JP2020020786A - 多点平衡構成の磁気計 - Google Patents

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Abstract

【課題】磁気弾性センサ装置のノイズ電界効果を排除する。【解決手段】強磁性部材１は、軸方向に配置され反対方向の磁化を持つ複数の磁気トラック１５５、１５６を含む。複数の磁気トラック１５５、１５６には、少なくとも１つのコイルを含む第１の磁場センサ１５３、１５４および第２の磁場センサ１５７、１６３が強磁性部材１に関して径方向に配置され、周囲環境から、及び／又は、強磁性部材１からの磁気情報を検出して信号を発信する。磁気トラック１５５、１５６に関連付けられた磁場センサ１５３、１５４，１５７、１６３によって生成された信号は、信号チャンネルＣｈ１、Ｃｈ２を形成する。信号チャンネルＣｈ１、Ｃｈ２を形成するために、第１の磁場センサ１５３、１５４及び第２の磁場センサ１５７、１６３は、割り当てられた磁気トラックの磁化の方向に沿って組み合わされる。【選択図】図１

Description

本発明は、製品の誤差、干渉作用、又は、他の影響による磁気的影響を判定するための磁気弾性センサ装置に関する。磁気弾性センサ装置は、少なくとも部分的に強磁性物質から成る部材、具体的には、外部の磁気の影響を判定するための２つ以上のセンサを含む装置を備える。
このような装置は、特に、少なくとも１つの磁気弾性センサを含む。磁気弾性センサの一例は、US 9,347,845 B2に開示されている。
磁気弾性センサは、長手方向に延びるシャフト状部材を有しており、この部材は、負荷を受ける。磁気弾性活性領域が、当該部材の一部に直接的又は間接的に取り付けられるか、又は、当該部材の一部を形成することにより、機械的応力がこの活性領域に伝達されるようになっている。この活性領域の磁気的に偏極した領域は、加えられる応力が大きくなる程、らせん状になる。磁気弾性活性領域に近接して、この磁気的に偏極した領域から発生する応力誘導磁束に対応する信号を出力する磁場センサが配置されている。この磁気センサは、せん断応力及び圧縮応力のうちの１つを測定する。この磁気センサは、上記部材に対する所定かつ固定の空間整合性を有するように配置された、少なくとも１つの方向感受性磁場センサを含んでいてよい。
US 2016/0238472 A1によれば、外部の磁気の影響を判定する装置は、少なくとも部分的に強磁性物質から成る部材を含む。これは、磁化可能領域が、少なくとも３つの磁気トラックを含むことをさらに示している。これらのうちの隣接する磁気トラックは、それぞれ、互いに逆方向に磁化されている。少なくとも３つの磁気トラックは、この部材に関して軸方向に配置されている。
上記部材の径方向に配置された信号発信用の第１の磁場センサの少なくとも１つのコイルは、第１の外部磁気トラックと少なくとも１つの中央磁気トラックとに割り当てられることが可能である。前記部材に関して径方向に配置された信号発信用の第２の磁場センサの少なくとも１つのコイルは、少なくとも１つの中央磁気トラックと第２の外部磁気トラックとに割り当てられることが可能である。
第１のセンサの信号は、第２のセンサの信号に関連付けて設定される。
磁気トラックＡ及び磁気トラックＢにわたる磁場、並びに、磁気トラックＢ及び磁気トラックＣにわたる磁場の量、又は、磁場間の差分に関する情報が得られる。
各測定が、チャンネルを個別に接続することにより行われるため、当該チャンネルにより出力される信号を、必要に応じて生成可能である。
［従来技術の欠点］
現在の磁場センサの多くでは、満足する状態で並行して測定される２つ以上の部材の製造公差を除去することは困難である。
最新の磁場センサの多くは、測定素子の公差又は部材の形状のいずれかにより生成された誤差を抽出しない。
多くの場合、電流検知素子が、複数の磁気バンドを十分にカバーする並列チャンネルを使いこなすことは難しい。
不要なノイズを除去するために情報を収集することと、警告の目的で情報を収集することとを同時に行うことは、難しいことが分かっている。
公知の磁場センサは、近接場の量、又は、幾つかの磁気トラックにわたる磁場間の差分といった他の情報を提供しない。
現在の磁場センサが行う測定は、ノイズや、周囲環境におけるいかなる磁場変化も抽出しない。
本願は、磁束ゲート、ホール効果センサ、磁気抵抗センサ等の何等かの技術に基づき得る磁場センサに関する。以下では、本願は、磁場センサとしてのセンサに関する。
US 9,347,845 B2 US 2016/0238472 A1
US 2016/0238472は、出願人の従来発明を保護するものであり、極めて多数の技術的応用において満足する結果を提供するものである。
しかしながら、実務では、近接場ノイズ及びコモンモードフィールドの較正が、あらゆる応用の要件を満たしている訳ではない。
まだ、実施には、多くの改善点及びさらなる作用があり、これが、以下に記載する本発明の目的に繋がる。
本発明の一目的は、複数のチャンネルが厳密に一致するように、各チャンネルを個別に較正可能な磁気弾性センサ装置を提供することにある。したがって、本発明の一目的は、近接場ノイズ、コモンモードフィールド、及び、他の不要なノイズ信号を較正することにある。
他の一態様は、悪影響を個別に除去することである。
本発明の他の目的は、磁気弾性センサ装置のチャンネル信号を効果的かつ信頼性を有して組み合わせて、ノイズ電界効果を排除することにある。このノイズ電界効果は、コモンモードノイズフィールドから生じ得る。
いうまでもないが、ノイズの発生源は、コモンモードノイズフィールド以外のノイズフィールドであってもよい。
また、磁気弾性センサ装置は、既知の近接場を排除するために較正可能なチャンネルを提供するはずである。
本発明の他の目的は、磁気弾性センサ装置のコイルを分割して別々のチャンネルを形成させるように構成され得る、磁気弾性センサ装置を提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、さらにセンサを分割して別々のチャンネルを形成させる、磁気弾性センサ装置を生成することにある。
また、磁気弾性センサ装置は、一方では、トライバンド用途又はそれ以上の数のバンド用途、及び／又は、２つの磁気バンドを用いた用途で、機能可能となるはずである。磁気弾性センサ装置は、他方では、単一の磁気バンドを用いて使用されるはずである。
したがって、磁気弾性センサ装置は、任意の数の磁気トラック、及び、任意の数の磁場センサ、及び／又は、少なくとも１つの関連付けられたコイルを用いて測定可能であるはずである。
本発明の他の目的は、センサの機能を変化させることを可能にすることにある。
これに関して、本発明のさらなる目的は、不要な悪影響を自動的に除去することが可能な信号を提供するセンサを生成することにある。
本発明の他の目的によれば、測定対象の部材の製造公差とは無関係に、センサ信号のコモンモードの取り消しが可能になるはずである。
本発明のさらなる目的は、コモンモードフィールドの磁場強度と、センサに存在する近接場の磁場強度とを、同時に測定するセンサを提供することにある。
他の実施形態は、任意の数の磁気バンド、センサ、及び／又は、コイルを含む装置を対象とし得る。
本発明の他の目的によれば、センサは、センサに存在する不要なノイズを除去するための情報と、警告の目的用の情報とを、同時に収集することを提供する。
上述の課題は、請求項１、及び、対応する従属請求項に記載の好ましい実施形態によって解決される。
［最も近い従来技術の機能］
最も近い従来技術は、本発明の発明者によるUS 2016/0238472である。
図４は、最も近い従来技術の一例である。図４は、３つの磁気トラック１５５、１５６、及び、１６１を有するトライバンド構成の強磁性部材１を示している。これらの磁気トラック１５５、１５６、及び、１６１は、互いに隣接して配置されている。磁気トラック１５５、１５６、及び、１６１は、中央磁気トラック１５６を含む。この中央磁気トラック１５６の各側面に隣接して、少なくとも１つの外側磁気トラック１５５、１６１が配置されている。
各磁気トラック１５５、１５６、及び、１６１は、反対の磁化を有している。
各磁気トラック１５５、１５６、及び、１６１は、磁場センサ１５３、１５４、１５７、１６３、１５８、１５９、１６０、及び、１６４のうちの少なくとも１つと通信する。
各チャンネルは、少なくとも２つのコイル（図示しない）を有している。
磁場センサ１５３、１５４、１５７、１６３、１５８、１５９、１６０、及び、１６４は、強磁性部材１の外周に配置されており、磁気トラック１５５、１５６、及び、１６１である磁気弾性活性領域に対して径方向に位置している。
磁場センサ１５３、１５４、１５７、１６３、１５８、１５９、１６０、及び、１６４は、当該部材に存在するせん断応力を測定する。
図４には、磁場センサ１５３、１５４、１５７、１６３、１５８、１５９、１６０、及び、１６４のうちの少なくとも２つ、及び／又は、対応する磁場センサ１５３、１５４、１５７、１６３、１５８、１５９、１６０、及び、１６４のコイルが、互いに軸方向に接続されて、デュアルデュアル構成のチャンネルＣｈ１、Ｃｈ２を形成している。
この磁場センサ１５３、１５４、１５７、１６３、１５８、１５９、１６０、及び、１６４のうちの少なくとも２つは、互いに、強磁性部材１に対して軸方向に接続されている。
例を挙げると、図４では、センサ１５３、１５８、１５４、１５９は、チャンネルＣｈ１を形成するだろう。他方、センサ１６０、１５７及び１６４、１６３は、互いに接続されて第２のチャンネルＣｈ２を形成するだろう。
図４に示される最も近い従来技術では、標準的な示差測定法を用いて、チャンネルＣｈ１及びＣｈ２の個別センサを形成している。
図４では、チャンネルＣｈ１は、磁場センサ１５３、１５８、１５４、及び、１５９から成り、チャンネルＣｈ２は、磁場センサ１６０、１５７、１６４、及び、１６３から成り、チャンネルＣｈ１及びＣｈ２は、デュアルデュアルバンド構成により組み合わされている。これらは共に、チャンネルＣｈ１及びＣｈ２の磁場センサを、強磁性部材１に対して軸方向において連結している。
図４の従来技術のトライバンド測定は、磁場センサ１５３、１５４、１５８、１５９を組み合わせた楕円１６８を用いて形成されている。楕円１６９は、磁場センサ１６０、１６４、１５７、及び、１６３を組み合わせている。
図４（従来技術）は、磁場センサ１５３、１５８、１５４、及び、１５９を組み合わせたもの（楕円１６８）と、磁場センサ１６０、１６４、１５７、及び、１６３を組み合わせたもの（楕円１６９）が、磁気トラック１５５、１５６、１６１のデュアルデュアル構成の一部であることを示している。
磁場センサ１５３、１５８、１５４、及び、１５９（楕円１６８）は、チャンネルＣｈ１と通信し、他方、磁場センサ１６０、１６４、１５７、及び、１６３（楕円１６９）は、チャンネルＣｈ２と通信する。
チャンネルＣｈ１及びＣｈ２をそれぞれ形成するために、楕円１６８（チャンネルＣｈ１）及び楕円１６９（チャンネルＣｈ２）の両方において、磁場センサ１５３、１５４、１５７、１６３、及び、１５８、１５９、１６０、１６４は、互いに、強磁性部材１に対して軸方向に結び付けられている。
図４に示される磁気トラック１５５、１５６、１６１のデュアルデュアルバンド構成において、中央磁気トラック１５６は、チャンネルＣｈ１及びチャンネルＣｈ２の両方に関連している。
換言すれば、図４のデュアルデュアル構成では、磁気トラック１５６は、チャンネルＣｈ１に関連する磁場センサ１５８及び１５９と通信する。しかしながら、磁気トラック１５６は、チャンネルＣｈ２に関連する磁場センサ１６０及び１６４とも通信する。
図４に示すデュアルデュアル構成は、２つのチャンネルＣｈ１及びＣｈ２を有しており、これらは、磁場センサ１５３、１５４、１５８、１５９（チャンネルＣｈ１）及び磁場センサ１６０、１６４、１５７、１６３を備えている。２つの個別チャンネルＣｈ１及びＣｈ２に関連する磁場センサ１６０、１５８、１５９、１６４は、いずれも、同じ磁気トラック１５６と通信する。
組み合わされた楕円１６８及び楕円１６９は、それぞれ、個別のＣｈ１（楕円１６８）及びＣｈ２（楕円１６９）を表している。
したがって、図４は、２つの個別の楕円１６８及び１６９を有している。各楕円１６８、１６９は、それぞれ、個別チャンネルＣｈ１及びＣｈ２によって示される個々の測定を表している。測定結果は、１つのチャンネルの１つの信号として出力されることになる。
楕円１６８及び楕円１６９であるデュアルデュアルオプションの組み合わされた信号が加算されると、この出力は、図５の楕円１７０の出力と全く同じになる。
図５は、最も近い従来技術の別の例の図である。図５は、トライバンド構成の３つの磁気トラック１５５、１５６、及び、１６１を有する強磁性部材１を示している。この磁気トラック１５５、１５６、及び、１６１は、互いに隣接して配置されている。磁気トラック１５５、１５６、及び、１６１は、中央磁気トラック１５６を含む。中央磁気トラック１５６の各側面に隣接して、少なくとも１つの外側磁気トラック１５５、１６１が配置されている。
各磁気トラック１５５、１５６、及び、１６１は、反対の磁化を有している。
各磁気トラック１５５、１５６、及び、１６１は、磁場センサ１５３、１５４、１５７、１６３、１５８、１５９、１６０、及び、１６４のうちの少なくとも１つと通信する。
各チャンネルは、少なくとも２つのコイル（図示しない）を有している。
磁場センサ１５３、１５４、１５７、１６３、１５８、１５９、１６０、及び、１６４は、強磁性部材１の外周に配置されており、磁気トラック１５５、１５６、及び、１６１である磁気弾性活性領域に対して径方向に位置している。
磁場センサ１５３、１５４、１５７、１６３、１５８、１５９、１６０、及び、１６４は、当該部材に存在するせん断応力を測定する。
図４と異なり、図５には、磁場センサ１５３、１５４、１５７、１６３、１５８、１５９、１６０、及び、１６４、及び／又は、磁場センサ１５３、１５４、１５７、１６３、１５８、１５９、１６０、及び、１６４の対応するコイルが、互いに、強磁性部材に関して軸方向に接続されており、単一のチャンネルＣｈ１を形成している。
この図５に示される最も近い従来技術は、標準的な示差測定法を用いて、チャンネルＣｈ１の、個々の磁場センサ１５３、１５４、１５７、１６３、１５８、１５９、１６０、及び、１６４、及び／又は、磁場センサ１５３、１５４、１５７、１６３、１５８、１５９、１６０、及び、１６４の対応するコイルを個別に形成する。
図５に示される対応するコイルを含むこれらの８つの磁場センサ１５３、１５４、１５７、１６３、及び、１５８、１５９、１６０、１６４は、楕円１７０の一部であり、磁気トラック１５５、１５６、１６１のトライバンド構成を構成する。
しかしながら、楕円１７０では、対応するコイルを含む磁場センサ１５３、１５４、１５７、１６３及び１５８、１５９、１６０、１６４は、１回の測定でカバーされる。測定結果は、１つのチャンネルの１つの信号として出力されることになる。
対応するコイルを含む磁場センサ１５３、１５４、１５７、１６３及び１５８、１５９、１６０、１６４は、単一のチャンネルＣｈ１を表している。しかしながら、チャンネルＣｈ１の磁場センサ１５３、１５４、１５７、１６３及び１５８、１５９、１６０、１６４は、２つの磁場センサの群に分割されている。したがって、チャンネルＣｈ１の磁場センサ１５３、１５４、１５７、１６３及び１５８、１５９、１６０、１６４の各群は、個別の磁気トラック１５５、１５６、及び、１６１に関連する。
個別の磁気トラック１５５は、磁場センサ１５３及び１５４に関連付けられており、他方、個別の磁気トラック１６１は、磁場センサ１５７及び１６３に関連付けられている。中央磁気トラック１５６は、２つの群の磁場センサ１５８、１５９及び１６０、１６４に関連する。
しかしながら、本発明は、上記で説明した従来技術とは、個別磁気トラックに関する測定を提供する点において区別される。磁気トラックは、磁化可能トラック又は磁気バンドと呼ばれることも可能である。以下の３つのオプションは、センサを複数の単一検知要素に分解可能な、複数の別の態様の例である。
以下では、用語「検知要素」とは、磁場センサ及び関連付けられた「コイル」といった「センサ」を指す。
［第１のオプション］
第１のオプションは、図１に示される２つのチャンネルＣｈ１、Ｃｈ２を指す。第１のチャンネルＣｈ１は、１つの磁気トラック１５５に関連し、第２のチャンネルＣｈ２は、磁気トラック１５６に関連する。
［第２のオプション］
第２のオプションは、３つのチャンネルＣｈ１、Ｃｈ２、Ｃｈ３を有する図２を指す。第１のチャンネルＣｈ１は、磁気トラック１５５に結び付けられており、他方、第２のチャンネルＣｈ２は、磁気トラック１５６に結び付けられている。チャンネルＣｈ３は、磁気トラック１６１と通信する。
［第３のオプション］
第３のオプションは、個別チャンネルである、同様に偏極された磁気トラックを組み合わせることを示している。例えば図３では、検知要素は、１５３、１５７、１５４、及び、１６３であり、１つのチャンネルを磁気トラック１５５及び１６１上に含み、第２のチャンネルは、１６０、１５８、１５９、及び、１６４を磁気トラック１５６の上に含む。
本発明の概要を、以下に説明する。
［磁気弾性センサ装置］
本発明によれば、磁気弾性センサ装置は、少なくとも２つの個別チャンネルを含む。これらの各チャンネルは、少なくとも１つの磁場センサを含む。
具体的には、磁気弾性センサ装置は、「２チャンネル２点デュアルバンド平衡センサ」を含む第１の実施形態を示し、第２の実施形態は、「３チャンネル２点トライバンド平衡センサ」を含む。第３の実施形態は、「２チャンネル２点トライバンド平衡センサ」を含む。しかしながら、磁気弾性センサ装置はこれらの実施形態に限定されないことは明らかである。US 2016/0238472の図面の一部が、本発明の図面と視覚的に類似しているので、本発明は、この最も近い従来技術との違いを強調することで、より詳細に説明可能である。したがって、この最も近い従来技術を、まず図４を参照しながら説明する。
［磁気弾性センサ装置は以下の要素を提供する］
磁気弾性センサ装置は、強磁性部材上に配置された少なくとも１つの個別磁気トラックを示す。トラックの同義語は、バンドという語であり、本明細書でも使用される。
強磁性部材は、長手方向に延びるシャフト状部材である。強磁性部材は、当該部材に機械的応力を導入する負荷を受ける。
少なくとも１つの磁気弾性活性領域が、当該部材の一部に直接的又は間接的に接続されるか、又は、当該部材の一部を形成する。これにより、機械的応力は、磁気弾性センサ装置の磁気弾性活性領域に伝達される。
好ましくは、この活性領域は、少なくとも１つの磁気的に偏極した領域を含む。この領域は、印加される応力が増大するほど、極性が活性化するような領域である。
少なくとも１つの磁場センサが、少なくとも１つの磁気弾性活性領域に近接して配置されている。この磁場センサは、磁気的に偏極した領域から生じる応力誘導型磁束に対応する信号を出力する。
磁場センサは、方向感受性磁場センサを含む。この磁場センサは、せん断応力、及び／又は、圧縮応力の少なくとも１つを測定するように構成されている。
また、磁場センサは、強磁性部材である部材に対して、所定かつ固定の空間整合性を有するように配置されている。
この強磁性部材は、好ましくは、少なくとも部分的に中空シャフトであり、機能性は、強磁性部材から離間され、かつ、径方向円周に配置された磁気弾性センサ装置の多数の磁場センサに関連している。
本発明の機能、及び、最も近い従来技術との相違点を図示し、図１〜図３及び図６を参照して説明する。
信号チャンネルを形成するために、第１の磁場センサ及び第２の磁場センサは、割り当てられた磁気トラックの磁化の方向に沿って、軸方向に互いに組み合わされている。
また、信号チャンネルを形成するために、第１の磁場センサ及び第２の磁場センサの対応するコイル同士は、割り当てられた磁気トラックの磁化の方向に沿って、軸方向に互いに組み合わされている。
また、信号チャンネルを形成するために、磁場センサ、及び／又は、対応するコイルを含む任意の検知要素が、割り当てられた磁気トラックの磁化の方向に沿って、軸方向に互いに組み合わされている。
各個別信号チャンネルの磁場センサ、及び／又は、対応するコイルは、部材に関して径方向に位置している。
各個別信号チャンネルの磁場センサ、及び／又は、対応するコイルは、部材に近接して位置している。
チャンネルＣｈ１、Ｃｈ２、Ｃｈ３は、少なくとも１つの磁場センサ１５３、１５４、１５７、１５８、１５９、１６０、１６３、１６４を含み、磁場センサ１５３、１５４、１５７、１５８、１５９、１６０、１６３、１６４は、少なくとも１つのコイルを含む。
信号を生成するために、磁場センサ１５３、１５４、１５７、１５８、１５９、１６０、１６３、１６４、及び／又は、磁場センサ１５３、１５４、１５７、１５８、１５９、１６０、１６３、１６４のコイルは、少なくとも１つの磁気トラック１５５、１５６、１６１と通信する。
チャンネルＣｈ１、Ｃｈ２、Ｃｈ３を形成するために、磁場センサ１５３、１５４、１５７、１５８、１５９、１６０、１６３、１６４、及び／又は、そのコイルは、磁気トラック１５５、１５６、１６１と通信する。これらの磁気トラックに対して、磁場センサ１５３、１５４、１５７、１５８、１５９、１６０、１６３、１６４、及び／又は、コイルは、径方向に配置されている。
図１では、チャンネルＣｈ１は、磁場センサ１５３及び磁場センサ１５４を含む。チャンネルＣｈ１はまた、磁場センサ１５３、１５４の少なくとも１つのコイルを含む。
したがって、チャンネルＣｈ１は、磁場センサ１５３、１５４に関連する。
チャンネルＣｈ１は、磁気トラック１５５に関連する。チャンネルＣｈ１と通信する磁場センサ１５３、１５４は、同じくチャンネルＣｈ１に関連する磁気トラック１５５に対して径方向に配置されている。
第２のチャンネルＣｈ２は、磁気トラック１５６に関連する。チャンネルＣｈ２と通信する磁場センサ１５７、１６３は、同じくチャンネルＣｈ２が関連する磁気トラック１５６に対して径方向に配置されている。
図２は、強磁性部材１がさらなる磁気トラック１６１を有する点において、図１と異なる構成を示す図である。したがって、図２には、３つの磁気トラック１５５、１５６、１６１が強磁性部材１上で互いに隣接しあって配置されている。
図２では、図１の構成に対して、さらなるチャンネルＣｈ３が加えられている。図２の第３のチャンネルＣｈ３は、磁気トラック１６１に関連する。
第３のチャンネルＣｈ３は、磁気トラック１６１に関連する。チャンネルＣｈ３と通信する磁場センサ１５８、１５９は、同じくチャンネルＣｈ３に関連する磁気トラック１６１に対して径方向に配置されている。
図３は、トライバンド構成を組み合わせて、２つのチャンネルＣｈ１及びＣｈ２にする方法の一例を示す図である。Ｃｈ１は、同様に偏極された磁気トラック１６１、１５５に対応する検知要素１５３、１５４、１５７、及び、１６３から成る。Ｃｈ２は、磁気検知要素１６０、１５８、１５９、及び、１６４を含む。
各磁場センサ１５３、１５４、１６３、１５７、１５８、１５９は、各磁気トラック１５５、１５６、１６１に関連し、これらに対して、それぞれ、磁場センサ１５３、１５４、１６３、１５７、１５８、１５９が、強磁性部材１の径方向に配置されている。
これに応じて、磁場センサ１５３、１５４、１５７、１６３、１５８、１５９、１６０、１６４に関連するチャンネルＣｈ１、Ｃｈ２は、磁場センサ１５３、１５４、１５７、１６３、１５８、１５９、１６０、１６４のコイルとそれぞれ通信する。
既に示したように、本発明は、少なくとも以下に示すような実施形態を含む。
各実施形態では、各磁場センサは、少なくとも１つのコイルを含む。
特定の磁場センサの上記コイルは、それぞれ、特定の磁場センサが関連する各磁気トラックに対応している。
本発明の実施形態の全てにおいて、チャンネルは、少なくとも１つの磁場センサを含み、磁場センサは、少なくとも１つのコイルを含む。
信号を生成するために、磁場センサ、及び／又は、磁場センサのコイルは、少なくとも１つの磁気トラックと通信する。
チャンネルを形成するために、磁場センサ及び／又はそのコイルは、磁場センサ及び／又はそのコイルがその径方向に配置されている磁気トラックと通信する。
［第１の実施形態］
磁気弾性センサ装置は、長手方向に延びるシャフト状部材を含む。この部材の上に、異なる極性の２つの磁気トラックが適用される。この部材は、強磁性部材と呼ばれる。
第１の実施形態では、強磁性部材に関連して２つのチャンネルが設けられる。
各チャンネルは、１つの磁場センサが磁気トラックのうちの１つと相互作用することにより生成される。
各磁場センサは、２つのコイルを有している。
第１の実施形態では、対応するチャンネルを形成するように接続されたコイルは、磁場センサに対応する磁気トラックに対して径方向に配置されている。
センサは、長手方向に延びるシャフト状部材に印加された応力、及び、磁化トラックの磁化に与える、広く知られた原理による影響から生じた情報を受信する。
第１の実施形態では、各チャンネルは信号を出力する。この信号は、磁気トラックに対して径方向に配置されて、対応するチャンネルの中心を形成する磁場センサのコイル対によって生成される。
各チャンネルの個々の信号は、各磁気トラックに関する情報を生成する。個々のチャンネルによって受信された情報は、各チャンネルの個々のコイルの構成に依存する。
第１の実施形態では、コイルの構成は、１つのセンサに関連する磁気トラックごとに２つのコイルを示している。
当該１つのセンサのこれら２つのコイルは、対応する各磁気トラックに対して径方向に隣接して配置される。
第１の実施形態では、個々のチャンネルによって生成された各信号間の差分が、それぞれ特定される。
個々のチャンネルによって生成された信号は、個々の磁気トラック、及び、当該磁気トラックに対して径方向に配置された磁場センサのコイルに関連する。
両チャンネルによる測定の後、測定結果が関連付けられ、チャンネルに存在する信号間の差分が調整される。チャンネルの差分の調整した後、チャンネルの信号は、一致することになる。
第１の実施形態では、チャンネルによって受信される情報は、個々のチャンネルの個々のセンサの個々のコイルの構成に依存している。それゆえ、情報は、センサのコイルが径方向に配置されている個々の磁気トラックに関するものである。
第１の実施形態は、最も近い従来技術と、個別チャンネルが、磁気トラック、及び、互いに径方向に配置された対応するセンサに関連する点において異なる。このように、チャンネルは、当該チャンネルと通信する磁気トラックに対して径方向に離間して配置された少なくとも１つのセンサと通信する。
［第２の実施形態］
本実施形態も、長手方向に延びるシャフト状部材を備える。これも、強磁性部材と呼ばれる。第２の実施形態は、互いに隣接して配置された３つの磁気トラックを有する強磁性部材を示しており、各磁気トラックは、その隣接するトラックとは異なる極性を有している。
磁気トラックは、トライバンド配置で配置されている。トライバンド配置は、２つの外側磁気トラックを含む。これらの２つの外側磁気トラックは、１つの中央磁気トラックの各側面に位置している。
第２の実施形態では、３つのチャンネルが設けられている。各チャンネルは、少なくとも１つの磁場センサを含む。
トライバンド配置の個別チャンネルの各磁場センサは、少なくとも１つのセンサから成る。第２の実施形態では、３つの磁気トラックは、それぞれに割り当てられた１つのチャンネルを有している。
中央磁気トラックは、これに径方向に配置された少なくとも１つの磁場センサを有している。
隣接する外側磁気トラックはいずれも、各磁気トラックに対して径方向に配置された少なくとも１つの磁場センサを有している。
トライバンド配置の各トラックに対して径方向に配置された各磁場センサは、少なくとも２つのコイルを有している。
したがって、少なくとも１つのセンサ、及び、当該センサの対応する少なくとも２つのコイルは、トライバンド構造の対応する磁気トラックに対して径方向に配置されている。
センサは、長手方向に延びるシャフト状部材に印加された応力、及び、磁化トラックの磁化に与える、広く知られた原理による影響から生じた情報を受信する。
第１の実施形態と同様に、トライバンド配置の各チャンネルは、受信した個々の信号を出力する。
中央磁気トラックに関連するチャンネルの信号は、中央磁気トラックに対して径方向に配置されたセンサのコイルによって生成される。
また、各外側磁気トラックの信号は、各外側磁気トラックに対して径方向に配置された少なくとも１つのセンサ、及び、その少なくとも２つのコイルによって生成される。
トライバンド配置の３つの磁気トラックの個別チャンネルによって生成された信号は、第１の実施形態に記載されたように、互いに比較される。
トライバンド構造の個々のチャンネルによって受信された情報は、第１の実施形態と同様に扱われる。
従来技術とは異なり、第２の実施形態は、少なくとも２つのセンサを強磁性部材に関して軸方向に接続しない。したがって、２つのセンサに含まれるコイルは、強磁性部材に関して軸方向に互いに結び付けられていない。
最も近い従来技術とは異なり、１つのセンサの少なくとも２つのコイル、及び、センサ自体は、センサ及びコイルが強磁性部材に関して軸方向に配置された磁気トラックに関連する。これは、強磁性部材に配置された磁気トラックの数に関わらず同様である。
［第３の実施形態］
本実施形態も、長手方向に延びるシャフト状部材を備える。
第３の実施形態は、互いに隣接して配置された３つの磁気トラックを有する強磁性部材を示している。
第２の実施形態に沿って、強磁性部材は、互いに隣接して配置された３つの磁気トラックを示しており、各磁気トラックは、その隣接するトラックとは異なる極性を有している。
他方、磁気トラックは、第２の実施形態とは異なり、少なくとも２つの磁気トラックが１つの共通のチャンネルの基礎を形成するトライバンド配置で配置されている。
以下では、２つの外側磁気トラックが、１つの共通のチャンネルの基礎を形成するものとする。
したがって、中央磁気トラックは、第２のチャンネルの基礎となる。
第２の実施形態に沿って、個々のチャンネルは、それぞれ、少なくとも２つのセンサを有する。これらのセンサはそれぞれ、少なくとも２つのコイルを含む。
第３の実施形態に示されるトライバンド配置の磁気トラックは、少なくとも４つの磁場センサを含む。これらの４つの磁場センサは、それぞれ、任意の数の磁気トラック及び磁場検知要素を有していてよい。任意の数の検知要素を用いて、１つの稼働センサシステム又は個々のチャンネルを規定することが可能である。
両方の外側磁気トラックに対して径方向に配置された、第３の実施形態のセンサおよび関連付けされたコイルを組み合わせて、１つの共通のチャンネルを形成する。
センサは、長手方向に延びるシャフト状部材に印加された応力、及び、磁化トラックの磁化に与える、広く知られた原理による影響から生じた情報を受信する。中央磁気トラックに関連するチャンネルは、２つの外側磁気トラックに関連する共通のチャンネルと同じ数のセンサ、及び、同じ数の関連付けられたコイルを含む。
第１及び第２の実施形態と同様に、第３の実施形態の少なくとも２つのチャンネルは、それぞれ、個別の信号を生成する。
しかしながら、第１のチャンネルの信号は、第１及び第２の外側磁気トラックの両方に関連付けられたセンサのコイルにより生成される。
第２の信号は、中央磁気トラックに対して径方向に配置された、共通のチャンネルの全ての数のセンサ及び全ての数のコイルによって生成される。
第３の実施形態の、外側磁気トラックに関連する第１のチャンネルの信号は、中央磁気トラックによって生成された信号と比較される。
第３の実施形態では、両方のチャンネルは、同じ数のセンサおよび同じ数のコイルに関連する。
第３の実施形態の配置は、第１の及び第２の実施形態とは、中央磁気トラックのセンサの数、及び、対応するコイルの数が、第２のチャンネルを形成する個々のチャンネルに対応する、センサの数、及び、対応するコイルの数に相当している点において異なる。
第３の実施形態では、中央磁気トラックに対応するチャンネルを形成する、当該数のセンサ及び対応するコイルは、２つの外側磁気トラックに亘って分散されている。
したがって、第１のチャンネルに繋がる当該数のセンサ及び対応するコイルは、第１及び第２の外側磁気トラック中に広がっている。第３の実施形態の各チャンネルは、個別信号を出力する。個々のチャンネルを測定することによって生成される信号間の差分を、調整可能である。
この信号の算出は、第１及び第２の実施形態と同様に、数学的に、又は、他の何らかの手段によって行うことが可能である。
対応するチャンネルの信号を算出した後は、各実施形態でのチャンネルの信号は、一致する。
個々のチャンネルによって行われる測定によって受信される情報は、対応する磁場に対して径方向に配置された、対応する磁場センサの個々のコイルの配置に依存する。
チャンネルの一部を構成する当該数のコイルは、個別に、構成及び組み合わされている。
これらのセンサのコイルは、個々のコイルの集合に分割される。いうまでもないが、コイルの数は、偶数であってもよいし奇数であってもよい。
従来技術において少なくとも２つのチャンネルの信号を生成するために、１つ以上の同じ磁気トラックの情報が必要であるならば、２つの個別チャンネルのセンサを強磁性部材に関して軸方向に組み合わせることになろう。
２つの個別チャンネルの２つの個別センサは、各チャンネルの少なくとも１つのセンサが同じ磁気トラックと通信するように、互いに接続される。
少なくとも２つのチャンネルの信号を生成するために、１つ以上の同じ磁気トラックの情報が必要であるならば、本発明の開示によれば、１つの特定の磁気トラックに対して径方向に離間された少なくとも１つのセンサによって形成される２つの個別チャンネルを組み合わせて、１つの共通のチャンネルを形成する。
個別チャンネル（簡略化のために「チャンネル」とも呼ぶ）を、互いに結び付けて、共通のチャンネルを形成するものとする。個別チャンネルは、強磁性部材上に並べて配置可能である。いうまでもないが、互いに結び付けて共通のチャンネルを形成する少なくとも２つの個別チャンネルは、少なくとも１つの他のチャンネルによって離間されていてもよい。
［第４及び他の実施形態］
第４及び他の実施形態では、単一又は複数の磁化トラックを、部分的に磁化されていない強磁性部材上に配置することが可能である。
さらなる手順は、上述の第１〜第３の実施形態を参照した説明に対応する。
［磁気弾性センサ装置の部材の詳細な説明］
［強磁性部材］
磁気弾性センサ装置は、長手方向に延びるシャフト状部材を含む。
典型的には、この部材は、少なくとも部分的に強磁性かつ磁気弾性の好適な材料から成る。
本発明によれば、この部材は、好ましくは細長いボディ、例えば、円筒ボディ、円錐形の先細ボディ、又は、波状ボディを示している。この部材は、必要な応力を測定するために、階段状の構成、又は、他の好適な構成を有していてもよい。
いずれの場合も、このボディは、少なくとも部分的に、強磁性物質を有していてもよいし、強磁性物質から構成されていてもよい。このような強磁性物質としては、ニッケル（Ｎｉ）又はクロム（Ｃｒ）を含有する硬化鋼が、特に好適である。しかし、他の強磁性物質も同様に用いてよいことは、理解されよう。
この部材は、好ましくは、シャフト、具体的には、ドライブシャフトの形に構成されていてよい。
好ましくは、この部材は、任意の装置又は機体、例えば、飛行機、陸上船、又は、船に配置される。また、この部材は、例えば、産業設備又は家庭用器具に使用することも可能である。
この部材は、磁化可能領域を有している。
［磁気トラック］
本発明は、単一の磁気トラックで機能し、他の全てのトラックは、磁化されていてもよいし、されていなくてもよい。本発明によれば、磁化が生じた場合、この部材は、好ましくは、対向し合う２つ又は３つ又はそれ以上の磁気トラックを含む領域を有している。これは、簡略化するために以下では、例えば、「デュアルバンド磁化」、「トライバンド磁化」、又は、「マルチバンド磁化」とも呼ぶ。
この対向し合う３つの磁気トラックの配置は、２つのデュアルバンド磁気トラックの有効な組み合わせを示すものである。これら２つのデュアルバンド磁気トラックの組み合わせは、デュアルバンドアレイを反映すること、及び、中央トラックを一緒に使用することにより、実現される。これは、内側のトラックが同じ陽極又は陰極を有しているという効果を示している。
これは、１つの磁気トラックを省くことができるという利点を有しており、これによって、磁気トラックの空間的結合が提供され、このようにして、測定結果のより均一なマッピングが可能であり、必要な軸方向の取り付け空間は、少なくて済む。
この部材は、互いに反対の磁化を有する少なくとも３つの円周磁気トラック（トライバンド）を有している。
トライバンド磁化の場合、空間的に左側に配置された磁気トラックは、例えば、陽極に磁化されており、中央の磁気トラックは、陰極であり、右側の磁気トラックは再び陽極に磁化されている。その逆もまた有効である。
しかしながら、隣接する磁気トラックと反対の磁化を有する磁気トラックの数を増やしてもよい。
個々の磁気トラックの磁化は、同時に、又は、遅延して行ってもよい。
［磁場センサ］
磁場センサは、極めて小さい磁場を検出する高感度測定装置である。
磁場センサは、好ましくは、磁束ゲートに基づいて作動する。この磁束ゲートセンサは、極めて小さい磁場を検出する高感度測定装置である。
例えば、ホールセンサを、本発明の意味するところの磁場センサとして使用してもよい。
なお、しかしながら、他の好適な種類の磁場センサを本発明に従い用いてもよい。
本発明の枠組みにおいて、コイルに言及があれば、これは、好ましくは、測定コイルとして使用される、アモルファスコアを有するワイヤ巻線を指す。したがって、コイルは、好ましくは、応力の印加により生成される製品に関連した磁場と、干渉作用により生成され得る外部磁場との両方を検出可能なように、磁場センサ内で軸方向に（平行に）、また、強磁性部材の磁気トラックに対して径方向に配置されている。
しかしながら、磁場センサは、異なる磁場を互いに区別可能なように構成されていることが可能である。
磁場センサは、コイルによる少なくとも１つの信号を受信して、これを評価し、場合によっては別の表示部に送信する。
本発明によれば、磁場センサ及び対応するコイルは、対応する磁気トラックに対して径方向に接続されている。
［コイル］
磁場センサは、少なくとも２つのコイルを含む。全てのコイルは、個々の磁場センサに関連する。１つの特定の磁気トラックに対して径方向に配置された磁場センサとコイルの両方が、当該磁気トラックに関連するチャンネルの一部を構成している。
各磁場センサのコイルは、個々の磁場センサが径方向に関連する磁気トラックに対応する。
磁場センサ及び磁気コイルは、強磁性部材に対して径方向に距離を置いて配置されている。
チャンネルが行う測定により受信されるどの情報も、個々のチャンネルを形成する個々のコイルの配置に依存する。
コイルの構成によっては、個々のチャンネルは、異なる情報を生成する。コイルの数は、偶数であってもよいし、奇数であってもよい。
これらのコイルは、強磁性部材上に配置された磁気トラックに対して径方向に接続されている。
１つのチャンネルを形成するために接続されたコイルは、磁場センサに対応する磁気トラックに対して径方向に配置されている。
コイルは、トライバンド構成、及び／又は、デュアルデュアルバンド構成のセンサを形成する。
コイルを、少なくとも２つの個々のコイルの集合に分割してもよい。いうまでもないが、１つのコイルは、４つ又は他の任意の数から構成されてもよい。
コイルは、可能な任意の形状、任意の関係、及び、任意の構成で互いに連結されて、チャンネルを形成する。
一対のコイルは、差分バランスをもたらす。このバランスは、当該コイルの個々の測定の結果の合計である。少なくとも２つの磁気コイルが、１つの（第１及び第２の）磁場センサに割り当てられる（デュアルデュアルバンド磁化）。
（第１及び第２の）磁場センサのコイルは、所定の磁化の方向を有している。少なくとも１つの（第１又は第２の）磁場センサのコイルを、反転させて、これによって、当該（第１及び第２の）磁場センサの個々のコイルのそれぞれについて、磁化の方向を逆転させることが可能である。
［チャンネル、及び、チャンネルによって生成される信号］
各チャンネルの構造は、それぞれ、少なくとも１つの磁場センサを含む。チャンネルは、チャンネルの磁場センサに関連付けられた少なくとも２つのコイルに結び付けられている。チャンネルは、それぞれ、少なくとも１つの磁場センサに対応する。
また、チャンネルは、磁場センサを含む。チャンネルは、各磁場センサのコイルに結び付けられている。
磁場センサは、特定の１つの磁化トラックに径方向に関連付けられている。磁場センサを含むチャンネルは、磁場センサに径方向に関連付けられた磁気トラックに径方向に関連付けられている。
したがって、上述の３つの全ての実施形態では、各磁場センサは、強磁性部材の１つの個別磁気トラックに関連する。
これに応じて、特定の数の磁場センサに関連するチャンネルは、磁場センサに関連付けられたコイルと通信する。
したがって、各チャンネルは、２つの磁気トラックに亘って形成されるのではなく、磁気トラックごとに形成される。個々のチャンネルは、配線により、互いに接続される。
チャンネルは、信号を出力する。
チャンネルを生成するために、少なくとも１つの磁場センサを少なくとも２つのコイルと組み合わせることが可能である。
１つのチャンネルにより測定された信号と、別のチャンネルにより測定された信号との差分が、数学的に調整される。
これらの両チャンネルによって測定が行われた後、これら２つのチャンネル間に生じた差分信号を調整可能である。この調整の後は、これら両チャンネルの信号は一致する。
チャンネルが、少なくとも２つのコイルをそれぞれ有する少なくとも２つのセンサから成ることは、デュアルバンド、又は、トライバンド磁気トラック用途に適用可能である。
単一のバンド用途に適用して、強磁性部材に印加された磁気応力を測定することも可能である。
本発明の他の態様によれば、共通のチャンネルは、少なくとも２つの個別チャンネルにより形成される。この個別チャンネルは、請求項１に記載のチャンネルである。
共通のチャンネルに関連する磁場センサは、少なくとも２つの個別チャンネルの磁場センサを含む。
本発明のさらなる態様は、この磁気弾性センサ装置を用いて、外部の磁気の影響を判定する方法である。
外部の磁気の影響を判定する方法は、
少なくとも１つの強磁性物質を含む部材を磁化するステップと、
前記部材上に、所定の磁化の方向を有する少なくとも１つの磁化可能トラックを生成するステップと、を含む。１つの個別チャンネルを形成するための、少なくとも１つの磁場センサ、及び、少なくとも１つの対応するコイルが、設けられている。
少なくとも１つの磁場センサ、及び、各磁場センサの少なくとも１つの対応するコイルを、割り当てられた磁化可能トラックの磁化の方向に沿って、軸方向に互いに関連させて設定する。
部材の少なくとも１つの磁化可能トラックを、各個別チャンネルごとに、少なくとも１つのセンサ、及び／又は、少なくとも１つの対応するコイルにより測定する。
個別チャンネルの測定による信号が、生成される。
個別チャンネルによって生じた信号における磁気ノイズの存在を判定する。
少なくとも１つの個別チャンネルを平衡化して、信号中に存在するノイズを除去する。
本発明のさらに他の態様は、外部の磁気の影響を判定する装置の使用である。当該装置は、部材を含む。この部材は、少なくとも部分的に強磁性物質から成る。磁化可能領域が、少なくとも３つの対向する磁気トラックを含む。これらの少なくとも３つの磁気トラックは、上記部材に関して軸方向に配置される。少なくとも２つのコイルを備える信号発信用の第１の磁場センサは、上記部材の径方向に配置され、これら２つの磁化可能トラックのそれぞれに割り当て可能である。
上記では磁場センサと呼ばれる磁気弾性センサ装置について、以下の例を挙げて、さらに説明する。この磁気弾性センサ装置は、トルク、力、又は、他の負荷センサであり、非中空の、又は、中空の、若しくは、他の磁歪形状を有するシャフトを、載荷部品として用いたセンサである。
しかしながら、本発明は、この構成例に限定されない。
載荷部品は、通常、軸方向において１つ又は複数の位置で反対の方向に磁化されているが、本発明は、１つの磁化バンドでも作動する。
各磁気バンドに近接して、１つ以上の磁場センサが配置されている。
図１に示されるように、磁場センサ対は、互いに隣接して配置されているか、又は、離間されて正反対の位置に配置されている。
各バンド上の磁場センサは、周囲環境から磁束を検出する。この磁束は、磁気弾性効果によってシャフトから生成されるものである。
磁気センサの向きは、これらが、磁束が存在する場合に、共通信号又は差分信号を生成可能なようになっている。
各磁気バンドに関連付けられたセンサによって生成される信号が、図１にチャンネルＣｈ１及びチャンネルＣｈ２として示される個々の信号チャンネルを形成する。
各チャンネルＣｈ１、Ｃｈ２の検知要素は、従来技術のような軸方向ではなく、径方向に配置される。これについては図１に示されており、ここで、チャンネルＣｈ１は、磁気トラック１５５、及び、磁場センサ１５３、１５４によって形成される。同様に、チャンネルＣｈ２は、磁気トラック１５６、及び、磁場センサ１５７、１６３によって形成される。
このように構成されたセンサチャンネルＣｈ１、Ｃｈ２を用いて、磁気弾性効果、コモンモードフィールド、及び、近接場効果から生じる磁束を測定する。
チャンネルＣｈ１、Ｃｈ２が厳密に一致するように、各チャンネルＣｈ１、Ｃｈ２を個別に較正する。
例を挙げると、変換伝達関数ＣｈｘｍＶ／Ｎｍが、センサ出力電圧を、トルクに応じて規定する。較正によって、各バンド測定に関連付けられた伝達関数は、厳密に一致する。したがって、この方法は、従来技術に対して優位な性能を提供する。
Ｖｎ１が、組み合わされた検知要素からのコモンモードノイズフィールド寄与であり、Ｖｎ２が、検知要素に設定されている場合、ΔＶｎ１−ｎ２＝Ｖｎ１−Ｖｎ２となる。
しかし、従来技術では、組み合わされた磁気トラックは、ΔＶｎ１−ｎ２を相殺しない。なぜなら、これらの従来から公知の方法は、軸方向に分離された、２つ以上の磁気トラックにわたる検知要素を使用するからである。
検知要素、及び、検知要素の最終測定に悪影響する全ての製造及び組立公差を含む全ての完全組立変数が完全に一致しない限り、ノイズ排除性は改善しない。
したがって、コモンモードフィールドが存在する場合に、Ｖｓ１値及びＶｓ２値が完全に一致すれば、ΔＶｎ１−ｎ２はゼロとなる。
このため、比較的大きな雑音電界が存在する弱い信号磁場を測定する時に重要なノイズ比に、高信号が与えられる。
チャンネルを較正して、測定点の周りの磁気的に不平衡の形状による不平衡コモンモードフィールド、又は、知られている近接場といった、発散場を除去する。
以下のように仮定する。
信号Ｖｃｈ１及びＶｃｈ２は、Ｖｎ１及びＶｎ２が雑音電界であり、Ｖｓ１及びＶｓ２が信号電界であることを示唆する。同じことが、信号Ｖｃｈ３と、Ｖｎ３及びＶｓ３との関係にも当てはまる。したがって、以下が当てはまる。
Ｖｃｈ１＝Ｖｓ１＋Ｖｎ１
Ｖｃｈ２＝Ｖｓ２−Ｖｎ２
ゼロ信号が存在する場合に、補正因子は、Ｋｎ＝Ｖｃｈ１／Ｖｃｈ２として計算される。
したがって、この補正因子をＶｃｈ２に適用すると、以下の通りである。
Ｖｏｕｔ＝Ｖｓ１＋Ｖｎ１＋Ｋｎ ＊Ｖｓ２−Ｖｎ１
Ｖｏｕｔ＝Ｖｓ１＋Ｋｎ ＊Ｖｓ２
上記の方程式は、信号が存在すること、及び、雑音電界誤差が存在しないことを示している。
測定である率Ｋｎは、全ての公差が除去されている事実に繋がる。
図３は、トライバンド構成を用いたマルチモード検知の例を示している。
図３は、チャンネルＣｈ１が、４つの検知要素１５３、１５７、１５４、１６３を含み、チャンネルＣｈ２が、検知要素１６０、１５８、１５９、１６４から成ることを示している。
多様なセンサ構成が、コモンモード及び近接場の両方についての極めて高いＳ／Ｎ比を、同時に除去する機会を提供する。
チャンネルＣｈ１、Ｃｈ２、及び、Ｃｈ３による３つのチャンネル構成を用いた図２の場合には、信号を組み合わせて、コモンモードフィールド及び近接場の応力に対処する場合と同じ成果を得ることが可能である。
図２は、検知要素に関連するノイズ勾配についてのさらなる情報を提供している。このさらなる情報は、潜在的な非線形近接場障害のより正確な予測を収集するために重要である。
（図２に示される）トライバンド構成を用いたマルチモード検知の場合、チャンネルＣｈａが、検知要素１５３、１５４を含み、別のチャンネルＣｈｂが、検知要素１５７、１６３に関連する。第３のチャンネルＣｈｃは、検知要素１５８、１５９に関連する。
類似の構成では、チャンネルＣｈ１が（Ｃｈａ＋Ｃｈｃ）／２を含み、Ｃｈ２がＣｈｂであることが示されている。
このセンサの接続形態は、独立して、コモンモードフィールドの極めて高いＳ／Ｎ比を除去する。
３つのチャンネルＣｈ１、ＣＨ２、及び、ＣＨ３を示す構成では、信号が組み合わされて、コモンモードフィールド及び近接場の両方を除去する。さらに、各検知要素に関連するノイズ勾配についての情報を得ることができる。このさらなる情報は、潜在的な非線形近接場障害のより正確な予測を提供する。
上記の仮定によれば、次のことが分かる。
磁気トラック１５５は、Ｖｓ１及びＶｎ１を測定する。
磁気トラック１５６は、Ｖｓ２及びＶｎ２を測定する。
磁気トラック１６１は、Ｖｓ３及びＶｎ３を測定する。
Ｖｃｈ１＝Ｖｓ１＋Ｖｎ１
Ｖｃｈ２＝Ｖｓ２−Ｖｎ２
Ｖｃｈ３＝Ｖｓ３＋Ｖｎ３
補正因子は、
Ｋｎ１＝Ｖｃｈ２／Ｖｃｈ１
Ｋｎ３＝Ｖｃｈ２／Ｖｃｈ３
Ｖｏｕｔ＝（Ｋｎ１＊Ｃｈ１＋Ｃｈ２）／２＋（Ｃｈ２＋Ｋｎ３＊Ｃｈ３）／２
Ｖｎ１、Ｖｎ２、及び、Ｖｎ３は、信号の内容だけを残して、取り消される。
加えて、システムの検知領域を通るノイズ勾配及び方向は、次のように仮定される。
ＶΔｎ＝（Ｋｎ１＊ＶＣｈ１−Ｋｎ３ ＊Ｖｃｈ３）／２．
本発明のさらなる態様及び特徴は、以下の、図１〜図６に係る本発明の好ましい実施形態の説明から明らかである。
２つの個別磁場センサを示す概略的な図であり、各磁場センサは、強磁性部材の１つの個別磁気トラックに対応している。 図１の構成を示す図であるが、２つの磁気トラックではなく、３つの磁気トラックを示している。 磁場センサの配置が異る、図２の構成を示す図である。 最も近い従来技術の一態様を示す図である。 最も近い従来技術の別の一態様を示す図である。 図３に類似した構成であって、磁場センサの異なる配置を有する構成を示す図である。
図１〜図３及び図６は、本発明と、図４及び図５に示される最も近い従来技術との違いを示している。
図１では、チャンネルＣｈ１は、磁場センサ１５３及び磁場センサ１５４を含む。チャンネルＣｈ１はまた、磁場センサ１５３、１５４の少なくとも１つのコイルを含む。磁場センサ１５３、１５４の各コイルは、図１には示されていない。
こうして、磁場センサ１５３、１５４に関連するチャンネルＣｈ１は、磁場センサ１５３、１５４のコイルと通信する。
チャンネルＣｈ１は、磁気トラック１５５に関連する。チャンネルＣｈ１と通信する磁場センサ１５３、１５４は、同じくチャンネルＣｈ１に関連する磁気トラック１５５に対して径方向に配置されている。
第２のチャンネルＣｈ２は、磁気トラック１５６に関連する。チャンネルＣｈ２と通信する磁場センサ１５７、１６３は、同じくチャンネルＣｈ２に関連する磁気トラック１５６に対して径方向に配置されている。
図２は、強磁性部材１がさらなる磁気トラック１６１を有する点において、図１と異なる構成を示している。したがって、図２には、３つの磁気トラック１５５、１５６、１６１が強磁性部材１上に並んで配置されている。
図２では、図１の構成に対して、さらなるチャンネルＣｈ３が加えられている。図２の第３のチャンネルＣｈ３は、磁気トラック１６１に関連している。
チャンネルＣｈ３と通信する磁場センサ１５８、１５９は、同じくチャンネルＣｈ３に関連する磁気トラック１６１に対して径方向に配置されている。
図３は、３つのチャンネルＣｈ１、Ｃｈ２、Ｃｈ３を示す構成を示している。図３では、各チャンネルＣｈ１、Ｃｈ２、Ｃｈ３は、それぞれ、磁場センサ１５３、１５４、１５７、１６３、１５８、１５９、１６０、１６４のうちの少なくとも２つに対応する。
チャンネルＣｈ１は、磁場センサ１５３、１５４に関連付けられており、第３のチャンネルＣｈ３は、磁場センサ１５７、１６３に関連付けられている。
チャンネルＣｈ２は、磁場センサ１５８、１５９、１６０、及び、１６４に関連付けられている。
したがって、チャンネルＣｈ２は、２つのさらなる磁場センサ１６０及び１６４を有する。したがって、チャンネルＣｈ２は、磁場センサ１５８及び１５９だけでなく、さらなる磁場センサ１６０及び１６４にも関連する。
各磁場センサ１５３、１５４、１５７、１６３、１５８、１５９、１６０、１６４、及び、対応するチャンネルＣｈ１、Ｃｈ２、Ｃｈ３に関連付けられた関連するコイルは、関連するチャンネルＣｈ１、Ｃｈ２、Ｃｈ３が対応する、強磁性部材１の磁気トラック１５５、１５６、１６１に関連する。
換言すると、チャンネルＣｈ１は、磁場センサ１５３、１５４に関連付けられており、磁気トラック１５５に関連する。チャンネルＣｈ２は、磁場センサ１５８、１５９、１６０、及び、１６４に関連付けられており、磁気トラック１５６に関連する。チャンネルＣｈ３は、磁場センサ１５７、１６３に関連付けられており、磁気トラック１６１に関連する。
図３では、２つの外側チャンネルＣｈ１及びＣｈ３が、１つの共通のチャンネルＣｈ４を形成している。共通のチャンネルＣｈ４は、磁気トラック１５５、１６１に関連する。
したがって、共通のチャンネルＣｈ４は、磁気トラック１５５、１６１に関連する個々の磁場センサ１５３、１５４、１６３、１５７に関連している。チャンネルＣｈ１、Ｃｈ２、Ｃｈ３のうちの任意の２つ以上を組み合わせて、共通のチャンネルＣｈ４を形成することが可能である。また、２つ以上の任意の磁場センサ１５３、１５４、１５７、１６３、１５８、１５９、１６０、１６４と、当該センサの対応するコイルとから、共通のチャンネルを形成することが可能である。
換言すると、共通のチャンネルＣｈ４は、磁気トラック１５５及び１６１の両方に対して径方向に配置された個々の磁場センサ１５３、１５４、１６３、１５７に関連する。
共通のチャンネルＣｈ４によって生成された信号を、４つの磁場センサ１５８、１５９、１６０、及び、１６４と通信する中央磁気トラック１５６に関連するチャンネルＣｈ２によって生成された信号と比較する。
図３では、個々の磁場センサ１５３、１５４、１６３、１５７のコイルの数も、共通のチャンネルＣｈ４によって関連付けられる。
図３では、楕円１７１は、チャンネルＣｈ２を示す。楕円１７２は、チャンネルＣｈ４を示す。チャンネルＣｈ４は、磁場センサ１５３、１５４、１５７、１６３、１５８、１５９、１６０、１６４と、個々のチャンネルＣｈ１及びＣｈ３の対応するコイルとを含む。
図６は、３つのチャンネルＣｈ１、Ｃｈ２、Ｃｈ３を示す構成を示す図である。図６では、各チャンネルＣｈ１、Ｃｈ２、Ｃｈ３は、それぞれ、磁場センサ１５３、１５４、１５７、１６３、１５８、１５９、１６０、１６４のうちの少なくとも２つに対応する。
チャンネルＣｈ１は、磁場センサ１５３、１５４に関連付けられており、第３のチャンネルＣｈ３は、磁場センサ１５７、１６３に関連付けられている。
チャンネルＣｈ２は、磁場センサ１５８、１５９、１６０、及び、１６４に関連付けられている。
したがって、チャンネルＣｈ２は、２つのさらなる磁場センサ１６０及び１６４を有する。したがって、チャンネルＣｈ２は、磁場センサ１５８及び１５９だけでなく、さらなる磁場センサ１６０及び１６４にも関連する。
各磁場センサ１５３、１５４、１５７、１６３、１５８、１５９、１６０、１６４、及び、対応するチャンネルＣｈ１、Ｃｈ２、Ｃｈ３に関連付けられた関連するコイルは、関連するチャンネルＣｈ１、Ｃｈ２、Ｃｈ３が対応する、強磁性部材１の磁気トラック１５５、１５６、１６１に関連する。
換言すると、チャンネルＣｈ１は、磁場センサ１５３、１５４に関連付けられており、磁気トラック１５５に関連する。チャンネルＣｈ２は、磁場センサ１５８、１５９、１６０、及び、１６４に関連付けられており、磁気トラック１５６に関連する。チャンネルＣｈ３は、磁場センサ１５７、１６３に関連付けられており、磁気トラック１６１に関連する。
図６では、楕円１７３は、チャンネルＣｈ１を示す。他方、楕円１７１はチャンネルＣｈ２を示し、楕円１７４は、チャンネルＣｈ３を示す。
図６は、３つの個々のチャンネルＣｈ１、Ｃｈ２、及び、Ｃｈ３を示している。これらの個々のチャンネルＣｈ１、Ｃｈ２、及び、Ｃｈ３によって生成された信号が、互いに比較される。
１ 強磁性部材
Ｃｈ１ チャンネルＡ
Ｃｈ２ チャンネルＢ
１５３ 磁場センサＡ１
１５４ 磁場センサＡ２
１５５ 磁気トラックＡ
１５６ 磁気トラックＢ
１５７ 磁場センサＡ３
１５８ 磁場センサＢ１
１５９ 磁場センサＢ２
１６０ 磁場センサＢ３
１６１ 磁気トラックＣ
Ｃｈ３ チャンネルＣ
１６３ 磁場センサＡ４
１６４ 磁場センサＢ４
Ｃｈ４ 共通のチャンネル
１６８ 楕円
１６９ 楕円
１７０ 楕円
１７１ 楕円
１７２ 楕円
１７３ 楕円
１７４ 楕円

Claims (13)

  1. 少なくとも部分的に強磁性の物質を有する部材であって、磁化可能領域が、互いに隣接して配置された１つ又は複数の磁化可能トラックを含み、前記磁化可能トラックは、反対方向の磁化を持ち、前記１つ又は複数の磁化可能トラックは、前記部材に関して軸方向に配置されている部材と、
    少なくとも１つのコイルを含む第１の磁場センサであって、前記部材に関して径方向に配置され、周囲環境から及び／又は前記部材からの磁気情報を検出して信号を発信し、少なくとも２つの磁化可能トラックのそれぞれに割り当て可能である、第１の磁場センサと、
    少なくとも１つのコイルを含む第２の磁場センサであって、前記部材に関して径方向に配置され、周囲環境から及び／又は前記部材からの磁気情報を検出して信号を発信し、少なくとも２つの磁化可能トラックのそれぞれに割り当て可能である、第２の磁場センサと、又は、
    それぞれ、少なくとも１つのコイルを含む１つ又は複数のさらなる磁場センサであって、前記部材に関して径方向に配置され、周囲環境からの磁気情報を検出し、及び／又は、信号を発信し、１つ又は複数のさらなる磁化可能トラックに割り当て可能である、１つ又は複数のさらなる磁場センサと、を備える、外部の磁気の影響を判定する磁場センサ装置であって、
    各前記磁場センサの信号は、少なくとも１つの別の磁場センサの信号に関連して設定され、
    各磁気トラックに関連付けられた前記磁場センサによって生成された信号は、少なくとも１つの個別信号チャンネルを形成し、
    前記信号チャンネルを形成するために、第１の磁場センサ及び第２の磁場センサは、割り当てられた磁気トラックの磁化の方向に沿って、軸方向に互いに組み合わされる、磁場センサ装置。
  2. 各前記個別信号チャンネルの磁場センサ、及び／又は、対応するコイルは、前記部材に関して径方向に位置していることを特徴とする、請求項１に記載の磁場センサ装置。
  3. 各前記個別信号チャンネルの磁場センサ、及び／又は、対応するコイルは、前記部材に近接して位置していることを特徴とする、請求項１に記載の磁場センサ装置。
  4. 前記少なくとも１つの磁場センサは、磁束の差分信号の共通信号を生成することが可能であることを特徴とする、請求項１に記載の磁場センサ装置。
  5. 少なくとも２つの個別チャンネルにより、１つの共通のチャンネルが形成されることを特徴とする、請求項１に記載の磁場センサ装置。
  6. 各チャンネルは、個別に較正可能であることを特徴とする、請求項１に記載の磁場センサ装置。
  7. 各個別チャンネルは、磁気弾性効果、及び／又は、コモンモードフィールド、及び／又は、近接場効果に起因する磁束を測定可能であることを特徴とする、請求項１に記載の磁場センサ装置。
  8. 前記個別信号チャンネルが組み合わされて、コモンモードフィールドを排除可能なように、配置されていることを特徴とする、先行する請求項の1項以上に記載の磁場センサ装置。
  9. 前記個別の信号チャンネルが較正されて、発散場又は不平衡コモンモードフィールドを排除可能なように、配置されていることを特徴とする、先行する請求項の1項以上に記載の磁場センサ装置。
  10. 先行する請求項の1項以上に記載の、外部の磁気の影響を判定する方法であって、
    少なくとも１つの強磁性物質を含む部材を磁化するステップと、
    前記部材上に、所定の磁化の方向を有する少なくとも１つの磁化可能トラックを生成するステップと、
    少なくとも１つの磁場センサ、及び、少なくとも１つの対応するコイルを準備して、１つの個別チャンネルを形成するステップと、
    互いに関連付けて設定された前記少なくとも１つの磁場センサ、及び、各磁場センサの少なくとも１つの対応するコイルを、割り当てられた磁化可能トラックの磁化の方向に沿って、軸方向に配置するステップと、
    個別チャンネルごとに、少なくとも１つのセンサ、及び／又は、少なくとも１つの対応するコイルにより、前記部材の少なくとも１つの磁化可能トラックを測定するステップと、
    前記個別チャンネルの測定による信号を生成するステップと、
    前記個別チャンネルによって生じた信号における磁気ノイズの存在を判定するステップと、
    少なくとも１つの前記個別チャンネルを平衡化して、前記信号中に存在するノイズを除去するステップと、を含む方法。
  11. デュアルデュアルバンド構成に適用可能であることを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
  12. トライバンド構成に適用可能であることを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
  13. 外部の磁気の影響を判定する装置の使用であって、前記装置は、
    少なくとも部分的に強磁性の物質を有する部材であって、磁化可能領域が、１つ又は複数の相反する磁気トラックを有し、少なくとも３つの磁気トラックが、前記部材に関して軸方向に配置された、部材と、
    信号を発信する第１の磁場センサであって、少なくとも２つのコイルを有し、前記部材に関して径方向に配置され、第１の磁気トラック、及び、中央の磁気トラックに割り当て可能である第１の磁場センサと、
    信号を発信する第２の磁場センサであって、少なくとも２つのコイルを有し、前記部材に関して径方向に配置され、前記中央の磁気トラック、及び、第３の磁気トラックに割り当て可能である第２の磁場センサと、を備え、
    前記第１のセンサの信号は、前記第２のセンサの信号に関連して設定可能である装置の使用。
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