JP3434388B2 - 交流磁界測定装置 - Google Patents
交流磁界測定装置Info
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Description
し、さらに詳細には、交流磁界の実効値だけでなく、そ
の最大値、最小値、それらの方向等も測定できる交流磁
界測定装置に関するものである。
法として、コイルによる誘導電圧を測定する方法が知ら
れている。ある空間における方向がわからない磁界の強
さを一つのコイルで測定するには、コイルの向きを変え
て誘導電圧が最大になる方向を探さなければならない。
ルの向きを変える操作を省くため、互いに直交した3つ
のコイルを組み合わせたセンサを使用して、各コイルの
成分の実効値を測定し、それらを合成する方法が採用さ
れていた。すなわち、互いに直交するコイルにより図4
に示すX,Y,Z軸方向の磁界の実効値Bx ,By ,B
z を求め、下記の式(1)により、各実効値を合成して
磁界の強さBを求めていた〔なお、以下の説明において
はXの平方根を√(X)で表す〕。
備などから発生する磁界は、周波数は同一で位相の異な
る複数の磁界が合成されたものであり、一般的には、図
5に示すように回転磁界となっている。前記した従来の
測定装置でも、図5に示す回転磁界の実効値は同様に測
定できるが、磁界の最大値(Bmax )、最小値(Bmin
)、それらの方向(φ1 ,φ2,θ1 ,θ2 )は測定で
きなかった。
た回転磁界の例によりこの点について説明すると、同図
に示すように、この回転磁界のx軸方向の振幅bx 、y
軸方向の振幅by はかならずしも、回転磁界の最大値B
max のx成分Bmx、y成分Bmyと一致しない。すなわ
ち、従来の測定装置により回転磁界の振幅の実効値を測
定しても、x軸方向の振幅bx 、y軸方向の振幅by は
求まるが、磁界の最大値Bmax 、最小値Bmin 、その方
向を求めることはできない。
実効値だけが必要な場合には従来の方法、すなわち磁界
の3成分を合成することによって求めることができる
が、最大値、最小値、あるいはそれらの方向を求めるに
は、従来の装置では不十分であった。本発明は上記した
従来技術の問題点を考慮してなされたものであって、本
発明の目的は、回転磁界の最大値、最小値、最大値の方
向、最小値の方向、あるいは、回転磁界が零となってい
る方向(回転磁界が作る楕円に直角な方向)をも求める
ことができる回転磁界の測定装置を提供することであ
る。
め、本発明の請求項1の発明は、交流磁界測定装置にお
いて、測定された回転磁界の互いに直交するX,Y,Z
方向の成分を1周期の間にほぼ同時に複数回サンプリン
グする手段と、サンプリングされた回転磁界の各成分の
ベクトル和を求め、ベクトル和の最大値および/または
最小値を求めるとともに、該ベクトル和が最大および/
または最小となる回転磁界の各成分に基づき、回転磁界
が最大および/または最小となるベクトルの方向を求め
る手段とを設けたものである。
明において、回転磁界を形成するベクトルの大きさおよ
びベクトルの方向に基づき、磁界が零となる方向を求め
る手段を設けたものである。本発明の請求項3の発明
は、請求項1または請求項2の発明において、磁界の実
効値を求める手段を設けたものである。
に、図2(a)(b)に示すように、回転磁界の各成分
Bx ,By ,Bz をそれぞれほぼ同時にn回サンプリン
グすることにより、Bx1,Bx2,Bx3,…Bxn, By1,
By2,By3,…,Byn,Bz1,Bz2,Bz3,…,Bznが
得られる。
ル和の最大値はBmax=Bk と選ぶことができる。
zkから、次のようにして前記図5に示した最大値Bmax
の方向φ1 ,θ1 を求めることができる。 φ1 =tan -1(Byk/Bxk) θ1 =tan -1〔{√(Bxk 2+Byk 2)}/Bzk〕 (3) 最小値についても同様にn個のベクトル和の中から最小
のものを選べば、大きさ、方向を共に求めることができ
る。
クトルの大きさおよびベクトルの方向を求め、これらに
基づき、磁界が零となる方向(回転磁界が作る楕円に直
角な方向)を求めることも可能である。本発明は上記し
た原理に基づき、回転磁界の最大値および/または最小
値およびその方向を求めるようにしたものであり、本発
明においては、上記のように、測定された回転磁界の各
成分を1周期の間にほぼ同時に複数回サンプリングし、
サンプリングされた回転磁界の各成分のベクトル和を求
め、ベクトル和の最大値および/または最小値を求める
とともに、該ベクトル和が最大および/または最小とな
る回転磁界の各成分に基づき、回転磁界が最大および/
または最小となるベクトルの方向を求めるようにしたの
で、回転磁界の最大値、最小値、最大値の方向、最小値
の方向および/または磁界が零となる方向を測定するこ
とが可能となる。
る。同図において、1a,1b,1cは互いに直交した
コイル、2a,2b,2cは磁界によりコイル1a,1
b,1cに誘起する微弱な電圧を増幅する増幅器であ
る。3a,3b,3cは1/fフィルタであり、1/f
フィルタ3a,3b,3cは周波数に反比例したゲイン
を持ち、磁界の周波数が高くなるとゲインが低下する。
すなわち、コイル1a,1b,1cに誘起する電圧は周
波数に比例するため、1/fフィルタ3a,3b,3c
により周波数にかかわらず一定の電圧に変換する。
あり、目的とする周波数以外の周波数成分を除去する。
なお、測定する磁界の周波数が一定の場合には、上記1
/fフィルタは不要であるが、例えば、商用周波の50
Hzと60Hzの切り換えをするなど、複数の周波数に
切り換えられる測定装置とする場合には、あった方が望
ましい。
cも、測定環境に他の周波数の磁界が存在する可能性が
あり、また、測定中にコイルを動かすことにより地磁気
など静磁場の変動を受けやすいのであった方が望ましい
が、これらの影響がない場合には設けずともよい。5
a,5b,5cはバンドパスフィルタ4a,4b,4c
が出力する電圧信号(これらを設けない場合には、増幅
器2a,2b,2cが出力する電圧信号)を高速サンプ
リングしてデジタル信号に変換するA/D変換器、6は
前記した処理を行うマイクロコンピュータ、7は液晶等
の表示装置である。
て説明する。磁界によりコイル1a,1b,1cに誘起
する微弱な電圧を増幅器2a,2b,2cにより増幅
し、必要に応じて1/fフィルタ3a,3b,3c、バ
ンドパスフィルタ4a,4b,4cを介してA/D変換
器5a,5b,5cに与える。A/D変換器5a,5
b,5cは上記電圧信号をほぼ同時に高速でサンプリン
グする。このときのA/D変換器5a,5b,5cの分
解能、サンプリング速度は、測定に要求される周波数・
測定精度によって設定すればよいが、本実施例では、8
ビットのA/D変換器を使用し、50Hzの周波数に対
して500μsでサンプリングした。サンプリング回数
は各軸とも、時間にして20ms(50Hz1周期分に
相当)としたが、回転磁界の最大値、最小値は、1周期
の間に各2回出てくるので、半周期分以上あれば測定可
能であり、また、2周期以上サンプリングしてもよい。
a,5b,5cによりデジタル信号に変換された各軸の
信号を前記した(2)式により演算してベクトル和を求
め、ベクトル和の最大値および/または最小値を求め
る。そして、前記(3)式により、最大値および/また
は最小値のベクトルの方向を求める。さらに必要な場合
には、少なくとも3個の回転磁界を形成するベクトルの
大きさおよびベクトルの方向を求め、これらに基づき、
磁界が零となる方向(回転磁界が作る楕円に直角な方
向)を求める。また、上記最大値および最小値から実効
値を計算してもよい。
液晶等の表示装置7に送られ、回転磁界の最大値および
/または最小値、それらの方向、実効値等が表示され
る。図3は本発明の第2の実施例を示す図であり、本実
施例は、色々な周波数の磁界が混在する場合にも実効値
の測定を可能にした測定装置の実施例を示している。
ものには同一の符号が付されており、本実施例において
は、バンドパスフィルタ4a,4b,4cに並列に、1
/fフィルタ3a,3b,3cの出力のRMS〔Root M
ean Square: √(X2 )〕値を求めるRMSコンバータ
8a,8b,8cが付加され、また、バンドパスフィル
タ4a,4b,4cの出力と上記RMSコンバータ8
a,8b,8cの出力を切り換える切り換えスイッチ9
a,9b,9cが設けられている。
をバンドパスフィルタ4a,4b,4c側に切り換えた
場合には、前記図1に示した実施例と同様に動作する。
また、スイッチ9a,9b,9cをRMSコンバータ8
a,8b,8c側に切り換えた場合には、RMSコンバ
ータ8a,8b,8cにより、1/fフィルタ3a,3
b,3cの出力のRMS値が求められ、A/D変換器5
a,5b,5cに送られる。
ンバータ8a,8b,8cの出力をサンプリングしてデ
ジタル信号に変換する。マイクロコンピュータ6は、A
/D変換器5a,5b,5cを処理し、測定された磁界
の実効値を液晶等の表示装置7に表示する。本実施例に
おいては、上記のようにバンドパスフィルタを通さずに
A/D変換器がRMSコンバータの出力を読み込むよう
にしているので、色々な周波数の磁界が混在する環境化
でも測定することができる。
は、測定された回転磁界の各成分を1周期の間にほぼ同
時に複数回サンプリングし、サンプリングされた回転磁
界の各成分のベクトル和を求め、ベクトル和の最大値お
よび/または最小値を求めるとともに、該ベクトル和が
最大および/または最小となる回転磁界の各成分に基づ
き、回転磁界が最大および/または最小となるベクトル
の方向を求めるようにしたので、従来の測定装置のよう
に3方向の成分の実効値を測定するだけでは不可能だっ
た回転磁界の最大値、最小値、最大値の方向、最小値の
方向および/または磁界が零となる方向を測定すること
ができる。
図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 測定された回転磁界の各成分を1周期の
間にほぼ同時に複数回サンプリングする手段と、 サンプリングされた回転磁界の互いに直交するX,Y,
Z方向の成分のベクトル和を求め、ベクトル和の最大値
および/または最小値を求めるとともに、該ベクトル和
が最大および/または最小となる回転磁界の各成分に基
づき、回転磁界が最大および/または最小となるベクト
ルの方向を求める手段とを備えたことを特徴とする交流
磁界測定装置。 - 【請求項2】 回転磁界を形成するベクトルの大きさお
よびベクトルの方向に基づき、磁界が零となる方向を求
める手段を設けたことを特徴とする請求項1の交流磁界
測定装置。 - 【請求項3】 磁界の実効値を求める手段を設けたこと
を特徴とする請求項1または請求項2の交流磁界測定装
置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14302995A JP3434388B2 (ja) | 1995-06-09 | 1995-06-09 | 交流磁界測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP14302995A JP3434388B2 (ja) | 1995-06-09 | 1995-06-09 | 交流磁界測定装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH08334554A JPH08334554A (ja) | 1996-12-17 |
JP3434388B2 true JP3434388B2 (ja) | 2003-08-04 |
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ID=15329259
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP14302995A Expired - Fee Related JP3434388B2 (ja) | 1995-06-09 | 1995-06-09 | 交流磁界測定装置 |
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JP (1) | JP3434388B2 (ja) |
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---|---|---|---|---|
JP2006343181A (ja) * | 2005-06-08 | 2006-12-21 | Hioki Ee Corp | 磁界測定装置 |
JP2006343175A (ja) * | 2005-06-08 | 2006-12-21 | Hioki Ee Corp | 磁界測定装置 |
JP6328034B2 (ja) * | 2014-11-13 | 2018-05-23 | 三菱電機株式会社 | タービン発電用サーボ弁制御システム |
-
1995
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