JP2017181379A - 磁気検出素子及び磁気インピーダンスセンサ - Google Patents
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Abstract
【課題】従来よりもヒステリシス特性を向上した磁気検出素子及び磁気インピーダンスセンサを提供すること。【解決手段】磁気検出素子２は、感磁部２１と、コイル２５、２６とを備える。感磁部２１は、外部磁界に応じて電磁気特性が変化するワイヤ状の部材である。感磁部２１は、結晶構造を有する中心部と、非結晶質合金を含み、中心部の外周部に形成された表層部とを有する。コイル２５、２６は、感磁部２１に作用する外部磁界に対応した誘起電圧を検出する。【選択図】図１
Description
本発明は、磁気検出素子及び磁気インピーダンスセンサに関する。
近年、生体細胞が生ずる磁気信号の検出に用いられる磁気検出装置が種々開発されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の磁気検出装置は、一対の磁気センサと、結合部材とを備える。一対の磁気センサは各々、磁界を検知するための感磁部を有する。結合部材は、一対の感磁部とともに磁気回路を構成する。一対の感磁部の感磁方向と結合部材の長手方向とは、一対の感磁部において共通して印加される磁界を等しく検知できる程度に一致している。
特許文献１に記載の磁気検出装置において、ヒステリシス特性の向上が要望されている。
本発明は、従来よりもヒステリシス特性を向上した磁気検出素子及び磁気インピーダンスセンサを提供することを目的とする。
本発明の第一態様に係る磁気検出素子は、外部磁界に応じて電磁気特性が変化するワイヤ状の部材であって、結晶構造を有する金属を含む中心部と、非結晶質合金を含み、前記中心部の外周部に形成された表層部とを有する感磁部と、前記感磁部に作用する前記外部磁界に対応した誘起電圧を検出するコイルとを備える。感磁部と、コイルとを備えるタイプの磁気検出素子は、感磁部に高周波のパルス電流を流すと表皮効果により、感磁部のインピーダンスが外部磁界によって変化する現象を利用して測定対象物の磁気を検出する。従来の磁気検出素子では、感磁部の磁気異方性について、感磁部の中心部と、表層部とではばらつきがある。従来の磁気検出素子は、感磁部の中心部において一部磁化し、ヒステリシス特性が悪化する場合がある。これに対し、第一態様の磁気検出素子は、感磁部を形成する非結晶質合金を中心部において結晶化させることにより、感磁部の中心部と、感磁部の表層部とで磁気特性を分断できる。したがって、磁気検出素子は、中心部が部分的に磁化することによる影響を低減でき、ヒステリシス特性を向上でき、表層部における電磁気特性の変化を好適に検知できる。
第一態様の磁気検出素子において、前記非結晶質合金は、ガラス転移を示してもよい。この場合の磁気検出素子は、感磁部を形成するガラス転移を示す非結晶質合金（金属ガラス）を中心部において結晶化させることにより、感磁部の中心部と、感磁部の表層部とで磁気特性を分断できる。したがって、磁気検出素子は、中心部が部分的に磁化することによる影響を低減でき、ヒステリシス特性を向上でき、表層部における電磁気特性の変化を好適に検知できる。
第一態様の磁気検出素子において、前記非結晶質合金は、コバルト（Ｃｏ）、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、ケイ素（Ｓｉ）、ホウ素（Ｂ）、クロム（Ｃｒ）、リン（Ｐ）、炭素（Ｃ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、ハフニウム（Ｈｆ）、モリブデン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）からなる群から選択される少なくとも２種の金属からなる合金であってもよい。この場合の磁気検出素子では、感磁部のインピーダンスが外部磁界に依存して変化し、微弱な外部磁界に感応して高感度で応答性のよいインピーダンス変化を示す。磁気検出素子は、正負磁界に対するインピーダンス変化の対称性が良好であり、磁界強度の変化方向に依存するヒステリシスが僅少である。
第二態様の磁気インピーダンスセンサは、第一態様の磁気検出素子と、前記感磁部に入力されるパルス電流を発生するパルス発生部と、前記コイルに接続され、前記パルス電流が前記感磁部に流れた時に、前記コイルから出力される前記誘起電圧を取得する電圧取得部とを備える。第二態様の磁気インピーダンスセンサを用いた磁気信号の検出において、従来に比べてヒステリシス特性を向上できる。
第二態様の磁気インピーダンスセンサにおいて、前記磁気検出素子の前記感磁部は、前記感磁部の延設方向における中点を通り、前記延設方向に対して直角な直線及び面の何れかである基準について対称の形状を有し、前記磁気検出素子の前記コイルは、前記基準について対称となるように一対設けられ、前記電圧取得部は、一対の前記コイルの各々から出力される前記誘導電圧の差分を出力してもよい。この場合の磁気インピーダンスセンサでは、一対のコイルが、１本の感磁部の延設方向における基準に対して対称となるように設けられるので、電圧取得部が一対のコイルの内の一方を参照用のコイルとし、他方を測定用のコイルとして用いることで、地磁気等の環境磁界の影響を好適に相殺することができる。
本発明の実施形態を、図面を参照して順に説明する。図１及び図２を参照して、磁気インピーダンスセンサ及び磁気検出素子の物理的構成を説明する。図１の上下方向、及び左右方向が各々、磁気インピーダンスセンサ（以下、単に「センサ」という。）１及び磁気検出素子２の上下方向、及び左右方向である。
図１に示すように、センサ１は、磁気検出素子２及び回路部３を備える磁気インピーダンスセンサである。磁気検出素子２は、感磁部２１と、感磁部２１の磁束の変化を検出する一対のコイル２５、２６を備える。感磁部２１は、外部磁界に応じて電磁気特性が変化する、左右方向を長手方向Ｌ（延設方向、軸方向）とする棒状のワイヤである。感磁部２１の長さ及び径は、感磁部２１のインピーダンス特性、及び目標感度等を考慮して適宜設定される。感磁部２１は、例えば、長さ７２ｍｍ、線径３０μｍのものが用いられる。
感磁部２１は、非結晶質合金を用いて形成される。図２に示すように、感磁部２１は、中心部２２及び表層部２３を有する。中心部２２は、結晶構造を有する金属を含む。表層部２３は、非結晶質合金を含み、中心部２２の外周部に形成される。本例の表層部２３は、ガラス転移を示す非結晶質合金（金属ガラス）を含む。表層部２３の非結晶質合金は、コバルト（Ｃｏ）、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、ケイ素（Ｓｉ）、ホウ素（Ｂ）、クロム（Ｃｒ）、リン（Ｐ）、炭素（Ｃ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、ハフニウム（Ｈｆ）、モリブデン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）からなる群から選択される少なくとも２種の金属からなる合金であることが好ましい。表層部２３のガラス転移を示す非結晶質合金は、例えば、組成式Ｆｅ５６Ｃｏ７Ｎｉ７Ｚｒ８Ｎｂ２Ｂ２０又はＦｅ５６Ｃｏ７Ｎｉ７Ｚｒ６Ｎｂ４Ｂ２０で表される合金である。
感磁部２１に通電された場合、表層部２３の金属原子のスピンは、感磁部２１の円周方向に配列する。ここで、「スピン」とは、１原子当たりの磁気モーメントをいう。感磁部２１の中心部２２と表層部２３とは、感磁部２１に対して直流電流を通電することにより、所定条件となるように加熱後に冷却する熱処理を行うことで形成される。所定条件とは、感磁部２１を形成する金属ガラス合金の中心部２２における温度が結晶化温度以上となり、且つ表層部２３における温度が結晶化温度以下となる条件である。つまり、感磁部２１の中心部２２と、表層部２３との各々は、感磁部２１が通電により発熱した場合に、表層部２３の温度が放射及び対流の影響で中心部２２の温度に比べ低くなることを利用して形成される。
より詳細には通電により感磁部２１を熱処理する場合、以下の点を考慮して所定条件を決定する。単位長さあたりの表面積Ａの感磁部２１が温度Ｔｗのときの放射熱量（輻射伝熱量）Ｑ１はＡ及びＴｗの４乗に比例する。室温Ｔからの輻射吸熱はＴの４乗に比例する。
輻射伝熱量Ｑ１∝Ａ・（Ｔｗ４−Ｔ４）
また対流による放熱量（対流伝熱量）Ｑ２は表面積及び周囲との温度差に比例する。
対流伝熱量Ｑ２∝Ａ・（Ｔｗ−Ｔ）
上記の２つが放熱の主な経路であるとすると、総放熱量Ｑｒは表面積Ａに比例する。
Ｑｒ＝Ｑ１＋Ｑ２∝Ａ
通電開始後、充分時間が経ったとき、発熱量Ｑｅは総放熱量Ｑｒに釣り合っている。
Ｑｅ＝Ｑｒ
発熱量Ｑｅは感磁部２１の電気抵抗Ｒ及び電流値の２乗（Ｉ２）に比例する。
Ｑｅ＝Ｒ・Ｉ２
Ｉ＝√（Ｑｅ／Ｒ）＝√（Ｑｒ／Ｒ）∝√（Ａ／Ｒ）
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上記の２つが放熱の主な経路であるとすると、総放熱量Ｑｒは表面積Ａに比例する。
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図１に示すように、感磁部２１の両端には、感磁部２１にパルス電流を印加することができるように配線が設けられている。感磁部２１の一端（左端）には後述するパルス発生部３１が接続され、他端（右端）は接地されている。
一対のコイル２５、２６は各々、中空のコイル状に設けられている。一対のコイル２５、２６は、感磁部２１に作用する外部磁界に対応した誘起電圧を検出する。一対のコイル２５、２６の一端（左端）は各々、電圧取得部３２に接続され、他端（右端）は各々接地されている。一対のコイル２５、２６は互いに同一の形状である。一対のコイル２５、２６は各々、例えば、線径６０μｍ、内径０．２ｍｍ、巻数５００、及び長さ１０ｍｍの中空のコイルである。
一対のコイル２５、２６の中空部分には、感磁部２１が通されている。感磁部２１は一対のコイル２５、２６の中空部分を通る（貫く）様に配設される。一対のコイル２５、２６は各々、基準について対称となるように配置される。基準は、感磁部２１の延設方向における中点Ｍを通り、感磁部２１の延設方向に対して直角な直線及び面の何れかである。かかる構成によれば、感磁部２１の外部磁界は、感磁部２１の長手方向Ｌに関して対称に分布することが発明者らの知見により分かっている。そのため、磁気検出素子２は、一対のコイル２５、２６はそれぞれ、感磁部２１における磁界、すなわち、両者に共通して印加される外部磁界を検出できる。
一対のコイル２５、２６のうち、一方のコイル２５は測定対象物が生ずる磁界を検出するための測定用のコイルである。他方のコイル２６は、測定対象物からの磁界を検出しない一方、地磁気等の測定対象物以外によって生ずる磁界である外部磁界を検出する。参照用のコイル２６は測定対象物からの磁界を検出しない様に配設されている。２つのコイル２５、２６は近ければ近いほど、その差分は小さくなり外部のノイズに対して有利になるが、測定対象物の磁界が大きければ、測定用、参照用のコイル両方で検出してしまい、結果、測定対象物の磁界を精度よく検出できない。２つのコイル２５、２６の距離を適切に配置すること（参照用のコイル２６では測定対象物の磁界を検出しない距離）により測定対象物からの磁界を差分として精度よく検出できる。例えば感磁部２１の長さ７２ｍｍ、コイルの長さが１０ｍｍ、感磁部２１の左右両端が１ｍｍずつコイル２５、２６から突出していると一対のコイル２５、２６間の距離は５０ｍｍと設定される。
回路部３は、パルス電流を感磁部２１に印加するパルス発生部３１、及び一対のコイル２５、２６の出力信号を処理し、磁気検出素子２において検出された磁界強度に関する情報を算出する電圧取得部３２を備える。パルス発生部３１は、アンプ３３を介して、感磁部２１に接続される。パルス発生部３１によって生成されたパルス電流は、アンプ３３によって所定の増幅が行なわれ、感磁部２１に印加される。パルス電流は、アンプ３３により振幅が２から３Ｖとなるように増幅される。パルス電流の繰り返し周波数は、センサ１の感度が良好となる繰り返し周波数が選択される。例えば、繰り返し周波数が１０ｋＨｚ以上においてはセンサの感度がほぼ一定である場合には、繰り返し周波数に１０ｋＨｚとされる。パルス幅は、センサ１が高感度化するように、予め実験的にあるいはシミュレーションにより得られた値に設定される。具体的には、感磁部２１のインピーダンス変化が最も顕著な周波数が１０ＭＨｚである場合には、パルス幅が５０ｎｓとなり、デューティー比は０．０００５となる。
電圧取得部３２は、一対のコイル２５、２６に接続され、パルス電流が感磁部２１に流れた時に、一対のコイル２５、２６から出力される誘起電圧を取得する。電圧取得部３２は、電圧取得回路３４、３６、バッファアンプ３５、３７、及び差動アンプ３８を備える。電圧取得回路３４、３６には各々、コイル２５、２６の両端電位差（起電力）が入力される。電圧取得回路３４、３６は、感磁部２１へのパルス電流の印加開始によりコイル２５、２６に発生する誘導電圧を出力する。誘導電圧は、感磁部２１へのパルス電流の印加開始からピークを含む時間範囲（例えば、１０ｎｓ〜５０ｎｓ）の電圧値が積分されて出力される。電圧取得回路３４、３６には前述のパルス発生部３１によって出力されるパルス電流が印加されており、電圧取得回路３４、３６はこのパルス電流の印加開始をスイッチとして作動する。バッファアンプ３５、３７は各々、電圧取得回路３４、３６の出力を差動アンプ３８へ流す。差動アンプ３８は、バッファアンプ３５を介した電圧取得回路３４の出力と、バッファアンプ３７を介した電圧取得回路３６の出力との差を、センサ１に接続される装置（例えば、パーソナルコンピュータ）に出力する。
本実施形態の磁気検出素子２では、コイル２５、２６が基準について対称な位置に設けられている。このため、外部磁界のみが印加されている場合の差動アンプ３８の出力は、理論的には零であり、実際にはノイズのみが出力される。一方、測定対象物がセンサ１の検出対象範囲に存在あるいは通過した場合には、局所的に外部磁界が影響を受けるため、一対のコイル２５、２６のうちのコイル２５がより測定対象物の磁気の影響を受けることとなる。そのため、両者の差動出力に変動が生じる。
磁気インピーダンスセンサ１及び磁気検出素子２は各々、本発明の磁気インピーダンスセンサ及び磁気検出素子の一例である。感磁部２１、中心部２２、及び表層部２３は各々、本発明の感磁部、中心部、及び表層部の一例である。一対のコイル２５、２６は、本発明の一対のコイルの一例である。パルス発生部３１及び電圧取得部３２は各々、本発明のパルス発生部及び電圧取得部の一例である。
［評価試験］
本実施形態の磁気検出素子及び磁気インピーダンスセンサの出力特性を評価する試験を行った。評価試験は、図３に示すセンサ１０１を用いて行った。図３に示すようにセンサ１０１は、磁気検出素子１０２及び回路部１０３を備える磁気インピーダンスセンサである。磁気検出素子１０２は、外部磁界に応じて電磁気特性が変化するワイヤ状の感磁部１２１と、感磁部１２１の磁束の変化を検出するコイル１２５を備える。コイル１２５は、線径が６０μｍであり、内径が０．５であり、巻き数が１０００であり、長さが１０ｍｍのものを用いた。感磁部１２１は、線径の３０μｍ アモルファスワイヤ Ｆｅ−Ｃｏ−Ｓｉ−Ｂ （ユニチカ製 センシィ Ａ１１１ ３０ＤＣ２Ｔ）を用いた。コイル１２５の一端（左端）は回路部１０３に接続され、他端（右端）は接地される。感磁部１２１の一端（左端）は回路部１０３に接続され、他端（右端）は接地される。回路部１０３は、パルス電流を感磁部１２１に印加するパルス発生部１３１と、コイル１２５の出力信号を処理し、磁気検出素子１０２において検出された磁界強度に関する情報を算出する電圧取得部１３２とを備える。回路部１０３は、装置１０４に接続される。松定プレシジョン株式会社製 ＰＫ６０−６．６を用い、室温条件下で感磁部１２１に直流電流を印加した磁気検出素子１０２を実施例とし、印加しない磁気検出素子を比較例とした。感磁部１２１に直流電流を印加することにより、実施例では感磁部１２１の中心部は、結晶化した金属を含む。
本実施形態の磁気検出素子及び磁気インピーダンスセンサの出力特性を評価する試験を行った。評価試験は、図３に示すセンサ１０１を用いて行った。図３に示すようにセンサ１０１は、磁気検出素子１０２及び回路部１０３を備える磁気インピーダンスセンサである。磁気検出素子１０２は、外部磁界に応じて電磁気特性が変化するワイヤ状の感磁部１２１と、感磁部１２１の磁束の変化を検出するコイル１２５を備える。コイル１２５は、線径が６０μｍであり、内径が０．５であり、巻き数が１０００であり、長さが１０ｍｍのものを用いた。感磁部１２１は、線径の３０μｍ アモルファスワイヤ Ｆｅ−Ｃｏ−Ｓｉ−Ｂ （ユニチカ製 センシィ Ａ１１１ ３０ＤＣ２Ｔ）を用いた。コイル１２５の一端（左端）は回路部１０３に接続され、他端（右端）は接地される。感磁部１２１の一端（左端）は回路部１０３に接続され、他端（右端）は接地される。回路部１０３は、パルス電流を感磁部１２１に印加するパルス発生部１３１と、コイル１２５の出力信号を処理し、磁気検出素子１０２において検出された磁界強度に関する情報を算出する電圧取得部１３２とを備える。回路部１０３は、装置１０４に接続される。松定プレシジョン株式会社製 ＰＫ６０−６．６を用い、室温条件下で感磁部１２１に直流電流を印加した磁気検出素子１０２を実施例とし、印加しない磁気検出素子を比較例とした。感磁部１２１に直流電流を印加することにより、実施例では感磁部１２１の中心部は、結晶化した金属を含む。
実施例の感磁部１２１の熱処理の条件は、直流電流の値と、印加時間とを変化させた場合の感磁部１２１の軸方向Ｌの透磁率を計測した値に基づき決定した。印加する直流電流の値が一定である場合、通電時間が長いほど透磁率が低下する。通電によって感磁部１２１の中心部において金属の結晶化が進むことにより、透磁率が低下すると考えられる。透磁率は、ある一定値に達すると、通電時間を増やしても変化しなくなる。直流電流を５０〜８０ｍＡの範囲の値、通電時間を０〜１８０分間の範囲の値で、種々の条件を検討し、実施例の感磁部１２１の熱処理条件を７０ｍＡの直流電流を１２０分印加することとした。
実施例と、比較例とについて、測定範囲と、ヒステリシス特性について評価試験を行った。測定範囲の評価試験は、磁束密度を既知の値（μＴ）に変化させた場合の、磁気インピーダンスセンサの出力値（Ｖ）を測定することにより行った。測定範囲の評価試験を図４に示す。図４に示すように、白抜きの四角で示す比較例では、磁束密度−５０μＴ程度で、磁気インピーダンスセンサの出力値と、磁束密度とがリニアな関係を示さなくなった。これは、比較例では磁束密度−５０μＴ程度で飽和磁界に至ったためであると考えられる。これに対し黒丸で示す実施例では、−８０〜２０μＴの範囲で磁気インピーダンスセンサの出力値と、磁束密度とがリニアな関係を示した。
ヒステリシス特性について評価試験は、磁束密度を既知の値（μＴ）に変化させた場合の、磁気インピーダンスセンサの出力値（Ｖ）を測定することにより行った。図５に示すように、白抜きの四角で示す比較例に比べ、黒丸で示す実施例の方が、ヒステリシス特性が良好であった。
磁気インピーダンスセンサの感磁部の表層部の磁化は、外部磁界と中心部からの漏洩磁界の両方の影響を受けている。感磁部の中心部の磁化は感磁部の長手方向Ｌで保磁力を持っている。磁化ベクトルの方向の逆向きに外部から磁界が印加された場合は保磁力を超えると、磁化ベクトルの向きの反転が生じることが磁気インピーダンスセンサのヒステリシス特性に影響を与えている。感磁部に直流電流を印加することで、感磁部にジュール熱が発生し温度が上昇する。室温環境において感磁部に電流を印加させる場合、感磁部の中心部と表層部とでは、温度に差があるので、感磁部の内部のみ結晶化が進み、感磁部の表層部の磁気異方性は保たれる。つまり、中心部は結晶化した金属を含む一方で、表層部は非結晶質合金を含む感磁部が得られる。これにより、感磁部の表層部とで磁気特性が分断され、ヒステリシス特性の向上と、飽和磁界範囲の拡大がもたらされたと考えられる。
同様に、感磁部の金属材料として、ガラス転移を示す合金（所謂、金属ガラス）を用いた場合にも、中心部は結晶化した金属を含む一方で、表層部は非結晶質合金を含む感磁部が得られる。ガラス転移を示す非結晶質合金では、ガラス転移点と、結晶化温度との間に差があるため、感磁部の中心部のみの金属を結晶化させる際の温度制御が容易である。
一般に、感磁部と、コイルとを備える磁気検出素子は、感磁部の表層部に存在するスピンが外部磁界強度に応じて感磁部の軸方向に傾く変化量をコイルで出力する。従来の磁気検出素子では、感磁部の磁気異方性について、感磁部の中心部と、表層部との間にばらつきがある。従来の磁気検出素子は、感磁部の中心部において一部磁化しているものもあるので、ヒステリシス特性が悪化する場合がある。これに対し、センサ１の磁気検出素子２は、感磁部２１の中心部２２の磁気異方性を、感磁部２１を形成する非結晶質合金（金属ガラス）を中心部において結晶化させることにより、感磁部２１の中心部２２と、感磁部２１の表層部２３とで磁気特性を分断できる。したがって、磁気検出素子２は、表層部２３における電磁気特性の変化を好適に検知できる。
感磁部２１の表層部２３の非結晶質合金は、コバルト（Ｃｏ）、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、ケイ素（Ｓｉ）、ホウ素（Ｂ）、クロム（Ｃｒ）、リン（Ｐ）、炭素（Ｃ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、ハフニウム（Ｈｆ）、モリブデン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）からなる群から選択される少なくとも２種の金属からなる合金である。磁気検出素子２では、感磁部２１のインピーダンスが外部磁界に依存して変化し、微弱な外部磁界に感応して高感度で応答性のよいインピーダンス変化を示す。磁気検出素子２は、正負磁界に対するインピーダンス変化の対称性が良好であり、磁界強度の変化方向に依存するヒステリシスが僅少である。
感磁部２１は、感磁部２１の延設方向における中点Ｍを通り、延設方向に対して直角な直線及び面の何れかである基準について対称の形状を有し、一対のコイル２５、２６は、基準について対称となるように設けられる。磁気検出素子２では、一対のコイル２５、２６が、１本の感磁部２１の延設方向における基準に対して対称となるように設けられる。このためセンサ１は、電圧取得部３２が一対のコイル２５、２６の内の一方を参照用のコイル２６とし、他方を測定用のコイル２５として用い、一対のコイル２５、２６の各々から出力される誘導電圧の差分を出力することで、地磁気等の環境磁界の影響を好適に相殺することができる。
本発明の磁気検出素子及び磁気インピーダンスセンサは、上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更が加えられてもよい。例えば、以下の変形が適宜加えられてもよい。
磁気検出素子及び磁気インピーダンスセンサの構成は適宜変更してよい。磁気検出素子は、磁気インピーダンスセンサ以外の磁気センサ（例えば、フラックスゲートセンサなど）に適用されてもよい。磁気検出素子が有するコイルの数は、１以上であればよく適宜変更されてよい。感磁部は、外部磁界に応じて電磁気特性が変化するワイヤ状の部材であって、結晶構造を有する金属を含む中心部と、非結晶質合金を含み、中心部の外周部に形成された表層部とを有していればいい。したがって、感磁部が含む金属材料は、ガラス転移を示す非結晶質合金に限定されず適宜変更さえてよい。感磁部は、基準について対称の形状を有し、コイルは、基準について対称となるように一対設けられなくてもよい。磁気インピーダンスセンサにおいて、パルス発生部と、電圧取得部との構成は各々、適宜変更されてよい。
１、１０１ 磁気インピーダンスセンサ
２、１０２ 磁気検出素子
３、１０３ 回路部
２１、１２１ 感磁部
２２ 中心部
２３ 表層部
２５、２６、１２５ コイル
３１、１３１ パルス発生部
３２、１３２ 電圧取得部
３３ アンプ
３４、３６ 電圧取得回路
３５、３７ バッファアンプ
３７ バッファアンプ
３８ 差動アンプ
２、１０２ 磁気検出素子
３、１０３ 回路部
２１、１２１ 感磁部
２２ 中心部
２３ 表層部
２５、２６、１２５ コイル
３１、１３１ パルス発生部
３２、１３２ 電圧取得部
３３ アンプ
３４、３６ 電圧取得回路
３５、３７ バッファアンプ
３７ バッファアンプ
３８ 差動アンプ
Claims (5)
- 外部磁界に応じて電磁気特性が変化するワイヤ状の部材であって、結晶構造を有する金属を含む中心部と、非結晶質合金を含み、前記中心部の外周部に形成された表層部とを有する感磁部と、
前記感磁部に作用する前記外部磁界に対応した誘起電圧を検出するコイルと
を備えることを特徴とする磁気検出素子。 - 前記非結晶質合金は、ガラス転移を示すことを特徴とする請求項１に記載の磁気検出素子。
- 前記非結晶質合金は、コバルト（Ｃｏ）、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、ケイ素（Ｓｉ）、ホウ素（Ｂ）、クロム（Ｃｒ）、リン（Ｐ）、炭素（Ｃ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、ハフニウム（Ｈｆ）、モリブデン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）からなる群から選択される少なくとも２種の金属からなる合金であることを特徴とする請求項１又は２に記載の磁気検出素子。
- 前記１から３の何れかに記載の磁気検出素子と、
前記感磁部に入力されるパルス電流を発生するパルス発生部と、
前記コイルに接続され、前記パルス電流が前記感磁部に流れた時に、前記コイルから出力される前記誘起電圧を取得する電圧取得部と
を備えることを特徴とする磁気インピーダンスセンサ。 - 前記磁気検出素子の前記感磁部は、前記感磁部の延設方向における中点を通り、前記延設方向に対して直角な直線及び面の何れかである基準について対称の形状を有し、
前記磁気検出素子の前記コイルは、前記基準について対称となるように一対設けられ、
前記電圧取得部は、一対の前記コイルの各々から出力される前記誘導電圧の差分を出力することを特徴とする請求項４に記載の磁気インピーダンスセンサ。
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2005062000A (ja) * | 2003-08-12 | 2005-03-10 | Sankyo Seiki Mfg Co Ltd | 磁気検出素子および磁気検出回路 |
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| JP2012185103A (ja) * | 2011-03-07 | 2012-09-27 | Nagoya Univ | 磁気検出装置 |
-
2016
- 2016-03-31 JP JP2016071306A patent/JP2017181379A/ja active Pending
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