitors 7, 8 and 9 are all configured to have a capacitance of 212.4 pF, and the resistance values R of the resistors 4 and 5 are configured to be 500Ω. To do. The resistance value of the resistor 6 is such that the voltage V between the terminals of the resonance capacitor 9 detected by the detector 12 with respect to the magnetic field in the z direction is the same as that of the magnetic field in the xy direction with the same magnetic field strength. The gain is determined to be substantially the same as the detected voltage V between the terminals of the resonance capacitor 7. In the case of this embodiment, the value of the resistor 6 is 800Ω.

上記構成の磁界検出装置に対して、４πステラジアンすべての立体角の方向ベクトルを有する誘導磁界に対する検出感度をシミュレーションした結果を図８（ａ）に示す。図８（ａ）において、４πステラジアンすべての立体角の方向ベクトルを有する誘導磁界に対する最大検出感度と最小検出感度の比は０．７０であるが、コイル１とコイル２の面内（ｘｙ面内）の２πラジアン角の方向ベクトルを有する誘導磁界に対する最大検出感度と最小検出感度の比は１となっている。従来の構成では、４πステラジアンすべての立体角の方向ベクトルを有する誘導磁界に対する最大検出感度と最小検出感度の比は０．５７７であり、ｘｙ面内の２πラジアン角の方向ベクトルを有する誘導磁界に対する最大検出感度と最小検出感度の比は０．７０である。従って、本実施の形態３による交流磁界検出装置は、従来のものより、全ての方向においても、ｘｙ面内においても、交流磁界ベクトルの向きによらず、安定した受信感度となり、高精度に磁界を測定できる。また、実施の形態１、２のものと比べると、ｘｙ面内での交流磁界ベクトルの向きの変化に対しては、上記比が１であり、より安定した受信感度となるため、高精度に磁界を測定できる。
さらに、本実施の形態の交流磁界検出装置は、前述のように、名刺大の薄板ケースに収納され、交流磁界検出装置の方向が薄板の面に垂直な面より薄板の面方向に変化しやすいものであるが、薄板の面をｘｙ面とすることにより、交流磁界検出装置の方向の変化に対して、より影響の少ない装置とすることが可能となる。 FIG. 8A shows the result of simulating the detection sensitivity for the induction magnetic field having the direction vector of all solid angles of 4π steradians for the magnetic field detection apparatus having the above configuration. In FIG. 8 (a), the ratio of the maximum detection sensitivity to the minimum detection sensitivity with respect to the induced magnetic field having the direction vector of all solid angles of 4π steradians is 0.70, but in the plane of the coil 1 and the coil 2 (in the xy plane) The ratio of the maximum detection sensitivity to the minimum detection sensitivity for an induced magnetic field having a direction vector of 2π radians is 1). In the conventional configuration, the ratio of the maximum detection sensitivity to the minimum detection sensitivity for the induction magnetic field having the direction vector of all solid angles of 4π steradians is 0.577, and for the induction magnetic field having the direction vector of 2π radian angles in the xy plane. The ratio between the maximum detection sensitivity and the minimum detection sensitivity is 0.70. Therefore, the AC magnetic field detection device according to the third embodiment has a stable reception sensitivity regardless of the direction of the AC magnetic field vector in all directions and in the xy plane from the conventional one, and the magnetic field with high accuracy. Can be measured. Compared to the first and second embodiments, the ratio is 1 for the change in the direction of the AC magnetic field vector in the xy plane, and the receiving sensitivity is more stable. Magnetic field can be measured.
Furthermore, as described above, the AC magnetic field detection device of the present embodiment is housed in a business card-sized thin plate case, and the direction of the AC magnetic field detection device is more likely to change from the plane perpendicular to the plane of the thin plate to the plane direction of the thin plate. However, by making the surface of the thin plate an xy plane, it is possible to make the apparatus less affected by changes in the direction of the AC magnetic field detection apparatus.

なお、上記実施の形態においては、図６に示すように、各コイルに共振用コンデンサと抵抗とが直列に接続されたものを示したが、複数のコイルのうち、２つのコイル間の相互インダクタンスが他のコイル間の相互インダクタンスより大きくなるように構成すると共に、各コイルに対する回路構成が、実施の形態２と同様、コイルに共振用コンデンサと第１の抵抗とが直列に接続されると共に、上記共振用コンデンサに第２の抵抗が並列に接続される構成であっても良い。
この場合、共振コンデンサの静電容量Ｃは、 In the above embodiment, as shown in FIG. 6, a resonance capacitor and a resistor are connected in series to each coil, but the mutual inductance between two coils among a plurality of coils is shown. Is configured to be larger than the mutual inductance between the other coils, and the circuit configuration for each coil is similar to the second embodiment, in which the resonance capacitor and the first resistor are connected in series to the coil, The second resistor may be connected in parallel to the resonance capacitor.
In this case, the capacitance C of the resonant capacitor is

を満たすように決定され、上記第１の抵抗の抵抗値Ｒ₁と上記第２の抵抗の抵抗値Ｒ₂とは、 Is determined so as to satisfy the, the resistance value R ₁ and the resistance R ₂ of said second resistor of said first resistor,

を満たすように決定する。 Decide to meet.

また、上記実施の形態においては、軸方向がｘｙ面内にあるコイル１−２間でのみ相互インダクタンスが存在するように配置したが、軸方向が、ｘｙ面内、ｘｚ面内、ｙｚ面内など任意の面内にある２つのコイル間の相互インダクタンスが他のコイル間の相互インダクタンスより大きくなるように構成してもよい。
図９は６つのコイルを用いて、ｘｙ面内、ｘｚ面内、及びｙｚ面内にそれぞれ軸方向かある２つのコイル間の相互インダクタンスが他のコイル間の相互インダクタンスより大きくなるように構成したものである。
上記構成の磁界検出装置に対して、４πステラジアンすべての立体角の方向ベクトルを有する誘導磁界に対する検出感度をシミュレーションした結果を図８（ｂ）に示す。図８（ｂ）において、４πステラジアンすべての立体角の方向ベクトルを有する誘導磁界に対する最大検出感度と最小検出感度の比は０．７０、ｘｙ面内、ｙｚ面内、ｘｚ面内それぞれの２πラジアン角の方向ベクトルを有する誘導磁界に対する最大検出感度と最小検出感度の比は１となり、上記実施の形態と同じ比の値を示すが、図８（ａ）と図８（ｂ）とを比較すれば明らかなように、図９のものは、検出感度の小さい領域が減少している。従って、より安定した受信感度となるため、高精度に磁界を測定できる。 In the above embodiment, the coils are arranged so that mutual inductance exists only between the coils 1-2 whose axial directions are in the xy plane. However, the axial directions are in the xy plane, in the xz plane, and in the yz plane. For example, the mutual inductance between two coils in an arbitrary plane may be larger than the mutual inductance between other coils.
In FIG. 9, six coils are used so that the mutual inductance between two coils in the xy plane, the xz plane, and the yz plane is larger than the mutual inductance between other coils. Is.
FIG. 8B shows the result of simulating the detection sensitivity with respect to the induced magnetic field having the direction vector of all solid angles of 4π steradians for the magnetic field detection apparatus having the above configuration. In FIG. 8B, the ratio of the maximum detection sensitivity to the minimum detection sensitivity with respect to the induced magnetic field having the direction vector of all solid angles of 4π steradians is 0.70, and 2π radians in the xy plane, yz plane, and xz plane, respectively. The ratio of the maximum detection sensitivity to the minimum detection sensitivity with respect to the induced magnetic field having an angular direction vector is 1, which indicates the same ratio value as in the above embodiment, but FIG. 8 (a) is compared with FIG. 8 (b). As is clear from FIG. 9, the region with a low detection sensitivity is reduced. Accordingly, since the receiving sensitivity becomes more stable, the magnetic field can be measured with high accuracy.

なお、上記実施の形態３においても、実施の形態１と同様、上記数式の各値に対して、各値が上記誤差範囲にあれば、最大検出感度と最小検出感度の比は高い値を示し、従来のものより高精度に磁界を測定できる。
また、信号検出部をアナログ回路で構成しても良い。
さらに、２つのコイル間にＭ₀より大きな所定の相互インダクタンスＭを持たせる配置例としては、図６、及び図９に示す配置でなくともよく、図４に示した例と同様、２つのコイルの一部を重ねたり、巻いたり、磁性体シートを配置したりして実現しても良い。
また、上記実施の形態ではコイル間の相互インダクタンスを０．０５［ｍＨ］以下とするために、コイル間を離したが、Ｔ字型配置等、他の配置により実現してもよい。 In the third embodiment, as in the first embodiment, the ratio of the maximum detection sensitivity to the minimum detection sensitivity shows a high value if each value is within the error range with respect to each value of the above formula. The magnetic field can be measured with higher accuracy than the conventional one.
Further, the signal detection unit may be configured by an analog circuit.
Furthermore, as an arrangement example in which a predetermined mutual inductance M greater than M ₀ is provided between the two coils, the arrangement shown in FIGS. 6 and 9 may not be the same as the example shown in FIG. It may be realized by overlapping a part of the wire, winding it, or arranging a magnetic sheet.
In the above embodiment, the coils are separated from each other so that the mutual inductance between the coils is 0.05 [mH] or less, but may be realized by other arrangements such as a T-shaped arrangement.

本発明の実施の形態１による交流磁界検出装置を示す構成図である。It is a block diagram which shows the alternating current magnetic field detection apparatus by Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態１による交流磁界検出装置の感度を従来例と比較して示す図である。It is a figure which shows the sensitivity of the alternating current magnetic field detection apparatus by Embodiment 1 of this invention compared with a prior art example. 本発明の実施の形態１による他の交流磁界検出装置を示す構成図である。It is a block diagram which shows the other alternating current magnetic field detection apparatus by Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態１による交流磁界検出装置における他のコイル配置例を示す構成図である。It is a block diagram which shows the other example of coil arrangement | positioning in the alternating current magnetic field detection apparatus by Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態２による交流磁界検出装置を示す構成図である。It is a block diagram which shows the alternating current magnetic field detection apparatus by Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態３による交流磁界検出装置を示す構成図である。It is a block diagram which shows the alternating current magnetic field detection apparatus by Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態３による交流磁界検出装置の動作を説明する図である。It is a figure explaining operation | movement of the alternating current magnetic field detection apparatus by Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態３による交流磁界検出装置の感度を示す図である。It is a figure which shows the sensitivity of the alternating current magnetic field detection apparatus by Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態３による他の交流磁界検出装置を示す構成図である。It is a block diagram which shows the other alternating current magnetic field detection apparatus by Embodiment 3 of this invention.

Explanation of symbols

１，２，３コイルアンテナ、４，５，６抵抗、７，８，９共振用コンデンサ、１０，１１，１２，１０ａ，１１ａ，１２ａ検出器、１３ＯＲ回路、１４，１５，１６感度調整用抵抗、１００磁性体シート。
1,2,3 coil antenna, 4,5,6 resistance, 7,8,9 resonance capacitor, 10,11,12,10a, 11a, 12a detector, 13 OR circuit, 14,15,16 For sensitivity adjustment Resistance, 100 Magnetic sheet.

Claims

In the AC magnetic field detection apparatus comprising a plurality of coils whose axial directions are orthogonal to each other, a resonance capacitor and a resistor connected to each of the coils, and a signal detection unit that detects an AC magnetic field passing through each of the coils. A mutual inductance exists between at least two of the coils, and a resistance value R of a resistor connected to each of the two coils becomes a value determined based on the value M of the mutual inductance. An AC magnetic field detection device characterized by the above.

Between at least two of the plurality of coils,

2. The AC magnetic field detection apparatus according to claim 1, wherein a mutual inductance M having a larger value exists.

3. The AC magnetic field detection device according to claim 2, wherein at least two of the plurality of coils are respectively constituted by solenoid coils, and the two solenoid coils are arranged in an L shape.

Mutual inductance exists between three coils whose axial directions are orthogonal to each other, a resonance capacitor and a resistor are connected in series to each of the coils, and a resistance value R of the resistor is

The AC magnetic field detection device according to claim 1, wherein the AC magnetic field detection device has a value satisfying the above.

Mutual inductance exists between three coils whose axial directions are orthogonal to each other, and a resonance capacitor and a first resistor are connected in series to each of the coils, and a second resistor is connected in parallel to the resonance capacitor. are connected, the resistance value R ₂ of the resistance value R ₁ and the second resistor of the first resistor, the

The AC magnetic field detection device according to claim 1, wherein among the plurality of coils, the mutual inductance between two coils is configured to be larger than the mutual inductance between other coils.

Each coil has a resonance capacitor and a resistor connected in series, and the resistance value R of the resistor is
R = 2πfM
f: The AC magnetic field detection device according to claim 6, wherein the AC magnetic field detection device has a value satisfying the frequency of the AC magnetic field to be used.

A resonance capacitor and a first resistor are connected in series to each coil, and a second resistor is connected in parallel to the resonance capacitor. A resistance value R ₁ of the first resistor and the second resistance are connected to each coil. The resistance value R ₂ of the resistor of

The AC magnetic field detection apparatus according to claim 6, wherein a value satisfying the above condition is satisfied.