JP2015114205A - 磁界検出装置および磁界検出装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】磁気素子内の磁性体の磁気特性の変動の影響を受けにくい磁界検出装置を提供する。【解決手段】交番信号を生成する励磁信号生成部２０１８と、前記交番信号から交番電流を生成し、前記交番電流を基に前記励磁検出コイルに印加する励磁電流を生成する励磁信号調整部２０１７と、前記励磁信号調整部の出力に接続され、前記励磁信号調整部２０１７の出力する前記励磁電流を強度調整し、検出信号を出力する交番信号調整部２０１９と、前記検出信号が予め設定された正電圧となるときの第１時刻と、予め設定された負電圧となるときの第２時刻とを検出する検出信号比較部２０１３と、前記第１時刻と前記第２時刻との間の時間幅に基づいて、磁界強度を示すデータ信号を出力するデータ信号変換部２０１６と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、信号処理用回路、それを用いた物理量計測装置に係わり、特に、時間分解型フラックスゲート方式（以下、ＦＧ方式と示す。）の磁気素子を有する磁界検出装置および磁界検出装置の制御方法に関する。

一般に、ＦＧ方式の磁気素子は、他の磁気素子であるホール素子や磁気抵抗素子に比較すると、磁界を検出する感度が高く、小型化が可能であるため、携帯電子機器などの方位検出装置などに用いられている。
図１３は、時間分解型ＦＧ方式の磁気素子（磁界比例式測定）の構成例を示す図である。この図１３において、ＦＧ方式の磁気素子は、高透磁率材からなる磁性体コアの外周面に対し、励磁巻線と検知巻線とが巻かれている。励磁巻線の巻かれている領域は励磁信号により駆動される励磁コイルとして機能し、検知巻線の巻かれている領域は検知信号を出力する検出コイルとして機能する。定常磁界Ｈｅｘは、磁性体コアの励磁巻線及び検知巻線の作る円筒空間を貫通する磁界である。

図１４は、時間分解型ＦＧ方式の磁気素子を用いて磁界比例式における磁気検出の原理を説明する波形図である。ここで、図１４（ａ）は、磁気素子の励磁コイルに供給される励磁電流を示す図であり、縦軸が励磁電流の電流値を示し、横軸が時刻を示している。図１４（ｂ）は、磁気素子の励磁コイルが磁性体コア内に発生させる磁界の磁束密度を示す図であり、縦軸が磁性体コア内における磁束密度を示し、横軸が時刻を示している。図１４（ｃ）は、磁気素子の検出コイルが誘導起電力により発生するパルスの電圧値を示す図であり、縦軸が検出コイルのピックアップ電圧の電圧値を示し、横軸が時刻を示している。

この図１４において励磁コイルを駆動させるため、励磁コイルの端子間に、一定周期で交番する励磁電流Ｉｄの信号（以下、励磁信号とする）を、すなわち図１４（ａ）に示すように三角波形状の励磁信号（すなわち、三角波電流信号）を印加する（例えば、特許文献３参照）。
これにより、励磁電流の向きが変化する時間（励磁電流の正負の交番時間帯）において、図１４（ｃ）の場合には、時刻ｔ１及び時刻ｔ２において、検出コイルが誘導起電力による正負のパルス（ピックアップ信号、すなわちｐｕ信号）が発生する。以下、このパルスの電圧Ｖｐ（ピックアップ電圧）を検知信号とする。この検知信号は、三角波電流信号の周期に対応して、連続的に正負の極性の電圧を有するパルスとして、検出コイルの端子間に発生する（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。

磁性体コアの励磁巻線及び検知巻線の作る円筒空間を貫通する定常磁界Ｈｅｘ（図１３参照）が、この磁気素子に印加された場合、励磁巻線においてこの定常磁界Ｈｅｘに対応した定常電流が流れる。すなわち、励磁巻線に印加される励磁信号の励磁電流Ｉｄに対して、上述した定常電流がオフセットとして重畳される。
その結果、このオフセットによって、交番する励磁信号により励磁コイルの駆動状態が変化し、すなわち、励磁電流Ｉｄの流れる向きが変化する時刻が、定常磁界Ｈｅｘが印加されている場合と、定常磁界Ｈｅｘが印加されていない場合とで変化する。

このとき、図１４（ｃ）に示すように、定常磁界Ｈｅｘが印加されていない（Ｈｅｘ＝０）場合に比較し、励磁コイルの発生する磁界と同様の方向の定常磁界Ｈｅｘが印加されている（Ｈｅｘ＞０）場合、励磁電流Ｉｄの流れる向きの変化するタイミングである時刻ｔ１が遅くなり、時刻ｔ２が早くなる（時間ＴｍがＴ／２より短くなる）。一方、定常磁界Ｈｅｘが印加されていない場合に比較し、励磁コイルの発生する磁界と反対の方向の定常磁界Ｈｅｘが印加されている（Ｈｅｘ＜０）場合、励磁電流Ｉｄの流れる向きの変化するタイミングにおいて時刻ｔ１が早くなり、時刻ｔ２が遅くなる（時間ＴｐがＴ／２より長くなる）。

これにより、この励磁電流Ｉｄの流れる方向が変わるタイミングに応じて変化する、磁性体コア内における磁束密度φの変化も、励磁電流Ｉｄに重畳される定常磁界Ｈｅｘによる定常電流に対応して変化することになる。
そして、磁束の方向が変化した際、検出コイルに対して磁束の変化を打ち消す方向に誘導起電力が発生し、すなわち励磁電流Ｉｄが正から負に変化するタイミングにおいて検知信号が負電圧のパルスとして発生する。一方、励磁電流Ｉｄが負から正に変化するタイミングにおいて検知信号が正電圧のパルスとして発生する。

したがって、ＦＧ型の磁気素子は、定常磁界Ｈｅｘの印加されていない場合の検知信号の出力されるタイミングと、定常磁界Ｈｅｘが印加されている場合の検知信号の出力されるタイミングとを比較することにより、定常磁界Ｈｅｘの大きさを間接的に測定することができる。すなわち、定常磁界Ｈｅｘが印加された場合、駆動コイルに特定の定常電流が流れるため、励磁信号に一定のオフセットが重畳し、負電圧及び正電圧のパルス状の検知信号の時間間隔が変化する。
したがって、ＦＧ型の磁気素子を用いた磁界検出装置は、負電圧及び正電圧のパルス状の検知信号の発生する時間間隔を測定することにより、外部から印加された定常磁界Ｈｅｘの強度を測定している（例えば、特許文献１、特許文献２及び特許文献３参照）。

ここで、励磁コイルに印加する励磁電流Ｉｄの最大値を、磁性体コアの飽和磁束密度以上となる磁界が発生する値に設定する。これにより、磁気素子の測定磁界範囲は、励磁信号の一周期の時間と、定常磁界Ｈｅｘを印加することによるオフセットとしての定常電流の電流値に対応した時間変化（以下、励磁効率とする）とから決定される。
すなわち、図１４に示すように、時刻ｔ０から時刻ｔ３までが、励磁信号の一周期であり、この周期幅は時間Ｔである。定常磁界Ｈｅｘが印加されていない場合（Ｈｅｘ＝０）、負電圧の検知信号（以下、第１検知信号とする）が出力される時刻ｔ１から、正の電圧の検知信号（以下、第２検知信号とする）が検出される時刻ｔ２までの時間Ｔｗは、励磁信号の半周期となるため、時間Ｔ／２となる。

また、定常磁界Ｈｅｘが印加されている場合、この第１検知信号が出力されてから第２検知信号が検出されるまでの時間幅（以下、計測時間幅）が時間Ｔ／２に対して変化する。ここで、図１３に示すように、定常磁界Ｈｅｘの磁束方向が実線の矢印の場合（Ｈｅｘ＞０）、励磁コイルの生成する磁束方向と同一方向のため、時間幅Ｔｍが時間Ｔ／２より短いものとなり（Ｔ０＞Ｔｍ）、一方、定常磁界Ｈｅｘの磁束方向が破線の矢印の場合（Ｈｅｘ＜０）、励磁コイルの生成する磁束方向と逆方向のため、時間幅Ｔｐが時間Ｔ／２より長くなる（Ｔｐ＞Ｔ０）。ここで、Ｔ０＝Ｔ／２である。

次に、図１５は、時間分解型ＦＧ方式の磁気素子を用いて磁界比例式制御における磁気素子制御装置を用いた磁界検出装置の構成例を示す概略ブロック図である。図１５において、磁気素子４５０は、図１３に示す磁気素子であり、検出コイル４５２及び励磁コイル４５１から構成されている。
磁気素子制御装置４００は、磁気素子制御部４０１とクロック信号生成部４０２とクロック信号調整部４０３とから構成されている。
クロック信号生成部４０２は、周期Ｔのクロックを生成して、クロック信号調整部４０３に対して出力する。
クロック信号調整部４０３は、供給されるクロックの信号レベルを調整して、調整されたクロックを磁気素子制御部４０１へ出力する。

磁気素子制御部４０１は、検出信号増幅部４０１２、検出信号比較部４０１３、出力信号生成部４０１５、データ信号変換部４０１６、励磁信号調整部４０１７、励磁信号生成部４０１８を備えている。
励磁信号生成部４０１８は、クロック信号調整部４０３から供給されるクロックから、例えば、図１４（ａ）に示す励磁信号である三角波を生成する。
励磁信号調整部４０１７は、励磁信号生成部４０１８から供給される励磁信号の電圧レベルを調整して、励磁信号として励磁コイル４５１に対して供給する。

励磁コイル４５１は、三角波に対応した磁界を、磁気素子４５０の磁性体コア内に生成する。
検出コイル４５２は、磁性体コア内における励磁信号の正負の交番時間帯に、パルスを発生する。
検出信号増幅部４０１２は、検出コイル４５２から供給されるパルスの電圧レベルを増幅し、検出信号として検出信号比較部４０１３へ出力する。
検出信号比較部４０１３は、パルス（検出信号）の時刻ｔ１と時刻ｔ２との時間幅と、Ｔ／２との差分を求め、この差分を出力信号生成部４０１５へ出力する。

出力信号生成部４０１５は、供給される時間を示す差分から、この差分に対応する電圧情報を求める。出力信号生成部４０１５は、求めた電圧情報をデータ信号変換部４０１６へ出力する。
データ信号変換部４０１６は、内部記憶部に予め書き込まれて記憶されている電圧値磁界テーブルから、電圧情報の電圧値に対応する磁界強度を読み出して、磁気素子４５０に印加されている磁界の強度を求める。電圧値磁界テーブルは、上記電圧情報の電圧値と印加された定常磁界Ｈｅｘの強度との対応を示すテーブルである。データ信号出力端子には、磁界強度検出装置（不図示）が接続されている。

次に、図１６は、時間分解型ＦＧ方式の磁気素子（磁界平衡式測定）の構成例を示す図である。この図１６が示すように、磁界平衡式測定におけるＦＧ方式の磁気素子は、図１３の磁気素子とは異なり、高透磁率材からなる磁性体コアの外周面に対し、励磁巻線と検知巻線とに加えて、フィードバック（以下、ＦＢ）巻線が巻かれている。励磁巻線の巻かれている領域は励磁信号により駆動される励磁コイルとして機能し、検知巻線の巻かれている領域は検知信号を出力する検出コイルとして機能し、フィードバック巻線の巻かれている領域はフィードバック信号により駆動されるＦＢコイルとして機能する。定常磁界Ｈｅｘは、磁性体コアの励磁巻線及び検知巻線の作る円筒空間を貫通する磁界である。

次に、図１７は、時間分解型ＦＧ方式の磁気素子を用いて磁界平衡式測定における磁気検出の原理を説明する波形図である。
図１７（ａ）は、磁気素子の励磁コイルに供給される励磁電流を示し、縦軸が励磁電流の電流値を示し、横軸が時間を示している。励磁電流は、基準電流値０Ａ（ゼロアンペア）を境にした正負の交番信号である。図１７（ｂ）は、磁気素子のＦＢコイルに印加する電流であるＦＢ信号（すなわち帰還信号）を示す図であり、縦軸がＦＢ信号の電流値を示し、横軸が時間を示している。図１７（ｃ）は、磁気素子の検出コイルが誘導起電力により発生するパルスの電圧値を示す図であり、縦軸がピックアップ信号の電圧値を示し、横軸が時間を示している。

この図１７に示すように、磁界平衡式測定の場合、磁気素子に印加される定常磁界Ｈｅｘ（磁性体コア内を通過する定常磁界）を打ち消す磁界を、上記ＦＢコイルにより発生させる。そして、定常磁界を打ち消す磁界をＦＢコイルに発生させる際の電流値から、磁気素子に印加されている定常磁界Ｈｅｘを測定している。
磁界平衡式においては、磁性体コア内における定常磁界を打ち消すための磁界を発生するコイルとして、励磁コイル及び検出コイルに加えて、上記ＦＢコイルが磁気素子に設けられている。
以下、本明細書においては、ＦＢ信号を印加して磁性体コア内の定常磁界を打ち消し、磁界の測定を行う方式をＦＢコイルＦＢ制御とする。

また、磁界平衡式測定の場合、すでに説明した磁界比例式と同様に、励磁コイルに印加される励磁信号の正負の交番時間帯に、検出コイルにおいて発生するパルスの時間間隔を測定する。そして、測定結果に基づき、負電圧の検知信号が出力される時刻ｔ１から、正の電圧の検知信号が検出される時刻ｔ２までの時間が、Ｔ／２となるように、ＦＢコイルに対してＦＢ信号を印加する。
例えば、図１７（ｃ）において、時刻ｔ１と時刻ｔ２との時間幅が、Ｔ／２より広くなると、図１７（ａ）に示すように負の方向の定常磁界Ｈｅｘが印加され、実質的に励磁信号の波形が波形Ｌ０から波形Ｌ２へと変化したこととなる。このため、励磁信号の波形Ｌ２を、時刻ｔ１と時刻ｔ２との時間幅が、Ｔ／２となる曲線Ｌ０の位置に戻すため、ＦＢコイルに対して図１７（ｂ）における波形ＦＢ２によって表される電流値のＦＢ信号を印加する。

一方、図１７（ｃ）において、時刻ｔ１と時刻ｔ２との時間幅が、Ｔ／２より狭くなると、図１７（ａ）に示すように正の方向の定常磁界Ｈｅｘが印加され、実質的に励磁信号の波形が波形Ｌ０から波形Ｌ１へと変化したこととなる。このため、励磁信号の波形Ｌ１を波形Ｌ０の位置に戻すため、ＦＢコイルに対して図１７（ｂ）における波形ＦＢ１によって表される電流値のＦＢ信号を印加する。
そして、時刻ｔ１と時刻ｔ２との時間幅が、Ｔ／２となるようにＦＢコイルに印加したＦＢ信号の電流値から、磁気素子に印加される定常磁界の強度を求めることになる。

次に、図１８は、ＦＢコイルＦＢ制御における磁気素子制御装置を用いた磁界検出装置の構成例を示すブロック図である。図１８において、磁気素子３００は、励磁コイル３０１、ＦＢコイル３０２、検出コイル３０３から構成されている。
磁気素子制御装置２００は、磁気素子制御部２０１とクロック信号生成部２０２とクロック信号調整部２０３とから構成されている。
クロック信号生成部２０２は、周期Ｔのクロックを生成して、クロック信号調整部２０３に対して出力する。
クロック信号調整部２０３は、供給されるクロックの信号レベルを調整して、調整されたクロックを磁気素子制御部２０１へ出力する。

磁気素子制御部２０１は、検出信号増幅部２０１２、検出信号比較部２０１３、帰還信号調整部２０１４、帰還信号変換部２０１５、データ信号変換部２０１６、励磁信号調整部２０１７、励磁信号生成部２０１８を備えている。
励磁信号生成部２０１８は、クロック信号調整部２０３から供給されるクロックから、例えば、図１７（ａ）に示す励磁信号である三角波を生成する。
励磁信号調整部２０１７は、励磁信号生成部２０１８から供給される励磁信号の電圧レベルを調整して、励磁信号として励磁コイル３０１に対して供給する。

励磁コイル３０１は、三角波に対応した磁界を、磁気素子３００の磁性体コア内に生成する。
検出コイル３０３は、磁性体コア内における励磁信号の正負の交番時間帯に、パルスを発生する。
ＦＢコイル３０２は、供給されるＦＢ信号により、磁気素子３００の磁性体コアに印加される定常磁界Ｈｅｘを打ち消す磁界を発生する。
検出信号増幅部２０１２は、検出コイル３０３から供給されるパルスの電圧レベルを増幅し、検出信号として検出信号比較部２０１３へ出力する。
検出信号比較部２０１３は、パルス（検出信号）の時刻ｔ１と時刻ｔ２との時間幅と、Ｔ／２との差分を求め、この差分を帰還信号変換部２０１５へ出力する。
帰還信号変換部２０１５は、求められた差分から、ＦＢコイル３０２に供給するＦＢ信号の電流値を求める。

ここで、帰還信号変換部２０１５は、内部記憶部に予め書き込まれて記憶されているＦＢ電流値テーブルから、求められた差分に対応する電流値を読み出してＦＢ信号の電流値を求める。ＦＢ電流値テーブルは、上記差分と磁性体コア内における定常磁界を打ち消す電流値（デジタル値）との対応を示すテーブルである。
帰還信号調整部２０１４は、帰還信号変換部２０１５から供給されるＦＢ信号の電流値を、Ｄ／Ａ（Ｄｉｇｉｔａｌ／Ａｎａｌｏｇ）変換して、生成されたＦＢ信号としての電流を、ＦＢコイル３０２に対して出力する。また、帰還信号調整部２０１４は、帰還信号変換部２０１５から供給されるＦＢ信号の電流値を、データ信号変換部２０１６へ出力する。

データ信号変換部２０１６は、供給されるＦＢ信号の電流値から、磁性体コア内において打ち消した定常磁界の強度、すなわち磁気素子３００に印加されている定常磁界Ｈｅｘの強度を求める。ここで、データ信号変換部２０１６は、内部記憶部に予め書き込まれて記憶されている電流値磁界テーブルから、ＦＢ信号の電流値に対応する磁界強度を読み出して、磁気素子３００に印加されている磁界の強度を求める。電流値磁界テーブルは、上記ＦＢ信号の電流値と印加された定常磁界Ｈｅｘの強度との対応を示すテーブルである。
データ信号出力端子には、磁界強度検出装置（不図示）が接続されている。

上述した時間分解型ＦＧ方式の磁気素子を用いて磁界比例式における磁気検出を行う場合、磁気素子３００の磁性体コアの材料と構造とに起因するコイルに印加する電流あたりの発生磁界量（以下、励磁効率とする）と、励磁信号の強度により、測定可能な磁界範囲が決定される。
一方、時間分解型ＦＧ方式の磁気素子を用いて磁界平衡式における磁気検出を行う場合、磁気素子３００に対して印加される定常磁界Ｈｅｘによらず、一定の時間間隔（Ｔ／２）で検出信号が出力されるように、磁性体コア近傍の磁界を平衡状態として維持している。このため、磁気素子３００全体の電源電圧により制限、すなわちＦＢ信号の電流値が供給可能な範囲で磁界の測定を行うことができる。

また、時間分解型ＦＧ方式の磁気素子を用いて磁界比例式における磁気検出を行う場合、検出信号の出力される時間間隔が磁界に応じて変化するため、磁気感度の線形性が磁気素子３００の特性に直接に反映することになる。
一方、時間分解型ＦＧ方式の磁気素子を用いて磁界平衡式における磁気検出を行う場合、磁気素子の特性として、励磁効率の磁界依存性が小さいため、検出信号の波形と、検出信号の発生する時間間隔の定常性とが維持され易い。
そのため、たとえば、最大数百Ａ（アンペア）程度の電流により発生する磁界を全測定電流範囲において線形性を維持した状態で測定する磁気素子に適用する場合、従来、磁界比例式に比較して、磁界平衡式における磁気検出が主に用いられている。

特開２００８−２９２３２５号公報 特開２００７−０７８４２３号公報 特開２００７−０７８４２２号公報

上述の様に、磁界検出装置では、磁気比例式、磁気平衡式のいずれの方式を用いる場合であっても、検出信号の波形が磁気素子の磁気特性に依存するため、磁界検出装置ごとの特性が磁気素子の磁気特性のバラツキ（特性変動）に大きく依存する。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、磁気素子内の磁性体の磁気特性の変動の影響を受けにくい磁界検出装置および磁界検出装置の制御方法を提供することを目的とする。

この発明は上述した課題を解決するためになされたもので、本発明の磁界検出装置は、励磁検出コイルを有するフラックスゲート型の磁気素子に印加される定常磁界の強度を検出する際、当該磁気素子の出力から磁界強度の検出を行う磁界検出装置であって、交番信号を生成する励磁信号生成部と、前記交番信号から交番電流を生成し、前記交番電流を基に前記励磁検出コイルに印加する励磁電流を生成する励磁信号調整部と、前記励磁信号調整部の出力に接続され、前記励磁信号調整部の出力する前記励磁電流を強度調整し、検出信号を出力する交番信号調整部と、前記検出信号が予め設定された正電圧となるときの第１時刻と、予め設定された負電圧となるときの第２時刻とを検出する検出信号比較部と、前記第１時刻と前記第２時刻との間の時間幅に基づいて、磁界強度を示すデータ信号を出力するデータ信号変換部と、を備えることを特徴とする。

また、本発明の磁界検出装置は、前記時間幅を電圧情報または電流情報に変換する帰還信号変換部と、前記電圧情報または電流情報から前記磁気素子に印加されている定常磁界をキャンセルする磁界を発生するための帰還信号を生成する帰還信号調整部と、を備え、前記データ信号変換部は、前記帰還信号を前記データ信号として出力する、ことを特徴とする。

また、本発明の磁界検出装置は、前記磁気素子は帰還コイルを有し、前記帰還信号調整部が、前記電圧情報から前記磁気素子に印加されている定常磁界をキャンセルする磁界を発生するための帰還信号を生成し、当該帰還信号を前記帰還コイルに入力する端子を有する構成となっている、ことを特徴とする。

また、本発明の磁界検出装置は、前記励磁信号調整部が、前記交番信号から生成した交番電流に対し、前記帰還信号を重畳して、前記励磁検出コイルに印加する励磁信号を生成する、ことを特徴とする。

また、本発明の磁界検出装置は、前記励磁信号生成部が、前記交番信号に対し、前記帰還信号を重畳する、ことを特徴とする。

また、本発明の磁界検出装置は、前記交番信号に対し、前記帰還信号の電流レベルを調整して重畳する調整抵抗を有する、ことを特徴とする。

本発明の磁界検出装置の制御方法は、励磁検出コイルを有するフラックスゲート型の磁気素子に印加される定常磁界の強度を検出する際、当該磁気素子の出力から磁界強度の検出を行う磁界検出装置の制御方法であって、励磁信号生成部が、交番信号を生成する励磁信号生成過程と、励磁信号調整部が、前記交番信号から交番電流を生成し、前記交番電流を基に前記励磁検出コイルに印加する励磁電流を生成する励磁信号調整過程と、交番信号調整部が、前記励磁信号調整部の出力に接続され、前記励磁信号調整部の出力する前記励磁電流を強度調整し、検出信号を出力する交番信号調整過程と、検出信号比較部が、前記検出信号が予め設定された正電圧となるときの第１時刻と、予め設定された負電圧となるときの第２時刻とを検出する検出信号比較過程と、データ信号変換部が、前記第１時刻と前記第２時刻との間の時間幅に基づいて、磁界強度を示すデータ信号を出力するデータ信号変換過程と、を有することを特徴とする。

本発明は、交番信号調整部が、励磁信号調整部の出力する励磁電流を強度調整し、検出信号を出力する。検出信号比較部は、当該検出信号が予め設定された正電圧となるときの第１時刻と、予め設定された負電圧となるときの第２時刻とを検出する。データ信号変換部は、第１時刻と第２時刻との間の時間幅に基づいて、磁界強度を示すデータ信号を出力する。
本発明によれば、磁気素子において検出コイルが不要となるので、磁気素子の構成を簡便な構成とすることができ、磁気素子内の磁性体の磁気特性の変動を小さくすることができる。これにより、磁気素子内の磁性体の磁気特性の変動の影響を受けにくい磁界検出装置および磁界検出装置の制御方法を提供することができる。

本発明の第１の実施形態による磁界検出装置の構成例を示すブロック図である。 交番信号調整部２０１９が励磁信号調整部２０１７から供給される励磁信号の増幅処理または減衰処理を行い、励磁電流を励磁電流と同一の周期で振幅調整した検出信号として検出信号比較部２０１３への出力を説明する図である。 励磁信号調整部２０１７の構成を説明する図である。 励磁信号調整部２０１７が励磁信号をシングルエンド信号により生成する場合の構成を説明する図である。 本発明の第２の実施形態による磁界検出装置の構成例を示すブロック図である。 励磁信号調整部２０１７が、励磁信号生成部２０１８Ａが出力する三角波信号から、励磁信号を差動信号により生成する場合におけるフィードバック（ＦＢ）信号を電圧による加算を説明する図である。 励磁信号生成部２０１８Ａが出力する三角波信号から励磁信号をシングルエンド信号により生成する場合におけるフィードバック（ＦＢ）信号を電圧による加算を説明する図である。 本発明の第３の実施形態による磁界検出装置の構成例を示すブロック図である。 励磁信号調整部２０１７Ａが励磁信号生成部２０１８の出力する三角波信号から励磁信号を差動信号により生成する場合におけるフィードバック（ＦＢ）信号を電流による加算を説明する図である。 励磁信号調整部２０１７が励磁信号生成部２０１８の出力する三角波信号から励磁信号をシングルエンド信号により生成する場合におけるフィードバック（ＦＢ）信号を電流による加算を説明する図である。 本発明の第４の実施形態による磁界検出装置の構成例を示すブロック図である。 本発明の第５の実施形態による磁界検出装置の構成例を示すブロック図である。 時間分解型ＦＧ方式の磁気素子（磁界比例式測定）の構成例を示す図である。 時間分解型ＦＧ方式の磁気素子を用いて磁界比例式における磁気検出の原理を説明する波形図である。 時間分解型ＦＧ方式の磁気素子を用いて磁界比例式制御における磁気素子制御装置を用いた磁界検出装置の構成例を示す概略ブロック図である。 時間分解型ＦＧ方式の磁気素子（磁界平衡式測定）の構成例を示す図である。 時間分解型ＦＧ方式の磁気素子を用いて磁界平衡式測定における磁気検出の原理を説明する波形図である。 ＦＢコイルＦＢ制御における磁気素子制御装置を用いた磁界検出装置の構成例を示すブロック図である。

＜第１の実施形態＞
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態による磁界検出装置の構成例を示すブロック図である。なお、図１において、図１８と同様の構成については同一の符号を付し、その説明を適宜省略する。図１において、磁界検出装置は、磁気素子１００と磁気素子制御装置２００Ａとから構成される。
磁気素子１００は、励磁検出コイル１０１、ＦＢコイル１０２から構成されている。磁気素子１００は、検出コイルを含まない構成となっている（図１６および図１８参照）。
励磁検出コイル１０１は、励磁信号調整部２０１７の出力端子と交番信号調整部２０１９の入力端子との双方に接続される。励磁検出コイル１０１は、励磁信号調整部２０１７から励磁信号が印加され、定常磁界Ｈｅｘに比例する直流成分（オフセット）が重畳した励磁信号が検出信号として、交番信号調整部２０１９に入力される。
ＦＢコイル１０２（帰還コイル）は、供給されるＦＢ信号により、磁気素子１００の磁性体コアに印加される定常磁界Ｈｅｘを打ち消す（キャンセルする）磁界を発生する。
磁気素子制御装置２００Ａは、磁気素子制御部２０１Ａとクロック信号生成部２０２とクロック信号調整部２０３とから構成されている。磁気素子制御部２０１Ａは、交番信号調整部２０１９、検出信号比較部２０１３、帰還信号調整部２０１４、帰還信号変換部２０１５、データ信号変換部２０１６、励磁信号調整部２０１７、励磁信号生成部２０１８を備えている。

交番信号調整部２０１９は、励磁信号調整部２０１７が出力する励磁信号（交番電流）が入力されると、この励磁信号の電流値を電流電圧変換し、変換結果の電圧信号を予め設定された電圧値に増幅し（強度調整し）、検出信号として検出信号比較部２０１３に出力する。ここで、予め設定された電圧値とは、この磁界検出装置において磁気素子制御装置２００Ａに磁気素子１００を接続して、実際の測定において出力される検出信号の電圧値を測定する実験によって求められた値である。そして、励磁信号調整部２０１７が出力する励磁信号の電流値を測定しておき、この電流値が測定されている検出信号の電圧値となる電流電圧変換及び交番信号調整部２０１９の増幅処理が行われるように、交番信号調整部２０１９を構成する。例えば、交番信号調整部２０１９は、励磁信号（すなわち励磁電流）を検出信号の電圧値とする電圧降下を発生させる抵抗値を有する抵抗として構成しても良い。或いは、検出信号比較部２０１３以降の回路が動作する電源電圧の範囲内に増幅結果が入るように、増幅率が設定された増幅器として構成しても良い。

すなわち、交番信号調整部２０１９は、検出信号比較部２０１３の２つの入力端子の各々を、励磁信号調整部２０１７の２つの出力それぞれに対して２つの配線により接続し、この配線間の各々に交番信号調整部２０１９を接続した構成とする。これにより、この交番信号調整部２０１９は、励磁信号調整部２０１７から供給される励磁信号である励磁電流を、励磁電流と同一の周期で振幅調整した励磁信号を検出信号として検出信号比較部２０１３に対して出力する。これは、励磁信号調整部２０１７から供給される励磁信号である励磁電流を、励磁電流と同一の周期で振幅調整することにより、検出信号として振幅調整した励磁信号が、後段の検出信号比較部２０１３で検波する際に、従来の検出信号と同等の磁界依存性を示すためである。

次に、図２は、交番信号調整部２０１９が励磁信号調整部２０１７から供給される励磁信号の増幅処理または減衰処理を行い、励磁電流を励磁電流と同一の周期で振幅調整した検出信号として検出信号比較部２０１３への出力を説明する図である。図２（ａ）は、磁気素子の励磁検出コイル１０１に供給される励磁電流（励磁信号）を示し、縦軸が励磁電流を示し、横軸が時間を示している。励磁電流は、基準電流値０Ａ（ゼロアンペア）を境にした正否の交番信号である。図２（ｂ）は、検出信号比較部２０１３に供給される検出信号の入力波形を示し、縦軸が電圧値を示し、横軸が時間を示している。図２（ｃ）は、検出信号比較部２０１３が出力する時間ｔ１（第１時刻）と時間ｔ２（第２時刻）との間の時間幅を示す出力波形を示し、縦軸が出力波形の「Ｈ」レベルあるいは「Ｌ」レベルの電圧レベルを示し、横軸が時間を示している。この図２（ｃ）において、出力波形は、時間ｔ１から時間ｔ２まで「Ｈ」レベルの信号であり、その前後の時間が「Ｌ」レベルとなっている。

また、図２（ａ）は、図１７（ａ）の励磁信号と同様の信号である。図２（ｂ）は、検出信号比較部２０１３が交番信号調整部２０１９から供給される励磁信号を、電流電圧変換及び増幅処理を行って生成した検出信号を示す図である。図２（ｃ）は、検出信号比較部２０１３が検出信号から生成した出力波形を示す図である。
図１に戻り、検出信号比較部２０１３は、検出信号が供給されたときと同様に、検出信号の電圧値と、予め定められた閾値電圧値とを比較し、時間ｔ１と時間ｔ２とを検出し、この時間ｔ１と時間ｔ２との時間幅を示す図２（ｃ）の出力波形を生成する。なお、従来の検出信号を用いる場合、検出信号比較部２０１３において、検出信号に重畳する直流成分を除去した上で、検出信号の強度調整を実施することが一般的である。本実施形態では、検出信号に重畳する直流成分は、外部から印加された磁界により発生した直流成分であるため、直流成分を除去した場合は、検出信号比較部２０１３の出力信号が外部からの印加磁界に対して変化しない。ただし、検出信号比較部２０１３の前段の交番信号調整部２０１９から出力される検出信号（励磁電流と同一の周期で振幅調整した検出信号）には、外部から印加される磁界により誘起される直流信号が重畳している。そのため、ＦＢコイル１０２に印加される電流は外部磁界に比例して増加する。帰還信号調整部２０１４により、ＦＢコイル１０２に印加される電流量をデータ信号に変換するため、検出信号比較部２０１３で直流成分を除去するか否かによらず、外部からの印加磁界に応じたデータ信号が得られる。

帰還信号調整部２０１４は、負電圧の検知信号が出力される時刻ｔ１から、正電圧の検知信号が検出される時刻ｔ２までの時間が、Ｔ／２となるように、ＦＢコイル１０２に対して定常磁界をキャンセルするためのＦＢ信号を生成し、ＦＢコイルに印加する。
例えば、図２（ｃ）において、時刻ｔ１と時刻ｔ２との時間幅が、Ｔ／２より広くなると、負の方向の定常磁界Ｈｅｘが印加され、検出信号の波形が図２（ｂ）に示すように波形ＬＬ０から波形ＬＬ２へと変化する。このため、励磁信号の波形ＬＬ２を、時刻ｔ１と時刻ｔ２との時間幅が、Ｔ／２となる曲線ＬＬ０の位置に戻すため、帰還信号調整部２０１４は、ＦＢコイルに対してＦＢ信号を印加する（電流値は、図１７（ｂ）における波形ＦＢ２によって表される電流値である）。

一方、図２（ｃ）において、時刻ｔ１と時刻ｔ２との時間幅が、Ｔ／２より狭くなると、正の方向の定常磁界Ｈｅｘが印加され、検出信号の波形が図２（ｂ）に示すように波形ＬＬ０から波形ＬＬ１へと変化する。このため、励磁信号の波形ＬＬ１を波形ＬＬ０の位置に戻すため、帰還信号調整部２０１４は、ＦＢコイルに対してＦＢ信号を印加する（電流値は図１７（ｂ）における波形ＦＢ１によって表される電流値である）。
そして、データ信号変換部２０１６は、変換時刻ｔ１と時刻ｔ２との時間幅が、Ｔ／２となるようにＦＢコイルに印加したＦＢ信号の電流値（電圧情報または電流情報）から、磁気素子に印加される定常磁界の強度を求め、磁界強度を示すデータ信号を出力する。

次に、図３は、励磁信号調整部２０１７の構成を説明する図である。図３において、励磁信号調整部２０１７は、励磁信号生成部２０１８からの三角波信号と、この三角波信号の反転信号との差分により励磁信号を生成し、出力端子から出力する。この出力端子は、交番信号調整部２０１９の入力端子と接続される（図１参照）。
励磁信号調整部２０１７は、増幅回路２０１７１と、反転回路２０１７２と、抵抗２０１７３と、増幅回路２０１７４と、差動増幅回路２０１７５を備えている。抵抗５００は、励磁検出コイル１０１に対応する抵抗である。ここで、抵抗２０１７３は抵抗値がＲである。差動増幅回路２０１７５は、抵抗２０１７３により、電圧信号の励磁信号を電流信号の励磁信号に変換する電圧電流変換を行っている。

次に、図４は、励磁信号調整部２０１７が励磁信号をシングルエンド信号により生成する場合の構成を説明する図である。図４において、図３と同様に、励磁信号調整部２０１７は、励磁信号生成部２０１８からの三角波信号と、基準電圧Ｖｒｅｆとの差分により励磁信号を生成し、出力端子から出力する。この出力端子は、交番信号調整部２０１９の入力端子と接続される（図１参照）。
励磁信号調整部２０１７は、抵抗２０１７６と差動増幅回路２０１７７とを備えている。抵抗５００は、励磁検出コイル１０１に対応する抵抗である。ここで抵抗２０１７６は抵抗値がＲである。差動増幅回路２０１７７は、抵抗２０１７６により、電圧信号の励磁信号を電流信号の励磁信号に変換する電圧電流変換を行っている。

上述したように、本実施形態によれば、磁気素子において検出コイルが不要となるので、磁気素子の構成を簡便な構成とすることができ、電磁誘導により誘起される信号を用いないため、磁気素子内の磁性体の磁気特性の変動を小さくすることができる。これにより、磁気素子内の磁性体の磁気特性の変動の影響を受けにくい、ＦＢコイルＦＢ制御における磁気素子制御装置を用いた、磁界平衡式測定の磁界検出装置を提供することができる。

＜第２の実施形態＞
図面を参照して、本発明の第２の実施形態について説明する。図５は、本発明の第２の実施形態による磁界検出装置の構成例を示すブロック図である。図５において、図１と同様の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。図５において、磁界検出装置は、磁気素子５０と磁気素子制御装置２００Ｂとから構成される。
磁気素子５０は、励磁検出コイル５１から構成されている。磁気素子５０は、検出コイルおよびＦＢコイルを含まない構成となっている（図１３および図１５参照）。励磁検出コイル５１は、励磁信号調整部２０１７の出力端子と交番信号調整部２０１９の入力端子との双方に接続される。励磁検出コイル５１は、励磁信号調整部２０１７から励磁信号が印加され、定常磁界Ｈｅｘに比例する直流成分（オフセット）が重畳した励磁信号が検出信号として、交番信号調整部２０１９に入力される。
磁気素子制御装置２００Ｂは、磁気素子制御部２０１Ｂとクロック信号生成部２０２とクロック信号調整部２０３とから構成されている。磁気素子制御部２０１Ｂは、交番信号調整部２０１９、検出信号比較部２０１３、帰還信号調整部２０１４、帰還信号変換部２０１５、データ信号変換部２０１６、励磁信号調整部２０１７、励磁信号生成部２０１８Ａを備えている。
第２の実施形態は、第１の実施形態と異なり、帰還信号調整部２０１４からの帰還信号を励磁信号生成部２０１８Ａの出力に加算する。他の構成及び動作については第１の実施形態と同様であるため、構成の説明を省略する。

図６は、励磁信号調整部２０１７が、励磁信号生成部２０１８Ａが出力する三角波信号から、励磁信号を差動信号により生成する場合におけるフィードバック（ＦＢ）信号を電圧による加算を説明する図である。図６において、励磁信号調整部２０１７は、励磁信号生成部２０１８ＡからのＦＢ信号が重畳された三角波信号と、この三角波信号の反転信号との差分により励磁信号を生成し、出力端子から出力する。

励磁信号調整部２０１７は、増幅回路２０１７１と、反転回路２０１７２と、抵抗２０１７３と、増幅回路２０１７４と、差動増幅回路２０１７５を備えている。抵抗５００は、励磁検出コイル５１に対応する抵抗である。
この図６に示す回路構成の励磁信号調整部２０１７の場合、ＦＢ信号の帰還電圧（定常電圧が付加された場合も同様）を、三角波信号及び三角波信号の反転信号のいずれか、あるいは各々に供給して加算する。これにより、本実施形態における磁界検出装置の磁気平衡方式におけるフィードバックループを形成する。

上述した構成によって、第１の実施形態と同様に、図１７（ｃ）に示す検出信号に代えて、図２（ｂ）に示す検出信号を、検出信号比較部２０１３に供給することが可能となる。そして、図１７（ｃ）に示す出力波形と同等の図２（ｃ）に示す出力波形を得ることができる。

次に、図７は、励磁信号生成部２０１８Ａが出力する三角波信号から励磁信号をシングルエンド信号により生成する場合におけるフィードバック（ＦＢ）信号を電圧による加算を説明する図である。図７において、図６と同様に、励磁信号調整部２０１７は、励磁信号生成部２０１８ＡからのＦＢ信号が重畳した三角波信号と、基準電圧Ｖｒｅｆとの差分により励磁信号を生成し、出力端子から出力する。

励磁信号調整部２０１７は、抵抗２０１７６と差動増幅回路２０１７７とを備えている。抵抗５００は、励磁検出コイル５１に対応する抵抗である。
この図７に示す回路構成の励磁信号調整部２０１７の場合、ＦＢ信号を、三角波信号に重畳させ、励磁信号調整部２０１７の差動増幅回路２０１７７の（−）入力端子に供給する。これにより、本実施形態における磁界検出装置の磁気平衡方式におけるフィードバックループを形成する。抵抗２０１７６は、電圧信号である三角波信号を三角波電流信号に変換し、差動増幅回路２０１７７の（−）入力端子に供給する。

上述したように、本実施形態によれば、磁気素子において検出コイルおよびＦＢコイルが不要となるので、磁気素子の構成を極めて簡便な構成とすることができ、磁気素子内の磁性体の磁気特性の変動を小さくすることができる。これにより、磁気素子内の磁性体の磁気特性の変動の影響を受けにくい、ＦＢ制御における磁気素子制御装置を用いた、磁界平衡式測定の磁界検出装置を提供することができる。また、本実施形態の場合は、励磁信号生成部にＦＢ信号を印加しているため、電流量の少ない電圧制御の信号がＦＢ信号となる。したがって、後述する第３の実施形態と比較して、ＦＢ信号量の増加に伴う消費電流の増加を抑制することができる。なお、図７の差動増幅回路２０１７７の（＋）入力端子にＶｒｅｆの代わりにＦＢ信号を印加することでも、同様の測定が可能である。

なお、従来の検出信号を用いる場合、検出信号比較部２０１３において、検出信号に重畳する直流成分を除去することが一般的であるが、本実施形態では、検出信号に重畳する直流成分は、外部から印加された磁界により発生した直流成分であるため、直流成分を除去した場合は、検出信号比較部２０１３の出力信号が外部からの印加磁界に対して変化しないため、帰還信号調整部２０１４の出力が変化しないことになる。結果として、データ信号変換部２０１６からは、外部からの印加磁界に依存しないデータ信号が出力されることになる。したがって、検出信号比較部２０１３は直流成分を除去する機能を具備することが望ましい。また、ＦＢ信号が差動信号の場合は、励磁信号に重畳する直流成分が相殺されないように励磁信号にＦＢ信号を加算することが望ましい。

＜第３の実施形態＞
以下、図面を参照して、本発明の第３の実施形態を説明する。図８は、本発明の第３の実施形態による磁界検出装置の構成例を示すブロック図である。図８において、図１と同様の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。図８において、磁界検出装置は、磁気素子５０と磁気素子制御装置２００Ｃとから構成される。
磁気素子５０は、励磁検出コイル５１から構成されている。磁気素子５０は、検出コイルおよびＦＢコイルを含まない構成となっている（図１６および図１８参照）。
磁気素子制御装置２００Ｃは、磁気素子制御部２０１Ｃとクロック信号生成部２０２とクロック信号調整部２０３とから構成されている。磁気素子制御部２０１Ｃは、交番信号調整部２０１９、検出信号比較部２０１３、帰還信号調整部２０１４、帰還信号変換部２０１５、データ信号変換部２０１６、励磁信号調整部２０１７Ａ、励磁信号生成部２０１８を備えている。
本実施形態による磁界検出装置は、励磁検出コイル５１からなるフラックスゲート型の磁気素子５０に印加される定常磁界の強度を、時間分解型の磁気平衡式により検出する際、励磁検出コイル５１に対して印加する励磁信号の磁界変化を制御する。

図９は、励磁信号調整部２０１７Ａが励磁信号生成部２０１８の出力する三角波信号から励磁信号を差動信号により生成する場合におけるフィードバック（ＦＢ）信号を電流による加算を説明する図である。図９において、励磁信号調整部２０１７Ａは、励磁信号生成部２０１８からの三角波信号と、この三角波信号の反転信号との差分により励磁信号を生成し、出力端子から出力する。

励磁信号調整部２０１７Ａは、増幅回路２０１７１と、反転回路２０１７２と、抵抗２０１７３と、増幅回路２０１７４と、差動増幅回路２０１７５を備えている。抵抗５００は、励磁検出コイル５１に対応する抵抗である。ここで、抵抗２０１７３は抵抗値がＲである。差動増幅回路２０１７５は、抵抗２０１７３により、電圧信号の励磁信号を電流信号の励磁信号に変換する電圧電流変換を行っている。
この図９に示す回路構成の励磁信号調整部２０１７Ａの場合、ＦＢ信号の帰還電流を、差動増幅回路２０１７５の（−）入力端子に供給する。これにより、本実施形態における磁界検出装置の磁気平衡方式におけるフィードバックループを形成する。

次に、図１０は、励磁信号調整部２０１７Ａが励磁信号生成部２０１８の出力する三角波信号から励磁信号をシングルエンド信号により生成する場合におけるフィードバック（ＦＢ）信号を電流による加算を説明する図である。図１０において、図９と同様に、励磁信号調整部２０１７Ａは、励磁信号生成部２０１８からの三角波信号と、基準電圧Ｖｒｅｆとの差分により励磁信号を生成し、出力端子から出力する。

励磁信号調整部２０１７Ａは、抵抗２０１７６と差動増幅回路２０１７７とを備えている。抵抗５００は、励磁検出コイル５１に対応する抵抗である。ここで抵抗２０１７６は抵抗値がＲである。差動増幅回路２０１７７は、抵抗２０１７６により、電圧信号の励磁信号を電流信号の励磁信号に変換する電圧電流変換を行っている。
この図１０に示す回路構成の励磁信号調整部２０１７Ａの場合、ＦＢ信号を、差動増幅回路２０１７７の（−）入力端子に供給する。これにより、本実施形態における磁界検出装置の磁気平衡方式におけるフィードバックループを形成する。抵抗２０１７６は、電圧信号である三角波信号を三角波電流信号に変換し、差動増幅回路２０１７７の（−）入力端子に供給する。

上述したように、本実施形態によれば、第２の実施形態と同様、磁気素子において検出コイルおよびＦＢコイルが不要となるので、磁気素子の構成を極めて簡便な構成とすることができ、磁気素子内の磁性体の磁気特性の変動を小さくすることができる。これにより、磁気素子内の磁性体の磁気特性の変動の影響を受けにくい、ＦＢ制御における磁気素子制御装置を用いた、磁界平衡式測定の磁界検出装置を提供することができる。なお、本実施形態では、第２の実施形態と同様の理由で、検出信号比較部２０１３で検出信号の直流成分は除去しないことが望ましい。

＜第４の実施形態＞
以下、図面を参照して、本発明の第４の実施形態を説明する。図１１は、本発明の第４の実施形態による磁界検出装置の構成例を示すブロック図である。図１１において、図１と同様の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。図８において、磁界検出装置は、磁気素子５０と第１の実施形態での磁気素子制御装置２００Ａと調整抵抗６０から構成される。
調整抵抗６０は、帰還信号調整部２０１４が出力する帰還信号の電流に対して、所定の直流電流を加算して（帰還信号の電流レベルを調整して）、加算結果の合成電流を調整帰還信号として励磁信号調整部２０１７に対して供給する。これにより、励磁信号調整部２０１７は、検出信号が平衡状態（定常磁界Ｈｅｘによらず、一定の時間間隔（Ｔ／２）で検出信号が出力される状態）となるように、励磁信号に帰還信号を重畳させた後、実際に交番信号調整部２０１９に対して供給する励磁信号として出力する。

本実施形態によっても、第２、第３の実施形態と同様、磁気素子において検出コイルおよびＦＢコイルが不要となるので、磁気素子の構成を極めて簡便な構成とすることができ、磁気素子内の磁性体の磁気特性の変動を小さくすることができる。これにより、磁気素子内の磁性体の磁気特性の変動の影響を受けにくい、ＦＢ制御における磁気素子制御装置を用いた、磁界平衡式測定の磁界検出装置を提供することができる。なお、本実施形態では、第２の実施形態と同様の理由で、検出信号比較部２０１３で検出信号の直流成分は除去しないことが望ましい。

＜第５の実施形態＞
以下、図面を参照して、本発明の第５の実施形態を説明する。図１２は、本発明の第５の実施形態による磁界検出装置の構成例を示すブロック図である。図１２において、図１、図５、及び図１５と同様の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。図１２において、磁界検出装置は、磁気素子５０と磁気素子制御装置４００Ａとから構成される。
磁気素子制御装置４００Ａは、磁気素子制御部４０１Ａとクロック信号生成部４０２とクロック信号調整部４０３とから構成されている。磁気素子制御部４０１Ａは、交番信号調整部４０１９、検出信号比較部４０１３、出力信号生成部４０１５、データ信号変換部４０１６、励磁信号調整部４０１７、励磁信号生成部４０１８を備えている。
交番信号調整部４０１９は、第１の実施形態で説明した交番信号調整部２０１９と同じ構成である。また、検出信号比較部４０１３、出力信号生成部４０１５、データ信号変換部４０１６、励磁信号調整部４０１７、励磁信号生成部４０１８それぞれは、図１５に示す各部と同じ構成である。なお、励磁信号調整部４０１７、励磁信号生成部４０１８については、それぞれ第１の実施形態で説明した励磁信号調整部２０１７、励磁信号生成部２０１８と同じ構成であってよい（図３、図４参照）。

本実施形態によれば、第２の実施形態〜第４の実施形態で説明した磁界平衡式測定の磁界検出装置と同様、磁気素子において検出コイルおよびＦＢコイルが不要となるので、磁気素子の構成を極めて簡便な構成とすることができ、磁気素子内の磁性体の磁気特性の変動を小さくすることができる。これにより、磁気素子内の磁性体の磁気特性の変動の影響を受けにくい、磁気素子制御装置を用いた、磁界比例式測定の磁界検出装置を提供することができる。なお、本実施形態では、第２、第３、第４の実施形態と同様の理由で、検出信号比較部４０１３で検出信号の直流成分は除去しないことが望ましい。

以上、この発明の実施形態を、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。例えば、上述の通り、磁気素子についてはコイルの個数を削減することができるが、交番信号調整部の入力端子についても、交番信号調整部と励磁信号調整部との間の配線を磁気素子制御部の内部に設けることで、削減することができ、磁気素子制御装置の構成を簡便なものとすることができる。

５０，１００,３００，４５０…磁気素子、５１，１０１…励磁検出コイル、６０…調整抵抗、２００，２００Ａ，２００Ｂ，２００Ｃ，４００，４００Ａ…磁気素子制御装置、２０１，２０１Ａ，２０１Ｂ，２０１Ｃ，４０１，４０１Ａ…磁気素子制御部、２０２，４０２…クロック信号発生部、２０３，４０３…クロック信号調整部、１０２，３０２…ＦＢコイル（帰還コイル）、３０１，４５１…励磁コイル、３０３，４５２…検出コイル、５００，２０１７３，２０１７４，２０１７６…抵抗、２０１２，４０１２…検出信号増幅部、２０１３，４０１３…検出信号比較部、２０１４…帰還信号調整部、２０１５…帰還信号変換部、２０１６，４０１６…データ信号変換部、２０１７，２０１７Ａ…励磁信号調整部、２０１８，２０１８Ａ…励磁信号生成部、２０１９，４０１９…交番信号調整部、２０１７１，２０１７４…増幅回路、２０１７２…反転回路、２０１７５，２０１７７…差動増幅回路

Claims (7)

1. 励磁検出コイルを有するフラックスゲート型の磁気素子に印加される定常磁界の強度を検出する際、当該磁気素子の出力から磁界強度の検出を行う磁界検出装置であって、
   交番信号を生成する励磁信号生成部と、
   前記交番信号から交番電流を生成し、前記交番電流を基に前記励磁検出コイルに印加する励磁電流を生成する励磁信号調整部と、
   前記励磁信号調整部の出力に接続され、前記励磁信号調整部の出力する前記励磁電流を強度調整し、検出信号を出力する交番信号調整部と、
   前記検出信号が予め設定された正電圧となるときの第１時刻と、予め設定された負電圧となるときの第２時刻とを検出する検出信号比較部と、
   前記第１時刻と前記第２時刻との間の時間幅に基づいて、磁界強度を示すデータ信号を出力するデータ信号変換部と、
   を備えることを特徴とする磁界検出装置。
2. 前記時間幅を電圧情報または電流情報に変換する帰還信号変換部と、
   前記電圧情報または電流情報から前記磁気素子に印加されている定常磁界をキャンセルする磁界を発生するための帰還信号を生成する帰還信号調整部と、
   を備え、
   前記データ信号変換部は、前記帰還信号を前記データ信号として出力する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の磁界検出装置。
3. 前記磁気素子は帰還コイルを有し、
   前記帰還信号調整部が、前記電圧情報から前記磁気素子に印加されている定常磁界をキャンセルする磁界を発生するための帰還信号を生成し、当該帰還信号を前記帰還コイルに入力する端子を有する構成となっている、
   ことを特徴とする請求項２に記載の磁界検出装置。
4. 前記励磁信号調整部が、前記交番信号から生成した交番電流に対し、前記帰還信号を重畳して、前記励磁検出コイルに印加する励磁信号を生成する、
   ことを特徴とする請求項２に記載の磁界検出装置。
5. 前記励磁信号生成部が、前記交番信号に対し、前記帰還信号を重畳する、
   ことを特徴とする請求項２に記載の磁界検出装置。
6. 前記交番信号に対し、前記帰還信号の電流レベルを調整して重畳する調整抵抗を有する、
   ことを特徴とする請求項２に記載の磁界検出装置。
7. 励磁検出コイルを有するフラックスゲート型の磁気素子に印加される定常磁界の強度を検出する際、当該磁気素子の出力から磁界強度の検出を行う磁界検出装置の制御方法であって、
   励磁信号生成部が、交番信号を生成する励磁信号生成過程と、
   励磁信号調整部が、前記交番信号から交番電流を生成し、前記交番電流を基に前記励磁検出コイルに印加する励磁電流を生成する励磁信号調整過程と、
   交番信号調整部が、前記励磁信号調整部の出力に接続され、前記励磁信号調整部の出力する前記励磁電流を強度調整し、検出信号を出力する交番信号調整過程と、
   検出信号比較部が、前記検出信号が予め設定された正電圧となるときの第１時刻と、予め設定された負電圧となるときの第２時刻とを検出する検出信号比較過程と、
   データ信号変換部が、前記第１時刻と前記第２時刻との間の時間幅に基づいて、磁界強度を示すデータ信号を出力するデータ信号変換過程と、
   を有することを特徴とする磁界検出装置の制御方法。

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