JP3689578B2

JP3689578B2 - Magnetic field measuring device and electromagnetic wave source search device having magnetic field probe calibration function

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Publication number: JP3689578B2
Application number: JP01624399A
Authority: JP
Inventors: 健一新保; 晃一上坂; 卓須賀; 林　　良彦
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1999-01-25
Filing date: 1999-01-25
Publication date: 2005-08-31
Anticipated expiration: 2019-01-25
Also published as: JP2000214198A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子機器等から放射される磁界を電子機器等の近傍で測定する近傍磁界測定装置ならびに電子機器等から放射される電磁波の発生源を特定するための電磁波発生源探査装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子機器から放射される不要電磁波の測定には、電波暗室等においてその電子機器の遠方電磁界を測定する方法が主に用いられている。しかしながら、遠方電磁界の情報だけでは、電磁波の発生源がその電子機器のどこであるのかを特定することができないため、不要電磁波を減少させる対策をたてようとすると、多大な時間と費用を要する。そこで近年，電子機器近傍の電磁界を測定することによって電磁波の発生源を特定するような電磁波発生源探査装置への要求が高まってきている。
【０００３】
電子機器近傍の電磁界を測定するための近傍電磁界測定装置としては、カナダのノーザンテレコム社製のＥＭＳＣＡＮや、ノイズ研究所のＥＰＳ−Ｍ１などが知られている。
【０００４】
ノーザンテレコム社製のＥＭＳＣＡＮは、被測定装置を搭載した測定盤の下に、ｘ,ｙ方向の磁界を同時に検出する２次元磁界プローブをアレイ状に並べ、被測定装置近傍の磁界強度分布を短時間で測定することのできる装置である。
【０００５】
また、ノイズ研究所のＥＰＳ−Ｍ１は、１本のアンテナプローブを走査することによって、被測定装置近傍の磁界強度分布および電界強度分布を測定する装置である。アンテナプローブには、ｘ方向（ｙ方向と兼用）とｚ方向の２種類の１次元磁界プローブと１種類の電界プローブが用意されており、自由に付け替えが可能である。また、この測定装置は、測定装置自体が被測定装置に近づくことによる磁界の攪乱を防止するため、アンテナプローブのみを被測定装置に近づける構造を採っている。
【０００６】
また、特開平７−２２５２５１号公報、特開平８−６８８３７号公報、特開平１０−１８５９７４号公報等にアンテナプローブをｘ，ｙ方向や、ｘ，ｙ，ｚ方向に移動させて近傍磁界を測定する装置が開示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
発明者らは、被測定装置近傍の電磁界を直交座標系ｘ,ｙ,ｚ方向の三次元成分に分離して測定した測定結果を用い、被測定装置の電流分布を逆算し、電磁波の発生源を特定する方法を見いだした。この方法では、電磁波の発生源の特定精度は、直交座標系ｘ,ｙ,ｚ方向の電磁界の測定精度に依存する。そのため、高い精度で電磁波の発生源を特定するためには、近傍電磁界を直交座標系ｘ,ｙ,ｚ方向の三次元成分に分離して、それぞれ精度よく測定する必要がある。
【０００８】
従来の電磁波発生源探査装置や近傍電磁界測定装置等で用いられる電磁界プローブの指向性にはばらつきがあるため、直交座標系ｘ,ｙ,ｚ方向の電磁界を精度よく測定するためには、電磁界プローブの向きを指向性の高い方向に完全に一致させる必要がある。ここでいう電磁界プローブの指向性とは、プローブ（アンテナ）が検出できる電界および磁界の方向特性を意味し、例えばプローブがループアンテナ１である場合には、図１の円グラフのように指向性は８の字を描く。すなわち、ループアンテナ１を一様磁界２の中で回転させた場合、検出磁界強度は、ループで作られる面の法線方向で最大となり、ループ面に水平な方向で最小となる。なお、図１の円グラフは、真上から見たループアンテナ１を中心として示したものである。したがって、ループアンテナ１の場合には、ｘ、ｙ、ｚ方向の磁界を測定する場合には、ループで作られる面の法線方向をそれぞれｘ、ｙ、ｚ方向に一致させる必要がある。測定したい電磁界方向とプローブの最大検出方向がずれていると、各方向の合成値を測定してしまうため、三次元方向に分離した電磁界測定が行えない。
【０００９】
しかしながら、電磁界プローブは、製造工程における形状ばらつきにより、その指向性にばらつきを生じてしまうという問題がある。また、電磁界プローブを装置に取り付ける際には、姿勢のばらつきが生じやすい。そのため、指向性が最大の方向を、ｘ、ｙ、ｚ方向のうちの測定を所望する方向に、完全に一致させるのは非常に難しい。また、高周波帯域における電磁界測定になると波長が短くなるため、数mm程度のプローブ方向のズレが測定結果に大きな影響を及ぼす。特に、電磁波発生源を探査する場合、発生源の探査の精度を高くするために、電磁界プローブの指向性ばらつきを最小限に抑えなければならない。
【００１０】
しかしながら、上述の従来の近傍電磁界測定装置は、いずれも直交座標系ｘ,ｙ,ｚ方向とプローブの最大指向性の方向とのずれ精度については問題としていない。例えばノーザンテレコム社製のＥＭＳＣＡＮは、ｘｙの２次元磁界測定用プローブを測定盤の下にアレイ状に並べたものであり、あくまで被測定装置近傍の磁界強度を測定し、その分布を可視化する装置である。このため、磁界ベクトルに関する情報は得られず、特に、ｚ方向についての磁界情報は得られない。また、複数のプローブを配置したプローブアレイを用いるため、各々のプローブの指向性やプローブの姿勢を完全に一致させることは困難と思われるが、それを問題としていないため、これを是正するための機能は備えていない。また、電流分布を逆算して電磁波の発生源位置を探査することもできない。ノイズ研究所のＥＰＳ−Ｍ１もｘｙ方向測定用プローブの姿勢はプローブ取り付け時に決まり、これを是正するための機能は備えていない。
【００１１】
また、特開平７−２２５２５１号公報、特開平８−６８８３７号公報、特開平１０−１８５９７４号公報に記載されている装置もプローブの姿勢を是正する機能は備えていない。
【００１２】
このように、従来の測定装置では、被測定装置の近傍磁界をｘｙｚ方向に分離してそれぞれ高精度に測定することはできない。したがって、ｘｙｚ方向についてそれぞれ測定した磁界情報に基づいて、高精度に磁界発生源を特定することもできない。
【００１３】
本発明は、被測定装置の近傍磁界を予め定めた方向について高精度に測定することのできる近傍磁界測定装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明によれば以下の近傍磁界測定装置が提供される。
【００１５】
すなわち、磁界プローブを保持する保持部と、前記磁界プローブを被測定対象の近傍で移動させるための移動部と、前記磁界プローブの出力から磁界強度を検出する磁界検出部と、前記磁界プローブの指向性が最大の方向を検出すべき磁界の方向に向けるための校正をおこなう校正部とを有し、
前記校正部は、前記磁界プローブの向きを変化させるために、前記保持部を変位させるプローブ変位部と、前記予め定めた方向の校正用磁界を発生する校正用磁界発生部と、前記プローブ変位部の動作を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記プローブ変位部を動作させて前記校正用磁界内で前記磁界プローブの向きを変化させ、そのときの前記磁界検出部の出力から前記磁界プローブの指向性の向きを検出することを特徴とする近傍磁界測定装置である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施の形態について説明する。
【００１７】
本実施の形態の近傍磁界測定装置は、プローブの最大検出方向をｘ、ｙ、ｚ方向に一致させるための校正機能を有し、校正後の磁界プローブによって近傍磁界をｘｙｚ方向についてそれぞれ測定することができる。
【００１８】
（実施の形態１）
まず、第１の実施の形態の三次元近傍磁界測定装置について説明する。この三次元近傍磁界測定装置は、プローブ付け替え作業以外のプローブの校正から磁界測定までの全ての動作を全自動で行うことのできる装置である。
【００１９】
本実施の形態の三次元近傍磁界測定装置は、図２のように磁界プローブ４をｘｙｚ方向に移動させるためのｘｙｚスキャナ３と、ｘｙｚスキャナ３に接続された電磁界検出器６と、制御用コンピュータ７とを有している。制御用コンピュータ７には、表示装置９と入力装置１０が接続されている。
【００２０】
磁界プローブ４は、図４、図５のようにループアンテナ１とプローブ軸２５ａと雌ねじ部２５ｂとからなる。ループアンテナ１の内部には、図１４のように導体線がループ状に配置されており、この導体線の両端はプローブ軸２５ａの内部を通って、雌ねじ部２５ｂに近い位置でプローブ軸２５ａの外周面に引き出され、この外周面に設けられた端子に接続されている。
【００２１】
ｘｙｚスキャナ３は、図３のように上面が長方形の台座２３を備え、この台座２３の上面に、被測定装置である電子回路基板２２が搭載される。台座２３の上面の向かい合う二辺には、それぞれ、ｙ方向プローブ移動機構２０が固定されている。ｙ方向プローブ移動機構２０は、ｘ方向プローブ移動機構１９の端部をそれぞれ支持している。ｙ方向プローブ移動機構２０には、ｙ方向に沿って溝２０ａが設けられ、この溝２０ａに沿ってｘ方向プローブ移動機構１９を移動させるための不図示の駆動部が配置されている。また、ｘ方向プローブ移動機構１９には、ｚ方向プローブ移動機構２１が搭載されている。ｘ方向プローブ移動機構１９には、ｘ方向に沿って溝１９ａが設けられ、この溝１９ａに沿ってｚ方向プローブ移動機構２１を移動させるための不図示の駆動部が配置されている。
【００２２】
ｚ方向プローブ移動機構２１は、プローブ支持機構１８が搭載されている。ｚ方向プローブ移動機構２１には、ｚ方向に沿って溝２１ａが設けられ、この溝２１ａに沿ってプローブ支持機構１８をｚ方向に移動させる不図示の駆動部が配置されている。
【００２３】
プローブ支持機構１８には、図５のように、ｘｙ方向の磁界を測定する際に、磁界プローブ４のプローブ軸２５ａをｚ軸に平行な方向に支持するためのコネクタ２９ａと、ｚ方向の磁界を測定する際に、プローブ軸２５ａをｙ方向に平行な方向に支持するためのコネクタ２９ｂとが備えられている。コネクタ２９ａ、２９ｂはいずれも雄ねじ形状であり、磁界プローブ４の雌ねじ部２５ｂがねじ込まれる。プローブ４は、測定する磁界の方向に応じてコネクタ２９ａ、２９ｂのいずれか一方に取り付けられる。プローブ４の取り付け、付け替えは、手動で行われる。
【００２４】
また、コネクタ２９ａ、２９ｂには、磁界プローブ４をθ、φ、ψの３方向に変位させるために、ｘｙ方向測定用プローブ方向変位機構２７、ｚ方向測定用プローブ方向変位機構２８がそれぞれ取り付けられている。本実施の形態では、プローブ方向変位機構２７、２８を用いて、磁界プローブ４の向きの校正を行う。
【００２５】
ｘｙｚ方向プローブ移動機構１９、２０、２１は、可動範囲内の任意のｘｙｚ座標に磁界プローブ４のループアンテナ１を移動させることができる。ｘｙｚ方向プローブ移動機構１９、２０、２１は、制御用コンピュータ７に接続され、その動作を制御される。
【００２６】
次に、プローブ支持機構１８のプローブ方向変位機構２７、２８の構成について図４を用いてさらに説明する。
【００２７】
プローブ方向変位機構２７、２８は、磁界プローブ４の向きを図４のθ、φ、ψの３方向について変位させるための機構である。ここでは、ｘｙ方向測定用のプローブ変位機構２７について説明するが、図４のようにｚ方向測定用のプローブ変位機構２８の構成も同じ構成である。雄ねじ形状のコネクタ２９ａの端部には、ψ回転駆動源２６ａの回転軸がコネクタ２９ａの軸方向と一致するように取り付けられている。ψ回転駆動源２６ａは、θ軸４００に固定されている。θ軸４００の端部は、θ軸４００をｚ方向に対して傾斜させるためのθ回転駆動源２６ｂの回転軸に取り付けられている。θ回転駆動源２６ｂは、φ軸４０１に固定されている。φ軸４０１は、φ軸４０１をｚ方向を中心に回転させるφ回転駆動源２６ｃの回転軸に取り付けられている。φ回転駆動源２６ｃは、プローブ支持機構１８に固定されている。よって、θ回転駆動源２６ｂを駆動することにより、コネクタ２９ａの軸方向をｚ方向から任意の角度θだけ傾けることができる。その状態でφ回転駆動源２６ｃを駆動すると、コネクタ２９ａがθだけ傾いた状態のままコネクタ２９ａをｚ軸を中心に任意の角度φだけ回転させることができる。そしてψ回転駆動源２６ａを駆動すると、コネクタ２９ａを自身の軸を中心に回転させることができる。本実施の形態では、ψ方向およびφ方向の回転角は最大３６０゜、θ方向は、ｚ方向を中心に最大±１８０°回転させることができる構成とした。
【００２８】
プローブ方向変位機構２７、２８のψ、θ、φ回転駆動源２６ａ、２６ｂ、２６ｃは、制御用コンピュータ７に接続され、回転駆動を制御される。
【００２９】
一方、台座２３の上面の隅には、被測定装置の磁界測定の妨げにならないような位置に校正用磁界発生装置５が配置されている。この校正用磁界発生装置５は、磁界プローブ４の向きの校正に用いる校正用磁界を発生させる装置である。
【００３０】
校正用磁界発生装置５の構造は、図７に示すように、それぞれ駆動用の電源３３を備えた水平方向基準アンテナ３１と垂直方向基準アンテナ３２の２つの基準アンテナとを有している。これらは、それぞれｘｙ平面に平行なｘｙ基板７０１およびｙｚ平面に平行なｙｚ基板７０２上に形成されている。垂直方向基準アンテナ３２は、ｘｚ平面に平行なｘｚ基板上に形成する構成にすることもできる。ここでは基準アンテナ３２、３３として、図８のように、マイクロストリップライン３５を用いており、一端には周波数可変の交流電源３３が、他端には終端抵抗３４が接続されている。電源３３からこのマイクロストリップライン３５に電流を流すことによって、マイクロストリップライン２５の回りに電流の流れる方向に対し時計周りの磁界が発生させる。磁界プローブ４の向きの校正は、この磁界を用いて行う。
【００３１】
基準アンテナ３１、３２の電源３３は、制御用コンピュータ７に接続されており、オンオフ動作および周波数を制御用コンピュータ７により制御される。
【００３２】
また、磁界プローブ４の外周面の端子は、プローブ支持機構１８の内部を通る信号ケーブル２４の端子と接続され、この信号ケーブル２４を介して電磁界検出器６に接続されている。ループアンテナ１内の導体線には、磁界プローブ４の主平面を横切る方向の交番磁界Ｈにより、電圧Ｅ
Ｅ＝μ・ω・Ｓ・Ｈ
が励起される。ただし、μは透磁率である。ωは、交番磁界の周波数をｆによって、ω＝２πｆと表される。電磁界検出器６は、ループアンテナ１内の導体線に励起された電圧Ｅを検出する。電磁界検出器６の検出結果１５は、逐次、制御用コンピュータ７に受け渡され、メモリ８に格納される。
【００３３】
ここで、磁界プローブ４の校正原理について説明する。
【００３４】
図１３のようにｘ方向に一様に発生している磁界の中で、垂直に立てた磁界プローブ４（ループアンテナ１）を回転させると、理論的には図１４のような磁界強度分布が得られ、ループ面の鉛直方向ベクトルがｘ方向と直交する角度（０°）で磁界強度が最小（null点）になり、ループ面の鉛直方向ベクトルがｘ方向と平行になる角度（±９０°）で磁界強度が最大になる。しかしながら、実際には、ループアンテナ１自体にゆがみが存在していたり、雄ねじのコネクタ２９ａに磁界プローブ４の雌ねじ部２５ａをねじ込む際に姿勢がばらつきが生じることなどにより、null点や最大点を検出できる角度がちょうど０°や９０°になるとは限らないが、この最大点やnull点を利用して磁界プローブ４の向き（φ、θ、ψ）を校正することができる。
【００３５】
特に、図１４の曲線からもわかるように、磁界強度が最小となるnull点はその左右で磁界強度の変化が大きいため、null点を用いて校正することで、精度良く校正を行うことができる。校正後のプローブ４の向きで、被測定装置の磁界の測定を行うことによって、一方向の磁界成分を精度良く分離して検出することができる。
【００３６】
つぎに、本実施の形態の三次元近傍磁界測定装置の動作について、図１５〜図１７に示すフローチャートを用いて説明する。制御用コンピュータ７のメモリ８には、図１５〜図１７のフローチャートに示した内容のプログラムが予め格納されている。制御用コンピュータ７のＣＰＵは、メモリ８からこのプログラムを読み込んで実行することにより、各部を動作させる。
【００３７】
ユーザ（オペレータ）が、三次元近傍磁界測定装置を立ち上げると、まず制御用コンピュータ７は、０点座標の情報をｘｙｚスキャナ３のプローブ移動機構１９、２０、２１に出力する（ステップ１５００）。これにより、プローブ移動機構１９、２０、２１は、受け取った０点の座標に磁界プローブ４を移動させる。
【００３８】
次にユーザが、入力装置１０より近磁界測定開始の命令を入力すると、制御用コンピュータは、まず初期値を入力するようにユーザに促す表示を表示装置９に表示させ、ユーザからの初期値の入力を待つ。そして、表示装置９に表示された指示に従い、ユーザが近傍磁界の測定範囲（電子回路基板２２のサイズ）やプローブ４の走査ピッチ、電子回路基板２２の駆動周波数などの初期値情報を入力装置１０から入力すると、制御用コンピュータ７はこれをメモリ８に格納する（ステップ１５０１）。
【００３９】
次に制御用コンピュータ７は、被測定装置である電子回路基板２２を台座２３上に搭載するようユーザに促す表示を表示装置９に表示させる（ステップ１５０２）。この表示を受けてユーザは、電子回路基板２２を台座２３に搭載する。さらに、磁界プローブ４をｘｙ方向の磁界測定用のコネクタ２９ａに取り付けるようユーザに促す表示を表示装置９に表示させ（ステップ１５０３）、準備完了の命令がユーザから入力装置１０に入力されるのを待つ（ステップ１５０４）。ユーザは、表示に従い、磁界プローブ４の雌ねじ部２５ｂを雄ねじ形状のコネクタ２９ａにねじ込んで取り付け、信号ケーブル２４の端子を磁界プローブ４の端子に接続する。取り付けが終了したならば、ユーザは表示に従い、準備完了を示す命令を入力装置１０から入力する。
【００４０】
準備完了を受付けると、制御用コンピュータ７は、ｘ方向の磁界測定およびｙ方向の磁界測定のために磁界プローブ４の向きの校正を行う（ステップ１５０５）。
【００４１】
以下、このステップ１５０５について、図１６のフローチャートを用いて詳しく説明する。
【００４２】
まず、制御用コンピュータ７は、プローブ校正装置内の水平磁界発生基準アンテナ３１の電源３３を動作させ、ユーザからの初期値として入力された周波数の交流電流を出力させる。これにより、基準アンテナ３１のマイクロストリップライン３５から校正用磁界を発生させる（ステップ１６０２）。次に、制御用コンピュータ７は、水平磁界発生基準アンテナ３１の直上の座標情報をｘｙｚスキャナ３のプローブ移動機構１９、２０、２１に送信する（ステップ１６０３）。これを受けて、プローブ移動機構１９、２０、２１は、図１３のように磁界プローブ４を水平磁界発生基準アンテナ３１の直上の座標（校正位置）まで移動する。校正位置における基準アンテナ３１の校正磁界の方向は、ｘ方向に平行である。
【００４３】
次に制御用コンピュータ７は、電磁界検出器６に指示を出し、その校正位置での磁界プローブ４の磁界強度を、磁界プローブ４の現状の向きのまま測定させる。測定結果は、制御用コンピュータ７が受け取り、メモリ８に格納する。次に制御用コンピュータ７は、プローブ方向変位機構２７のφ回転駆動源２６ｃに指示を出し、磁界プローブ４のプローブ回転角φを指示した方向に１°ずつ１８０゜まで回転させ、１゜ごとに電磁界検出器６に磁界プローブ４の磁界強度を測定させる。この測定で得られたデータは、すべて制御用コンピュータのメモリ８に格納する。次に制御用コンピュータ７は、メモリ８に格納したデータから、磁界強度が最小（null）となるときの回転角φを検出する（ステップ１６０４）。磁界強度が最小（null）となるときの回転角φは、校正用の磁界がｘ方向に平行であるため、ループアンテナ１の主平面をｘ方向に平行になる向き（法線方向がｙ方向と平行になる向き）となる。
【００４４】
つぎに、制御用コンピュータ７は、検出した回転角φの角度情報をφ回転駆動源２６ｃに指示し、磁界強度が最小（null）となるときの回転角φに磁界プローブ４を向かせる。また、制御用コンピュータ７は、水平方向基準アンテナ３１の電源３３に電源供給の停止を指示する（ステップ１６０６）。
【００４５】
以上で磁界プローブ４の回転角φの校正が終了する。この校正により、ループアンテナ１の主平面の法線方向がｙ方向に平行に向き、ｙ方向の磁界のみを最大に検出できる方向を向く。ここで磁界プローブ４のプローブ軸２５ａが精度良くｚ軸に平行にコネクタ２９ａに取り付けられているならば、プローブ軸回転角ψを９０゜回転させることにより、ループアンテナ１の主平面の法線方向をｘ方向に平行に向けることができ、ｘ、ｙ方向の磁界をそれぞれ測定できるため、校正は終了である。しかしながら、実際にはループアンテナ１自体のゆがみや、コネクタ２９ａへの取り付け時の姿勢のばらつきなどがあるため、プローブ軸２５ａはｚ軸に対して傾いており、前記状態からプローブ軸回転角ψを９０゜回転させてもループアンテナ１の主平面の法線方向をｘ方向に平行に向けることはできない。そこで、プローブ軸２５ａとｚ軸との間の角度θを校正してやる必要がある。なお、ここでは、プローブ軸２５ａの傾きθのばらつきは、プローブ４およびコネクタ２９ａの製造時のスペックにより±１０°以内に抑えられているとして校正を行う。
【００４６】
制御用コンピュータ７は、まず磁界プローブ４のループアンテナ１の主平面の法線方向がｙ方向に平行な状態（ステップ１６０５の状態）でプローブ軸傾き角θを校正する。そのために、垂直磁界発生基準アンテナ３２の電源３３を動作させ、マイクロストリップライン３５に交流電流を供給し、校正用磁界を発生させる（ステップ１６０８）。次に制御用コンピュータ７は、垂直磁界発生基準アンテナ３２のマイクロストリップライン３５の真横の座標情報をプローブ移動機構１９、２０、２１に出力し、磁界プローブ４を垂直磁界発生基準アンテナ３２の直横の校正位置に移動させる（ステップ１６０９）。この校正位置における基準アンテナ３２の磁界はｚ方向に平行である。
【００４７】
次に制御用コンピュータ７は、電磁界検出器６に指示を出し、その校正位置での磁界プローブ４の磁界強度を測定させ、その測定結果を取り込んで、メモリ８に格納する（ステップ１６０９）。さらに、制御用コンピュータ７は、プローブ方向変位機構２７のθ回転駆動源２６ｃに指示を出し、磁界プローブ４の軸方向とｚ軸とのなす角θを１°ずつ±１０°まで変化させ、１゜ごとに磁界プローブ４の磁界強度を電磁界検出器６により測定させる。得られたデータはすべてメモリ８に格納する。制御用コンピュータ７は、得られた磁界強度と傾きθとの関係から磁界強度が最小（null）となるときのプローブ軸傾き角θを検出する（ステップ１６１０）。
【００４８】
制御用コンピュータ７は、ステップ１６１０で検出した傾き角θの情報をプローブ方向変位機構２７のθ回転駆動源２６ｃに出力し、傾き角θを磁界強度が最小（null）となる角度に設定する（ステップ１６１１）。これにより、ループアンテナ１の主平面がｙ方向向き（主平面の法線方向がｘ方向に平行）の状態で、磁界プローブ４のプローブ軸傾き角θを最小にすることができる。
【００４９】
つぎに、磁界プローブ４のループアンテナ１の主平面をｘ方向向き（主平面の法線方向がｙ方向に平行）の状態で、傾き角θをさらに校正する。
【００５０】
ステップ１６１１のループアンテナ１の向きは、ｙ方向向き（主平面の法線方向がｘ方向に平行）であるため、制御用コンピュータ７は、プローブ方向変位構２７のψ回転駆動機構２６ａに９０゜の回転を指示し、ループアンテナ１をｘ方向向きにさせる（ステップ１６１３）
次に制御用コンピュータ７は、電磁界検出器６に指示を出し、その位置での磁界プローブ４の磁界強度を測定させ、その測定結果を取り込んで、メモリ８に格納する。さらに、制御用コンピュータ７は、プローブ方向変位機構２７のθ回転駆動源２６ｃに指示を出し、磁界プローブ４の軸方向とｚ軸とのなす角θを１°ずつ±１０°まで変化させ、１゜ごとに磁界プローブ４の磁界強度を電磁界検出器６により測定させる。得られたデータはすべてメモリ８に格納する。制御用コンピュータ７は、得られた磁界強度と傾きθとの関係から磁界強度が最小（null）となるときのプローブ軸傾き角θを検出する（ステップ１６１４）。
【００５１】
制御用コンピュータ７は、ステップ１６１４で検出した傾き角θの情報をプローブ方向変位機構２７のθ回転駆動源２６ｃに出力し、傾き角θを磁界強度が最小（null）となる角度に設定する（ステップ１６１５）。これにより、ループアンテナ１の主平面がｘ方向向き（主平面の法線方向がｙ方向に平行）の状態で、磁界プローブ４のプローブ軸傾き角θを最小にすることができる。
【００５２】
以上で、磁界プローブ４の向きの校正は終了であるが、ステップ１６１５の磁界プローブ４の姿勢は、ループアンテナ１の主平面がｙ方向に向いたｙ方向磁界の測定のための向きであるため、制御用コンピュータ７は、ψ回転駆動源２６ａに９０゜回転の指示を出し、磁界プローブ４を主平面がｘ方向に向いた状態に戻す（ステップ１６１６）。さらに、この後の被測定装置の磁界測定に影響を与えないように垂直磁界発生基準アンテナ３２の電源３３に電源供給の停止を指示する。
【００５３】
以上のステップ１６０２〜１６１７により、ｘ、ｙ方向の磁界の測定のための磁界プローブ４の向きの校正は終了し、図１５のステップ１５０６に進み、被測定装置である電気回路基板２２の磁界をｘ、ｙの２方向に分離して測定する。
【００５４】
まず、制御用コンピュータ７は、被測定装置である電子回路基板２２を動作させるようにユーザに促す表示を表示装置９に表示させ、ユーザが電子回路基板２２の電源を投入し、準備完了の命令を入力装置１０に入力するのを待つ（ステップ１５０６）。
【００５５】
準備完了の命令が入力されたならば、制御用コンピュータ７は、まずｘ方向の磁界測定を開始する。具体的には、ステップ１５０１で入力された初期値（測定範囲、測定ピッチ等）に従って、プローブ移動機構１９、２０、２１に動作を指示し、電子回路基板２２の近傍の指定された測定平面上で磁界プローブ４を走査させる。この走査中に、電磁界検出器６により、前記測定平面上のｘ方向磁界の強度を測定させる。このとき測定データはすべてメモリ８に格納する（ステップ１５０７）。このとき磁界プローブ４はｘ方向向きであるため、電子回路基板２２の近傍磁界のｘ方向の磁界分布データを得ることができる。
【００５６】
つぎに、ｙ方向の磁界を測定するために、ψ回転駆動源２６ａに９０゜の回転を指示し、磁界プローブ４のループアンテナ１の主平面の方向にｙ方向向きに変更する。ステップ１５０７と同様に上記測定平面上におけるｙ方向の磁界測定を行う（ステップ１５０９）。これにより、電位回路基板２２の近傍磁界のｙ方向の磁界分布データを得ることができる。
【００５７】
上述のステップによりｘ,ｙ方向の近傍磁界測定が終わると、ｚ方向の磁界測定のために、制御用コンピュータ７は、磁界プローブ４をコネクタ２９ａから取り外し、ｚ方向測定用プローブ方向変位機構２８のコネクタ２９ｂに付け替えるようにユーザに促す表示、ならびに、電子回路基板２２の動作を止めるように促す表示を表示装置９に表示させる。そして、準備完了の命令がユーザから入力されるのを待つ（ステップ１５１０、１５１１）。ユーザは、この表示に従って、ｘ,ｙ方向測定用のプローブ方向変位機構２７のコネクタ２９ａに付いていた磁界プローブ４を、ｚ方向測定用のプローブ方向変位機構２８のコネクタ２９ｂに付け替える。磁界プローブ４は、図５のようにコネクタ２９ｂにプローブ４の軸方向がｙ方向にほぼ平行になるように取り付けられる。また、電子回路基板２２を非動作状態にして、準備完了の命令を入力する。
【００５８】
このように、本実施の形態では、予め２本の磁界プローブをコネクタ２９ａ，２９ａに固定しておくのではなく、１本の磁界プローブ４を付け替えてｘ、ｙ、ｚの測定を行う校正にしている。その理由は、複数の磁界プローブ４を用いることでプローブ間の形状誤差に起因する測定誤差が生じるのを防止し、ｘ、ｙ、ｚ方向の磁界測定を高精度に行うためである。
【００５９】
ユーザから準備完了の命令が入力されたならば、制御用コンピュータ７は、ステップ１５１２に進み、ｚ方向の磁界測定のためにプローブの姿勢の校正を行う。ステップ１５１２の詳細について図１７を用いて説明する。図１７のｚ方向の磁界測定のための磁界プローブ４の姿勢校正のステップは、図１６で説明したものとほぼ同様であるのでここでは簡単に説明する。図１７の校正のステップで図１６と異なるのは、最初に垂直方向基準アンテナ３２から発生されるｚ方向の磁界を用いて磁界プローブ４の回転角φを校正し、その後、水平方向基準アンテナ３１を用いてθを校正するという点である。
【００６０】
まず、図１７のステップ１７０２〜１７０６により、プローブ回転角φの校正を行う。まず、垂直方向基準アンテナ３２から校正用磁界を発生させ、磁界プローブ４を基準アンテナ３２の真横の校正位置に移動させる。この校正位置では、校正磁界はｚ軸に平行である。そして、磁界プローブ４をφ回転駆動源２６ｃによりφ方向に回転させながら磁界を測定し、測定磁界強度が最小になる磁界プローブ４の向き（回転角φ）を検出し、その向きに磁界プローブ４を向ける。これにより、ループアンテナ１の主平面は、法線方向がｙ方向と平行になる。
【００６１】
つぎに、このループアンテナ１の向きで、プローブ軸傾き角θの校正をステップ１７０８〜１７１１によって行う。この校正には、水平方向基準アンテナ３１の発生するｘ軸方向に平行な校正磁界を用いる。磁界プローブ４を水平基準アンテナ３１の真上に移動させ、θ回転駆動源２６ｂにより±１０゜の範囲で傾き角θを変化させながら磁界強度を測定する。そして、磁界強度が最小となる傾き角θを検出し、この傾き角θに磁界プローブ４を傾斜させる。これにより、ループアンテナ１の主平面がｙ方向向きのときの傾き角θを最小にすることができる。
【００６２】
つぎに、ループアンテナ１の主平面がｚ方向向きのときの傾き角θを最小にする校正をステップ１７１３〜１７１６によって行う。まず、ψ回転駆動源２６ａによりプローブ軸回転角ψを９０゜回転させ、ループアンテナ１の主平面をｚ方向向き（主平面の法線方向をｚ軸に平行）にする。そして、水平方向基準アンテナ３１の発生するｘ軸方向に平行な校正磁界を用い、水平基準アンテナ３１の真上で、磁界プローブ４をθ回転駆動源２６ｂにより±１０゜の範囲で傾き角θを変化させながら磁界強度を測定する。そして、磁界強度が最小となる傾き角θを検出し、この傾き角θに磁界プローブ４を傾斜させる。これにより、ループアンテナ１の主平面がｚ方向向きのときの傾き角θを最小にすることができる。
【００６３】
これにより、磁界プローブ４のプローブ軸２５ａの軸方向をｙ方向に平行に校正できるとともに、ループアンテナの主平面方向をｚ方向の磁界を最も強く検出できる向きに向けることができる。これにより、図１５のステップ１５１２のｚ方向の磁界測定のための磁界プローブ４の向きの校正が終了する。
【００６４】
校正が終了した磁界プローブによって、電子回路基板２２の近傍磁界のｚ方向磁界を測定するために、制御用コンピュータ７は、ステップ１５１３で電子回路基板２２の電源を投入するようにユーザに促す表示を表示装置９の表示させ、準備完了の命令が入力装置１０に入力されたならば、ステップ１５１４に進む。ステップ１５１４では、制御用コンピュータ７は、ステップ１５０１で入力された初期値（測定範囲、測定ピッチ等）に従って、ｘｙｚスキャナ３のプローブ移動機構１９、２０、２１を動作させ、磁界プローブ４を電位回路基板２２の近傍の前記測定平面上で走査させながら、磁界検出器６により、測定平面上におけるｚ方向磁界を電子回路基板２２の近傍磁界のｚ方向磁界を測定させる。このとき測定データはすべてメモリ８に格納される。
【００６５】
制御用コンピュータ７は、ステップ１５０７、１５０９、１５１４でそれぞれ取り込んだｘ方向磁界、ｙ方向磁界、ｚ方向磁界の磁界強度分布をそれぞれ表示装置９に表示する（ステップ１５１５）。
【００６６】
本実施の形態の三次元近傍磁界測定装置は、磁界プローブ４の向きを図４のφ、ψ、θの各方向に独立に回転させることのできる機構を備え、この機構を用いて磁界プローブ４のループアンテナ１の主平面を、ｘ方向磁界、ｙ方向磁界、ｚ方向磁界がそれぞれ最大の強度で検出できる向きに向かせる校正を行うことができる。このように校正を行った上で、磁界測定を行うため、ｘ方向磁界、ｙ方向磁界、ｚ方向磁界それぞれ分離して高精度に測定できる。また、上記校正は、実際に磁界強度を検出しながら行うため、磁界プローブ４の形状にねじれ等が存在しループアンテナ１の主平面がねじれている場合であっても、ループアンテナ１の指向性が最大の方向を測定すべき磁界の方向に正確に向けることができる。
【００６７】
したがって、第１の実施の形態の三次元近傍磁界測定装置は、被測定装置の近傍磁界を３方向に分離してそれぞれ精度よく測定できる。これにより、３方向の磁界それぞれの磁界強度分布を精度よく得ることができる。また、この３方向の磁界を用いることにより、被測定装置の磁界発生源の特定を高精度に行うことを可能にする。
【００６８】
また、第１の実施の形態の三次元近傍磁界測定装置は、１本の磁界プローブ４の先端のループアンテナ１のみが電子回路基板２２の近傍に達し、プローブ支持機構１８やプローブ移動機構１９、２０、２１は電子回路基板２２の近傍には位置しない。したがって、電子回路基板２２の近傍磁界が、本装置によって攪乱されるのを最小限に防止することができるという利点もある。
【００６９】
（実施の形態２）
次に、第２の実施の形態の三次元近傍磁界測定装置について説明する。
【００７０】
上述の第１の実施の形態で説明した三次元近傍磁界測定装置は、ｘ,ｙ方向の磁界測定からｚ方向の磁界測定へ移る際に、制御用コンピュータ７による自動制御を一時中断し、人の手で磁界プローブ４を付け替える必要があった。また、プローブ４の付け替え後には、プローブ４の向きの校正をもう一度やり直す必要があった。そこで本実施の形態では、図６に示すようにプローブ支持機構１８の先端を、プローブ方向変位機構２７ごと折り返すヒンジ機構３０を設け、プローブ４を付け替えることなくプローブ４の軸方向をｚ方向からｙ方向に切り替える構成とした。これにより、同一のプローブ４を付け替える動作なしに、ｘ、ｙ、ｚの磁界測定に使用でき、しかも磁界プローブ４の向きの校正も１回で済むため、測定にかかる時間を大幅に短縮できる。以下、具体的に説明する。
【００７１】
図６のようにプローブ支持機構１８の先端には、部材６０１がヒンジ機構３０によりプローブ支持機構１８に対して回転可能に取り付けられている。ヒンジ機構３０は、回転駆動源を有し、この回転駆動源は制御用コンピュータ７によって動作を制御されている。ヒンジ機構３０の回転動作により、部材６０１は、側面６０１ａを、プローブ支持機構１８ａの先端面１８ａに接触させた形態と、部材６０１を折り返して上面６０１ｂを先端面１８ａに接触させた形態の２つの形態を採ることができる。部材６０１の内部には、プローブ方向変位機構２７が図６のように配置されている。したがって、ヒンジ機構３０を動作させることにより、磁界プローブ４をｘ、ｙ方向磁界測定のための軸方向がｚ方向に平行な姿勢から、ｚ方向磁界測定のための軸方向がｙ方向に平行な姿勢に変更できる。また、ｘ、ｙ方向磁界測定時にプローブ４の向きを校正しておけば、部材６０１を折り返してプローブ４をｚ方向の磁界測定の位置に変更した場合のプローブ４の向きの精度は、プローブ支持機構１８の先端面１８ａの面精度と、部材６０１の形状精度とにより決まる。これらの面精度および形状精度は、製造時の機械的な精度によって一定以上に維持できるため、部材６０１の折り返し後のプローブ４の向きの精度を一定値以上に維持することは容易である。
【００７２】
プローブ支持機構１８の先端部の校正以外の他の部分の構成は、第１の実施の形態と同様であるので説明を省略する。
【００７３】
つぎに、本実施の形態の三次元近傍磁界測定装置の動作について図１８を用いて説明する。
【００７４】
図１８のステップのうちステップ１５００〜１５０９は、第１の実施の形態の図１５のステップ１５００〜１５０９と同じであるので説明を省略する。これらのステップによって、ｘ、ｙ方向測定用の磁界プローブ４の構成と、近傍磁界のｘ方向磁界およびｙ方向磁界の測定が終了する。このあと、第１の実施の形態であれば磁界プローブ４をユーザの手によって付け替える動作が必要であるが、本実施の形態では、制御用コンピュータ７がヒンジ機構３０の回転駆動源に回転動作を指示し、部材６０１をヒンジ機構３０を中心に折り返させる。これにより、磁界プローブ４を、軸方向がｙ方向に平行な位置、すなわちｚ方向磁界測定用の位置に転換することができる。また、上述のように面１８ａの面精度と部材６０１の形状精度とを高精度に形成しているため、部材６０１の折り返しによりプローブ４の主平面の法線方向をｚ方向に精度よく向けることができる。したがって、改めてプローブの向きを校正することなくステップ１５１４に進み、第１の実施の形態と同様にｚ方向の磁界を測定することができる。最後に、第１の実施の形態と同様に、ステップ１５１５において制御用コンピュータ７はこれまでの測定データを処理し、各方向成分の磁界強度分布を表示装置に表示する。
【００７５】
なお、第２の実施の形態では、ステップ１８０１において部材６０１を折り返した際に、部材６０１ｂの形状精度によって磁界プローブ４の向きを保証しているが、ステップ１８０１の後でステップ１５１４の前に第１の実施の形態のステップ１５１１、１５１２をおこないｚ方向測定用の磁界プローブの校正を再度行うようにすることもできる。再度校正を行うようにした場合には、校正のための時間が必要であるが、ループアンテナ１の指向性の最大方向をｚ方向に向ける精度をさらに向上させることができるため、ｚ方向の磁界の測定の精度を向上させることができる。このように、ｚ方向の校正を再度行うようにした場合であっても、第２の実施の形態の装置はプローブ４の付けかえのためにユーザの手を煩わせないため、ステップ１５１１、１５０６の電位回路基板２２への電源供給を開始および停止動作を制御用コンピュータ７が行うようにすることにより、図１８のステップ１５０５以降を全自動でおこなうことが可能である。
【００７６】
また、上述の第１および第２の実施の形態では、校正動作を自動で行っているが、手動でも行えるようにすることもできる。手動で校正を行えるようにするには、ステップ１５０５および１５１３の校正ステップに入るところで、手動の校正モードか自動の校正モードかをユーザが選択可能にする。手動の校正モードの場合、以降のステップごとに制御用コンピュータ７は、常に入力装置１０からの入力待ち状態にし、ユーザから回転ψや角度φや傾きθが入力されてからψ、φ、θ、回転駆動源２６ａ，２６ｂ，２６ｃに指示を出し、プローブ４の姿勢を変更する構成とする。また、その姿勢で検出した磁界強度情報は、逐次、表示装置９に表示させるようにする。これにより、ユーザはその結果を見ながらnull点を検出して校正を行うことができる。ユーザによるψ、φ、θの角度の入力は直接、角度の値を入力する構成の他、カーソルキーによって１°ステップで変化させる構成にすることもできる。磁界測定に入ってからの装置動作の流れは第１および第２の実施の形態と変わらないので説明を省略する。
【００７７】
このように、第２の実施の形態の三次元近傍磁界測定装置も、ループアンテナ１の指向性が最大の方向を測定すべき磁界の方向に正確に向けることができる。このため、被測定装置の近傍磁界を３方向に分離してそれぞれ精度よく測定できる。この３方向の磁界を用いることにより、被測定装置の磁界発生源の特定を高精度に行うことができる。
【００７８】
また、第１および第２の実施の形態では、校正用磁界を発生させるアンテナとして図７、図８に示した基準アンテナ３１、３２を備える構成であったが、基準アンテナはこの構成に限定されるものではない。例えば、図９に示すような終端抵抗９３４および電源９３３を接続したループアンテナ９３６を、基板７０１、７０２に配置してそれぞれ垂直方向基準アンテナ９３２、水平方向基準アンテナ９３１にすることができる。また、図１０のような電源９３３を接続したモノポールアンテナ９３７を、基板７０１、７０２に配置してそれぞれ水平方向基準アンテナ１０３１、垂直方向基準アンテナ１０３２にすることができる。さらに、図１１のように電源９３３を接続したダイポールアンテナ９３８を、基板７０１、７０２に配置してそれぞれ水平方向基準アンテナ１１３１、垂直方向基準アンテナ１１３２にすることができる。なお、図８〜図１１の構成において、ｙｚ基板７０２の代わりに、ｙ方向プローブ移動機構２０の外壁を用いることもできる。
【００７９】
さらに、図１２のように、水平方向基準アンテナ３１は、図８の構成と同様のマイクロストリップラインとし、この横にループアンテナ９３６を用いた垂直方向基準アンテナ９３２を配置する構成にすることができる。図１２の構成は、ｘｙ基板７０１上に２つのアンテナを搭載できるため、校正用磁界発生装置５を立体的にする必要がなく、一平面にすることができる。
【００８０】
また、上述の第１および第２の実施の形態の装置では、磁界プローブ４のψ、φ、θ方向の回転のために、図４のようにプローブ方向変位機構２７にψ、φ、θのそれぞれの回転機構を設け、回転駆動源２６ａ，２６ｂ，２６ｃにより動作を実現しているが、単体機構で３種類の動作が可能なプローブ方向変位機構１８にすることも可能である。
【００８１】
なお、第１および第２の実施の形態の三次元近傍磁界測定装置は、電子回路基板２２の近傍の測定平面上で測定したｘ方向磁界、ｙ方向磁界、ｚ方向磁界の強度分布をそれぞれ表示装置１０に表示のみする構成であったが、制御用コンピュータ７にｘ方向磁界、ｙ方向磁界、ｚ方向磁界強度を処理させ、電子回路基板２２の電磁波発生源の座標位置を特定させる機能を持たせることも可能である。具体的には、制御用コンピュータ７に、上述のように実測した近傍磁界分布から逆算して電磁波の発生源を求める演算部を配置する。演算部の機能は、制御用コンピュータ７内のＣＰＵがメモリ８に格納されたプログラムを実行することで実現する。演算部は、被測定装置（電子回路基板２２）内の互いに異なる複数の位置に、電磁波発生源が存在すると仮定し、仮定した各位置毎に予め定めた強度と位相の電磁波発生源が存在すると仮想する。そして、被測定装置の近傍の複数の測定点に、前記仮想した電磁波発生源によって生じると推定される近傍磁界の強度をそれぞれ算出する。
【００８２】
そして、算出された推定近傍磁界強度と、その測定点で実際に磁界プローブ４によって測定した近傍磁界強度との相関をとり、この相関からその実測の近傍磁界強度と一致する磁界を発生する仮想電磁波発生源の位置、強度および位相を特定する。これにより、被測定装置の電磁波発生源を探査する。上記相関をとる方法としては、算出した推定近傍磁界強度分布ベクトルと、実測した近傍磁界強度分布ベクトルとの内積をとる方法を用いることができる。算出した推定近傍磁界強度分布ベクトルとは、算出した各測定点についての推定近傍磁界強度分布を、測定点数に相当する次元を持ったベクトル強度として設定したものである。実測した近傍磁界強度分布ベクトルとしては、実測した各測定点についての実測近傍磁界強度分布を、測定点数に相当する次元を持ったベクトル強度として設定したものである。そして、上記内積演算により、前述の仮定した各位置での被測定装置の電磁波発生源の存在確率をそれぞれ求め、該存在確率を利用して電磁波発生源の位置を求めるようにすることができる。
【００８３】
このように電磁波発生源の位置を求める場合においては、例えば実測したｘ方向磁界およびｙ方向磁界のみを用い、これらと直交するｚ方向に被測定装置内を流れる電流の位置を上記方法によって特定するようにすることにより、計算を簡略化することができる。この場合、電磁波発生源としては、ｚ方向の電流を仮定し、仮定した電流から発生するｘ方向磁界、ｙ方向磁界を算出し、これらと実測したｘ方向磁界およびｙ方向磁界との相関を求めるようにする。同様に、実測したｘ方向およびｚ方向の磁界を用い、ｙ方向の電流位置を特定するようにすることも可能であるし、ｙ方向およびｚ方向の磁界を用い、ｘ方向の電流位置を特定するようにすることも可能である。
【００８４】
また、上述の特定方法においては、測定点は、例えば電子回路基板２２等に平行なｘｙ平面に平行な測定面上に一定の間隔をあけて位置する点にすることができる。また、電子回路基板２２に仮定する電磁波発生源も、電子回路基板２２内に設定したｘｙ平面に平行な面上にを流れる電流であると仮定することができる。
【００８５】
さらに、制御用コンピュータ７は、電子回路基板２２の電磁波発生源を探索する機能に加えて、探索した電磁波発生源から、電位回路基板２２の遠方位置に生じる遠方電磁界強度を算出する機能をさらに備えることも可能である。
【００８６】
【発明の効果】
上述してきたように、本発明によれば、被測定装置の近傍磁界をｘｙｚ方向についてそれぞれ高精度に測定することのできる近傍磁界測定装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明および従来のループアンテナの指向性を示す説明図。
【図２】本発明の第１の実施の形態の三次元近傍磁界測定装置の全体構成を示すブロック図。
【図３】図１の三次元近傍磁界測定装置のｘｙｚスキャナ３の具体的な構成を示す斜視図。
【図４】図１の三次元近傍磁界測定装置のプローブ方向変位機構２７、２８の構成を示す説明図。
【図５】プローブ方向変位機構２７、２８のコネクタ２６ａ，２６ｂの形状および向きを示す説明図。
【図６】本発明の第２の実施の形態の三次元近傍磁界測定装置のプローブ支持機構１８の構成を示す説明図。
【図７】図１の三次元近傍磁界測定装置の校正用磁界発生装置５の構成を示す説明図。
【図８】図８の校正用磁界発生装置５の回路構成を示す説明図。
【図９】図１の三次元近傍磁界発生装置に用いることのできる校正用磁界発生装置の別の構成例を示す説明図。
【図１０】図１の三次元近傍磁界発生装置に用いることのできる校正用磁界発生装置の別の構成例を示す説明図。
【図１１】図１の三次元近傍磁界発生装置に用いることのできる校正用磁界発生装置の別の構成例を示す説明図。
【図１２】図１の三次元近傍磁界発生装置に用いることのできる校正用磁界発生装置の別の構成例を示す説明図。
【図１３】図５の校正用磁界発生装置の近傍磁界内に磁界プローブ４を配置した状態を示す説明図。
【図１４】図１３において磁界プローブ４をψ方向に回転させた場合に、検出される磁界強度を示すグラフ。
【図１５】本発明の第１の実施の形態の三次元近傍磁界発生装置が近傍磁界測定を行う場合の制御用コンピュータの動作を示すフローチャート。
【図１６】図１５のステップ１５０５の詳しい内容を示すフローチャート。
【図１７】図１５のステップ１５１３の詳しい内容を示すフローチャート。
【図１８】本発明の第２の実施の形態の三次元近傍磁界発生装置が近傍磁界測定を行う場合の制御用コンピュータの動作を示すフローチャート。
【符号の説明】
１…ループアンテナ、２…一様磁界、３…ｘｙｚスキャナ、４…磁界プローブ、５…校正用磁界発生装置、６…電磁界検出器、７…制御用コンピュータ、８…メモリ、９…表示装置、１０…入力装置、１５…磁界強度情報、１８…プローブ支持機構、１９…ｘ方向プローブ移動機構、２０…ｙ方向プローブ移動機構、２１…ｚ方向プローブ移動機構、２２…電子回路基板、２３…台座、２４…信号ケーブル、２５ａ…プローブ軸、２５ｂ…めねじ部、２６ａ…ψ回転駆動源、２６ｂ…θ回転駆動源、２６ｃ…φ回転駆動源、２７…ｘ,ｙ方向測定用プローブ方向変位機構、２８…ｚ方向測定用プローブ方向変位機構、２９ａ、２９ｂ…磁界プローブ取付用コネクタ、３０…ヒンジ機構、３１…水平方向基準アンテナ、３２…垂直方向基準アンテナ、３３…電源、３４…終端抵抗、３５…マイクロストリップライン、４００…θ軸、４０１…φ軸、７０１…ｘｙ基板、７０２…ｙｚ基板、９３６…ループアンテナ、９３７…モノポールアンテナ、９３８…ダイポールアンテナ。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a near magnetic field measuring device for measuring a magnetic field radiated from an electronic device or the like in the vicinity of the electronic device or the like, and an electromagnetic wave source exploration device for specifying a source of electromagnetic waves radiated from the electronic device or the like. is there.
[0002]
[Prior art]
For measuring unnecessary electromagnetic waves radiated from an electronic device, a method of measuring a far electromagnetic field of the electronic device in an anechoic chamber or the like is mainly used. However, it is impossible to specify where the electromagnetic wave is generated from the electronic device only by the information of the far electromagnetic field, so it takes a lot of time and money to take measures to reduce unnecessary electromagnetic waves. . Thus, in recent years, there has been an increasing demand for an electromagnetic wave source search device that identifies an electromagnetic wave source by measuring an electromagnetic field near an electronic device.
[0003]
As a near electromagnetic field measuring apparatus for measuring an electromagnetic field in the vicinity of an electronic device, EMSCAN manufactured by Northern Telecom Co., Canada, EPS-M1 of Noise Research Institute, and the like are known.
[0004]
Northern Telecom's EMSCAN has an array of two-dimensional magnetic probes that simultaneously detect magnetic fields in the x and y directions under the measurement board equipped with the device under test, shortening the magnetic field strength distribution near the device under test. It is a device that can measure time.
[0005]
In addition, EPS-M1 of the Noise Research Laboratory is a device that measures the magnetic field intensity distribution and the electric field strength distribution in the vicinity of the device under measurement by scanning one antenna probe. As the antenna probe, two types of one-dimensional magnetic field probes in the x direction (also used as the y direction) and z direction and one type of electric field probe are prepared and can be freely replaced. In addition, this measuring apparatus employs a structure in which only the antenna probe is brought close to the device under measurement in order to prevent disturbance of the magnetic field due to the measurement device itself approaching the device under measurement.
[0006]
In addition, the near magnetic field is measured by moving the antenna probe in the x, y or x, y, z directions in JP-A-7-225251, JP-A-8-68837, JP-A-10-185974, etc. An apparatus is disclosed.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
The inventors use the measurement results obtained by separating the electromagnetic field in the vicinity of the device under measurement into three-dimensional components in the Cartesian coordinate system x, y, z direction, and back-calculate the current distribution of the device under test to generate electromagnetic waves. I found a way to identify the source. In this method, the identification accuracy of the electromagnetic wave generation source depends on the measurement accuracy of the electromagnetic field in the orthogonal coordinate system x, y, and z directions. Therefore, in order to specify the electromagnetic wave generation source with high accuracy, it is necessary to divide the near electromagnetic field into three-dimensional components in the orthogonal coordinate system x, y, and z directions and measure each with high accuracy.
[0008]
In order to accurately measure the electromagnetic field in the orthogonal coordinate system x, y, z direction, because the directivity of the electromagnetic field probe used in the conventional electromagnetic wave source exploration device and the nearby electromagnetic field measurement device varies. Therefore, it is necessary to make the direction of the electromagnetic field probe completely coincide with the direction having high directivity. The directivity of the electromagnetic field probe here means the direction characteristics of the electric field and magnetic field that can be detected by the probe (antenna). For example, when the probe is the loop antenna 1, the directivity is as shown in the pie chart of FIG. Sex draws figure 8. That is, when the loop antenna 1 is rotated in the uniform magnetic field 2, the detected magnetic field strength is maximum in the normal direction of the surface formed by the loop and is minimum in the direction horizontal to the loop surface. Note that the pie chart of FIG. 1 shows the loop antenna 1 viewed from directly above. Therefore, in the case of the loop antenna 1, when measuring magnetic fields in the x, y, and z directions, it is necessary to match the normal directions of the surface formed by the loop with the x, y, and z directions, respectively. If the direction of the electromagnetic field to be measured deviates from the maximum detection direction of the probe, the combined value in each direction is measured, so that the electromagnetic field measurement separated in the three-dimensional direction cannot be performed.
[0009]
However, the electromagnetic field probe has a problem that its directivity varies due to variation in shape in the manufacturing process. In addition, when the electromagnetic field probe is attached to the apparatus, variations in posture tend to occur. Therefore, it is very difficult to completely match the direction having the maximum directivity with the direction in which measurement is desired among the x, y, and z directions. In addition, since the wavelength is shortened in the electromagnetic field measurement in the high frequency band, a deviation in the probe direction of about several millimeters greatly affects the measurement result. In particular, when searching for an electromagnetic wave source, in order to increase the accuracy of the source search, variations in the directivity of the electromagnetic field probe must be minimized.
[0010]
However, none of the above-described conventional near electromagnetic field measuring apparatuses has a problem with respect to the deviation accuracy between the orthogonal coordinate system x, y, z direction and the direction of the maximum directivity of the probe. For example, EMSCAN manufactured by Northern Telecom Co., Ltd. is an array of xy two-dimensional magnetic field measuring probes arranged in an array under the measuring board, and measures the magnetic field strength near the device under test and visualizes its distribution. It is. For this reason, information on the magnetic field vector cannot be obtained, and in particular, magnetic field information in the z direction cannot be obtained. In addition, since a probe array with multiple probes is used, it seems difficult to perfectly match the directivity of each probe and the posture of the probe, but this is not a problem. There is no function. In addition, it is impossible to search the source position of the electromagnetic wave by calculating back the current distribution. The noise laboratory EPS-M1 also determines the posture of the probe for measuring in the xy direction when the probe is attached, and does not have a function for correcting this.
[0011]
Further, the devices described in JP-A-7-225251, JP-A-8-68837, and JP-A-10-185974 do not have a function of correcting the posture of the probe.
[0012]
As described above, in the conventional measuring apparatus, the near magnetic field of the device under measurement cannot be separated in the xyz direction and measured with high accuracy. Therefore, the magnetic field generation source cannot be specified with high accuracy based on the magnetic field information measured in the xyz direction.
[0013]
An object of the present invention is to provide a near magnetic field measuring apparatus capable of measuring a near magnetic field of a device under measurement with high accuracy in a predetermined direction.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the present invention, the following near magnetic field measuring apparatus is provided.
[0015]
That is, a holding unit that holds the magnetic field probe, a moving unit that moves the magnetic field probe in the vicinity of the measurement target, a magnetic field detection unit that detects the magnetic field intensity from the output of the magnetic field probe, and the pointing of the magnetic field probe A calibration unit that performs calibration for directing the direction of maximum magnetic property to the direction of the magnetic field to be detected,
The calibration unit includes a probe displacement unit that displaces the holding unit to change the orientation of the magnetic field probe, a calibration magnetic field generation unit that generates a calibration magnetic field in the predetermined direction, and the probe displacement unit. And a control unit for controlling the operation of
The control unit operates the probe displacement unit to change the direction of the magnetic field probe in the calibration magnetic field, and detects the directivity direction of the magnetic field probe from the output of the magnetic field detection unit at that time. This is a near magnetic field measuring apparatus characterized by the following.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described.
[0017]
The near magnetic field measurement apparatus of the present embodiment has a calibration function for matching the maximum detection direction of the probe to the x, y, and z directions, and measures the near magnetic field in the xyz direction by the magnetic field probe after calibration. Can do.
[0018]
(Embodiment 1)
First, the three-dimensional near magnetic field measurement apparatus according to the first embodiment will be described. This three-dimensional near magnetic field measurement apparatus is an apparatus capable of performing all operations from probe calibration to magnetic field measurement other than probe replacement work fully automatically.
[0019]
As shown in FIG. 2, the three-dimensional near-field magnetic field measuring apparatus of the present embodiment includes an xyz scanner 3 for moving the magnetic field probe 4 in the xyz direction, an electromagnetic field detector 6 connected to the xyz scanner 3, and a control And a computer 7. A display device 9 and an input device 10 are connected to the control computer 7.
[0020]
As shown in FIGS. 4 and 5, the magnetic field probe 4 includes a loop antenna 1, a probe shaft 25a, and a female screw portion 25b. Inside the loop antenna 1, conductor wires are arranged in a loop as shown in FIG. 14, and both ends of the conductor wires pass through the inside of the probe shaft 25a and are close to the female screw portion 25b. It is pulled out to the outer peripheral surface and connected to a terminal provided on the outer peripheral surface.
[0021]
The xyz scanner 3 includes a pedestal 23 whose upper surface is rectangular as shown in FIG. 3, and an electronic circuit board 22 as a device under test is mounted on the upper surface of the pedestal 23. A y-direction probe moving mechanism 20 is fixed to each of two opposite sides of the upper surface of the base 23. The y-direction probe moving mechanism 20 supports the ends of the x-direction probe moving mechanism 19. The y-direction probe moving mechanism 20 is provided with a groove 20a along the y direction, and a drive unit (not shown) for moving the x-direction probe moving mechanism 19 along the groove 20a is disposed. The x-direction probe moving mechanism 19 is equipped with a z-direction probe moving mechanism 21. The x-direction probe moving mechanism 19 is provided with a groove 19a along the x direction, and a drive unit (not shown) for moving the z-direction probe moving mechanism 21 along the groove 19a is disposed.
[0022]
The probe support mechanism 18 is mounted on the z-direction probe moving mechanism 21. The z-direction probe moving mechanism 21 is provided with a groove 21a along the z direction, and a drive unit (not shown) that moves the probe support mechanism 18 in the z direction along the groove 21a is disposed.
[0023]
As shown in FIG. 5, the probe support mechanism 18 includes a connector 29a for supporting the probe axis 25a of the magnetic field probe 4 in a direction parallel to the z axis when measuring the magnetic field in the xy direction, and a magnetic field in the z direction. Is provided with a connector 29b for supporting the probe shaft 25a in a direction parallel to the y direction. Each of the connectors 29a and 29b has a male screw shape, and the female screw portion 25b of the magnetic field probe 4 is screwed therein. The probe 4 is attached to one of the connectors 29a and 29b according to the direction of the magnetic field to be measured. Attachment and replacement of the probe 4 are performed manually.
[0024]
Further, in order to displace the magnetic field probe 4 in three directions of θ, φ, and ψ, the xy direction measuring probe direction displacement mechanism 27 and the z direction measuring probe direction displacement mechanism 28 are attached to the connectors 29a and 29b, respectively. ing. In the present embodiment, the orientation of the magnetic field probe 4 is calibrated using the probe direction displacement mechanisms 27 and 28.
[0025]
The xyz direction probe moving mechanisms 19, 20, 21 can move the loop antenna 1 of the magnetic field probe 4 to an arbitrary xyz coordinate within the movable range. The xyz direction probe moving mechanisms 19, 20, and 21 are connected to the control computer 7 and their operations are controlled.
[0026]
Next, the configuration of the probe direction displacement mechanisms 27 and 28 of the probe support mechanism 18 will be further described with reference to FIG.
[0027]
The probe direction displacement mechanisms 27 and 28 are mechanisms for displacing the direction of the magnetic field probe 4 in the three directions θ, φ, and ψ in FIG. Here, the probe displacement mechanism 27 for measuring the xy direction will be described, but the configuration of the probe displacement mechanism 28 for measuring the z direction is the same as shown in FIG. At the end of the male screw-shaped connector 29a, the rotational axis of the ψ rotation drive source 26a is attached so as to coincide with the axial direction of the connector 29a. The ψ rotation drive source 26 a is fixed to the θ axis 400. The end of the θ axis 400 is attached to the rotation axis of the θ rotation drive source 26b for inclining the θ axis 400 with respect to the z direction. The θ rotation drive source 26b is fixed to the φ axis 401. The φ axis 401 is attached to a rotation shaft of a φ rotation drive source 26c that rotates the φ axis 401 about the z direction. The φ rotation drive source 26 c is fixed to the probe support mechanism 18. Therefore, by driving the θ rotation drive source 26b, the axial direction of the connector 29a can be inclined from the z direction by an arbitrary angle θ. When the φ rotation drive source 26c is driven in this state, the connector 29a can be rotated by an arbitrary angle φ around the z axis while the connector 29a is inclined by θ. When the ψ rotation drive source 26a is driven, the connector 29a can be rotated about its own axis. In this embodiment, the rotation angle in the ψ direction and the φ direction can be rotated up to 360 °, and the θ direction can be rotated up to ± 180 ° around the z direction.
[0028]
The ψ, θ, and φ rotational drive sources 26a, 26b, and 26c of the probe direction displacement mechanisms 27 and 28 are connected to the control computer 7, and the rotational drive is controlled.
[0029]
On the other hand, the calibration magnetic field generator 5 is arranged at a corner of the upper surface of the pedestal 23 at a position that does not interfere with the magnetic field measurement of the device under measurement. The calibration magnetic field generator 5 is a device that generates a calibration magnetic field used for calibration of the orientation of the magnetic field probe 4.
[0030]
The structure of the calibration magnetic field generator 5 includes two reference antennas, a horizontal reference antenna 31 and a vertical reference antenna 32, each having a driving power source 33, as shown in FIG. These are formed on an xy substrate 701 parallel to the xy plane and a yz substrate 702 parallel to the yz plane, respectively. The vertical direction reference antenna 32 may be formed on an xz substrate parallel to the xz plane. Here, as the reference antennas 32 and 33, a microstrip line 35 is used as shown in FIG. 8, and a variable frequency AC power source 33 is connected to one end, and a terminating resistor 34 is connected to the other end. By supplying a current from the power supply 33 to the microstrip line 35, a clockwise magnetic field is generated around the microstrip line 25 in the direction in which the current flows. Calibration of the orientation of the magnetic field probe 4 is performed using this magnetic field.
[0031]
The power source 33 of the reference antennas 31 and 32 is connected to the control computer 7, and the on / off operation and frequency are controlled by the control computer 7.
[0032]
Further, the terminal on the outer peripheral surface of the magnetic field probe 4 is connected to the terminal of the signal cable 24 that passes through the inside of the probe support mechanism 18, and is connected to the electromagnetic field detector 6 through this signal cable 24. The conductor wire in the loop antenna 1 has a voltage E due to an alternating magnetic field H in a direction crossing the main plane of the magnetic field probe 4.
E = μ ・ ω ・ S ・ H
Is excited. Where μ is the magnetic permeability. ω is expressed as ω = 2πf, where f is the frequency of the alternating magnetic field. The electromagnetic field detector 6 detects the voltage E excited on the conductor wire in the loop antenna 1. The detection result 15 of the electromagnetic field detector 6 is sequentially transferred to the control computer 7 and stored in the memory 8.
[0033]
Here, the calibration principle of the magnetic field probe 4 will be described.
[0034]
When the magnetic field probe 4 (loop antenna 1) standing upright is rotated in the magnetic field uniformly generated in the x direction as shown in FIG. 13, the magnetic field strength distribution as shown in FIG. The angle (0 °) where the vertical direction vector of the loop surface is orthogonal to the x direction is the minimum (null point) magnetic field strength, and the angle (± 90 °) where the vertical direction vector of the loop surface is parallel to the x direction. ) Maximizes the magnetic field strength. However, in reality, the null point or the maximum point is detected due to the presence of distortion in the loop antenna 1 itself or the variation in posture when the female screw portion 25a of the magnetic field probe 4 is screwed into the male screw connector 29a. Although the possible angle is not always 0 ° or 90 °, the direction (φ, θ, ψ) of the magnetic field probe 4 can be calibrated using the maximum point or the null point.
[0035]
In particular, as can be seen from the curve in FIG. 14, the null point where the magnetic field strength is minimum has a large change in the magnetic field strength on the left and right. Therefore, calibration can be performed with high accuracy by calibrating using the null point. . By measuring the magnetic field of the device under measurement in the direction of the probe 4 after calibration, the magnetic field component in one direction can be accurately separated and detected.
[0036]
Next, the operation of the three-dimensional near magnetic field measurement apparatus of the present embodiment will be described with reference to the flowcharts shown in FIGS. A program having the contents shown in the flowcharts of FIGS. 15 to 17 is stored in the memory 8 of the control computer 7 in advance. The CPU of the control computer 7 operates each unit by reading this program from the memory 8 and executing it.
[0037]
When the user (operator) starts up the three-dimensional near magnetic field measuring apparatus, first, the control computer 7 outputs information on the zero point coordinates to the probe moving mechanisms 19, 20, and 21 of the xyz scanner 3 (step 1500). Thereby, the probe moving mechanisms 19, 20, and 21 move the magnetic field probe 4 to the received zero coordinate.
[0038]
Next, when the user inputs a near-magnetic field measurement start command from the input device 10, the control computer first displays a display prompting the user to input the initial value on the display device 9, and the initial value from the user is displayed. Wait for input. Then, according to the instruction displayed on the display device 9, the user inputs initial value information such as the measurement range of the near magnetic field (size of the electronic circuit board 22), the scanning pitch of the probe 4, and the driving frequency of the electronic circuit board 22. , The control computer 7 stores it in the memory 8 (step 1501).
[0039]
Next, the control computer 7 causes the display device 9 to display a display prompting the user to mount the electronic circuit board 22 as the device under measurement on the pedestal 23 (step 1502). In response to this display, the user mounts the electronic circuit board 22 on the base 23. Further, a display prompting the user to attach the magnetic field probe 4 to the magnetic field measuring connector 29a in the xy direction is displayed on the display device 9 (step 1503), and a preparation completion command is input from the user to the input device 10. Wait (step 1504). In accordance with the display, the user attaches the female screw portion 25 b of the magnetic field probe 4 by screwing it into the male screw-shaped connector 29 a and connects the terminal of the signal cable 24 to the terminal of the magnetic field probe 4. When the installation is completed, the user inputs a command indicating preparation completion from the input device 10 in accordance with the display.
[0040]
Upon receipt of the completion of preparation, the control computer 7 calibrates the orientation of the magnetic field probe 4 for the magnetic field measurement in the x direction and the magnetic field measurement in the y direction (step 1505).
[0041]
Hereinafter, step 1505 will be described in detail with reference to the flowchart of FIG.
[0042]
First, the control computer 7 operates the power supply 33 of the horizontal magnetic field generation reference antenna 31 in the probe calibration apparatus, and outputs an alternating current having a frequency input as an initial value from the user. As a result, a calibration magnetic field is generated from the microstrip line 35 of the reference antenna 31 (step 1602). Next, the control computer 7 transmits coordinate information immediately above the horizontal magnetic field generation reference antenna 31 to the probe moving mechanisms 19, 20, and 21 of the xyz scanner 3 (step 1603). In response to this, the probe moving mechanisms 19, 20, and 21 move the magnetic field probe 4 to the coordinates (calibration position) immediately above the horizontal magnetic field generation reference antenna 31 as shown in FIG. The direction of the calibration magnetic field of the reference antenna 31 at the calibration position is parallel to the x direction.
[0043]
Next, the control computer 7 instructs the electromagnetic field detector 6 to measure the magnetic field intensity of the magnetic field probe 4 at the calibration position with the current direction of the magnetic field probe 4 being maintained. The measurement result is received by the control computer 7 and stored in the memory 8. Next, the control computer 7 gives an instruction to the φ rotation drive source 26c of the probe direction displacement mechanism 27, and rotates the probe rotation angle φ of the magnetic field probe 4 by 1 ° by 180 ° in the indicated direction every 1 °. The electromagnetic field detector 6 is caused to measure the magnetic field intensity of the magnetic field probe 4. All data obtained by this measurement is stored in the memory 8 of the control computer. Next, the control computer 7 detects from the data stored in the memory 8 the rotation angle φ at which the magnetic field strength is minimized (step 1604). The rotation angle φ when the magnetic field intensity is minimum (null) is the direction in which the main plane of the loop antenna 1 is parallel to the x direction because the magnetic field for calibration is parallel to the x direction (the normal direction is the y direction). Direction).
[0044]
Next, the control computer 7 instructs the angle information of the detected rotation angle φ to the φ rotation drive source 26c, and directs the magnetic field probe 4 to the rotation angle φ when the magnetic field strength becomes the minimum (null). Further, the control computer 7 instructs the power source 33 of the horizontal reference antenna 31 to stop the power supply (step 1606).
[0045]
This completes the calibration of the rotation angle φ of the magnetic field probe 4. By this calibration, the normal direction of the main plane of the loop antenna 1 is oriented parallel to the y direction, and is directed to the direction in which only the magnetic field in the y direction can be detected to the maximum. If the probe shaft 25a of the magnetic field probe 4 is accurately attached to the connector 29a parallel to the z-axis, the normal direction of the main plane of the loop antenna 1 can be obtained by rotating the probe shaft rotation angle ψ by 90 °. Can be oriented parallel to the x direction and the magnetic fields in the x and y directions can be measured, respectively, so that calibration is complete. However, in reality, the probe antenna 25a is inclined with respect to the z-axis because the loop antenna 1 itself is distorted or the posture of the connector 29a is varied. Even if it is rotated by 90 °, the normal direction of the main plane of the loop antenna 1 cannot be oriented parallel to the x direction. Therefore, it is necessary to calibrate the angle θ between the probe shaft 25a and the z-axis. Here, the calibration is performed on the assumption that the variation in the inclination θ of the probe shaft 25a is suppressed within ± 10 ° due to the specifications at the time of manufacturing the probe 4 and the connector 29a.
[0046]
The control computer 7 first calibrates the probe axis tilt angle θ in a state where the normal direction of the main plane of the loop antenna 1 of the magnetic field probe 4 is parallel to the y direction (step 1605 state). For this purpose, the power source 33 of the vertical magnetic field generating reference antenna 32 is operated to supply an alternating current to the microstrip line 35 to generate a calibration magnetic field (step 1608). Next, the control computer 7 outputs the coordinate information immediately beside the microstrip line 35 of the vertical magnetic field generation reference antenna 32 to the probe moving mechanisms 19, 20, and 21, and the magnetic field probe 4 is directly beside the vertical magnetic field generation reference antenna 32. Is moved to the calibration position (step 1609). The magnetic field of the reference antenna 32 at this calibration position is parallel to the z direction.
[0047]
Next, the control computer 7 instructs the electromagnetic field detector 6 to measure the magnetic field intensity of the magnetic field probe 4 at the calibration position, and captures the measurement result and stores it in the memory 8 (step 1609). Further, the control computer 7 issues an instruction to the θ rotation drive source 26c of the probe direction displacement mechanism 27 to change the angle θ formed by the axial direction of the magnetic field probe 4 and the z axis to ± 10 ° by 1 °. Every time, the magnetic field intensity of the magnetic field probe 4 is measured by the electromagnetic field detector 6. All obtained data is stored in the memory 8. The control computer 7 detects the probe axis tilt angle θ when the magnetic field strength is minimum (null) from the relationship between the obtained magnetic field strength and the tilt θ (step 1610).
[0048]
The control computer 7 outputs the information of the inclination angle θ detected in step 1610 to the θ rotation drive source 26c of the probe direction displacement mechanism 27, and sets the inclination angle θ to an angle at which the magnetic field strength is minimized (null) ( Step 1611). Accordingly, the probe axis tilt angle θ of the magnetic field probe 4 can be minimized while the main plane of the loop antenna 1 is oriented in the y direction (the normal direction of the main plane is parallel to the x direction).
[0049]
Next, the tilt angle θ is further calibrated with the main plane of the loop antenna 1 of the magnetic field probe 4 oriented in the x direction (the normal direction of the main plane is parallel to the y direction).
[0050]
Since the direction of the loop antenna 1 in step 1611 is the y direction (the normal direction of the main plane is parallel to the x direction), the control computer 7 applies 90 ° to the ψ rotation drive mechanism 26a of the probe direction displacement mechanism 27. To rotate the loop antenna 1 in the x direction (step 1613).
Next, the control computer 7 gives an instruction to the electromagnetic field detector 6 to measure the magnetic field intensity of the magnetic field probe 4 at that position, and captures the measurement result and stores it in the memory 8. Further, the control computer 7 issues an instruction to the θ rotation drive source 26c of the probe direction displacement mechanism 27 to change the angle θ formed by the axial direction of the magnetic field probe 4 and the z axis to ± 10 ° by 1 °. Every time, the magnetic field intensity of the magnetic field probe 4 is measured by the electromagnetic field detector 6. All obtained data is stored in the memory 8. The control computer 7 detects the probe axis tilt angle θ when the magnetic field strength is minimum (null) from the relationship between the obtained magnetic field strength and the tilt θ (step 1614).
[0051]
The control computer 7 outputs the information of the inclination angle θ detected in step 1614 to the θ rotation drive source 26c of the probe direction displacement mechanism 27, and sets the inclination angle θ to an angle at which the magnetic field strength is minimum (null) ( Step 1615). Accordingly, the probe axis tilt angle θ of the magnetic field probe 4 can be minimized while the main plane of the loop antenna 1 is oriented in the x direction (the normal direction of the main plane is parallel to the y direction).
[0052]
This completes the calibration of the orientation of the magnetic field probe 4, but the orientation of the magnetic field probe 4 in step 1615 is the orientation for measuring the y-direction magnetic field in which the main plane of the loop antenna 1 faces the y-direction. The control computer 7 issues a 90 ° rotation instruction to the ψ rotation drive source 26a, and returns the magnetic field probe 4 to the state in which the main plane faces the x direction (step 1616). Further, the power supply 33 of the vertical magnetic field generation reference antenna 32 is instructed to stop the power supply so as not to affect the subsequent magnetic field measurement of the device under measurement.
[0053]
Through the above steps 1602 to 1617, the calibration of the orientation of the magnetic field probe 4 for measuring the magnetic fields in the x and y directions is completed, and the process proceeds to step 1506 in FIG. Measurement is performed separately in two directions, x and y.
[0054]
First, the control computer 7 causes the display device 9 to display a display prompting the user to operate the electronic circuit board 22 which is the device under measurement. Is input to the input device 10 (step 1506).
[0055]
If a command for completion of preparation is input, the control computer 7 first starts magnetic field measurement in the x direction. Specifically, in accordance with the initial values (measurement range, measurement pitch, etc.) input in step 1501, the probe moving mechanisms 19, 20, and 21 are instructed to operate on the designated measurement plane in the vicinity of the electronic circuit board 22. Then, the magnetic field probe 4 is scanned. During this scan, the electromagnetic field detector 6 measures the strength of the x-direction magnetic field on the measurement plane. At this time, all the measurement data is stored in the memory 8 (step 1507). At this time, since the magnetic field probe 4 is oriented in the x direction, magnetic field distribution data in the x direction of the magnetic field in the vicinity of the electronic circuit board 22 can be obtained.
[0056]
Next, in order to measure the magnetic field in the y direction, the ψ rotation drive source 26a is instructed to rotate 90 °, and the magnetic probe 4 is changed to the direction of the main plane of the loop antenna 1 in the y direction. Similarly to step 1507, magnetic field measurement in the y direction on the measurement plane is performed (step 1509). Thereby, magnetic field distribution data in the y direction of the magnetic field near the potential circuit board 22 can be obtained.
[0057]
When the near magnetic field measurement in the x and y directions is completed by the above steps, the control computer 7 removes the magnetic field probe 4 from the connector 29a to measure the magnetic field in the z direction, and the probe direction displacement mechanism 28 for the z direction measurement. A display prompting the user to switch to the connector 29b and a display prompting the user to stop the operation of the electronic circuit board 22 are displayed on the display device 9. Then, it waits for a user to input a preparation completion command (steps 1510 and 1511). In accordance with this display, the user replaces the magnetic field probe 4 attached to the connector 29a of the probe direction displacement mechanism 27 for measuring x and y directions with the connector 29b of the probe direction displacement mechanism 28 for measuring z direction. As shown in FIG. 5, the magnetic field probe 4 is attached to the connector 29b so that the axial direction of the probe 4 is substantially parallel to the y direction. Further, the electronic circuit board 22 is put into a non-operating state, and a preparation completion command is input.
[0058]
As described above, in the present embodiment, two magnetic field probes are not fixed to the connectors 29a and 29a in advance, but one magnetic field probe 4 is replaced and calibration is performed to measure x, y, and z. ing. The reason is that by using a plurality of magnetic field probes 4, measurement errors due to shape errors between the probes are prevented, and magnetic field measurements in the x, y, and z directions are performed with high accuracy.
[0059]
If a preparation completion command is input from the user, the control computer 7 proceeds to step 1512 and calibrates the posture of the probe for measuring the magnetic field in the z direction. Details of step 1512 will be described with reference to FIG. The steps of posture calibration of the magnetic field probe 4 for measuring the magnetic field in the z direction in FIG. 17 are almost the same as those described with reference to FIG. The calibration step of FIG. 17 differs from FIG. 16 in that the rotation angle φ of the magnetic field probe 4 is first calibrated using the magnetic field in the z direction generated from the vertical direction reference antenna 32, and then the horizontal direction reference antenna 31. Is to calibrate θ.
[0060]
First, in steps 1702 to 1706 in FIG. 17, the probe rotation angle φ is calibrated. First, a calibration magnetic field is generated from the vertical reference antenna 32, and the magnetic field probe 4 is moved to a calibration position directly beside the reference antenna 32. At this calibration position, the calibration magnetic field is parallel to the z-axis. Then, a magnetic field is measured while rotating the magnetic field probe 4 in the φ direction by the φ rotation driving source 26c, and the direction (rotation angle φ) of the magnetic field probe 4 at which the measured magnetic field intensity is minimized is detected. Turn. Thereby, the normal direction of the main plane of the loop antenna 1 is parallel to the y direction.
[0061]
Next, the probe axis tilt angle θ is calibrated in steps 1708 to 1711 in the direction of the loop antenna 1. For this calibration, a calibration magnetic field parallel to the x-axis direction generated by the horizontal reference antenna 31 is used. The magnetic field probe 4 is moved right above the horizontal reference antenna 31, and the magnetic field strength is measured while changing the tilt angle θ in the range of ± 10 ° by the θ rotation drive source 26b. Then, the inclination angle θ that minimizes the magnetic field intensity is detected, and the magnetic field probe 4 is inclined to the inclination angle θ. Thereby, the inclination angle θ when the main plane of the loop antenna 1 is in the y direction can be minimized.
[0062]
Next, calibration is performed in steps 1713 to 1716 to minimize the inclination angle θ when the main plane of the loop antenna 1 is in the z direction. First, the probe shaft rotation angle ψ is rotated by 90 ° by the ψ rotation drive source 26a, so that the main plane of the loop antenna 1 is oriented in the z direction (the normal direction of the main plane is parallel to the z axis). Then, using a calibration magnetic field parallel to the x-axis direction generated by the horizontal reference antenna 31, the magnetic field probe 4 is tilted by the θ rotation drive source 26b at a tilt angle θ within a range of ± 10 ° directly above the horizontal reference antenna 31. The magnetic field strength is measured while changing. Then, the inclination angle θ that minimizes the magnetic field intensity is detected, and the magnetic field probe 4 is inclined to the inclination angle θ. Thereby, the inclination angle θ when the main plane of the loop antenna 1 is in the z direction can be minimized.
[0063]
Thereby, the axial direction of the probe shaft 25a of the magnetic field probe 4 can be calibrated in parallel to the y direction, and the main plane direction of the loop antenna can be directed to the direction in which the magnetic field in the z direction can be detected most strongly. Thereby, the calibration of the orientation of the magnetic field probe 4 for measuring the magnetic field in the z direction in step 1512 of FIG. 15 is completed.
[0064]
In order to measure the z-direction magnetic field in the vicinity of the electronic circuit board 22 with the magnetic field probe that has been calibrated, the control computer 7 displays a message prompting the user to turn on the electronic circuit board 22 in step 1513. If the display device 9 is displayed and a preparation completion command is input to the input device 10, the process proceeds to step 1514. In step 1514, the control computer 7 operates the probe moving mechanisms 19, 20, and 21 of the xyz scanner 3 in accordance with the initial values (measurement range, measurement pitch, etc.) input in step 1501, and the magnetic field probe 4 is connected to the potential circuit. While scanning on the measurement plane in the vicinity of the substrate 22, the magnetic field detector 6 measures the z-direction magnetic field on the measurement plane and the z-direction magnetic field in the vicinity of the electronic circuit board 22. At this time, all the measurement data is stored in the memory 8.
[0065]
The control computer 7 displays the magnetic field strength distributions of the x-direction magnetic field, the y-direction magnetic field, and the z-direction magnetic field acquired in steps 1507, 1509, and 1514, respectively, on the display device 9 (step 1515).
[0066]
The three-dimensional near-field magnetic field measuring apparatus of the present embodiment includes a mechanism that can independently rotate the direction of the magnetic field probe 4 in each of φ, ψ, and θ directions in FIG. 4. The main plane of the loop antenna 1 can be calibrated so that the x-direction magnetic field, the y-direction magnetic field, and the z-direction magnetic field can be detected with the maximum intensity. Since magnetic field measurement is performed after calibration as described above, the x-direction magnetic field, the y-direction magnetic field, and the z-direction magnetic field can be separated and measured with high accuracy. In addition, since the calibration is performed while actually detecting the magnetic field strength, the directivity of the loop antenna 1 is obtained even when the shape of the magnetic field probe 4 is twisted and the main plane of the loop antenna 1 is twisted. Can be accurately oriented in the direction of the magnetic field to be measured.
[0067]
Therefore, the three-dimensional near magnetic field measuring apparatus according to the first embodiment can measure the near magnetic field of the device under measurement in three directions with high accuracy. Thereby, the magnetic field strength distribution of each of the magnetic fields in the three directions can be obtained with high accuracy. Further, by using the magnetic fields in the three directions, it is possible to specify the magnetic field generation source of the device under measurement with high accuracy.
[0068]
Further, in the three-dimensional near magnetic field measuring apparatus of the first embodiment, only the loop antenna 1 at the tip of one magnetic field probe 4 reaches the vicinity of the electronic circuit board 22, and the probe support mechanism 18 and the probe moving mechanism 19, 20 and 21 are not located near the electronic circuit board 22. Therefore, there is an advantage that the magnetic field near the electronic circuit board 22 can be prevented from being disturbed by the present apparatus to the minimum.
[0069]
(Embodiment 2)
Next, a three-dimensional near magnetic field measurement apparatus according to the second embodiment will be described.
[0070]
The three-dimensional near magnetic field measurement apparatus described in the first embodiment described above temporarily stops automatic control by the control computer 7 when moving from the magnetic field measurement in the x and y directions to the magnetic field measurement in the z direction. It was necessary to replace the magnetic field probe 4 with the hand. In addition, after the replacement of the probe 4, it is necessary to recalibrate the orientation of the probe 4. Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 6, a hinge mechanism 30 is provided to turn the tip of the probe support mechanism 18 together with the probe direction displacement mechanism 27, and the axial direction of the probe 4 can be changed from the z direction to the y direction without changing the probe 4. It was set as the structure switched to a direction. This makes it possible to use for x, y, and z magnetic field measurement without replacing the same probe 4 and to calibrate the direction of the magnetic field probe 4 only once, thereby greatly reducing the time required for measurement. This will be specifically described below.
[0071]
As shown in FIG. 6, a member 601 is attached to the tip of the probe support mechanism 18 by a hinge mechanism 30 so as to be rotatable with respect to the probe support mechanism 18. The hinge mechanism 30 has a rotation drive source, and the operation of this rotation drive source is controlled by the control computer 7. By rotating the hinge mechanism 30, the member 601 has two forms, a form in which the side surface 601 a is in contact with the distal end surface 18 a of the probe support mechanism 18 a and a form in which the member 601 is folded and the upper surface 601 b is in contact with the distal end surface 18 a. Can take form. A probe direction displacement mechanism 27 is arranged inside the member 601 as shown in FIG. Therefore, by operating the hinge mechanism 30, the magnetic field probe 4 is moved from the posture in which the axial direction for measuring the x and y magnetic fields is parallel to the z direction, and the axial direction for measuring the magnetic field in the z direction is parallel to the y direction. Can change to posture. Further, if the orientation of the probe 4 is calibrated at the time of measuring the magnetic field in the x and y directions, the accuracy of the orientation of the probe 4 when the member 601 is folded back and the probe 4 is changed to the position of the magnetic field measurement in the z direction is It is determined by the surface accuracy of the front end surface 18 a of the mechanism 18 and the shape accuracy of the member 601. Since the surface accuracy and the shape accuracy can be maintained at a certain level or more by the mechanical accuracy at the time of manufacture, it is easy to maintain the accuracy of the orientation of the probe 4 after the member 601 is folded back above a certain value.
[0072]
Since the configuration of other parts other than the calibration of the tip of the probe support mechanism 18 is the same as that of the first embodiment, the description thereof is omitted.
[0073]
Next, the operation of the three-dimensional near magnetic field measurement apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
[0074]
Steps 1500 to 1509 out of the steps in FIG. 18 are the same as steps 1500 to 1509 in FIG. 15 of the first embodiment, and thus description thereof is omitted. By these steps, the configuration of the magnetic field probe 4 for measuring the x and y directions and the measurement of the x direction magnetic field and the y direction magnetic field of the nearby magnetic field are completed. Thereafter, in the first embodiment, an operation of changing the magnetic field probe 4 by the user's hand is necessary. However, in this embodiment, the control computer 7 performs a rotation operation on the rotation drive source of the hinge mechanism 30. The member 601 is turned around the hinge mechanism 30. Thereby, the magnetic field probe 4 can be converted into a position where the axial direction is parallel to the y direction, that is, a position for measuring the z-direction magnetic field. Moreover, since the surface accuracy of the surface 18a and the shape accuracy of the member 601 are formed with high accuracy as described above, the normal direction of the main plane of the probe 4 is accurately oriented in the z direction by folding the member 601. Can do. Therefore, the process proceeds to step 1514 without recalibrating the probe direction, and the magnetic field in the z direction can be measured as in the first embodiment. Finally, as in the first embodiment, in step 1515, the control computer 7 processes the measurement data thus far and displays the magnetic field strength distribution of each direction component on the display device.
[0075]
In the second embodiment, when the member 601 is turned back in step 1801, the orientation of the magnetic field probe 4 is guaranteed by the shape accuracy of the member 601b, but after step 1801, before the step 1514 The calibration of the magnetic field probe for z-direction measurement can be performed again by performing steps 1511 and 1512 of the first embodiment. When calibration is performed again, it takes time for calibration. However, since the accuracy of directing the maximum directionality of the loop antenna 1 in the z direction can be further improved, a magnetic field in the z direction is required. The accuracy of measurement can be improved. As described above, even when the calibration in the z direction is performed again, the apparatus of the second embodiment does not bother the user to replace the probe 4, so that steps 1511 and 1506 are performed. By starting and stopping the power supply to the potential circuit board 22 by the control computer 7, step 1505 and subsequent steps in FIG. 18 can be performed fully automatically.
[0076]
In the first and second embodiments described above, the calibration operation is automatically performed, but it can also be performed manually. To enable manual calibration, the user can select manual calibration mode or automatic calibration mode when entering the calibration steps of steps 1505 and 1513. In the manual calibration mode, the control computer 7 always waits for input from the input device 10 at each subsequent step, and after the rotation ψ, angle φ, and inclination θ are input from the user, ψ, φ, θ, The rotation drive sources 26a, 26b, and 26c are instructed to change the posture of the probe 4. Further, the magnetic field strength information detected from the posture is sequentially displayed on the display device 9. As a result, the user can perform calibration by detecting the null point while viewing the result. In addition to a configuration in which the angle values of ψ, φ, and θ are directly input by the user, a configuration in which the angle value is changed in 1 ° steps with a cursor key may be employed. Since the flow of operation of the apparatus after entering the magnetic field measurement is the same as in the first and second embodiments, description thereof is omitted.
[0077]
As described above, the three-dimensional near-field magnetic field measuring apparatus according to the second embodiment can also accurately direct the direction in which the loop antenna 1 has the maximum directivity in the direction of the magnetic field to be measured. For this reason, the near magnetic field of the device under test can be separated in three directions and measured with high accuracy. By using the magnetic fields in these three directions, the magnetic field generation source of the device under measurement can be specified with high accuracy.
[0078]
In the first and second embodiments, the reference antennas 31 and 32 shown in FIGS. 7 and 8 are provided as antennas for generating a calibration magnetic field. However, the reference antenna is limited to this configuration. It is not something. For example, a loop antenna 936 connected to a termination resistor 934 and a power source 933 as shown in FIG. 9 can be arranged on the boards 701 and 702 to be a vertical reference antenna 932 and a horizontal reference antenna 931, respectively. Further, a monopole antenna 937 connected to a power source 933 as shown in FIG. 10 can be arranged on the substrates 701 and 702 to be a horizontal reference antenna 1031 and a vertical reference antenna 1032 respectively. Furthermore, a dipole antenna 938 connected to a power source 933 as shown in FIG. 11 can be arranged on the substrates 701 and 702 to be a horizontal reference antenna 1131 and a vertical reference antenna 1132, respectively. 8 to 11, the outer wall of the y-direction probe moving mechanism 20 can be used instead of the yz substrate 702.
[0079]
Further, as shown in FIG. 12, the horizontal reference antenna 31 can be configured as a microstrip line similar to the configuration of FIG. 8, and a vertical reference antenna 932 using a loop antenna 936 can be arranged beside this. . In the configuration of FIG. 12, since two antennas can be mounted on the xy substrate 701, the calibration magnetic field generator 5 does not need to be three-dimensional and can be made flat.
[0080]
Further, in the apparatus of the first and second embodiments described above, the probe direction displacement mechanism 27 has ψ, φ, θ as shown in FIG. 4 to rotate the magnetic field probe 4 in the ψ, φ, θ direction. Although each rotation mechanism is provided and the operation is realized by the rotation drive sources 26a, 26b, and 26c, the probe direction displacement mechanism 18 that can perform three types of operations by a single mechanism is also possible.
[0081]
The three-dimensional near magnetic field measurement devices of the first and second embodiments display the intensity distribution of the x direction magnetic field, the y direction magnetic field, and the z direction magnetic field measured on the measurement plane near the electronic circuit board 22, respectively. Although it is configured to display only on the apparatus 10, it has a function of causing the control computer 7 to process the x-direction magnetic field, the y-direction magnetic field, and the z-direction magnetic field intensity and specify the coordinate position of the electromagnetic wave generation source of the electronic circuit board 22. It is also possible to Specifically, the control computer 7 is provided with a calculation unit that calculates the generation source of the electromagnetic wave by back-calculating from the near magnetic field distribution measured as described above. The function of the calculation unit is realized by the CPU in the control computer 7 executing a program stored in the memory 8. The calculation unit assumes that electromagnetic wave generation sources exist at a plurality of different positions in the device under test (electronic circuit board 22), and that there is an electromagnetic wave generation source having a predetermined intensity and phase for each assumed position. Be virtual. And the intensity | strength of the near magnetic field presumed to be produced by the said virtual electromagnetic wave generation source is calculated at each of a plurality of measurement points in the vicinity of the device under measurement.
[0082]
Then, a correlation is calculated between the calculated estimated near magnetic field strength and the near magnetic field strength actually measured by the magnetic field probe 4 at the measurement point, and a virtual electromagnetic wave that generates a magnetic field that matches the actually measured near magnetic field strength from this correlation. Identify the location, intensity and phase of the source. Thereby, the electromagnetic wave generation source of the device under test is searched. As a method of obtaining the correlation, a method of taking the inner product of the calculated estimated near magnetic field strength distribution vector and the actually measured near magnetic field strength distribution vector can be used. The calculated estimated near magnetic field strength distribution vector is obtained by setting the estimated near magnetic field strength distribution at each calculated measurement point as a vector strength having a dimension corresponding to the number of measurement points. As the measured near magnetic field strength distribution vector, the actually measured near field strength distribution at each measured measurement point is set as a vector strength having a dimension corresponding to the number of measurement points. Then, by the inner product calculation, the existence probability of the electromagnetic wave generation source of the device under measurement at each of the above assumed positions can be obtained, and the position of the electromagnetic wave generation source can be obtained using the existence probability.
[0083]
When determining the position of the electromagnetic wave generation source in this way, for example, only the measured x-direction magnetic field and y-direction magnetic field are used, and the position of the current flowing in the device under test in the z-direction orthogonal to these is specified by the above method. By doing so, the calculation can be simplified. In this case, as an electromagnetic wave generation source, a z-direction current is assumed, an x-direction magnetic field and a y-direction magnetic field generated from the assumed current are calculated, and a correlation between these and the actually measured x-direction magnetic field and y-direction magnetic field is obtained. Like that. Similarly, it is possible to specify the current position in the y direction using the measured magnetic fields in the x and z directions, and specify the current position in the x direction using the magnetic fields in the y and z directions. It is also possible to do so.
[0084]
Further, in the above-described specifying method, the measurement points can be points positioned at a certain interval on a measurement surface parallel to the xy plane parallel to the electronic circuit board 22 or the like, for example. The electromagnetic wave generation source assumed for the electronic circuit board 22 can also be assumed to be a current flowing on a plane parallel to the xy plane set in the electronic circuit board 22.
[0085]
Further, in addition to the function of searching for the electromagnetic wave generation source of the electronic circuit board 22, the control computer 7 further has a function of calculating the far electromagnetic field intensity generated at the remote position of the potential circuit board 22 from the searched electromagnetic wave generation source. It is also possible to provide.
[0086]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a near magnetic field measuring device that can measure the near magnetic field of the device under measurement with high accuracy in the xyz direction.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing directivity of the present invention and a conventional loop antenna.
FIG. 2 is a block diagram showing the overall configuration of the three-dimensional near magnetic field measurement apparatus according to the first embodiment of the present invention.
3 is a perspective view showing a specific configuration of an xyz scanner 3 of the three-dimensional near magnetic field measurement apparatus of FIG. 1. FIG.
4 is an explanatory diagram showing a configuration of probe direction displacement mechanisms 27 and 28 of the three-dimensional near magnetic field measurement apparatus of FIG. 1; FIG.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing the shapes and orientations of connectors 26a and 26b of probe direction displacement mechanisms 27 and 28;
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a configuration of a probe support mechanism 18 of a three-dimensional near magnetic field measurement apparatus according to a second embodiment of the present invention.
7 is an explanatory diagram showing a configuration of a calibration magnetic field generator 5 of the three-dimensional near magnetic field measuring apparatus of FIG. 1; FIG.
8 is an explanatory diagram showing a circuit configuration of the calibration magnetic field generator 5 in FIG. 8;
FIG. 9 is an explanatory diagram showing another configuration example of a calibration magnetic field generator that can be used in the three-dimensional near magnetic field generator of FIG. 1;
10 is an explanatory diagram showing another configuration example of a calibration magnetic field generator that can be used in the three-dimensional near magnetic field generator of FIG. 1;
FIG. 11 is an explanatory diagram showing another configuration example of a calibration magnetic field generator that can be used in the three-dimensional near magnetic field generator of FIG. 1;
12 is an explanatory diagram showing another configuration example of a calibration magnetic field generator that can be used in the three-dimensional near magnetic field generator of FIG. 1;
13 is an explanatory view showing a state in which the magnetic field probe 4 is arranged in the magnetic field near the calibration magnetic field generator of FIG.
14 is a graph showing the magnetic field strength detected when the magnetic field probe 4 is rotated in the ψ direction in FIG. 13;
FIG. 15 is a flowchart showing the operation of the control computer when the three-dimensional near magnetic field generation apparatus according to the first embodiment of the present invention performs near magnetic field measurement.
FIG. 16 is a flowchart showing detailed contents of step 1505 in FIG. 15;
FIG. 17 is a flowchart showing detailed contents of step 1513 in FIG. 15;
FIG. 18 is a flowchart showing the operation of the control computer when the three-dimensional near magnetic field generation apparatus according to the second embodiment of the present invention performs near magnetic field measurement.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Loop antenna, 2 ... Uniform magnetic field, 3 ... xyz scanner, 4 ... Magnetic field probe, 5 ... Magnetic field generator for calibration, 6 ... Electromagnetic field detector, 7 ... Control computer, 8 ... Memory, 9 ... Display device DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Input device, 15 ... Magnetic field strength information, 18 ... Probe support mechanism, 19 ... X direction probe movement mechanism, 20 ... Y direction probe movement mechanism, 21 ... Z direction probe movement mechanism, 22 ... Electronic circuit board, 23 ... Pedestal, 24 ... signal cable, 25a ... probe shaft, 25b ... female screw part, 26a ... ψ rotational drive source, 26b ... θ rotational drive source, 26c ... φ rotational drive source, 27 ... probe direction displacement for x, y direction measurement Mechanism: 28 ... z-direction measuring probe direction displacement mechanism, 29a, 29b ... Magnetic field probe mounting connector, 30 ... Hinge mechanism, 31 ... Horizontal reference antenna, 32 ... Vertical reference antenna , 33 ... power supply, 34 ... termination resistor, 35 ... microstrip line, 400 ... θ axis, 401 ... φ axis, 701 ... xy substrate, 702 ... yz substrate, 936 ... loop antenna, 937 ... monopole antenna, 938 ... dipole antenna.

Claims

A pedestal on which an object to be measured is mounted on an xy plane composed of an x-axis and a y-axis orthogonal to the x-axis, and a magnetic field probe facing the pedestal along a z-axis orthogonal to the x-axis and the y-axis A magnetic field strength is detected from a holding unit to hold, a moving unit for moving the magnetic field probe along the x-axis, the y-axis, and the z-axis in the vicinity of the measurement target, and an output of the magnetic field probe. A magnetic field detection unit, and a calibration unit that performs calibration for adjusting the direction in which the directivity of the magnetic field probe is maximum to the direction of the magnetic field to be detected,
The calibration unit, in order to change the orientation of the magnetic field probe with respect to said base, a probe deflection unit for displacing the holding portion, and the calibration field generator for generating a magnetic calibration field in a predetermined direction, the probe A control unit for controlling the operation of the displacement unit,
The probe displacement unit rotates the magnetic field probe around the holding unit, rotates the magnetic field probe together with the holding unit in the xy plane, or tilts the holding unit with respect to the z axis, Changing the orientation of the magnetic field probe relative to the pedestal;
Wherein the control unit is configured by the probe deflection unit to change the orientation of the magnetic field probe in said calibration magnetic field from the magnetic field intensity detected through the magnetic field detecting unit from the magnetic field probe at that time of the directivity of the magnetic field probe A near magnetic field measuring apparatus characterized by detecting a direction.

The near magnetic field measurement apparatus according to claim 1,
The control unit detects the direction of the magnetic field probe when the output of the magnetic field intensity from the magnetic field detection unit is minimized, thereby determining the direction of the magnetic field probe to have the minimum directivity. To match
Rotating around an axis of the retaining portion of the magnetic field probe at this time, the rotation in the xy plane, and with reference to the orientation with respect to the pedestal by any angle inclined with respect to the z-axis, predetermined the A near magnetic field measuring apparatus, wherein the calibration is performed by displacing the magnetic field probe by an angle.

In claim 2,
The probe displacing unit has a function of displacing the magnetic field probe with respect to at least two angles of rotation about the holding unit as an axis, rotation within the xy plane, and inclination with respect to the z axis. Have
The near field magnetic field measuring apparatus characterized in that the control unit performs calibration by detecting a magnetic field along the x axis, the y axis, and the z axis with reference to the two angles .

In claim 2,
The calibration magnetic field generation unit includes a first antenna formed on the xy plane and a second antenna formed on a yz plane including the y axis and the z axis, and the first antenna and the second antenna. To generate magnetic fields for calibration in two directions orthogonal to each other ,
The control unit uses the calibration magnetic field in the two directions to rotate the magnetic field probe about the holding unit by the probe displacement unit, rotate in the xy plane, and tilt with respect to the z axis. in, determine the angle at which the output is minimum of the magnetic field detector in each vicinity magnetic field generator, characterized in that these angles and the reference.

The near magnetic field measurement apparatus according to claim 1 ,
The near magnetic field measuring device, wherein the holding unit has two probe mounting parts for replacing the magnetic field probe.

An apparatus for exploring the source of electromagnetic waves generated by a measurement object,
a measuring unit for measuring a spatial distribution of the near magnetic field of the measurement object mounted on an xy plane composed of an x axis and a y axis orthogonal to the x axis; and a source of the electromagnetic wave by back-calculating from the measured near magnetic field distribution And an arithmetic unit for obtaining
The measuring unit includes a holding portion for holding the magnetic field probe so as to face the object to be measured along a z-axis orthogonal to the x-axis and the y-axis, the said magnetic field probes in the vicinity of the measurement target x A moving part for moving along the axis, the y-axis and the z-axis, a magnetic field detecting part for detecting a magnetic field intensity from the output of the magnetic field probe, and a direction in which the directivity of the magnetic field probe is maximized A calibration unit that performs calibration to match the direction of the power magnetic field,
The calibration unit, in order to change the orientation of the magnetic field probe with respect to the measurement target, and the probe displacement portion for displacing the holding portion, and the calibration field generator for generating a magnetic calibration field in a predetermined direction, wherein A control unit for controlling the operation of the probe displacement unit ,
The probe displacement unit rotates the magnetic field probe around the holding unit, rotates the magnetic field probe together with the holding unit in the xy plane, or tilts the holding unit with respect to the z axis, Changing the orientation of the magnetic field probe relative to the pedestal;
Wherein the control unit, wherein the probe deflection unit by said calibration field to change the direction of the magnetic field probe, the magnetic field intensity detected through the magnetic field detecting unit from the magnetic field probe at that time of the directivity of the magnetic field probe An electromagnetic wave source exploration device characterized by detecting a direction.

In claim 6 ,
The computing unit is
Assuming that an electromagnetic wave source exists at a plurality of different positions in the measurement target, and there is an electromagnetic wave source having a predetermined intensity and phase at each of the assumed positions, the measurement unit generates a near magnetic field. A near magnetic field calculating means for calculating a distribution of a near magnetic field estimated to occur at each of the measured measurement points;
Source search means for specifying the position, intensity, and phase of the source to be searched by obtaining the correlation between each of the plurality of near magnetic field distributions calculated by the near magnetic field calculation means and the measured near magnetic field distribution. An electromagnetic wave source exploration device comprising: