JP2020165716A

JP2020165716A - 勾配磁界センサ

Info

Publication number: JP2020165716A
Application number: JP2019064732A
Authority: JP
Inventors: 笹田　一郎; Ichiro Sasada; 一郎笹田; 雅夫中島; Masao Nakajima
Original assignee: Sasada Jiki Keisoku Kenkyusho Kk; Rix Corp; Sasada Magnetics and Sensors Laboratory Co Ltd
Current assignee: Sasada Jiki Keisoku Kenkyusho Kk; Rix Corp; Sasada Magnetics and Sensors Laboratory Co Ltd
Priority date: 2019-03-28
Filing date: 2019-03-28
Publication date: 2020-10-08

Abstract

【課題】センサヘッドと直交する方向に着磁された磁力成分を有する異物をセンサヘッドを形成する磁気コアの全長に亘り不感帯を生じさせない勾配磁界センサを提供する。【解決手段】Ｕ字状に形成され、励磁用の交流電流ＶＥＸ及び直流電流Ｅが通電される第１の磁気コア１０のＵ字状の基端側半分部分に巻回される第１の検出コイル１１を配設形成される第１センサヘッド１と、Ｕ字状に形成され、且つ、第１の磁気コア１０に通電される励磁用の交流電流ＶＥＸ及び直流電流Ｅと共通の電流が通電され、第１の磁気コア１０に対向して平行に配設される第２の磁気コア２０の先端側の半分部分に、第１の検出コイル１１と回転対称の位置で差動磁気結合する第２の検出コイル２１が配設された第２センサヘッド２と、第１及び第２の各センサヘッド１，２から出力される検出電圧に基づいて、勾配磁界を出力するフラックスゲートセンサ回路３と電源部４とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は一様磁界に対して不感で着磁された検出対象物の通過を検出する磁界センサに関し、特にセンサヘッドと直交する方向に着磁された磁力成分を有する異物をセンサヘッドを形成する磁気コアの全長に亘り不感帯を生じさせない勾配磁界センサに関する。

従来、この種の勾配磁界センサは、グラディオメータとして知られ、空間中の２地点での磁界の強さの差に反応して出力を生じるものである。これによって磁性を有する検出対象物による磁界の強さの差に反応して検出できることとなる。この検出に際して、前記検出対象物を励磁して一様に分布する磁界中を通過させ、この磁界中に局所的な磁束密度の乱れを生じさせてこの磁界の乱れを検出するようにしている。

この従来の勾配磁界センサとして、特許文献１ないし３及び非特許文献１が存在する。

この特許文献１に記載の勾配磁界センサは、励磁用の交流電流及びバイアス直流電流を供給する電源部１１と、磁気コア１と、磁気コアに通電されるバイアス直流電流を調整可能な第１調整部と、磁気コア２に並列に接続され、磁気コアに通電される前記バイアス直流電流を調整可能な第２調整部と、磁気コアに巻回される検出コイルと、磁気コア及び検出コイルからなるセンサヘッドが外部からの一様磁界に対して出力する検出信号を打ち消すように、磁気コアに巻回され、検出コイル１２と直列接続される検出コイル１１及び検出コイル１２が出力する検出電圧に基づいて、局所磁界を出力するセンサ回路とを備える構成である。

特に、前記各磁気コアに巻回される各検出コイルは、各磁気コアの全長に亘って各々巻回される構成である。

また、前記特許文献２，３及び非特許文献１のいずれの検出コイルも、前記特許文献１と同様に、磁気コアの全長に亘って各々巻回された構成が開示されている。

このように各々構成される勾配磁界センサは、一様な外部から磁界、地磁気に影響を受けることなく、磁気微粒子等が誘発する微小な磁界を検出できることとなる。

特開２０１９−２６８８特開２０１７−２１５２５６国際公開第２０１５／０６０３４４号公報

Ichiro Sasada, Shoumu Harada, "Fundamental Mode Orthogonal Fluxgate Gradiometer", IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS, VOL. 50, NO.11, NOV 2014

しかしながら、前記従来の各勾配磁界センサは、いずれも一対の各磁気コア全長に亘って各検出コイルを巻回し、磁気コアと検出コイルからなる一対のセンサヘッドを線対象に配設していたことから、各々の検出コイルにて生じる各不感帯における勾配磁界を検出できないという課題を有していた。

即ち、前記検出コイルにて生じる不感帯は、直線状の磁性体で形成される磁気コアに対してこの磁性体に直交する方向に励磁された磁気微粒子の検出対象物が近接通過した場合には、前記検出コイルの中間位置で発生する。この不感帯発生について、シュミレーション結果を示す図５及び図６に基づいて説明する。

まず、本シュミレーション動作を実行するに当って、磁気コアの長さを30mmとし、磁気微粒子（直径50μｍ）の異物が磁気コア（直径10μｍ）の直下2mmの距離で離隔しており、異物の磁化の向きが磁気コアと異物を結ぶ直線に平行（磁気コアの長手方向に対して直交）しているものとする。

センサヘッドは一対の磁気コアで構成されており、異物が２つの磁気コアに対して離隔距離を保ちながら磁気コアの長さ方向に対して直角に通過することとなる。この磁気コア間の距離をd[m]、異物の速度をv[m/s]とすると、異物が一方の磁気コアの直下を通過して他方の磁気コアの直下を通過するのに要する時間Δtは、Δt=d/v[s]であり、異物の磁束がコアに鎖交することによってセンサヘッドに出力を生じる（この間における出力演算過程の詳細については省略する）。このセンサヘッドは１対の磁気コアから形成されるので、一般に出力は２峰性（正の電圧ピークと負の電圧ピークが時差Δtで合成された形）をとる。

図５は、磁気微粒子である異物が先端の直下にある場合から末端の直下にある場合まで、場所を5mm間隔でずらして計算したコア内磁束密度分布を表している。磁気コアに巻回されている検出コイルに鎖交する磁束は曲線とコイル長に対応する横軸の区間で挟まれた面積から計算できることとなる。この磁気コア全体に磁気コイルが巻回されている場合は、全区間0−30mmに亘って面積計算し、この計算結果を図５に示す。横軸は異物が通過する場所を磁気コアの先端からmm単位で計ったものである。この図５の磁束密度分布は磁気コアの直下を通過しているときの磁束密度分布であり、磁気コアの直下から遠ざかると磁束密度分布は全領域で0になる。

また、異物が磁気コアの先端付近を通過するときと基端付近を通過するときでは磁束密度の極性が反転する。この理由は、先端付近にあるときは異物からの磁束は磁気コア内を先端方向から末端方向に通過するのに対し、末端付近にあるときは、末端方向から先端方向へ通過するので方向が逆転するからである。正の値から負の値に連続的に変化する場合は、その途中で必ず0が出現するように、磁気コアの全長に亘って磁束を計算すれば磁束密度分布が丁度正と負の領域が等しく現れその積分が0になる点が現れる。

図６（Ａ）は、磁気コアの全体に巻回された検出コイルに鎖交する磁束の量、横軸は先端からの距離、一方の磁気コイルに鎖交する磁束が実線、他方の検出コイルに鎖交する磁束が鎖線で示している。これらの各検出コイルを各々差動結合した場合には、実線で示した鎖交磁束が現れΔt後に鎖線で示した鎖交磁束が現れる。

これらの各検出コイルが磁気コアの全長に亘って全体に巻回されている場合は、図３の鎖交磁束が発生しそれに対応した電圧が生じる。センサヘッドは２つの磁気コアからなるので、Δt後にはもう１つのコイルにも全く同じ鎖交磁束を与えられる。ここで、一方の磁気コアの検出コイルと他の磁気コアの検出コイルは差動結合されているので、磁気コアで正のピーク電圧を発生すれば磁気コアでは負のピーク電圧を生じる。電圧波形を時間軸で見れば（オシロスコープで観測する波形が時間軸で観測した波形）定性的には図６（Ｂ）のようになり、２つのピークが生起する時間差はΔtとなる。

特に、前記図５から導き出せるもう１つの重要な点は、異物が先端から15mmの付近を通過すると、一方の磁気コアの検出コイルにも他方の磁気コアの検出コイルにも磁気反応がなくなる。一般的に言えば、検出コイルが磁気コア全体に施され得る場合、検出コイルが磁気コアに一様に巻回された中間点は、磁気反応がなくなるという盲点になることであり、技術的にはその周辺でも異物信号をとらえることが困難になる。このように、検出コイルを磁気コアの全長に亘って全体に一様に施している場合には必ず不感帯がその中心付近に現れることとなる。

本発明は前記課題を解消するためになされたものであり、センサヘッドと直交する方向に着磁された磁力成分を有する異物をセンサヘッドを形成する磁気コアの全長に亘り不感帯を生じさせない勾配磁界センサを提供することを目的とする。

本発明に係る勾配磁界センサは、直線形状を含む磁性体で形成され、且つ当該磁性体に励磁用の交流電流及び直流電流が通電される第１の磁気コアに、前記磁性体における直線形状の一部に磁気結合する第１の検出コイルを配設して形成される第１センサヘッドと、直線形状を含む磁性体で形成され、且つ当該磁性体に前記第１の磁気コアに通電される励磁用の交流電流及び直流電流と共通の電流が通電され、前記第１の磁気コアに対向して平行に配設される第２の磁気コアに、前記磁性体における直線形状の一部であって前記第１の検出コイルとは回転対称位置に差動結合で磁気結合する第２の検出コイルを配設して形成される第２センサヘッドと、前記第１及び第２の各センサヘッドから出力される検出電圧に基づいて、勾配電界を出力するセンサ回路とを備えるものである。

このように本発明においては、第１のセンサヘッドの第１の検出コイルと第２のセンサヘッドの第２の検出コイルとが回転対称位置に差動結合で配設され、これらの第１及び第２の各センサヘッドからの検出電圧に基づいてセンサ回路が第１及び第２のセンサヘッドを形成する各第１及び第２の各コア間に生じる勾配磁界を検出するように構成したことから、第１及び第２の各コアに励磁用の交流電流及び直流電流を共通して通電して検出（測定）領域に一様に存在する磁界を不感状態とし、且つ第１及び第２の各検出コイルの配設範囲で生じる各不感帯を相互に補完できることとなり、検出領域の不感帯で生じる検出漏れを防止してより正確な勾配磁界の検出ができるという効果を奏する。

本発明に係る勾配磁界センサは必要に応じて、勾配磁界センサにおいて、第１センサヘッド及び第２センサヘッドの各第１及び第２の各検出コイルが、第１の磁気コア及び第２の磁気コアの各端部に配設されるように構成したことから、第１及び第２の各センサヘッドの第１及び第２の検出コイルの各中間部分に生じる不感帯を第１及び第２の各コアの外側にシフトさせることにより、この不感帯を相互に補完する第１及び第２のセンサヘッドの検出範囲をより広くできるという効果を有する。

本発明に係る勾配磁界センサは必要に応じて、勾配磁界センサにおいて、第１センサヘッド及び第２センサヘッドの各第１及び第２の各検出コイルが、第１の磁気コア及び第２の磁気コアの各端部から他の各端部に向かってコイルの巻回数を減じて形成するものである。

このように本発明においては、勾配磁界センサにおいて、第１センサヘッド及び第２センサヘッドの各第１及び第２の各検出コイルが、第１の磁気コア及び第２の磁気コアの各端部から他の各端部に向かってコイルの巻回数を減じて形成するように構成したことから、第１及び第２の各センサヘッドの第１及び第２の検出コイルにより生じる各磁界強度を第１及び第２の各コアの外側をよりシフトさせることにより、この不感帯を相互に補完する第１及び第２のセンサヘッドの検出範囲をより広くできるという効果を有する。

本発明に係る勾配磁界センサは必要に応じて、勾配磁界センサにおいて、第１の検出コイルに対向する対応部分の第２の磁気コアに、第１の検出コイルの不感帯位置で差動結合される第３及び第４のコイルと、前記第２の検出コイルに対向する対応部分の第１の磁気コアに、前記第２の検出コイルの不感帯位置で差動結合される第５及び第６のコイルとを備え、前記第３、第４及び第５、第６の各コイルを直列接続して補助コイルを形成し、この補助コイルの補助検出電圧に基づいて補助出力を出力する補助センサ回路を備えるものである。

このように本発明においては、第１及び第２の検出コイルが磁気結合する部分以外の第１及び第２の各磁気コアの部分に第３、第４及び第５、第６の各コイルを配設してこれらを直接続して補助コイルを形成し、この補助コイルの補助検出電圧に基づいて補助センサ回路が補助出力を出力するようにしているので、前記第１及び第２の各センサヘッドの検出電圧に基づいてセンサ回路が出力する勾配磁界に補助出力を加えて判断できることとなり、より高精度に勾配磁界の検出が可能となる。

本発明の第１の実施形態に係る勾配磁界センサの全体回路ブロック図である。図１に記載の実施形態に係る勾配磁界センサの動作説明図で、同図（Ａ）は各磁気コアに対応する検出コイルからの出力態様図、同図（Ｂ）、（Ｃ）は磁気コア先端から2mm付近を通過する場合の出力波形図及び他の出力波形図である。本発明の第２の実施形態に係る勾配磁界センサの全体回路ブロック図である。本発明のその他の実施形態に係る勾配磁界センサの各種センサヘッドの概略構成図である。従来の勾配磁界センサによって生じる不感帯を説明するための磁気コア内における磁束密度分布特性図である。従来の勾配磁界センサの特性図で、同図（Ａ）は勾配磁界センサの鎖交磁束特性図、同図（Ｂ）は磁気コア先端から2mm付近を通過する場合のオシロスコープ出力波形図である。

（本発明の第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態に係る勾配磁界センサを図１及び図２に基づいて説明する。
前記各図において本実施形態に係る勾配磁界センサは、Ｕ字状に二つ折りにされた線状の磁性体で形成され、且つこの磁性体に励磁用の交流電流ＶＥＸ及び直流電流Ｅが通電される第１の磁気コア１０に、このＵ字状の磁性体における基端側の半分部分に巻回されて磁気結合する第１の検出コイル１１を配設して形成される第１センサヘッド１と、二つ折りにされた線状の磁性体で形成され、且つこの磁性体に前記第１の磁気コア１０に通電される励磁用の交流電流ＶＥＸ及び直流電流Ｅと共通の電流が通電され、前記第１の磁気コア１０に対向して平行に配設される第２の磁気コア２０に、前記磁性体における先端側の半分部分であって前記第１の検出コイル１１とは回転対称位置に差動結合で磁気結合する第２の検出コイル２０を配設して形成される第２センサヘッド２と、前記第１及び第２の各センサヘッド１，２から出力される検出電圧Ｖ_１，Ｖ_２に基づいて、勾配磁界を出力するフラックスゲートセンサ回路３と、前記磁気コア１０及び検出コイル２０に交流電流ＶＥＸ及び直流電流Ｅを供給する電源部４とを備える構成である。

前記第１センサヘッド１及び第２センサヘッド２は、Ｕ字状に二つ折りにされた線状の磁性体からなる磁気コア１０及び磁気コア２０の各一端部を接続して直列接続されると共に、第１の磁気コア１０及び第２の磁気コア２０の各他端部を前記電源部４の二つの出力端に接続される構成である。前記第１の磁気コア１０及び第２の磁気コア２０は、各々のＵ字状の磁性体の全長Ｌ_１，Ｌ_２（（Ｌ_１＝Ｌ_２）が平行に対向配設され、この全長Ｌ_１，Ｌ_２の一部（長さＬ_１１，Ｌ_２１とする。）に第１の検出コイル１１、第２の検出コイル１２が巻回される構成である。

また、図１に示すように、検出コイル１１と検出コイル１２とは、前記平行に対向配設される磁気コア１０、磁気コア２０の配設中心に対して回転対称となるように配設され、各々が直列接続となるように各々の一端が電気配線１２で結線される。また、検出コイル１２の他端側がフラックスゲートセンサ回路３に接続されるとともに、検出コイル１１の他端側がグラウンドに接続される。また、検出コイル１１と検出コイル１２とは、同一方向の磁界に対して生じる誘起電圧（検出電圧Ｖ_１，Ｖ_２）が互いに打ち消し合うように（互いの極性が逆向きとなるように）接続される。これにより、同一の方向の磁界に対しては、センサヘッド１の検出電圧Ｖ_１及びセンサヘッド２の検出電圧Ｖ２の合成電圧（センサ出力）として、それぞれのセンサヘッド１，２から出力される検出電圧の差分を取ったもの（Ｖｙ−Ｖ_１）が現れる。このようにすることで、遠方から到達してくるような一様磁界に関しては、センサヘッド１，２の両方で同様にピックアップされて線ｓな出力には現れない。しかし、局所的な磁界に対しては、一方のセンサヘッド（例えば、センサヘッド２）でのみピックアップされるので、センサ出力として観測される。これにより、一様磁界の雑音を除去して信号を検出することができるようになり、対雑音性能を向上させることができる。

前記フラックスゲートセンサ回路３は、同期検波回路３０（ＰＳＤ：Phase Sensitive Detector）、平滑回路３１（smoothing filter）、及び誤差増幅器３２（Error Amplifier）を有して負帰還回路（参考文献：笹田一郎・村上雅則：「負帰還構成にした基本波型直交フラックスゲートの動作と特性」、電気学会研究会資料、MAG-08-133(2008)を参照）を構成する。センサヘッド１，２からのセンサ出力Ｖ_２−Ｖ_１は、コンデンサＣ_３１、高周波増幅器３１、同期検波回路３２、及び平滑回路３３を通じて、センサ出力Ｖ_２−Ｖ_１に応じた所定電圧となって、誤差増幅器３４に送られる。その後、誤差増幅器３４への入力（センサ出力Ｖ_２−Ｖ_１）が０になるように、帰還抵抗Ｒ_３を通して帰還電流ｉｆが検出コイル１１，１２に流される。このときに帰還抵抗Ｒ_３に生じる電圧の偏移（局所磁界検出信号Ｖ_０）がセンサ出力Ｖ_２−Ｖ_１に相当する。

次に、前記構成に基づく本実施形態に係る勾配磁界センサの検出動作について説明する。
まず、電源部４からセンサヘッド１の磁気コア１０及びセンサヘッド２の磁気コア２０から成る直列回路に対して交流電流ＶＥＸ及びこの振幅より大きな値が持つ直流電流Ｅを通電し、センサヘッド１及びセンサヘッド２が励磁される。この励磁状態のセンサヘッド１，２は、各々の延在方向に沿う磁界に応じた検出電圧を出力可能な、いわゆる直交フラックスゲートセンサ（基本波型直交フラックスゲート（ＭＦ−ＯＦＧ：Fundamental mode orthogonal fluxgate））を形成することとなり、バルクハウゼンノイズの低減及びセンサの高感度化を図ることができる。

前記センサヘッド１及びセンサヘッド２の励磁状態において、検出コイル１１が磁気コア１０の基端側に配設されると共に、検出コイル２１が磁気コア２０の先端側に配設される構成で、この検出コイル１１及び検出コイル２１の長さＬ_１１＝Ｌ_２１が例えば、15mmとする（図５の従来の勾配磁界センサの場合は長さが30mmである）。この図５で示す検出コイルが巻回されている個所での磁性密度を検出することから、この個所に応じて積分区間を設定する。

このように設定された積分区間は、検出コイル１１，１２の長さが15mmとすると、磁気コア１０の基端（0mm）から中央（15mm）若しくは磁気コア２０の中央（15mm）から先端（30mm）までの区間となる。

また、検出コイル１１，２１の長さＬ_１、Ｌ_２の（１／２）で形成され、一方の検出コイル１１（又は２１）はその端を先端に合せ、他方の検出コイル２１（又は１１）はその端を末端へ合せて配置された場合の差動結合されたコイルへの鎖交磁束、検出コイル１１，２１の巻き数は一様に巻かれている場合と同じとしている（巻線密度が２倍）。図６の場合と同じく鎖線で支援した鎖交磁束分布はΔｔ後に現れる。横軸mmで０は基端側である。
このようにして計算した結果を図２（Ａ）に示す。同図（Ａ）中の実線の曲線が基端側にある検出コイル１１に鎖交する磁束、鎖線の曲線が先端側にある検出コイル２１の鎖交磁束を表す。このように両方とも０になるところが無いので不感帯は原理的に現れない。

このような鎖交磁束t=0及びt=Δtで現れるので、異物が例えば基端から2mmのところを通過するときは図２（Ｂ）のような出力が現れる。
また、一方の検出コイル１１（又は検出コイル２１）への鎖交磁束が「0」になる10mm付近や20mm付近では、他方の検出コイル２１（又は検出コイル１１）のピーク値が１／３程度の単峰性の電圧として現れる。磁気コア１０、磁気コア２０の中央付近を通過するときは、２つの類似の山形のピークが図２（Ｃ）に示すように２つ連続して出現する。

以上のように、検出コイル１１、検出コイル２１の中間位置（図２（Ａ）では10mm、及び20mm）に鎖交磁束が「０」となるが、これらの各検出コイル１１、検出コイル２１の鎖交磁束「０」が時間差Δｔをおいて生じているので、一方の検出コイル１１（又は検出コイル２１）の鎖交磁束「０」のとき、他方の検出コイル２１（又は検出コイル１１）が逆方向に鎖交磁束を生じさせて補完し合い、不感帯の出現を確実に防止して、磁気コア１０、磁気コア２０の全領域に亘って磁気微粒子の異物を検出できることとなる。

（本発明の第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態に係る勾配磁界センサを図３に基づいて説明する。
同図において本実施形態に係る勾配磁界センサは、前記第１の実施形態と同様に第１のセンサヘッド１、第２のセンサヘッド２、フラックスゲートセンサ回路３及び電源部４を共通して備え、この構成に加え、前記第１の検出コイル１１に対向する対応部分の第２の磁気コア２１に、前記第１の検出コイル１１の不感帯位置で差動結合される第３及び第４のコイル２２，２３と、前記第２の検出コイル２１に対向する対応部分の第１の磁気コア１に、前記第２検出コイル２１の不感帯位置で差動結合される第５及び第６のコイル１２，１３と、前記第３、第４及び第５、第６の各コイル２２・２３、１２・１３を直列接続して補助コイル５０を形成し、この補助コイル５０の補助検出電圧に基づいて補助出力ｚＳ_５を出力する補助センサ回路５と、前記フラックスゲートセンサ回路３から出力される勾配磁界出力Ｓ_３及び補助センサ回路５から出力される補助出力Ｓ_５に基づいて勾配磁界の有無を判別する勾配磁界判別手段６とを備える構成である。

前記補助センサ回路５は、コイル２２，２３及びコイル１２，１３が直列接続された補助コイル５０から出力される補助検出電圧Ｖｓを積分するコンデンサＣ５と、これを高周波増幅する増幅器５１と、これを同期検波する同期検波回路５２と、同期検波後の信号を低周波増幅する平滑回路５３とを備える構成である。

つぎに、前記構成に基づく本実施形態の勾配磁界の検出動作について説明する。
前記磁気コア１０、磁気コア２０の前兆を30mmとし、検出コイル１１、検出コイル２１の全長を15mmとして設計した場合に、検出コイル１１の全長中の（１／３）の部位及び検出コイル２１の全長の（１／３）の部位に検出感度が低くなる現象が生じる。この検出感度低下現象は、前記第１の実施形態のシュミレーションデータとして示した図２（Ａ）における磁気コア１０、磁気コア２０の基端部（0mm）から先端部（30mm）の積分区間内において（10mm）と（20mm）の部位に鎖交磁束「０」が現れる。

前記検出コイル１１、検出コイル２１の全長を二分割した巻回長を有する各コイル２２，２３及びコイル１２，１３を形成し、このコイル２２，２３及びコイル１２，１３を、前記磁気コア１０、磁気コア２０の非巻回部分（検出コイル１１、検出コイル２１の対向部分）に巻回配設することとなる。

このコイル１２，１３は、磁気コア１０の基端部から見てｃｗ（時計回り）からｃｃｗ（反時計回り）の順となるように巻回して形成され、差動結合で構成される。また、コイル２２，２３は、磁気コア２０の先端部から見てｃｃｗ（反時計回り）からｃｗ（時計回り）の順となるように巻回して形成され、差動結合で構成される。そして、これらのコイル１２，１３とコイル２２，２３は直列接続されて形成される。このように直列接続されたコイル１２，１３とコイル２２，２３の補助コイル５０は前記検出コイル１１及び検出コイル２１の鎖交磁束の低下を補助検出電圧により補助できることとなりる。

（本発明の他の実施形態）
本発明の他の実施形態に係る勾配磁界センサは、図４（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）に示すように検出コイル１１、検出コイル２１の長さ若しくは対向位置を変えて、又は巻回形状（一重、二重、三重等の巻回形態）を異ならせて構成することもできる。

なお、磁性コア１０及び磁性コア２０は、Ｕ字型の他に、Ｗ型、Ｉ字型（棒状）等の他の形状であってもよい。その場合、折り返し部分を導線などの配線で構成するようにしてもよい。

また、磁性コア１０及び磁性コア２０に用いる材料は、導電率が高く適切な軟磁性を有する材料であればこれに限定されない。例えば、磁気歪みが小さい、幅１ｍｍ、厚さ２０μｍ程度の断面を持つ細長いコバルト基アモルファス磁性薄帯を用いることができる。さらに、直径0.1ｍｍ程度のパーマロイワイヤや、断面が幅１ｍｍ、厚さ１０〜２０μｍ程度のパーマロイ薄帯を用いることもできる。

１センサヘッド
２センサヘッド
３フラックスゲートセンサ回路
４電源部
５補助センサ回路
６判別手段
１０磁気コア
１１電源部
１２，１３コイル
２０磁気コア
２１検出コイル
２２，２３コイル
３１平滑回路
３２，５２検波回路
３３，５３平滑回路
３４誤差増幅器

Claims

直線形状を含む磁性体で形成され、且つ当該磁性体に励磁用の交流電流及び直流電流が通電される第１の磁気コアに、前記磁性体における直線形状の一部に磁気結合する第１の検出コイルを配設して形成される第１センサヘッドと、
直線形状を含む磁性体で形成され、且つ当該磁性体に前記第１の磁気コアに通電される励磁用の交流電流及び直流電流と共通の電流が通電され、前記第１の磁気コアに対向して平行に配設される第２の磁気コアに、前記磁性体における直線形状の一部であって前記第１の検出コイルとは回転対称位置に差動結合で磁気結合する第２の検出コイルを配設して形成される第２センサヘッドと、
前記第１及び第２の各センサヘッドから出力される検出電圧に基づいて、勾配磁界を出力するセンサ回路とを備えることを
特徴とする勾配磁界センサ。
前記請求項１に記載の勾配磁界センサにおいて、
前記第１センサヘッド及び第２センサヘッドの各第１及び第２の各検出コイルが、第１の磁気コア及び第２の磁気コアの各端部に配設されることを
特徴とする勾配磁界センサ。
前記請求項１又は２に記載の勾配磁界センサにおいて、
前記第１センサヘッド及び第２センサヘッドの各第１及び第２の各検出コイルが、第１の磁気コア及び第２の磁気コアの各端部から他の各端部に向かってコイルの巻回数を減じて形成することを
特徴とする勾配磁界センサ。
前記請求項１ないし３のいずれかに記載の勾配磁界センサにおいて、
前記第１の検出コイルに対向する対応部分の第２の磁気コアに、前記第１の検出コイルの不感帯位置で差動結合される第３及び第４のコイルと、
前記第２の磁気コイルに対向する対応部分の第１の磁気コアに、前記第２の検出コイルの不感帯位置で差動結合される第５及び第６のコイルとを備え、
前記第３、第４及び第５、第６の各コイルを直列接続して補助コイルを形成し、この補助コイルの補助検出電圧に基づいて補助電界を出力する補助センサ回路を備えることを
特徴とする勾配磁界センサ。