JP3271339B2 - 磁気ブリッジ式センサ - Google Patents
磁気ブリッジ式センサInfo
- Publication number
- JP3271339B2 JP3271339B2 JP33013792A JP33013792A JP3271339B2 JP 3271339 B2 JP3271339 B2 JP 3271339B2 JP 33013792 A JP33013792 A JP 33013792A JP 33013792 A JP33013792 A JP 33013792A JP 3271339 B2 JP3271339 B2 JP 3271339B2
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- oxygen
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、ガス中の酸素を検出
定量する酸素センサに関し、特に、酸素の磁化率が他の
多くのガスに比べて大変大きいという性質を利用した磁
気式酸素計に関する。
定量する酸素センサに関し、特に、酸素の磁化率が他の
多くのガスに比べて大変大きいという性質を利用した磁
気式酸素計に関する。
【０００２】
【従来の技術】磁気式酸素分析計は従来より存在する
が、この磁気式酸素分析計は、磁極間に熱線素子を配置
しておき、酸素の磁化により生じる磁気風による熱線素
子の冷却効果によって熱線素子の温度を変化させ、結果
として、酸素濃度を測定しようとするものである。
が、この磁気式酸素分析計は、磁極間に熱線素子を配置
しておき、酸素の磁化により生じる磁気風による熱線素
子の冷却効果によって熱線素子の温度を変化させ、結果
として、酸素濃度を測定しようとするものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の磁気式酸素分析
計は、上記の原理で動作するので、ガスの密度、比熱、
粘度によって検出感度が影響を受ける。従って、ガス中
の酸素以外の共存ガス成分濃度が変化するとそれに応じ
て検出感度も影響を受けるという問題点がある。また、
熱線素子の時定数によって応答時間が制約されるなどの
問題点もある。
計は、上記の原理で動作するので、ガスの密度、比熱、
粘度によって検出感度が影響を受ける。従って、ガス中
の酸素以外の共存ガス成分濃度が変化するとそれに応じ
て検出感度も影響を受けるという問題点がある。また、
熱線素子の時定数によって応答時間が制約されるなどの
問題点もある。
【０００４】ここで、磁束計などの磁気センサによっ
て、磁極間に配置した測定ガスの磁気抵抗の変化分を直
接的に検出する方法も考えられなくはない。しかし、酸
素の磁化率が他の多くのガスより大きいとは言え、その
絶対値が十分な値である訳ではないので、磁気センサに
おいてバックグランド値中の僅かな変化を読み取ること
は実際上困難であり、従って、この方法は実用性に欠け
るものである。
て、磁極間に配置した測定ガスの磁気抵抗の変化分を直
接的に検出する方法も考えられなくはない。しかし、酸
素の磁化率が他の多くのガスより大きいとは言え、その
絶対値が十分な値である訳ではないので、磁気センサに
おいてバックグランド値中の僅かな変化を読み取ること
は実際上困難であり、従って、この方法は実用性に欠け
るものである。
【０００５】この発明は、この問題点に着目してなされ
たものであって、酸素の磁化による磁気風を必要とせ
ず、しかも実用性に優れた磁気ブリッジ式センサを提供
することを目的とする。
たものであって、酸素の磁化による磁気風を必要とせ
ず、しかも実用性に優れた磁気ブリッジ式センサを提供
することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成する
為、この発明に係る磁気ブリッジ式センサは、Ｕ字型形
状のマグネットと、このマグネットのＮ磁極とＳ磁極間
であって、Ｎ磁極とＳ磁極に渡って互いに間隔を置いて
並列に配置された第１の磁気回路及び第２の磁気回路
と、この第１及び第２の磁気回路間に配置されて磁束量
を検出する磁束検出部とを備える磁気ブリッジ式センサ
であって、前記第１及び第２の磁気回路の少なくとも一
方側は、磁化により磁気抵抗が変化しうる測定対象物を
含んで構成されることを特徴としている。
為、この発明に係る磁気ブリッジ式センサは、Ｕ字型形
状のマグネットと、このマグネットのＮ磁極とＳ磁極間
であって、Ｎ磁極とＳ磁極に渡って互いに間隔を置いて
並列に配置された第１の磁気回路及び第２の磁気回路
と、この第１及び第２の磁気回路間に配置されて磁束量
を検出する磁束検出部とを備える磁気ブリッジ式センサ
であって、前記第１及び第２の磁気回路の少なくとも一
方側は、磁化により磁気抵抗が変化しうる測定対象物を
含んで構成されることを特徴としている。
【０００７】ここで、磁気回路の具体的構成は、特に限
定されないが、例えば、測定対象物と比較対象物の直列
回路とすれば良い。そして、第１と第２の磁気回路、及
び、磁束検出部で、例えば、磁気ブリッジ回路を構成す
れば良い。そして、測定対象物の中に被検出対象物（例
えば、酸素）が存在しない場合には、磁束検出部での検
出磁束が所定値（例えば、ゼロ）になるように設定して
おく。
定されないが、例えば、測定対象物と比較対象物の直列
回路とすれば良い。そして、第１と第２の磁気回路、及
び、磁束検出部で、例えば、磁気ブリッジ回路を構成す
れば良い。そして、測定対象物の中に被検出対象物（例
えば、酸素）が存在しない場合には、磁束検出部での検
出磁束が所定値（例えば、ゼロ）になるように設定して
おく。
【０００８】
【作用】かかる状態において、測定対象物中に被検出対
象物が存在するようになると、少なくとも一方側の磁気
回路は磁気抵抗が変化して、磁束検出部での検出磁束値
が変化するので、この結果に基づいて被検出対象物（例
えば、酸素）の検出と定量とを行うことができる。
象物が存在するようになると、少なくとも一方側の磁気
回路は磁気抵抗が変化して、磁束検出部での検出磁束値
が変化するので、この結果に基づいて被検出対象物（例
えば、酸素）の検出と定量とを行うことができる。
【０００９】
【実施例】以下、実施例に基づいて、この発明を更に詳
細に説明する。図１は、この発明の一実施例である磁気
ブリッジ式酸素センサの構成を示す概略図である。この
磁気ブリッジ式酸素センサは、Ｕ字型形状のマグネット
ＭＧと、このマグネットＭＧのＮ極とＳ極間に形成され
る第１と第２の磁気回路１，２と、この第１と第２の磁
気回路１，２間に配置される磁束測定センサＤとで構成
されている。
細に説明する。図１は、この発明の一実施例である磁気
ブリッジ式酸素センサの構成を示す概略図である。この
磁気ブリッジ式酸素センサは、Ｕ字型形状のマグネット
ＭＧと、このマグネットＭＧのＮ極とＳ極間に形成され
る第１と第２の磁気回路１，２と、この第１と第２の磁
気回路１，２間に配置される磁束測定センサＤとで構成
されている。
【００１０】第１の磁気回路１は、測定ガスチャンバＭ
１と、検出磁極ｉ１と、比較物質チャンバＲ１とで構成
されて、マグネットＭＧのＮ−Ｓ磁極間での磁路を形成
している。また、第２の磁気回路２は、比較物質チャン
バＲ２と、検出磁極ｉ２と、測定ガスチャンバＭ２とで
構成されて、マグネットＭＧのＮ−Ｓ磁極間での別の磁
路を形成している。
１と、検出磁極ｉ１と、比較物質チャンバＲ１とで構成
されて、マグネットＭＧのＮ−Ｓ磁極間での磁路を形成
している。また、第２の磁気回路２は、比較物質チャン
バＲ２と、検出磁極ｉ２と、測定ガスチャンバＭ２とで
構成されて、マグネットＭＧのＮ−Ｓ磁極間での別の磁
路を形成している。
【００１１】ここで、測定ガスチャンバＭ１，Ｍ２に
は、測定対象となるガスが満たされて流通している。比
較物質チャンバＲ１とＲ２には、同じ比較物質が満たさ
れており、この物質の磁化率は、測定ガス中の酸素濃度
がゼロの場合の磁化率にほぼ等しくなるよう選択されて
いる。なお、非磁性物質の多くは酸素の磁化率に比べて
小さく、且つ大差がないので、実際上、比較物質の選択
の幅は広い。
は、測定対象となるガスが満たされて流通している。比
較物質チャンバＲ１とＲ２には、同じ比較物質が満たさ
れており、この物質の磁化率は、測定ガス中の酸素濃度
がゼロの場合の磁化率にほぼ等しくなるよう選択されて
いる。なお、非磁性物質の多くは酸素の磁化率に比べて
小さく、且つ大差がないので、実際上、比較物質の選択
の幅は広い。
【００１２】次に、以上の構成からなる磁気ブリッジ式
酸素センサについて、その動作内容を説明する。第１と
第２の磁気回路１，２中の物質は、それぞれを通過する
磁束密度に比例して磁化されるので、検出磁極ｉ１、ｉ
２には、この磁化に応じた磁位が生じることになる。つ
まり、第１と第２の磁気回路１，２の磁束は、測定ガス
や比較物質中を通過するので、各磁束は、測定ガスと比
較物質の磁化の大きさ（すなわち、これと反比例する磁
気抵抗の大きさ）に応じて変化することになる。
酸素センサについて、その動作内容を説明する。第１と
第２の磁気回路１，２中の物質は、それぞれを通過する
磁束密度に比例して磁化されるので、検出磁極ｉ１、ｉ
２には、この磁化に応じた磁位が生じることになる。つ
まり、第１と第２の磁気回路１，２の磁束は、測定ガス
や比較物質中を通過するので、各磁束は、測定ガスと比
較物質の磁化の大きさ（すなわち、これと反比例する磁
気抵抗の大きさ）に応じて変化することになる。
【００１３】ここで、測定ガス中に酸素が存在しない
と、測定ガスチャンバＭ１と比較物質チャンバＲ２、及
び、比較物質チャンバＲ１と測定ガスチャンバＭ１は、
それぞれ同様に磁化されるので、検出磁極ｉ１，ｉ２の
磁位は同じ値となる。一方、測定ガス中に酸素が存在す
ると、その酸素濃度に反比例して磁気抵抗が減少するの
で、検出磁極ｉ１の磁位はＮ極側に移動し、検出磁極ｉ
２の磁位はＳ極側に移動することになる。このようにし
て、検出磁極ｉ１，ｉ２間に磁位差が生じると、磁束測
定センサＤには前記磁位差に比例した磁束が発生するの
で、この発生磁束量をもって測定ガス中の酸素を検出定
量が可能となる。
と、測定ガスチャンバＭ１と比較物質チャンバＲ２、及
び、比較物質チャンバＲ１と測定ガスチャンバＭ１は、
それぞれ同様に磁化されるので、検出磁極ｉ１，ｉ２の
磁位は同じ値となる。一方、測定ガス中に酸素が存在す
ると、その酸素濃度に反比例して磁気抵抗が減少するの
で、検出磁極ｉ１の磁位はＮ極側に移動し、検出磁極ｉ
２の磁位はＳ極側に移動することになる。このようにし
て、検出磁極ｉ１，ｉ２間に磁位差が生じると、磁束測
定センサＤには前記磁位差に比例した磁束が発生するの
で、この発生磁束量をもって測定ガス中の酸素を検出定
量が可能となる。
【００１４】以上の動作により明らかなように、磁束測
定センサＤを貫通する磁束は、測定ガスの磁気抵抗の変
化に基づくものだけであるので、この装置では、マグネ
ットＭＧのＮ−Ｓ磁極間の磁束などのバックグランドの
影響を受けることがない。図２は、この発明の別の実施
例である磁気ブリッジ式酸素センサの概略図を図示した
ものである。この装置の場合には、測定ガスチャンバＭ
２を設けず、測定ガスチャンバＭ１と比較物質チャンバ
Ｒ１とでブリッジ回路を構成している点に特徴がある。
この装置の場合、測定ガスチャンバが一つであるので、
磁束測定センサＤを貫通する磁束量が半分となり、その
分だけ感度が低下するが、構成が簡単であるという利点
がある。
定センサＤを貫通する磁束は、測定ガスの磁気抵抗の変
化に基づくものだけであるので、この装置では、マグネ
ットＭＧのＮ−Ｓ磁極間の磁束などのバックグランドの
影響を受けることがない。図２は、この発明の別の実施
例である磁気ブリッジ式酸素センサの概略図を図示した
ものである。この装置の場合には、測定ガスチャンバＭ
２を設けず、測定ガスチャンバＭ１と比較物質チャンバ
Ｒ１とでブリッジ回路を構成している点に特徴がある。
この装置の場合、測定ガスチャンバが一つであるので、
磁束測定センサＤを貫通する磁束量が半分となり、その
分だけ感度が低下するが、構成が簡単であるという利点
がある。
【００１５】
【発明の効果】以上説明したように、この発明に係る磁
気ブリッジ式センサは、検出対象物（例えば酸素）の磁
気的性質を利用しながらも、従来装置のように熱線素子
を用いないので、原理上、測定対象物中の他の成分から
の影響をあまり受けない。また、応答時間は、測定対象
物の入れ換えに必要な時間だけであるので、熱線素子を
利用する場合のような熱応答時間を必要とせず、高速応
答のセンサを得ることができる。
気ブリッジ式センサは、検出対象物（例えば酸素）の磁
気的性質を利用しながらも、従来装置のように熱線素子
を用いないので、原理上、測定対象物中の他の成分から
の影響をあまり受けない。また、応答時間は、測定対象
物の入れ換えに必要な時間だけであるので、熱線素子を
利用する場合のような熱応答時間を必要とせず、高速応
答のセンサを得ることができる。
【００１６】また、第１と第２の磁気回路と磁束検出部
とによってブリッジ回路を形成し、被検出対象物が存在
しない状態でこれを平衡させておけば、第１と第２の磁
気回路の磁束が大きい場合にもその影響を受けることが
なく、被検出対象物の存在による僅かな変化量を誤りな
く検出することができる。そして、磁束検出部は、ゼロ
点の変化要因となるバックグランドから開放されるの
で、ゼロ点の変化の少ないセンサを得ることができる。
とによってブリッジ回路を形成し、被検出対象物が存在
しない状態でこれを平衡させておけば、第１と第２の磁
気回路の磁束が大きい場合にもその影響を受けることが
なく、被検出対象物の存在による僅かな変化量を誤りな
く検出することができる。そして、磁束検出部は、ゼロ
点の変化要因となるバックグランドから開放されるの
で、ゼロ点の変化の少ないセンサを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例である磁気ブリッジ式酸素
センサの構成を示す概略図である。
センサの構成を示す概略図である。
【図２】この発明の別の実施例である磁気ブリッジ式酸
素センサの構成を示す概略図である。
素センサの構成を示す概略図である。
１ 第１の磁気回路 ２ 第２の磁気回路 Ｄ 磁束測定センサ Ｍ１，Ｍ２ 測定ガスチャンバ Ｒ１，Ｒ２ 比較物質チャンバ ｉ１，ｉ２ 検出磁極 ＭＧ マグネット
Claims (1)
- 【請求項１】Ｕ字型形状のマグネットと、このマグネッ
トのＮ磁極とＳ磁極間であって、Ｎ磁極とＳ磁極に渡っ
て互いに間隔を置いて並列に配置された第１の磁気回路
及び第２の磁気回路と、この第１及び第２の磁気回路間
に配置されて磁束量を検出する磁束検出部とを備える磁
気ブリッジ式センサであって、前記第１及び第２の磁気
回路の少なくとも一方側は、磁化により磁気抵抗が変化
しうる測定対象物を含んで構成されることを特徴とする
磁気ブリッジ式センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33013792A JP3271339B2 (ja) | 1992-12-10 | 1992-12-10 | 磁気ブリッジ式センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33013792A JP3271339B2 (ja) | 1992-12-10 | 1992-12-10 | 磁気ブリッジ式センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06174695A JPH06174695A (ja) | 1994-06-24 |
| JP3271339B2 true JP3271339B2 (ja) | 2002-04-02 |
Family
ID=18229226
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33013792A Expired - Fee Related JP3271339B2 (ja) | 1992-12-10 | 1992-12-10 | 磁気ブリッジ式センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3271339B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8542009B2 (en) * | 2008-05-14 | 2013-09-24 | Koninklijke Philips N. V. | Oxygen concentration measurement with GMR |
-
1992
- 1992-12-10 JP JP33013792A patent/JP3271339B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06174695A (ja) | 1994-06-24 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |