JP4369909B2 - Magnetic property measuring method and measuring instrument - Google Patents

Magnetic property measuring method and measuring instrument Download PDF

Info

Publication number
JP4369909B2
JP4369909B2 JP2005215947A JP2005215947A JP4369909B2 JP 4369909 B2 JP4369909 B2 JP 4369909B2 JP 2005215947 A JP2005215947 A JP 2005215947A JP 2005215947 A JP2005215947 A JP 2005215947A JP 4369909 B2 JP4369909 B2 JP 4369909B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
magnetic
magnetic field
impulse response
measurement
response
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2005215947A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2007033195A (en
Inventor
伊佐男 佐々木
万助 佐々木
淳 佐々木
仁 森
Original Assignee
株式会社テスラ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社テスラ filed Critical 株式会社テスラ
Priority to JP2005215947A priority Critical patent/JP4369909B2/en
Publication of JP2007033195A publication Critical patent/JP2007033195A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4369909B2 publication Critical patent/JP4369909B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Description

本発明は、検出コイルを用いて磁性体試料の磁気特性を測定する磁気特性測定方法及び測定器に関し、特に、検出コイルにより検出された磁性体試料の磁化変化に対応する応答信号が減衰振動を伴う場合の応答信号の補正方法に関する。   The present invention relates to a magnetic property measuring method and a measuring instrument for measuring a magnetic property of a magnetic material sample using a detection coil, and in particular, a response signal corresponding to a change in magnetization of a magnetic material sample detected by the detection coil exhibits a damped vibration. The present invention relates to a method for correcting a response signal when accompanied.

磁性体の磁化の検出には、一般的に検出コイルが用いられている。磁性体の磁化変化または、位置変化等によって検出コイル内部の磁束が変化するように、検出コイルを配置すると、この磁束変化に比例した起電力が検出コイルに生じる。この起電力は、磁性体試料の磁化変化に対応する応答信号として検出コイルの両端より出力される。本願では、以降の記述において、この磁性体試料の磁化変化に対応する検出コイルの出力信号を応答信号と呼称する。この応答信号を検出し、積分等の信号処理をすることにより、磁化信号を得ることができる。   A detection coil is generally used to detect the magnetization of the magnetic material. When the detection coil is arranged so that the magnetic flux inside the detection coil changes due to a change in magnetization or position of the magnetic material, an electromotive force proportional to the change in magnetic flux is generated in the detection coil. This electromotive force is output from both ends of the detection coil as a response signal corresponding to the change in magnetization of the magnetic sample. In the present application, in the following description, the output signal of the detection coil corresponding to the magnetization change of the magnetic sample is referred to as a response signal. By detecting the response signal and performing signal processing such as integration, a magnetization signal can be obtained.

以下に、従来の磁化検出装置の中でも最も一般的であると思われる、検出コイルを用いた交流磁化検出装置の概要について、図13を用いて説明する。図13に示す交流磁化検出装置は、被測定試料である磁性体試料5に測定磁界を印加するための磁界コイル1a、1b、磁界コイル1a、1bに励磁電流を供給する励磁電源2、その測定磁界によって変化する磁性体試料5の磁化を検出するための検出コイル3、この検出コイル3より出力される応答信号を積分し、積分信号を磁化比例電圧として出力する積分器4、測定磁界を検出し磁界比例電圧を出力する測定磁界検出部6、および、磁化比例電圧と磁界比例電圧をXYグラフとして表示する表示部7を備える。測定磁界検出部6は、一例として、磁界コイル1a、1bに流れる励磁電流を測定し、磁界比例電圧に変換しても良い。   Hereinafter, an outline of an AC magnetization detection device using a detection coil, which is considered to be the most common among conventional magnetization detection devices, will be described with reference to FIG. The AC magnetization detection apparatus shown in FIG. 13 includes magnetic field coils 1a and 1b for applying a measurement magnetic field to a magnetic sample 5 as a sample to be measured, an excitation power source 2 for supplying an excitation current to the magnetic field coils 1a and 1b, and measurement thereof. A detection coil 3 for detecting the magnetization of the magnetic sample 5 that changes with the magnetic field, a response signal output from the detection coil 3 is integrated, an integrator 4 that outputs the integrated signal as a magnetization proportional voltage, and a measurement magnetic field is detected. A measurement magnetic field detection unit 6 that outputs a magnetic field proportional voltage, and a display unit 7 that displays the magnetization proportional voltage and the magnetic field proportional voltage as an XY graph. As an example, the measurement magnetic field detection unit 6 may measure the excitation current flowing in the magnetic field coils 1a and 1b and convert it into a magnetic field proportional voltage.

励磁電源2によって磁界コイル1a、1bに交流電流を流すと、磁性体試料5には測定磁界が印加される。この測定磁界の変化に追随して磁性体試料5の磁化が変化し、検出コイル3を貫く磁束量が変化し、検出コイル3に起電力が生じ、検出コイル3の両端より応答信号が出力される。この応答信号を取り込み、積分器4で積分すると、磁化比例電圧を得ることが出来る。測定磁界検出部6で得られた磁界比例電圧を横軸に、積分器4で得られた磁化比例電圧を縦軸とし、XYグラフとして表示部7に出力すれば、磁性体の磁気特性を表すヒステリシスループ(MHループ)が表示される。 When an alternating current is passed through the magnetic field coils 1 a and 1 b by the excitation power supply 2, a measurement magnetic field is applied to the magnetic material sample 5. Following the change in the measurement magnetic field, the magnetization of the magnetic sample 5 changes, the amount of magnetic flux passing through the detection coil 3 changes, an electromotive force is generated in the detection coil 3, and response signals are output from both ends of the detection coil 3. The When this response signal is taken in and integrated by the integrator 4, a magnetization proportional voltage can be obtained. If the magnetic field proportional voltage obtained by the measurement magnetic field detection unit 6 is plotted on the horizontal axis, the magnetization proportional voltage obtained by the integrator 4 is plotted on the vertical axis, and output to the display unit 7 as an XY graph, the magnetic characteristics of the magnetic material are expressed. A hysteresis loop (MH loop) is displayed.

ここで、検出コイル3を貫く磁束は、磁性体試料5の磁化に起因する成分と測定磁界に起因する成分との重ねあわせであるため、磁化に起因する成分のみを抽出するための工夫が必要である。その工夫の例として、図14に示すように、検出コイル3に対して、逆巻きかつ同巻数、同断面積の補償コイル8を検出コイル3に直列につなぎ、測定磁界に起因する成分をキャンセルさせる方法がある。 Here, since the magnetic flux penetrating the detection coil 3 is a superposition of the component caused by the magnetization of the magnetic sample 5 and the component caused by the measurement magnetic field, a device for extracting only the component caused by the magnetization is necessary. It is. As an example of the device, as shown in FIG. 14, a method of canceling a component caused by a measurement magnetic field by connecting a compensation coil 8 having a reverse winding, the same number of turns, and the same cross-sectional area to the detection coil 3 in series with the detection coil 3. There is.

上述した従来の磁気特性測定器において、問題とされるのが、検出コイル3がある特定の共振周波数を有することである。これは、検出感度を上げるために、検出コイル3の巻数を多くすると、巻線間の浮遊容量が無視できなくなり、検出コイル3のインダクタンスと巻線間の浮遊容量がある周波数で共振を起こすことによる。その結果、特に、検出コイル3内の磁束変化が共振周波数以上の周波数成分を持った場合、しばしば検出コイル3の応答信号には、減衰振動波形が含まれることとなる。この振動波形が生じた際の計測結果(ヒステリシスループ)を図15に示す。図15に示すように、検出コイル3からの応答信号に減衰振動波形が含まれる場合、その計測結果は信頼のおけるものではなく、正確な磁気特性の測定において問題である。   In the conventional magnetic property measuring instrument described above, the problem is that the detection coil 3 has a certain resonance frequency. This is because if the number of turns of the detection coil 3 is increased in order to increase the detection sensitivity, the stray capacitance between the windings cannot be ignored, and resonance occurs at a certain frequency with the inductance of the detection coil 3 and the stray capacitance between the windings. by. As a result, especially when the change in magnetic flux in the detection coil 3 has a frequency component equal to or higher than the resonance frequency, the response signal of the detection coil 3 often includes a damped oscillation waveform. FIG. 15 shows the measurement result (hysteresis loop) when this vibration waveform occurs. As shown in FIG. 15, when the response signal from the detection coil 3 includes a damped vibration waveform, the measurement result is not reliable and is a problem in accurate magnetic characteristic measurement.

そこで、本発明は、巻線間の浮遊容量が問題となる検出コイルを用いて測定された応答信号に対して、浮遊容量の影響を補正し、より正確な磁気特性が測定できる磁気特性測定方法を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention corrects the influence of stray capacitance on a response signal measured using a detection coil in which stray capacitance between windings is a problem, and can measure more accurate magnetic characteristics. The purpose is to provide.

請求項1記載の磁気特性測定方法は、磁性体試料の磁気特性を検出する検出コイルのインパルス応答を求めるインパルス応答測定ステップと、磁性体試料に測定磁界を印加する磁界印加ステップと、測定磁界に対する磁性体試料の磁化変化に対応する応答信号を検出コイルより検出する検出ステップと、検出ステップで得られた応答信号を、インパルス応答との逆畳込みによって補正する補正ステップを含む。
この方法によれば、浮遊容量の影響がある検出コイルの出力を適正に補正して、より正しい磁気特性を測定することが出来る。
請求項2記載の磁気特性測定方法のインパルス応答測定ステップでは、インパルス応答を、検出コイルにステップ磁界を印加した場合の検出コイルの応答波形から求める。
請求項3記載の磁気特性測定方法のインパルス応答測定ステップでは、インパルス応答を、検出コイルにインパルス電流を注入した場合の検出コイルの応答波形から求める。
これらの方法によれば、応答信号の補正に必要な検出コイルのインパルス応答を的確に求めることが出来る。
請求項4記載の磁気特性測定方法では、インパルス応答を、振幅項と指数関数項と余弦関数項と単位ステップ関数項の積からなる近似インパルス応答で近似する。
請求項5記載の磁気特性測定方法では、近似インパルス応答を、検出ステップにおいて検出した応答信号から求める。
請求項6記載の磁気特性測定方法では、近似インパルス応答を、応答信号の周波数分析スペクトラムから求める。
請求項7記載の磁気特性測定方法では、近似インパルス応答を、応答信号を時間軸上で表した減衰振動波形から求める。
これらの方法によれば、検出コイルのインパルス応答を、減衰振幅をもつ比較的簡易な式で近似し、近似式の調整パラメーターを、実測した応答パルスの周波数分析スペクトラムあるいは減衰振動波形から求めることが出来る。その結果、通常の検出コイルに広く適用可能な近似インパルス応答を得られる。
請求項10記載の磁気特性測定器は、磁性体試料に測定磁界を印加する磁界コイルと、測定磁界を発生する励磁電流を磁界コイルに流す励磁電源と、測定磁界を検出し、磁界比例電圧を出力する磁界検出部と、測定磁界に対する磁性体試料の磁化変化に対応する応答信号を出力する検出コイルと、応答信号を、検出コイルのインパルス応答との逆畳込みによって補正し、補正信号を出力する補正部と、補正信号を積分して、磁性体試料の磁化量に比例する磁化比例電圧を出力する積分部と、磁界比例電圧と磁化比例電圧とを用いて、磁性体試料のM−Hループを表示する表示部とを備える。
この構成によれば、浮遊容量の影響がある検出コイルの応答信号を適正に補正して、より正しい磁気特性を測定することが出来る磁気特性測定器を提供できる。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a magnetic characteristic measuring method comprising: an impulse response measuring step for obtaining an impulse response of a detection coil for detecting a magnetic characteristic of a magnetic sample; a magnetic field applying step for applying a measurement magnetic field to the magnetic sample; A detection step of detecting a response signal corresponding to a change in magnetization of the magnetic sample by a detection coil; and a correction step of correcting the response signal obtained in the detection step by deconvolution with an impulse response.
According to this method, it is possible to appropriately correct the output of the detection coil affected by the stray capacitance and to measure more correct magnetic characteristics.
In the impulse response measurement step of the magnetic characteristic measuring method according to claim 2, the impulse response is obtained from the response waveform of the detection coil when a step magnetic field is applied to the detection coil.
In the impulse response measurement step of the magnetic characteristic measuring method according to claim 3, the impulse response is obtained from the response waveform of the detection coil when the impulse current is injected into the detection coil.
According to these methods, the impulse response of the detection coil necessary for correcting the response signal can be accurately obtained.
In the magnetic characteristic measuring method according to the fourth aspect, the impulse response is approximated by an approximate impulse response including a product of an amplitude term, an exponential function term, a cosine function term, and a unit step function term.
In the magnetic characteristic measuring method according to the fifth aspect, the approximate impulse response is obtained from the response signal detected in the detection step.
In the magnetic characteristic measuring method according to the sixth aspect, the approximate impulse response is obtained from the frequency analysis spectrum of the response signal.
In the magnetic characteristic measuring method according to the seventh aspect, the approximate impulse response is obtained from the damped oscillation waveform representing the response signal on the time axis.
According to these methods, the impulse response of the detection coil is approximated by a relatively simple expression having an attenuation amplitude, and the adjustment parameter of the approximate expression can be obtained from the frequency analysis spectrum of the actually measured response pulse or the attenuation vibration waveform. I can do it. As a result, an approximate impulse response that can be widely applied to a normal detection coil can be obtained.
The magnetic property measuring instrument according to claim 10 is a magnetic field coil for applying a measurement magnetic field to a magnetic sample, an excitation power source for passing an excitation current for generating the measurement magnetic field to the magnetic field coil, a measurement magnetic field, and a magnetic field proportional voltage. A magnetic field detector that outputs, a detection coil that outputs a response signal corresponding to the change in magnetization of the magnetic sample with respect to the measurement magnetic field, and a response signal that is corrected by deconvolution with the impulse response of the detection coil, and a correction signal is output A correction unit that integrates the correction signal and outputs a magnetization proportional voltage proportional to the amount of magnetization of the magnetic sample, and a magnetic field sample M-H using the magnetic field proportional voltage and the magnetization proportional voltage. A display unit for displaying a loop.
According to this configuration, it is possible to provide a magnetic characteristic measuring instrument that can appropriately correct the response signal of the detection coil that is affected by the stray capacitance and measure more correct magnetic characteristics.

本発明によれば、巻線間の浮遊容量が問題となる検出コイルを用いて測定された応答信号に対して、浮遊容量の影響を補正し、より正確な磁気特性が測定できる磁気特性測定方法および測定器を提供することができる。   According to the present invention, a magnetic characteristic measuring method capable of correcting the influence of stray capacitance and measuring more accurate magnetic characteristics with respect to a response signal measured using a detection coil in which stray capacitance between windings is a problem. And a measuring instrument can be provided.

(逆畳込みの手法) (Deconvolution method)

具体的な実施の形態の説明の前に、本発明の要となる検出コイルの出力信号に対する逆畳込みの手法について簡単に説明する。 Prior to the description of a specific embodiment, a method for deconvolution of the output signal of the detection coil, which is the key of the present invention, will be briefly described.

検出コイルにインパルスを入力した場合、分布容量の影響により、検出コイルの応答出力には減衰振動波形が含まれることになる。このインパルス入力に対する分布容量の影響を加味した検出コイルの応答出力を、本願では、インパルス応答と呼称する。このインパルス応答は、一般的に各検出コイルに固有の波形を持つ。 When an impulse is input to the detection coil, the response output of the detection coil includes a damped vibration waveform due to the influence of the distributed capacity. In the present application, the response output of the detection coil that takes into account the influence of the distributed capacitance on the impulse input is referred to as an impulse response. This impulse response generally has a waveform unique to each detection coil.

ここで、分布容量の影響のない理想的な検出コイルを想定する。この理想的な検出コイルを、本願では理想検出コイルと呼称する。分布容量の影響がないため、この理想検出コイルの出力する応答信号は、減衰振動波形の含まれない「真」の応答信号といえる。本願発明の主題は、現実の検出コイルから出力される減衰振動波形の含まれた応答信号から、仮にコイルが理想検出コイルである場合の減衰振動波形の含まれない応答信号を近似的に推定することにある。 Here, an ideal detection coil that is not affected by the distributed capacitance is assumed. This ideal detection coil is referred to as an ideal detection coil in the present application. Since there is no influence of the distributed capacity, the response signal output from the ideal detection coil can be said to be a “true” response signal that does not include a damped oscillation waveform. The subject of the present invention is to approximately estimate a response signal that does not include a damped vibration waveform when the coil is an ideal detection coil from a response signal that includes a damped vibration waveform output from an actual detection coil. There is.

ここで、インパルス応答をh(t)、実際の磁化反転による理想検出コイルの応答信号をx(t)、実際の磁化反転による現実の検出コイルの応答信号をy(t)とすると、これらの応答信号間には、「数1」の畳み込み積分が成立する。「数1」の数式中に現れる記号「*」は、畳み込み積分を表す演算記号である。
Here, if the impulse response is h (t), the response signal of the ideal detection coil due to actual magnetization reversal is x (t), and the response signal of the actual detection coil due to actual magnetization reversal is y (t), these A convolution integral of “Equation 1” is established between the response signals. The symbol “*” appearing in the formula of “Equation 1” is an arithmetic symbol representing convolution integration.

一般に数値解析においては、連続関数ではなく離散系関数を用いた方が、計算が容易である。そこで「数1」を離散系関数で表すこととする。離散系におけるサンプリング周期をTとすれば、t=nTとして、連続関数h(t)、y(t)、x(t)を離散系関数h(n)、y(n)、x(n)と置き換えることができる。よって、「数1」を離散系関数で示せば、「数2」の畳み込み和が成立する。
In general, in numerical analysis, it is easier to use a discrete function rather than a continuous function. Therefore, “Expression 1” is expressed by a discrete function. If the sampling period in the discrete system is T, t = nT, and the continuous functions h (t), y (t), x (t) are the discrete system functions h (n), y (n), x (n). Can be replaced. Therefore, if “Equation 1” is expressed by a discrete function, the convolution sum of “Equation 2” is established.

ここで、「数2」の各項のz変換をY(z)、H(z)、X(z)とする。z変換の定義は、「数3」の通りである。zは離散系伝達関数で用いられる演算子であり、このz変換を用いることにより、離散系における過渡応答の数値解析が容易になる。
Here, the z transformation of each term of “Equation 2” is Y (z), H (z), and X (z). The definition of z-transform is as “Equation 3”. z is an operator used in a discrete transfer function. By using this z transformation, numerical analysis of a transient response in a discrete system is facilitated.

「数3」を用いて「数2」をz変換し整理すると伝達関数Y(z)、H(z)、X(z)の状態方程式「数4」を得ることができる。
When “Equation 2” is z-transformed and arranged using “Equation 3”, the state equation “Equation 4” of the transfer functions Y (z), H (z), and X (z) can be obtained.

ここで、インパルス応答H(z)の逆関数を一般式で「数5」のように記述する。
Here, an inverse function of the impulse response H (z) is described by a general formula as shown in “Formula 5”.

これを「数4」に代入して整理すればX(z)とY(z)の関係式「数6」が得られる。
By substituting this into “Equation 4” and arranging it, the relational expression “Equation 6” between X (z) and Y (z) is obtained.

「数6」を逆z変換して再度離散系関数で表すと、検出コイルの逆回路を表す差分方程式「数7」が得られる。「数7」の定数群aj,biは、インパルス応答h(n)を測定しz変換することにより定めることができる。測定された応答信号y(k)を「数7」に代入することにより、理想検出コイルの応答信号x(k)、すなわち、浮遊容量の影響の無い検出コイルの応答信号を得ることができる。
When “Equation 6” is inversely z-transformed and represented by a discrete system function again, a difference equation “Equation 7” representing the inverse circuit of the detection coil is obtained. The constant group aj, bi of “Equation 7” can be determined by measuring the impulse response h (n) and z-transforming it. By substituting the measured response signal y (k) into “Equation 7”, the response signal x (k) of the ideal detection coil, that is, the response signal of the detection coil without the influence of stray capacitance can be obtained.

(第一の実施の形態) (First embodiment)

図1は、本発明の第一の実施の形態における磁気特性測定器のブロック図である。本形態の磁気特性測定器は、磁性体試料15に測定磁界を印加するための磁界コイル11a、11b、この磁界コイル11a、11bに励磁電流を流すための励磁電源12、測定磁界を検出し、磁界比例電圧を出力する磁界検出部16、測定磁界に対する磁性体試料15の磁化変化に対応する応答信号を出力する検出コイル13、この検出コイルに生じた応答信号を検出コイルのインパルス応答との逆畳込みによって補正し、補正信号を出力する補正部19と、補正信号を積分して磁性体試料15の磁化量に比例する磁化比例電圧を出力する積分器14と、磁界比例電圧と磁化比例電圧とを用いて、磁性体試料15のM−Hループを表示する表示部17とを備える。   FIG. 1 is a block diagram of a magnetic property measuring instrument according to the first embodiment of the present invention. The magnetic property measuring instrument of this embodiment detects magnetic field coils 11a and 11b for applying a measurement magnetic field to the magnetic material sample 15, an excitation power source 12 for flowing an excitation current through the magnetic field coils 11a and 11b, a measurement magnetic field, A magnetic field detection unit 16 that outputs a magnetic field proportional voltage, a detection coil 13 that outputs a response signal corresponding to a change in magnetization of the magnetic sample 15 with respect to the measurement magnetic field, and a response signal generated in the detection coil is opposite to the impulse response of the detection coil. A correction unit 19 that corrects by convolution and outputs a correction signal, an integrator 14 that integrates the correction signal and outputs a magnetization proportional voltage proportional to the amount of magnetization of the magnetic sample 15, a magnetic field proportional voltage and a magnetization proportional voltage And a display unit 17 for displaying the MH loop of the magnetic material sample 15.

励磁電源12と磁界コイル11a、11bは、励磁電源12からの励磁電流が磁界コイル11a、11bに供給されるように接続される。検出コイル13は、磁界コイル11a、11bが発生する測定磁界が、ほぼ均一になる領域内(均一磁界範囲内)に配置する。また、被測定物である磁性体試料15は、均一磁界範囲内で、かつ、その試料の磁化変化によって検出コイル13を貫く磁束が変化するような位置に配置する。検出コイル13から出力される応答信号は、補正部19および積分器14で処理されたのち表示部17に出力され、また、磁界検出部16からの出力も表示部に送られる。なお、磁界比例電圧、磁化比例電圧の信号レベルが低い場合は、これらの信号ラインにはプリアンプなどの信号増幅器が適宜挿入される。 The excitation power supply 12 and the magnetic field coils 11a and 11b are connected so that the excitation current from the excitation power supply 12 is supplied to the magnetic field coils 11a and 11b. The detection coil 13 is disposed in a region where the measurement magnetic field generated by the magnetic field coils 11a and 11b is substantially uniform (within a uniform magnetic field range). Further, the magnetic sample 15 as the object to be measured is arranged in a uniform magnetic field range and at a position where the magnetic flux penetrating the detection coil 13 is changed by the magnetization change of the sample. The response signal output from the detection coil 13 is processed by the correction unit 19 and the integrator 14 and then output to the display unit 17, and the output from the magnetic field detection unit 16 is also sent to the display unit. When the signal levels of the magnetic field proportional voltage and the magnetization proportional voltage are low, signal amplifiers such as preamplifiers are appropriately inserted into these signal lines.

また、磁界検出部16での測定磁界の検出方法としては、ガウスメーターやフラックスコイルなどで測定磁界を直接検出する方法がある。また、この磁界コイル11a、11bによって発生する測定磁界は、磁界コイル11a、11bに通電される励磁電流と比例関係にあるため、この励磁電流を検出することにより、測定磁界を間接的に推定する方法もある。励磁電流の検出には、磁界コイル11a、11bに直列に接続されたシャント抵抗、またはカレントトランスを用いる。 As a method for detecting the measurement magnetic field by the magnetic field detection unit 16, there is a method for directly detecting the measurement magnetic field with a gauss meter, a flux coil, or the like. In addition, since the measurement magnetic field generated by the magnetic field coils 11a and 11b is proportional to the excitation current that is passed through the magnetic field coils 11a and 11b, the measurement magnetic field is indirectly estimated by detecting the excitation current. There is also a method. For detection of the excitation current, a shunt resistor or a current transformer connected in series with the magnetic field coils 11a and 11b is used.

本形態の磁気特性測定器の動作を、図2に示すフローチャートに従って説明する。
(インパルス応答測定ステップS1)検出コイル13にインパルスを入力し、その入力に対する検出コイル13のインパルス応答を測定し、その測定結果より差分方程式「数7」の定数群ai、bjを算出して、差分方程式「数7」を定式化する。
The operation of the magnetic property measuring instrument of this embodiment will be described according to the flowchart shown in FIG.
(Impulse response measurement step S1) Impulse is input to the detection coil 13, the impulse response of the detection coil 13 with respect to the input is measured, and constant groups ai and bj of the difference equation “Equation 7” are calculated from the measurement result, The difference equation “Formula 7” is formulated.

ここで、差分方程式「数7」の定数群をインパルス応答h(n)より求める方法を以下に示す。インパルス応答測定ステップS1で測定されたインパルス応答は、離散系関数で表すことにより、「数8」で示される数列で書き下すことができる。ここで、Mは減衰振動波形であるインパルス応答がほぼ0に収束するまでのサンプル数である。
Here, a method for obtaining the constant group of the difference equation “Equation 7” from the impulse response h (n) will be described below. The impulse response measured in the impulse response measurement step S1 can be written down in a numerical sequence represented by “Equation 8” by expressing it as a discrete system function. Here, M is the number of samples until the impulse response, which is a damped oscillation waveform, converges to almost zero.

「数8」をz変換することにより「数9」が得られる。
“Equation 9” is obtained by z-transforming “Equation 8”.

ここで、「数9」の逆関数は「数10」である。
Here, the inverse function of “Equation 9” is “Equation 10”.

「数6」と「数7」の数式間の対応関係を、「数10」に適応すると補正のための差分方程式「数11」が求まる。後述する補正ステップS4においては、この差分方程式「数11」を用いて、逆畳込みによる応答信号の補正を行う。
When the correspondence relationship between the mathematical expressions of “Equation 6” and “Equation 7” is adapted to “Equation 10”, a differential equation “Equation 11” for correction is obtained. In the correction step S4 to be described later, the response signal is corrected by deconvolution using the difference equation “Equation 11”.

なお、一度得られた差分方程式「数11」は、検出コイル13が交換された場合や変形した場合を除き、常用的な補正式として、その後の測定時の補正に活用できる。つまり、このインパルス応答測定ステップS1は、一度この差分方程式「数11」を求めてしまえば、以降はその得られた補正式を利用すればよいため、その後の計測の都度に必ずしも行う必要はない。 Note that the differential equation “Equation 11” obtained once can be used for correction at the time of subsequent measurement as a regular correction expression, except when the detection coil 13 is replaced or deformed. That is, the impulse response measurement step S1 does not necessarily need to be performed for each subsequent measurement because once the difference equation “Equation 11” is obtained, the obtained correction equation may be used. .

上述したインパルス応答を測定し、逆畳込みのための差分方程式を決定するまでの過程を本願では、インパルス応答測定ステップと呼称する。 In the present application, the process from measuring the impulse response described above to determining the differential equation for deconvolution is referred to as an impulse response measurement step.

(磁界印加ステップS2)磁性体試料15に測定磁界を印加する。磁性体試料15をセットした後、励磁電源12から磁界コイル11a、11bに励磁電流を通電し、測定磁界を発生させる。なお、励磁電流は、正弦波波形の交流電流を用いるのが、一般的である。また、測定磁界が検出され、この測定磁界に比例した磁界比例電圧が表示部に出力される。測定磁界印加に関する、この一連の処理ステップを、本願では、磁界印加ステップと呼称する。   (Magnetic field application step S2) A measurement magnetic field is applied to the magnetic sample 15. After the magnetic material sample 15 is set, an excitation current is applied to the magnetic field coils 11a and 11b from the excitation power source 12 to generate a measurement magnetic field. The excitation current generally uses an alternating current having a sinusoidal waveform. Further, the measurement magnetic field is detected, and a magnetic field proportional voltage proportional to the measurement magnetic field is output to the display unit. This series of processing steps relating to the measurement magnetic field application is referred to as a magnetic field application step in the present application.

(検出ステップS3)磁性体試料15の磁化変化に対応して検出コイル13より出力される応答信号を検出する。磁界印加ステップS2で磁性体試料15に印加された測定磁界により、磁性体試料15の内部磁化が変化し、それに伴い、検出コイル13内部の磁束量が変化し、検出コイル13には起電力が発生し、磁性体試料15の磁化変化に対応する応答信号が出力される。一般に、磁性体試料15が薄膜などの場合、この応答信号は極めて微弱であるため、オペアンプ等の増幅器で信号を増幅する必要がある。検出コイル13の応答信号検出のための、この一連の処理ステップを、本願では、検出ステップと呼称する。 (Detection step S3) A response signal output from the detection coil 13 corresponding to the change in magnetization of the magnetic sample 15 is detected. Due to the measurement magnetic field applied to the magnetic sample 15 in the magnetic field application step S2, the internal magnetization of the magnetic sample 15 changes, and accordingly, the amount of magnetic flux inside the detection coil 13 changes, and an electromotive force is generated in the detection coil 13. The response signal corresponding to the magnetization change of the magnetic sample 15 is generated. In general, when the magnetic material sample 15 is a thin film or the like, the response signal is very weak, and therefore, it is necessary to amplify the signal with an amplifier such as an operational amplifier. This series of processing steps for detecting the response signal of the detection coil 13 is referred to as a detection step in the present application.

(補正ステップS4)検出ステップS3にて得られた検出コイル13の応答信号を補正する。検出コイル13の応答信号には、分布容量の影響による減衰振動波形が含まれている。この応答信号に補正を施し、分布容量の影響がない検出コイルを用いた場合に得られるであろう応答信号を得る。補正方法として、インパルス応答測定ステップS1で求めた差分方程式「数11」による逆畳込み処理を用いる。 (Correction step S4) The response signal of the detection coil 13 obtained in the detection step S3 is corrected. The response signal of the detection coil 13 includes a damped vibration waveform due to the influence of the distributed capacity. The response signal is corrected to obtain a response signal that would be obtained when using a detection coil that is not affected by the distributed capacitance. As a correction method, a deconvolution process using the difference equation “Equation 11” obtained in the impulse response measurement step S1 is used.

より具体的には、差分方程式「数11」に基づいた補正回路を構成して、逆畳込みを実行する。すなわち、図3は、本形態の磁気特性測定器に用いられる補正回路のブロック図である。入力端子51より入力された応答信号y(k)は、増幅器52によって、1/p0倍され、加算器53に送られる。ここでp0は差分方程式「数11」中の定数である。加算器53の出力は、遅延素子54−1へ送られる。遅延回路54−1へと送られた信号は、サンプリング周期Tの遅延を伴って、遅延回路54−2へと出力される。この遅延回路54−1の出力信号は、出力端子56から出力される出力信号x(k)より1サンプリング時間(=T)だけ遅れているのでx(k−1)と表せる。遅延回路54−1の場合と同様に、遅延回路54−2へと送られた信号x(k−1)は、さらにサンプリング周期Tの遅延を伴って、次段の遅延回路へと信号x(k−2)として出力される。以下同様に、信号は、M個の遅延回路を通過し、最終段である54−Mにおいては、T×Mだけの遅延を伴った信号x(k−M)が出力される。 More specifically, a correction circuit based on the difference equation “Equation 11” is configured to perform deconvolution. That is, FIG. 3 is a block diagram of a correction circuit used in the magnetic property measuring instrument of this embodiment. The response signal y (k) input from the input terminal 51 is multiplied by 1 / p0 by the amplifier 52 and sent to the adder 53. Here, p0 is a constant in the difference equation “Equation 11”. The output of the adder 53 is sent to the delay element 54-1. The signal sent to the delay circuit 54-1 is output to the delay circuit 54-2 with a delay of the sampling period T. Since the output signal of the delay circuit 54-1 is delayed by one sampling time (= T) from the output signal x (k) output from the output terminal 56, it can be expressed as x (k-1). As in the case of the delay circuit 54-1, the signal x (k-1) sent to the delay circuit 54-2 is further sent to the next delay circuit with a delay of the sampling period T. k-2). Similarly, the signal passes through M delay circuits, and in the final stage 54-M, a signal x (k−M) with a delay of T × M is output.

各遅延回路54−1〜Mより出力される遅延を伴ったM個の信号x(k−N)(Nは1からMまでの整数)は、それぞれ増幅器55−N(Nは1からMまでの整数)により、pN/p0倍される。pN(Nは1からMまでの整数)は、差分方程式「数11」中の定数である。その後、増幅器55−Nで増幅された各信号は、加算器53で加算され、出力端子56より補正信号x(k)として出力される。 The M signals x (k−N) (N is an integer from 1 to M) with a delay output from each delay circuit 54-1 to M are respectively amplifiers 55-N (N is from 1 to M). PN / p0 times. pN (N is an integer from 1 to M) is a constant in the difference equation “Equation 11”. Thereafter, the signals amplified by the amplifier 55 -N are added by the adder 53 and output from the output terminal 56 as the correction signal x (k).

この応答信号に対する一連の補正処理ステップを、本願では補正ステップと呼称する。図4にこの補正を加える前後の波形を示し、この補正の効果を示す。図4において、波形Fは、補正前の応答信号波形であり、図3のy(k)に相当する。分布容量の影響により減衰振動波形を含んでいることがわかる。波形Gは、補正回路による補正を施した後の応答信号波形(すなわち、補正信号波形)であり、図3のx(k)に相当する。補正回路の働きにより、減衰信号波形が除去され、「真」の応答波形が得られている。 A series of correction processing steps for the response signal is referred to as a correction step in the present application. FIG. 4 shows waveforms before and after applying this correction, and shows the effect of this correction. In FIG. 4, a waveform F is a response signal waveform before correction, and corresponds to y (k) in FIG. It can be seen that a damped oscillation waveform is included due to the influence of the distributed capacity. A waveform G is a response signal waveform (that is, a correction signal waveform) after correction by the correction circuit, and corresponds to x (k) in FIG. The attenuation signal waveform is removed by the action of the correction circuit, and a “true” response waveform is obtained.

(積分ステップS5)補正ステップにより補正された応答信号、すなわち補正信号は、さらに積分処理を施される。積分には、積分器を用いる方法、または、コンピュータなどを手段として数値計算を行い、積分を行う方法がある。この積分処理によって得られた信号は、磁化と比例関係にある磁化比例電圧として、表示部に出力される。この一連の補正信号の積分するステップを、本願では、積分ステップと呼称する。
図5にこの積分処理によって得られる波形を示す。波形Hは、補正ステップを含まない、すなわち、従来技術に基づいた測定方法で検出された磁化比例電圧の波形である。応答信号に含まれる減衰振動波形の影響が積分後の波形にも現れている。波形Iは、本願発明に基づいた測定方法で検出された磁化比例電圧の波形である。波形Hに見られるような減衰振動波形の影響が除去されていることに注意されたい。
(Integration Step S5) The response signal corrected by the correction step, that is, the correction signal is further subjected to integration processing. The integration includes a method using an integrator or a method of performing numerical calculation using a computer or the like as a means to perform integration. The signal obtained by this integration process is output to the display unit as a magnetization proportional voltage that is proportional to the magnetization. This step of integrating the series of correction signals is referred to as an integration step in the present application.
FIG. 5 shows a waveform obtained by this integration process. The waveform H does not include a correction step, that is, a waveform of a magnetization proportional voltage detected by a measurement method based on the prior art. The influence of the damped oscillation waveform included in the response signal also appears in the integrated waveform. A waveform I is a waveform of a magnetization proportional voltage detected by the measurement method based on the present invention. Note that the effect of the damped oscillation waveform as seen in waveform H has been removed.

(表示ステップS6)積分ステップS5において出力された磁化比例電圧を縦軸、磁界印加ステップS2において出力された磁界比例電圧を横軸としてディスプレイにXYグラフとして表示される。一般的には、マルチチャンネルオシロスコープなどを用いて表示する。この表示結果として、MHループが得られる。このMHループを表示するための一連の処理ステップを、本願では、表示ステップと呼称する。以上で本形態の磁気特性測定器の一連の動作が終了する。 (Display Step S6) An XY graph is displayed on the display with the magnetization proportional voltage output in the integration step S5 as the vertical axis and the magnetic field proportional voltage output in the magnetic field application step S2 as the horizontal axis. In general, display is performed using a multi-channel oscilloscope or the like. As a display result, an MH loop is obtained. A series of processing steps for displaying the MH loop is referred to as a display step in the present application. Thus, a series of operations of the magnetic property measuring instrument of this embodiment is completed.

(第二の実施の形態) (Second embodiment)

第二の実施の形態における磁気特性測定器のブロック図および測定動作のフローチャートは、上述した第一の実施の形態と同様であるが、本形態においては、インパルス応答測定ステップS1におけるインパルスの入力方法として、検出コイル13にステップ磁界を印加する方法を用いる。
図6を用いて、本形態のインパルス応答測定ステップS1をより具体的に説明する。パルス磁界の発生用コイルとして、パルス磁界発生用コイル21を用いる。パルス磁界発生用コイル21は、そのインダクタンスを抑えるため、極力内径を小さくし、かつ、極力巻き数を少なくする。負荷のインピーダンスが低いために、電流源22による電流供給が難しい場合は、電流源22の出力インピーダンスにあわせて、抵抗等をパルス磁界発生用コイル21に直列に接続する。このパルス磁界発生用コイル21には、電流の立ち上がり特性の良い電流源22を接続する。インパルス応答測定ステップS1において、この電流源22よりステップ状の電流をパルス磁界発生用コイル21に供給することによりステップ磁界を発生させる。ステップ磁界が加えられることにより、検出コイル23には、インパルス状の起電力が発生し、インパルス応答を検出することが出来る。
The block diagram of the magnetic property measuring instrument and the flowchart of the measurement operation in the second embodiment are the same as those in the first embodiment described above, but in this embodiment, the impulse input method in the impulse response measurement step S1 A method of applying a step magnetic field to the detection coil 13 is used.
The impulse response measurement step S1 of this embodiment will be described more specifically with reference to FIG. A pulse magnetic field generating coil 21 is used as a pulse magnetic field generating coil. In order to suppress the inductance of the pulse magnetic field generating coil 21, the inner diameter is made as small as possible and the number of turns is minimized. If it is difficult to supply current from the current source 22 because the load impedance is low, a resistor or the like is connected in series with the pulse magnetic field generating coil 21 in accordance with the output impedance of the current source 22. The pulse magnetic field generating coil 21 is connected to a current source 22 having good current rising characteristics. In the impulse response measurement step S1, a stepped magnetic field is generated by supplying a stepped current from the current source 22 to the pulse magnetic field generating coil 21. By applying the step magnetic field, an impulse electromotive force is generated in the detection coil 23, and the impulse response can be detected.

(第三の実施の形態) (Third embodiment)

第三の実施の形態における磁気特性測定器のブロック図および測定動作のフローチャートは、上述した第一の実施の形態と同様であるが、本形態においては、インパルス応答測定ステップS1におけるインパルスの入力方法として、検出コイルにインパルス電流を供給する方法を用いる。
図7を用いて、より具体的に説明する。検出コイル33に直列に抵抗34を接続し、抵抗34に並列にパルス電圧源32を接続する。インパルス応答測定ステップS1においては、パルス電圧源32よりパルス電圧を供給することにより、検出コイル33にインパルス電流を流し、その際のインパルス応答を測定する。このインパルス応答は、検出コイル13の浮遊容量の影響を含んでいる応答である。
The block diagram of the magnetic property measuring instrument and the flowchart of the measurement operation in the third embodiment are the same as those in the first embodiment described above, but in this embodiment, the impulse input method in the impulse response measurement step S1 A method of supplying an impulse current to the detection coil is used.
This will be described more specifically with reference to FIG. A resistor 34 is connected in series to the detection coil 33, and a pulse voltage source 32 is connected in parallel to the resistor 34. In the impulse response measurement step S1, an impulse current is supplied to the detection coil 33 by supplying a pulse voltage from the pulse voltage source 32, and the impulse response at that time is measured. This impulse response is a response including the influence of the stray capacitance of the detection coil 13.

(第四の実施の形態) (Fourth embodiment)

第四の実施の形態における磁気特性測定器のブロック図および測定動作のフローチャートは、上述した第一の実施の形態と同様であるが、測定動作のフローチャートが異なる。以下で、この測定の違いについて説明する。
本形態においては、図8に示されるフローチャートに従った測定動作が行われる。
(磁界印加ステップS11)試料に測定磁界を印加する。この磁界印加ステップS11の具体的内容は、第一の形態で説明された磁界印加ステップS2と同様である。
(検出ステップS12)検出コイル13より応答信号を検出する。この検出ステップS12の具体的内容は、第一の形態で説明された検出ステップS3と同様である。
(インパルス応答測定ステップS13)本形態と第一の形態との大きな違いは、以下に述べるインパルス応答測定ステップS13にある。本形態では、検出ステップS12で検出した応答信号より近似インパルス応答を算出し、逆畳込みの処理に用いる。
The block diagram of the magnetic property measuring instrument and the flowchart of the measurement operation in the fourth embodiment are the same as those of the first embodiment described above, but the flowchart of the measurement operation is different. Below, the difference of this measurement is demonstrated.
In this embodiment, a measurement operation according to the flowchart shown in FIG. 8 is performed.
(Magnetic field application step S11) A measurement magnetic field is applied to the sample. The specific contents of this magnetic field application step S11 are the same as the magnetic field application step S2 described in the first embodiment.
(Detection step S12) A response signal is detected by the detection coil 13. The specific content of this detection step S12 is the same as the detection step S3 described in the first embodiment.
(Impulse response measurement step S13) The major difference between this embodiment and the first embodiment is in the impulse response measurement step S13 described below. In this embodiment, an approximate impulse response is calculated from the response signal detected in the detection step S12 and used for the deconvolution process.

インパルス応答の波形は、「数12」で示される振幅項と指数関数項と余弦関数項と単位ステップ関数項の積からなる近似式で近似できる。図9にインパルス応答波形と「数12」より得られる近似波形とを重ねてあわせて示す。波形Dは実際の測定によって得られたインパルス応答であり、波形Eは、これを「数12」で近似したものである。この図の示すとおり、「数12」で示されるインパルス応答の近似式を用いれば、精度よくインパルス応答波形の近似値を得ることができる。また、検出ステップS12で検出された応答信号には、分布容量の影響による減衰振動波形が含まれているが、この減衰振動波形は、検出コイルのインパルス応答波形と近似性がある。すなわち、応答信号に含まれる減衰振動波形に、インパルス応答の近似式「数12」をフィッティングすることにより、近似的なインパルス応答を得ることができる。本願では、この近似的なインパルス応答を近似インパルス応答と呼称する。この手法によれば、「数12」が示すように、振動の周期を決める特性値ωと減衰の時定数であるαの2値によって、検出コイル13のインパルス応答特性を近似的に表すことができる。なお「数12」において、u(n)はステップ関数(n<0でu(n)=0,n>=0でu(n)=1である関数)、TはAD変換のサンプリング周期、A0はインパルス入力の大きさに比例する初期振幅を示す。インパルス応答測定ステップS13では、検出ステップS12で検出された応答信号を「数12」にフィッティングして近似インパルス応答を求め、求められた近似インパルス応答より、補正のための差分方程式を求める。以下にこの差分方程式の算出方法を記述する。
The waveform of the impulse response can be approximated by an approximate expression consisting of the product of the amplitude term, the exponential function term, the cosine function term, and the unit step function term expressed by “Equation 12”. FIG. 9 shows the impulse response waveform and the approximate waveform obtained from “Equation 12” in an overlapping manner. A waveform D is an impulse response obtained by actual measurement, and a waveform E is an approximation of this by “Equation 12”. As shown in this figure, the approximate value of the impulse response waveform can be obtained with high accuracy by using the approximate expression of the impulse response represented by “Equation 12”. In addition, the response signal detected in the detection step S12 includes a damped vibration waveform due to the influence of the distributed capacity, and this damped vibration waveform is close to the impulse response waveform of the detection coil. That is, an approximate impulse response can be obtained by fitting the approximate expression “Equation 12” of the impulse response to the damped oscillation waveform included in the response signal. In the present application, this approximate impulse response is referred to as an approximate impulse response. According to this method, as indicated by “Equation 12”, the impulse response characteristic of the detection coil 13 can be approximately represented by the binary value of the characteristic value ω that determines the period of vibration and α that is the time constant of attenuation. it can. In “Equation 12”, u (n) is a step function (a function where n <0 and u (n) = 0, n> = 0 and u (n) = 1), T is a sampling period of AD conversion, A0 indicates an initial amplitude proportional to the magnitude of the impulse input. In the impulse response measurement step S13, an approximate impulse response is obtained by fitting the response signal detected in the detection step S12 to “Equation 12”, and a difference equation for correction is obtained from the obtained approximate impulse response. The calculation method of this difference equation is described below.

インパルス応答の近似式「数12」をz変換することにより「数13」が得られる。
“Expression 13” is obtained by z-transforming the approximate expression “Expression 12” of the impulse response.

「数13」の逆関数は「数14」で表される。なお、「数14」では、後の差分方程式の導出のために、定数定義により「数5」に対応する式形に書き換えている。
The inverse function of “Equation 13” is expressed by “Equation 14”. It should be noted that “Expression 14” is rewritten into an expression corresponding to “Expression 5” by constant definition in order to derive a differential equation later.

よって、「数6」と「数7」の数式間の対応関係を、「数14」に適応すると補正のための差分方程式「数15」が求まる。後述する補正ステップS16においては、この差分方程式「数15」を用いて、応答信号の逆畳込み処理を行う。差分方程式「数15」の定数群は、インパルス応答の近似式「数12」の定数ωおよびαより簡単に算出できる。ここで得られた差分方程式「数15」は検出コイル13が交換された場合や変形した場合を除き、常用できる式として、その後の補正に利用できる。つまり、このインパルス応答測定ステップS13は、一度この差分方程式「数15」を求めておけば、以降はその得られた差分方程式「数15」を利用すればよいため、その後の計測の都度に必ずしも行う必要はない。
Therefore, if the correspondence between the mathematical expressions of “Equation 6” and “Equation 7” is applied to “Equation 14”, a differential equation “Equation 15” for correction is obtained. In a correction step S16 to be described later, the response signal is deconvolved using the difference equation “Equation 15”. The constant group of the difference equation “Equation 15” can be easily calculated from the constants ω and α of the approximate expression “Equation 12” of the impulse response. The difference equation “Equation 15” obtained here can be used for subsequent correction as a commonly used expression except when the detection coil 13 is replaced or deformed. That is, in the impulse response measurement step S13, once the difference equation “Equation 15” is obtained, the obtained difference equation “Equation 15” may be used thereafter. There is no need to do it.

(磁界印加ステップS14)実際の磁性測定に移るため、再び試料に測定磁界を印加する。この磁界印加ステップS11の具体的内容は、第一の形態で説明された磁界印加ステップS2と同様である。
(検出ステップS15)検出コイル13より応答信号を検出する。この検出ステップS12の具体的内容は、第一の形態で説明された検出ステップS3と同様である。
(Magnetic field application step S14) In order to move to actual magnetic measurement, a measurement magnetic field is again applied to the sample. The specific contents of this magnetic field application step S11 are the same as the magnetic field application step S2 described in the first embodiment.
(Detection step S15) A response signal is detected from the detection coil 13. The specific content of this detection step S12 is the same as the detection step S3 described in the first embodiment.

(補正ステップS16)検出ステップS15にて得られた応答信号に対して補正を施し、分布容量の影響がない検出コイルを用いた場合と同等の応答信号を得る。補正方法として、インパルス応答測定ステップS13で求めた差分方程式「数15」による逆畳込み処理を用いる。 (Correction step S16) The response signal obtained in the detection step S15 is corrected to obtain a response signal equivalent to that obtained when a detection coil not affected by the distributed capacity is used. As a correction method, a deconvolution process using the difference equation “Equation 15” obtained in the impulse response measurement step S13 is used.

より具体的には、差分方程式「数15」に基づいた補正回路を構成して、逆畳込みを実行する。すなわち、図10は、本形態の磁気特性測定器に用いられる補正回路のブロック図である。入力端子61より入力された応答信号y(k)は、遅延回路62−1へ送られる。遅延回路62−1へと送られた信号は、サンプリング周期Tの遅延を伴って、遅延回路62−2へと出力される。この遅延回路62−1の出力信号は、出力端子61から入力される入力信号y(k)より1サンプリング時間(=T)だけ遅れているのでy(k−1)と表せる。遅延回路62−1の場合と同様に、遅延回路62−2へと送られた信号y(k−1)は、サンプリング周期Tの遅延を伴って、遅延回路62−2より信号y(k−2)として出力される。次に、入力信号y(k)、遅延回路からの出力y(k−1)および、y(k−2)は、それぞれ、増幅器63−1、63−2、63−3によって、a0倍、a1倍、a2倍される。ここで、a0、a1、a2は、差分方程式「数15」中の定数である。次に、増幅器63−1、63−2、63−3によって増幅された信号は、加算器64でそれぞれ加え合わされ、加算器65へ出力される。 More specifically, a correction circuit based on the difference equation “Equation 15” is configured to perform deconvolution. That is, FIG. 10 is a block diagram of a correction circuit used in the magnetic property measuring instrument of this embodiment. The response signal y (k) input from the input terminal 61 is sent to the delay circuit 62-1. The signal sent to the delay circuit 62-1 is output to the delay circuit 62-2 with a delay of the sampling period T. Since the output signal of the delay circuit 62-1 is delayed by one sampling time (= T) from the input signal y (k) input from the output terminal 61, it can be expressed as y (k-1). As in the case of the delay circuit 62-1, the signal y (k−1) sent to the delay circuit 62-2 is transmitted from the delay circuit 62-2 to the signal y (k−) with a delay of the sampling period T. 2). Next, the input signal y (k), the output y (k-1) from the delay circuit, and y (k-2) are respectively a0 times by the amplifiers 63-1, 63-2, 63-3, It is multiplied by a1 and a2. Here, a0, a1, and a2 are constants in the difference equation “Equation 15”. Next, the signals amplified by the amplifiers 63-1, 63-2, and 63-3 are added by the adder 64 and output to the adder 65.

加算器65からの出力は、遅延回路66によって、サンプリング周期Tの遅延を伴って、増幅器67へと出力される。遅延回路66からの出力は、出力端子68から出力される出力信号x(k)より1サンプリング時間(=T)だけ遅れているのでx(k−1)と表せる。増幅器67へと出力された信号x(k−1)は、増幅器67によって(−b1)倍され、加算器65へと出力される。加算器65は、加算器64からの出力、すなわちa0・y(k)+a1・y(k−1)+a2・y(k−2)と、増幅器67からの出力、すなわち(−b1)・x(k−1)を加算して出力端子68より出力する。 The output from the adder 65 is output to the amplifier 67 by the delay circuit 66 with a delay of the sampling period T. Since the output from the delay circuit 66 is delayed by one sampling time (= T) from the output signal x (k) output from the output terminal 68, it can be expressed as x (k-1). The signal x (k−1) output to the amplifier 67 is multiplied by (−b1) by the amplifier 67 and output to the adder 65. The adder 65 outputs the output from the adder 64, that is, a0 · y (k) + a1 · y (k−1) + a2 · y (k−2), and the output from the amplifier 67, that is, (−b1) · x. Add (k−1) and output from the output terminal 68.

(積分ステップS17)補正ステップにより補正された応答信号、すなわち補正信号x(k)は、さらに積分処理を施される。この積分ステップS17の具体的内容は、第一の形態で説明された積分ステップS5と同様である。
(表示ステップS18)積分ステップS17において出力された磁化比例電圧を縦軸、磁界印加ステップS2において出力された磁界比例電圧を横軸としてディスプレイにXYグラフとして表示される。
(Integration Step S17) The response signal corrected by the correction step, that is, the correction signal x (k) is further subjected to integration processing. The specific content of the integration step S17 is the same as that of the integration step S5 described in the first embodiment.
(Display Step S18) The magnetization proportional voltage output in the integration step S17 is displayed on the display as an XY graph with the vertical axis representing the magnetization proportional voltage and the horizontal axis representing the magnetic field proportional voltage output in the magnetic field application step S2.

(第五の実施の形態)   (Fifth embodiment)

第五の実施の形態における磁気特性測定器のブロック図および測定動作のフローチャートは、上述した第四の実施の形態と同様であるが、本形態においては、インパルス応答測定ステップS13における、応答信号からの近似インパルス応答の算出方法として、応答信号の周波数分析スペクトラムを用いる。以下で、この手法を図11を用いて示す。応答信号41に、FFT等の処理42を施し、応答信号の周波数分析スペクトラム43を得る。応答信号41には、検出コイル13の浮遊容量による減衰振動波形が含まれているため、周波数分析スペクトラム43は、この検出コイル13の共振周波数fにピークを持つ。この共振周波数fの2π倍は、近似インパルス応答の式「数12」におけるωに相当する。この手法により、「数12」の2定数ω、αのうち一方が求まるため、近似インパルス応答を求めるためのフィッティングが容易になる。 The block diagram of the magnetic property measuring instrument and the flowchart of the measurement operation in the fifth embodiment are the same as those in the fourth embodiment described above, but in this embodiment, from the response signal in the impulse response measurement step S13. As a method for calculating the approximate impulse response, the frequency analysis spectrum of the response signal is used. Hereinafter, this technique will be described with reference to FIG. The response signal 41 is subjected to processing 42 such as FFT to obtain a frequency analysis spectrum 43 of the response signal. Since the response signal 41 includes a damped oscillation waveform due to the stray capacitance of the detection coil 13, the frequency analysis spectrum 43 has a peak at the resonance frequency f of the detection coil 13. This 2π times the resonance frequency f corresponds to ω in the expression “Equation 12” of the approximate impulse response. By this method, one of the two constants ω and α of “Equation 12” is obtained, so that fitting for obtaining an approximate impulse response is facilitated.

(第六の実施の形態) (Sixth embodiment)

第六の実施の形態における磁気特性測定器のブロック図および測定動作のフローチャートは、上述した第四の実施の形態と同様であるが、本形態においては、インパルス応答測定ステップS13における、応答信号からの近似インパルス応答の算出方法として、応答信号を時間軸上で表した減衰振動波形を用いる。この手法を、図12を用いて示す。図12は、応答信号を時間軸上で表した減衰振動波形を図示したものである。この減衰振動波形より、近似インパルス応答「数12」の2定数ω、αを求めることができる。まず、減衰振動波形がy=0の軸と交わる点、すなわちゼロクロス点の間隔Aより、ω=2π/2Aとしてωの値を求めることが出来る。また、第一のピークのピーク値をB、第二のピークのピーク値をCとすれば、α=(ln(B)−ln(C))/2Aとして、各減衰振動のピークの推移よりαを求めることが出来る。ここに、ln(X)は、変数Xに対する自然対数関数である。よって、応答信号を時間軸上で表した減衰振動波形より、容易に近似インパルス応答を算出することが可能である。 The block diagram of the magnetic property measuring instrument and the flowchart of the measurement operation in the sixth embodiment are the same as those in the fourth embodiment described above, but in this embodiment, from the response signal in the impulse response measurement step S13. As a method for calculating the approximate impulse response, a damped oscillation waveform representing the response signal on the time axis is used. This technique is shown using FIG. FIG. 12 illustrates a damped oscillation waveform representing the response signal on the time axis. From this damped oscillation waveform, the two constants ω and α of the approximate impulse response “Equation 12” can be obtained. First, the value of ω can be obtained as ω = 2π / 2A from the point where the damped vibration waveform intersects the axis of y = 0, that is, the interval A between the zero cross points. If the peak value of the first peak is B and the peak value of the second peak is C, α = (ln (B) −ln (C)) / 2A, and the transition of the peak of each damped vibration α can be obtained. Here, ln (X) is a natural logarithm function for the variable X. Therefore, it is possible to easily calculate the approximate impulse response from the damped vibration waveform representing the response signal on the time axis.

以上の6つの実施形態において、補正ステップ、積分ステップ、表示ステップ等々をコンピュータに実行させるためのソフトウェアを用いれば、本願発明に関わる多くの機能をコンピュータに担わせることが可能である。コンピュータにてこれらのステップを実行するためには、AD変換を行ってアナログ信号をデジタル信号に変換し、これをコンピュータに取り込む必要がある。AD変換には、コンピュータに内蔵可能なAD変換ボードを用いる。 In the above six embodiments, if software for causing a computer to execute a correction step, an integration step, a display step, and the like is used, it is possible to make the computer carry many functions related to the present invention. In order to execute these steps in a computer, it is necessary to perform AD conversion to convert an analog signal into a digital signal, and to import this into the computer. An AD conversion board that can be built into a computer is used for AD conversion.

補正ステップにおいては、逆畳込みのための差分方程式をコンピュータによる数値計算で解くことにより、図3、図10に示される補正回路と同様の補正を応答信号に対し行うことができる。 In the correction step, by solving the differential equation for deconvolution by numerical calculation by a computer, the same correction as the correction circuit shown in FIGS. 3 and 10 can be performed on the response signal.

積分ステップにおいては、補正ステップで得られた補正信号に対し、コンピュータによる数値積分を施すことにより、アナログ積分器で積分した場合と同様の積分結果を得ることができる。 In the integration step, an integration result similar to that obtained by integrating with an analog integrator can be obtained by performing numerical integration by a computer on the correction signal obtained in the correction step.

表示ステップにおいては、AD変換でコンピュータに取り込まれた磁界比例電圧、磁化比例電圧をコンピュータに接続されたディスプレイ上にXYグラフとして表示すればよい。 In the display step, the magnetic field proportional voltage and the magnetization proportional voltage captured by the computer by AD conversion may be displayed as an XY graph on a display connected to the computer.

本願発明の装置構成Apparatus configuration of the present invention 本願発明の測定動作フロー1Measurement operation flow 1 of the present invention インパルス応答より求まる補正回路Correction circuit obtained from impulse response 補正の効果Effect of correction 補正後の積分結果Integration result after correction ステップ磁界によるインパルス応答測定Impulse response measurement by step magnetic field インパルス電流によるインパルス応答測定Impulse response measurement by impulse current 本願発明の測定動作フロー2Measurement operation flow 2 of the present invention 「数12」によるインパルス応答の近似Approximation of impulse response by "Equation 12" 近似インパルス応答を用いた補正回路Correction circuit using approximate impulse response 周波数分析スペクトラムを用いた近似インパルス応答の算出Approximate impulse response calculation using frequency analysis spectrum 応答信号を時間軸上で表した減衰振動波形Damped vibration waveform of response signal on time axis 従来技術Conventional technology 補償コイルを用いた検出コイルの形状Shape of detection coil using compensation coil 減衰振動波形の含まれたMHループMH loop with damped vibration waveform

符号の説明Explanation of symbols

1a,1b 磁界コイル
2 励磁電源
3 検出コイル
4 積分器
5 磁性体試料
6 測定磁界検出部
7 表示部
8 補償コイル
11a,11b 磁界コイル
12 励磁電源
13 検出コイル
14 積分器
15 磁性体試料
16 測定磁界検出部
17 表示部
19 補正部
21 パルス磁界発生用コイル
22 電流源
23 検出コイル
31a,31b 磁界コイル
32 パルス電圧源
33 検出コイル
34 抵抗
35 補正部
41 応答波形
42 FFT等の信号処理
43 周波数分析スペクトラム
51 入力端子
52 増幅器
53 加算器
54−1,54−2,54−M 遅延回路
55−1,55−2,55−M 遅延回路
56 出力端子
61 入力端子
62−1,62−2 遅延回路
63−1,63−2,63−3 増幅器
64 加算器
65 加算器
66 遅延回路
67 増幅器
68 出力端子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1a, 1b Magnetic field coil 2 Excitation power supply 3 Detection coil 4 Integrator 5 Magnetic substance sample 6 Measurement magnetic field detection part 7 Display part 8 Compensation coils 11a and 11b Magnetic field coil 12 Excitation power supply 13 Detection coil 14 Integrator 15 Magnetic substance sample 16 Measurement magnetic field Detection unit 17 Display unit 19 Correction unit 21 Pulse magnetic field generating coil 22 Current source 23 Detection coil 31a, 31b Magnetic coil 32 Pulse voltage source 33 Detection coil 34 Resistance 35 Correction unit 41 Response waveform 42 Signal processing 43 such as FFT 43 Frequency analysis spectrum 51 Input Terminal 52 Amplifier 53 Adders 54-1, 54-2, 54-M Delay Circuits 55-1, 55-2, 55-M Delay Circuit 56 Output Terminal 61 Input Terminals 62-1 and 62-2 Delay Circuit 63 -1, 63-2, 63-3 Amplifier 64 Adder 65 Adder 66 Delay circuit 67 Amplifier 68 Output terminal

Claims (11)

磁性体試料の磁気特性を検出する検出コイルのインパルス応答を求めるインパルス応答測定ステップと、
前記磁性体試料に測定磁界を印加する磁界印加ステップと、
前記測定磁界に対する前記磁性体試料の磁化変化に対応する応答信号を前記検出コイルより検出する検出ステップと、
前記検出ステップで得られた前記応答信号を、前記インパルス応答との逆畳込みによって補正する補正ステップを含む、磁気特性測定方法。
An impulse response measurement step for obtaining an impulse response of a detection coil for detecting a magnetic property of the magnetic sample;
A magnetic field applying step for applying a measurement magnetic field to the magnetic sample;
A detection step of detecting, from the detection coil, a response signal corresponding to a change in magnetization of the magnetic sample with respect to the measurement magnetic field;
A magnetic property measurement method comprising: a correction step of correcting the response signal obtained in the detection step by deconvolution with the impulse response.
前記インパルス応答測定ステップでは、前記インパルス応答を、前記検出コイルにステップ磁界を印加した場合の応答波形から求める、請求項1記載の磁気特性測定方法。 The magnetic characteristic measurement method according to claim 1, wherein in the impulse response measurement step, the impulse response is obtained from a response waveform when a step magnetic field is applied to the detection coil. 前記インパルス応答測定ステップでは、前記インパルス応答を、前記検出コイルにインパルス電流を注入した場合の応答波形から求める、請求項1記載の磁気特性測定方法。 The magnetic characteristic measurement method according to claim 1, wherein in the impulse response measurement step, the impulse response is obtained from a response waveform when an impulse current is injected into the detection coil. 前記インパルス応答を、振幅項と指数関数項と余弦関数項と単位ステップ関数項の積からなる近似インパルス応答で近似する、請求項1記載の磁気特性測定方法。 The magnetic characteristic measuring method according to claim 1, wherein the impulse response is approximated by an approximate impulse response including a product of an amplitude term, an exponential function term, a cosine function term, and a unit step function term. 前記近似インパルス応答を、前記検出ステップにおいて検出した前記応答信号から求める、請求項4記載の磁気特性測定方法。 The magnetic characteristic measurement method according to claim 4, wherein the approximate impulse response is obtained from the response signal detected in the detection step. 前記近似インパルス応答を、前記応答信号の周波数分析スペクトラムから求める、請求項5記載の磁気特性測定方法。 The magnetic characteristic measurement method according to claim 5, wherein the approximate impulse response is obtained from a frequency analysis spectrum of the response signal. 前記近似インパルス応答を、前記応答信号を時間軸上で表した減衰振動波形から求める、請求項5記載の磁気特性測定方法。 The magnetic characteristic measurement method according to claim 5, wherein the approximate impulse response is obtained from a damped oscillation waveform representing the response signal on a time axis. 前記補正ステップでは、前記インパルス応答のz変換から求まる伝達関数を有する逆回路を構成して、前記検出ステップにおいて検出した前記応答信号を、前記逆回路を通すことによって補正する、請求項1記載の磁気特性測定方法。 The correction step comprises: forming an inverse circuit having a transfer function obtained from z-transform of the impulse response, and correcting the response signal detected in the detection step by passing through the inverse circuit. Magnetic property measurement method. 前記補正ステップでは、前記近似インパルス応答のz変換から求まる伝達関数を有する逆回路を構成して、前記検出ステップにおいて検出した前記応答信号を、前記逆回路を通すことによって補正する、請求項4記載の磁気特性測定方法。 5. The correction step includes configuring an inverse circuit having a transfer function obtained from z-transform of the approximate impulse response, and correcting the response signal detected in the detection step by passing the inverse circuit. Magnetic property measurement method. 磁性体試料に測定磁界を印加する磁界コイルと、
前記測定磁界を発生する励磁電流を前記磁界コイルに流す励磁電源と、
前記測定磁界を検出し、磁界比例電圧を出力する磁界検出部と、
前記測定磁界に対する前記磁性体試料の磁化変化に対応する応答信号を出力する検出コイルと、
前記応答信号を、前記検出コイルのインパルス応答との逆畳込みによって補正し、補正信号を出力する補正部と、
前記補正信号を積分して、前記磁性体試料の磁化量に比例する磁化比例電圧を出力する積分部と、
前記磁界比例電圧と前記磁化比例電圧とを用いて、前記磁性体試料のM−Hループを表示する表示部とを備えた、磁気特性測定器。
A magnetic field coil for applying a measurement magnetic field to a magnetic sample;
An excitation power source for passing an excitation current for generating the measurement magnetic field to the magnetic field coil;
A magnetic field detector that detects the measurement magnetic field and outputs a magnetic field proportional voltage;
A detection coil that outputs a response signal corresponding to a change in magnetization of the magnetic sample with respect to the measurement magnetic field;
A correction unit that corrects the response signal by deconvolution with the impulse response of the detection coil, and outputs a correction signal;
An integrator that integrates the correction signal and outputs a magnetization proportional voltage proportional to the magnetization of the magnetic sample;
A magnetic characteristic measuring instrument comprising: a display unit that displays an MH loop of the magnetic sample using the magnetic field proportional voltage and the magnetization proportional voltage.
前記補正部と前記積分部の少なくともいずれか一方をソフトウェアで実現した、請求項10記載の磁気特性測定器。 The magnetic property measuring instrument according to claim 10, wherein at least one of the correction unit and the integration unit is realized by software.
JP2005215947A 2005-07-26 2005-07-26 Magnetic property measuring method and measuring instrument Expired - Fee Related JP4369909B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005215947A JP4369909B2 (en) 2005-07-26 2005-07-26 Magnetic property measuring method and measuring instrument

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005215947A JP4369909B2 (en) 2005-07-26 2005-07-26 Magnetic property measuring method and measuring instrument

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2007033195A JP2007033195A (en) 2007-02-08
JP4369909B2 true JP4369909B2 (en) 2009-11-25

Family

ID=37792645

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005215947A Expired - Fee Related JP4369909B2 (en) 2005-07-26 2005-07-26 Magnetic property measuring method and measuring instrument

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4369909B2 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5644032B2 (en) * 2011-01-14 2014-12-24 株式会社日立産機システム Method and apparatus for measuring magnetic properties of ferromagnetic materials
JP6451262B2 (en) * 2014-11-28 2019-01-16 日立金属株式会社 Magnet characteristic measuring method and magnet characteristic measuring apparatus
CN117148249B (en) * 2023-10-26 2024-01-19 北京智芯微电子科技有限公司 Magnetic sensing chip testing device and method and magnetic sensing chip

Also Published As

Publication number Publication date
JP2007033195A (en) 2007-02-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4969647B2 (en) Method and apparatus for demodulating a signal
US20060070424A1 (en) Transducer acceleration compensation with frequency domain amplitude and/or phase compensation
JP5036818B2 (en) Measuring method and apparatus for potentiometric measuring probe
KR20120059956A (en) An apparatus for adaptively compensating position error of resolver
JP6554423B2 (en) LVDT sensor
CN110907827B (en) Motor transient distortion measuring method and system
EP2365345A2 (en) System and method of sensing an amplifier load current
EP2397864A1 (en) Electricity meter and method for determining a quantity
JP4369909B2 (en) Magnetic property measuring method and measuring instrument
JP5811210B2 (en) Magnetic detector
Hessling Dynamic metrology—an approach to dynamic evaluation of linear time-invariant measurement systems
US11513013B2 (en) Stress distribution measurement device and stress distribution measurement method
CN110263482B (en) Eddy impedance solving method and device based on cross correlation algorithm
JPH09145759A (en) Leakage current detector for zinc oxide type arrester
JP2001324520A (en) Impedance detection circuit, impedance detection device, and impedance detection method
JP7080757B2 (en) Impedance measuring device and impedance measuring method
JP2763255B2 (en) Passive element value measuring device using current vector
Kono et al. A highprecision AC Wheatstone bridge strain gauge
JP2021025799A (en) Iron loss measuring method and iron loss measuring device
JP2020041945A (en) Magnetic field detection sensor
RU2579868C1 (en) Method of measuring weber-ampere characteristics of electrotechnical article and device therefor
JP6135924B2 (en) Electromagnetic flow meter
US11719663B2 (en) Measuring apparatus
CN109342977B (en) Method and system for offsetting magnetic field alternating current interference
JP5721677B2 (en) Magnetometer

Legal Events

Date Code Title Description
A871 Explanation of circumstances concerning accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871

Effective date: 20070227

A975 Report on accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005

Effective date: 20070320

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20090818

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20090828

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140904

Year of fee payment: 5

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees