JP2807785B2 - 超伝導磁力計 - Google Patents
超伝導磁力計Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、超伝導量子干渉素子
（Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ Ｑｕａｎｔｕｍ
Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ Ｄｅｖｉｃｅ，以下ＳＱＵ
ＩＤと呼ぶ。）を用いた移動体に搭載される超伝導磁力
計に関するものである。
（Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ Ｑｕａｎｔｕｍ
Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ Ｄｅｖｉｃｅ，以下ＳＱＵ
ＩＤと呼ぶ。）を用いた移動体に搭載される超伝導磁力
計に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図６は、特開平３−１５２４８８号公報
に示された従来の超伝導磁力計の実施例に基づくブロッ
ク図である。図において２Ａ，２Ｂ，２Ｃはセンサブロ
ック１の互いに所定の角度をなす３平面上のそれぞれに
固着したＳＱＵＩＤであり、一例として所定の角度が約
９０゜の場合を示している。３Ａ，３Ｂ，３Ｃはそれぞ
れ上記ＳＱＵＩＤ２Ａ，２Ｂ，２Ｃを駆動し所望の出力
を得る駆動回路、４Ａ，４Ｂ，４Ｃは上記駆動回路３
Ａ，３Ｂ，３Ｃの出力を帯域制限するアナログフィル
タ、５Ａ，５Ｂ，５Ｃは上記各アナログフィルタ４Ａ，
４Ｂ，４Ｃの出力を量子化するＡ／Ｄ変換部、６Ａ，６
Ｂ，６Ｃは上記駆動回路３Ａ，３Ｂ，３Ｃのリセットパ
ルスをカウントしたデータである粗データに変換するカ
ウンタ、７Ａ，７Ｂ，７Ｃは上記各Ａ／Ｄ変換部５Ａ，
５Ｂ，５Ｃと各カウンタ６Ａ，６Ｂ，６Ｃの出力を合成
する合成部、８は上記合成部７Ａ，７Ｂ，７Ｃの出力か
ら被測定磁界Ｈを算出する磁界算出部である。
に示された従来の超伝導磁力計の実施例に基づくブロッ
ク図である。図において２Ａ，２Ｂ，２Ｃはセンサブロ
ック１の互いに所定の角度をなす３平面上のそれぞれに
固着したＳＱＵＩＤであり、一例として所定の角度が約
９０゜の場合を示している。３Ａ，３Ｂ，３Ｃはそれぞ
れ上記ＳＱＵＩＤ２Ａ，２Ｂ，２Ｃを駆動し所望の出力
を得る駆動回路、４Ａ，４Ｂ，４Ｃは上記駆動回路３
Ａ，３Ｂ，３Ｃの出力を帯域制限するアナログフィル
タ、５Ａ，５Ｂ，５Ｃは上記各アナログフィルタ４Ａ，
４Ｂ，４Ｃの出力を量子化するＡ／Ｄ変換部、６Ａ，６
Ｂ，６Ｃは上記駆動回路３Ａ，３Ｂ，３Ｃのリセットパ
ルスをカウントしたデータである粗データに変換するカ
ウンタ、７Ａ，７Ｂ，７Ｃは上記各Ａ／Ｄ変換部５Ａ，
５Ｂ，５Ｃと各カウンタ６Ａ，６Ｂ，６Ｃの出力を合成
する合成部、８は上記合成部７Ａ，７Ｂ，７Ｃの出力か
ら被測定磁界Ｈを算出する磁界算出部である。
【０００３】次に図６中に記した各信号について説明す
る。ＶU ，ＶV ，ＶW は上記駆動回路３Ａ，３Ｂ，３Ｃ
の出力電圧、ＰU ，ＰV ，ＰW は駆動回路３Ａ，３Ｂ，
３Ｃから出力されるリセットパルスである。また、Δ
U ，ΔV ，ΔW は合成部７Ａ，７Ｂ，７Ｃから出力され
る各チャンネルの磁界成分であり、Ｈは磁界算出部８か
ら出力される算出磁界である。
る。ＶU ，ＶV ，ＶW は上記駆動回路３Ａ，３Ｂ，３Ｃ
の出力電圧、ＰU ，ＰV ，ＰW は駆動回路３Ａ，３Ｂ，
３Ｃから出力されるリセットパルスである。また、Δ
U ，ΔV ，ΔW は合成部７Ａ，７Ｂ，７Ｃから出力され
る各チャンネルの磁界成分であり、Ｈは磁界算出部８か
ら出力される算出磁界である。
【０００４】次に従来の超伝導磁力計の動作について説
明する。以下の説明では従来の超伝導磁力計が一例とし
て航空機等の移動物体に搭載されている場合を考え、地
磁気を被測定磁界とする。ここで、ＳＱＵＩＤ２Ａ，２
Ｂ，２Ｃを例えば液体ヘリウムに浸すなどして冷却し、
超伝導状態に転移させる。次に駆動回路３Ａ，３Ｂ，３
ＣからＳＱＵＩＤ２Ａ，２Ｂ，２Ｃへ変調信号を与える
ことにより、ＳＱＵＩＤ２Ａ，２Ｂ，２Ｃは磁束ロック
される。磁束ロック後は磁束ロック値を原点とし、そこ
からの相対的な変化量に比例した値が出力される。各駆
動回路３Ａ，３Ｂ，３Ｃの出力電圧ＶU ，ＶV ，ＶW は
地磁気を各軸へ投影したベクトル成分である。本磁力計
が搭載された移動物体の姿勢変化に伴い地磁気の入射角
が変化するため、ＳＱＵＩＤ２Ａ，２Ｂ，２Ｃが受ける
磁界成分は変化する。これに伴い、出力電圧ＶU ，Ｖ
V ，ＶW も変化する。
明する。以下の説明では従来の超伝導磁力計が一例とし
て航空機等の移動物体に搭載されている場合を考え、地
磁気を被測定磁界とする。ここで、ＳＱＵＩＤ２Ａ，２
Ｂ，２Ｃを例えば液体ヘリウムに浸すなどして冷却し、
超伝導状態に転移させる。次に駆動回路３Ａ，３Ｂ，３
ＣからＳＱＵＩＤ２Ａ，２Ｂ，２Ｃへ変調信号を与える
ことにより、ＳＱＵＩＤ２Ａ，２Ｂ，２Ｃは磁束ロック
される。磁束ロック後は磁束ロック値を原点とし、そこ
からの相対的な変化量に比例した値が出力される。各駆
動回路３Ａ，３Ｂ，３Ｃの出力電圧ＶU ，ＶV ，ＶW は
地磁気を各軸へ投影したベクトル成分である。本磁力計
が搭載された移動物体の姿勢変化に伴い地磁気の入射角
が変化するため、ＳＱＵＩＤ２Ａ，２Ｂ，２Ｃが受ける
磁界成分は変化する。これに伴い、出力電圧ＶU ，Ｖ
V ，ＶW も変化する。
【０００５】駆動回路３Ａ，３Ｂ，３Ｃの出力は入力磁
界に対して図３（ａ）に示す特性を有している。ここで
出力電圧Ｖ0 は次式に示すように、ＳＱＵＩＤにおいて
磁束量子単位Φ0 を超伝導リングが囲む面積で除した磁
束密度に比例するものである。
界に対して図３（ａ）に示す特性を有している。ここで
出力電圧Ｖ0 は次式に示すように、ＳＱＵＩＤにおいて
磁束量子単位Φ0 を超伝導リングが囲む面積で除した磁
束密度に比例するものである。
【０００６】
【数１】
【０００７】
【数２】
【０００８】図３（ａ）に示すように、駆動回路３Ａ，
３Ｂ，３Ｃの出力は入力磁界に対してΦ0 毎の折り返し
特性を示すため、入力磁界の絶対値を計測することはで
きない。
３Ｂ，３Ｃの出力は入力磁界に対してΦ0 毎の折り返し
特性を示すため、入力磁界の絶対値を計測することはで
きない。
【０００９】次に図３（ａ）に示すような駆動回路３
Ａ，３Ｂ，３Ｃの出力に対し、低域通過型で狭帯域のア
ナログフィルタ４Ａ，４Ｂ，４Ｃを通している。次にＡ
／Ｄ変換部５Ａ，５Ｂ，５Ｃはアナログフィルタ４Ａ，
４Ｂ，４Ｃの帯域制限された出力を所要のサンプリング
周波数でサンプリングし、量子化する。次にカウンタ６
Ａ，６Ｂ，６Ｃは図３（ｂ）に示すような駆動回路３
Ａ，３Ｂ，３ＣがＶ0 の折り返し毎に出力するリセット
パルスをカウントし、合成部７Ａ，７Ｂ，７ＣによりＡ
／Ｄ変換部５Ａ，５Ｂ，５Ｃの出力と合成するものであ
る。こうして図３（ｃ）に示すような合成部７Ａ，７
Ｂ，７Ｃの合成出力が得られる。次に各チャンネルの磁
界成分を磁界算出部８でベクトル合成により算出し、図
３（ｄ）に示すように被測定磁界を出力するものであ
る。
Ａ，３Ｂ，３Ｃの出力に対し、低域通過型で狭帯域のア
ナログフィルタ４Ａ，４Ｂ，４Ｃを通している。次にＡ
／Ｄ変換部５Ａ，５Ｂ，５Ｃはアナログフィルタ４Ａ，
４Ｂ，４Ｃの帯域制限された出力を所要のサンプリング
周波数でサンプリングし、量子化する。次にカウンタ６
Ａ，６Ｂ，６Ｃは図３（ｂ）に示すような駆動回路３
Ａ，３Ｂ，３ＣがＶ0 の折り返し毎に出力するリセット
パルスをカウントし、合成部７Ａ，７Ｂ，７ＣによりＡ
／Ｄ変換部５Ａ，５Ｂ，５Ｃの出力と合成するものであ
る。こうして図３（ｃ）に示すような合成部７Ａ，７
Ｂ，７Ｃの合成出力が得られる。次に各チャンネルの磁
界成分を磁界算出部８でベクトル合成により算出し、図
３（ｄ）に示すように被測定磁界を出力するものであ
る。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】上記のような移動物体
に搭載される従来の超伝導磁力計では、センサ駆動部の
出力に狭帯域の低域通過型アナログフィルタを使用して
おり、このフィルタを通過するために時間的遅延が生
じ、実際には図７（ｂ）に示すような出力となってい
た。そのため、合成部で合成した出力には図７（ｄ）に
示すようなフィルタの応答遅れによるノイズ成分が付加
されるという課題があった。
に搭載される従来の超伝導磁力計では、センサ駆動部の
出力に狭帯域の低域通過型アナログフィルタを使用して
おり、このフィルタを通過するために時間的遅延が生
じ、実際には図７（ｂ）に示すような出力となってい
た。そのため、合成部で合成した出力には図７（ｄ）に
示すようなフィルタの応答遅れによるノイズ成分が付加
されるという課題があった。
【００１１】また、上記のような移動物体に搭載される
従来の各軸に狭帯域フィルタを用いた超伝導磁力計で
は、図８に示すように各軸毎の合成部出力がフィルタの
応答遅れによる変化量の違い、例えば、区間Δｔの合成
部７Ｂ，７Ｃ出力のほぼ直線的な変化に対して、合成部
７Ａ出力の変曲点を持つような変化とでは、各軸の平均
値に基づいた磁界算出部での合成磁界算出時に誤差が発
生するという課題があった。
従来の各軸に狭帯域フィルタを用いた超伝導磁力計で
は、図８に示すように各軸毎の合成部出力がフィルタの
応答遅れによる変化量の違い、例えば、区間Δｔの合成
部７Ｂ，７Ｃ出力のほぼ直線的な変化に対して、合成部
７Ａ出力の変曲点を持つような変化とでは、各軸の平均
値に基づいた磁界算出部での合成磁界算出時に誤差が発
生するという課題があった。
【００１２】この発明は、上記のような課題を解決する
ためになされたものであり、移動物体に搭載された場合
にアナログフィルタによる応答遅れを無くし、合成部に
よる合成後にディジタルフィルタでＳＱＵＩＤのもつ信
号帯域を帯域制限することで、被測定磁界の磁界算出を
行うことを目的としている。
ためになされたものであり、移動物体に搭載された場合
にアナログフィルタによる応答遅れを無くし、合成部に
よる合成後にディジタルフィルタでＳＱＵＩＤのもつ信
号帯域を帯域制限することで、被測定磁界の磁界算出を
行うことを目的としている。
【００１３】またこの発明は、移動物体に搭載された場
合に各軸間の出力の変化量に違いがある場合でも、磁界
算出部の出力をディジタルフィルタにより帯域制限し、
被測定磁界の計測感度を高めることを目的としている。
合に各軸間の出力の変化量に違いがある場合でも、磁界
算出部の出力をディジタルフィルタにより帯域制限し、
被測定磁界の計測感度を高めることを目的としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】この発明に係る超伝導磁
力計は、センサブロックの互いに所定の角度をなす複数
平面上のそれぞれに固着したＳＱＵＩＤ、上記ＳＱＵＩ
Ｄを駆動し所望の出力を得る駆動回路、上記駆動回路の
出力を量子化するＡ／Ｄ変換部、上記駆動回路のリセッ
トパルスをカウントし、粗データに変換するカウンタ、
上記Ａ／Ｄ変換部の出力と上記カウンタの出力を合成す
る合成部、上記合成部の出力を移動平均し、信号帯域を
制限するディジタルフィルタ、上記ディジタルフィルタ
の出力から被測定磁界を算出する磁界算出部とを備える
ようにしたものである。
力計は、センサブロックの互いに所定の角度をなす複数
平面上のそれぞれに固着したＳＱＵＩＤ、上記ＳＱＵＩ
Ｄを駆動し所望の出力を得る駆動回路、上記駆動回路の
出力を量子化するＡ／Ｄ変換部、上記駆動回路のリセッ
トパルスをカウントし、粗データに変換するカウンタ、
上記Ａ／Ｄ変換部の出力と上記カウンタの出力を合成す
る合成部、上記合成部の出力を移動平均し、信号帯域を
制限するディジタルフィルタ、上記ディジタルフィルタ
の出力から被測定磁界を算出する磁界算出部とを備える
ようにしたものである。
【００１５】またこの発明に係る超伝導磁力計は、上記
に加えて磁界算出部の出力を、帯域制限するディジタル
フィルタを備え、被測定磁界計測感度を高めるようにし
たものである。
に加えて磁界算出部の出力を、帯域制限するディジタル
フィルタを備え、被測定磁界計測感度を高めるようにし
たものである。
【００１６】
【作用】この発明は、センサブロックの互いに所定の角
度をなす複数平面上のそれぞれに固着したＳＱＵＩＤ、
上記ＳＱＵＩＤを駆動し所望の出力を得る駆動回路、上
記駆動回路の出力を量子化するＡ／Ｄ変換部、上記駆動
回路のリセットパルスをカウントし、粗データに変換す
るカウンタ、上記Ａ／Ｄ変換部の出力と上記カウンタの
出力を合成する合成部、上記合成部の出力を移動平均
し、信号帯域を制限するディジタルフィルタ、上記ディ
ジタルフィルタの出力から被測定磁界を算出する磁界算
出部とを備えるようにしたので、移動物体に搭載されて
いる場合に、ＳＱＵＩＤがもつ広い信号帯域を有するこ
とができ、合成部でのフィルタの応答遅れによるノイズ
を軽減しその出力に対してディジタルフィルタで移動平
均して信号帯域を制限することができる。
度をなす複数平面上のそれぞれに固着したＳＱＵＩＤ、
上記ＳＱＵＩＤを駆動し所望の出力を得る駆動回路、上
記駆動回路の出力を量子化するＡ／Ｄ変換部、上記駆動
回路のリセットパルスをカウントし、粗データに変換す
るカウンタ、上記Ａ／Ｄ変換部の出力と上記カウンタの
出力を合成する合成部、上記合成部の出力を移動平均
し、信号帯域を制限するディジタルフィルタ、上記ディ
ジタルフィルタの出力から被測定磁界を算出する磁界算
出部とを備えるようにしたので、移動物体に搭載されて
いる場合に、ＳＱＵＩＤがもつ広い信号帯域を有するこ
とができ、合成部でのフィルタの応答遅れによるノイズ
を軽減しその出力に対してディジタルフィルタで移動平
均して信号帯域を制限することができる。
【００１７】また、この発明は、磁界算出部の出力をさ
らに帯域制限するディジタルフィルタを備えるようにし
たので、移動物体に搭載されている場合に、各軸間の合
成部出力の変化量に違いがある場合においても、合成部
の出力側のフィルタの帯域を狭くすることによる歪を防
ぎ、かつ被測定磁界の計測感度を高めることができる。
らに帯域制限するディジタルフィルタを備えるようにし
たので、移動物体に搭載されている場合に、各軸間の合
成部出力の変化量に違いがある場合においても、合成部
の出力側のフィルタの帯域を狭くすることによる歪を防
ぎ、かつ被測定磁界の計測感度を高めることができる。
【００１８】
実施例１．図１はこの発明の実施例１を示すブロック図
である。図において２Ａ，２Ｂ，２Ｃはセンサブロック
１の互いに所定の角度をなす３平面上のそれぞれに固着
したＳＱＵＩＤであり、一例として所定の角度が約９０
゜の場合を示している。３Ａ，３Ｂ，３Ｃはそれぞれ該
ＳＱＵＩＤ２Ａ，２Ｂ，２Ｃを駆動し所望の出力を得る
駆動回路、５Ａ，５Ｂ，５Ｃは各駆動回路３Ａ，３Ｂ，
３Ｃの出力を量子化するＡ／Ｄ変換部、６Ａ，６Ｂ，６
Ｃは駆動回路３Ａ，３Ｂ，３Ｃのリセットパルスをカウ
ントし、粗データに変換するカウンタ、７Ａ，７Ｂ，７
Ｃは各Ａ／Ｄ変換部５Ａ，５Ｂ，５Ｃと各カウンタ６
Ａ，６Ｂ，６Ｃの出力を合成する合成部、９Ａ，９Ｂ，
９Ｃは合成部７Ａ，７Ｂ，７Ｃの出力に対しデータレー
トを変換する移動平均を行い、信号帯域を制限するディ
ジタルフィルタであり、磁界算出部８は上記ディジタル
フィルタ９Ａ，９Ｂ，９Ｃの出力を用いて被測定磁界を
算出した結果を出力する。
である。図において２Ａ，２Ｂ，２Ｃはセンサブロック
１の互いに所定の角度をなす３平面上のそれぞれに固着
したＳＱＵＩＤであり、一例として所定の角度が約９０
゜の場合を示している。３Ａ，３Ｂ，３Ｃはそれぞれ該
ＳＱＵＩＤ２Ａ，２Ｂ，２Ｃを駆動し所望の出力を得る
駆動回路、５Ａ，５Ｂ，５Ｃは各駆動回路３Ａ，３Ｂ，
３Ｃの出力を量子化するＡ／Ｄ変換部、６Ａ，６Ｂ，６
Ｃは駆動回路３Ａ，３Ｂ，３Ｃのリセットパルスをカウ
ントし、粗データに変換するカウンタ、７Ａ，７Ｂ，７
Ｃは各Ａ／Ｄ変換部５Ａ，５Ｂ，５Ｃと各カウンタ６
Ａ，６Ｂ，６Ｃの出力を合成する合成部、９Ａ，９Ｂ，
９Ｃは合成部７Ａ，７Ｂ，７Ｃの出力に対しデータレー
トを変換する移動平均を行い、信号帯域を制限するディ
ジタルフィルタであり、磁界算出部８は上記ディジタル
フィルタ９Ａ，９Ｂ，９Ｃの出力を用いて被測定磁界を
算出した結果を出力する。
【００１９】次に図１中に記載した各信号について説明
する。ＶU ，ＶV ，ＶW は上記駆動回路３Ａ，３Ｂ，３
Ｃの出力電圧、ＰU ，ＰV ，ＰW は駆動回路３Ａ，３
Ｂ，３Ｃから出力されるリセットパルスである。また、
ΔU ，ΔV ，ΔW は合成部７Ａ，７Ｂ，７Ｃから出力さ
れる各チャンネルの磁界成分であり、Ｈは磁界算出部８
から出力される算出磁界である。
する。ＶU ，ＶV ，ＶW は上記駆動回路３Ａ，３Ｂ，３
Ｃの出力電圧、ＰU ，ＰV ，ＰW は駆動回路３Ａ，３
Ｂ，３Ｃから出力されるリセットパルスである。また、
ΔU ，ΔV ，ΔW は合成部７Ａ，７Ｂ，７Ｃから出力さ
れる各チャンネルの磁界成分であり、Ｈは磁界算出部８
から出力される算出磁界である。
【００２０】図４はディジタルフィルタ９Ａ，９Ｂ，９
Ｃの基本構成を示した図である。１４は窓関数を例えば
Ｎ個（ただし、Ｎは正の整数）にサンプリングしたデー
タを記憶する窓関数データメモリ、１２は窓関数データ
メモリ１４のデータを係数とし、合成部７Ａ，７Ｂ，７
Ｃから逐次入力される信号と乗算する係数乗算器、１１
は係数乗算器１２のＮ個の出力を加算器１３で累積加算
するアキュムレータ、１５はＮ個の累積加算を行って出
力される信号に対し、平均値の算出と窓関数の有する利
得分、例えばＧを補正するための定数１／（Ｎ×Ｇ）を
乗算する乗算器である。このときのディジタルフィルタ
９Ａ，９Ｂ，９Ｃの出力はそれぞれ下式のように示され
る。
Ｃの基本構成を示した図である。１４は窓関数を例えば
Ｎ個（ただし、Ｎは正の整数）にサンプリングしたデー
タを記憶する窓関数データメモリ、１２は窓関数データ
メモリ１４のデータを係数とし、合成部７Ａ，７Ｂ，７
Ｃから逐次入力される信号と乗算する係数乗算器、１１
は係数乗算器１２のＮ個の出力を加算器１３で累積加算
するアキュムレータ、１５はＮ個の累積加算を行って出
力される信号に対し、平均値の算出と窓関数の有する利
得分、例えばＧを補正するための定数１／（Ｎ×Ｇ）を
乗算する乗算器である。このときのディジタルフィルタ
９Ａ，９Ｂ，９Ｃの出力はそれぞれ下式のように示され
る。
【００２１】
【数３】
【００２２】
【数４】
【００２３】
【数５】
【００２４】これにより例えばｔ１秒毎に入力される信
号に対して、このディジタルフィルタ９Ａ，９Ｂ，９Ｃ
を通過することにより、Ｎ×ｔ１秒毎にデータレート変
換された出力が得られ、信号帯域は１／ｔ１から１／
（Ｎ×ｔ１）へ制限されるものである。
号に対して、このディジタルフィルタ９Ａ，９Ｂ，９Ｃ
を通過することにより、Ｎ×ｔ１秒毎にデータレート変
換された出力が得られ、信号帯域は１／ｔ１から１／
（Ｎ×ｔ１）へ制限されるものである。
【００２５】次にこの発明の実施例１による超伝導磁力
計の動作について説明する。以下の説明では従来の場合
と同様にこの発明による超伝導磁力計が一例として航空
機等の移動物体に搭載されている場合を考え、地磁気を
被測定磁界とする。
計の動作について説明する。以下の説明では従来の場合
と同様にこの発明による超伝導磁力計が一例として航空
機等の移動物体に搭載されている場合を考え、地磁気を
被測定磁界とする。
【００２６】まず、ＳＱＵＩＤ２Ａ，２Ｂ，２Ｃを例え
ば液体ヘリウムに浸すなどして冷却し、超伝導状態に転
移させる。次に駆動回路３Ａ，３Ｂ，３ＣからＳＱＵＩ
Ｄ２Ａ，２Ｂ，２Ｃのそれぞれに変調信号を与えること
により、ＳＱＵＩＤ２Ａ，２Ｂ，２Ｃは同時に磁束ロッ
クする。磁束ロック後は磁束ロック値を原点とし、そこ
からの相対的な変化量に比例した値が出力される。各駆
動回路３Ａ，３Ｂ，３Ｃの出力電圧ＶU ，ＶV ，ＶW は
地磁気を各軸へ投影したベクトル成分である。本磁力計
が搭載された移動物体の姿勢変化に伴い地磁気の入射角
が変化するため、ＳＱＵＩＤ２Ａ，２Ｂ，２Ｃが受ける
磁界成分は変化する。これに伴い、出力電圧ＶU ，Ｖ
V ，ＶW も変化する。
ば液体ヘリウムに浸すなどして冷却し、超伝導状態に転
移させる。次に駆動回路３Ａ，３Ｂ，３ＣからＳＱＵＩ
Ｄ２Ａ，２Ｂ，２Ｃのそれぞれに変調信号を与えること
により、ＳＱＵＩＤ２Ａ，２Ｂ，２Ｃは同時に磁束ロッ
クする。磁束ロック後は磁束ロック値を原点とし、そこ
からの相対的な変化量に比例した値が出力される。各駆
動回路３Ａ，３Ｂ，３Ｃの出力電圧ＶU ，ＶV ，ＶW は
地磁気を各軸へ投影したベクトル成分である。本磁力計
が搭載された移動物体の姿勢変化に伴い地磁気の入射角
が変化するため、ＳＱＵＩＤ２Ａ，２Ｂ，２Ｃが受ける
磁界成分は変化する。これに伴い、出力電圧ＶU ，Ｖ
V ，ＶW も変化する。
【００２７】駆動回路３Ａ，３Ｂ，３Ｃの出力は入力磁
界に対して図３（ａ）に示す特性を有しており、Φ0 毎
の折り返し特性を示している。このような鋸歯状波信号
の有する信号の周波数帯域をｆ１とし図３（ｅ）に示
す。このような周波数帯域を有する信号をＡ／Ｄ変換部
５Ａ，５Ｂ，５Ｃにおいて標本化定理が満足するように
サンプリングし、量子化する。つまり、サンプリング周
波数ｆ０はｆ１の２倍以上の周波数でなければならな
い。次に、カウンタ６Ａ，６Ｂ，６Ｃは駆動回路３Ａ，
３Ｂ，３ＣがΦ0 の折り返し毎に出力するリセットパル
ス図３（ｂ）をカウントし、粗データに変換して合成部
７Ａ，７Ｂ，７ＣでＡ／Ｄ変換部５Ａ，５Ｂ，５Ｃの出
力と合成する。こうして図３（ｃ）に示すように合成部
７Ａ，７Ｂ，７Ｃの合成出力が得られる。
界に対して図３（ａ）に示す特性を有しており、Φ0 毎
の折り返し特性を示している。このような鋸歯状波信号
の有する信号の周波数帯域をｆ１とし図３（ｅ）に示
す。このような周波数帯域を有する信号をＡ／Ｄ変換部
５Ａ，５Ｂ，５Ｃにおいて標本化定理が満足するように
サンプリングし、量子化する。つまり、サンプリング周
波数ｆ０はｆ１の２倍以上の周波数でなければならな
い。次に、カウンタ６Ａ，６Ｂ，６Ｃは駆動回路３Ａ，
３Ｂ，３ＣがΦ0 の折り返し毎に出力するリセットパル
ス図３（ｂ）をカウントし、粗データに変換して合成部
７Ａ，７Ｂ，７ＣでＡ／Ｄ変換部５Ａ，５Ｂ，５Ｃの出
力と合成する。こうして図３（ｃ）に示すように合成部
７Ａ，７Ｂ，７Ｃの合成出力が得られる。
【００２８】次にディジタルフィルタ９Ａ，９Ｂ，９Ｃ
により移動平均処理を行い、図３（ｆ）に示す被測定磁
界の有する周波数帯域ｆ２に帯域を制限する。すなわ
ち、合成部７Ａ，７Ｂ，７Ｃから出力される信号のデー
タレートはＡ／Ｄ変換部５Ａ，５Ｂ，５Ｃのサンプリン
グ周波数で決まり、例えばｔ１（＝１／ｆ０）秒周期と
する。そこでｔ１秒周期で入力される信号と前述のＮ個
にサンプリングした窓関数データとを逐次累積して加算
を行い、Ｎ回の加算が終了したとき、すなわちＮ×ｔ１
秒毎に出力するようなデータレート変換を行う。またこ
の出力と同時にアキュムレータは０にクリアするもので
ある。さらにＮ回の累積加算された出力の平均値算出と
窓関数の有する利得分の補正を行うために定数を乗算す
る。これにより移動平均とデータレート変換を行い、そ
の出力信号の帯域がｆ２すなわち１／（Ｎ×ｔ１）に帯
域制限されたことになる。また、窓関数データとの乗算
により、ｆ２より大きな側波帯を極力抑えることができ
る。次に各チャンネルの磁界成分を磁界算出部８で算出
し、図３（ｄ）に示すような被測定磁界を出力する。
により移動平均処理を行い、図３（ｆ）に示す被測定磁
界の有する周波数帯域ｆ２に帯域を制限する。すなわ
ち、合成部７Ａ，７Ｂ，７Ｃから出力される信号のデー
タレートはＡ／Ｄ変換部５Ａ，５Ｂ，５Ｃのサンプリン
グ周波数で決まり、例えばｔ１（＝１／ｆ０）秒周期と
する。そこでｔ１秒周期で入力される信号と前述のＮ個
にサンプリングした窓関数データとを逐次累積して加算
を行い、Ｎ回の加算が終了したとき、すなわちＮ×ｔ１
秒毎に出力するようなデータレート変換を行う。またこ
の出力と同時にアキュムレータは０にクリアするもので
ある。さらにＮ回の累積加算された出力の平均値算出と
窓関数の有する利得分の補正を行うために定数を乗算す
る。これにより移動平均とデータレート変換を行い、そ
の出力信号の帯域がｆ２すなわち１／（Ｎ×ｔ１）に帯
域制限されたことになる。また、窓関数データとの乗算
により、ｆ２より大きな側波帯を極力抑えることができ
る。次に各チャンネルの磁界成分を磁界算出部８で算出
し、図３（ｄ）に示すような被測定磁界を出力する。
【００２９】上記の構成により、図７（ｄ）に示すよう
なフィルタによる応答遅れのノイズの発生を無くすため
に、図７（ａ）に示すような駆動回路出力の有する信号
周波数帯域を得られるようにＡ／Ｄ変換器５Ａ，５Ｂ，
５Ｃのサンプリング周波数を決め、図３（ｃ）に示すよ
うな合成部出力を得、移動平均を行うディジタルフィル
タ９Ａ，９Ｂ，９Ｃにより図３（ｆ）に示すような被測
定磁界の有する信号帯域に制限し、磁界量を得ることが
可能となる。
なフィルタによる応答遅れのノイズの発生を無くすため
に、図７（ａ）に示すような駆動回路出力の有する信号
周波数帯域を得られるようにＡ／Ｄ変換器５Ａ，５Ｂ，
５Ｃのサンプリング周波数を決め、図３（ｃ）に示すよ
うな合成部出力を得、移動平均を行うディジタルフィル
タ９Ａ，９Ｂ，９Ｃにより図３（ｆ）に示すような被測
定磁界の有する信号帯域に制限し、磁界量を得ることが
可能となる。
【００３０】実施例２．また図２はこの発明の実施例２
を示すブロック図である。図２においてＳＱＵＩＤ２
Ａ，２Ｂ，２Ｃ、駆動回路３Ａ，３Ｂ，３Ｃ、Ａ／Ｄ変
換部５Ａ，５Ｂ，５Ｃ、カウンタ６Ａ，６Ｂ，６Ｃ、合
成部７Ａ，７Ｂ，７Ｃ、磁界算出部８は実施例１と同様
であり、実施例１で図３（ｆ）に示すような周波数ｆ２
の帯域に制限した各軸毎のディジタルフィルタ９Ａ，９
Ｂ，９Ｃはその帯域を磁界算出部８で算出可能な信号帯
域まで広げ、磁界算出部８の出力である算出磁界に対
し、低域通過型のディジタルフィルタ１０により、図３
（ｇ）に示すように被測定磁界のみの信号帯域を通過さ
せるように帯域制限を行い、被測定磁界の計測感度を高
めるものである。
を示すブロック図である。図２においてＳＱＵＩＤ２
Ａ，２Ｂ，２Ｃ、駆動回路３Ａ，３Ｂ，３Ｃ、Ａ／Ｄ変
換部５Ａ，５Ｂ，５Ｃ、カウンタ６Ａ，６Ｂ，６Ｃ、合
成部７Ａ，７Ｂ，７Ｃ、磁界算出部８は実施例１と同様
であり、実施例１で図３（ｆ）に示すような周波数ｆ２
の帯域に制限した各軸毎のディジタルフィルタ９Ａ，９
Ｂ，９Ｃはその帯域を磁界算出部８で算出可能な信号帯
域まで広げ、磁界算出部８の出力である算出磁界に対
し、低域通過型のディジタルフィルタ１０により、図３
（ｇ）に示すように被測定磁界のみの信号帯域を通過さ
せるように帯域制限を行い、被測定磁界の計測感度を高
めるものである。
【００３１】図５はディジタルフィルタ１０の一例とし
てＦＩＲフィルタ（ＦｉｎｉｔｅＩｍｐｕｌｓｅ Ｒｅ
ｓｐｏｎｓｅ；非巡回型フィルタ）の基本構成を示した
図であり、遅延素子１６、係数乗算器１７、加算器１３
で構成され、磁界算出部８から出力される信号に対し
て、図３（ｇ）に示すような被測定磁界のみの信号帯域
ｆ３以下の周波数を通過させるためのフィルタ係数を係
数乗算器１７の係数としたフィルタリングを行い、さら
に帯域制限を加えるものである。
てＦＩＲフィルタ（ＦｉｎｉｔｅＩｍｐｕｌｓｅ Ｒｅ
ｓｐｏｎｓｅ；非巡回型フィルタ）の基本構成を示した
図であり、遅延素子１６、係数乗算器１７、加算器１３
で構成され、磁界算出部８から出力される信号に対し
て、図３（ｇ）に示すような被測定磁界のみの信号帯域
ｆ３以下の周波数を通過させるためのフィルタ係数を係
数乗算器１７の係数としたフィルタリングを行い、さら
に帯域制限を加えるものである。
【００３２】また、図２中に記載した各信号は上記実施
例１と同様であり、かつ、この発明による超伝導磁力計
が一例として航空機等の移動物体に搭載されている場合
を考え、地磁気を被測定磁界とした場合のその動作につ
いて説明する。
例１と同様であり、かつ、この発明による超伝導磁力計
が一例として航空機等の移動物体に搭載されている場合
を考え、地磁気を被測定磁界とした場合のその動作につ
いて説明する。
【００３３】上記実施例１で説明したように、各チャン
ネルの磁界成分を磁界算出部８で算出し、被測定磁界を
出力する。このとき移動物体に搭載されている場合、各
軸間の変化量に違いがある場合に感度を上げることがで
きないため、各軸毎のディジタルフィルタ９Ａ，９Ｂ，
９Ｃの帯域を図３（ｆ）に示すｆ２より広げる。これは
実施例１で移動平均処理を行う際のＮの値を小さくする
ことにより実現する。こうして合成磁界を磁界算出部８
で算出し、次に図３（ｇ）に示すような被測定磁界のみ
の信号帯域を通過させる低域通過型のディジタルフィル
タ１０により帯域制限を行い、被測定磁界の計測感度を
高めることが可能となる。
ネルの磁界成分を磁界算出部８で算出し、被測定磁界を
出力する。このとき移動物体に搭載されている場合、各
軸間の変化量に違いがある場合に感度を上げることがで
きないため、各軸毎のディジタルフィルタ９Ａ，９Ｂ，
９Ｃの帯域を図３（ｆ）に示すｆ２より広げる。これは
実施例１で移動平均処理を行う際のＮの値を小さくする
ことにより実現する。こうして合成磁界を磁界算出部８
で算出し、次に図３（ｇ）に示すような被測定磁界のみ
の信号帯域を通過させる低域通過型のディジタルフィル
タ１０により帯域制限を行い、被測定磁界の計測感度を
高めることが可能となる。
【００３４】
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、以下に
記載されるような効果を奏する。
記載されるような効果を奏する。
【００３５】この発明では、センサブロックの互いに所
定の角度をなす複数平面上のそれぞれに固着したＳＱＵ
ＩＤ、上記ＳＱＵＩＤを駆動し所望の出力を得る駆動回
路、上記駆動回路の出力を量子化するＡ／Ｄ変換部、上
記駆動回路のリセットパルスをカウントし、粗データに
変換するカウンタ、上記Ａ／Ｄ変換部の出力と上記カウ
ンタの出力を合成する合成部、上記合成部の出力を移動
平均し、信号帯域を制限するディジタルフィルタ、上記
ディジタルフィルタの出力から被測定磁界を算出する磁
界算出部とを備えるようにしたので、この発明による超
伝導磁力計が移動物体に搭載されている場合に、フィル
タの応答遅れによるノイズを軽減し、ＳＱＵＩＤの有す
る広い信号帯域を得ることができる。
定の角度をなす複数平面上のそれぞれに固着したＳＱＵ
ＩＤ、上記ＳＱＵＩＤを駆動し所望の出力を得る駆動回
路、上記駆動回路の出力を量子化するＡ／Ｄ変換部、上
記駆動回路のリセットパルスをカウントし、粗データに
変換するカウンタ、上記Ａ／Ｄ変換部の出力と上記カウ
ンタの出力を合成する合成部、上記合成部の出力を移動
平均し、信号帯域を制限するディジタルフィルタ、上記
ディジタルフィルタの出力から被測定磁界を算出する磁
界算出部とを備えるようにしたので、この発明による超
伝導磁力計が移動物体に搭載されている場合に、フィル
タの応答遅れによるノイズを軽減し、ＳＱＵＩＤの有す
る広い信号帯域を得ることができる。
【００３６】また、この発明では、さらに磁界算出部の
出力を帯域制限するディジタルフィルタを備えるように
したので、この発明による超伝導磁力計が移動物体に搭
載され、各軸間の変化量の違いがある場合においても被
測定磁界の計測感度を高めることができる。
出力を帯域制限するディジタルフィルタを備えるように
したので、この発明による超伝導磁力計が移動物体に搭
載され、各軸間の変化量の違いがある場合においても被
測定磁界の計測感度を高めることができる。
【図１】 この発明の実施例１を示すブロック図であ
る。
る。
【図２】 この発明の実施例２を示すブロック図であ
る。
る。
【図３】 この発明の実施例１，２の動作を説明するた
めの図である。
めの図である。
【図４】 この発明の実施例１のディジタルフィルタを
示す構成図である。
示す構成図である。
【図５】 この発明の実施例２のディジタルフィルタを
示す構成図である。
示す構成図である。
【図６】 従来の超伝導磁力計を示すブロック図であ
る。
る。
【図７】 従来の超伝導磁力計の動作を説明するための
図である。
図である。
【図８】 従来の超伝導磁力計の各軸の変化量の違いを
説明するための図である。
説明するための図である。
１ センサブロック、２Ａ，２Ｂ，２Ｃ 超伝導量子干
渉素子、３Ａ，３Ｂ，３Ｃ 駆動回路、４Ａ，４Ｂ，４
Ｃ アナログフィルタ、５Ａ，５Ｂ，５Ｃ Ａ／Ｄ変換
部、６Ａ，６Ｂ，６Ｃ カウンタ、７Ａ，７Ｂ，７Ｃ
合成部、８ 磁界算出部、９Ａ，９Ｂ，９Ｃ ディジタ
ルフィルタ、１０ ディジタルフィルタ、１１ アキュ
ムレータ、１２ 係数乗算器、１３ 加算器、１４ 窓
関数データメモリ、１５ 乗算器、１６ 遅延素子、１
７ 係数乗算器。
渉素子、３Ａ，３Ｂ，３Ｃ 駆動回路、４Ａ，４Ｂ，４
Ｃ アナログフィルタ、５Ａ，５Ｂ，５Ｃ Ａ／Ｄ変換
部、６Ａ，６Ｂ，６Ｃ カウンタ、７Ａ，７Ｂ，７Ｃ
合成部、８ 磁界算出部、９Ａ，９Ｂ，９Ｃ ディジタ
ルフィルタ、１０ ディジタルフィルタ、１１ アキュ
ムレータ、１２ 係数乗算器、１３ 加算器、１４ 窓
関数データメモリ、１５ 乗算器、１６ 遅延素子、１
７ 係数乗算器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き 審査官 中塚 直樹 (56)参考文献 特開 平２−271276（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−335151（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−264682（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−258360（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01R 33/035 ZAA H01L 39/22
Claims (2)
- 【請求項１】 センサブロックの互いに所定の角度をな
す複数平面上のそれぞれに固着した超伝導量子干渉素
子、上記超伝導量子干渉素子を駆動し所望の出力を得る
駆動回路、上記駆動回路の出力を量子化するＡ／Ｄ変換
部、上記駆動回路のリセットパルスをカウントし、粗デ
ータに変換するカウンタ、上記Ａ／Ｄ変換部の出力と上
記カウンタの出力を合成する合成部、上記合成部の出力
を移動平均し、信号帯域を制限するディジタルフィル
タ、上記ディジタルフィルタの出力から被測定磁界を算
出する磁界算出部とを備えたことを特徴とする超伝導磁
力計。 - 【請求項２】 センサブロックの互いに所定の角度をな
す複数平面上のそれぞれに固着した超伝導量子干渉素
子、上記超伝導量子干渉素子を駆動し所望の出力を得る
駆動回路、上記駆動回路の出力を量子化するＡ／Ｄ変換
部、上記駆動回路のリセットパルスをカウントし、粗デ
ータに変換するカウンタ、上記Ａ／Ｄ変換部の出力と上
記カウンタの出力を合成する合成部、上記合成部の出力
を移動平均し、信号帯域を制限するディジタルフィル
タ、上記ディジタルフィルタの出力から被測定磁界を算
出する磁界算出部、上記磁界算出部の出力をさらに帯域
制限し被測定磁界計測感度を高めたディジタルフィルタ
とを備えたことを特徴とする超伝導磁力計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14850396A JP2807785B2 (ja) | 1996-05-21 | 1996-05-21 | 超伝導磁力計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14850396A JP2807785B2 (ja) | 1996-05-21 | 1996-05-21 | 超伝導磁力計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09304495A JPH09304495A (ja) | 1997-11-28 |
| JP2807785B2 true JP2807785B2 (ja) | 1998-10-08 |
Family
ID=15454225
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14850396A Expired - Lifetime JP2807785B2 (ja) | 1996-05-21 | 1996-05-21 | 超伝導磁力計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2807785B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001257630A (ja) * | 2000-02-28 | 2001-09-21 | Illinois Super Conductor Corp | 無線通信システム |
-
1996
- 1996-05-21 JP JP14850396A patent/JP2807785B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09304495A (ja) | 1997-11-28 |
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|---|---|---|---|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
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| S533 | Written request for registration of change of name |
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