JP4972568B2 - 磁界測定装置と磁界測定値の補正方法 - Google Patents
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Description
例えば、3軸方式の磁気センサは一辺が50ミクロン程度の素子で、数ミリメートル幅の棒状の基板先端付近に搭載されている。この棒状の基板に磁気検出出力取り出し用の電極を取り付け、保護用の樹脂を被覆したものが磁気測定用プローブである。磁界測定機構中でこのプローブの先端を移動させて、測定対象物の近傍磁界を3次元的に測定する。
上記の課題を解決するために、本発明は、3軸方向の磁界を精密に測定することができる磁気測定装置と磁気測定方法を提供することを目的とする。
〈構成1〉
互いに直交する3軸方向の磁界を個別に測定できる検出素子を搭載した3軸センサと、この3軸センサを支持するアームを、磁界測定機構中で設定された互いに直交する3軸方向に自在に移動させるアクチュエータと、上記磁界測定機構中で設定された3軸のうちのいずれかの軸上に一対の基準点を設定し、上記アクチュエータを駆動して、上記一対の基準点間を結ぶ基準線に沿って上記3軸センサを直線的に移動させるセンサ駆動手段と、上記基準線と直交する交差直線上に、上記基準線を間に挟んで第1固定点と第2固定点とを設定し、上記第1固定点と第2固定点に、同一の磁石片を、互いに鏡像の関係になるように向けて支持する構成の第1固定手段と第2固定手段と、上記第1固定点に上記磁石片を支持した状態で、上記基準線上を一方から他方に向かって上記3軸センサを移動させたとき、上記基準線の方向と上記交差直線の方向の磁界を測定した結果を第1の測定結果として記憶装置に記憶させ、上記第2固定点に上記磁石片を支持した状態で、上記基準線上を一方から他方に向かって上記3軸センサを移動させたとき、上記基準線の方向と上記交差直線の方向の磁界を測定した結果を第2の測定結果として記憶装置に記憶させる測定結果記憶手段と、上記第1の測定結果と第2の測定結果のうち、上記基準線の方向の磁界測定値のゼロクロス点を比較し、両者が一致しないときは、上記3軸センサの上記基準線の方向と上記交差直線の方向の磁界測定値を補正する補正係数を選択して、両者が一致する補正係数を、上記基準線の方向と上記交差直線の方向の磁界測定値を求めるための補正係数に設定する補正係数演算手段とを備えたことを特徴とする磁界測定装置。
構成1に記載の磁界測定装置において、上記第1固定手段と第2固定手段とは、上記磁石片を支持する1個の支持台からなり、この支持台を上記第1固定点から上記第2固定点に移動する機構を備えたことを特徴とする磁界測定装置。
構成2に記載の磁界測定装置において、上記第1固定手段と第2固定手段とは、上記磁石片を支持する1個の支持台からなり、この支持台は、上記基準線と上記交差直線の交点上に、上記基準線と上記交差直線を含む面に対して垂直な回転軸を持つ回転テーブル上に配置されていることを特徴とする磁界測定装置。
構成2または3に記載の磁界測定装置において、上記支持台上で、上記磁石片を上記鏡像の関係になるように支持状態を切り替える切り替え機構を備えたことを特徴とする磁界測定装置。
構成1乃至3のいずれかに記載の磁界測定装置において、上記磁石片は、上記基準線に並行で、上記基準線と上記交差直線を含む面に垂直な側面を持つ支持板に固定されていることを特徴とする磁界測定装置。
互いに直交する3軸方向の磁界を個別に測定できる検出素子を搭載した3軸センサと、この3軸センサを支持するアームを、磁界測定機構中で設定された互いに直交する3軸方向に自在に移動させるアクチュエータと、上記磁界測定機構中で設定された3軸のうちのいずれかの軸上に一対の基準点を設定し、上記アクチュエータを駆動して、上記一対の基準点間を結ぶ基準線に沿って上記3軸センサを直線的に移動させるセンサ駆動手段とを設け、上記基準線と直交する交差直線上に、上記基準線を間に挟んで第1固定点と第2固定点とを設定し、上記第1固定点に上記磁石片を支持した状態で、上記基準線上を一方から他方に向かって上記3軸センサを移動させたとき、上記基準線の方向と上記交差直線の方向の磁界を測定した結果を第1の測定結果として記憶装置に記憶させ、上記第2固定点に、同一の磁石片を、上記第1固定点に支持されたときと互いに鏡像の関係になるように向けて支持し、上記第2固定点に上記磁石片を支持した状態で、上記基準線上を一方から他方に向かって上記3軸センサを移動させたとき、上記基準線の方向と上記交差直線の方向の磁界を測定した結果を第2の測定結果として記憶装置に記憶させる測定結果記憶手段と、上記第1の測定結果と第2の測定結果のうち、上記基準線の方向の磁界測定値のゼロクロス点を比較し、両者が一致しないときは、上記3軸センサの上記基準線の方向と上記交差直線の方向の磁界測定値を補正する補正係数を選択して、両者が一致する補正係数を、上記基準線の方向と上記交差直線の方向の磁界測定値を求めるための補正係数に設定することを特徴とする磁界測定装置の補正方法。
これらの図を用いて、本発明の装置の動作原理を説明する。3軸センサ14は、磁界測定機構18中を3軸方向に自在に移動できるようにアーム16に支持されている。磁界測定機構18のアクチュエータ20は、アーム16を、磁界測定機構18中で設定された互いに直交する3軸方向に移動させる機構群を備える。この機構群は、従来から、各種工作機械や測定装置に多用されているものであり、詳細な説明を省略する。
図のように、アーム16をX軸方向に移動させて3軸センサ14により磁石片28の前方の磁界を測定する。Y軸方向の磁界は、3軸センサ14が磁石片28の正面に位置したときに最大値になる。一方、X軸方向の磁界は、図のように、磁石片28の正面でゼロになり、その前後では向きを反転して次第に絶対値が大きくなる。
図に示すように、この装置は、3軸センサ14を支持するアーム16と、磁石片28を支持する回転テーブル56を備える。3軸センサ14を図のX軸方向に移動させて上記の測定を行う。このとき、X軸上に、一対の基準点22を設定する。一対の基準点22間を結ぶ線を基準線24とする。基準線24と直交する線を交差直線25とする。
この交差直線25上に、基準線24を間に挟んで第1固定点30と第2固定点32とを設定する。
図のグラフの形式は図2と同様である。図のように、第1の測定結果38と第2の測定結果40とは、極性が反転しているが、ほぼ同レベルの磁界測定値が得られている。基準線24と第1固定点30との間の距離と基準線24と第2固定点32との間の距離が等しくなければ、磁界測定値の絶対値は若干相違するが、Y軸方向磁界の最大値の位置とX軸方向磁界のゼロクロス点44の位置は、一致するはずである。しかしながら、磁界測定機構18中で設定された3軸方向と、3軸センサ14の検出素子の想定する測定系の3軸とが一致しないと、図のようにゼロクロス点44の位置にずれが生じる。
図において、磁界測定機構18中で設定されたX軸とY軸に対して、3軸センサ14の測定系のX軸とY軸を、P、Qと表した。3軸センサ14の測定系は、磁界測定機構18中のX−Y平面上でβだけ傾斜している。
磁界測定は、具体的にはこの図に示すように進められる。まず、ステップS11で、磁石を初期状態にセットする。即ち、磁石片28を第1固定点30に支持する。次に、ステップS12で、3軸センサ14を基準点22にセットをする。続いて、ステップS13で、3軸センサ14をX軸に沿って移動する。即ち、基準線24上を移動させる。ステップS14では、X軸とY軸方向の磁界測定をする。
ステップS31では、取得されたゼロクロス点(第1と第2)のX軸上の位置を比較する。ステップS32では、X軸上の位置が一致しているかどうかという判断をする。この判断の結果がイエスのときは補正の必要が無いから処理を終了する。ノーのときはステップS33の処理に移行する。ステップS33では、既に説明した多数の補正係数を保存した補正値テーブルを参照する。ステップS34では、取得した補正係数で第1の測定結果38と第2の測定結果40の測定値を補正する。ステップS35では、ゼロクロス点(第1と第2)の比較をする。ステップS36では、X軸上の位置が一致しているかどうかという判断をする。この判断の結果がイエスのときはステップS37の処理に移行し、使用した補正値を、実際の測定時に使用する補正係数としてセットする。ノーのときはステップS33の処理に戻り、ステップS33からステップS36の処理で、補正係数の探索を繰り返す。
12 検出素子
14 3軸センサ
16 アーム
18 磁界測定機構
20 アクチュエータ
22 基準点
24 基準線
25 交差直線
26 センサ駆動手段
28 磁石片
30 第1固定点
32 第2固定点
34 第1固定手段
36 第2固定手段
38 第1の測定結果
40 第2の測定結果
42 測定結果記憶手段
44 ゼロクロス点
46 補正係数
48 補正係数演算手段
50 支持台
52 センサ移動機構
54 交点
56 回転テーブル
58 切り替え機構
60 支持板
62 側面
Claims (6)
- 互いに直交する3軸方向の磁界を個別に測定できる検出素子を搭載した3軸センサと、
この3軸センサを支持するアームを、磁界測定機構中で設定された互いに直交する3軸方向に自在に移動させるアクチュエータと、
前記磁界測定機構中で設定された3軸のうちのいずれかの軸上に一対の基準点を設定し、前記アクチュエータを駆動して、前記一対の基準点間を結ぶ基準線に沿って前記3軸センサを直線的に移動させるセンサ駆動手段と、
前記基準線と直交する交差直線上に、前記基準線を間に挟んで第1固定点と第2固定点とを設定し、前記第1固定点と第2固定点に、同一の磁石片を、互いに鏡像の関係になるように向けて支持する構成の第1固定手段と第2固定手段と、
前記第1固定点に前記磁石片を支持した状態で、前記基準線上を一方から他方に向かって前記3軸センサを移動させたとき、前記基準線の方向と前記交差直線の方向の磁界を測定した結果を第1の測定結果として記憶装置に記憶させ、前記第2固定点に前記磁石片を支持した状態で、前記基準線上を一方から他方に向かって前記3軸センサを移動させたとき、前記基準線の方向と前記交差直線の方向の磁界を測定した結果を第2の測定結果として記憶装置に記憶させる測定結果記憶手段と、
前記第1の測定結果と第2の測定結果のうち、前記基準線の方向の磁界測定値のゼロクロス点を比較し、両者が一致しないときは、前記3軸センサの前記基準線の方向と前記交差直線の方向の磁界測定値を補正する補正係数を選択して、両者が一致する補正係数を、前記基準線の方向と前記交差直線の方向の磁界測定値を求めるための補正係数に設定する補正係数演算手段とを備えたことを特徴とする磁界測定装置。 - 請求項1に記載の磁界測定装置において、
前記第1固定手段と第2固定手段とは、前記磁石片を支持する1個の支持台からなり、この支持台を前記第1固定点から前記第2固定点に移動する機構を備えたことを特徴とする磁界測定装置。 - 請求項2に記載の磁界測定装置において、
前記第1固定手段と第2固定手段とは、前記磁石片を支持する1個の支持台からなり、この支持台は、前記基準線と前記交差直線の交点上に、前記基準線と前記交差直線を含む面に対して垂直な回転軸を持つ回転テーブル上に配置されていることを特徴とする磁界測定装置。 - 請求項2または3に記載の磁界測定装置において、
前記支持台上で、前記磁石片を前記鏡像の関係になるように支持状態を切り替える切り替え機構を備えたことを特徴とする磁界測定装置。 - 請求項1乃至3のいずれかに記載の磁界測定装置において、
前記磁石片は、前記基準線に並行で、前記基準線と前記交差直線を含む面に垂直な側面を持つ支持板に固定されていることを特徴とする磁界測定装置。 - 互いに直交する3軸方向の磁界を個別に測定できる検出素子を搭載した3軸センサと、
この3軸センサを支持するアームを、磁界測定機構中で設定された互いに直交する3軸方向に自在に移動させるアクチュエータと、前記磁界測定機構中で設定された3軸のうちのいずれかの軸上に一対の基準点を設定し、前記アクチュエータを駆動して、前記一対の基準点間を結ぶ基準線に沿って前記3軸センサを直線的に移動させるセンサ駆動手段とを設け、
前記基準線と直交する交差直線上に、前記基準線を間に挟んで第1固定点と第2固定点とを設定し、
前記第1固定点に前記磁石片を支持した状態で、前記基準線上を一方から他方に向かって前記3軸センサを移動させたとき、前記基準線の方向と前記交差直線の方向の磁界を測定した結果を第1の測定結果として記憶装置に記憶させ、
前記第2固定点に、同一の磁石片を、前記第1固定点に支持されたときと互いに鏡像の関係になるように向けて支持し、
前記第2固定点に前記磁石片を支持した状態で、前記基準線上を一方から他方に向かって前記3軸センサを移動させたとき、前記基準線の方向と前記交差直線の方向の磁界を測定した結果を第2の測定結果として記憶装置に記憶させる測定結果記憶手段と、
前記第1の測定結果と第2の測定結果のうち、前記基準線の方向の磁界測定値のゼロクロス点を比較し、両者が一致しないときは、前記3軸センサの前記基準線の方向と前記交差直線の方向の磁界測定値を補正する補正係数を選択して、両者が一致する補正係数を、前記基準線の方向と前記交差直線の方向の磁界測定値を求めるための補正係数に設定することを特徴とする磁界測定装置の補正方法。
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