JP2006343181A - Magnetic field measurement apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は磁界測定装置に関し、さらに詳しく言えば、送電系や家電機器などから放射される磁界を測定するのに好適な磁界測定装置に関するものである。 The present invention relates to a magnetic field measuring apparatus, and more particularly to a magnetic field measuring apparatus suitable for measuring a magnetic field radiated from a power transmission system, a home appliance, or the like.
送電線やトランス、それに人体が日常的に接する電子レンジ,パソコンのディスプレイなどの家電機器からも、きわめて広い周波数帯域の磁界(電磁界)が不特定方向に放射されており、近年、これら磁界の人体に対する悪影響が懸念されている。 Magnetic fields (electromagnetic fields) in an extremely wide frequency band are radiated in unspecified directions from household electrical appliances such as power lines, transformers, microwave ovens, and personal computer displays that are in daily contact with the human body. There are concerns about adverse effects on the human body.
そこで、国際非電離放射線防護委員会(International Commission on Non−Ionizing Radiation Protection;略称ICNIRP)から、1998年4月に「時間変化する電界,磁界及び電磁界による曝露を制限するためのガイドライン(300GHzまで)」が示され、このガイドラインには、職業的曝露と公衆の曝露の各曝露モードについての参考レベルが記載されている。 Therefore, the International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection (International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection; abbreviation ICNIRP) announced in April 1998 that “Guidelines for limiting exposure to time-varying electric and magnetic fields and electromagnetic fields (up to 300 GHz). ) ”, And the guideline provides reference levels for each mode of occupational and public exposure.
なお、低周波領域の磁界の参考レベルは、周波数により大きく変わるため、電気機器が発生する磁界周波数が広帯域の場合、測定値をそのまま参考レベルと照合することができない。そのため、参考レベルと照合ができるようにするため、周波数に対する重み付け関数により、測定磁界を例えば50Hzもしくは60Hzなどの基準周波数に正規化する方法を標準の評価方法として規定し、これを時間領域評価(Time domain evalution)と呼んでいる。 Note that the reference level of the magnetic field in the low frequency region varies greatly depending on the frequency. Therefore, when the magnetic field frequency generated by the electrical device is a wide band, the measured value cannot be directly compared with the reference level. Therefore, in order to be able to collate with the reference level, a method for normalizing the measurement magnetic field to a reference frequency such as 50 Hz or 60 Hz, for example, by a weighting function for the frequency is defined as a standard evaluation method. It is called Time domain evaluation).
また、スエーデンの雇用者連盟所有のTCO Developmentが管轄するオフィス機器の安全性や人間工学(エルゴノミクス),電磁界放射,省エネルギー,環境に関する国際的な総合規格であるTCO(最新版TCO ’03FPD)のA4エミッション;A4.3の交流磁界測定には、モニタ画面に対する要求事項として、
(低域):5Hz〜2kHz;正面30/50cm,≦200nT
(高域):2kHz〜400kHz;正面30cm及び周囲50cm,≦25nT
と規定されている(単位はテスラで、1テスラ(T)=104ガウス(G))。
In addition, TCO (the latest version of TCO '03FPD), an international integrated standard for the safety, ergonomics, electromagnetic radiation, energy saving, and environment of office equipment under the jurisdiction of TCO Development owned by the Swedish Employers' Federation. A4 emissions; A4.3 AC magnetic field measurement, as a requirement for the monitor screen,
(Low frequency): 5 Hz to 2 kHz;
(High region): 2 kHz to 400 kHz; 30 cm in front and 50 cm in circumference, ≦ 25 nT
Is defined as (units of Tesla, 1 Tesla (T) = 10 4 gauss (G)).
このほか、例えばMDRやJEITAガイドラインITR−3004にも、TCOと同様な規格が定められているが、このうち、上記ICNIRPのガイドラインに示されている参考レベル(以下、ICNIRPの参考レベルという。)に基づいて、被測定磁界の曝露量を測定する曝露量測定装置が特許文献1に記載されている。
In addition, for example, MDR and JEITA guideline ITR-3004 also define standards similar to TCO. Among these standards, the reference level indicated in the above-mentioned ICNIRP guidelines (hereinafter referred to as ICNIRP reference level).
ICNIRPの参考レベルでは、一例として、周波数10Hz以上,400kHz以下の周波数帯域について、磁束密度B(曝露量)が低周波数域および高周波数域では周波数に反比例して低くなり、その中間周波数域では周波数にかかわらずほぼ一定となるように規定されている。 At the reference level of ICNIRP, as an example, the magnetic flux density B (exposure amount) is low in the low frequency range and the high frequency range in the frequency range of 10 Hz to 400 kHz, and is low in the intermediate frequency range. Regardless of whether it is specified to be almost constant.
そのため、特許文献1に記載の曝露量測定装置では、ICNIRPの参考レベルの逆数からなる評価フィルタを用いる。すなわち、磁界検出手段で検出したX軸成分,Y軸成分,Z軸成分の磁界強度に比例した振幅の検出信号を上記評価フィルタにとおすことにより、磁界の周波数にかかわらずほぼ一定振幅の出力信号を得、この出力信号をA/D変換したデジタルデータにより曝露量を算出するようにしている。
Therefore, the exposure amount measuring apparatus described in
上記特許文献1に記載の曝露量測定装置によれば、ICNIRPの参考レベルを基準とした曝露量を測定することができるが、測定結果として表示されるのはX軸成分,Y軸成分,Z軸成分の合成実効値のみであるため、各軸方向ごとの磁束密度の大きさを把握することができない。
According to the exposure measuring apparatus described in
また、外部機器に対する実効値のアナログ出力機能を備えていないため、例えばレコーダを接続して長期にわたって実効値を記録したり、オシロスコープなどの波形観測機器で実効値の波形観測を行うことができない、などの問題がある。 In addition, because it does not have an effective value analog output function for external equipment, for example, a recorder can be connected to record effective values over a long period of time, or waveform observation equipment such as an oscilloscope cannot perform effective value waveform observation. There are problems such as.
したがって、本発明の課題は、X軸,Y軸,Z軸の合成実効値はもとより、各軸ごとの実効値を表示することができ、また、外部機器に対する実効値のアナログ出力機能などを備えた使い勝手のよい磁界測定装置を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to display an effective value for each axis as well as a combined effective value of the X axis, the Y axis, and the Z axis, and an analog output function of an effective value for an external device. Another object of the present invention is to provide an easy-to-use magnetic field measuring apparatus.
上記課題を解決するため、請求項1に記載の発明は、被測定磁界の磁界を検出するX軸コイル,Y軸コイル,Z軸コイルで中心を共通として配置される3つのコイルを有し、上記各コイルの測定系ごとに少なくとも積分器とA/D変換器とが含まれ、上記各コイルの出力電圧が上記積分器とA/D変換器を介して演算制御手段に与えられ、上記演算制御手段より上記被測定磁界の所定のパラメータが算出される磁界測定装置において、上記各コイルの測定系内のアナログ信号を外部機器に出力するアナログ出力部を備えていることを特徴としている。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to
請求項2に記載の発明は、上記請求項1において、上記積分器と上記A/D変換器との間に、RMS/DCコンバータが接続され、上記RMS/DCコンバータにより変換された実効値が上記アナログ出力部より上記外部機器に出力されることを特徴としている。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, an RMS / DC converter is connected between the integrator and the A / D converter, and an effective value converted by the RMS / DC converter is The analog output unit outputs the signal to the external device.
請求項3に記載の発明は、上記請求項2において、上記演算制御手段は、上記RMS/DCコンバータにより変換された上記各軸の実効値に基づいて合成実効値を算出することを特徴としている。 A third aspect of the present invention is characterized in that, in the second aspect, the calculation control means calculates a combined effective value based on an effective value of each axis converted by the RMS / DC converter. .
請求項4に記載の発明は、上記請求項1において、上記積分器と上記A/D変換器との間に、択一的に選択される評価フィルタ,ハイパスフィルタおよびローパスフィルタを含むフィルタ回路が接続され、上記フィルタ回路の出力が上記アナログ出力部より上記外部機器に出力されることを特徴としている。 According to a fourth aspect of the present invention, in the first aspect, the filter circuit including an evaluation filter, a high-pass filter, and a low-pass filter that are alternatively selected between the integrator and the A / D converter. The output of the filter circuit is connected to the external device from the analog output unit.
請求項5に記載の発明は、被測定磁界の磁界を検出するX軸コイル,Y軸コイル,Z軸コイルで中心を共通として配置される3つのコイルを有し、上記各コイルの測定系ごとに少なくとも積分器とA/D変換器とが含まれ、上記各コイルの出力電圧が上記積分器とA/D変換器を介して演算制御手段に与えられ、上記演算制御手段より上記被測定磁界の所定のパラメータが算出される磁界測定装置において、上記演算制御手段は、上記各コイルの測定系から入力されるデジタルの瞬時値から上記各軸の実効値を算出するとともに、上記各軸の実効値からさらに合成実効値を算出し、上記各軸の実効値および/または上記合成実効値を所定の表示手段に表示することを特徴としている。 The invention according to claim 5 has three coils arranged in common at the center among the X-axis coil, the Y-axis coil, and the Z-axis coil for detecting the magnetic field of the magnetic field to be measured, and for each measurement system of the coils. Includes at least an integrator and an A / D converter, and the output voltage of each coil is supplied to the arithmetic control means via the integrator and the A / D converter, and the measured magnetic field is supplied from the arithmetic control means. In the magnetic field measuring apparatus in which the predetermined parameter is calculated, the calculation control means calculates the effective value of each axis from the digital instantaneous value input from the measurement system of each coil, and the effective value of each axis. A composite effective value is further calculated from the value, and the effective value of each axis and / or the composite effective value is displayed on a predetermined display means.
請求項6に記載の発明は、上記請求項5において、上記演算制御手段により算出された上記各軸の実効値および/または上記合成実効値をD/A変換して外部機器に出力するアナログ出力部を備えていることを特徴としている。 The invention described in claim 6 is the analog output according to claim 5, wherein the effective value of each axis and / or the combined effective value calculated by the arithmetic control means is D / A converted and output to an external device. It is characterized by having a part.
請求項7に記載の発明は、被測定磁界の磁界を検出するX軸コイル,Y軸コイル,Z軸コイルで中心を共通として配置される3つのコイルを有し、上記各コイルの測定系ごとに少なくとも積分器とA/D変換器とが含まれ、上記各コイルの出力電圧が上記積分器とA/D変換器を介して演算制御手段に与えられ、上記演算制御手段より上記被測定磁界の所定のパラメータが算出される磁界測定装置において、上記演算制御手段は、上記X軸,Y軸,Z軸の各実効値をx,y,z、その合成実効値をR(=√(x2+y2+z2))として、tan−1(y/x)によりφを求めるとともに、tan−1(√(x2+y2)/z)によりθを求めて、上記合成実効値Rを極座標系(r,θ,φ)の値として表示することを特徴としている。 The invention according to claim 7 has three coils arranged in common at the center among the X-axis coil, the Y-axis coil, and the Z-axis coil for detecting the magnetic field of the magnetic field to be measured. Includes at least an integrator and an A / D converter, and the output voltage of each coil is supplied to the arithmetic control means via the integrator and the A / D converter, and the measured magnetic field is supplied from the arithmetic control means. In the magnetic field measuring apparatus in which the predetermined parameters are calculated, the calculation control means sets the effective values of the X-axis, Y-axis, and Z-axis to x, y, z, and the combined effective value of R (= √ (x 2 + y 2 + z 2 )), φ is obtained from tan −1 (y / x), θ is obtained from tan −1 (√ (x 2 + y 2 ) / z), and the resultant effective value R is expressed in polar coordinates. Displayed as system (r, θ, φ) values .
請求項8に記載の発明は、被測定磁界の磁界を検出するX軸コイル,Y軸コイル,Z軸コイルで中心を共通として配置される3つのコイルを有し、上記各コイルの測定系ごとに少なくとも積分器とA/D変換器とが含まれ、上記各コイルの出力電圧が上記積分器とA/D変換器を介して演算制御手段に与えられ、上記演算制御手段より上記被測定磁界の所定のパラメータが算出される磁界測定装置において、上記演算制御手段は、上記X軸,Y軸,Z軸の各実効値をx,y,zとして、√(x2+y2)によりrを求めるとともに、tan−1(y/x)によりθを求めて、これらの値をr−zの円柱座標系(r,θ,z)の値として表示することを特徴としている。 The invention according to claim 8 has three coils arranged in common at the center among the X-axis coil, the Y-axis coil, and the Z-axis coil for detecting the magnetic field of the magnetic field to be measured, and for each measurement system of the coils. Includes at least an integrator and an A / D converter, and the output voltage of each coil is supplied to the arithmetic control means via the integrator and the A / D converter, and the measured magnetic field is supplied from the arithmetic control means. In the magnetic field measuring apparatus in which the predetermined parameter is calculated, the calculation control means sets the effective values of the X-axis, Y-axis, and Z-axis to x, y, z, and sets r by √ (x 2 + y 2 ). It is characterized by obtaining θ by tan −1 (y / x) and displaying these values as values of the cylindrical coordinate system (r, θ, z) of rz.
請求項9に記載の発明は、被測定磁界の磁界を検出するX軸コイル,Y軸コイル,Z軸コイルで中心を共通として配置される3つのコイルを有し、上記各コイルの測定系ごとに少なくとも積分器とA/D変換器とが含まれ、上記各コイルの出力電圧が上記積分器とA/D変換器を介して演算制御手段に与えられ、上記演算制御手段は操作部からの指示にしたがって上記被測定磁界の所定のパラメータを算出する磁界測定装置において、上記操作部には、測定データをメモリに格納する測定データ保存ボタンが備えられ、上記測定データ保存ボタンが操作された時点でのみ、そのときの測定データが切り取られるようにして上記メモリに格納されることを特徴としている。 The invention according to claim 9 has three coils arranged in common at the center among the X-axis coil, the Y-axis coil, and the Z-axis coil for detecting the magnetic field of the magnetic field to be measured. Includes at least an integrator and an A / D converter, and the output voltage of each coil is supplied to the arithmetic control means via the integrator and the A / D converter, and the arithmetic control means is supplied from the operation unit. In the magnetic field measurement apparatus for calculating a predetermined parameter of the magnetic field to be measured according to an instruction, the operation unit is provided with a measurement data storage button for storing measurement data in a memory, and when the measurement data storage button is operated Only in the above, the measurement data at that time is cut out and stored in the memory.
請求項1に記載の発明によれば、各コイルの測定系内のアナログ信号を外部機器に出力するアナログ出力部を備えていることにより、例えばレコーダやオシロスコープなどを接続して測定信号を長期にわたって記録したり、測定信号の波形を観測することができる。 According to the first aspect of the present invention, by providing an analog output unit that outputs an analog signal in the measurement system of each coil to an external device, for example, a recorder or an oscilloscope is connected to transmit the measurement signal over a long period of time. You can record or observe the waveform of the measurement signal.
請求項2に記載の発明によれば、RMS/DCコンバータにより変換された実効値をアナログ出力部より上記外部機器に出力することができる。 According to the second aspect of the present invention, the effective value converted by the RMS / DC converter can be output from the analog output unit to the external device.
請求項3に記載の発明によれば、演算制御手段はRMS/DCコンバータにより変換された各軸の実効値に基づいて合成実効値を算出するため、演算制御手段の処理負担を軽減することができる。 According to the invention described in claim 3, since the calculation control means calculates the combined effective value based on the effective value of each axis converted by the RMS / DC converter, the processing load on the calculation control means can be reduced. it can.
請求項4に記載の発明によれば、積分器と上記A/D変換器との間に、択一的に選択される評価フィルタ,ハイパスフィルタおよびローパスフィルタを含むフィルタ回路が接続され、そのフィルタ回路の出力がアナログ出力部より外部機器に出力されるため、被測定磁界の曝露レベルやTCO測定(低域側,高域側)での測定値などを外部機器に与えることができる。 According to the fourth aspect of the present invention, a filter circuit including an evaluation filter, a high-pass filter, and a low-pass filter that are alternatively selected is connected between the integrator and the A / D converter. Since the output of the circuit is output from the analog output unit to the external device, the exposure level of the magnetic field to be measured, the measured value at the TCO measurement (low frequency side, high frequency side), and the like can be given to the external device.
請求項5に記載の発明によれば、演算制御手段により、X軸,Y軸,Z軸の各実効値およびその合成実効値が算出され、モニタ画面などの表示手段に表示されるため、被測定磁界の磁束密度の大きさを方向性を含めて把握することができる。 According to the fifth aspect of the present invention, the effective values of the X-axis, Y-axis, and Z-axis and their combined effective values are calculated by the arithmetic control means and displayed on the display means such as a monitor screen. The magnitude of the magnetic flux density of the measurement magnetic field can be grasped including the directionality.
請求項6に記載の発明によれば、演算制御手段により算出された各軸の実効値および/または合成実効値がアナログ出力部でD/A変換されて出力されるため、それら各実効値を外部機器側で記録したり、波形観測することができる。 According to the sixth aspect of the present invention, since the effective value and / or the combined effective value of each axis calculated by the arithmetic control means is D / A converted by the analog output unit and output, the effective value is You can record and observe waveforms on the external device side.
請求項7に記載の発明によれば、演算制御手段は、X軸,Y軸,Z軸の各実効値をx,y,z、その合成実効値をR(=√(x2+y2+z2))として、tan−1(y/x)によりφを求めるとともに、tan−1(√(x2+y2)/z)によりθを求めて、合成実効値Rを極座標系(r,θ,φ)の値として表示するため、被測定磁界の磁束密度をベクトルを持った値として理解することができる。 According to the seventh aspect of the present invention, the calculation control means sets the effective values of the X-axis, Y-axis, and Z-axis to x, y, z, and the combined effective value of R (= √ (x 2 + y 2 + z 2 )), φ is obtained from tan −1 (y / x), θ is obtained from tan −1 (√ (x 2 + y 2 ) / z), and the resultant effective value R is determined as the polar coordinate system (r, θ , Φ), the magnetic flux density of the magnetic field to be measured can be understood as a value having a vector.
請求項8に記載の発明によれば、演算制御手段は、X軸,Y軸,Z軸の各実効値をx,y,zとして、√(x2+y2)によりrを求めるとともに、tan−1(y/x)によりθを求めて、これらの値をr−zの円柱座標系(r,θ,z)の値として表示するため、請求項7と同じく、被測定磁界の磁束密度をベクトルを持った値として理解することができる。 According to the invention described in claim 8, the arithmetic control means obtains r by √ (x 2 + y 2 ), where x, y, z are the effective values of the X axis, the Y axis, and the Z axis, and tan −1 (y / x) is used to obtain θ, and these values are displayed as values in the rg cylindrical coordinate system (r, θ, z). Can be understood as a value having a vector.
請求項9に記載の発明によれば、測定データ保存ボタンが操作された時点でのみ、そのときの測定データが切り取られるようにしてメモリに格納されるため、例えば場所を移しながら多点で磁束密度を測定するような場合、メモリ容量を無駄に使用することなく、必要とする測定データのみを保存することができる。 According to the ninth aspect of the invention, only when the measurement data storage button is operated, the measurement data at that time is cut out and stored in the memory. When the density is measured, only necessary measurement data can be stored without wasting memory capacity.
次に、図面に示されている各図により、本発明のいくつかの実施形態について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。図1は本発明の第1実施形態による磁界測定装置の構成を概略的に示すブロック図,図2はフィルタ回路の構成を示す回路図,図3は第2実施形態による磁界測定装置の構成を概略的に示すブロック図,図4は測定器本体を示す外観正面図,図5は上記測定器本体に接続して用いられる磁界センサ(磁界検出部)を示す外観側面図である。 Next, some embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings shown in the drawings, but the present invention is not limited thereto. FIG. 1 is a block diagram schematically showing the configuration of the magnetic field measuring apparatus according to the first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a circuit diagram showing the configuration of the filter circuit, and FIG. 3 is the configuration of the magnetic field measuring apparatus according to the second embodiment. FIG. 4 is a schematic block diagram, FIG. 4 is an external front view showing the measuring instrument main body, and FIG. 5 is an external side view showing a magnetic field sensor (magnetic field detecting unit) used by being connected to the measuring instrument main body.
なお、以下の説明では、図示しない電気機器などの被測定対象から放射される磁界の測定パラメータを磁束密度としているが、磁束密度B〔単位;ステラ(T)〕と磁界強度H〔単位;メートルあたりのアンペア(A/m)〕はよく知られているように、B=μHの関係にあるため、磁束密度Bを測定することは磁界強度Hを測定していることに他ならない。なお、μは比例定数(透磁率)で、真空や空気中ならびに非磁性物質中で、μの値は4π×10−7ヘンリー/メートル(H/m)である。 In the following description, the measurement parameter of the magnetic field radiated from the measurement target such as an electric device (not shown) is the magnetic flux density. However, the magnetic flux density B [unit: stellar (T)] and the magnetic field strength H [unit: meter] As is well known, since the relationship is B = μH, measuring the magnetic flux density B is nothing more than measuring the magnetic field strength H. Note that μ is a proportionality constant (magnetic permeability), and the value of μ is 4π × 10 −7 Henry / meter (H / m) in vacuum, air, or a nonmagnetic substance.
図1に示すように、この磁界測定装置は、磁界検出用のコイル11を備える。コイル11には、X軸コイル11x,Y軸コイル11y,Z軸コイル11zの3つのコイルが含まれる。これら3つのコイル11x,11y,11zは、図5に示すほぼ球形状の磁界センサ10内に、好ましくは中心点を共有して相互に直交する平面内に配置される。なお、特に軸が問われない場合には単にコイル11という。
As shown in FIG. 1, the magnetic field measuring apparatus includes a magnetic
この第1実施形態においては、各軸の測定系ごとに、積分器21x,21y,21z(特に軸が問われない場合には単に積分器21という),フィルタ回路22x,22y,22z(特に軸が問われない場合には単にフィルタ回路22という),RMS/DCコンバータ23x,23y,23z(特に軸が問われない場合には単にRMS/DCコンバータ23という)およびA/D変換器24x,24y,24z(特に軸が問われない場合には単にA/D変換器24という)を備え、コイル11の出力電圧は、積分器21,フィルタ回路22,RMS/DCコンバータ23およびA/D変換器24を介して例えばマイクロコンピュータからなる演算制御手段25に与えられる。
In the first embodiment,
ここで、コイル11の出力電圧V1は、
V1=k・B・N・f(kは定数,Bは磁束密度,Nは巻数,fは周波数)
によって表され、ピークの磁束密度Bが一定の場合であっても、周波数fに比例して大きくなるという微分特性を有する。
Here, the output voltage V1 of the
V1 = k · B · N · f (k is a constant, B is a magnetic flux density, N is the number of turns, and f is a frequency)
Even when the peak magnetic flux density B is constant, it has a differential characteristic of increasing in proportion to the frequency f.
積分器(CR積分器)21は、コイル11の出力電圧V1を平坦化するために用いられる。すなわち、積分器21の出力電圧V2は、
V2=1/CR∫V1dt(CRは積分定数)
で表され、周波数とともに出力が低下するため、コイル11の出力電圧V1は積分器21の周波数効果により平坦化され、磁束密度に比例した電圧が得られる。
The integrator (CR integrator) 21 is used to flatten the output voltage V1 of the
V2 = 1 / CR∫V1dt (CR is an integral constant)
Since the output decreases with frequency, the output voltage V1 of the
この磁界測定装置は、時間領域評価法による曝露測定と、所定の規格である例えばTCO磁束密度測定とを行うことができる。そのため、図2に示すように、フィルタ回路22には、ICNIRPの参考レベルの逆数からなる時間領域評価法による評価フィルタ221と、TCO磁束密度測定の高域測定に用いられる通過帯域が2kHz〜400kHzのハイパスフィルタ222と、TCO磁束密度測定の低域測定に用いられる通過帯域が5Hz〜2kHzのローパスフィルタ223とが並列的に含まれる。
This magnetic field measuring apparatus can perform exposure measurement by a time domain evaluation method and, for example, TCO magnetic flux density measurement which is a predetermined standard. Therefore, as shown in FIG. 2, the
これら各フィルタ221,222,223は、スイッチSW1〜SW3により択一的に切り替えられるが、フィルタ回路22をバイパスさせる通常の磁束密度測定用のスイッチSW4がスイッチSW1〜SW3に対してさらに並列に接続される。
These
図6にICNIRPの参考レベル(時間的に変動する磁界への曝露に対する参考レベル)のグラフを示す。このグラフ中、実線が公衆の曝露に関する参考レベルで、鎖線が職業的曝露に関する参考レベルである。 FIG. 6 shows a graph of ICNIRP reference levels (reference levels for exposure to time-varying magnetic fields). In this graph, the solid line is the reference level for public exposure, and the dashed line is the reference level for occupational exposure.
なお参考までに、ICNIRPのガイドラインによれば、職業的曝露を受ける集団は、通常は既知の条件下で曝露を受けており、また潜在的リスクに注意を払いかつ適切な予防措置をとるための訓練を受けている成人からなっている。これとは対照的に公衆は、あらゆる年齢層,健康状態の人からなり、特に影響を受けやすいグループや個人が含まれる可能性がある。また多くの場合、公衆は電磁界曝露に気付いていない。また当然ながら、公衆が曝露を回避したり、最小とするための予防措置をとることは期待できない。これらの考慮に基づいて、職業的曝露を受ける集団よりも公衆に対してより厳しい曝露制限が適用される、と記載されている。 For reference, according to ICNIRP guidelines, populations that receive occupational exposure are usually exposed under known conditions, and that they are exposed to potential risks and take appropriate precautions. It consists of trained adults. In contrast, the public is made up of people of all ages and health conditions and may include particularly sensitive groups and individuals. In many cases, the public is not aware of exposure to electromagnetic fields. And of course, the public can't be expected to take precautions to avoid or minimize exposure. Based on these considerations, it is stated that more stringent exposure restrictions apply to the public than groups that receive occupational exposure.
評価フィルタ221は、この参考レベルの逆数からなるフィルタであるため、図6を借用して説明すると、参考レベルとは逆に(対称的に)、1Hz〜約1kHzまでは右肩上がり,約1kHz〜約100kHzまでは平坦,約100kHz〜約10MHzまでは右肩上がりのフィルタ特性を有する。なお、評価フィルタ221を前段の積分器21と回路的に合成することもできる。
Since the
ここで、ICNIRPの参考レベルの値をB,評価フィルタ221を通された値をAとすると、積分器21の出力電圧(磁束密度に比例した電圧)V2は、評価フィルタ221にてICNIRPの参考レベルの逆数が乗算されることにより、A=V2/B(無次元数)となり、周波数が単一の場合でV2=Bのとき曝露レベル100%となる。
Here, assuming that the reference level value of ICNIRP is B and the value passed through the
RMS/DCコンバータ(Root Mean Squared value to Direct Current converter)23は、フィルタ回路22を経た電圧(スイッチSW4によりフィルタ回路22をバイパスした電圧を含む)を2乗して、その平均値をとり、さらに平方根をとった値に等しい実効値換算電圧を出力する。
The RMS / DC converter (Root Mean Squared to Direct Current converter) 23 squares the voltage that has passed through the filter circuit 22 (including the voltage that bypasses the
すなわち、X軸コイル11x,Y軸コイル11y,Z軸コイル11zから得られる時刻tにおける瞬時値をそれぞれx(t),y(t),z(t)とすると、X軸における磁束密度の実効値x(t)RMS,Y軸における磁束密度の実効値y(t)RMS,Z軸における磁束密度の実効値z(t)RMSは、次式(1)〜(3)によって表される(通常、Tは1秒)。
That is, assuming that instantaneous values at time t obtained from the
A/D変換器24は、RMS/DCコンバータ23より出力される実効値x(t)RMS,y(t)RMS,z(t)RMSをデジタルデータに変換して演算制御手段25に与える。演算制御手段25は、上記実効値x(t)RMS,y(t)RMS,z(t)RMS に基づき、次式(4)により合成実効値R(t)RMSを算出し、これらの各実効値(測定値)を例えば液晶表示パネルからなる表示部30に表示する。
なお、どの実効値を表示するかは、表示選択回路251により適宜選択することができる。すなわち、合成実効値R(t)RMSと各軸の実効値x(t)RMS,y(t)RMS,z(t)RMS とを合わせて表示することもできるし、各軸の実効値のみを選択して表示することもできる。また、曝露測定において、曝露レベルが100%以上の場合、図示しないブザーやLEDなどの報知手段により警告を発することもできる。
Note that which effective value is displayed can be appropriately selected by the
この磁界測定装置は、コイル11x,11y,11zの各測定系内のアナログ信号を図示しない例えばレコーダやオシロスコープなどの外部機器に出力するアナログ出力部40を備える。X軸のコイル11xの測定系について説明すると、積分器21xの出力,フィルタ回路22xの出力,RMS/DCコンバータ23xの出力のいずれか一つが切替回路41xにて選択され、アナログ出力部40に与えられる。他の測定系についても同様に、切替回路41y,41zにて積分器21,フィルタ回路22,RMS/DCコンバータ23の各出力のうちのいずか一つが選択され、アナログ出力部40に与えられる。
This magnetic field measurement apparatus includes an
次に、図3に示されている第2実施形態に係る磁界測定装置について説明する。この第2実施形態に係る磁界測定装置では、各コイル11x,11y,11zの測定系内に、RMS/DCコンバータ23x,23y,23zを備えていない点で上記第1実施形態と異なっている。
Next, the magnetic field measuring apparatus according to the second embodiment shown in FIG. 3 will be described. The magnetic field measurement apparatus according to the second embodiment is different from the first embodiment in that the RMS /
そのため、この第2実施形態に係る磁界測定装置では、演算制御手段25にて上記式(1)〜(3)により各軸X,Y,Zの実効値x(t)RMS,y(t)RMS,z(t)RMS を算出したうえで、上記式(4)により合成実効値R(t)RMSを算出する。表示については、上記第1実施形態と同じである。 Therefore, in the magnetic field measuring apparatus according to the second embodiment, the calculation control means 25 calculates the effective values x (t) RMS , y (t) of the axes X, Y, and Z according to the above equations (1) to (3). RMS , z (t) After calculating RMS , the combined effective value R (t) RMS is calculated by the above equation (4). The display is the same as in the first embodiment.
この第2実施形態に係る磁界測定装置においてもアナログ出力部40を備えるが、この場合、そのアナログ出力は各軸の実効値および/または合成実効値としている。すなわち、演算制御回路25は、デジタル演算による各軸X,Y,Zの実効値x(t)RMS,y(t)RMS,z(t)RMS および合成実効値R(t)RMSの実効値データを選択するデータ選択回路252を有し、このデータ選択回路252にて選択された実効値データをD/A変換器42にてアナログに変換してアナログ出力部40に与えるようにしている。
The magnetic field measurement apparatus according to the second embodiment also includes an
なお、このほかに、上記第1実施形態で説明したように、各コイル11の測定系から例えば積分器21の出力やフィルタ回路22の出力を直接的に取り出してアナログ出力部40に加えるようにしてもよい。
In addition, as described in the first embodiment, for example, the output of the
各コイル11の積分器21,フィルタ回路22,RMS/DCコンバータ23,A/D変換器24を含む測定系,演算制御手段25,表示部30およびアナログ出力部40は、図4に示す測定器本体20内に設けられる。なお、アナログ出力部40は、測定器本体20の例えば底面側に設けられるため図示されていない。測定器本体20は、磁界センサ10の雄コネクタ10aの相手方となる雌コネクタ20aを有し、磁界測定時、測定器本体20に磁界センサ10が接続される。
The measuring system including the
測定器本体20の正面には、表示部30と操作部50とが割り当てられている。この例において、操作部50には、電源ボタン51,磁界測定モード切替ボタン52,表示軸切替ボタン53,オートレンジを含むレンジ切替ボタン54,最大値ホールドボタン55,測定データ保存ボタン56,保存した測定データを表示するメモリビューボタン57および測定データをパソコンなどの外部機器に出力する際に操作される出力ボタン58が設けられている。
A
この磁界測定装置は、測定モードとして、通常の磁界測定モード(10Hz〜400kHz)のほかに、TCOに規定された磁束密度測定モード(5Hz〜2kHz帯の低域測定,2kHz〜400kHz帯の高域測定)と、時間領域評価法による曝露量測定モード(職業的曝露,公衆の曝露)とを備え、磁界測定モード切替ボタン52を押すことにより、これらの各測定モードがサイクリック的に切り替えられる。この測定モードの切り替え状態を図7により説明する。
In addition to the normal magnetic field measurement mode (10 Hz to 400 kHz), this magnetic field measuring apparatus has a magnetic flux density measurement mode defined by the TCO (low frequency measurement of 5 Hz to 2 kHz band, high frequency range of 2 kHz to 400 kHz band). Measurement) and exposure amount measurement mode (occupational exposure, public exposure) by time domain evaluation method, and by pressing the magnetic field measurement
まず、デフォルトとしてフィルタ回路22内のスイッチSW4がオンになり、図7(a)に示すように、通常の磁界測定モード(10Hz〜400kHz)が選択される。この状態で、磁界測定モード切替ボタン52を1回押すとスイッチSW3がオンになり、図7(b)に示すように、TCO磁束密度測定モードのうちの5Hz〜2kHz帯の低域測定が選択される。続いて、磁界測定モード切替ボタン52を1回押すとスイッチSW2がオンになり、図7(c)に示すように、TCO磁束密度測定モードのうちの2kHz〜400kHz帯の高域測定が選択される。
First, as a default, the switch SW4 in the
続いて、磁界測定モード切替ボタン52を1回押すとスイッチSW1がオンになり、図7(d)に示すように、曝露量測定モードのうちの曝露(一般)モード(公衆の曝露)が選択される。続いて、磁界測定モード切替ボタン52を1回押すと、図7(e)に示すように、曝露量測定モードのうちの曝露(職業)モード(職業的曝露)が選択され、続いて、磁界測定モード切替ボタン52を1回押すことにより、図7(a)の通常の磁界測定モードに戻る。
Subsequently, when the magnetic field measurement
なお、TCO磁束密度測定モードは、パソコンなどのモニタ画面から放射される磁束密度を測定するモードであり、先にも説明したように、
(低域):5Hz〜2kHz;正面30/50cm,≦200nT
(高域):2kHz〜400kHz;正面30cm及び周囲50cm,≦25nT
と規定されている。
The TCO magnetic flux density measurement mode is a mode for measuring the magnetic flux density radiated from a monitor screen such as a personal computer. As described above,
(Low frequency): 5 Hz to 2 kHz;
(High region): 2 kHz to 400 kHz; 30 cm in front and 50 cm in circumference, ≦ 25 nT
It is prescribed.
曝露量測定モード時において、演算制御手段25は評価フィルタ221に対して、職業的曝露であれば図6のグラフに鎖線で示されている職業的曝露についてのICNIRPの参考レベルを適用し、公衆の曝露であれば同グラフに実線で示されている公衆の曝露についてのICNIRPの参考レベルを適用する。 In the exposure measurement mode, the calculation control means 25 applies the ICNIRP reference level for occupational exposure indicated by a chain line in the graph of FIG. The reference level of ICNIRP for public exposure indicated by the solid line in the graph is applied.
その曝露レベルが所定の閾値(例えば100%)以上である場合、また、TCO磁束密度測定モードの低域測定で200nT(ナノテスラ)以上,高域測定で25nT以上が測定された場合、図示しない報知手段を動作させユーザに知らせることが好ましい。 When the exposure level is a predetermined threshold (for example, 100%) or more, or when 200 nT (nantesla) or more is measured in the low-frequency measurement in the TCO magnetic flux density measurement mode and 25 nT or more is measured in the high-frequency measurement, an unillustrated notification It is preferred to operate the means and inform the user.
また、表示軸切替ボタン53を1回押すたびに、表示選択回路251が順次切り替えられ、XYZ(各コイル11の合成実効値R(t)RMS)→X(コイル11xにて検出された磁束密度の瞬時値x(t)もしくは実効値x(t)RMS)→Y(コイル11yにて検出された磁束密度の瞬時値y(t)もしくは実効値y(t)RMS)→Z(コイル11zにて検出された磁束密度の瞬時値z(t)もしくは実効値z(t)RMS)と表示軸が順次切り替え可能であるため、各表示軸の瞬時値,実効値,合成実効値を知ることができる。この点も本発明の特徴の一つである。
Each time the display
また、磁界測定中に測定データ保存ボタン56を押すことにより、そのときの測定データが切り取られるようにして図示しないメモリに格納されるため、例えば場所を移しながら多点で磁束密度を測定するような場合、メモリ容量を無駄に使用することなく、必要とする測定データのみを保存することができ、この点も本発明の特徴に含まれる。なお、これとは別に、例えば、デジタルカメラの連写機能と同様の連続保存の機能を持たすことにより、限られた時間内での測定値の変動を記憶させることもできる。
Further, when the measurement
次に、図8ないし図11により、測定値の表示についての実施形態の2例について説明する。なお、図8および図10の各例において、各コイル11の測定系にはフィルタ回路22が省略されているが、この場合、フィルタ回路22の有無は特に問題とされない。
Next, with reference to FIGS. 8 to 11, two examples of embodiments for displaying measured values will be described. 8 and 10, the
まず、図8の磁界測定装置(本発明の第3実施形態)において、演算制御手段25は、各軸X,Y,Zの実効値x(t)RMS,y(t)RMS,z(t)RMS の値から、合成実効値R(t)RMSを極座標系(r,θ,φ)で表示する。なお、この例では、各コイル11の測定系内に含まれているRMS/DCコンバータ23により各軸の実効値を得ているが、この各軸の実効値は、図3の第2実施形態で説明したように演算制御手段25により算出された値であってもよい。
First, in the magnetic field measuring apparatus of FIG. 8 (third embodiment of the present invention), the arithmetic control means 25 is configured to calculate the effective values x (t) RMS , y (t) RMS , z (t) of the axes X, Y, Z. ) From the RMS value, the combined effective value R (t) RMS is displayed in the polar coordinate system (r, θ, φ). In this example, the RMS value of each axis is obtained by the RMS /
説明の便宜上、X軸,Y軸,Z軸の各実効値をx,y,z、その合成実効値をR(=√(x2+y2+z2))として、演算制御手段25は、tan−1(y/x)によりφを求めるとともに、tan−1(√(x2+y2)/z)によりθを求めて、合成実効値Rを極座標系(r,θ,φ)の値として表示する。 For convenience of explanation, each of the effective values of the X, Y, and Z axes is x, y, z, and the combined effective value is R (= √ (x 2 + y 2 + z 2 )). -1 (y / x) and φ is obtained by tan −1 (√ (x 2 + y 2 ) / z), and the resultant effective value R is determined as the value of the polar coordinate system (r, θ, φ). indicate.
その表示の一例を図9に示すが、3次元のベクトル表示とすることもできる。なお、x=0のときはy/xが求められないためφが得られないが、この場合には、atan2(アークタンジェント2)などの関数を適用してφをπ/2として扱えばよい。同様に、z=0のときはθをπ/2として扱う。また、atan2を使用することにより、x,yの極性によらず正しい角度φが得られる。 An example of the display is shown in FIG. 9, but it can also be a three-dimensional vector display. Note that when x = 0, y / x cannot be obtained and φ cannot be obtained. In this case, φ may be treated as π / 2 by applying a function such as atan2 (arc tangent 2). . Similarly, when z = 0, θ is treated as π / 2. Also, by using atan2, the correct angle φ can be obtained regardless of the polarities of x and y.
次に、図10の磁界測定装置(本発明の第4実施形態)では、演算制御手段25は、各軸X,Y,Zの実効値x(t)RMS,y(t)RMS,z(t)RMS の値から、合成実効値R(t)RMSをr−zの円柱座標系(r,θ,z)で表示する。ここでも、各軸の実効値を各コイル11の測定系内に含まれているRMS/DCコンバータ23により得ているが、この各軸の実効値は、図3の第2実施形態で説明したように演算制御手段25により算出された値であってもよい。
Next, in the magnetic field measurement apparatus of FIG. 10 (the fourth embodiment of the present invention), the calculation control means 25 is the effective value x (t) RMS , y (t) RMS , z (of each axis X, Y, Z). t) From the RMS value, the combined effective value R (t) RMS is displayed in the rg cylindrical coordinate system (r, θ, z). Here, the effective value of each axis is obtained by the RMS /
説明の便宜上、X軸,Y軸,Z軸の各実効値をx,y,zとして、演算制御手段25は、√(x2+y2)によりrを求めるとともに、tan−1(y/x)によりθを求めて、これらの値をr−zの円柱座標系(r,θ,z)の値として表示する。 For convenience of explanation, assuming that the effective values of the X-axis, Y-axis, and Z-axis are x, y, and z, the arithmetic control means 25 obtains r by √ (x 2 + y 2 ) and tan −1 (y / x ) To obtain θ and display these values as values in the rz cylindrical coordinate system (r, θ, z).
その表示の一例を図11に示すが、3次元のベクトル表示とすることもできる。なお、x=0のときはy/xが求められないためθが得られないが、この場合には、上記の例と同じくatan2などの関数を適用してθをπ/2として扱えばよい。また、atan2を使用することにより、x,yの極性によらず正しい角度θが得られる。 An example of the display is shown in FIG. 11, but it can also be a three-dimensional vector display. Note that when x = 0, y / x cannot be obtained and θ cannot be obtained. In this case, θ may be treated as π / 2 by applying a function such as atan2 as in the above example. . Also, by using atan2, the correct angle θ can be obtained regardless of the polarities of x and y.
以上説明したように、本発明によれば、X軸,Y軸,Z軸の合成実効値はもとより、各軸ごとの実効値を種々の態様で表示することができ、また、外部機器に対する実効値のアナログ出力機能などを備えた使い勝手のよい磁界測定装置が提供される。 As described above, according to the present invention, the effective value for each axis as well as the combined effective value of the X-axis, Y-axis, and Z-axis can be displayed in various modes, and the effective value for the external device can be displayed. An easy-to-use magnetic field measuring device having an analog value output function and the like is provided.
10 磁界センサ
11(11x,11y,11z) コイル
20 測定器本体
21(21x,21y,21z) 積分器
22(22x,22y,22z) フィルタ回路
221 評価フィルタ
222 ハイパスフィルタ
223 ローパスフィルタ
23(23x,23y,23z) RMS/DCコンバータ
24(24x,24y,24z) A/D変換器
25 演算制御手段
30 表示部
40 アナログ出力部
50 操作部
DESCRIPTION OF
Claims (9)
上記各コイルの測定系内のアナログ信号を外部機器に出力するアナログ出力部を備えていることを特徴とする磁界測定装置。 The X-axis coil, the Y-axis coil, and the Z-axis coil that detect the magnetic field of the magnetic field to be measured have three coils arranged at the center, and at least an integrator and A / D conversion for each measurement system of each coil A magnetic field in which the output voltage of each coil is supplied to the arithmetic control means via the integrator and the A / D converter, and a predetermined parameter of the measured magnetic field is calculated by the arithmetic control means. In the measuring device,
A magnetic field measuring apparatus comprising an analog output unit for outputting an analog signal in the measurement system of each coil to an external device.
上記演算制御手段は、上記各コイルの測定系から入力されるデジタルの瞬時値から上記各軸の実効値を算出するとともに、上記各軸の実効値からさらに合成実効値を算出し、上記各軸の実効値および/または上記合成実効値を所定の表示手段に表示することを特徴とする磁界測定装置。 The X-axis coil, the Y-axis coil, and the Z-axis coil that detect the magnetic field of the magnetic field to be measured have three coils arranged at the center, and at least an integrator and A / D conversion for each measurement system of each coil A magnetic field in which the output voltage of each coil is supplied to the arithmetic control means via the integrator and the A / D converter, and a predetermined parameter of the measured magnetic field is calculated by the arithmetic control means. In the measuring device,
The calculation control means calculates the effective value of each axis from the digital instantaneous value input from the measurement system of each coil, and further calculates the combined effective value from the effective value of each axis, And / or the combined effective value is displayed on a predetermined display means.
上記演算制御手段は、上記X軸,Y軸,Z軸の各実効値をx,y,z、その合成実効値をR(=√(x2+y2+z2))として、tan−1(y/x)によりφを求めるとともに、tan−1(√(x2+y2)/z)によりθを求めて、上記合成実効値Rを極座標系(r,θ,φ)の値として表示することを特徴とする磁界測定装置。 The X-axis coil, the Y-axis coil, and the Z-axis coil that detect the magnetic field of the magnetic field to be measured have three coils arranged at the center, and at least an integrator and A / D conversion for each measurement system of each coil A magnetic field in which the output voltage of each coil is supplied to the arithmetic control means via the integrator and the A / D converter, and a predetermined parameter of the measured magnetic field is calculated by the arithmetic control means. In the measuring device,
The arithmetic control means sets tan −1 (X, Y, Z) as tan −1 (x, y, z) and R (= √ (x 2 + y 2 + z 2 )) as the combined effective value. y is obtained from y / x), θ is obtained from tan −1 (√ (x 2 + y 2 ) / z), and the resultant effective value R is displayed as a value in the polar coordinate system (r, θ, φ). Magnetic field measuring apparatus characterized by the above.
上記演算制御手段は、上記X軸,Y軸,Z軸の各実効値をx,y,zとして、√(x2+y2)によりrを求めるとともに、tan−1(y/x)によりθを求めて、これらの値をr−zの円柱座標系(r,θ,z)の値として表示することを特徴とする磁界測定装置。 The X-axis coil, the Y-axis coil, and the Z-axis coil that detect the magnetic field of the magnetic field to be measured have three coils arranged at the center, and at least an integrator and A / D conversion for each measurement system of each coil A magnetic field in which the output voltage of each coil is supplied to the arithmetic control means via the integrator and the A / D converter, and a predetermined parameter of the measured magnetic field is calculated by the arithmetic control means. In the measuring device,
The arithmetic control means obtains r by √ (x 2 + y 2 ), where x, y, z are the effective values of the X axis, Y axis, and Z axis, and θ by tan −1 (y / x). And displaying these values as values in the rz cylindrical coordinate system (r, θ, z).
上記操作部には、測定データをメモリに格納する測定データ保存ボタンが備えられ、上記測定データ保存ボタンが操作された時点でのみ、そのときの測定データが切り取られるようにして上記メモリに格納されることを特徴とする磁界測定装置。
The X-axis coil, the Y-axis coil, and the Z-axis coil that detect the magnetic field of the magnetic field to be measured have three coils arranged at the center, and at least an integrator and A / D conversion for each measurement system of each coil And the output voltage of each coil is supplied to the arithmetic control means via the integrator and the A / D converter, and the arithmetic control means determines the predetermined magnetic field to be measured in accordance with an instruction from the operation unit. In the magnetic field measuring apparatus for calculating the parameters of
The operation unit is provided with a measurement data storage button for storing measurement data in a memory, and the measurement data at that time is stored in the memory so as to be cut only when the measurement data storage button is operated. A magnetic field measuring apparatus.
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A02 | Decision of refusal |
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