JP2008164310A - Magnetic impedance effect sensor head, sensor and magnetic inspection method - Google Patents
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Description
本発明は磁気インピーダンス効果素子を用いたセンサ及びそのセンサヘッド並びにそのセンサを使用する磁気的検査方法に関するものである。 The present invention relates to a sensor using a magneto-impedance effect element, a sensor head thereof, and a magnetic inspection method using the sensor.
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流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μθ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μθ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。
As an amorphous alloy wire, an amorphous alloy wire having zero magnetostriction or negative magnetostriction has been developed, which has an outer shell portion in which magnetic domains whose spontaneous magnetization directions are opposite to each other in the circumferential direction of the wire are separated by a domain wall. Yes.
The inductance voltage component in the output voltage between both ends of the wire generated when a high-frequency current is passed through an amorphous magnetic wire having zero magnetostriction or negative magnetostriction is caused by the circumferential magnetic flux generated in the cross section of the wire. This occurs because the easily magnetizable outer shell is magnetized in the circumferential direction. Accordingly, the circumferential magnetic permeability μθ depends on the circumferential magnetization of the outer shell.
Therefore, when an external magnetic field is applied to the energized amorphous wire, the magnetic flux acting on the outer shell portion having the easily magnetizable property in the circumferential direction is obtained by synthesizing the circumferential magnetic flux and the external magnetic flux by the energization. Is deviated from the circumferential direction and magnetization in the circumferential direction is less likely to occur, the circumferential permeability μθ is changed, and the inductance voltage is changed.
Thus, this fluctuation phenomenon is called a magnetic inductance effect, and an amorphous wire or the like that exhibits this effect is called a magnetic inductance effect element.
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/wμθ)1/2(μθ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μθにより変化し、このμθ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。
Further, when the frequency of the energization current is in the order of MHz, a high-frequency skin effect appears greatly, and the skin depth δ = (2ρ / wμθ) 1/2 (μθ is the circumferential permeability, as described above, and ρ is (The electrical resistivity, w indicates the angular frequency, respectively) varies with μθ, and this μθ varies with the external magnetic field as described above, so that the resistance voltage component in the output voltage across the wire also varies with the external magnetic field. Become.
Thus, this fluctuation phenomenon is called a magnetoimpedance effect, and an amorphous wire or the like that exhibits this effect is called a magnetoimpedance effect element.
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。 Therefore, an external magnetic field detection method using the magneto-impedance effect element (see, for example, Patent Document 1) and an external magnetic field detection method using the magnetic inductance effect (see, for example, Patent Document 2) have been proposed.
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μθ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、図4の(イ)に示すように、y軸に対してほぼ左右対称となる。また、図4の(イ)に示すように、非線形になる。 In the above, the positive and negative of the external magnetic field causes the circumferential shift φ of the magnetic field to be positive or negative, but the reduction factor cos (± φ) of the circumferential magnetic field does not change, so the degree of decrease in μθ is positive or negative in the direction of the external magnetic field. Does not change. Accordingly, the external magnetic field-output characteristics are substantially symmetrical with respect to the y axis as shown in FIG. 4A when the magnetic field is taken on the x axis and the output is taken on the y axis. In addition, as shown in FIG.
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5−1に示すように(1)磁気インピーダンス効果素子1’に高周波励磁電流を加えるための高周波電流源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に加わる外部磁界Hexで前記高周波励磁電流(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’と、(5)検出出力端5’等から構成されている。
図5−2の(イ)は磁気インピーダンス効果素子に加えられる被検出磁界(外部磁界)Hexを、(ロ)は磁気インピーダンス効果素子に流される高周波励磁電流波(搬送波)Icを、(ハ)は磁気インピーダンス効果素子の出力としての変調波を、(ニ)は復調波をそれぞれ示している。
The magnetic field detection circuit using this magneto-impedance effect element basically has (1) a high-frequency
In FIG. 5B, (a) shows a detected magnetic field (external magnetic field) Hex applied to the magneto-impedance effect element, (b) shows a high-frequency excitation current wave (carrier wave) Ic passed through the magneto-impedance effect element, and (c). Represents a modulated wave as an output of the magneto-impedance effect element, and (d) represents a demodulated wave.
被検出磁界の振幅Hexと出力Eout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4の(イ)のように表わすことができる。
そこで、図5−1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4の(ロ)に示すように特性を直線化することが行われている。
更に、図4の(ハ)に示すように、図4の(ロ)の特性を、図4の(ハ)に示すようにバイアス磁界により矢印方向に移動させ、極性判別可能とすることも行われている。
図5−1において、7’はバイアス磁界用コイルを示している。
It can be expressed as in FIG. 4 from the left and right symmetry and nonlinearity and illustrates the relationship between the amplitude of the output E out the amplitude Hex of the detection magnetic field (B).
Therefore, in the circuit of FIG. 5-1, a negative feedback coil indicated by 6 'is subjected to negative feedback to linearize the characteristics as shown in FIG.
Further, as shown in FIG. 4C, the characteristics shown in FIG. 4B can be moved in the direction of the arrow by a bias magnetic field as shown in FIG. It has been broken.
In FIG. 5A, reference numeral 7 'denotes a bias magnetic field coil.
図6の(イ)及び(ロ)は前記磁気インピーダンス効果センサにおける公知のコイル付き磁気インピーダンス効果素子を示し、図6の(イ)に示すものでは、磁気インピーダンス効果素子1’に負帰還用コイル6’とバイアス磁界用コイル7’とを巻き付けてあり、図6の(ロ)に示すものでは、基板100’の片面に磁気インピーダンス効果素子1’を配設し、基板の他面に鉄芯103’を前記磁気インピーダンス効果1’とで磁気ループ回路を構成するように配設し、該鉄芯103’に負帰還用コイル6’とバイアス磁界用コイル7’とを巻き付けてある(特許文献3)。
図6の(イ)に示すコイル付き磁気インピーダンス効果素子では、h’で示すように素子の中間から素子の軸方向に磁束が侵入しようとしても、コイルに渦電流が発生してその磁束が打ち消されるために、磁束は主に磁気インピーダンス効果素子の両端から素子内軸方向に通過する。
これに対し、図6の(ロ)に示すコイル付き磁気インピーダンス効果素子では、素子の両端のみならず、素子の中間表面からも磁束が素子内軸方向に通過する。
従って、図6の(ロ)に示すコイル付き磁気インピーダンス効果素子は、図6の(イ)に示すコイル付き磁気インピーダンス効果素子よりも、被検出磁束のピックアップ量が多く、検出感度に優れている。また、1個の磁気インピーダンス効果素子で磁気的検出できる領域が広大である。
In the magneto-impedance effect element with a coil shown in FIG. 6 (a), even if a magnetic flux enters from the middle of the element in the axial direction of the element as indicated by h ', an eddy current is generated in the coil and the magnetic flux cancels out. Therefore, the magnetic flux mainly passes from both ends of the magneto-impedance effect element in the element axial direction.
On the other hand, in the magneto-impedance effect element with a coil shown in FIG. 6B, the magnetic flux passes not only at both ends of the element but also from the intermediate surface of the element in the axial direction of the element.
Therefore, the magneto-impedance effect element with a coil shown in FIG. 6B has a larger amount of magnetic flux to be detected and has better detection sensitivity than the magneto-impedance effect element with a coil shown in FIG. . Further, the area that can be magnetically detected by one magneto-impedance effect element is vast.
ところで、磁気インピーダンス効果素子の長さは製作上制約される。例えば、磁気インピーダンス効果素子の両端を電極に接続するには、磁気インピーダンス効果素子の片端に+電極を、他端に−電極を当接して溶接電流を通電する溶接法が使用され、通電抵抗上、素子の長さが制約される。通常6mm以下とされている。
従って、図6の(ロ)に示すコイル付き磁気インピーダンス効果素子でも、前記した検出感度の向上や検出領域の拡大に制限がある。
By the way, the length of the magneto-impedance effect element is restricted in production. For example, in order to connect both ends of a magneto-impedance effect element to an electrode, a welding method is used in which a welding electrode is energized by contacting a + electrode on one end of the magneto-impedance effect element and a-electrode on the other end. The length of the element is limited. Usually 6 mm or less.
Therefore, even in the magneto-impedance effect element with a coil shown in FIG. 6B, there is a limitation in improving the detection sensitivity and expanding the detection area.
本発明の目的は、磁気インピーダンス効果センサの検出感度の向上、検出領域の拡大を図ることにある。 An object of the present invention is to improve the detection sensitivity of a magneto-impedance effect sensor and expand the detection region.
請求項1に係る磁気インピーダンス効果センサヘッドは、磁気インピーダンス効果素子に鉄芯が磁気ループ回路を構成するように設けられ、該鉄芯に負帰還用コイルとバイアス磁界用コイルとが巻装されてなるコイル付き磁気インピーダンス効果素子を複数箇、磁気インピーダンス効果素子を縦列に、しかも磁気インピーダンス効果素子の感磁軸方向の相互間隔を磁気インピーダンス効果素子の長さよりも短くして配設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ヘッドは、請求項1の磁気インピーダンス効果センサヘッドにおいて、磁気インピーダンス効果素子の感磁軸方向の相互間隔が磁気インピーダンス効果素子の長さの1/4以下とされてい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または2の磁気インピーダンス効果センサヘッドを有し、コイル付き磁気インピーダンス効果素子が直列に接続され、磁気インピーダンス効果素子に加わる被検出磁界を検波して検出する回路が搭載された本体部に前記の磁気インピーダンス効果センサヘッドが導体継手により連結されていることを特徴とする。
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または2の磁気インピーダンス効果センサヘッドを有し、コイル付き磁気インピーダンス効果素子が2個とされ、各磁気インピーダンス効果素子に加わる被検出磁界を検波し、その検波を差動増幅して検出する回路を備えた本体部に前記の磁気インピーダンス効果センサヘッドが導体継手により連結されていることを特徴とする。
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または2の磁気インピーダンス効果センサヘッドを二箇備え、各センサヘッドの磁気インピーダンス効果が直列に接続され、各センサヘッドの磁気インピーダンス効果素子に加わる被検出磁界を検波し、その検波を差動増幅して検出する回路を備えた本体部に前記の磁気インピーダンス効果センサヘッドが同じ向きで異なる位置に導体継手により連結されていることを特徴とする磁気インピーダンス効果センサ。
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3〜5何れかの磁気インピーダンス効果センサにおいて、磁気的に検査される被検出面に、磁気インピーダンス効果センサヘッドにおける磁気インピーダンス効果素子の取り付けられた側の面が対面するようにされていることを特徴とする。
請求項7に係る磁気的検査方法は、磁気的被検査面に磁気インピーダンス効果センサヘッドを近接させ磁気インピーダンス効果センサを磁気的被検査面に相対的に移動させて磁気的に検査する方法において、請求項3〜6何れかの磁気インピーダンス効果センサを使用し、磁気インピーダンス効果センサヘッドの磁気インピーダンス効果素子の方向を前記移動方向に対し直角の方向とすることを特徴とする。
In the magneto-impedance effect sensor head according to
The magneto-impedance effect sensor head according to
A magneto-impedance effect sensor according to
A magneto-impedance effect sensor according to a fourth aspect includes the magneto-impedance effect sensor head according to the first or second aspect, wherein there are two magneto-impedance effect elements with coils, and a detected magnetic field applied to each magneto-impedance effect element is detected. The magneto-impedance effect sensor head is connected to a main body having a circuit for differentially amplifying and detecting the detection by a conductor joint.
A magneto-impedance effect sensor according to
The magneto-impedance effect sensor according to claim 6 is the magneto-impedance effect sensor according to any one of
The magnetic inspection method according to
磁気インピーダンス効果素子に負帰還がかけられると共にバイアス磁界がかけられるが、磁気インピーダンス効果素子に負帰還用コイル及びバイアス磁界用コイルが直接に巻き付けられていないので、磁気インピーダンス効果素子の軸方向に素子両端からのみならず中間表面からも被検出磁界の磁束が通過する。
磁気インピーダンス効果素子自体の長さが制約されても、磁気インピーダンス効果素子の縦列本数を増すことにより、実質的に磁気インピーダンス効果素子全長を長くでき、被検出磁界の磁束のピックアップ量を多くできるから、検出感度を高くできる。
また、縦列素子間の感磁軸方向の間隔が充分に狭くされているから、検出領域の切れをよく抑えて拡大できる。
A negative feedback is applied to the magneto-impedance effect element and a bias magnetic field is applied. However, since the negative feedback coil and the bias magnetic field coil are not directly wound around the magneto-impedance effect element, the element is arranged in the axial direction of the magneto-impedance effect element. The magnetic flux of the detected magnetic field passes not only from both ends but also from the intermediate surface.
Even if the length of the magneto-impedance effect element itself is constrained, increasing the number of columns of the magneto-impedance effect element can substantially increase the total length of the magneto-impedance effect element and increase the amount of magnetic flux pick-up of the detected magnetic field. The detection sensitivity can be increased.
In addition, since the interval in the magnetic sensitive axis direction between the tandem elements is sufficiently narrowed, the detection area can be sufficiently suppressed from being cut off and enlarged.
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回路図の一例を示している。
図1−1において、1a,1bはコイル付き磁気インピーダンス効果素子、1はその磁気インピーダンス効果素子、6はそのバイアス磁界用コイル、7はその負帰還用コイル、Aは二箇のコイル付き磁気インピーダンス効果素子1a,1bを直列に縦列接続した磁気インピーダンス効果センサヘッドを示している。
図1−2の(イ)はそのコイル付き磁気インピーダンス効果素子の一例を示す側面図、図1−2の(ロ)は同じく底面図、図1−2の(ハ)は図1−2の(ロ)におけるハ−ハ断面図である。
図1−2において、100は基板チップであり、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、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、6はC型鉄芯に巻装した負帰還用コイル、7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1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。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1-1 shows an example of a circuit diagram of a magneto-impedance effect sensor according to the present invention.
1-1, 1a and 1b are magneto-impedance effect elements with a coil, 1 is the magneto-impedance effect element, 6 is a coil for a bias magnetic field, 7 is a coil for negative feedback, and A is a magneto-impedance effect with two coils. A magneto-impedance effect sensor head in which
1-2 (a) is a side view showing an example of the coiled magneto-impedance effect element, FIG. 1-2 (b) is a bottom view, and FIG. 1-2 (c) is FIG. 1-2. It is a ha sectional drawing in (b).
In FIG. 1-2, 100 is a board | substrate chip and can use a ceramic board, for example.
磁気インピーダンス効果素子1には、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使用される。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励磁電流を流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μθ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の軸方向に信号磁界を作用させると、上記通電による円周方向磁束と信号磁界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μθ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。この変動現象は磁気インダクタンス効果と称され、これは上記高周波励磁電流(搬送波)が被検出磁界(信号波)で変調される現象ということができる。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/wμθ)1/2(μθ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μθにより変化し、このμθが前記した通り、信号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信号磁界で変動するようになる。この変動現象は磁気インピーダンス効果と称され、これは上記高周波励磁電流(搬送波)が信号磁界(信号波)で変調される現象ということができる。
The magneto-
前記磁気インピーダンス効果センサヘッドAにおいて、磁気インピーダンス効果素子1,1を縦列配置させ、しかも磁気インピーダンス効果素子の感磁軸方向の相互間隔を磁気インピーダンス効果素子の長さよりも短くしてあり、その間隔は磁気インピーダンス効果素子の長さの1/4以下とすることが好ましい。例えば、磁気インピーダンス効果素子の長さ5mmに対し、前記間隔を1mmとしてある。
In the magneto-impedance effect sensor head A, the magneto-
図1−1において、2は磁気インピーダンス効果素子に高周波励磁電流を加えるための高周波電流源回路、3は磁気インピーダンス効果素子の軸方向に作用する被検出磁界H(信号波)で前記高周波励磁電流(搬送波)を変調させた被変調波を復調する検波回路、4は復調波を増幅する増幅回路、5は出力端、60は負帰還回路、70はバイアス磁界用+Vcc電源である。 1-1, 2 is a high frequency current source circuit for applying a high frequency excitation current to the magneto-impedance effect element, and 3 is a detected magnetic field H (signal wave) acting in the axial direction of the magneto-impedance effect element. A detector circuit for demodulating the modulated wave modulated by (carrier wave), 4 an amplifier circuit for amplifying the demodulated wave, 5 an output terminal, 60 a negative feedback circuit, and 70 a bias magnetic field + Vcc power source.
図1−3の(イ)は図1−1の回路を備えた磁気インピーダンス効果センサを示す正面図、図1−3の(ロ)は同じく側面図である。
図1−3において、Bは本体基板であり、前記した高周波電流源回路2、検波回路3、増幅回路4、出力端5、負帰還回路、バイアス磁界用+Vcc電源等を搭載してある。
Aはセンサヘッドであり、ヘッド基板Cに前記のコイル付き磁気インピーダンス効果素子1a,1bを磁気インピーダンス効果素子1,1を表に出すように、しかも両磁気インピーダンス効果素子1,1を縦列配置して磁気インピーダンス効果素子間の感磁軸方向の間隔を磁気インピーダンス効果素子の長さの1/4以下にして搭載してあり、電磁的検出面上に沿ってのセンサの相対的移動に対し、センサヘッドAの磁気インピーダンス効果素子1を電磁的検出面に近接させて相対的にスキャニングさせる得る向きで導体継手d,…によりセンサ本体基板Bに連結してある。
1-3 (a) is a front view showing a magneto-impedance effect sensor provided with the circuit of FIG. 1-1, and (b) in FIG. 1-3 is a side view of the same.
In FIG. 1-3, B is a main body board, on which the high-frequency
A is a sensor head, and the magneto-
図2の(イ)〔平面図〕及び(ロ)〔図2の(イ)のロ−ロ断面図〕は、図1−1〜図1−3により説明した磁気インピーダンス効果センサを用いた磁気的検査方法を示し、センサヘッドの磁気インピーダンス効果素子を電磁的検査面に近接させてX方向に移動させていく。
電磁的検査対象物としては、鉄筋コンクリートの鉄筋位置の検出、鉄系パイプまたは鉄板等の鉄系構造物の欠陥箇所の検出、衣類での針混在位置の検出、家畜肉における検査針残留位置の検出等を挙げることができ、検査対象物の残留磁気から発生する磁界の磁気インピーダンス効果素子に対する軸方向成分をピックアップして検査対象物を検出していく。磁気インピーダンス効果センサを固定とし電磁的検査対象物を移動させるようにすることもできる。
前記した通り、本発明に係る磁気インピーダンス効果センサによれば、ピックアップ磁束量を多くでき、しかもセンサヘッドの磁気インピーダンス効果素子の検査面との対面接近により磁気インピーダンス効果素子に強い被検出磁界を加えることができるので、高感度の検出が可能である。勿論、検査対象物の残留磁気を強めるために、着磁することも可能である。
2 (a) [plan view] and FIG. 2 (b) [ro-ro sectional view of FIG. 2 (a)] are magnetic fields using the magneto-impedance effect sensor described with reference to FIGS. In this example, the magneto-impedance effect element of the sensor head is moved close to the electromagnetic inspection surface in the X direction.
As electromagnetic inspection objects, detection of reinforcing bar position of reinforced concrete, detection of defects in iron structures such as iron pipes or plates, detection of needle mixed positions in clothing, detection of residual position of inspection needles in livestock meat The inspection object is detected by picking up the axial component of the magnetic field generated from the remanence of the inspection object with respect to the magneto-impedance effect element. The magnetic impedance effect sensor may be fixed and the electromagnetic inspection object may be moved.
As described above, according to the magneto-impedance effect sensor according to the present invention, it is possible to increase the amount of pick-up magnetic flux, and to apply a strong detected magnetic field to the magneto-impedance effect element by approaching the inspection surface of the magneto-impedance effect element of the sensor head. Therefore, highly sensitive detection is possible. Of course, in order to increase the residual magnetism of the inspection object, it is possible to magnetize it.
前記の実施例では、コイル付き磁気インピーダンス効果素子の感磁軸方向の相互間隔が磁気インピーダンス効果素子の長さよりも小さくなるように一直線上に縦列配置しているが、磁気インピーダンス効果素子の感磁軸方向の相互間隔が磁気インピーダンス効果素子の長さよりも小さく保ちながら、、磁気インピーダンス効果素子の感磁軸方向以外の方向へはずらして縦列配置することもできる。
上記の実施例では、コイル付き磁気インピーダンス効果素子の縦列個数を二箇としているが、3個以上とすることも可能である。
In the above embodiment, the magneto-impedance effect elements with coils are arranged in a straight line so that the mutual interval in the magneto-sensitive effect direction of the magneto-impedance effect elements is smaller than the length of the magneto-impedance effect element. While maintaining the mutual axial distance smaller than the length of the magneto-impedance effect element, the magnetic impedance effect element can be shifted in a direction other than the magneto-sensitive axis direction and arranged in tandem.
In the above embodiment, the number of columns of the magneto-impedance effect elements with coils is two, but it can be three or more.
上記の実施例では、コイル付き磁気インピーダンス効果素子を直列接続し、その直列接続素子の出力を検波回路で検波しているが、図3に示すように、各コイル付き磁気インピーダンス効果素子1a,1bの出力端の変調波を各検波回路3a,3bで検波し、これらの検波出力を差動増幅回路40で差動増幅し、その差動増幅出力を各コイル付き磁気インピーダンス効果素子1a,1bの負帰還用コイル6,6に負帰還させることもできる。
この場合、両磁気インピーダンス効果素子に作用する地磁気や周辺鉄系構造物から発せられるノイズ磁界が同等であるので、地磁気等のノイズを除去できる。
In the above embodiment, the magneto-impedance effect elements with coils are connected in series, and the output of the series-connected elements is detected by the detection circuit. As shown in FIG. Are detected by the
In this case, noise such as geomagnetism can be removed because the geomagnetism acting on both magnetoimpedance effect elements and the noise magnetic field emitted from the surrounding iron-based structure are equivalent.
本発明に係る磁気インピーダンス効果センサにおいては、一直線縦列のコイル付き磁気インピーダンス効果素子を直列接続した磁気インピーダンス効果センサヘッドを二箇使用し、各センサヘッドの出力端の変調波を各検波回路で検波し、これらの検波出力を差動増幅回路で差動増幅し、その差動増幅出力を各コイル付き磁気インピーダンス効果素子の負帰還用コイルに負帰還させ、両センサヘッドの向きを同じにして本体に導体継手により連結することもできる。
この場合、両センサヘッドに作用する地磁気や周辺鉄系構造物から発せられるノイズ磁界を同等にできるので、地磁気等のノイズを除去できる。
In the magneto-impedance effect sensor according to the present invention, two magneto-impedance effect sensor heads, each of which is a series-connected magneto-impedance effect element with coils in a straight line, are used, and the modulation wave at the output end of each sensor head is detected by each detection circuit. These detection outputs are differentially amplified by a differential amplifier circuit, and the differential amplification outputs are negatively fed back to the negative feedback coils of the magneto-impedance effect element with each coil so that the directions of both sensor heads are the same. It can also be connected by a conductor joint.
In this case, it is possible to equalize the geomagnetism acting on both sensor heads and the noise magnetic field generated from the surrounding iron-based structure, so that noise such as geomagnetism can be removed.
本発明に係る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には、零磁歪乃至は負磁歪のアモルファスワイヤの外、アモルファスリボン、アモルファススパッタ膜等も使用できる。 In the magneto-impedance effect sensor according to the present invention, an amorphous ribbon, an amorphous sputtered film, or the like can be used as the magneto-impedance effect element in addition to zero magnetostrictive or negative magnetostrictive amorphous wires.
本発明に係る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1には、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Co70.5B15Si10Fe4.5、長さ2000μm〜6000μm、外径30μm〜50μmφのものを使用できる。
In the magneto-impedance effect sensor according to the present invention, the magneto-
高周波励磁電流には、例えば連続正弦波、パルス波、三角波等の通常の高周波を使用でき、高周波励磁電流源としては、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、CMOS−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。 For the high-frequency excitation current, a normal high frequency such as a continuous sine wave, a pulse wave, or a triangular wave can be used. As the high-frequency excitation current source, for example, a Hartley oscillation circuit, a Colpitts oscillation circuit, a collector tuned oscillation circuit, a base tuned oscillation circuit In addition to the normal oscillation circuit, a square wave generator that integrates the square wave output of a crystal oscillator through a DC cut capacitor and an integration circuit and amplifies the triangular wave of this integration output using an amplification circuit, and uses a CMOS-IC as the oscillation unit Can be used.
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。
上記の実施例では、被変調波の復調によって被検出磁界(信号波)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信号磁界(信号波)で変調された高周波励磁電流波(搬送波)から信号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。
As the detection circuit, for example, a configuration in which a modulated wave is half-wave rectified by an operational amplifier circuit and the half-wave rectified wave is processed by a parallel RC circuit or an RC low-pass filter to obtain an envelope output of the half-wave rectified wave, the modulated wave The half-wave rectified wave is processed by a diode, and the half-wave rectified wave is processed by a parallel RC circuit or an RC low-pass filter to obtain an envelope output of the half-wave rectified wave.
Further, it is possible to use tuning detection in which a signal wave is sampled by multiplying the modulated wave by a square wave having a frequency fs tuned to the modulated wave (frequency fs).
In the above embodiment, the detected magnetic field (signal wave) is extracted by demodulating the modulated wave. However, the present invention is not limited to this, and the high frequency excitation modulated by the signal magnetic field (signal wave) acting on the magneto-impedance effect element. As long as the signal magnetic field can be detected from the current wave (carrier wave), an appropriate detection means can be used.
1 磁気インピーダンス効果素子
1a コイル付き磁気インピーダンス効果素子
1b コイル付き磁気インピーダンス効果素子
2 励磁電流源
3 検波回路
3a 検波回路
3b 検波回路
4 増幅回路
40 差動増幅器
5 検出出力端
6 負帰還磁界用コイル
7 バイアス磁界用コイル
A センサヘッド
B 本体基板
C センサヘッド基板
d 導体継手
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Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05332703A (en) * | 1992-06-04 | 1993-12-14 | Murata Mfg Co Ltd | Long type magnetic sensor |
JP2002289940A (en) * | 2001-03-28 | 2002-10-04 | Uchihashi Estec Co Ltd | Magnetic impedance effect sensor |
JP2003107056A (en) * | 2001-09-28 | 2003-04-09 | Nippon Steel Corp | Magnetic field sensor module for detecting leakage magnetic flux |
JP2006208147A (en) * | 2005-01-27 | 2006-08-10 | Uchihashi Estec Co Ltd | Magnetic field detecting circuit |
JP2006292645A (en) * | 2005-04-14 | 2006-10-26 | Uchihashi Estec Co Ltd | Magnetic impedance effect sensor |
JP2006337041A (en) * | 2005-05-31 | 2006-12-14 | Uchihashi Estec Co Ltd | Flaw detection method of metal body, and scanning-type magnetic detector |
-
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- 2006-12-27 JP JP2006350729A patent/JP2008164310A/en active Pending
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05332703A (en) * | 1992-06-04 | 1993-12-14 | Murata Mfg Co Ltd | Long type magnetic sensor |
JP2002289940A (en) * | 2001-03-28 | 2002-10-04 | Uchihashi Estec Co Ltd | Magnetic impedance effect sensor |
JP2003107056A (en) * | 2001-09-28 | 2003-04-09 | Nippon Steel Corp | Magnetic field sensor module for detecting leakage magnetic flux |
JP2006208147A (en) * | 2005-01-27 | 2006-08-10 | Uchihashi Estec Co Ltd | Magnetic field detecting circuit |
JP2006292645A (en) * | 2005-04-14 | 2006-10-26 | Uchihashi Estec Co Ltd | Magnetic impedance effect sensor |
JP2006337041A (en) * | 2005-05-31 | 2006-12-14 | Uchihashi Estec Co Ltd | Flaw detection method of metal body, and scanning-type magnetic detector |
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