JP2615342B2 - 磁性材料のパラメータを測定するための可変磁気抵抗磁力計 - Google Patents
磁性材料のパラメータを測定するための可変磁気抵抗磁力計Info
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
- G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
- G01R33/04—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using the flux-gate principle
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
- G01R33/12—Measuring magnetic properties of articles or specimens of solids or fluids
- G01R33/14—Measuring or plotting hysteresis curves
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は磁性材料の磁気特性を
測定する装置、詳しくは広範囲の磁性材料のＭ−Ｈヒス
テリシス曲線を高感度で非破壊的にテストすることので
きる装置に関する。
測定する装置、詳しくは広範囲の磁性材料のＭ−Ｈヒス
テリシス曲線を高感度で非破壊的にテストすることので
きる装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】磁性材料のＭ−Ｈヒステリシス特性曲線
を測定する従来の方法では、テスト試料を特殊の形にす
る必要がある。試料のＭ−Ｈヒステリシス曲線を測定す
るには、試料振動式磁力計（ＶＳＭ）、曲線トレーサ、
ヒステリシス図装置（ｈｙｓｔｅｒｅｓｉｇｒａｐｈ）
などの計器を用いる。これらの技術の欠点は、形の異な
る多くの磁性材料をテストするときに試料の準備が厄介
なことである。
を測定する従来の方法では、テスト試料を特殊の形にす
る必要がある。試料のＭ−Ｈヒステリシス曲線を測定す
るには、試料振動式磁力計（ＶＳＭ）、曲線トレーサ、
ヒステリシス図装置（ｈｙｓｔｅｒｅｓｉｇｒａｐｈ）
などの計器を用いる。これらの技術の欠点は、形の異な
る多くの磁性材料をテストするときに試料の準備が厄介
なことである。
【０００３】市販の磁性材料の多くは、磁気記録テー
プ、コンピュータのデータ記憶用ハードディスク、変圧
器用積層などの薄いシート形状である。これらの材料を
切断、穿孔、成形などによってテストに適した特殊な形
状の試料にすると、材料がひずんで磁気ひずみにより測
定する磁気特性が変化する場合がある。更にこのように
して試料を作成すると、縁や他の表面に強磁性の汚染を
生じて、特に小さくて磁性の弱い試料ではヒステリシス
曲線の測定に大きな誤差を生じる。
プ、コンピュータのデータ記憶用ハードディスク、変圧
器用積層などの薄いシート形状である。これらの材料を
切断、穿孔、成形などによってテストに適した特殊な形
状の試料にすると、材料がひずんで磁気ひずみにより測
定する磁気特性が変化する場合がある。更にこのように
して試料を作成すると、縁や他の表面に強磁性の汚染を
生じて、特に小さくて磁性の弱い試料ではヒステリシス
曲線の測定に大きな誤差を生じる。
【０００４】試料振動式磁力計（ＶＳＭ）を用いる場
合、試料を準備してＭ−Ｈヒステリシス曲線の特性を測
定するには、通常１試料当り２０分ないし４０分もかか
る。試料を破壊するテスト方法ではその試料はもう使用
できなくなるので、プロセスの対照テスト（ｐｒｏｃｅ
ｓｓ ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｅｓｔｉｎｇ）が必要な応用
では実際的でなく、また用いることはできない。
合、試料を準備してＭ−Ｈヒステリシス曲線の特性を測
定するには、通常１試料当り２０分ないし４０分もかか
る。試料を破壊するテスト方法ではその試料はもう使用
できなくなるので、プロセスの対照テスト（ｐｒｏｃｅ
ｓｓ ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｅｓｔｉｎｇ）が必要な応用
では実際的でなく、また用いることはできない。
【０００５】試料の準備が難しくまた時間がかかるため
に、従来のテスト方法は実用的でない場合がしばしばあ
る。例えばアモルファス・リボン積層のテストでは、試
料片をトロイド（円錐曲線回転体）の形に巻き、１次お
よび２次巻線もトロイドに巻く必要がある。試料の準備
には時間がかかり、また材料の磁気特性をひずませる可
能性がある。
に、従来のテスト方法は実用的でない場合がしばしばあ
る。例えばアモルファス・リボン積層のテストでは、試
料片をトロイド（円錐曲線回転体）の形に巻き、１次お
よび２次巻線もトロイドに巻く必要がある。試料の準備
には時間がかかり、また材料の磁気特性をひずませる可
能性がある。
【０００６】Ｍ−Ｈヒステリシス曲線テスタの精度と速
度を高めるため、これまでいくつかの試みが行なわれ
た。ミシガン州のＬＤＪエレクトロニクス（Ｅｌｅｃｔ
ｒｏｎｉｃｓ）社は、コンピュータのデータ記憶用ディ
スクの磁気特性を非破壊的に測定するＭ−Ｈヒステリシ
ス曲線テスタを市販している。
度を高めるため、これまでいくつかの試みが行なわれ
た。ミシガン州のＬＤＪエレクトロニクス（Ｅｌｅｃｔ
ｒｏｎｉｃｓ）社は、コンピュータのデータ記憶用ディ
スクの磁気特性を非破壊的に測定するＭ−Ｈヒステリシ
ス曲線テスタを市販している。
【０００７】この装置はディスク全体に磁界を与えてデ
ィスクの大部分をテストして、ディスクの直径方向の磁
化の変化を測定する。この方法の欠点は、ディスクの小
部分のＭ−Ｈヒステリシス曲線を測定することができな
いために、ディスクの両側を同時に測定することであ
る。更にこの方法は、テスト装置の駆動コイルに適合す
る形の測定対象だけに限られる。
ィスクの大部分をテストして、ディスクの直径方向の磁
化の変化を測定する。この方法の欠点は、ディスクの小
部分のＭ−Ｈヒステリシス曲線を測定することができな
いために、ディスクの両側を同時に測定することであ
る。更にこの方法は、テスト装置の駆動コイルに適合す
る形の測定対象だけに限られる。
【０００８】磁気光学的ヒステリシス曲線テスタは、磁
気フィルムの表面の磁気特性をカー効果によって測定す
る。しかし磁気光学的方法の欠点は、磁気フィルムの反
射面の下の追加的な磁束を検出できないことである。磁
化と厚さとの積は使用できる磁気信号の強さに関連する
性能計数であって、製造工程を制御するための重要なパ
ラメータである。磁気光学的方法ではフィルムの厚さを
検知しないので、この重要なパラメータを測定すること
ができない。
気フィルムの表面の磁気特性をカー効果によって測定す
る。しかし磁気光学的方法の欠点は、磁気フィルムの反
射面の下の追加的な磁束を検出できないことである。磁
化と厚さとの積は使用できる磁気信号の強さに関連する
性能計数であって、製造工程を制御するための重要なパ
ラメータである。磁気光学的方法ではフィルムの厚さを
検知しないので、この重要なパラメータを測定すること
ができない。
【０００９】イノベーティブ・インストルメンテーショ
ン（Ｉｎｎｏｖａｔｉｖｅ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔ
ｉｏｎ）社が市販している別の装置は、コンピュータの
データ記憶ディスクに信号を書き込む磁気記録方法に似
た方法を用いている。ディスクは、信号の磁気強さを記
録する検知器の近くで回転する。回転する度に書込み信
号が増加し、検知器はその誘導信号を測定する。しかし
この方法は遅くて厄介であり、材料の実際のＭ−Ｈヒス
テリシス曲線を測定することができない。
ン（Ｉｎｎｏｖａｔｉｖｅ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔ
ｉｏｎ）社が市販している別の装置は、コンピュータの
データ記憶ディスクに信号を書き込む磁気記録方法に似
た方法を用いている。ディスクは、信号の磁気強さを記
録する検知器の近くで回転する。回転する度に書込み信
号が増加し、検知器はその誘導信号を測定する。しかし
この方法は遅くて厄介であり、材料の実際のＭ−Ｈヒス
テリシス曲線を測定することができない。
【００１０】別の従来の技術によるテスト装置が米国特
許番号４，８４３，３１６、ヘスターマン（Ｈｅｓｔｅ
ｒｍａｎ）、に開示されている。ヘスターマンの装置は
コンピュータの磁気ディスクの非破壊的Ｍ−Ｈヒステリ
シス・テスタで、磁心の周りの一連の平衡駆動コイルを
用いて試料を磁化し、これが発生する電圧信号を磁心の
中央にある検知コイルで検出する。この装置は、試料の
準備をする必要がないので磁気特性のテストが簡単で時
間がかからないし、また材料を破壊してはならない場合
に有用である。
許番号４，８４３，３１６、ヘスターマン（Ｈｅｓｔｅ
ｒｍａｎ）、に開示されている。ヘスターマンの装置は
コンピュータの磁気ディスクの非破壊的Ｍ−Ｈヒステリ
シス・テスタで、磁心の周りの一連の平衡駆動コイルを
用いて試料を磁化し、これが発生する電圧信号を磁心の
中央にある検知コイルで検出する。この装置は、試料の
準備をする必要がないので磁気特性のテストが簡単で時
間がかからないし、また材料を破壊してはならない場合
に有用である。
【００１１】しかしこの装置の欠点は、厚さが１マイク
ロメートル以下の薄膜試料や磁気が弱くて信号対雑音比
が低い試料を測定する場合、電気および磁気の暗騒音の
影響を受けずに十分な感度を得ることができないことで
ある。実際、既存の磁気テスト装置は信号対雑音比を高
くすることができないので、薄いかまたは弱い磁気試料
をテストする場合に十分な感度を得ることができない。
ロメートル以下の薄膜試料や磁気が弱くて信号対雑音比
が低い試料を測定する場合、電気および磁気の暗騒音の
影響を受けずに十分な感度を得ることができないことで
ある。実際、既存の磁気テスト装置は信号対雑音比を高
くすることができないので、薄いかまたは弱い磁気試料
をテストする場合に十分な感度を得ることができない。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】従って、磁気試料を高
感度で非破壊的にテストする優れた方法および装置が望
まれている。
感度で非破壊的にテストする優れた方法および装置が望
まれている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】この発明の望ましい実施
態様は、磁性材料のパラメータを測定する可変磁気抵抗
磁力計および方法を提供する。この発明の磁力計の望ま
しい実施態様は磁心を使用し、この磁心は共通の可変磁
気抵抗通路すなわち磁束ゲート部を共有する平衡した対
向する磁気通路を備え、磁心と磁心に近接して設けた試
料とを貫通する磁束線を発生する。
態様は、磁性材料のパラメータを測定する可変磁気抵抗
磁力計および方法を提供する。この発明の磁力計の望ま
しい実施態様は磁心を使用し、この磁心は共通の可変磁
気抵抗通路すなわち磁束ゲート部を共有する平衡した対
向する磁気通路を備え、磁心と磁心に近接して設けた試
料とを貫通する磁束線を発生する。
【００１４】磁気試料を置くと磁束ゲート部を通る磁束
が変化するので、この変化を磁束ゲート部内で検出す
る。この装置の特長は磁束ゲート部の磁気抵抗の変調で
あって、これにより信号対雑音比が大きくなり、非常に
薄いかまたは弱い磁気試料の磁気特性を測定できるほど
感度が高くなり、電気および磁気暗騒音の影響を受けな
い。
が変化するので、この変化を磁束ゲート部内で検出す
る。この装置の特長は磁束ゲート部の磁気抵抗の変調で
あって、これにより信号対雑音比が大きくなり、非常に
薄いかまたは弱い磁気試料の磁気特性を測定できるほど
感度が高くなり、電気および磁気暗騒音の影響を受けな
い。
【００１５】従ってこの発明の目的は、従来の磁気テス
ト装置の感度が不十分であるという欠点を除くことであ
る。
ト装置の感度が不十分であるという欠点を除くことであ
る。
【００１６】この発明の別の目的は、磁気面を損傷する
ことなく磁気面のＭ−Ｈヒステリシス曲線特性を正確に
測定することである。
ことなく磁気面のＭ−Ｈヒステリシス曲線特性を正確に
測定することである。
【００１７】この発明の更に別の目的は、磁気面上のい
ろいろの点で磁気面のＭ−Ｈヒステリシス曲線特性を正
確に測定して、磁気パラメータのマップを作成すること
である。
ろいろの点で磁気面のＭ−Ｈヒステリシス曲線特性を正
確に測定して、磁気パラメータのマップを作成すること
である。
【００１８】
【実施例】以下にこの発明を特定の例に関連して説明す
るが、この発明がここで示す例より広範囲の各種の応用
に用い得ることはこの技術に精通した人には明かであっ
て、この発明の範囲は限定されないものである。
るが、この発明がここで示す例より広範囲の各種の応用
に用い得ることはこの技術に精通した人には明かであっ
て、この発明の範囲は限定されないものである。
【００１９】この発明の望ましい実施態様の構造を、図
１および図２を参照して説明する。詳しくいうと、図１
は一般的に表わした可変磁気抵抗磁力計１−１の前面透
視図である。図に示す可変磁気抵抗磁力計１−１は、鉄
・フェライト・パーマロイなどの、飽和磁気が高く保磁
力が低い材料で構成する磁心１−２を含む。磁心１−２
は上部隙間１−３、下部隙間１−４、共通の磁束ゲート
部１−５、下部隙間１−４の大きさを微調整して磁心内
に発生する磁束通路を正しく平衡させるための隙間調整
ネジ１−６と１−７を備える。
１および図２を参照して説明する。詳しくいうと、図１
は一般的に表わした可変磁気抵抗磁力計１−１の前面透
視図である。図に示す可変磁気抵抗磁力計１−１は、鉄
・フェライト・パーマロイなどの、飽和磁気が高く保磁
力が低い材料で構成する磁心１−２を含む。磁心１−２
は上部隙間１−３、下部隙間１−４、共通の磁束ゲート
部１−５、下部隙間１−４の大きさを微調整して磁心内
に発生する磁束通路を正しく平衡させるための隙間調整
ネジ１−６と１−７を備える。
【００２０】磁心１−２の周りに、磁束ゲート部１−５
に対して実質的に対称形になるように、駆動コイル１−
８、１−９、１−１０、１−１１を設ける。中央の磁束
ゲート部１−５は、第１磁気通路１−１３と第２磁気通
路１−１４とを定義する中央開口１−１２を備える。第
１コイル１−１５を第１磁気通路１−１３の周りに設
け、第２コイル１−１６を第２磁気通路１−１４の周り
に設ける。磁気試料１−１８を磁心１−２の上部隙間１
−３に近接して置くと磁気ゲート部１−５内の磁束が変
化するが、この変化を測定するために検知コイル１−１
７を磁束ゲート部１−５の中心部の周りに設ける。
に対して実質的に対称形になるように、駆動コイル１−
８、１−９、１−１０、１−１１を設ける。中央の磁束
ゲート部１−５は、第１磁気通路１−１３と第２磁気通
路１−１４とを定義する中央開口１−１２を備える。第
１コイル１−１５を第１磁気通路１−１３の周りに設
け、第２コイル１−１６を第２磁気通路１−１４の周り
に設ける。磁気試料１−１８を磁心１−２の上部隙間１
−３に近接して置くと磁気ゲート部１−５内の磁束が変
化するが、この変化を測定するために検知コイル１−１
７を磁束ゲート部１−５の中心部の周りに設ける。
【００２１】図２は磁束ゲート部２−５の拡大前面透視
図で、第１コイル２−１５を巻き付けた第１通路２−１
３と、第２コイル２−１６を巻き付けた第２磁気通路２
−１４とを定義する中央開口２−１２を備える。コイル
２−１５と２−１６の励磁によって中央開口部２−１２
の周りを交番磁束２−１９が回転し、磁束ゲート部の２
−１３と２−１４（脚部）の部分が飽和する回数は、変
調電源３−４の周波数の２倍である。磁束ゲート部が飽
和すると、テスト試料１−１８による磁束が変調する。
検知コイル２−１７は、磁束ゲート部２−５を通る変調
磁束２−２０の変化を検知する。
図で、第１コイル２−１５を巻き付けた第１通路２−１
３と、第２コイル２−１６を巻き付けた第２磁気通路２
−１４とを定義する中央開口２−１２を備える。コイル
２−１５と２−１６の励磁によって中央開口部２−１２
の周りを交番磁束２−１９が回転し、磁束ゲート部の２
−１３と２−１４（脚部）の部分が飽和する回数は、変
調電源３−４の周波数の２倍である。磁束ゲート部が飽
和すると、テスト試料１−１８による磁束が変調する。
検知コイル２−１７は、磁束ゲート部２−５を通る変調
磁束２−２０の変化を検知する。
【００２２】この発明の動作について、図１−図７を参
照して説明する。駆動コイル１−８、１−９、１−１
０、１−１１は、交流電源（図３の３−５）により約１
Ｈｚから約１０Ｈｚの駆動周波数で励起される。下部隙
間１−４を調整ネジ１−６と１−７によって正しく調整
して、磁束ゲート部１ー５を通る純磁束が正しく平衡す
るようにすると、駆動コイルの励起により磁束ゲート部
１−５を通る磁束はゼロになる。駆動コイル１−８、１
−９、１−１０、１−１１によって上部隙間１−３と下
部隙間１−４に発生する駆動磁界の波形を、図４の４−
１で示す。
照して説明する。駆動コイル１−８、１−９、１−１
０、１−１１は、交流電源（図３の３−５）により約１
Ｈｚから約１０Ｈｚの駆動周波数で励起される。下部隙
間１−４を調整ネジ１−６と１−７によって正しく調整
して、磁束ゲート部１ー５を通る純磁束が正しく平衡す
るようにすると、駆動コイルの励起により磁束ゲート部
１−５を通る磁束はゼロになる。駆動コイル１−８、１
−９、１−１０、１−１１によって上部隙間１−３と下
部隙間１−４に発生する駆動磁界の波形を、図４の４−
１で示す。
【００２３】磁気試料１−１８を磁心１−２の上部隙間
１−３に近接して置くと、試料１−１８は駆動コイル１
−８、１−９、１−１０、１−１１が作る磁界によって
磁化され、磁束ゲート部１−５を通る磁束は不平衡にな
る。磁束ゲート部１−５に現われる試料１−１８からの
磁気誘導の波形を、図５の５−１で示す。試料１−１８
の磁化によって磁束ゲート部１−５に生じる磁束の変化
は、検知コイル１−１７を通りすなわち連結して、電圧
を誘導する。
１−３に近接して置くと、試料１−１８は駆動コイル１
−８、１−９、１−１０、１−１１が作る磁界によって
磁化され、磁束ゲート部１−５を通る磁束は不平衡にな
る。磁束ゲート部１−５に現われる試料１−１８からの
磁気誘導の波形を、図５の５−１で示す。試料１−１８
の磁化によって磁束ゲート部１−５に生じる磁束の変化
は、検知コイル１−１７を通りすなわち連結して、電圧
を誘導する。
【００２４】発生した電圧信号は、検知コイル１−１７
を通る磁束の変化速度に比例する。式で表わすと、Ｅ＝
ＮｄΦ／ｄｔである。ただしＮは検知コイル巻線の巻
数、ｄΦ／ｄｔは磁束の変化速度である。図５の５−１
は誘導電圧Ｅの時間積分である。実際の応用では、多く
の場合この信号は非常に小さくて測定が困難である。
を通る磁束の変化速度に比例する。式で表わすと、Ｅ＝
ＮｄΦ／ｄｔである。ただしＮは検知コイル巻線の巻
数、ｄΦ／ｄｔは磁束の変化速度である。図５の５−１
は誘導電圧Ｅの時間積分である。実際の応用では、多く
の場合この信号は非常に小さくて測定が困難である。
【００２５】図２において、変調電源（図３の３−４）
からの交流は１００Ｈｚから１０ｋＨｚで、第１磁気通
路２−１３の周りに設ける第１コイル２−１５と、第２
磁気通路２−１４の周りに設ける第２コイル２−１６を
通して与えられる。この交流により磁束ゲート部２−５
内の中央開口２−１２の周りの円形通路に磁束２−１９
が生じて、磁束ゲート部２−５が飽和する。
からの交流は１００Ｈｚから１０ｋＨｚで、第１磁気通
路２−１３の周りに設ける第１コイル２−１５と、第２
磁気通路２−１４の周りに設ける第２コイル２−１６を
通して与えられる。この交流により磁束ゲート部２−５
内の中央開口２−１２の周りの円形通路に磁束２−１９
が生じて、磁束ゲート部２−５が飽和する。
【００２６】このように磁束ゲート部２−５が交番に飽
和することにより、上部隙間１−３に近接して置いた試
料１−１８の磁気の変化によって生じる磁束ゲート部２
−５内の磁束が変調する。変調信号７−２の周波数は、
交流電源３−４すなわち駆動コイル２−１５と２−１６
の周波数の２倍である。検知コイル２−１７に発生する
電圧を検知して、変調信号７−２を測定する。
和することにより、上部隙間１−３に近接して置いた試
料１−１８の磁気の変化によって生じる磁束ゲート部２
−５内の磁束が変調する。変調信号７−２の周波数は、
交流電源３−４すなわち駆動コイル２−１５と２−１６
の周波数の２倍である。検知コイル２−１７に発生する
電圧を検知して、変調信号７−２を測定する。
【００２７】検知コイル２−１７に発生する電圧信号を
低騒音の前置増幅および電子積分器（図３の３−２）に
よって調整し、ロックイン増幅器３−３に送って変調誘
導信号を測定し、コイル１−１５と１−１６によって別
個に誘導した変調を除去して試料の磁気特性を表わす電
圧信号を得る。ロックイン増幅器を用いて変調周波数の
信号だけを選択的に増幅することにより、信号対雑音比
は非常に高くなり、従来の測定技術に比べて一般に２、
３桁程度良くなる。
低騒音の前置増幅および電子積分器（図３の３−２）に
よって調整し、ロックイン増幅器３−３に送って変調誘
導信号を測定し、コイル１−１５と１−１６によって別
個に誘導した変調を除去して試料の磁気特性を表わす電
圧信号を得る。ロックイン増幅器を用いて変調周波数の
信号だけを選択的に増幅することにより、信号対雑音比
は非常に高くなり、従来の測定技術に比べて一般に２、
３桁程度良くなる。
【００２８】変調電圧信号をロックイン増幅器３−３か
らアナログ／ディジタル変換器３−６に送って、コンピ
ュータ３−８が処理できるように電圧信号をディジタル
形式変換する。コンピュータ３−８はディジタル電圧信
号を処理して、テスト試料の磁気特性を目で見えるよう
に表現する。
らアナログ／ディジタル変換器３−６に送って、コンピ
ュータ３−８が処理できるように電圧信号をディジタル
形式変換する。コンピュータ３−８はディジタル電圧信
号を処理して、テスト試料の磁気特性を目で見えるよう
に表現する。
【００２９】この発明の目的を達成するための別の実施
態様を図８に示す。図８は一般的に表わした可変磁気抵
抗磁力計８−１の前面透視図で、前記望ましい実施態様
と同様に磁心８−２を含む。この別の実施態様の磁心８
−２は、前記望ましい実施態様の磁心１−２に比べて、
磁束ゲート部８−５の構造も磁気抵抗の変調方法も異な
っている。
態様を図８に示す。図８は一般的に表わした可変磁気抵
抗磁力計８−１の前面透視図で、前記望ましい実施態様
と同様に磁心８−２を含む。この別の実施態様の磁心８
−２は、前記望ましい実施態様の磁心１−２に比べて、
磁束ゲート部８−５の構造も磁気抵抗の変調方法も異な
っている。
【００３０】この別の実施態様の磁束ゲート部８−５
は、磁束ゲート部８−５を完全に貫通する隙間８−６を
備え、外部の回転手段（図示せず）によって駆動される
機械式回転子８−２３が磁束ゲート部８−５内の開口部
を貫通して、磁束ゲート部８−５の軸に実質的に平行な
軸の周りに回転する。回転子８−２３上には高透磁率の
磁性材料８−２４の１個以上の片が設けられ、回転子８
−２３の回転に従って磁束ゲート部８−５内の隙間を通
って出入りし、機械的に隙間を連結して磁束ゲート部８
−５内の磁束を周期的に変調する。
は、磁束ゲート部８−５を完全に貫通する隙間８−６を
備え、外部の回転手段（図示せず）によって駆動される
機械式回転子８−２３が磁束ゲート部８−５内の開口部
を貫通して、磁束ゲート部８−５の軸に実質的に平行な
軸の周りに回転する。回転子８−２３上には高透磁率の
磁性材料８−２４の１個以上の片が設けられ、回転子８
−２３の回転に従って磁束ゲート部８−５内の隙間を通
って出入りし、機械的に隙間を連結して磁束ゲート部８
−５内の磁束を周期的に変調する。
【００３１】前記望ましい実施態様では磁気回路の磁気
抵抗を電子的にまたは磁気的に変化させたが、高透磁率
材料を使って磁束ゲート部８−５内の隙間を交番に開閉
することによって変調する機械システムも同様に効果的
である。
抵抗を電子的にまたは磁気的に変化させたが、高透磁率
材料を使って磁束ゲート部８−５内の隙間を交番に開閉
することによって変調する機械システムも同様に効果的
である。
【００３２】可変磁気抵抗によって磁束ゲート部内の磁
束を変調する更に別の方法を図９および図１０に示す。
図９では一般的に可変磁気抵抗磁力計９−１を示し、中
央に磁束ゲート部９−５を備える磁心９−２を含む。し
かし磁束ゲート部９−５は前述の実施態様とは異なり、
隙間や開口を持たない。この実施態様では、磁束ゲート
部９−５の中央部分に近接して設ける多極永久磁石回転
子９−２５を用いて、磁束ゲート部９−５の磁気抵抗を
変調する。
束を変調する更に別の方法を図９および図１０に示す。
図９では一般的に可変磁気抵抗磁力計９−１を示し、中
央に磁束ゲート部９−５を備える磁心９−２を含む。し
かし磁束ゲート部９−５は前述の実施態様とは異なり、
隙間や開口を持たない。この実施態様では、磁束ゲート
部９−５の中央部分に近接して設ける多極永久磁石回転
子９−２５を用いて、磁束ゲート部９−５の磁気抵抗を
変調する。
【００３３】図１０は図９の磁力計の側面図１０−１を
一般的に示し、磁心１０−２と中央の磁束ゲート部１０
−５を備える。回転子１０−２５からの磁束１０−２６
は、試料の磁束９−２０に垂直な方向に磁束ゲート部９
−５を通り、磁束ゲート部９−５の中央部を実質的に飽
和させ、磁気抵抗を増加させる。
一般的に示し、磁心１０−２と中央の磁束ゲート部１０
−５を備える。回転子１０−２５からの磁束１０−２６
は、試料の磁束９−２０に垂直な方向に磁束ゲート部９
−５を通り、磁束ゲート部９−５の中央部を実質的に飽
和させ、磁気抵抗を増加させる。
【００３４】磁気回転子１０−２５が回転することによ
り磁束１０−２６の極性は１００Ｈｚから１０ｋＨｚの
周波数で交番し、磁束ゲート部９−５の磁気抵抗は変調
する。変調磁気抵抗は試料の磁束９−２０を変調し、磁
束ゲート部９−５の周りに設けた検知コイル９−１７に
より検知する。
り磁束１０−２６の極性は１００Ｈｚから１０ｋＨｚの
周波数で交番し、磁束ゲート部９−５の磁気抵抗は変調
する。変調磁気抵抗は試料の磁束９−２０を変調し、磁
束ゲート部９−５の周りに設けた検知コイル９−１７に
より検知する。
【００３５】この技術に精通した人は、磁束ゲート部の
磁気抵抗の変調によって試料磁束を変調する他の方法を
考えることができる。例えば磁束ゲート部を、磁気ひず
みの大きい材料で製作することができる（実施態様は図
示せず）。磁気抵抗は、磁気ひずみ材料に張力と圧力を
交番に与えることによって変調することができる。
磁気抵抗の変調によって試料磁束を変調する他の方法を
考えることができる。例えば磁束ゲート部を、磁気ひず
みの大きい材料で製作することができる（実施態様は図
示せず）。磁気抵抗は、磁気ひずみ材料に張力と圧力を
交番に与えることによって変調することができる。
【００３６】この発明は、従来の磁気テスト装置の感度
不足という欠点を克服する。この方法および装置は、磁
気面を損傷することなく磁気面のＭ−Ｈヒステリシス曲
線特性を正確に測定する。
不足という欠点を克服する。この方法および装置は、磁
気面を損傷することなく磁気面のＭ−Ｈヒステリシス曲
線特性を正確に測定する。
【００３７】またこの発明の方法および装置は、磁気面
上のいろいろの点で磁気面のＭ−Ｈヒステリシス曲線特
性を正確に測定して、磁気パラメータのマップを作成す
ることができる。最も重要なことは、この発明の方法お
よび装置は、非常に薄いかまたは弱い磁気試料の磁気特
性を十分な感度で測定でき、電気および磁気の暗騒音レ
ベルの影響を受けないという点である。
上のいろいろの点で磁気面のＭ−Ｈヒステリシス曲線特
性を正確に測定して、磁気パラメータのマップを作成す
ることができる。最も重要なことは、この発明の方法お
よび装置は、非常に薄いかまたは弱い磁気試料の磁気特
性を十分な感度で測定でき、電気および磁気の暗騒音レ
ベルの影響を受けないという点である。
【００３８】この発明の望ましい実施態様について詳細
に説明したが、この説明は単なる例示であって、発明の
範囲を制限するものではない。従ってこの技術に精通し
た人は、この発明の特許請求の範囲と意味から逸れるこ
となく、変形や変更を行なうことができるものである。
に説明したが、この説明は単なる例示であって、発明の
範囲を制限するものではない。従ってこの技術に精通し
た人は、この発明の特許請求の範囲と意味から逸れるこ
となく、変形や変更を行なうことができるものである。
この発明の各種の利点は、この技術に精通した人には以
下の図面を参照して説明を読むことにより明らかにな
る。
下の図面を参照して説明を読むことにより明らかにな
る。
【図１】望ましい実施態様の可変磁気抵抗磁力計の構成
要素を示す前面透視図である。
要素を示す前面透視図である。
【図２】磁心の中央にある共通の磁束ゲート部の拡大前
面図である。
面図である。
【図３】磁気テスト装置の構成要素を示すブロック図で
ある。
ある。
【図４】磁心に巻いた平衡した駆動コイルによって発生
する磁界Ｈを示す波形図である。
する磁界Ｈを示す波形図である。
【図５】磁束ゲート部の磁気抵抗が一定（変調なし）の
場合に、磁心に近接して磁気試料を置いたときに生じる
磁束ゲート部を通る磁束Φを示す波形図である。
場合に、磁心に近接して磁気試料を置いたときに生じる
磁束ゲート部を通る磁束Φを示す波形図である。
【図６】磁心の磁束ゲート部内に誘導された駆動信号の
変調を示す波形図である。
変調を示す波形図である。
【図７】試料を磁心に近接して置いたときに、磁束ゲー
ト部の磁気抵抗の変調により磁束ゲート部内に生じる磁
束を示す波形図である。
ト部の磁気抵抗の変調により磁束ゲート部内に生じる磁
束を示す波形図である。
【図８】中央の磁束ゲート部内の磁束を機械的手段によ
り変調する、テスト装置の別の実施態様を示す前面透視
図である。
り変調する、テスト装置の別の実施態様を示す前面透視
図である。
【図９】磁束ゲート部の磁気抵抗を変調するために多極
永久磁石回転子を用いる、テスト装置の更に別の実施態
様を示す前面透視図である。
永久磁石回転子を用いる、テスト装置の更に別の実施態
様を示す前面透視図である。
【図１０】磁束ゲート部の磁気抵抗を変調するために多
極永久磁石回転子を用いる、テスト装置の更に別の実施
態様を示す側面図である。
極永久磁石回転子を用いる、テスト装置の更に別の実施
態様を示す側面図である。
１−１ 可変磁気抵抗磁力計 １−２ 磁心 １−３ 上部隙間 １−４ 下部隙間 １−５ 磁束ゲート部 １−６，７ 調整ネジ １−８，９，１０，１１ 駆動コイル １−１２ 中央開口 １−１３，１４ 磁束ゲート部の磁気通路（脚） １−１５，１６ コイル １−１７ 検知コイル １−１８ 試料 ２−５ 磁束ゲート部 ２−１２ 中央開口 ２−１３，１４ 磁束ゲート部の磁気通路（脚） ２−１５，１６ コイル ２−１７ 検知コイル ２−１９ 磁束 ３−２ 前置増幅器 ３−３ ロックイン増幅器 ３−４ 変調電源 ３−５ 交流電源 ３−６，７ アナログ／ディジタル変換器 ３−８ コンピュータ ４−１ 試料がない場合の、上部隙間と下部
隙間の磁界波形 ５−１ 磁束ゲート部に現われる、試料から
の磁気誘導波形 ７−２ 変調信号 ８−１ 可変磁気抵抗磁力計 ８−２ 磁心 ８−５ 磁束ゲート部 ８−６ 隙間 ８−２３ 回転子 ８−２４ 高透磁率の磁性材料 ９−１ 可変磁気抵抗磁力計 ９−２ 磁心 ９−５ 磁束ゲート部 ９−１７ 検知コイル ９−２０ 試料の磁束 ９−２５ 多極永久磁石回転子 １０−１ 可変磁気抵抗磁力計 １０−２ 磁心 １０−５ 磁束ゲート部 １０−２５ 回転子 １０−２６ 磁束
隙間の磁界波形 ５−１ 磁束ゲート部に現われる、試料から
の磁気誘導波形 ７−２ 変調信号 ８−１ 可変磁気抵抗磁力計 ８−２ 磁心 ８−５ 磁束ゲート部 ８−６ 隙間 ８−２３ 回転子 ８−２４ 高透磁率の磁性材料 ９−１ 可変磁気抵抗磁力計 ９−２ 磁心 ９−５ 磁束ゲート部 ９−１７ 検知コイル ９−２０ 試料の磁束 ９−２５ 多極永久磁石回転子 １０−１ 可変磁気抵抗磁力計 １０−２ 磁心 １０−５ 磁束ゲート部 １０−２５ 回転子 １０−２６ 磁束
Claims (16)
- 【請求項１】 試料の磁気特性を測定する装置であっ
て、 共通の磁束ゲート部を共有する平衡対向磁束通路を備え
る磁心と、 前記平衡対向磁束通路を通り、試料を前記磁心に近接し
て置いたときに、この試料を通る磁束線を発生する駆動
手段と、 所定の周波数で前記磁束ゲート部の磁気抵抗を変調して
前記磁束ゲート部内の磁束を変調する変調手段と、 前記磁束ゲート部内の前記変調磁束を測定して変調出力
信号を発生する検知手段と、 変調出力信号を復調して前記試料の磁気特性に関連する
出力を発生する復調手段と、 を備える装置。 - 【請求項２】 前記駆動手段は、前記磁心上に設ける複
数の平衡した駆動コイルを備え、前記駆動コイルは、駆
動周波数で交流電源により励起される請求項１記載の装
置。 - 【請求項３】 前記複数の平衡した駆動コイルを前記磁
束ゲート部に対して対称に前記磁心上に配置して、前記
磁束ゲート部を通る純磁束がゼロになるようにする請求
項２記載の装置。 - 【請求項４】 前記駆動周波数は、約１Ｈｚから約１０
Ｈｚである請求項２記載の装置。 - 【請求項５】 前記磁束ゲート部は、第１磁気通路と第
２磁気通路とを定義する中央開口を備える細長い棒部を
含み、前記変調手段は、前記第１磁気通路の周囲に設け
た第１コイルと、前記第２磁気通路の周囲に設けた第２
コイルとを含み、前記第１コイルと前記第２コイルは、
前記駆動周波数より高い変調周波数で交流電源により励
起される請求項２記載の装置。 - 【請求項６】 前記変調周波数は、約１００Ｈｚから約
１０ｋＨｚである請求項５記載の装置。 - 【請求項７】 前記磁束ゲート部は、中央の隙間を備え
る細長い棒部を含み、前記変調手段は、前記磁束ゲート
部内の隙間を通して回転する回転子を含む請求項１記載
の装置。 - 【請求項８】 前記磁束ゲート部は、所定の寸法の中央
の隙間を備える細長い棒部を含み、前記変調手段は、前
記隙間の寸法を変える手段を含む請求項１記載の装置。 - 【請求項９】 前記磁束ゲート部は、細長い棒部を備
え、前記変調手段は、前記磁束ゲート部に近接して回転
する多極永久磁石組立体を備える請求項１記載の装置。 - 【請求項１０】 前記検知手段は、前記磁束ゲート部の
周囲に設けた検知コイルを備え、前記検知コイルは、前
記磁束ゲート部内の磁気抵抗の変化に関連する電気信号
を生成する請求項１記載の装置。 - 【請求項１１】 前記復調手段からの出力をディジタル
信号に変換する変換手段と、 前記ディジタル信号を処理し、前記試料の測定した磁気
特性に関連する可視的な出力を出すコンピュータ手段
と、 を更に含む請求項１０記載の装置。 - 【請求項１２】 試料の磁気特性を測定する装置であっ
て、 中央の開口を持つ細長い棒部を含む共通の磁束ゲート部
を共有し、前記磁束ゲート部を第１磁気通路と第２磁気
通路とに分離する平衡対向磁束通路を備える磁心と、 前記磁束ゲート部に対して対称に磁心上に設け、試料を
測定しないときは前記磁束ゲート部を通る純磁束をゼロ
にする複数の平衡した駆動コイルであって、所定の駆動
周波数で交流電源により励起され、前記平衡対向磁束通
路を通り、試料を前記磁心に近接して置いたときに、こ
の試料を通る磁束線を発生する前記駆動コイルと、 前記第１磁気通路の周囲に設けた第１コイルと、前記第
２磁気通路の周囲に設けた第２コイルであって、前記駆
動周波数より高い変調周波数で交流電源により励起され
て前記磁束ゲート部内の磁束を変調する前記第１コイル
および第２コイルと、 前記磁束ゲート部の周囲に設けて前記磁束ゲート部内の
変調磁束を測定し、前記磁束ゲート部内の磁束の変化に
応答して電気信号を生成する検知コイルと、 前記電気信号を復調して前記試料の磁気特性に関連する
信号を発生する復調手段と、 前記復調手段からの信号をディジタル信号に変換する変
換手段と、 前記ディジタル信号を処理し、前記試料の測定した磁気
特性に関連する可視的な出力を出すコンピュータ手段
と、 を含む装置。 - 【請求項１３】 試料の磁気特性を測定する方法であっ
て、 共通の磁束ゲート部を共有する、平衡対向磁束通路を備
える磁心を供給し、 前記平衡対向磁束通路を通り、試料を前記磁心に近接し
て置いたときに、この試料を通る磁束線を発生し、 所定の周波数で前記磁束ゲート部の磁気抵抗を変調して
前記磁束ゲート部内に変調磁束を発生し、 前記磁束ゲート部内の変調磁束を測定して変調出力信号
を発生し、 前記変調出力信号を復調して前記試料の磁気特性に関連
する出力を発生し、 前記試料の磁気特性に関連する出力をディジタル信号に
変換し、 前記ディジタル信号を処理し、前記試料の測定した磁気
特性に関連する可視的な出力を出す、 段階を含む方法。 - 【請求項１４】 前記平衡対向磁束通路を通り、試料を
前記磁心に近接して置いたときに、この試料を通る磁束
線を発生する段階は、前記磁心上に設ける複数の平衡し
た駆動コイルを励起することを含む請求項１３記載の方
法。 - 【請求項１５】 前記磁束ゲート部の磁束を変調する段
階は、前記磁束ゲート部内に設ける複数のコイルを励起
することを含む請求項１３記載の方法。 - 【請求項１６】 前記磁束ゲート部内の変調磁束を測定
して変調出力信号を発生する段階は、前記磁束ゲート部
内の磁気抵抗の変化に関連する電気信号を発生すること
を含む請求項１３記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US882841 | 1992-05-14 | ||
| US07/882,841 US5287056A (en) | 1992-05-14 | 1992-05-14 | Surface magnetometer with modulated flux gate section |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06194435A JPH06194435A (ja) | 1994-07-15 |
| JP2615342B2 true JP2615342B2 (ja) | 1997-05-28 |
Family
ID=25381448
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5148233A Expired - Lifetime JP2615342B2 (ja) | 1992-05-14 | 1993-05-14 | 磁性材料のパラメータを測定するための可変磁気抵抗磁力計 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5287056A (ja) |
| JP (1) | JP2615342B2 (ja) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5554932A (en) * | 1993-12-17 | 1996-09-10 | Eastman Kodak Company | Measurement of a saturation magnetic flux density through use of a rotating permanent magnet |
| US5574363A (en) * | 1994-02-14 | 1996-11-12 | Eastman Kodak Company | Stability method and apparatus for nondestructive measure of magnetic saturation flux density in magnetic materials |
| US5696445A (en) * | 1994-09-26 | 1997-12-09 | Phase Metrics | Method and apparatus for testing the resistive properties of magneto resistive materials using a time variable magnetic field |
| ES2348907T3 (es) | 2002-03-04 | 2010-12-16 | Sicpa Holding Sa | Sonda de medicion y dispositivo de autenticacion que comprende la misma. |
| FR2848672B1 (fr) * | 2002-12-11 | 2005-01-14 | Commissariat Energie Atomique | Magnetometre comprenant un circuit de stabilisation |
| US9488496B2 (en) * | 2012-09-13 | 2016-11-08 | Bourns, Inc. | Position measurement using flux modulation and angle sensing |
| JP5783191B2 (ja) * | 2013-02-01 | 2015-09-24 | 株式会社デンソー | 偏磁、磁気飽和、もしくは磁束量の検出装置 |
| US10175125B1 (en) * | 2015-02-09 | 2019-01-08 | Bruce J. P. Mortimer | Planar sensor for sensing lateral displacement and shear |
| JP6024814B1 (ja) * | 2015-11-02 | 2016-11-16 | Tdk株式会社 | 磁気センサ用インダクタンス素子及びこれを備える電流センサ |
| CN110045307B (zh) * | 2019-05-28 | 2021-11-02 | 福州大学 | 一种磁心材料磁滞回线测量方法 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2477384A (en) * | 1943-11-09 | 1949-07-26 | Du Mont Allen B Lab Inc | Cyclograph for testing metals |
| US3233171A (en) * | 1960-09-21 | 1966-02-01 | Tokyo Keiki Seizosho Company L | Apparatus for detecting the presence, magnitude and direction of magnetic fields utilizing saturable magnetic core energized by alternating current |
| US4843316A (en) * | 1986-06-27 | 1989-06-27 | Hewlett-Packard Company | Nondestructive M-H hysteresis testers for magnetic discs for computer disc drives |
| JPH0812235B2 (ja) * | 1987-03-25 | 1996-02-07 | グローリー工業株式会社 | 磁性薄膜の磁化特性測定装置 |
| US4922200A (en) * | 1989-08-25 | 1990-05-01 | Ldj Electronics, Inc. | Apparatus for measuring the hysteresis loop of magnetic film |
-
1992
- 1992-05-14 US US07/882,841 patent/US5287056A/en not_active Expired - Fee Related
-
1993
- 1993-05-14 JP JP5148233A patent/JP2615342B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06194435A (ja) | 1994-07-15 |
| US5287056A (en) | 1994-02-15 |
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