JP2006292645A

JP2006292645A - 磁気インピーダンス効果センサ

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Publication number: JP2006292645A
Application number: JP2005116467A
Authority: JP
Inventors: Kazumi Toyoda; 一実豊田; Kazuo Ariyama; 和男有山; Yoshihiro Yoshioka; 義弘吉岡; Yosuke Muranaga; 陽介村永
Original assignee: Uchihashi Estec Co Ltd
Current assignee: Uchihashi Estec Co Ltd
Priority date: 2005-04-14
Filing date: 2005-04-14
Publication date: 2006-10-26
Anticipated expiration: 2025-04-14
Also published as: JP4495635B2

Abstract

【課題】磁気インピーダンス効果センサの磁気インピーダンス効果素子部分と他の部分とを乖離し、磁気インピーダンス効果素子部分の選択により多様な検査・測定を可能にする。
【解決手段】磁気インピーダンス効果素子１と、この磁気インピーダンス効果素子を通電する励磁電流発生回路２と、磁気インピーダンス効果素子に加わる信号情報で励磁電流が変調された磁気インピーダンス効果素子出力を検波３しその検波信号情報を増幅４して検出する検出回路を備え、負帰還用コイル６及びバイアス磁界用コイル７を磁気インピーダンス効果素子に付設した磁気インピーダンス効果センサであって、前記励磁電流発生回路と検出回路を第１基板に搭載し、前記磁気インピーダンス効果素子と負帰還用コイルとバイアス磁界用コイルを第２基板に搭載し、第１基板と第２基板との結線を着脱自在式とした。
【選択図】図１−１

Description

本発明は磁気インピ−ダンス効果素子を用いた磁気センサに関するものである。

アモルファス合金ワイヤとして、自発磁化の方向がワイヤ周方向に対し互いに逆方向の磁区が交互に磁壁で隔てられた構成の外殻部を有する、零磁歪乃至は負磁歪のアモルファス合金ワイヤが開発されている。
かかる零磁歪乃至は負磁歪のアモルファス磁性ワイヤに高周波電流を通電したときに発生するワイヤ両端間出力電圧中のインダクタンス電圧分は、ワイヤの横断面内に生じる円周方向磁束によって上記の円周方向に易磁化性の外殻部が円周方向に磁化されることに起因して発生する。従って、周方向透磁率μ_θは同外殻部の円周方向の磁化に依存する。
而るに、この通電中のアモルファスワイヤに外部磁界を作用させると、上記通電による円周方向磁束と外部磁束との合成により、上記円周方向に易磁化性を有する外殻部に作用する磁束の方向が円周方向からずれ、それだけ円周方向への磁化が生じ難くなり、上記周方向透磁率μ_θが変化し、上記インダクタンス電圧分が変動することになる。
而して、この変動現象が磁気インダクタンス効果と称され、この効果を奏するアモルファスワイヤ等が磁気インダクタンス効果素子と称されている。

更に、上記通電電流の周波数がＭＨｚオ−ダになると、高周波表皮効果が大きく現れ、表皮深さδ＝（２ρ／wμ_θ）^１／２（μ_θは前記した通り、円周方向透磁率、ρは電気抵抗率、wは角周波数をそれぞれ示す)がμ_θにより変化し、このμ_θが前記した通り、外部磁界によって変化するので、ワイヤ両端間出力電圧中の抵抗電圧分も外部磁界で変動するようになる。
而して、この変動現象が磁気インピーダンス効果と称され、この効果を奏するアモルファスワイヤ等が磁気インピーダンス効果素子と称されている。

そこで、この磁気インピーダンス効果素子を利用した外部磁界検出法（例えば、特許文献１参照）及び磁気インダクタンス効果を使用した外部磁界検出方法（例えば、特許文献２参照）が提案されている。

上記において、外部磁界の正負により上記磁界の周方向ずれφにも正負が生じるが、周方向の磁界の減少倍率cos(±φ)は変わらず、従ってμ_θの減少度は外部磁界の方向の正負によっては変化されない。従って、外部磁界−出力特性は磁界をｘ軸に、出力をｙ軸にとると、ｙ軸に対してほぼ左右対称となる。また、外部磁界−出力特性は非線形になる。

この磁気インピーダンス効果素子を使用した磁界検出回路は、基本的には、図４に示すように（１）磁気インピーダンス効果素子１’に励磁電流を通電するための励磁電流発生回路２’と、（２）磁気インピーダンス効果素子１’と、（３）磁気インピーダンス効果素子１’に加わる信号情報で前記励磁電流（搬送波）を変調させた変調波を復調する検波回路３’と、（４）復調波を増幅する増幅器４’等から構成される。

被検出磁界Ｈｅｘの振幅と出力Ｖの振幅との関係を図示すると前記の左右対称性及び非線形性から図１−２の（イ）のように表わすことができる。
そこで、図４の回路において、６’で示す負帰還用コイルで負帰還をかけて図１−２の（ロ）に示すように特性を直線化している。
更に、図４の回路において、７’で示すようにバイアス用コイルでバイアス磁界をかけ、図１−２の（ハ）に示すように極性判別可能な直線特性している。すなわち、図１−２の（ロ）の特性を、図１−２の（ハ）に示すようにバイアス磁界Ｈｂにより−Ｈｅｘ方向に移動させ、被検出磁界の最大範囲−Ｈmax〜＋Ｈmaxを一斜線領域の範囲内に納めている。

磁気インピーダンス効果素子を用いた磁気センサを導体電流の測定に使用すること、同磁気センサを電線導体の欠陥検出に使用すること、同磁気センサを磁気探傷に使用することが公知である（非特許文献１）。
しかしながら、これらの各方法では、検出磁界の方向や強度が異なり、同じセンサを使用したのでは満足な測定や検査を行い難い。従って、各測定ごとに異なる磁気インピーダンス効果センサを使用している。
また、従来の磁気インピーダンス効果センサでは、共通の剛体基板上磁気インピーダンス効果素子、検出回路及び励磁電流発生回路を搭載しており、被検査面を磁気インピーダンス効果素子でスキャニングして磁気探傷を行うには、被検査面が平滑であることが要求され、途中に障害物が在る被検査物の磁気探傷は困難である。

特開平７−１８１２３９号公報特開平６−２８３３４４号公報藤本幸二、毛利佳年雄，ＭＡＧ−９８−８６，ｐ３９〜４３

本発明の目的は、磁気インピーダンス効果センサの磁気インピーダンス効果素子部分と他の部分とを乖離し、磁気インピーダンス効果素子部分の選択により多様な検査・測定を可能にすることにある。

請求項１に係る磁気インピーダンス効果センサは、磁気インピーダンス効果素子と、この磁気インピーダンス効果素子に励磁電流を通電する励磁電流発生回路と、磁気インピーダンス効果素子に加わる信号情報で励磁電流が変調された磁気インピーダンス効果素子出力を検波しその検波信号情報を増幅して検出する検出回路を備え、検出回路の出力を磁気インピーダンス効果素子に負帰還させる負帰還用コイル及び磁気インピーダンス効果素子にバイアス磁界を印加するバイアス磁界用コイルを磁気インピーダンス効果素子に付設した磁気インピーダンス効果センサであって、前記励磁電流発生回路と検出回路を第１基板に搭載し、前記磁気インピーダンス効果素子と負帰還用コイルとバイアス磁界用コイルを第２基板に搭載し、第１基板と第２基板との結線を着脱自在式としたことを特徴とする。
請求項２に係る磁気インピーダンス効果センサは、請求項１の磁気インピーダンス効果センサにおいて、磁気インピーダンス効果素子を対とし、各磁気インピーダンス効果素子の出力を検波し両磁気インピーダンス効果素子の検波信号情報を差動増幅回路で差動増幅して検出することを特徴とする。
請求項３に係る磁気インピーダンス効果センサは、請求項１〜２の磁気インピーダンス効果センサにおいて、磁気インピーダンス効果素子と負帰還用コイルとバイアス磁界用コイルとをユニット化したことを特徴とする。
請求項4に係る磁気インピーダンス効果センサは、請求項１〜２の磁気インピーダンス効果センサにおいて、磁気インピーダンス効果素子を基板片の片面に取付け、該基板片の他面に前記磁気インピーダンス効果素子とで磁気回路を形成するようにＣ型鉄芯を取付け、このＣ型鉄芯に負帰還用コイルとバイアス磁界用コイルを巻装して磁気インピーダンス効果素子と負帰還用コイルとバイアス磁界用コイルとをユニット化したことを特徴とする。
請求項５に係る磁気インピーダンス効果センサは、請求項１〜4何れかの磁気インピーダンス効果センサにおいて、励磁電流発生回路と検出回路とをハイブリッドＩＣ化したことを特徴とする。
請求項６に係る磁気インピーダンス効果センサは、請求項１〜５何れかの磁気インピーダンス効果センサにおいて、被検査物に応じたパターンで磁気インピーダンス効果素子が配設された多種類の第２基板から一つの第２基板が選択されていることを特徴とする。
請求項7に係る磁気インピーダンス効果センサは、請求項１〜６何れかの磁気インピーダンス効果センサにおいて、第２基板がフレキシブル基板とされていることを特徴とする。
請求項８に係る磁気インピーダンス効果センサは、請求項１〜７何れかの磁気インピーダンス効果センサにおいて、第１基板と第２基板との間がフレキシブル基板で結線されていることを特徴とする。

励磁電流発生回路と検出回路を第１基板に搭載し、前記磁気インピーダンス効果素子と負帰還用コイルとバイアス磁界用コイルを第２基板に搭載し、第１基板と第２基板との結線を着脱自在式としたから、被検査物に応じたパターンで磁気インピーダンス効果素子を配設した多種類の第２基板を用意しておき、これらから被検査物に適合し磁気インピーダンス効果素子配設パターンの第２基板を選択することにより、励磁電流発生回路と検出回路を搭載した第１基板を共用して検査・測定を行うことができる。
また、フレキシブル第２基板を用意しておくことにより、凹凸や途中に障害物が在る被検査物の検査もスムーズに行うことができる。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図１−１は本発明に係る磁気インピーダンス効果センサの一実施例の回路図を示している。
図１−１において、１は磁気インピーダンス効果素子であり、自発磁化の方向がワイヤ周方向に対し互いに逆方向の磁区が交互に磁壁で隔てられた構成の外殻部を有する零磁歪乃至は負磁歪のアモルファス合金ワイヤの他、アモルファス合金リボン、アモルファス合金スパッタ膜が使用される。
２は磁気インピーダンス効果素子１に高周波励磁電流を通電するための励磁電流発生回路である。３は磁気インピーダンス効果素子１の出力端に接続された検波回路である。
４は演算増幅回路である。５は増幅回路４の出力を磁気インピーダンス効果素子１に負帰還させる負帰還回路であり、出力特性の直線化や安定化を図るために設けられている。６は磁気インピーダンス効果素子１に付設した負帰還用コイルである。７は磁気インピーダンス効果素子１にバイアス磁界を印加するために磁気インピーダンス効果素子１に付設したバイアス磁界用コイルである。
図１−１において、Ａは検波回路３、増幅回路４、負帰還回路５から構成された検出回路を示している。
図１−１において、検出回路Ａ及び励磁電流発生回路２が第１基板上Ｐ１に搭載され、磁気インピーダンス効果素子１及び負帰還用コイル６並びにバイアス磁界用コイル７が第２基板Ｐ２上に搭載され、第１基板Ｐ１と第２基板Ｐ２との結線が着脱自在式に行われている。
第１基板Ｐ１、第２基板Ｐ２にはセラミックス、ガラス、シリコン、アルミ等の金属、繊維強化プラスチック例えばガラス繊維強化エポキシ樹脂等の高剛性板を使用でき、更に第２基板Ｐ２には、後述するようにフレキシブル基板例えばポリエステルフィルムを使用できる。
＋Ｖｃｃ電源は可撓性コードを介して第１基板及び第２基板の所定箇所（バイアス磁界用コイルや励磁電流発生回路や増幅回路等）に接続することもできるが、リチウム電池のような単位体積当たりのエネルギーの大なる小型バッテリーを第１基板に搭載し、この小型バッテリーを所定箇所に接続し得るように第１基板並びに第２基板の印刷配線パターンを設定してもよい。
図１−１において、ａは第１基板Ｐ１における磁気インピーダンス効果素子接続用電極を、ｂは同じく負帰還回路端電極を、ｃは同じく電源接続用電極をそれぞれ示している。

上記磁気インピーダンス効果素子１としては、遷移金属と非金属の合金で非金属が１０〜３０原子％組成のもの、特に遷移金属と非金属との合金で非金属量が１０〜３０原子％を占め、遷移金属がＦｅとＣｏで非金属がＢとＳｉであるかまたは遷移金属がＦｅで非金属がＢとＳｉである組成のものを使用することができ、例えば、組成Ｃｏ_７０．５Ｂ_１５Ｓｉ_１０Ｆｅ_４．５、長さ２０００μｍ〜６０００μｍ、外径３０μｍ〜５０μｍφのものを使用できる。

上記において、励磁電流には、例えば連続正弦波、パスル波、三角波等の通常の高周波を使用でき、励磁電流発生回路としては、例えばハートレー発振回路、コルピッツ発振回路、コレクタ同調発振回路、ベース同調発振回路のような通常の発振回路の外、水晶発振器の矩形波出力を直流分カットコンデンサを経て積分回路で積分しこの積分出力の三角波を増幅回路で増幅する三角波発生器、ＣＯＭＳ−ＩＣを発振部として使用した三角波発生器等を使用できる。

上記の検波回路としては、例えば被変調波を演算増幅回路で半波整流しこの半波整流波を並列ＲＣ回路またはＲＣローパスフィルターで処理して半波整流波の包絡線出力を得る構成、被変調波をダイオードで半波整流しこの半波整流波を並列ＲＣ回路またはＲＣローパスフィルターで処理して半波整流波の包絡線出力を得る構成等を使用できる。
また、被変調波（周波数ｆｓ）に同調させた周波数ｆｓの方形波を被変調波に乗算して信号波をサンプリングする同調検波を使用することができる。
上記の例では、被変調波の復調によって被検出磁界を取り出しているが、これに限定されず、磁気インピーダンス効果素子に作用する被検出磁界（信号波）で変調された高周波励磁電流波（搬送波）から被検出磁界を検波し得るものであれば、適宜の検波手段を使用できる。

前記負帰還用コイル及びバイアス磁界用コイルは磁気インピーダンス効果素子に巻き付けることができる。
また、図１−３に示すように磁気インピーダンス効果素子とループ磁気回路を構成する鉄芯に負帰還用コイル及びバイアス磁界用コイルを巻き付けることもできる。
図１−３の（イ）は鉄芯コイル付き磁気インピーダンス効果ユニットの一例を示す側面図、図１−３の（ロ）は同じく底面図、図１−３の（ハ）は図１−３の（ロ）におけるハ−ハ断面図である。
図１−３において、１００は基板チツプであり、例えばセラミックス板を使用できる。１０１は基板片の片面に設けた電極であり、磁気インピーダンス効果素子接続用突部１０２を備えている。この電極は導電ペースト、例えば銀ペーストの印刷・焼付けにより設けることができる。１ｘは電極１０１，１０１の突部１０２，１０２間にはんだ付けや溶接により接続した磁気インピーダンス効果素子であり、前記した通り零磁歪乃至負磁歪のアモルファスワイヤ、アモルファスリボン、スパッタ膜等を使用できる。１０３は鉄やフェライト等からなるＣ型鉄芯、６ｘはＣ型鉄芯に巻装した負帰還用コイル、７ｘは同じくバイアス磁界用コイルであり、磁気インピーダンス効果素子１ｘとＣ型鉄芯１０３とでループ磁気回路を構成するように、Ｃ型鉄芯１０３の両端を基板片１００の他面に接着剤等で固定してある。鉄芯材料としては、残留磁束密度の小さい磁性体であればよく、例えば、パーマロイ、フェライト、鉄、アモルファス磁性合金の他、磁性体粉末混合プラスチック等を挙げることができる。

前記第１基板上の検出回路や励磁電流発生回路や負帰還回路は、所定パターンの導体回路を印刷した第１基板上にトランジスタ、ダイオード、抵抗、コンデンサを実装して構成することができ、それらをケースや樹脂モールドでパッケージすることができる。
また、トランジスタやダイオードをバイポーラ型またはＭＯＳ型の半導体ＩＣで構成し、抵抗やコンデンサを印刷法や蒸着法による厚膜ＩＣで構成したハイブリッドＩＣとすることもできる。

図１−４の（イ）は第１基板のハイブリッドＩＣ化の一例を示す平面図、図１−４の（ロ）同じく側面図をそれぞれ示している。
図１−４において、Ｐ１は第１基板であり、セラミックス、ガラス、プラスチック、シリコン等から成形されている。Ｄは検出回路や励磁電流発生回路や負帰還回路のハイブリッドＩＣであり、前記した磁気インピーダンス効果素子接続用電極ａ、＋Ｖｃｃ電源電極ｃ、負帰還回路端電極ｂが設けられている。
前記磁気インピーダンス効果素子１及び負帰還用コイル６並びにバイアス磁界用コイル７を搭載した第２基板Ｐ２がこの第１基板Ｐ１に着脱自在に接続される。この接続により第２基板Ｐ２の磁気インピーダンス効果素子１及び負帰還用コイル６並びにバイアス磁界用コイル７が、ハイブリッド集積回路Ｄの磁気インピーダンス効果素子接続用電極ａ及び負帰還回路端電極ｂ並びに＋Ｖｃｃ電源電極ｃに接続される。

この着脱自在の接続方式には、図１−４に示すように、第１基板Ｐ１に３極コネクターＪの雌側Ｊ１を取付け、この雌Ｊ１とハイブリッド集積回路Ｄの磁気インピーダンス効果素子接続用電極ａ、負帰還回路端電極ｂ、＋Ｖｃｃ電源電極ｃとの間をボンデングし、３極コネクターＪの雄側Ｊ２と第２基板Ｐ２の磁気インピーダンス効果素子１及び負帰還用コイル６並びにバイアス磁界用コイル７との間をボンデングする方式、第１基板側の各電極と第２基板側の対応電極との間を一方向導電性粘着テープ（粘着層に粘着層厚み方向の導電性繊維群を埋設したもの）で着脱可能に接着する方式、第１基板側の各電極と第２基板側の対応電極とをボルト・ナットで締結する方式、第１基板側の各電極と第２基板側の対応電極との間を着脱自在にフレキシブル基板またはリード線で接続する方式等を使用できる。

図２−１〜図２−１４は上記第２基板の例を列挙している。
図２−１に示すものでは、導体ｅを受容する溝を基板Ｐ２に設け、導体ｅを中心とする円周方向に前記した負帰還用コイル及びバイアス磁界用コイル付の磁気インピーダンス効果ユニットＵを配設してあり、導体ｅの通電電流を測定するのに使用できる。

図２−２に示すものでは、磁気インピーダンス効果ユニットＵを導体ｅを中心とする円周の法線方向に配設してあり、導体ｅに欠陥があると、導体発生磁界に法線成分が含まれるようになるのでこの法線成分の測定により導体欠陥を検出するのに使用できる。

図２−３〔（イ）は正面図、（ロ）は側面図〕に示すものでは、被検査面Ｇに垂直姿勢で接触して被検査面Ｇをスキャニングする基板Ｐ２に磁気インピーダンス効果ユニットＵを垂直方向に配設してあり、図２−４〔（イ）は正面図、（ロ）は側面図〕に示すものでは、同基板Ｐ２に磁気インピーダンス効果ユニットＵを平行方向に配設してある。
被検査物に電流を流した場合に傷のために発生する磁界乱れや残留磁気に基づく漏洩磁界には法線成分と接線成分とが含まれており、図２−３に示すものでは、法線成分を測定することにより、図２−４に示すものでは接線成分を測定することにより探傷を行うことができる。

被検査物Ｇが管や柱等の場合、基板をフレキシブル基板とし、図２−５の（イ）または（ロ）に示すように磁気インピーダンス効果ユニットＵを検査面に垂直方向または接線方向で近接させるように基板を折り曲げると共に管や柱等にスキャニング可能なように巻装することができる。

図２−６〔（イ）は平面図、（ロ）は図２−６のロ−ロ断面図〕や図２−７〔（イ）は平面図、（ロ）は図２−７のロ−ロ断面図〕に示すものでは、被検査面に平行姿勢で接触して被検査面をスキャニングする基板Ｐ２に磁気インピーダンス効果ユニットＵを配設してあり、被検査物に電流を流した場合に傷のために発生する磁界乱れや残留磁気に基づく漏洩磁界の接線成分を測定することにより探傷を行うことができる。

被検査物の表面を負帰還用コイル及びバイアス磁界用コイル付き磁気インピーダンス効果素子または磁気インピーダンス効果ユニットでスキャニングすると、バイアス磁界が被検査物側にバイパスする。この場合、被検査物の厚みの減肉や腐食によりそのバイパス路のリラクタンスが変動するとバイアス磁界が変動し、図１−２の（ハ）において外部磁界Ｈｅｘが０であっても、バイアス磁界Ｈｂの変動ΔＨｂにより出力が得られる。従って、被検査物に電流を流したり磁化することなく被検査物の表面を負帰還用コイル及びバイアス磁界用コイル付き磁気インピーダンス効果素子または磁気インピーダンス効果ユニットでスキャニングすることにより、被検査物の劣化診断を行うことができる。

前記図２−１〜図２−７に示すものに対し、負帰還用コイル及びバイアス磁界用コイル付き磁気インピーダンス効果素子または磁気インピーダンス効果ユニットを複数箇配設し、これらを相互に直列に接続して磁界検出空間を拡大することもできる。

図２−８に示すものでは、導体ｅを中心とする円周の複数箇所に接線方向に磁気インピーダンス効果ユニットＵを配設し、相互に直列に接続してある。

図２−９に示すものでは、導体ｅを中心とする円周の複数箇所に法線方向に磁気インピーダンス効果ユニットＵを配設し、相互に直列に接続してある。

図２−１０に示すものでは、被検査面に垂直姿勢で接触して被検査面をスキャニングする基板Ｐ２に複数箇の磁気インピーダンス効果ユニットＵを垂直方向に配設し、相互に直列に接続してある。

図２−１１に示すものでは、同基板Ｐ２に複数箇の磁気インピーダンス効果ユニットＵを平行方向に配設し、相互に直列に接続してある。

図２−１２または図２−１３に示すものでは、被検査面Ｇに平行姿勢で接触して被検査面をスキャニングする基板Ｐ２に複数箇の磁気インピーダンス効果ユニットＵを縦方向または横方向に配設し、相互に直列に接続してある。
図２−１４に示すものでは、被検査面に平行姿勢で接触して被検査面をスキャニングする基板Ｐ２に複数箇の磁気インピーダンス効果ユニットＵをランダムな方向に配設し、相互に直列に接続してある。

図３−１は本発明に係る磁気インピーダンス効果センサの別実施例の回路図を示している。
図３−１において、１ａ及び１ｂは所定の間隔を隔てて配設された磁気インピーダンス効果素子である。２は磁気インピーダンス効果素子１ａ及び１ｂに高周波励磁電流を通電するための励磁電流発生回路であり、これらの磁気インピーダンス効果素子１ａ，１ｂに等しい励磁電流を流し得るようにブリッジ回路に組み立てられている。３ａ，３ｂは各磁気インピーダンス効果素子１ａ，１ｂの出力端に接続された検波回路である。４０は演算差動増幅回路であり、この差動増幅回路４０の±入力端に前記の復調された被検出磁界信号が入力される。
５は差動増幅回路の出力を各磁気インピーダンス効果素子１ａ，１ｂに負帰還させる負帰還回路である。
６ａ，６ｂは各磁気インピーダンス効果素子１ａ，１ｂに付設した負帰還用コイル、７ａ及び７ｂは各磁気インピーダンス効果素子１ａ及び１ｂにバイアス磁界を印加するためのバイアス磁界用コイルである。
前記磁気インピーダンス効果素子１ａ（１ｂ）と負帰還用コイル６ａ（６ｂ）とバイアス磁界用コイル７ａ（７ｂ）とを前記したようにユニット化することもできる。
図３−１において、Ａは検波回路３ａ，３ｂ、差動増幅回路４０、負帰還回路５から構成された検出回路を示している。
図３−１において、検出回路Ａ及び励磁電流発生回路２が第１基板Ｐ１上に搭載され、磁気インピーダンス効果素子１ａ，１ｂ及び負帰還用コイル６ａ，６ｂ並びにバイアス磁界用コイル７ａ，７ｂが第２基板Ｐ２上に搭載され、第１基板と第２基板との結線が着脱自在式に行われている。この着脱自在式結線には既述した方式を使用できる。
＋Ｖｃｃ電源は可撓性コードを介して第１基板や第２基板の所定箇所（励磁電流発生回路やバイアス磁界用コイルや増幅回路等）に接続することもできるが、リチウム電池のような単位体積当たりのエネルギーの大なる小型バッテリーを第１基板に搭載し、この小型バッテリーを所定箇所に接続し得るように第１基板並びに第２基板の印刷配線パターンを設定してもよい。

前記の両磁気インピーダンス効果素子１ａ，１ｂに作用する外部磁界ノイズは差動増幅回路４０に同一値、同相で入力し、また各検波回路３ａ，３ｂ等に生じる内部ノイズも差動増幅回路に同一値、同相で入力するから、これらのノイズの影響を排除できる。
前記両磁気インピーダンス効果素子１ａ，１ｂをスキャニング方向に隔離して配設する場合、両検出信号の間にｄ／ｖの時間差があり相互の重畳を回避できるから、支障なく検出できる。

図３−２〜図３−７は差動式磁気インピーダンス効果センサにおいて使用される第２基板の例を列挙している。
図３−２に示すものでは、被検査面に垂直姿勢で接触して被検査面をスキャニングする基板Ｐ２に、磁気インピーダンス効果ユニットを垂直方向に上下に２箇Ｕａｍ、Ｕｂｍとしてこれをｎ組並設し、上のものＵｂｍ（ｍ＝１〜ｎ）を相互に直列に接続し、下のものＵａｍ（ｍ＝１〜ｎ）を相互に直列に接続し、上のものＵｂｍ（ｍ＝１〜ｎ）は被検査面に対し検出を行わない距離に配設してある。
図３−３に示すものでは、被検査面に垂直姿勢で接触して被検査面をスキャニングする基板Ｐ２に、磁気インピーダンス効果ユニットを被検査面に平行方向に上下に２箇Ｕａｍ、Ｕｂｍとしてこれをｎ組並設し、上のものＵｂｍ（ｍ＝１〜ｎ）を相互に直列に接続し、下のものＵａｍ（ｍ＝１〜ｎ）を相互に直列に接続し、上のものＵｂｍ（ｍ＝１〜ｎ）は被検査面に対し検出を行わない距離に配設してある。
図３−４及び図３−５に示すものでは、被検査面に平行姿勢で接触して被検査面をスキャニングする基板Ｐ２に、磁気インピーダンス効果ユニットをスキャニング方向に前後の２箇Ｕａｍ、Ｕｂｍとしてこれをｎ組並設し、前のものＵａｍ（ｍ＝１〜ｎ）を相互に直列に接続し、後のものＵｂｍ（ｍ＝１〜ｎ）を相互に直列に接続してある。
図３−６に示すものでは、被検査面に平行姿勢で接触して被検査面をスキャニングする基板に、スキャニング方向の磁気インピーダンス効果ユニットをスキャニング方向に直角方向の２箇Ｕａｍ、Ｕｂｍを１組としてこれをｎ組並設し、各組の手前のものＵａｍ（ｍ＝１〜ｎ）を相互に直列に接続し、各組の背後のものＵｂｍ（ｍ＝１〜ｎ）を相互に直列に接続してある。
図３−７に示すものでは、被検査面に平行姿勢で接触して被検査面をスキャニングする基板に、スキャニング方向に対し直角方向の磁気インピーダンス効果ユニットをスキャニング方向に直角方向の２箇Ｕａｍ、Ｕｂｍを１組としてこれをｎ組並設し、各組の手前のものＵａｍ（ｍ＝１〜ｎ）を相互に直列に接続し、各組の背後のものＵｂｍ（ｍ＝１〜ｎ）を相互に直列に接続してある。

本発明に係る磁気インピーダンス効果センサの一実施例の回路図である。本発明に係る磁気インピーダンス効果センサの出力特性を示す図面である。本発明に係る磁気インピーダンス効果センサに使用する磁気インピーダンス効果素子ユニットを示す図面である。本発明に係る磁気インピーダンス効果センサの一実施例を示す図面である。本発明に係る磁気インピーダンス効果センサの第２基板の一例を示す図面である。本発明に係る磁気インピーダンス効果センサの第２基板の前記とは別の例を示す図面である。本発明に係る磁気インピーダンス効果センサの第２基板の前記とは別の例を示す図面である。本発明に係る磁気インピーダンス効果センサの第２基板の前記とは別の例を示す図面である。本発明に係る磁気インピーダンス効果センサの第２基板の前記とは別の例を示す図面である。本発明に係る磁気インピーダンス効果センサの第２基板の前記とは別の例を示す図面である。本発明に係る磁気インピーダンス効果センサの第２基板の前記とは別の例を示す図面である。本発明に係る磁気インピーダンス効果センサの第２基板の前記とは別の例を示す図面である。本発明に係る磁気インピーダンス効果センサの第２基板の前記とは別の例を示す図面である。本発明に係る磁気インピーダンス効果センサの第２基板の前記とは別の例を示す図面である。本発明に係る磁気インピーダンス効果センサの第２基板の前記とは別の例を示す図面である。本発明に係る磁気インピーダンス効果センサの第２基板の前記とは別の例を示す図面である。本発明に係る磁気インピーダンス効果センサの第２基板の前記とは別の例を示す図面である。本発明に係る磁気インピーダンス効果センサの第２基板の前記とは別の例を示す図面である。本発明に係る磁気インピーダンス効果センサの別実施例の回路図である。本発明に係る磁気インピーダンス効果センサの第２基板の前記とは別の例を示す図面である。本発明に係る磁気インピーダンス効果センサの第２基板の前記とは別の例を示す図面である。本発明に係る磁気インピーダンス効果センサの第２基板の前記とは別の例を示す図面である。本発明に係る磁気インピーダンス効果センサの第２基板の前記とは別の例を示す図面である。本発明に係る磁気インピーダンス効果センサの第２基板の前記とは別の例を示す図面である。本発明に係る磁気インピーダンス効果センサの第２基板の前記とは別の例を示す図面である。磁気インピーダンス効果センサの基本的な回路図である。

符号の説明

１磁気インピーダンス効果素子
１ａ磁気インピーダンス効果素子
１ｂ磁気インピーダンス効果素子
Ｕ磁気インピーダンス効果素子ユニット
Ｕａｍ磁気インピーダンス効果素子ユニット
Ｕｂｍ磁気インピーダンス効果素子ユニット
２励磁電流発生回路
３検波回路
３ａ検波回路
３ｂ検波回路
４増幅回路
４０差動増幅回路
５負帰還回路
６負帰還用コイル
６ａ負帰還用コイル
６ｂ負帰還用コイル
７バイアス磁界用コイル
７ａバイアス磁界用コイル
７ｂバイアス磁界用コイル
Ａ検出回路
Ｐ１第１基板
Ｐ２第２基板
Ｊコネクター
ＤハイブリッドＩＣ

Claims

磁気インピーダンス効果素子と、この磁気インピーダンス効果素子に励磁電流を通電する励磁電流発生回路と、磁気インピーダンス効果素子に加わる信号情報で励磁電流が変調された磁気インピーダンス効果素子出力を検波しその検波信号情報を増幅して検出する検出回路を備え、検出回路の出力を磁気インピーダンス効果素子に負帰還させる負帰還用コイル及び磁気インピーダンス効果素子にバイアス磁界を印加するバイアス磁界用コイルを磁気インピーダンス効果素子に付設した磁気インピーダンス効果センサであって、前記励磁電流発生回路と検出回路を第１基板に搭載し、前記磁気インピーダンス効果素子と負帰還用コイルとバイアス磁界用コイルを第２基板に搭載し、第１基板と第２基板との結線を着脱自在式としたことを特徴とする磁気インピーダンス効果センサ。
磁気インピーダンス効果素子を対とし、各磁気インピーダンス効果素子の出力を検波し両磁気インピーダンス効果素子の検波信号情報を差動増幅回路で差動増幅して検出することを特徴とする請求項１記載の磁気インピーダンス効果センサ。
磁気インピーダンス効果素子と負帰還用コイルとバイアス磁界用コイルとをユニット化したことを特徴とする請求項１または２記載の磁気インピーダンス効果センサ。
磁気インピーダンス効果素子を基板片の片面に取付け、該基板片の他面に前記磁気インピーダンス効果素子とで磁気回路を形成するようにＣ型鉄芯を取付け、このＣ型鉄芯に負帰還用コイルとバイアス磁界用コイルを巻装して磁気インピーダンス効果素子と負帰還用コイルとバイアス磁界用コイルとをユニット化したことを特徴とする請求項１または２記載の磁気インピーダンス効果センサ。
励磁電流発生回路と検出回路とをハイブリッドＩＣ化したことを特徴とする請求項１〜４何れか記載の磁気インピーダンス効果センサ。
被検査物に応じたパターンで磁気インピーダンス効果素子が配設された多種類の第２基板から一つの第２基板が選択されていることを特徴とする請求項１〜５何れか記載の磁気インピーダンス効果センサ。
第２基板がフレキシブル基板であることを特徴とする請求項１〜６何れか記載の磁気インピーダンス効果センサ。
第１基板と第２基板との間がフレキシブル基板で結線されていることを特徴とする請求項１〜７何れか記載の磁気インピーダンス効果センサ。