JP2005509889A5

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Publication number: JP2005509889A5
Application number: JP2003546116A
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Filing date: 2002-11-15
Publication date: 2005-12-22
Anticipated expiration: 2022-11-15

Claims

磁界を検出し、該検出された磁界に応答して変化する信号特性を有する出力信号を生成する共振センサと、
前記センサからの前記出力信号を受け取るように結合され、前記センサによって検出される磁界成分を求めるプロセッサと、
を備え、
前記共振センサ内の共振サイクル中の磁界レベルのピーク対ピークの偏位が、測定されることになる磁界の全範囲よりも小さいことを特徴とする磁力計。
前記共振センサ内の共振サイクル中の磁界レベルのピーク対ピークの偏位が、測定されることになる磁界の全範囲の１／２よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の磁力計。
前記プロセッサによって適用されたバイアス設定に応答して前記共振センサを動的にバイアスするバイアス回路を更に含み、前記プロセッサが前記センサによって検出される磁界成分を前記センサに適用される前記バイアス設定の関数として求めることを特徴とする請求項１から２の何れか１つに記載の磁力計。
前記プロセッサが、前記バイアス設定を生成するよう動作可能であり、これにより前記センサを動的にバイアスするよう前記バイアス回路を制御して、前記出力信号の信号特性が比較的小さな目標範囲のレベル内に維持されるようにすることを特徴とする請求項３に記載の磁力計。
前記センサが、コア材料と前記コア材料の回りに巻かれた巻線とを含み、前記センサのインダクタンスが前記検出された磁界に応答して変化することを特徴とする請求項１から４の何れか１つに記載の磁力計。
前記センサが、
前記磁界に応答して変化するセンサ特性を有する検出素子と、
駆動信号を受け取る入力を有する増幅器と、
を備え、
前記検出素子が前記増幅器の帰還ループ内に結合され、前記増幅器が前記センサ特性の変化に応答して少なくとも部分的に変化する信号特性を有する出力信号を生成することを特徴とする請求項１から５の何れか１つに記載の磁力計。
前記センサ特性が、前記検出素子のインダクタンスであることを特徴とする請求項６に記載の磁力計。
前記検出素子が、インダクタと、該インダクタと並列に結合されたキャパシタとを含むことを特徴とする請求項１から７の何れか１つに記載の磁力計。
前記駆動信号を生成する駆動回路を更に備え、前記プロセッサが、前記増幅器の入力に加えられた前記駆動信号を変化させるように前記駆動回路を制御することを特徴とする請求項６から８の何れか１つに記載の磁力計。
前記プロセッサが、前記出力信号の信号特性を前記目標範囲内に維持するように前記駆動信号のバイアス電流を変化させ、且つ前記プロセッサが、前記駆動回路のバイアス信号に基づく磁界強度を求めることを特徴とする請求項１から９の何れか１つに記載の磁力計。
前記信号特性が、前記出力信号の位相であることを特徴とする請求項１から１０の何れか１つに記載の磁力計。
前記信号特性が、前記出力信号の周波数であることを特徴とする請求項１から１０の何れか１つに記載の磁力計。
前記センサが、前記検出された磁界の強度の関数として変化するインダクタンスを有することを特徴とする請求項１から１２の何れか１つに記載の磁力計。
前記プロセッサが、前記センサによって検出された磁界成分を前記センサに適用されたバイアス設定と前記目標範囲の出力信号のレベルとの両方の関数として求めて、読み出し値の解像度を向上させることを特徴とする請求項４から１３の何れか１つに記載の磁力計。
前記バイアス設定が、センサ応答の２つの目標範囲の各々において測定されることになる磁界をほぼバランスさせるよう機能することを特徴とする請求項３から１４の何れか１つに記載の磁力計。
前記バイアス設定が、前記センサの出力信号を、目標応答値を達成することができる２つの異なる範囲のうちの一方の目標範囲内にするように選択されることを特徴とする請求項３から１５の何れか１つに記載の磁力計。
前記バイアス設定が、前記センサの出力信号を、目標応答値を達成することができる２つの異なる範囲のうちの他方に対応する第２の目標範囲内にするように引き続いて選択されることを特徴とする請求項１６に記載の磁力計。
前記プロセッサが、前記出力信号応答を測定して、現在のバイアス設定と前記出力信号応答とに基づく目標応答値を得るのに必要とされるバイアスを決定することを特徴とする請求項３から１７の何れか１つに記載の磁力計。
前記プロセッサが、前記センサによって検出された磁界成分を少なくとも１つの目標応答値を達成することができる２つのバイアス設定の関数として求めることを特徴とする請求項３から１８に記載の磁力計。
前記センサに適用されることになる前記バイアスをフィルタ処理するために、前記バイアス回路の出力に結合された複数極のフィルタを更に備えることを特徴とする請求項３から１９に記載の磁力計。
前記フィルタが、バイアス決定抵抗にも電流を供給する単一の増幅器を使用するように構成されることを特徴とする請求項２０に記載の磁力計。
前記フィルタが、バターワース（Ｂｕｔｔｅｒｗｏｒｔｈ）互換性フィルタよりも大きい減衰係数を有することを特徴とする請求項２０に記載の磁力計。
前記センサと前記プロセッサとの間に結合された位相弁別回路を更に備えることを特徴とする請求項１から２２の何れか１つに記載の磁力計。
前記位相弁別フィルタの入力に結合された複数極のフィルタを更に備えることを特徴とする請求項２３に記載の磁力計。
励振信号を供給するために前記共振センサに結合された励振回路を更に備えることを特徴とする請求項１から２４の何れか１つに記載の磁力計。
前記励振回路が、前記励振信号の振幅を制限して前記励振信号に対する前記共振センサの応答の有意な飽和を回避することを特徴とする請求項２５に記載の磁力計。
前記共振センサに適用する前に前記励振信号をフィルタ処理するフィルタを更に備え、前記フィルタが前記励振信号をほぼ正弦波にすることを特徴とする請求項２５及び２６の何れか１つに記載の磁力計。
前記フィルタが複数極フィルタであることを特徴とする請求項２７に記載の磁力計。
前記共振センサを駆動するための増幅器を更に備え、前記増幅器の出力が前記励振回路の入力に結合されることを特徴とする請求項２５から２８の何れか１つに記載の磁力計。
前記プロセッサが、前記励振信号の位相に対する前記センサの出力信号の位相シフトを測定することによって、前記センサによって検出された前記磁界成分を求めることを特徴とする請求項２５から２９に記載の磁力計。
前記励振信号の周波数が、前記共振センサの動作のための公称中心点における前記共振センサの共振周波数にほぼ等しいことを特徴とする請求項２５から３０の何れか１つに記載の磁力計。
前記プロセッサが、前記センサの出力信号の周波数を測定することによって、前記センサによって検出された前記磁界成分を求めることを特徴とする請求項２５から２９の何れか１つに記載の磁力計。
前記励振信号が公称上前記共振センサの出力信号と同位相であることを特徴とする請求項３２に記載の磁力計。
前記励振信号が前記共振センサの出力信号に対して公称上一定の位相を有することを特徴とする請求項３２に記載の磁力計。
増幅器を更に備え、前記励振信号と前記バイアス回路から供給されたバイアス信号とが、前記増幅器によって線形的に加算された後、前記共振センサに適用されることを特徴とする請求項２５から３４の何れか１つに記載の磁力計。
増幅器を更に備え、前記バイアス回路がＤＣバイアス電流を供給することによって前記センサをバイアスし、前記増幅器が、前記ＤＣバイアス電流と前記励振信号の両方を駆動することを特徴とする請求項２５から３４の何れか１つに記載の磁力計。
前記共振センサが、コアと該コアの回りに巻かれたコイルとを有する検出素子を含み、前記バイアス回路がＤＣバイアス電流を供給することによって前記センサをバイアスし、前記ＤＣバイアス電流と前記励振信号の両方が前記コイルに供給されることを特徴とする請求項２５から３６の何れか１つに記載の磁力計。
前記プロセッサが、前記センサを動的にバイアスするように前記バイアス回路を制御して、前記出力信号の信号特性が２つの目標範囲の１つに維持されることを特徴とする請求項３から３７の何れか１つに記載の磁力計。
前記プロセッサは、前記出力信号の信号特性が２つの目標範囲の何れにおいて含まれるかをバイアス設定対出力信号特性グラフの勾配の符号に基づいて決定することを特徴とする請求項３８に記載の磁力計。
前記バイアス回路によって前記センサをバイアスすることができる全範囲が、前記２つの目標範囲の両方に含まれる出力信号特性を有するように前記センサをバイアスするのに必要とされる範囲に加えて、測定されることになる外部磁界強度を検出するために必要とされる範囲の両方にほぼわたることを特徴とする請求項３８に記載の磁力計。
前記バイアス回路が、前記センサに対してバイアス電流を設定するためのパルス幅変調ディジタル−アナログコンバータを含み、前記ディジタル−アナログコンバータが、実質的に増分解像度より高い精度を有することを特徴とする請求項３から４０の何れか１つに記載の磁力計。
前記プロセッサが、前記センサからの測定値をフィルタ処理して、ＡＣ電源ラインを通って流れる電流によって生成される周期的に変化する磁界を除外することを特徴とする請求項１から４０の何れか１つに記載の磁力計。
前記プロセッサが、前記センサからの前回の読み出し値に基づく前記バイアス設定信号を前記センサからの測定値として使用することを特徴とする請求項３から４２の何れか１つに記載の磁力計。
前記プロセッサが、目標応答を決定することができる前記バイアス設定を見つけるために検索シーケンスを開始することを特徴とする請求項３から４３の何れか１つに記載の磁力計。
前記センサが磁界の第１の成分を検出するための第１のセンサを構成し、前記磁力計が更に前記磁界の第２の成分を検出するための第２のセンサを備え、前記両センサの各々が、前記検出された成分の磁界と加えられたバイアス電流とに応答して変化する周波数を有する出力信号を生成し、前記磁力計には、前記第１及び第２のセンサを動的にバイアスするようなバイアス電流を生成するバイアス回路が設けられ、前記プロセッサが、前記センサから前記出力信号を受け取るように結合され、且つ前記バイアス回路に結合され、前記プロセッサが、前記センサに加えられた前記バイアス電流を動的に変化させるように前記バイアス回路を動作可能に制御して、前記出力信号の周波数が１つ又はそれ以上の目標周波数範囲内に維持されるようになり、前記プロセッサが前記センサによって検出された前記磁界成分を前記センサに加えられた前記バイアス電流の関数として求めることを特徴とする請求項１に記載の磁力計。
前記第１及び第２のセンサが、前記検出された磁界の強度の関数として変化するインダクタンスを有することを特徴とする請求項４５に記載の磁力計。
前記第１及び第２のセンサがそれぞれ、前記磁界に応答して変化するセンサ特性を有する検出素子を備え、前記センサが更に、駆動信号を受け取るための入力を有する増幅器を含み、前記検出素子が、前記増幅器の帰還ループ内に選択的に結合されており、前記増幅器が前記出力信号を生成し、該出力信号の信号特性が、前記選択された検出素子のセンサ特性の変動に応答して少なくとも部分的に変化することを特徴とする請求項４２に記載の磁力計。
前記センサ特性が、前記検出素子のインダクタンスであることを特徴とする請求項４７に記載の磁力計。
前記検出素子の各々が、インダクタと、該インダクタと並列に結合されたキャパシタとを含むことを特徴とする請求項４７に記載の磁力計。
前記駆動信号を生成するための駆動回路を更に備え、前記プロセッサが、前記増幅器入力に加えられた前記駆動信号を変化させるように前記駆動回路を制御することを特徴とする請求項４７に記載の磁力計。
前記プロセッサが、前記出力信号の信号特性を前記目標範囲内に維持するように前記駆動信号のバイアス電流を変化させ、且つ前記プロセッサが、前記駆動信号のバイアス信号に基づく磁界強度を求めることを特徴とする請求項５０に記載の磁力計。
前記信号特性が前記出力信号の位相であることを特徴とする請求項４７に記載の磁力計。
前記信号特性が前記出力信号の周波数であることを特徴とする請求項４７に記載の磁力計。
前記プロセッサが、前記バイアス回路によって生成されたバイアス電流の極性を交互に反転させることを特徴とする請求項４５に記載の磁力計。
前記センサが磁界の第１の成分を検出するための第１の磁界センサである請求項１の磁力計を備えた、車両用電子コンパスであって、
前記第１の成分に直交する前記磁界の第２の成分を検出するための第２の磁界センサを更に備え、前記両センサの各々は前記検出された成分の磁界と加えられたバイアス電流との両方に応答して変化する特性を有する出力信号を生成し、前記コンパスには前記前記第１及び第２のセンサを動的にバイアスするようにバイアス電流を生成するバイアス回路が設けられ、前記プロセッサが前記センサからの出力信号を受け取るように結合され且つ前記バイアス回路に結合されており、前記プロセッサが前記センサに加えられた前記バイアス電流を動的に変化させるように前記バイアス回路を動作可能に制御して、前記出力信号の特性が１つ又はそれ以上の目標範囲内に維持されるようになり、前記プロセッサが、車両の進行方向を前記センサに加えられた前記バイアス電流の関数として計算し、前記電子コンパスが更に前記車両の進行方向を指示するために前記プロセッサに結合された進行方向指示装置を備えることを特徴とする車両用電子コンパス。
前記プロセッサが、前記バイアス回路によって生成された前記バイアス電流の極性を交互に反転させることを特徴とする請求項５５に記載の電子コンパス。
前記特性が前記出力信号の周波数であることを特徴とする請求項５５に記載の電子コンパス。
前記プロセッサが、前記センサによって検出された前記磁界成分を前記センサに適用されたバイアス設定と前記目標範囲の出力信号のレベルとの両方の関数として求めて、読み出し値の解像度を向上させることを特徴とする請求項５５に記載の電子コンパス。
前記信号特性が、前記出力信号の位相であることを特徴とする請求項５５に記載の電子コンパス。
予め求められた周波数を有する基準信号を生成するための信号発生器と、
予め求められた周波数の前記基準信号と組み合わされた前記バイアス回路によって確立されたＤＣバイアス電流レベルを有する駆動信号を生成するために、前記信号発生器及び前記バイアス回路に結合された駆動回路と、
を更に備え、
前記駆動信号が前記第１及び第２の磁界センサの選択された１つに加えられ、
前記プロセッサは、前記出力信号の位相を前記基準信号の位相と比較して、位相オフセットが前記目標範囲にあるかどうかを判定することを特徴とする請求項５９に記載の電子コンパス。
前記方向指示装置が表示装置であることを特徴とする請求項５５に記載の電子コンパス。
前記第１及び第２の磁界センサの各々が誘導検出素子を含み、該検出素子が前記出力信号を出力する増幅器に結合されていることを特徴とする請求項５５に記載の電子コンパス。
各検出素子が、前記増幅器の個別の帰還ループに結合されていることを特徴とする請求項６２に記載の電子コンパス。
各検出素子が、インダクタと、該インダクタと並列に結合されたキャパシタとを含むことを特徴とする請求項６２に記載の電子コンパス。
各検出素子が、前記増幅器の個別の帰還ループに結合されることを特徴とする請求項６４に記載の電子コンパス。
前記処理回路に結合されたセンサ選択回路と、第１及び第２のスイッチとを更に含み、前記第１のスイッチが、前記第１の磁界センサの検出素子を前記増幅器に対して選択的に結合と減結合とを行うために前記第１の磁界センサの検出素子と直列に結合されており、前記第２のスイッチが、前記第２の磁界センサの検出素子を前記増幅器に対して選択的に結合と減結合とを行うために前記第２の磁界センサの検出素子と直列に結合されていることを特徴とする請求項６５に記載の電子コンパス。
前記センサが、磁界レベルの第２の範囲全体にわたって変化する前記検出された磁界成分に応答して磁界レベルの第１の範囲全体にわたり実質的に線形に変化する特性を有する出力信号を生成する請求項１の磁力計であって、該磁力計が更に、任意の外部の磁界と加算されて前記センサによって合成磁界が検出されるようにする磁界を生成するための磁界生成機構を備え、該生成された強度が選択的に変化し、前記プロセッサは、前記磁界生成機構に結合され且つ前記生成された磁界の磁界強度を選択するように前記磁界生成機構を動作可能に制御して、これにより前記第２の範囲を前記第１の範囲内に動的にシフト及び／又は維持するようにすることを特徴とする磁力計。
請求項１から５４及び６７の何れか１つに記載の磁力計を備える車両用電子コンパスであって、該電子コンパスが更に、
他のセンサによって検出される前記第１の成分に直交する前記磁界の第２の成分を検出するための第２のセンサと、
車両の進行方向を前記磁力計によって求められた磁界成分の関数として計算するための処理回路と、
前記車両の進行方向を示すために前記処理回路に結合された進行方向指示装置と、
を備える電子コンパス。
請求項１から５４及び６７の何れか１つに記載の磁力計を備える磁力計であって、前記センサが磁界に応答して変化するセンサ特性を有する第１の検出素子を含み、前記磁力計が更に駆動信号を受け取るための入力を有する増幅器を備え、前記第１の検出素子が前記増幅器の第１の帰還ループ内に結合されており、前記増幅器が前記センサ特性の変化に応答して少なくとも部分的に変化する信号特性を有する出力信号を有し、前記第１の検出素子と前記増幅器とが実質的に電流源であるモードで駆動される共振素子を共に形成することを特徴とする磁力計。
前記プロセッサが前記出力信号を受け取るための前記増幅器に結合されていることを特徴とする請求項６９に記載の磁力計。
前記駆動信号を生成するための駆動回路を更に備え、前記プロセッサが前記増幅器入力に加えられた駆動信号を変化させるように前記駆動回路を制御することを特徴とする請求項７０に記載の磁力計。
前記プロセッサが前記出力信号の信号特性を一定レベルに維持するように前記駆動信号を変化させ、前記プロセッサが前記駆動信号のバイアス電流に基づいて前記磁界強度を求めることを特徴とする請求項７１に記載の磁力計。
前記信号特性が前記出力信号の位相であることを特徴とする請求項６９に記載の磁力計。
前記信号特性が前記出力信号の周波数であることを特徴とする請求項６９に記載の磁力計。
前記センサ特性が前記検出素子のインダクタンスであることを特徴とする請求項６９に記載の磁力計。
磁界に応答して変化するセンサ特性を有し、前記増幅器の第２の帰還ループ内に結合された第２の検出素子と、
前記増幅器の第１の帰還ループ内に前記第１の検出素子と直列に結合された第１のアナログスイッチと、前記増幅器の第２の帰還ループ内に前記第２の検出素子と直列に結合された第２のアナログスイッチとを含む検出素子選択回路と、
を更に備え、
前記選択回路は前記増幅器の帰還ループ内で前記第１及び第２の検出素子の一方と選択的に結合され、この間他方の検出素子は前記増幅器から減結合されており、前記増幅器が前記選択された検出素子のセンサ特性の変化に応答して少なくとも部分的に変化する信号特性を有する出力信号を生成することを特徴とする請求項６９に記載の磁力計。
前記第１の検出素子がインダクタと該インダクタと平行に結合されたキャパシタとを含むことを特徴とする請求項６９に記載の磁力計。
前記センサが磁界に応答して変化するセンサ特性を有する第１の検出素子と、磁界に応答して変化するセンサ特性を有する第２の検出素子とを含み、前記磁力計が更に、
前記第１の検出素子を選択するために設けられた単一の第１のアナログスイッチと、
前記第２の検出素子を選択するために設けられた単一の第２のアナログスイッチと、
前記第１及び第２の検出素子の選択された一方から出力信号を受け取るように結合され、且つ前記第１及び第２の検出素子のうちの１つを選択するよう前記第１及び第２のアナログスイッチに結合されたプロセッサと、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の磁力計。
前記第１のアナログスイッチが前記第１の検出素子と直列に結合されており、前記第２のアナログスイッチが前記第２の検出素子と直列に結合されていることを特徴とする請求項７８に記載の磁力計。
前記第１及び第２のアナログスイッチは、前記検出素子に供給されることになる信号が実質的に電流源モードにある回路経路において結合されることを特徴とする請求項７８に記載の磁力計。
一方が前記センサに結合された、各々が入力を有する第１及び第２の高ゲイン増幅器を更に備え、前記バイアス回路が前記第１及び第２の高ゲイン増幅器の入力間に結合されていることを特徴とする請求項３から５４、６７、６９から８０の何れか１つに記載の磁力計。
前記バイアス回路が前記センサを２つ又はそれ以上のバイアスレベルで調整可能にバイアスし、前記共振センサ内の共振サイクル中の前記磁界レベルのピーク対ピークの偏位が、前記バイアス回路の調整の全範囲を超える調整に起因する前記磁界レベル偏位の一部分であることを特徴とする請求項３から５４、６７、６９から８１の何れか１つに記載の磁力計。
前記共振センサ内の共振サイクル中の磁界レベルのピーク対ピークの偏位が、前記バイアス回路の調整の全範囲を超える調整に起因する前記磁界レベル偏位の範囲の１／２よりも小さいことを特徴とすることを特徴とする請求項８２に記載の磁力計。
前記共振センサ内の共振サイクル中の磁界レベルのピーク対ピークの偏位が、前記バイアス回路の調整の全範囲を超える調整に起因する前記磁界レベル偏位の範囲の１／４よりも小さいことを特徴とすることを特徴とする請求項８２に記載の磁力計。
前記励振回路が、前記共振センサの出力信号と前記共振センサを駆動する励振信号との間の安定した位相関係を維持することを特徴とする請求項２５から２９の何れか１つに記載の磁力計。
前記プロセッサは、前記共振センサからの前記出力信号の周波数を前記出力信号の所定のサイクル数の期間を計時することにより計測することを特徴とする請求項３２に記載の磁力計。
前記共振センサは巻線を有する誘導性磁界センサであり、且つ供給される実質的に全てのＤＣ電流が前記巻線を通って流れるように構成されていることを特徴とする請求項１から５４、６７、及び６９から８６の何れか１つに記載の磁力計。
前記共振センサの出力信号が高ゲイン増幅器に供給されることを特徴とする請求項１から５４、６７、及び６９から８７の何れか１つに記載の磁力計。
前記共振センサの出力信号が比較器に供給されることを特徴とする請求項１から５４、６７、及び６９から８７の何れか１つに記載の磁力計。
前記バイアス回路が前記センサを２つ又はそれ以上のバイアスレベルで調整可能にバイアスし、前記プロセッサが、前記センサによって検出された前記磁界成分を前記センサからの出力信号の信号特性の関数及び前記出力信号のバイアスレベルの傾斜の関数として求めることを特徴とする請求項３から５４、６７、及び６９から８９の何れか１つに記載の磁力計。
前記バイアス回路が前記センサを少なくとも第１のバイアスレベルと第２のバイアスレベルとに調整可能にバイアスし、前記プロセッサが、前記センサによって検出された前記磁界成分を前記第１及び第２のバイアスレベルにおける出力信号の平均値の関数として求めることを特徴とする請求項３から５４、６７、及び６９から９０の何れか１つに記載の磁力計。
前記センサが磁界に応答して変化するセンサ特性を有する第１の検出素子と磁界に応答して変化するセンサ特性を有する第２の検出素子とを含み、前記バイアス回路が前記第１の検出素子を少なくとも第１のバイアスレベルと第２のバイアスレベルとに調整可能にバイアスし、前記第２の検出素子を少なくとも第３のバイアスレベルと第４のバイアスレベルとに調整可能にバイアスし、前記プロセッサが前記検出素子からの前記出力信号を受け取るよう前記第１及び第２の検出素子に結合されており、前記プロセッサが前記検出素子によって検出された前記磁界成分を、順次的に、前記第１の検出素子の出力信号を前記第１のバイアスレベルでサンプリングし、前記第２の検出素子の出力信号を前記第３のバイアスレベルでサンプリングし、前記第２の検出素子の出力信号を前記第４のバイアスレベルでサンプリングし、前記第１の検出素子の出力信号を前記第２のバイアスレベルでサンプリングし、前記第１の検出素子の前記磁界成分を前記第１及び第２のバイアスレベルで取得されたサンプルの関数として求め、前記第２の検出素子の前記磁界成分を前記第３及び第４のバイアスレベルで取得されたサンプルの関数として求めることにより計測することを特徴とする請求項３から５４、６７、及び６９から９１の何れか１つに記載の磁力計。
磁界に応答して変化するセンサ特性を有する第３の検出素子を更に備え、前記バイアス回路が前記第３の検出素子を少なくとも第５のバイアスレベルと第６のバイアスレベルとに調整可能にバイアスし、前記プロセッサが前記第３の検出素子からの出力信号を受け取るように更に結合されており、前記プロセッサが前記検出素子によって検出された前記磁界成分を、順次的に、前記第１の検出素子の出力信号を前記第１のバイアスレベルでサンプリングし、前記第２の検出素子の出力信号を前記第３のバイアスレベルでサンプリングし、前記第３の検出素子の出力信号を前記第５のバイアスレベルでサンプリングし、前記第３の検出素子の出力信号を前記第６のバイアスレベルでサンプリングし、前記第２の検出素子の出力信号を前記第４のバイアスレベルでサンプリングし、前記第１の検出素子の出力信号を前記第２のバイアスレベルでサンプリングし、前記第１の検出素子の磁界成分を前記第１及び第２のバイアスレベルで取得されたサンプルの関数として求め、前記第２の検出素子の磁界成分を前記第３及び第４のバイアスレベルで取得されたサンプルの関数として求め、前記第３の検出素子の磁界成分を前記第５及び第６のバイアスレベルで取得されたサンプルの関数として求めることにより計測することを特徴とする請求項９２に記載の磁力計。
前記センサが磁界に応答して変化するセンサ特性を有する第１の検出素子と磁界に応答して変化するセンサ特性を有する第２の検出素子とを含み、
前記磁力計が更に前記第１又は第２の検出素子を選択するよう設けられた少なくとも１つのアナログスイッチを備え、該少なくとも１つのアナログスイッチが抵抗を有しており、前記バイアス回路が前記検出素子のうちの選択された１つにバイアス電流を供給し、前記プロセッサが前記第１及び第２の検出素子のうちの選択された１つからの出力信号を受け取るよう結合され且つ前記前記第１及び第２の検出素子のうちの１つを選択するために前記少なくとも１つのアナログスイッチに結合されており、前記バイアス回路が、動作範囲にわたり前記少なくとも１つのアナログスイッチの抵抗とは実質的に無関係であるバイアス電流を供給するよう構成されていることを特徴とする請求項３から５４、６７、及び６９から９１の何れか１つに記載の磁力計。
前記センサが磁界に応答して変化するセンサ特性を有する第１の検出素子と磁界に応答して変化するセンサ特性を有する第２の検出素子とを含み、
前記磁力計が更に前記第１又は第２の検出素子を選択するよう設けられた少なくとも１つのアナログスイッチを備え、前記バイアス回路が前記検出素子を少なくとも第１のバイアスレベルと第２のバイアスレベルとに調整可能にバイアスし、前記プロセッサが前記第１及び第２の検出素子のうちの選択された１つからの出力信号を受け取るよう結合され且つ前記前記第１及び第２の検出素子のうちの１つを選択するために前記少なくとも１つのアナログスイッチに結合されており、前記バイアス回路が前記第１のバイアスレベルで前記検出素子の１つをバイアスし、続いて該同じ検出素子をどのアナログスイッチも状態変化することなく前記第２のバイアスレベルでバイアスすることを特徴とする請求項３から５４、６７、及び６９から９１の何れか１つに記載の磁力計。
前記バイアス回路がディジタル−アナログコンバータを含み、前記プロセッサが前記センサからの出力信号を受け取るよう結合された読み出し装置を含み、前記処理回路が前記センサによって検出された前記磁界成分を前記センサからの出力信号の少なくとも１つの読み出し値を取得することにより計測することを特徴とする請求項３から５４、６７、及び６９から９５の何れか１つに記載の磁力計。
前記ディジタル−アナログコンバータが、前記センサのバイアス電流を設定するためのパルス幅変調ディジタル−アナログコンバータであり、前記ディジタル−アナログコンバータが、増分解像度より実質的に高い精度を有することを特徴とする請求項９６に記載の磁力計。
ＡＣ成分を有する励振信号を供給するために前記共振センサに結合された励振回路と、
前記励振信号を前記共振回路に加える前にフィルタ処理してほぼ正弦波にするためのフィルタと、
を更に備えることを特徴とする請求項３から５４、６７、及び６９から９７の何れか１つに記載の磁力計。
前記フィルタが複数極フィルタであることを特徴とする請求項９８に記載の磁力計。
前記励振回路が、前記励振信号の振幅を制限して前記励振信号に対する前記共振センサの応答の有意な飽和を回避することを特徴とする請求項９８に記載の磁力計。
前記共振センサを駆動するための増幅器を更に備え、前記増幅器の出力が前記励振回路の入力に結合されることを特徴とする請求項９８に記載の磁力計。
前記磁界成分を求めるために選択された前記バイアス設定は、前記出力信号が目標応答を達成する２つの点におけるバイアス電流の差に基づくことを特徴とする請求項３から５４、６７、及び６９から９１の何れか１つに記載の磁力計。
前記磁界成分を求めるために選択された前記バイアス設定は、前記センサから得られる５つを超えない先行する生の読み出し値に基づくことを特徴とする請求項３から５４、６７、及び６９から９１の何れか１つに記載の磁力計。
磁界成分の強度を求める方法であって、
検出された磁界成分の強度に応答し且つ適用されたバイアス設定に応答して変化する信号特性を有する出力信号を生成する共振磁界センサを準備する段階と、
前記出力信号の信号特性が目標範囲内に維持されるように前記センサのバイアス設定を動的に変化させる段階と、
前記検出された磁界成分の強度を前記センサのバイアス設定の関数として求める段階と、
を含み、
前記共振センサ内の共振サイクル中の磁界レベルのピーク対ピークの偏位が測定されることになる前記磁界成分の全範囲よりも小さいことを特徴とする方法。
前記バイアス設定が前記センサに適用されることを特徴とする請求項１０４に記載の方法。
前記信号特性が、前記出力信号の周波数であることを特徴とする請求項１０４に記載の方法。
前記信号特性が、前記出力信号の位相であることを特徴とする請求項１０４に記載の方法。
磁界を検出し、該検出された磁界に応答して及び加えられたバイアスに応答して変化する信号特性を有する出力信号を生成するセンサと、
前記センサをバイアス設定信号に応答して動的にバイアスするバイアス回路と、
前記センサからの前記出力信号を受け取るように結合され、前記バイアス回路に結合されたプロセッサと、
を備え、
前記プロセッサが、前記バイアス設定信号を生成するように動作可能であり、これにより前記センサを動的にバイアスするよう前記バイアス回路を制御して、前記出力信号の信号特性が比較的小さな目標範囲のレベル内に維持されるようになり、前記プロセッサが、前記センサによって検出される磁界成分を前記センサに適用されるバイアス設定の関数として求めることを特徴とする磁力計。
前記センサ特性が、前記検出素子のインダクタンスであることを特徴とする請求項１０８に記載の磁力計。
前記信号特性が、前記出力信号の位相であることを特徴とする請求項１０８に記載の磁力計。
前記信号特性が、前記出力信号の周波数であることを特徴とする請求項１０８に記載の磁力計。
前記プロセッサが、前記センサによって検出された前記磁界成分を前記センサに適用された前記バイアス設定と前記目標範囲の出力信号のレベルとの両方の関数として求めて、読み出し値の解像度を向上させることを特徴とする請求項１０８に記載の磁力計。
前記バイアス設定が、センサ応答の２つの目標範囲の各々において測定されることになる磁界をほぼバランスさせるよう機能することを特徴とする請求項１０８に記載の磁力計。
前記バイアス設定が、前記センサの出力信号を、目標応答値を達成することができる２つの異なる範囲のうちの一方の目標範囲内にするように選択されることを特徴とする請求項１０８に記載の磁力計。
前記バイアス設定が、前記センサの出力信号を、目標応答値を達成することができる２つの異なる範囲のうちの他方の目標範囲内にするように引き続いて選択されることを特徴とする請求項１１４に記載の磁力計。
前記プロセッサが、前記出力信号応答を測定して、現在のバイアス設定と前記出力信号応答とに基づく目標応答値を得るのに必要とされるバイアスを決定することを特徴とする請求項１０８に記載の磁力計。
前記プロセッサが、前記センサによって検出された前記磁界成分を少なくとも１つの目標応答値を達成することができる２つのバイアス設定の関数として求めることを特徴とする請求項１０８に記載の磁力計。
前記プロセッサが、前記センサを動的にバイアスするように前記バイアス回路を制御して、前記出力信号の信号特性が２つの目標範囲の１つに維持されるようにすることを特徴とする請求項１０８に記載の磁力計。
前記プロセッサは、前記出力信号の信号特性が２つの目標範囲の何れにおいて含まれるかをバイアス設定対出力信号特性グラフの勾配の符号に基づいて決定することを特徴とする請求項１１８に記載の磁力計。
前記バイアス回路によって前記センサをバイアスすることができる全範囲が、前記２つの目標範囲の両方に含まれる出力信号特性を有するように前記センサをバイアスするのに必要とされる範囲に加えて、測定されることになる外部磁界強度を検出するために必要とされる範囲の両方にほぼわたることを特徴とする請求項１１８に記載の磁力計。
前記プロセッサが、前記センサからの前回の読み出し値に基づく前記バイアス設定信号を前記センサからの測定値として使用することを特徴とする請求項１０８に記載の磁力計。
前記プロセッサが、目標応答を決定することができる前記バイアス設定を見つけるために検索シーケンスを開始することを特徴とする請求項１０８に記載の磁力計。
磁界を検出し、該検出された磁界に応答して変化する信号特性を有する出力信号を生成する共振センサと、
励振信号を供給するために前記共振センサに結合され、前記励振信号の振幅を制限して前記励振信号に対する前記共振センサの応答の有意な飽和を回避する励振回路と、
前記センサからの前記出力信号を受け取るように結合され、前記センサによって検出される磁界成分を求めるプロセッサと、
を備える磁力計。