JP3331374B2 - Magnetometer - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、地磁気中で使用す
る磁力計に係り、とくに超伝導量子干渉素子を利用して
磁界を測定する磁力計に関するものである。The present invention relates to a magnetometer used in geomagnetism, and more particularly to a magnetometer for measuring a magnetic field using a superconducting quantum interference device.
【0002】[0002]
【従来の技術】図5は従来の磁力計の構成を示すブロッ
ク図であり、1は超伝導量子干渉素子、2は駆動回路で
ある。また、図6は前記超伝導量子干渉素子1の構成を
示す説明図であり、3は超伝導リング、4はジョセフソ
ン接合、5は変調帰還コイル、6はバイアス電流供給線
である。2. Description of the Related Art FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a conventional magnetometer, wherein 1 is a superconducting quantum interference device, and 2 is a drive circuit. FIG. 6 is an explanatory view showing the configuration of the superconducting quantum interference device 1, wherein 3 is a superconducting ring, 4 is a Josephson junction, 5 is a modulation feedback coil, and 6 is a bias current supply line.
【0003】超伝導量子干渉素子1は駆動回路2によ
り、公知であるフラックスロックドループで駆動され
る。これにより駆動回路2は磁界の内、超伝導リング3
の面に垂直な射影成分のみを磁界として出力する。The superconducting quantum interference device 1 is driven by a driving circuit 2 in a known flux locked loop. As a result, the drive circuit 2 is driven by the superconducting ring 3 in the magnetic field.
And outputs only the projection component perpendicular to the surface as a magnetic field.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】超伝導量子干渉素子1
は地磁気程度の磁界中で使用すると、その構成要素であ
る超伝導リング3の内部に複数の磁束を捕捉する。捕捉
された磁束は初期の位置に固定しておらず、回路内部に
混入するノイズ等の確率的な現象によりリング内を不連
続に移動する。磁束の移動は磁力計出力のオフセットノ
イズの形で現れ、検出対象の磁界の変化との判別ができ
ないため、磁力計の出力が不正確になるという問題があ
った。SUMMARY OF THE INVENTION Superconducting quantum interference device 1
When used in a magnetic field of the order of terrestrial magnetism, a plurality of magnetic fluxes are captured inside the superconducting ring 3 which is a component thereof. The captured magnetic flux is not fixed at the initial position, but moves discontinuously in the ring due to a stochastic phenomenon such as noise mixed into the circuit. The movement of the magnetic flux appears in the form of offset noise in the output of the magnetometer, and there is a problem that the output of the magnetometer becomes inaccurate because it cannot be distinguished from a change in the magnetic field to be detected.
【0005】また、上記の現象はその発現が確率的であ
り、予測不可能であるため関数による補正ができないと
いう問題があった。In addition, the above phenomenon has a problem that its occurrence is stochastic and cannot be predicted by a function because it cannot be predicted.
【0006】本発明は、このような問題点を解決するた
めになされたものであり、強磁界下でも正確な磁界測定
が可能な磁力計を提供することを目的とする。The present invention has been made to solve such a problem, and has as its object to provide a magnetometer capable of accurately measuring a magnetic field even under a strong magnetic field.
【0007】本発明のその他の目的や新規な特徴は後述
の実施の形態において明らかにする。[0007] Other objects and novel features of the present invention will be clarified in embodiments described later.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第1の発明の磁力計は、感度の同一の3個以上の超
伝導量子干渉素子を同一方向に向けて配置し、同時に磁
界を測定し、各々の磁界を比較することで、各々の磁力
計出力にノイズレベルを上回る共通ではない磁界変化を
検出し異常が起きいるかどうかを判定するものである。In order to achieve the above object, a magnetometer according to a first aspect of the present invention comprises three or more superconducting quantum interference devices having the same sensitivity, arranged in the same direction, and Is measured, and the respective magnetic fields are compared to detect a non-common magnetic field change exceeding the noise level in the output of each magnetometer to determine whether an abnormality has occurred.
【0009】すなわち、第1の発明の磁力計は、超伝導
量子干渉素子を利用して磁界を測定する構成において、
同一感度を持ち同一の方向を向いた3個以上の超伝導量
子干渉素子と、前記超伝導量子干渉素子と同数の前記超
伝導量子干渉素子を各々駆動する駆動回路と、各駆動回
路の磁力計出力の全ての2つの組み合わせを比較する比
較器と、各比較器出力の全ての2つの組み合わせの論理
積を出力する論理回路とを備えたことを特徴としてい
る。That is, a magnetometer according to a first aspect of the present invention has a configuration in which a magnetic field is measured using a superconducting quantum interference device.
Three or more superconducting quantum interference elements having the same sensitivity and pointing in the same direction, driving circuits for driving the same number of superconducting quantum interference elements as the superconducting quantum interference elements, and a magnetometer for each driving circuit It is characterized by comprising a comparator for comparing all two combinations of outputs, and a logic circuit for outputting a logical product of all two combinations of outputs of each comparator.
【0010】第2の発明の磁力計は、感度の同一の3個
以上の超伝導量子干渉素子を同一方向に向けて配置し、
同時に磁界を測定し、各々の磁界を比較することで、各
々の磁力計出力にノイズレベルを上回る共通ではない磁
界変化を検出し、異常が起きているかどうかを判定し、
異常の発生している超伝導量子干渉素子を特定し、残り
の正常な磁力計出力と異常な磁力計出力との差分をと
り、その差分を異常が起きている磁力計出力から差し引
くことで補正を行うものである。In a magnetometer according to a second aspect of the invention, three or more superconducting quantum interference devices having the same sensitivity are arranged in the same direction,
Simultaneously measure the magnetic field and compare each magnetic field to detect a non-common magnetic field change exceeding the noise level in each magnetometer output, determine whether an abnormality has occurred,
Identify the abnormal superconducting quantum interference device, calculate the difference between the remaining normal magnetometer output and the abnormal magnetometer output, and correct the difference by subtracting the difference from the abnormal magnetometer output. Is what you do.
【0011】すなわち、第2の発明の磁力計は、超伝導
量子干渉素子を利用して磁界を測定する構成において、
同一感度を持ち同一の方向を向いた3個以上の超伝導量
子干渉素子と、前記超伝導量子干渉素子と同数の前記超
伝導量子干渉素子を各々駆動する駆動回路と、各駆動回
路の磁力計出力の全ての2つの組み合わせを比較する比
較器と、各比較器出力の全ての2つの組み合わせの論理
積を出力する論理回路と、各駆動回路の全ての2つの磁
力計出力差を求める減算器と、前記論理回路の出力によ
って特定された駆動回路と他の駆動回路との磁力計出力
差を求めた前記減算器の出力をもとに補正値を更新して
いく補正器と、前記補正器の出力を前記特定された駆動
回路の出力から差し引く別の減算器とを備えたことを特
徴としている。That is, a magnetometer according to a second aspect of the present invention has a configuration in which a magnetic field is measured using a superconducting quantum interference device.
Three or more superconducting quantum interference elements having the same sensitivity and pointing in the same direction, driving circuits for driving the same number of superconducting quantum interference elements as the superconducting quantum interference elements, and a magnetometer for each driving circuit A comparator that compares all two combinations of outputs, a logic circuit that outputs a logical product of all two combinations of outputs of each comparator, and a subtractor that calculates all two magnetometer output differences of each drive circuit A compensator that updates a compensation value based on the output of the subtractor that determines the magnetometer output difference between the drive circuit specified by the output of the logic circuit and another drive circuit; and the compensator. And another subtracter for subtracting the output of the above-mentioned driving circuit from the output of the specified driving circuit.
【0012】第3の発明の磁力計では、感度の同一の3
個以上の超伝導量子干渉素子を同一方向に向けて配置し
た超伝導量子干渉素子群を、直交3軸に配置して同時に
磁界を測定し、各方位1つづつで構成される3個の磁力
計出力から、磁界の絶対値を算出する。この磁界の絶対
値を全ての組み合わせに対して算出し、磁界の絶対値の
メディアン値をとり、磁界の絶対値のメディアン値と各
々の磁界の絶対値とを比較しノイズレベルを上回る共通
でない磁界変化を検出し、異常が起きているかどうかを
判定するものである。In the magnetometer according to the third aspect of the present invention, the same sensitivity of 3
A superconducting quantum interference device group in which at least two superconducting quantum interference devices are arranged in the same direction is arranged in three orthogonal axes, and the magnetic field is measured at the same time. The absolute value of the magnetic field is calculated from the total output. The absolute value of this magnetic field is calculated for all combinations, the median value of the absolute value of the magnetic field is taken, the median value of the absolute value of the magnetic field is compared with the absolute value of each magnetic field, and the non-common magnetic field exceeding the noise level is calculated. The change is detected to determine whether an abnormality has occurred.
【0013】すなわち、第3の発明の磁力計は、超伝導
量子干渉素子を利用して磁界を測定する構成において、
同一感度を持ち同一の方向を向いた3個以上の超伝導量
子干渉素子を3組互いに直交する方向に配置したセンサ
ブロックと、前記超伝導量子干渉素子と同数の前記超伝
導量子干渉素子を各々駆動する駆動回路と、直交する各
方位の前記駆動回路の出力を各方位1つずつ全ての組み
合わせについて取り出し、合成して磁界の絶対値を算出
する3軸合成器と、各3軸合成器の全ての出力のメディ
アン値を算出するメディアン値計算器と、前記メディア
ン値計算器の出力と前記3軸合成器の全ての値を比較す
る比較器と、前記比較器の出力の特定の組み合わせに対
して出力を出す論理回路とを備えたことを特徴としてい
る。That is, a magnetometer according to a third aspect of the present invention is configured to measure a magnetic field using a superconducting quantum interference device.
A sensor block in which three sets of three or more superconducting quantum interference elements having the same sensitivity and oriented in the same direction are arranged in directions orthogonal to each other, and the same number of superconducting quantum interference elements as the superconducting quantum interference elements. A driving circuit to be driven, a three-axis synthesizer that extracts the outputs of the driving circuits in the respective orthogonal directions for all combinations one by one in each direction, and synthesizes and calculates the absolute value of the magnetic field; A median value calculator that calculates the median values of all outputs, a comparator that compares the output of the median value calculator with all values of the three-axis synthesizer, and a specific combination of outputs of the comparator. And a logic circuit for outputting an output.
【0014】第4の発明の磁力計では、感度の同一の3
個以上の超伝導量子干渉素子を同一方向に向けて配置し
た超伝導量子干渉素子群を、直交3軸に配置して同時に
磁界を測定し、各方位1つづつで構成される3個の磁力
計出力から、磁界の絶対値を算出する。この磁界の絶対
値を全ての組み合わせに対して算出し、磁界の絶対値の
メディアン値をとり、磁界の絶対値のメディアン値と各
々の磁界の絶対値とを比較しノイズレベルを上回る共通
でない磁界変化を検出し、異常が起きているかどうかを
判定し、異常が起きている磁界の絶対値の組み合わせか
ら異常が発生している超伝導量子干渉素子を特定し、残
りの正常な磁力計出力との差分をとり、その差分を異常
が起きている磁力計出力から差し引くことで補正を行う
ものである。[0014] In the magnetometer according to the fourth aspect of the invention, the same sensitivity of 3
A superconducting quantum interference device group in which at least two superconducting quantum interference devices are arranged in the same direction is arranged in three orthogonal axes, and the magnetic field is measured at the same time. The absolute value of the magnetic field is calculated from the total output. The absolute value of this magnetic field is calculated for all combinations, the median value of the absolute value of the magnetic field is taken, the median value of the absolute value of the magnetic field is compared with the absolute value of each magnetic field, and the non-common magnetic field exceeding the noise level is calculated. Detect the change, determine whether an abnormality has occurred, determine the superconducting quantum interference device in which the abnormality has occurred from the combination of the absolute values of the magnetic field in which the abnormality has occurred, and determine the remaining normal magnetometer output Is corrected by subtracting the difference from the magnetometer output in which the abnormality has occurred.
【0015】すなわち、第4の発明の磁力計は、超伝導
量子干渉素子を利用して磁界を測定する構成において、
同一感度を持ち同一の方向を向いた3個以上の超伝導量
子干渉素子を3組互いに直交する方向に配置したセンサ
ブロックと、前記超伝導量子干渉素子と同数の前記超伝
導量子干渉素子を各々駆動する駆動回路と、直交する各
方位の前記駆動回路の出力を各方位1つずつ全ての組み
合わせについて取り出し、合成して磁界の絶対値を算出
する3軸合成器と、各3軸合成器の全ての出力のメディ
アン値を算出するメディアン値計算器と、前記メディア
ン値計算器の出力と前記3軸合成器の全ての値を比較す
る比較器と、前記比較器の出力の特定の組み合わせに対
して出力を出す論理回路と、前記論理回路の出力によっ
て特定された駆動回路の出力についての補正値を更新す
る補正器と、前記補正器に補正値を出力する補正値計算
器と、前記補正器の出力を前記特定された駆動回路の出
力から減算する減算器とを備えたことを特徴としてい
る。That is, a magnetometer according to a fourth aspect of the present invention has a configuration in which a magnetic field is measured using a superconducting quantum interference device.
A sensor block in which three sets of three or more superconducting quantum interference elements having the same sensitivity and oriented in the same direction are arranged in directions orthogonal to each other, and the same number of superconducting quantum interference elements as the superconducting quantum interference elements. A driving circuit to be driven, a three-axis synthesizer that extracts the outputs of the driving circuits in the respective orthogonal directions for all combinations one by one in each direction, and synthesizes and calculates the absolute value of the magnetic field; A median value calculator that calculates the median values of all outputs, a comparator that compares the output of the median value calculator with all values of the three-axis synthesizer, and a specific combination of outputs of the comparator. A correction circuit for updating a correction value for an output of the drive circuit specified by the output of the logic circuit; a correction value calculator for outputting a correction value to the correction device; and the correction device. It is characterized in that a subtractor for subtracting the output from the output of the specified driving circuit.
【0016】[0016]
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る磁力計の実施
の形態を図面に従って説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of a magnetometer according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0017】実施の形態1.図1は本発明による磁力計
の実施の形態1を示すものである。なお、実施の形態1
では3個の超伝導量子干渉素子を使用しているが、4個
以上の超伝導量子干渉素子を使用する場合でも全く同じ
である。図1中で7は第1の超伝導量子干渉素子、8は
第2の超伝導量子干渉素子、9は第3の超伝導量子干渉
素子、10は第1の駆動回路、11は第2の駆動回路、
12は第3の駆動回路、13は2つの入力の差の絶対値
がある設定値を越えた場合に論理的に真の出力を発生さ
せる第1の比較器、14は2つの入力の差の絶対値があ
る設定値を越えた場合に論理的に真の出力を発生させる
第2の比較器、15は2つの入力の差の絶対値がある設
定値を越えた場合に論理的に真の出力を発生させる第3
の比較器、16は論理積をとる第1の論理回路、17は
論理積をとる第2の論理回路、18は論理積をとる第3
の論理回路、19は第1の磁力計出力、20は第2の磁
力計出力、21は第3の磁力計出力、22は第1の超伝
導量子干渉素子7の異常判定信号、23は第2の超伝導
量子干渉素子8の異常判定信号、24は第3の超伝導量
子干渉素子9の異常判定信号である。なお、超伝導量子
干渉素子7,8,9は同一感度を持ち同一の方向を向い
ている。また、第1の比較器13と第2の比較器14と
第3の比較器15は、前段の駆動回路10,11,12
のノイズレベルより若干高く閾値(スレッシュホール
ド)がそれぞれ設定されている。Embodiment 1 FIG. 1 shows a first embodiment of a magnetometer according to the present invention. Embodiment 1
Uses three superconducting quantum interference devices, but the same applies when four or more superconducting quantum interference devices are used. In FIG. 1, reference numeral 7 denotes a first superconducting quantum interference device, 8 denotes a second superconducting quantum interference device, 9 denotes a third superconducting quantum interference device, 10 denotes a first driving circuit, and 11 denotes a second driving circuit. Drive circuit,
12 is a third drive circuit, 13 is a first comparator that logically generates a true output when the absolute value of the difference between the two inputs exceeds a certain set value, and 14 is a first comparator that calculates the difference between the two inputs. A second comparator 15, which generates a logically true output when the absolute value exceeds a certain set value, is logically true when the absolute value of the difference between the two inputs exceeds a certain set value. Third to generate output
, 16 is a first logical circuit that takes a logical product, 17 is a second logical circuit that takes a logical product, and 18 is a third logical circuit that takes a logical product.
19 is a first magnetometer output, 20 is a second magnetometer output, 21 is a third magnetometer output, 22 is an abnormality determination signal of the first superconducting quantum interference device 7, and 23 is a first magnetometer output signal. Reference numeral 24 denotes an abnormality determination signal of the superconducting quantum interference device 8, and reference numeral 24 denotes an abnormality determination signal of the third superconducting quantum interference device 9. The superconducting quantum interference devices 7, 8, and 9 have the same sensitivity and face the same direction. Further, the first comparator 13, the second comparator 14, and the third comparator 15 are provided with driving circuits 10, 11, 12 in the preceding stage.
Are set slightly higher than the noise level of.
【0018】各超伝導量子干渉素子に異常が生じていな
い場合、超伝導量子干渉素子7と超伝導量子干渉素子8
と超伝導量子干渉素子9は同一の方向を向いているた
め、同一の磁界を検出する。従って、第1の駆動回路1
0と第2の駆動回路11と第3の駆動回路12は同一の
値を出力し、従って第1の比較器13と第2の比較器1
4と第3の比較器15はそれぞれ偽の論理出力を出す。When there is no abnormality in each superconducting quantum interference device, the superconducting quantum interference device 7 and the superconducting quantum interference device 8
And the superconducting quantum interference device 9 face the same direction, and therefore detect the same magnetic field. Therefore, the first drive circuit 1
0, the second drive circuit 11 and the third drive circuit 12 output the same value, so that the first comparator 13 and the second comparator 1
The fourth and third comparators 15 each output a false logic output.
【0019】これに対して、例えば測定中に第1の超伝
導量子干渉素子7の超伝導リング3の中で何らかの理由
で磁束が移動したとする。この場合、上記の内第1の駆
動回路10の出力がその他の2つの駆動回路と異なる出
力を示す。従って、第1の駆動回路10の接続されてい
る第1の比較器13と第2の比較器14が真出力を発生
させ、第3の比較器15の出力のみが偽出力になる。こ
の比較器の真偽の組み合わせの場合、第1の論理回路1
6の論理積のみが真出力、第2の論理回路17と第3の
論理回路18は偽出力になる。On the other hand, it is assumed that the magnetic flux moves for some reason in the superconducting ring 3 of the first superconducting quantum interference device 7 during the measurement. In this case, the output of the first drive circuit 10 is different from those of the other two drive circuits. Therefore, the first comparator 13 and the second comparator 14 connected to the first drive circuit 10 generate a true output, and only the output of the third comparator 15 becomes a false output. In the case of the true / false combination of the comparator, the first logic circuit 1
Only the logical product of 6 outputs a true output, and the second logical circuit 17 and the third logical circuit 18 output a false output.
【0020】以上から、第1の論理回路16の出力であ
る信号22が第1の超伝導量子干渉素子7の異常を示す
指標となる。第2の超伝導量子干渉素子8、第3の超伝
導量子干渉素子9についても同一の論理より信号23、
信号24により異常が発生したことが判別できる。From the above, the signal 22 which is the output of the first logic circuit 16 is an index indicating the abnormality of the first superconducting quantum interference device 7. For the second superconducting quantum interference device 8 and the third superconducting quantum interference device 9, the signal 23,
It can be determined from the signal 24 that an abnormality has occurred.
【0021】実施の形態2.図2は本発明による磁力計
の実施の形態2を示すものである。なお、実施の形態2
では3個の超伝導量子干渉素子を使用しているが、4個
以上の超伝導量子干渉素子を使用する場合でも全く同じ
である。図2中で25は第1の減算器、26は第2の減
算器、27は第3の減算器、28は第1の補正器、29
は第2の補正器、30は第3の補正器、31は第4の減
算器、32は第5の減算器、33は第6の減算器であ
り、34は第1の校正された磁力計出力、35は第2の
校正された磁力計出力、36は第3の校正された磁力計
出力である。その他の構成要素については図1と同一で
ある。Embodiment 2 FIG. FIG. 2 shows a second embodiment of a magnetometer according to the present invention. Embodiment 2
Uses three superconducting quantum interference devices, but the same applies when four or more superconducting quantum interference devices are used. In FIG. 2, 25 is a first subtractor, 26 is a second subtractor, 27 is a third subtractor, 28 is a first corrector, 29
Is a second compensator, 30 is a third compensator, 31 is a fourth subtractor, 32 is a fifth subtractor, 33 is a sixth subtractor, and 34 is a first calibrated magnetic force. The meter output, 35 is the second calibrated magnetometer output, and 36 is the third calibrated magnetometer output. Other components are the same as those in FIG.
【0022】各超伝導量子干渉素子に異常が生じていな
い場合を初期状態と考える。超伝導量子干渉素子7と超
伝導量子干渉素子8と超伝導量子干渉素子9は同一の方
向を向いているため、同一の磁界を検出する。また、第
1の補正器28と第2の補正器29と第3の補正器30
の出力の初期値は0とする。従って、第1の駆動回路1
0と第2の駆動回路11と第3の駆動回路12は同一の
値を出力し、第4の減算器31と第5の減算器32と第
6の減算器33も同一の値を出力する。従って第1の比
較器13と第2の比較器14と第3の比較器15はそれ
ぞれ偽の論理出力を出す。A case where no abnormality occurs in each superconducting quantum interference device is considered as an initial state. Since the superconducting quantum interference device 7, superconducting quantum interference device 8, and superconducting quantum interference device 9 face the same direction, they detect the same magnetic field. Further, the first corrector 28, the second corrector 29, and the third corrector 30
The initial value of the output is 0. Therefore, the first drive circuit 1
0, the second drive circuit 11 and the third drive circuit 12 output the same value, and the fourth subtractor 31, the fifth subtractor 32 and the sixth subtractor 33 also output the same value. . Therefore, the first comparator 13, the second comparator 14, and the third comparator 15 each output a false logical output.
【0023】この状態で、第1の超伝導量子干渉素子7
の超伝導リング3の中で何らかの理由で磁束が移動した
とする。この場合、上記の内第1の駆動回路10の出力
がその他の2つの駆動回路と異なる出力を示す。従っ
て、第1の駆動回路10の接続されている第1の比較器
13と第2の比較器14が真を出力し、第3の比較器1
5の出力のみが偽になる。この比較器の出力の組み合わ
せの場合、第1の論理回路16の論理積のみが真出力と
なり、第2の論理回路17と第3の論理回路18は偽出
力になる。第1の減算器25は駆動回路10の出力と第
2の駆動回路11の出力の差分を出力しており、第1の
補正器28にその値を与える。第1の補正器28は第1
の論理回路16の真出力を受けて、保持していた前回の
補正値と減算器25の出力値を加算して、加算結果を補
正値として更新した後、第4の減算器31に出力する。
第4の減算器31は第1の駆動回路10からの出力と第
1の補正器28からの補正値を減算し、磁力計出力19
を校正し、校正された磁力計出力34を出力する。In this state, the first superconducting quantum interference device 7
Suppose that the magnetic flux moves in the superconducting ring 3 for some reason. In this case, the output of the first drive circuit 10 is different from those of the other two drive circuits. Therefore, the first comparator 13 and the second comparator 14 connected to the first drive circuit 10 output true, and the third comparator 1
Only the output of 5 will be false. In the case of this combination of outputs from the comparators, only the logical product of the first logic circuit 16 becomes a true output, and the second logic circuit 17 and the third logic circuit 18 become false outputs. The first subtractor 25 outputs the difference between the output of the drive circuit 10 and the output of the second drive circuit 11, and gives the value to the first corrector 28. The first compensator 28 has a first
Receiving the true output of the logic circuit 16 and adding the held previous correction value and the output value of the subtracter 25, updating the addition result as a correction value, and outputting the result to the fourth subtractor 31. .
The fourth subtractor 31 subtracts the output from the first drive circuit 10 and the correction value from the first corrector 28, and outputs the magnetometer output 19
And outputs a calibrated magnetometer output 34.
【0024】上記の操作が行われると第1の比較器13
の出力が偽になるため、第1の論理回路16の出力が偽
となり、第1の補正器28は最終的な補正値を保持す
る。これにより次に磁束の移動が起こるまで、第1の補
正器28は上記で決定した補正値により第1の駆動回路
10の出力を補正し続けるため、正確な磁力計出力が保
持できる。When the above operation is performed, the first comparator 13
Becomes false, the output of the first logic circuit 16 becomes false, and the first corrector 28 holds the final correction value. As a result, the first compensator 28 keeps correcting the output of the first drive circuit 10 with the correction value determined as described above until the movement of the magnetic flux next occurs, so that an accurate magnetometer output can be held.
【0025】第2の超伝導量子干渉素子8、第3の超伝
導量子干渉素子9についても同様の動作により、校正さ
れた磁力計出力35,36を得ることができる。The calibrated magnetometer outputs 35 and 36 can be obtained for the second superconducting quantum interference device 8 and the third superconducting quantum interference device 9 by the same operation.
【0026】以上により、異常の発生した超伝導量子干
渉素子の磁力計出力を相互に補うことで、常に正確な磁
力計出力を得ることができる。As described above, an accurate magnetometer output can always be obtained by mutually complementing the magnetometer outputs of the superconducting quantum interference device in which an abnormality has occurred.
【0027】実施の形態3.図3は本発明による磁力計
の実施の形態3を示すものである。なお、実施の形態3
では9個の超伝導量子干渉素子を使用しているが、9個
以上の超伝導量子干渉素子を使用する場合でも全く同様
である。図3中で37はX軸1の超伝導量子干渉素子、
38はX軸2の超伝導量子干渉素子、39はX軸3の超
伝導量子干渉素子、40はY軸1の超伝導量子干渉素
子、41はY軸2の超伝導量子干渉素子、42はY軸3
の超伝導量子干渉素子、43はZ軸1の超伝導量子干渉
素子、44はZ軸2の超伝導量子干渉素子、45はZ軸
3の超伝導量子干渉素子である。X,Y,Z軸の超伝導
量子干渉素子は全て同一感度を持ち、超伝導量子干渉素
子37〜39はX軸方向、超伝導量子干渉素子40〜4
2はY軸方向、超伝導量子干渉素子43〜45はZ軸方
向に向いており、X,Y,Z軸は互いに直交する方向と
なっている。46はX軸1の超伝導量子干渉素子を駆動
させる駆動回路、47は3個のX軸の超伝導量子干渉素
子に各々対応した3個の駆動回路で構成されるX軸駆動
回路群、48は3個のY軸の超伝導量子干渉素子に各々
対応した3個の駆動回路で構成されるY軸駆動回路群、
49は3個のZ軸の超伝導量子干渉素子に各々対応した
3個の駆動回路で構成されるZ軸駆動回路群である。5
0はX軸駆動回路群47とY軸駆動回路群48とZ軸駆
動回路群49の各々から1つづつ、合計3個の直交した
磁力計出力により磁界の絶対値を算出する3軸合成器で
あり、51は3軸合成器50をX軸駆動回路群47とY
軸駆動回路群48とZ軸駆動回路群49の全て直交した
組み合わせに対応する合計27個の3軸合成器からなる
3軸合成器群である。52は3軸合成群51のデータの
メディアン値を算出するメディアン値計算器であり、5
3はメディアン値計算器52の出力と3軸合成器群51
の各々の出力の差の絶対値がある設定値を越えた場合に
論理的に真の出力を発生させる比較器群である。また、
54は論理回路であり、比較器群53の出力のうち同一
超伝導量子干渉素子に関係した9個の比較器出力の論理
積をとる論理積回路部を各超伝導量子干渉素子の個数分
持ち、各超伝導量子干渉素子に関係した9個の比較器出
力の論理積をとることにより異常の発生した超伝導量子
干渉素子を特定する機能を備える。55は直交3軸の前
記超伝導量子干渉素子37〜45を備えるセンサブロッ
クであり、56は磁力計出力である。Embodiment 3 FIG. 3 shows a third embodiment of a magnetometer according to the present invention. Embodiment 3
Uses nine superconducting quantum interference devices, but the same applies when nine or more superconducting quantum interference devices are used. In FIG. 3, reference numeral 37 denotes a superconducting quantum interference device having an X-axis of 1,
38 is a superconducting quantum interference device of X-axis 2, 39 is a superconducting quantum interference device of X-axis 3, 40 is a superconducting quantum interference device of Y-axis 1, 41 is a superconducting quantum interference device of Y-axis 2, and 42 is Y axis 3
, 43 denotes a Z-axis 1 superconducting quantum interference device, 44 denotes a Z-axis 2 superconducting quantum interference device, and 45 denotes a Z-axis 3 superconducting quantum interference device. The superconducting quantum interference devices in the X, Y, and Z axes all have the same sensitivity, and the superconducting quantum interference devices 37 to 39 are in the X-axis direction and superconducting quantum interference devices 40 to 4.
2, the superconducting quantum interference devices 43 to 45 are oriented in the Z-axis direction, and the X, Y, and Z axes are orthogonal to each other. 46 is a drive circuit for driving the X-axis 1 superconducting quantum interference device, 47 is an X-axis drive circuit group composed of three drive circuits respectively corresponding to the three X-axis superconducting quantum interference devices, 48 Is a Y-axis drive circuit group including three drive circuits respectively corresponding to three Y-axis superconducting quantum interference devices;
Reference numeral 49 denotes a Z-axis drive circuit group including three drive circuits respectively corresponding to the three Z-axis superconducting quantum interference devices. 5
0 is a three-axis synthesizer that calculates the absolute value of the magnetic field based on a total of three orthogonal magnetometer outputs, one from each of the X-axis drive circuit group 47, the Y-axis drive circuit group 48, and the Z-axis drive circuit group 49. Numeral 51 indicates that the three-axis synthesizer 50 is connected to the X-axis driving circuit group 47 and Y
This is a three-axis synthesizer group including a total of 27 three-axis synthesizers corresponding to all orthogonal combinations of the axis drive circuit group 48 and the Z-axis drive circuit group 49. A median value calculator 52 calculates a median value of the data of the three-axis composite group 51.
3 is an output of the median value calculator 52 and a group of three-axis synthesizers 51
Are a group of comparators that logically generate a true output when the absolute value of the difference between the respective outputs exceeds a certain set value. Also,
Numeral 54 denotes a logic circuit, which has logical product circuit sections for calculating the logical product of nine comparator outputs related to the same superconducting quantum interference device among the outputs of the comparator group 53 for the number of superconducting quantum interference devices. A function of specifying the superconducting quantum interference device in which an abnormality has occurred by calculating the logical product of the outputs of the nine comparators related to each superconducting quantum interference device. Reference numeral 55 denotes a sensor block including the superconducting quantum interference devices 37 to 45 having three orthogonal axes, and reference numeral 56 denotes a magnetometer output.
【0028】論理回路54が異常を検出する組み合わせ
は以下のようにして決める。論理回路54は超伝導量子
干渉素子1つあたりに1つの対応する論理積回路部及び
その論理出力を持つ。この例では9個の超伝導量子干渉
素子を使用しているので、論理回路54の論理出力は9
個である。X軸1の超伝導量子干渉素子37はX軸1の
超伝導量子干渉素子を駆動させる駆動回路46を通し
て、3軸合成器群51のある9個の3軸合成器に入力さ
れる。これらの9個の出力は比較器群53を通った後、
論理回路54のある9個の入力端に入力される。これら
の9個の入力の論理積を対応する論理積回路部でとり、
真の場合に真出力を出し偽の場合に偽出力を出すように
論理回路54の出力を設定し、X軸1の超伝導量子干渉
素子37に対応する論理出力とする。同様にして、残り
の超伝導量子干渉素子38〜45についても論理回路5
4の出力を各々設定することで、論理回路54が異常を
検出する組み合わせを設定する。The combination in which the logic circuit 54 detects an abnormality is determined as follows. The logic circuit 54 has one corresponding AND circuit unit and its logic output for each superconducting quantum interference device. In this example, since nine superconducting quantum interference devices are used, the logic output of the logic circuit 54 is 9
Individual. The X-axis 1 superconducting quantum interference device 37 is input to nine nine-axis synthesizers in the three-axis synthesizer group 51 through a drive circuit 46 for driving the X-axis 1 superconducting quantum interference device. After these nine outputs pass through comparator group 53,
It is input to certain nine input terminals of the logic circuit 54. The logical product of these nine inputs is taken by the corresponding logical product circuit,
The output of the logic circuit 54 is set so as to output a true output in the case of true and output a false output in the case of false, so that a logical output corresponding to the superconducting quantum interference device 37 on the X axis 1 is obtained. Similarly, for the remaining superconducting quantum interference devices 38 to 45, the logic circuit 5
By setting each of the outputs of Nos. 4 and 4, the combination in which the logic circuit 54 detects an abnormality is set.
【0029】まず、超伝導量子干渉素子37〜45が正
常に動作している場合を考える。X軸駆動回路群47、
Y軸駆動回路群48、Z軸駆動回路群49は合計9個の
正確な磁界を出力する。ここで、直交した3つの磁界の
値は2乗和をとった後平方根をとることで磁界の絶対値
に変換できる。また、超伝導量子干渉素子37〜45の
直交度からの微妙なずれはあらかじめ求めておいた定数
により補正できる。全ての直交する3軸の組み合わせに
対する補正定数を3軸合成器群51にあらかじめ入力し
ておくことにより、3軸合成器群51は超伝導量子干渉
素子37〜45の直交する全て3軸の組み合わせである
合計27個について磁界の絶対値を算出する。超伝導量
子干渉素子37〜45が正常に動作している場合、3軸
合成器群51の出力する磁界の絶対値は全て同一の値に
なる。メディアン計算器52は3軸合成器群51の27
個の出力のメディアン値を算出する。比較器群53はメ
ディアン計算器52の出力と3軸合成器群51の値を比
較し、両者の差の絶対値があらかじめ設定されている閾
値以上の場合に真の出力を発生させる。超伝導量子干渉
素子37〜45が正常に動作している場合、3軸合成器
群51は全て同一の値を示すため、比較器群53の27
個の出力は全て偽出力になる。論理回路54は比較器群
53の全て偽の出力を受けて、全て偽の出力を出す。従
って、超伝導量子干渉素子37〜45が正常に動作して
いる場合は論理回路54の9個の出力の全てが偽出力と
なる。また、磁力計出力56は正常な磁界の値になる。First, consider the case where the superconducting quantum interference devices 37 to 45 operate normally. X-axis drive circuit group 47,
The Y-axis drive circuit group 48 and the Z-axis drive circuit group 49 output a total of nine accurate magnetic fields. Here, the values of the three orthogonal magnetic fields can be converted to the absolute value of the magnetic field by taking the square root after taking the sum of squares. Further, a slight deviation from the orthogonality of the superconducting quantum interference devices 37 to 45 can be corrected by a constant determined in advance. By inputting in advance the correction constants for all combinations of the three orthogonal axes into the three-axis synthesizer group 51, the three-axis synthesizer group 51 becomes a combination of all three orthogonal axes of the superconducting quantum interference devices 37 to 45. Then, the absolute value of the magnetic field is calculated for a total of 27 magnetic fields. When the superconducting quantum interference devices 37 to 45 operate normally, the absolute values of the magnetic fields output from the three-axis synthesizer group 51 all have the same value. The median calculator 52 is the 27 of the three-axis synthesizer group 51.
Calculate the median value of the outputs. The comparator group 53 compares the output of the median calculator 52 with the value of the three-axis synthesizer group 51, and generates a true output when the absolute value of the difference between them is equal to or greater than a preset threshold. When the superconducting quantum interference devices 37 to 45 are operating normally, the three-axis synthesizer group 51 shows the same value.
Output are all false outputs. The logic circuit 54 receives all false outputs of the comparator group 53 and outputs all false outputs. Therefore, when the superconducting quantum interference devices 37 to 45 are operating normally, all nine outputs of the logic circuit 54 are false outputs. The magnetometer output 56 has a normal magnetic field value.
【0030】ここで超伝導量子干渉素子37に異常が発
生したとする。この場合、駆動回路47のみ磁力計出力
に誤差が生じる。従って、3軸合成器群51のうち、駆
動回路47が関与する9個の磁力計出力は他の18個の
出力と異なる値を示す。メディアン計算器52は3軸合
成器群51の全ての出力値のメディアンをとるので、メ
ディアン値は27個中で考えると大きい方、または小さ
い方から14番目の値となる。異常値は正常値に対して
全てが大きい方または小さい方に偏りその数が9個であ
るので、14番目のデータは確実に正常値を示すことに
なる。従って、メディアン計算器52の示す値は確実に
正常値になる。比較器群53により3軸合成器群51の
全ての出力とメディアン値計算器52の出力を比較する
と、駆動回路47の関与している9個の出力のみが真と
なる。論理回路54の真偽判定の組み合わせは、上記の
とおり各駆動回路毎に論理出力が得られるように設定さ
れているので、比較器群53の出力と照合すると超伝導
量子干渉素子37に対応する論理回路54の出力が真出
力になり、従って異常が発生したことを検知することが
できる。Here, it is assumed that an abnormality has occurred in the superconducting quantum interference device 37. In this case, only the driving circuit 47 has an error in the magnetometer output. Therefore, among the three-axis synthesizer group 51, the outputs of the nine magnetometers involving the drive circuit 47 show values different from the other 18 outputs. Since the median calculator 52 calculates the median of all the output values of the three-axis synthesizer group 51, the median value is the fourteenth value from the larger or smaller one when considering the 27 medians. Since the abnormal values are all biased toward the larger or smaller than the normal values and the number is nine, the fourteenth data surely indicates the normal value. Therefore, the value indicated by the median calculator 52 surely becomes a normal value. When all the outputs of the three-axis synthesizer group 51 are compared with the outputs of the median value calculator 52 by the comparator group 53, only the nine outputs involving the drive circuit 47 become true. Since the combination of the truth judgment of the logic circuit 54 is set so that a logic output is obtained for each drive circuit as described above, when the output is compared with the output of the comparator group 53, it corresponds to the superconducting quantum interference device 37. The output of the logic circuit 54 becomes a true output, so that it is possible to detect that an abnormality has occurred.
【0031】超伝導量子干渉素子37以外の超伝導量子
干渉素子の異常の検知も同様の論理で検知できる。以上
により、超伝導量子干渉素子37〜45のいずれか1つ
に異常が発生すると、異常発生を検知することができ
る。The detection of an abnormality in a superconducting quantum interference device other than the superconducting quantum interference device 37 can be detected by the same logic. As described above, when an abnormality occurs in any one of the superconducting quantum interference devices 37 to 45, the occurrence of the abnormality can be detected.
【0032】実施の形態4.図4は本発明による磁力計
の実施の形態4を示すものである。なお、実施の形態4
では9個の超伝導量子干渉素子を使用しているが、9個
以上の超伝導量子干渉素子を使用する場合でも全く同様
である。図4中で57は補正値計算器であり、58は補
正値計算器群であり、59は補正器であり、60は補正
器群であり、61は減算器であり、62は減算器群であ
り、63は校正された磁力計出力である。また、その他
の構成要素については図3と全く同じである。Embodiment 4 FIG. FIG. 4 shows a fourth embodiment of the magnetometer according to the present invention. Embodiment 4
Uses nine superconducting quantum interference devices, but the same applies when nine or more superconducting quantum interference devices are used. In FIG. 4, 57 is a correction value calculator, 58 is a correction value calculator group, 59 is a corrector, 60 is a corrector group, 61 is a subtractor, and 62 is a subtractor group. And 63 is the calibrated magnetometer output. Other components are exactly the same as those in FIG.
【0033】まず、超伝導量子干渉素子37〜45が正
常に動作している場合を考える。X軸駆動回路群47、
Y軸駆動回路群48、Z軸駆動回路群49は合計9個の
正確な磁界を出力する。ここで、直交した3つの磁界の
値は2乗和をとった後平方根をとることで磁界の絶対値
に変換できる。また、超伝導量子干渉素子37〜45の
直交度からの微妙なずれはあらかじめ求めておいた定数
により補正できる。全ての直交する3軸の組み合わせに
対する補正定数を3軸合成器群51にあらかじめ入力し
ておくことにより、3軸合成器群51は超伝導量子干渉
素子37〜45の直交する全て3軸の組み合わせである
合計27個について磁界の絶対値を算出する。超伝導量
子干渉素子37〜45が正常に動作している場合、3軸
合成器群51の出力する磁界の絶対値は全て同一の値に
なる。メディアン計算器52は3軸合成器群51の27
個の出力のメディアン値を算出する。比較器群53はメ
ディアン計算器52の出力と3軸合成器群51の値を比
較し、両者の差の絶対値があらかじめ設定されている閾
値以上の場合に真の出力を発生させる。超伝導量子干渉
素子37〜45が正常に動作している場合、3軸合成器
群51は全て同一の値を示すため、比較器群53の27
個の出力は全て偽出力になる。論理回路54は比較器群
53の全て偽の出力を受けて、全て偽の出力を出す。従
って、超伝導量子干渉素子37〜45が正常に動作して
いる場合は論理回路54の9個の出力の全てが偽出力と
なる。補正値計算器群58は3軸合成器群51の各々の
出力がメディアン計算器52の値になるようにするため
の補正値を、超伝導量子干渉素子37〜45の駆動回路
出力に対応した補正器群60に対して各々出力する。超
伝導量子干渉素子37〜45が正常に動作している場合
は、回路の持っているノイズ程度の値が出力される。補
正器群60は内部に保有している補正値を出力する。初
期値は0であり、論理回路54からの出力が真の時に、
保有している値と補正値計算器群58の出力の和を内部
に保有している値として更新する。First, consider the case where the superconducting quantum interference devices 37 to 45 operate normally. X-axis drive circuit group 47,
The Y-axis drive circuit group 48 and the Z-axis drive circuit group 49 output a total of nine accurate magnetic fields. Here, the values of the three orthogonal magnetic fields can be converted to the absolute value of the magnetic field by taking the square root after taking the sum of squares. Further, a slight deviation from the orthogonality of the superconducting quantum interference devices 37 to 45 can be corrected by a constant determined in advance. By inputting in advance the correction constants for all combinations of the three orthogonal axes into the three-axis synthesizer group 51, the three-axis synthesizer group 51 becomes a combination of all three orthogonal axes of the superconducting quantum interference devices 37 to 45. Then, the absolute value of the magnetic field is calculated for a total of 27 magnetic fields. When the superconducting quantum interference devices 37 to 45 operate normally, the absolute values of the magnetic fields output from the three-axis synthesizer group 51 all have the same value. The median calculator 52 is the 27 of the three-axis synthesizer group 51.
Calculate the median value of the outputs. The comparator group 53 compares the output of the median calculator 52 with the value of the three-axis synthesizer group 51, and generates a true output when the absolute value of the difference between them is equal to or greater than a preset threshold. When the superconducting quantum interference devices 37 to 45 are operating normally, the three-axis synthesizer group 51 shows the same value.
Output are all false outputs. The logic circuit 54 receives all false outputs of the comparator group 53 and outputs all false outputs. Therefore, when the superconducting quantum interference devices 37 to 45 are operating normally, all nine outputs of the logic circuit 54 are false outputs. The correction value calculator group 58 corresponds to a correction value for causing each output of the three-axis synthesizer group 51 to be the value of the median calculator 52, and corresponds to the drive circuit output of the superconducting quantum interference devices 37 to 45. The data is output to the corrector group 60. When the superconducting quantum interference devices 37 to 45 operate normally, a value of the degree of noise of the circuit is output. The corrector group 60 outputs a correction value held therein. The initial value is 0, and when the output from the logic circuit 54 is true,
The sum of the held value and the output of the correction value calculator group 58 is updated as the internally held value.
【0034】超伝導量子干渉素子37〜45が正常に動
作している場合は、論理回路54の出力が全て偽出力で
あるので、補正器群60は内部に保有している値をその
まま出力する。補正器群60の出力は減算器群62によ
りX軸駆動回路群47、Y軸駆動回路群48、Z軸駆動
回路群49の各々の出力から差し引かれる。初期状態に
おいて補正器群60の保有している値が正常であるの
で、磁力計出力63は正常な磁界の値を出力する。When the superconducting quantum interference devices 37 to 45 are operating normally, the outputs of the logic circuit 54 are all false outputs, so that the corrector group 60 outputs the value held therein as it is. . The output of the corrector group 60 is subtracted from the outputs of the X-axis drive circuit group 47, the Y-axis drive circuit group 48, and the Z-axis drive circuit group 49 by the subtractor group 62. Since the values held by the corrector group 60 in the initial state are normal, the magnetometer output 63 outputs a normal magnetic field value.
【0035】ここで超伝導量子干渉素子37に異常が発
生したとする。この場合、駆動回路47のみ磁力計出力
に誤差が生じる。従って、3軸合成器群51のうち、駆
動回路47が関与する9個の磁力計出力は他の18個の
出力と異なる値を示す。メディアン計算器52は3軸合
成器群51の全ての出力値のメディアンをとるので、メ
ディアン値は27個の場合で考えると大きい方、または
小さい方から14番目の値となる。異常値は正常値に対
して全てが大きい方または小さい方に偏りその数が9個
であるので、14番目のデータは確実に正常値を示すこ
とになる。従って、メディアン計算器52の示す値は確
実に正常値になる。比較器群53により3軸合成器群5
1の全ての出力とメディアン値計算器52の出力を比較
すると、駆動回路47の関与している9個の出力のみが
真となる。論理回路54の真偽判定の組み合わせは上記
のとおり設定されているので、比較器群53の出力と照
合すると超伝導量子干渉素子37に対応する論理回路5
4の出力が真出力になり、超伝導量子干渉素子37に異
常が発生したことを検知し補正器59への出力のみを真
に、補正器群60のその他の補正器への出力を偽にす
る。また、同時に補正値計算器57は3軸合成器50と
メディアン計算器52の出力より超伝導量子干渉素子3
7への補正値を算出して出力する。補正器59は論理回
路54の真の信号を受けた場合に、補正値計算器59と
内部に保有している値の和をとり、内部に保有している
値を更新し出力する。また、補正器群60の補正器59
以外は論理回路54の出力が偽であるため、内部に保有
している値をそのまま出力する。減算器群62は補正器
群60の出力をX軸駆動回路群47とY軸駆動回路群4
8とZ軸駆動回路群49から差し引く。ここで、駆動回
路46の出力は補正器59の更新された補正値を減算器
61により差し引かれるため、正常値に更新される。従
って、校正された磁力計出力63は超伝導量子干渉素子
37の動作が異常になっても自動的に正常値に補正され
る。Here, it is assumed that an abnormality has occurred in the superconducting quantum interference device 37. In this case, only the driving circuit 47 has an error in the magnetometer output. Therefore, among the three-axis synthesizer group 51, the outputs of the nine magnetometers involving the drive circuit 47 show values different from the other 18 outputs. Since the median calculator 52 calculates the median of all the output values of the three-axis synthesizer group 51, the median value is the fourteenth value from the larger or smaller one in the case of 27 pieces. Since the abnormal values are all biased toward the larger or smaller than the normal values and the number is nine, the fourteenth data surely indicates the normal value. Therefore, the value indicated by the median calculator 52 surely becomes a normal value. Three-axis synthesizer group 5 by comparator group 53
Comparing all outputs of 1 with the output of the median value calculator 52, only the nine outputs involving the drive circuit 47 are true. Since the combination of the authenticity determination of the logic circuit 54 is set as described above, the logic circuit 5 corresponding to the superconducting quantum interference device 37 is compared with the output of the comparator group 53.
4 becomes a true output, detects that an abnormality has occurred in the superconducting quantum interference device 37, and makes only the output to the corrector 59 true, and makes the output of the corrector group 60 to the other correctors false. I do. At the same time, the correction value calculator 57 obtains the superconducting quantum interference device 3 from the outputs of the three-axis synthesizer 50 and the median calculator 52.
7 is calculated and output. When receiving the true signal of the logic circuit 54, the corrector 59 calculates the sum of the correction value calculator 59 and the internally held value, updates the internally held value, and outputs the updated value. The corrector 59 of the corrector group 60
Otherwise, since the output of the logic circuit 54 is false, the value held inside is output as it is. The subtractor group 62 outputs the output of the corrector group 60 to the X-axis drive circuit group 47 and the Y-axis drive circuit group 4
8 and the Z-axis drive circuit group 49. Here, the output of the drive circuit 46 is updated to a normal value because the updated correction value of the corrector 59 is subtracted by the subtractor 61. Therefore, the calibrated magnetometer output 63 is automatically corrected to a normal value even if the operation of the superconducting quantum interference device 37 becomes abnormal.
【0036】以上本発明の実施の形態について説明して
きたが、本発明はこれに限定されることなく請求項の記
載の範囲内において各種の変形、変更が可能なことは当
業者には自明であろう。Although the embodiments of the present invention have been described above, it is obvious to those skilled in the art that the present invention is not limited to the embodiments and various modifications and changes can be made within the scope of the claims. There will be.
【0037】[0037]
【発明の効果】以上説明したように、第1の発明によれ
ば、感度の同一の3個以上の超伝導量子干渉素子を同一
方向に向けて配置し、同時に磁界を測定し、各々の磁界
を比較し、各々の磁力計出力にノイズレベルを上回る共
通ではない磁界変化を検出することで、1つの超伝導量
子干渉素子に異常が発生したことを検知でき、磁界測定
の信頼性を向上させることができる。As described above, according to the first aspect, three or more superconducting quantum interference devices having the same sensitivity are arranged in the same direction, and the magnetic fields are measured at the same time. By comparing non-common magnetic field changes exceeding the noise level in each magnetometer output, it is possible to detect the occurrence of an abnormality in one superconducting quantum interference device, thereby improving the reliability of the magnetic field measurement. be able to.
【0038】第2の発明によれば、感度の同一の3個以
上の超伝導量子干渉素子を同一方向に向けて配置し、同
時に磁界を測定し、各々の磁界を比較することで、各々
の磁力計出力にノイズレベルを上回る共通ではない磁界
変化を検出し、異常が起きているかどうかを判定し、異
常の発生している超伝導量子干渉素子を特定し、残りの
正常な磁力計出力と異常な磁力計出力との差分をとり、
その差分を異常が起きている磁力計出力から差し引くこ
とで補正を行うため、磁界の測定中に1つの超伝導量子
干渉素子に異常が発生しても、自動的に補正でき、高精
度の磁界の検出が可能になる。According to the second aspect of the invention, three or more superconducting quantum interference devices having the same sensitivity are arranged in the same direction, the magnetic fields are measured at the same time, and the respective magnetic fields are compared. Detect the unusual magnetic field change exceeding the noise level in the magnetometer output, determine whether an abnormality has occurred, identify the superconducting quantum interference device in which the abnormality has occurred, and compare the remaining normal magnetometer output with the normal magnetometer output. Take the difference from the abnormal magnetometer output,
Correction is performed by subtracting the difference from the magnetometer output where the abnormality has occurred. Therefore, even if an abnormality occurs in one superconducting quantum interference device during measurement of the magnetic field, it can be automatically corrected, and a high-precision magnetic field can be obtained. Can be detected.
【0039】第3の発明によれば、感度の同一の3個以
上の超伝導量子干渉素子を同一方向に向けて配置した超
伝導量子干渉素子群を、直交3軸に配置して同時に磁界
を測定する場合に、測定中において1つの超伝導量子干
渉素子に異常が発生しても、異常が発生したことを検知
でき、磁界測定の信頼性を向上させることができる。According to the third aspect of the invention, a superconducting quantum interference device group in which three or more superconducting quantum interference devices having the same sensitivity are arranged in the same direction is arranged in three orthogonal axes, and a magnetic field is simultaneously applied. In the measurement, even if an abnormality occurs in one superconducting quantum interference device during the measurement, the occurrence of the abnormality can be detected, and the reliability of the magnetic field measurement can be improved.
【0040】第4の発明によれば、感度の同一の3個以
上の超伝導量子干渉素子を同一方向に向けて配置した超
伝導量子干渉素子群を、直交3軸に配置して同時に磁界
を測定する場合に、測定中において1つの超伝導量子干
渉素子に異常が発生しても、自動的に補正することで、
高精度の磁界の検出が可能になる。According to the fourth aspect, a superconducting quantum interference element group in which three or more superconducting quantum interference elements having the same sensitivity are arranged in the same direction is arranged in three orthogonal axes, and a magnetic field is simultaneously applied. When measuring, even if an abnormality occurs in one superconducting quantum interference device during the measurement, it is automatically corrected,
High-precision magnetic field detection becomes possible.
【図1】本発明に係る磁力計の実施の形態1の構成を示
すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a first embodiment of a magnetometer according to the present invention.
【図2】本発明の実施の形態2の構成を示すブロック図
である。FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a second embodiment of the present invention.
【図3】本発明の実施の形態3の構成を示すブロック図
である。FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a third embodiment of the present invention.
【図4】本発明の実施の形態4の構成を示すブロック図
である。FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a fourth embodiment of the present invention.
【図5】従来の超伝導量子干渉素子を駆動させるための
構成を示すブロック図である。FIG. 5 is a block diagram showing a configuration for driving a conventional superconducting quantum interference device.
【図6】超伝導量子干渉素子の構成を示す説明図であ
る。FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating a configuration of a superconducting quantum interference device.
【符号の説明】 1 超伝導量子干渉素子 2 駆動回路 3 超伝導リング 4 ジョセフソン接合 5 変調帰還コイル 6 バイアス電流供給線 7 第1の超伝導量子干渉素子 8 第2の超伝導量子干渉素子 9 第3の超伝導量子干渉素子 10 第1の駆動回路 11 第2の駆動回路 12 第3の駆動回路 13 第1の比較器 14 第2の比較器 15 第3の比較器 16 第1の論理回路 17 第2の論理回路 18 第3の論理回路 19 第1の磁力計出力 20 第2の磁力計出力 21 第3の磁力計出力 22 第1の超伝導量子干渉素子7の異常判定信号 23 第2の超伝導量子干渉素子8の異常判定信号 24 第3の超伝導量子干渉素子9の異常判定信号 25 第1の減算器 26 第2の減算器 27 第3の減算器 28 第1の補正器 29 第2の補正器 30 第3の補正器 31 第4の減算器 32 第5の減算器 33 第6の減算器 34 第1の校正された磁力計出力 35 第2の校正された磁力計出力 36 第3の校正された磁力計出力 37 X軸1の超伝導量子干渉素子 38 X軸2の超伝導量子干渉素子 39 X軸3の超伝導量子干渉素子 40 Y軸1の超伝導量子干渉素子 41 Y軸2の超伝導量子干渉素子 42 Y軸3の超伝導量子干渉素子 43 Z軸1の超伝導量子干渉素子 44 Z軸2の超伝導量子干渉素子 45 Z軸3の超伝導量子干渉素子 46 X軸1の超伝導量子干渉素子を駆動させる駆動回
路 47 X軸駆動回路群 48 Y軸駆動回路群 49 Z軸駆動回路群 50 3軸合成器 51 3軸合成器群 52 メディアン計算器 53 比較器群 54 論理回路 55 センサブロック 56 磁力計出力 57 補正値計算器 58 補正値計算器群 59 補正器 60 補正器群 61 減算器 62 減算器群 63 校正された磁力計出力[Description of Signs] 1 Superconducting quantum interference device 2 Drive circuit 3 Superconducting ring 4 Josephson junction 5 Modulation feedback coil 6 Bias current supply line 7 First superconducting quantum interference device 8 Second superconducting quantum interference device 9 3rd superconducting quantum interference device 10 1st drive circuit 11 2nd drive circuit 12 3rd drive circuit 13 1st comparator 14 2nd comparator 15 3rd comparator 16 1st logic circuit 17 Second logic circuit 18 Third logic circuit 19 First magnetometer output 20 Second magnetometer output 21 Third magnetometer output 22 Abnormality determination signal of first superconducting quantum interference device 7 23 Second Abnormality determination signal of superconducting quantum interference device 8 of No. 24 Abnormality determination signal of third superconducting quantum interference device 9 25 First subtractor 26 Second subtractor 27 Third subtractor 28 First corrector 29 Second corrector 30 Third Corrector 31 Fourth Subtractor 32 Fifth Subtractor 33 Sixth Subtractor 34 First Calibrated Magnetometer Output 35 Second Calibrated Magnetometer Output 36 Third Calibrated Magnetometer Output 37 Superconducting quantum interference device of X axis 1 38 Superconducting quantum interference device of X axis 2 39 Superconducting quantum interference device of X axis 3 40 Superconducting quantum interference device of Y axis 1 41 Superconducting quantum interference device of Y axis 2 42 Superconducting quantum interference device of Y axis 3 43 Superconducting quantum interference device of Z axis 1 44 Superconducting quantum interference device of Z axis 2 45 Superconducting quantum interference device of Z axis 3 46 Superconducting quantum interference device of X axis 1 Drive circuit 47 X-axis drive circuit group 48 Y-axis drive circuit group 49 Z-axis drive circuit group 50 3-axis synthesizer 51 3-axis synthesizer group 52 median calculator 53 comparator group 54 logic circuit 55 sensor block 56 magnetic force Total output 57 Positive values calculator 58 correction value calculator group 59 corrector 60 corrects instrument group 61 subtractor 62 subtractor group 63 calibrated magnetometer output
Claims (4)
定する磁力計において、同一感度を持ち同一の方向を向
いた3個以上の超伝導量子干渉素子と、前記超伝導量子
干渉素子と同数の前記超伝導量子干渉素子を各々駆動す
る駆動回路と、各駆動回路の磁力計出力の全ての2つの
組み合わせを比較する比較器と、各比較器出力の全ての
2つの組み合わせの論理積を出力する論理回路とを備え
たことを特徴とする磁力計。1. A magnetometer for measuring a magnetic field using a superconducting quantum interference device, comprising: three or more superconducting quantum interference devices having the same sensitivity and oriented in the same direction; A drive circuit for driving each of the same number of superconducting quantum interference devices, a comparator for comparing all two combinations of magnetometer outputs of each drive circuit, and a logical product of all two combinations of each comparator output A magnetometer, comprising: a logic circuit for outputting.
定する磁力計において、同一感度を持ち同一の方向を向
いた3個以上の超伝導量子干渉素子と、前記超伝導量子
干渉素子と同数の前記超伝導量子干渉素子を各々駆動す
る駆動回路と、各駆動回路の磁力計出力の全ての2つの
組み合わせを比較する比較器と、各比較器出力の全ての
2つの組み合わせの論理積を出力する論理回路と、各駆
動回路の全ての2つの磁力計出力差を求める減算器と、
前記論理回路の出力によって特定された駆動回路と他の
駆動回路との磁力計出力差を求めた前記減算器の出力を
もとに補正値を更新していく補正器と、前記補正器の出
力を前記特定された駆動回路の出力から差し引く別の減
算器とを備えたことを特徴とする磁力計。2. A magnetometer for measuring a magnetic field using a superconducting quantum interference device, comprising: three or more superconducting quantum interference devices having the same sensitivity and oriented in the same direction; A drive circuit for driving each of the same number of superconducting quantum interference devices, a comparator for comparing all two combinations of magnetometer outputs of each drive circuit, and a logical product of all two combinations of each comparator output A logic circuit for outputting, and a subtractor for calculating a difference between all two magnetometer outputs of each drive circuit;
A compensator that updates a correction value based on the output of the subtractor that determines the magnetometer output difference between the drive circuit specified by the output of the logic circuit and another drive circuit, and an output of the compensator And another subtracter for subtracting the output from the specified output of the driving circuit.
定する磁力計において、同一感度を持ち同一の方向を向
いた3個以上の超伝導量子干渉素子を3組互いに直交す
る方向に配置したセンサブロックと、前記超伝導量子干
渉素子と同数の前記超伝導量子干渉素子を各々駆動する
駆動回路と、直交する各方位の前記駆動回路の出力を各
方位1つずつ全ての組み合わせについて取り出し、合成
して磁界の絶対値を算出する3軸合成器と、各3軸合成
器の全ての出力のメディアン値を算出するメディアン値
計算器と、前記メディアン値計算器の出力と前記3軸合
成器の全ての値を比較する比較器と、前記比較器の出力
の特定の組み合わせに対して出力を出す論理回路とを備
えたことを特徴とする磁力計。3. A magnetometer for measuring a magnetic field using a superconducting quantum interference device, wherein three or more superconducting quantum interference devices having the same sensitivity and oriented in the same direction are arranged in three sets in directions orthogonal to each other. The sensor block and the driving circuits for driving the same number of the superconducting quantum interference elements as the superconducting quantum interference elements, and the outputs of the driving circuits in the respective orthogonal directions are taken out for all combinations, one for each direction, A three-axis synthesizer that calculates the absolute value of the magnetic field by combining, a median value calculator that calculates the median values of all outputs of the three-axis synthesizers, an output of the median value calculator, and the three-axis synthesizer And a logic circuit for outputting an output for a specific combination of the outputs of the comparators.
定する磁力計において、同一感度を持ち同一の方向を向
いた3個以上の超伝導量子干渉素子を3組互いに直交す
る方向に配置したセンサブロックと、前記超伝導量子干
渉素子と同数の前記超伝導量子干渉素子を各々駆動する
駆動回路と、直交する各方位の前記駆動回路の出力を各
方位1つずつ全ての組み合わせについて取り出し、合成
して磁界の絶対値を算出する3軸合成器と、各3軸合成
器の全ての出力のメディアン値を算出するメディアン値
計算器と、前記メディアン値計算器の出力と前記3軸合
成器の全ての値を比較する比較器と、前記比較器の出力
の特定の組み合わせに対して出力を出す論理回路と、前
記論理回路の出力によって特定された駆動回路の出力に
ついての補正値を更新する補正器と、前記補正器に補正
値を出力する補正値計算器と、前記補正器の出力を前記
特定された駆動回路の出力から減算する減算器とを備え
たことを特徴とする磁力計。4. A magnetometer for measuring a magnetic field using a superconducting quantum interference device, wherein three or more superconducting quantum interference devices having the same sensitivity and oriented in the same direction are arranged in three sets in directions orthogonal to each other. The sensor block and the driving circuits for driving the same number of the superconducting quantum interference elements as the superconducting quantum interference elements, and the outputs of the driving circuits in the respective orthogonal directions are taken out for all combinations, one for each direction, A three-axis synthesizer that calculates the absolute value of the magnetic field by combining, a median value calculator that calculates the median values of all outputs of the three-axis synthesizers, an output of the median value calculator, and the three-axis synthesizer A comparator that compares all the values of the above, a logic circuit that outputs an output for a specific combination of outputs of the comparator, and a correction value for the output of the drive circuit specified by the output of the logic circuit. A magnetic force, comprising: a new corrector, a correction value calculator that outputs a correction value to the corrector, and a subtractor that subtracts the output of the corrector from the output of the specified drive circuit. Total.
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