JP5774397B2 - マトリックス方式鉄道車両内磁界測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、マトリックス方式鉄道車両内磁界測定装置に関するものである。

従来の鉄道車両内の磁界測定は、あらかじめ位置（空間座標）がわかるような目標物（水糸や定規）を非磁性体で組み、その場所で１点づつ磁界を測定する方式であった。

また、磁気浮上式鉄道車両においては、超電導コイルによる磁場の遮蔽（シールド）が重要な問題となっているので、簡便かつ速やかに磁界の分布の様子を測定することが求められていた（下記非特許文献１）。

笹川 卓 他 ３名，「フラックスの流れに注目した磁気シールド試験結果」，財団法人鉄道総合技術研究所，リニアドライブ研究会，ＬＤ−９４−０４２，（１９９４）

しかしながら、従来の鉄道車両内の磁界測定方法では、磁界の分布の様子を直接可視化することが難しいといった問題があった。

また、これまでの磁界測定方法では、空間座標データと磁界測定データを同時に取得することができず、測定後に別々に取得した座標データと磁界測定データを照らし合わせる作業が必要であった。

また、座標データの信頼性も低いといった問題があった。

本発明は、上記状況に鑑みて、磁界測定装置と表示装置の位置を対応させて表裏になるように設置することにより、鉄道車両内の磁界測定を速やかに行うとともに、磁界の分布の様子を直接可視化することができる、マトリックス方式鉄道車両内磁界測定装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕マトリックス方式鉄道車両内磁界測定装置において、磁界測定センサー（２）と表示素子（４）とを備え、前記磁界測定センサー（２）と前記表示素子（４）の位置を対応させて共通の基板（１）の表裏になるように設置し、前記磁界測定センサー（２）とその周辺回路には、前記磁界測定センサー（２）のｘ軸方向（水平方向）に接続されるマルチプレクサ（１１）と、前記磁界測定センサー（２）のｙ軸方向（垂直方向）に接続されるマルチプレクサ（１２）と、このマルチプレクサ（１１）と（１２）が接続されるマイクロコントローラ（１３）とを配置し、かつ前記表示素子（４）とその周辺回路には、前記表示素子（４）のｘ軸方向（水平方向）に接続されるマルチプレクサ（１５）と、前記表示素子（４）のｙ軸方向（垂直方向）に接続されるマルチプレクサ（１６）と、このマルチプレクサ（１５）と（１６）が接続されるマイクロコントローラ（１７）とを配置して、前記磁界測定センサー（２）からの出力を実効値に変換し、ＡＤ変換器によりＡＤ変換し、このＡＤ変換された信号を前記表示素子（４）に出力し、前記磁界測定センサー（２）の出力を走査することにより、鉄道車両内の磁界の分布状況を直接可視化する。

〔２〕上記〔１〕記載のマトリックス方式鉄道車両内磁界測定装置において、直流磁界を想定し、実効値変換を平均値変換とすることを特徴とする。

〔３〕上記〔１〕又は〔２〕記載のマトリックス方式鉄道車両内磁界測定装置において、前記磁界測定センサーが、ホール素子やサーチコイル、磁気抵抗素子などの磁界測定センサー、フラックスゲート型センサーであることを特徴とする。

〔４〕上記〔１〕又は〔２〕記載のマトリックス方式鉄道車両内磁界測定装置において、前記表示素子がＬＥＤ、ＬＣＤなどのディスプレイ装置であることを特徴とする。

本発明によれば、鉄道車両内の磁界の分布状況を直接可視化できるため、磁束密度の高いところや低いところを一目瞭然に観察することができる。

本発明の実施例を示すマトリックス方式鉄道車両内磁界測定装置の表面及び裏面を示す斜視図である。 図１における磁界センサーと表示素子との第１の回路構成を示す図である。 図１における磁界センサーと表示素子との第２の回路構成を示す図である。 本発明の実施例を示すマトリックス方式鉄道車両内磁界測定装置の磁界測定センサー部とその周辺回路を示す図である。 本発明の実施例を示すマトリックス方式鉄道車両内磁界測定装置の表示装置部とその周辺回路を示す図である。 本発明の実施例を示すＬＥＤ表示装置のマトリックス方式鉄道車両内磁界測定装置の表示例を示す図面代用イメージ図である。 本発明の実施例を示す液晶表示装置のマトリックス方式鉄道車両内磁界測定装置の表示例を示す図面代用イメージ図である。

本発明のマトリックス方式鉄道車両内磁界測定装置は、磁界測定センサー（２）と表示素子（４）とを備え、前記磁界測定センサー（２）と前記表示素子（４）の位置を対応させて共通の基板（１）の表裏になるように設置し、前記磁界測定センサー（２）とその周辺回路には、前記磁界測定センサー（２）のｘ軸方向（水平方向）に接続されるマルチプレクサ（１１）と、前記磁界測定センサー（２）のｙ軸方向（垂直方向）に接続されるマルチプレクサ（１２）と、このマルチプレクサ（１１）と（１２）が接続されるマイクロコントローラ（１３）とを配置し、かつ前記表示素子（４）とその周辺回路には、前記表示素子（４）のｘ軸方向（水平方向）に接続されるマルチプレクサ（１５）と、前記表示素子（４）のｙ軸方向（垂直方向）に接続されるマルチプレクサ（１６）と、このマルチプレクサ（１５）と（１６）が接続されるマイクロコントローラ（１７）とを配置して、前記磁界測定センサー（２）からの出力を実効値に変換し、ＡＤ変換器によりＡＤ変換し、このＡＤ変換された信号を前記表示素子（４）に出力し、前記磁界測定センサー（２）の出力を走査することにより、鉄道車両内の磁界の分布状況を直接可視化する。

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。

図１は本発明の実施例を示すマトリックス方式鉄道車両内磁界測定装置の表面及び裏面を示す斜視図であり、図１（ａ）はマトリックス方式鉄道車両内磁界測定装置の表面を示す斜視図、図１（ｂ）はマトリックス方式鉄道車両内磁界測定装置の裏面を示す斜視図である。

１は基板、２は基板１の表面にマトリックス状に配置される磁界測定装置としての磁界測定センサー、３は電源や半導体素子などが実装される部位である。また、４は基板１の裏面にマトリックス状に配置される表示装置としての表示素子である。

また、図２は図１における磁界センサーと表示素子との第１の回路構成を示す図であり、ここでは、単一の磁界センサーと表示素子の接続を表している。この図に示すように、電源５は磁界測定センサー２に接続され、磁界測定センサー２は、実効値回路６、表示調整回路７を介して表示素子４に接続される。

図１に示されるように、一枚の基板１の表面には、磁界測定センサー２をマトリックス状に配列し、基板１の裏面には、例えばＬＥＤ発光素子などの表示素子４を磁界測定センサー２に対応する位置の裏側に設置する。基板１には、磁界測定センサー２、表示素子４の他、後述する電源や半導体素子なども基板の部位３に搭載するようにしている。磁界測定センサー２と表示素子４は、第１の回路構成例では、図２に示すような回路で表裏の磁界測定センサー２と表示素子４が結線されている。磁界測定センサー２では磁束密度（交流磁界または直流磁界どちらでもよい、以下同じ）に比例した電圧を出力する。この電圧を実効値回路６により、交流磁界の場合は実効値に、直流磁界の場合は平均値へと変換する。実効値回路６から出力された値に基づき、表示調整回路７により表示素子４の明るさ等が変化する。表示調整回路７は、表示素子４を駆動する電力を得るとともに、表示素子４同士の明るさ等のムラを調整する機能を有している。このように、磁界測定装置２と表示素子４を互いに対応する位置の表裏になるように配置することで、座標データと磁界測定データを照合する必要がなく、磁界測定装置２で測定された結果が、同じ位置の表面、つまり、その位置情報を保持したまま、表示素子４に表示されることになる。例えば、表示を磁束密度の大きさに応じて明るくするように設定しておけば、本装置による磁界測定を行うと、その場で磁束密度の強弱が表示装置の明るさで直接可視化できる。

図３は図１における磁界センサーと表示素子との第２の回路構成を示す図であり、ここでは、単一の磁界センサーと表示素子の接続を表している。

この図に示すように、電源５は磁界測定センサー２と、ＡＤ変換器８と、マイクロコントローラ９とを介して表示素子４に接続することができる。

すなわち、この実施例では、図２に示した第１の回路構成のアナログ出力で表示を行う部分を、マイクロコントローラ９に置き換えてデジタル化し、データの蓄積や表示調整のプログラミングが行えるようにしたものである。

図４及び図５は本発明の実施例を示すマトリックス方式鉄道車両内磁界測定装置の磁界測定センサー部及び表示装置部とその周辺回路を示す図である。図２又は図３に示した実施例では、磁界測定センサーと表示素子が１対１となっているが、図４及び図５に示す実施例では、各磁界測定センサーと表示素子を時間分割し、掃引するようになされている。このように構成することにより、実効値回路を一つに集約することができ、回路構成が簡略化され、消費電力も低減できる。

これらの図に示すように、マトリックス方式鉄道車両内磁界測定装置の磁界測定センサーとその周辺回路は、磁界測定センサー２のｘ軸方向（水平方向）に接続されるマルチプレクサ１１と、磁界測定センサー２のｙ軸方向（垂直方向）に接続されるマルチプレクサ１２と、マルチプレクサ１１と１２が接続されるマイクロコントローラ１３とが配置される。また、マルチプレクサ１２とマイクロコントローラ１３との間には実効値変換回路１４が接続されている。

図５に示すように、マトリックス方式鉄道車両内磁界測定装置の表示装置部とその周辺回路は、表示素子４のｘ軸方向（水平方向）に接続されるマルチプレクサ１５と、表示素子４のｙ軸方向（垂直方向）に接続されるマルチプレクサ１６と、マルチプレクサ１５と１６が接続されるマイクロコントローラ１７とが配置される。

図５は、図４に示される実効値変換回路１４とマイクロコントローラ１３を１つに集約し、マルチプレクサ１５と１６にて磁界測定センサー２と表示素子４を切り替えて掃引し、図１及び図２に示した上記の機能を実施する。

本発明の実施例では、磁界測定装置としてホール素子、サーチコイル、磁気抵抗素子など、磁界測定センサー、フラックスゲート型センサーであれば適用することができる。

また、本発明の実施例では、表示装置としてＬＥＤや液晶表示装置（ＬＣＤ）などのディスプレイ装置を用いることができる。

図６は、本発明の実施例を示すＬＥＤ表示装置のマトリックス方式鉄道車両内磁界測定装置の表示例を示す図面代用イメージ図である。

この図に示されるように、磁界が強いところのＬＥＤは白く（明るく）表示され、その磁界の分布が一目瞭然に表示される。

図７は、本発明の実施例を示す液晶表示装置のマトリックス方式鉄道車両内磁界測定装置の表示例を示す図面代用イメージ図である。

この図に示されるように、磁界が強いところの液晶は白く（明るく）表示され、その磁界の分布が一目瞭然に表示される。

また、上記実施例において、磁界測定装置又は表示装置の配置は、８×８のマトリックスを示しているが、これに限定されるものでない。さらに、マトリックスの間隔は等間隔に限定されるものではない。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。

本発明のマトリックス方式鉄道車両内磁界測定装置は、磁界測定装置と、この磁界測定装置と対応した位置の裏側に表示装置を表裏になるように設置することにより、鉄道車両内の磁界測定を速やかに行うとともに、磁界の分布の様子を直接可視化することができる、マトリックス方式鉄道車両内磁界測定装置として利用可能である。

１ 基板
２ 磁界測定装置（磁界測定センサー）
３ 電源や半導体素子などが実装される部位
４ 表示装置（表示素子）
５ 電源
６ 実効値回路
７ 表示調整回路
８ ＡＤ変換器
９，１３，１７ マイクロコントローラ
１１，１２，１５，１６ マルチプレクサ
１４ 実効値変換回路

Claims (4)

1. 磁界測定センサー（２）と表示素子（４）とを備え、前記磁界測定センサー（２）と前記表示素子（４）の位置を対応させて共通の基板（１）の表裏になるように設置し、前記磁界測定センサー（２）とその周辺回路には、前記磁界測定センサー（２）のｘ軸方向（水平方向）に接続されるマルチプレクサ（１１）と、前記磁界測定センサー（２）のｙ軸方向（垂直方向）に接続されるマルチプレクサ（１２）と、該マルチプレクサ（１１）と（１２）が接続されるマイクロコントローラ（１３）とを配置し、かつ前記表示素子（４）とその周辺回路には、前記表示素子（４）のｘ軸方向（水平方向）に接続されるマルチプレクサ（１５）と、前記表示素子（４）のｙ軸方向（垂直方向）に接続されるマルチプレクサ（１６）と、該マルチプレクサ（１５）と（１６）が接続されるマイクロコントローラ（１７）とを配置して、前記磁界測定センサー（２）からの出力を実効値に変換し、ＡＤ変換器によりＡＤ変換し、該ＡＤ変換された信号を前記表示素子（４）に出力し、前記磁界測定センサー（２）の出力を走査することにより、鉄道車両内の磁界の分布状況を直接可視化するマトリックス方式鉄道車両内磁界測定装置。
2. 請求項１記載のマトリックス方式鉄道車両内磁界測定装置において、直流磁界を想定し、実効値変換を平均値変換とすることを特徴とするマトリックス方式鉄道車両内磁界測定装置。
3. 請求項１又は２記載のマトリックス方式鉄道車両内磁界測定装置において、前記磁界測定センサーが、ホール素子やサーチコイル、磁気抵抗素子などの磁界測定センサー、フラックスゲート型センサーであることを特徴とするマトリックス方式鉄道車両内磁界測定装置。
4. 請求項１又は２記載のマトリックス方式鉄道車両内磁界測定装置において、前記表示素子がＬＥＤ、ＬＣＤなどのディスプレイ装置であることを特徴とするマトリックス方式鉄道車両内磁界測定装置。