JP5888078B2 - 磁気計測装置 - Google Patents

Description

本発明は、背景磁界補償（地磁気補償）を行って微小な磁気信号を検出する磁気計測装置に関する。

図８は複数の磁気センサを用いて、背景磁界（地磁気）に重畳している微小な磁気信号を計測する従来の一般的な磁気計測装置Ｍの全体構成を示す図である。
磁気計測装置Ｍでは、複数（例えば１０個）の磁気センサ１−１、１−２、・・・、１−ｉ・・・１−ｎが、間隔をあけて配列されるようにしてあり、各磁気センサからの磁気信号は信号処理装置２に取り込まれるようにしてある。なお、以下では個々の磁気センサを区別せずに呼ぶときは「磁気センサ１」という。

信号処理装置２はコンピュータシステムからなる。信号処理装置２は、専用の磁気計測ソフトウェアを読み込むことにより、図９に示すように、磁気センサ１−１、・・・、１−ｎから取り込んだ磁気信号に演算処理を行う信号処理部３、取り込んだ磁気信号のデータや演算処理されたデータを記憶するデータ記憶部４、演算結果等を表示する表示部５、演算に必要なデータやコマンドの入力処理を行う入力部６として動作するようにしてある。

そして、地磁気の影響を除去する背景磁界補償を行う場合、配列された複数の磁気センサ１のうち、予め背景磁界補償用に用いる磁気センサ１−ｃ（例えば磁気センサ１−３）を補償センサとして決めておき、この補償センサで検出した磁気信号を、他の被補償用の磁気センサの磁気信号から減算することにより、背景磁界補償を行っている（特許文献１参照）。

ここで、従来の補償センサを用いた背景磁界補償について説明する。時間ｔにおける磁気センサ１−１、磁気センサ１−２、補償センサ１−ｃ（１−３を補償センサとして選択）の磁気信号ＦＤ_１（ｔ）、ＦＤ_２（ｔ）、ＦＤ_Ｃ（ｔ）は、次式（１）で表される。
ＦＤ_１（ｔ）＝Ｓ_１（ｔ）＋Ｎ_１（ｔ）
ＦＤ_２（ｔ）＝Ｓ_２（ｔ）＋Ｎ_２（ｔ）
ＦＤ_Ｃ（ｔ）＝Ｓ_Ｃ（ｔ）＋Ｎ_Ｃ（ｔ） ・・・（１）

（１）式において、Ｓ_１（ｔ）、Ｓ_２（ｔ）、Ｓ_Ｃ（ｔ）は、測定対象物に起因して発生する各磁気センサの周囲における局所的な磁気変動成分であり、Ｎ_１（ｔ）、Ｎ_２（ｔ）、Ｎ_Ｃ（ｔ）は、各磁気センサの周囲における背景磁界変動成分である。

ここで行う背景磁界補償方法では、背景磁界変動成分は磁気センサが配列された領域全体にわたって一様であるという性質を利用して、背景磁界の影響を除去する。
すなわち、各磁気センサの感度のずれを補正するための係数としての意味を含めた定数α_１、α_２、・・・を用いて、以下の関係が成り立つものとする。なお、α_１、α_２・・・は、センサを調整することで実用上はほとんど１としてよい。
Ｎ_１（ｔ）＝α_１Ｎ_Ｃ（ｔ）
Ｎ_２（ｔ）＝α_２Ｎ_Ｃ（ｔ） ・・・（２）

この場合、磁気センサ１−１、１−２で検出される背景磁界変動成分を除去するために、次式によって背景磁界補償が行われる。
Ｂ_１（ｔ）＝ＦＤ_１（ｔ）−α_１ＦＤ_Ｃ（ｔ）＝Ｓ_１（ｔ）−α_１Ｓ_Ｃ（ｔ）
Ｂ_２（ｔ）＝ＦＤ_２（ｔ）−α_２ＦＤ_Ｃ（ｔ）＝Ｓ_２（ｔ）−α_２Ｓ_Ｃ（ｔ）
Ｂ_Ｃ（ｔ）＝ＦＤ_Ｃ（ｔ）＝Ｓ_Ｃ（ｔ）＋Ｎ_Ｃ（ｔ） ・・・（３）

（３）式において、Ｂ_１（ｔ）、Ｂ_２（ｔ）は、背景磁界補償後の磁気センサ１−１、１−２の位置での最終的な磁気信号である。なおＢ_Ｃ（ｔ）は補償センサの磁気信号であり、これについては背景磁界補償を行わないため、（１）式での信号が最終的な磁気信号となる。

ここで、測定対象物による磁気変動成分の磁気センサ１−１、１−２、補償センサ１−ｃへの影響について説明する。

（パターン１）
最初に、測定対象物が補償センサ１−ｃから離れていて影響を与えず、測定対象物による磁気変動成分が補償センサ１−ｃに全く入力されていない場合（Ｓ_Ｃ（ｔ）＝０）は、次式となる。
Ｂ_１（ｔ）＝Ｓ_１（ｔ）
Ｂ_２（ｔ）＝Ｓ_２（ｔ）
Ｂ_Ｃ（ｔ）＝Ｎ_Ｃ（ｔ） ・・・（４）

このときは、Ｂ_１（ｔ）、Ｂ_２（ｔ）から背景磁界変動成分Ｎ_１（ｔ）、Ｎ_２（ｔ）が除去された測定対象物由来の磁気信号が計測できる。そしてＢ_１（ｔ）やＢ_２（ｔ）と、Ｂ_Ｃ（ｔ）とは、独立した信号であるため相関関係はない。

（パターン２）
次に、測定対象物からの磁気変動成分が補償センサ１−ｃ近傍のみに影響を与え（Ｓ_Ｃ（ｔ）≠０）、磁気センサ１−１、１−２に影響を与えない場合（Ｓ_１（ｔ）＝０、Ｓ_２（ｔ）＝０）は次式となる。
Ｂ_１（ｔ）＝−α_１Ｓ_Ｃ（ｔ）
Ｂ_２（ｔ）＝−α_２Ｓ_Ｃ（ｔ）
Ｂ_Ｃ（ｔ）＝Ｓ_Ｃ（ｔ）＋Ｎ_Ｃ（ｔ） ・・・（５）

このときは、磁気センサ１−１、１−２については、本来の磁気信号が入力されていないのに、Ｂ_１（ｔ）、Ｂ_２（ｔ）には、背景磁界補償による減算の結果、補償用センサの影響によるダミー信号−α_１Ｓ_Ｃ（ｔ）、−α_２Ｓ_Ｃ（ｔ）が見えてしまうようになる。
そしてＮ_Ｃ（ｔ）に比べてＳ_Ｃ（ｔ）が十分に大きいときは、Ｂ_１（ｔ）やＢ_２（ｔ）と、Ｂ_Ｃ（ｔ）との間に、強い負の相関が成り立つようになる。

（パターン３）
次に、被補償センサが補償センサに隣接したり近接したりしているために、測定対象物の磁気変動成分が磁気センサ１−１、１−２に影響を与えるとともに、補償センサ１−ｃにも影響を与える場合（Ｓ_１（ｔ）≠０、Ｓ_２（ｔ）≠０、Ｓ_Ｃ（ｔ）≠０）は、次式となる（（３）式そのまま）。
Ｂ_１（ｔ）＝Ｓ_１（ｔ）−α_１Ｓ_Ｃ（ｔ）
Ｂ_２（ｔ）＝Ｓ_２（ｔ）−α_２Ｓ_Ｃ（ｔ）
Ｂ_Ｃ（ｔ）＝Ｓ_Ｃ（ｔ）＋Ｎ_Ｃ（ｔ） ・・・（６）

このときは、磁気センサ１−１、１−２による本来の磁気信号Ｓ_１（ｔ）、Ｓ_２（ｔ）から、補償センサ１−ｃの影響によるダミー信号−α_１Ｓ_Ｃ（ｔ）、−α_２Ｓ_Ｃ（ｔ）の分が減算された信号が磁気信号となる。
そして、パターン２と同様に、Ｎ_Ｃ（ｔ）に比べてＳ_Ｃ（ｔ）が十分に大きいときであって、しかもＳ_１（ｔ）、Ｓ_２（ｔ）に比べてダミー信号−α_１Ｓ_Ｃ（ｔ）、−α_２Ｓ_Ｃ（ｔ）の影響が大きい場合には、Ｂ_１（ｔ）やＢ_２（ｔ）とＢ_Ｃ（ｔ）との間に、ある程度の負の相関が成り立つ。

以上の説明から明らかなように、補償センサ１−ｃに、測定対象物の磁気変動成分が入力されている場合には、パターン２、パターン３で見られるように、ダミー信号−α_１Ｓ_Ｃ（ｔ）、−α_２Ｓ_Ｃ（ｔ）の影響を受けて、磁気センサ１−１、１−２の位置での最終的な磁気信号が、本来の磁気信号から変化してしまう。

そこで、この対策として、特許文献１に記載の方法では、背景磁界補償後の磁気信号Ｂ_１（ｔ）、Ｂ_２（ｔ）がある閾値レベルを超えた磁気信号になったときに、補償センサ１−ｃと磁気センサ１−１、１−２との相関係数を算出し、負の相関が一定以上のときに補償センサ１−ｃに測定対象物に由来する磁気信号が入力されていると判定し、現在の補償センサ１−ｃとは異なる他の磁気センサに切り替えることが行われている。

特開２０１０−２１６９７２号公報

特許文献１に記載の方法では、パターン２の状態（補償用センサのみに測定対象物からの磁気信号が含まれる状態）では、強い負の相関係数が得られ、しかもダミー信号−α_１Ｓ_Ｃ（ｔ）、−α_２Ｓ_Ｃ（ｔ）が十分に大きいと、背景磁界補償後の磁気信号Ｂ_１（ｔ）、Ｂ_２（ｔ）も閾値レベルを超えるので、補償センサが切り替わるようになる。

しかしながら、被補償センサが補償センサに隣接したり、近接したりしているために、パターン３の状態（被補償センサと補償センサとに測定対象物からの磁気信号が含まれる状態）となる場合には、磁気センサ１−１、１−２の背景磁界補償後の磁気信号Ｂ_１（ｔ）やＢ_２（ｔ）が変化してしまい、場合によっては本来の磁気信号Ｓ_１（ｔ）、Ｓ_２（ｔ）が補償センサ１−ｃの影響によるダミー信号−α_１Ｓ_Ｃ（ｔ）、−α_２Ｓ_Ｃ（ｔ）によって打ち消されて、背景磁界補償後の磁気信号Ｂ_１（ｔ）、Ｂ_２（ｔ）が補償センサ切り替えのための閾値レベルを超えにくくなり、磁気信号の影響で変化していることは検出できるが、補償センサが切り替わらないようになる。また、閾値レベルを超えた場合でも算出された相関係数が低くて補償センサが切り替わらないこともありうる。また、たとえ補償センサが切り替わったとしても、切り替わりの前後で不連続な磁気信号のデータになってしまう。

したがって、いずれかの補償センサの磁気信号に基づいて背景磁界を打ち消す従来からの方式による磁気計測装置では、測定対象物由来の本来の磁気信号だけを正確に検出することができない場合が生じていた。
そこで本発明は、これまでとは全く異なる背景磁界補償方法を採用することにより、測定対象物由来の本来の磁気信号だけを検出できる磁気計測装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の磁気計測装置は、少なくとも３つの磁気センサを用いて測定対象物に由来する磁気信号を計測する磁気計測装置であって、以下の構成を有している。
すなわち、時々刻々送信される各磁気センサからの磁気信号ＦＤ_ｉ（ｔ）に対しハイパスフィルタ処理により直流変動を除去した直流除去磁気信号ＦＤ^Ｈ _ｉ（ｔ）を作成するハイパスフィルタ処理部と、全磁気センサを対象にして２つずつの磁気センサセットの全ての組み合わせ（ｉ、ｊ）を作り、各磁気センサセットのいずれか一方を被補償センサ（ｉ）、他方を補償センサ（ｊ）の対として、当該被補償センサ（ｉ）の直流除去磁気信号ＦＤ^Ｈ _ｉ（ｔ）と当該補償センサ（ｊ）の直流除去磁気信号ＦＤ^Ｈ _ｊ（ｔ）との差分を磁気センサセットの全ての組み合わせに対して算出することにより、全ての磁気センサセットの組み合わせに対する差分磁気信号（Ｃ_ｉｊ（ｔ）＝ＦＤ^Ｈ _ｉ（ｔ）−ＦＤ^Ｈ _ｊ（ｔ））を算出する差分磁界演算部と、全ての磁気センサセットの組み合わせについての差分磁気信号Ｃ_ｉｊ（ｔ）に対し、時刻ｔから所定期間Δｔ前までの最大値と最小値との変動幅であるピーク幅値Ｃ_ｉｊ（ｔ）_ｐｐを算出する変動幅算出部と、ピーク幅値Ｃ_ｉｊ（ｔ）_ｐｐに基づいて磁気センサセットを選択し、選択された磁気センサセットにおけるいずれかの直流除去磁気検出信号（ＦＤ^Ｈ _ｉ（ｔ）またはＦＤ^Ｈ _ｊ（ｔ））を基礎にして時刻ｔの背景磁界Ｒ（ｔ）を作成する背景磁界作成部と、各磁気センサの直流除去磁気信号ＦＤ^Ｈ _ｉ（ｔ）に対し、背景磁界Ｒ（ｔ）を用いて背景磁界補償の演算を行う背景磁界補償演算部とを備えている。

本発明によれば、磁気計測に使用する全磁気センサを対象にして２つずつの磁気センサセット（補償センサと被補償センサとの対）の組み合わせを作る。それらの組み合わせの中で、各時刻ｔにおいて、その直前の所定期間（Δｔ）（例えば直前３秒間）で、補償センサと被補償センサとの磁気信号の変動が最も似ている組み合わせを、背景磁界のみを含む磁気センサセットであるとして選択する。この選択には、磁気センサセットの対となる磁気信号の差分の計算（Ｃ_ｉｊ（ｔ）＝ＦＤ^Ｈ _ｉ（ｔ）−ＦＤ^Ｈ _ｊ（ｔ））を行い、直前の所定期間（Δｔ）での最大値と最小値との変動幅であるピーク幅値（Ｃ_ｉｊ（ｔ）_ｐｐ）を算出して、最もピーク幅値（Ｃ_ｉｊ（ｔ）_ｐｐ）が小さいものを選ぶことにより行われる。そして選択された（背景磁界のみを含んでいる）磁気センサセットにおける補償センサまたは被補償センサの磁気信号を、当該時刻ｔでの背景磁界の基礎にする。
なお、差分計算に用いる磁気信号には、各磁気センサから取得した磁気信号ＦＤ_ｉ（ｔ）ではなく、ハイパスフィルタ処理を行った直流除去磁気信号ＦＤ^Ｈ _ｉ（ｔ）を用いる。これは、磁気信号ＦＤ_ｉ（ｔ）を用いると直流ドリフト成分が含まれることがあり、直流ドリフト成分が含まれるとピーク幅値（Ｃ_ｉｊ（ｔ）_ｐｐ）の算出に影響を与えるので、ハイパスフィルタ処理を行った直流除去磁気信号ＦＤ^Ｈ _ｉ（ｔ）を差分計算で用いるようにする。
そして、時刻ｔごとに、選択された磁気センサセットの補償センサまたは被補償センサの直流除去磁気信号（ＦＤ^Ｈ _ｉ（ｔ）またはＦＤ^Ｈ _ｊ（ｔ））を繋ぎ、これを基礎にして背景磁界Ｒ（ｔ）を作成する。このようにして作成された背景磁界Ｒ（ｔ）は、各時刻ｔにおいて、背景磁界のみを含む磁気センサセットの磁気信号を基礎にして作成された信号になる。
そして各磁気センサの直流除去磁気信号ＦＤ^Ｈ _ｉ（ｔ）に対し、作成した背景磁界Ｒ（ｔ）を用いて背景磁界補償の演算を行うことにより、背景磁界補償が実行された磁気信号Ｕ^Ｈ _ｉ（ｔ）を算出する。すなわち、減算による背景磁界補償の演算として、
Ｕ^Ｈ _ｉ（ｔ）＝ＦＤ^Ｈ _ｉ（ｔ）−α_ｉＲ（ｔ）
を行うことにより、背景磁界補償が実行された磁気信号Ｕ^Ｈ _ｉ（ｔ）を算出する。
ここでα_ｉは、従来例で説明したものと同様に、各磁気センサの感度のずれを補正するための係数としての意味を含めた定数α_１、α_２、・・・である。なお、磁気センサを調整することでαを実用上１とみなすことができるようになるので、その場合の減算による背景磁界補償の演算は、
Ｕ^Ｈ _ｉ（ｔ）＝ＦＤ^Ｈ _ｉ（ｔ）−Ｒ（ｔ）
となる。

本発明によれば、測定対象物からの磁気信号が最も含まれていないと考えられる磁気センサセットを、時刻ｔごとに選択し、それらの磁気センサセットの補償センサまたは被補償センサの直流成分を除去した磁気信号から各時刻ｔの背景磁界Ｒ（ｔ）を抽出し、抽出した背景磁界Ｒ（ｔ）に基づいて背景磁界補償を行うので、測定対象物からの磁気信号が入っていない背景磁界補償データを用いた背景磁界補償を行うことができる。

上記発明において、背景磁界作成部は、選択された磁気センサセットにおけるいずれかの直流除去磁気信号（ＦＤ^Ｈ _ｉ（ｔ）またはＦＤ^Ｈ _ｊ（ｔ））を中間背景磁界Ｄ（ｔ）として抽出する中間背景磁界抽出部と、中間背景磁界Ｄ（ｔ）に対し、ローパスフィルタ処理により高周波変動成分を除去した高周波除去中間背景磁界Ｄ^Ｌ（ｔ）を算出するローパスフィルタ処理部と、高周波除去中間背景磁界Ｄ^Ｌ（ｔ）を背景磁界Ｒ（ｔ）とするか、または、高周波除去中間背景磁界Ｄ^Ｌ（ｔ）から所定の磁界強度の幅ΔＷ内にある直流除去磁気信号ＦＤ^Ｈ _ｉ（ｔ）に基づいて、理想背景磁界ＲＲ（ｔ）を作成し、これを背景磁界Ｒ（ｔ）とする平滑化背景磁界作成部とからなるようにしてもよい。

すなわち、時刻ｔごとに選択された磁気センサセットにおける直流除去磁気信号（ＦＤ^Ｈ _ｉ（ｔ）またはＦＤ^Ｈ _ｊ（ｔ））をそのまま背景磁界Ｒ（ｔ）とする場合、時刻ｔごとに別々の磁気センサセットの直流除去磁気信号が選択される可能性があり、その影響で測定対象物に由来する磁気信号には含まれない小さな変動からなる高周波成分が含まれるようになる。そこで選択された磁気センサセットにおける直流除去磁気信号（ＦＤ^Ｈ _ｉ（ｔ）またはＦＤ^Ｈ _ｊ（ｔ））を、中間背景磁界Ｄ（ｔ）として扱い、この中間背景磁界Ｄ（ｔ）にローパスフィルタ処理を行うことで、高周波変動成分を除去して平滑化した高周波除去中間背景磁界Ｄ^Ｌ（ｔ）を作成する。具体的には、例えば１Ｈｚ以上の高周波成分を除去するようにして、細かい変動を除去する。そしてこの高周波除去中間背景磁界Ｄ^Ｌ（ｔ）を背景磁界Ｒ（ｔ）とする。
あるいは、さらに平滑化を進めるために、作成した高周波除去中間背景磁界Ｄ^Ｌ（ｔ）を基準として、所定の磁界強度の幅ΔＷ内にある直流除去磁気信号ＦＤ^Ｈ _ｉ（ｔ）に基づいて（例えば平均値や中間値を算出して）理想背景磁界ＲＲ（ｔ）を作成し、これを背景磁界Ｒ（ｔ）とする。

これらの平滑化処理を施したいずれかの背景磁界Ｒ（ｔ）を用いることにより、平滑化を施していないときよりも、実際の背景磁界に近づいた、より精度のよい背景磁界を作成することができる。

また、上記発明において、背景磁界抽出部は、時刻ｔでの磁気センサセットを選択する際に、時刻ｔでの各磁気センサの直流除去磁気信号ＦＤ^Ｈ _ｉ（ｔ）を用いて行う統計的処理により、一部の磁気センサセットを選択対象からスクリーニングするようにしてもよい。
ここで、「各磁気センサの直流除去磁気信号ＦＤ^Ｈ _ｉ（ｔ）を用いて行う統計的処理により、一部の磁気センサセットを選択対象からスクリーニングする」とは、各磁気センサの直流除去磁気信号ＦＤ^Ｈ _ｉ（ｔ）の「平均値」や「標準偏差」等の統計的数値を用いた数学的処理を行うことにより、直流除去磁気信号ＦＤ^Ｈ _ｉ（ｔ）のうち、大きく外れた値の信号を含む一部の磁気センサセットを除外することをいう。例えば、最も一般的な統計的処理としては、直流除去磁気信号ＦＤ^Ｈ _ｉ（ｔ）の平均値Ａ、標準偏差σとしたときに、平均値Ａを中心に、所定の標準偏差（σ）の幅に含まれるものを抽出する手法がある。すなわち、平均値Ａ±σで全体の３１．７％が除外され、平均値Ａ±２σで４．５５％、平均値Ａ±３σで０．２７％、平均値Ａ±４σで０．００６％が除外されることになる。

具体的には、各磁気センサの直流除去磁気信号ＦＤ^Ｈ _ｉ（ｔ）を用いた統計的処理として、時刻ｔでの全磁気センサの直流除去磁気信号ＦＤ^Ｈ _ｉ（ｔ）の平均値Ａ±σから外れる直流除去磁気信号ＦＤ^Ｈ _ｉ（ｔ）を含んだ磁気センサセットを除外するのが好ましい。これにより、測定対象物からの磁気信号が含まれていることが明らかである磁気センサセットを、選択の対象から除外するスクリーニング処理を加えることができるので、作成する背景磁界の信頼性を高めることができる。

また、上記発明において、背景磁界抽出部は、時刻ｔでの磁気センサセットを選択する際に、時刻ｔの直前の所定期間Δｔにおいて平滑化背景磁界作成部により算出された理想背景磁界ＲＲ（ｔ）を用いて行う統計的処理により、一部の磁気センサセットを選択対象からスクリーニングするようにしてもよい。
ここで、「理想背景磁界ＲＲ（ｔ）を用いて行う統計的処理により、一部の磁気センサセットを選択対象からスクリーニングする」とは、時刻ｔから所定期間Δｔ前までの期間中（例えば直前３秒間）において平滑化背景磁界作成部により算出された複数点の理想背景磁界ＲＲ（ｔ）の「平均値」や「標準偏差」等の統計的数値を用いた数学的処理を行うことにより、直流除去磁気信号ＦＤ^Ｈ _ｉ（ｔ）のうち、時刻ｔでの理想背景磁界ＲＲ（ｔ）から大きく外れた値の信号を含む一部の磁気センサセットを除外することをいう。
具体的には、理想背景磁界ＲＲ（ｔ）を用いた統計的処理として、時刻ｔからの所定期間Δｔ前までの期間中における理想背景磁界ＲＲ（ｔ）の平均値Ｂと標準偏差σとを求め、Ｂ±３σから外れる直流除去信号ＦＤ^Ｈ _ｉ（ｔ）を含んだ磁気センサセットを除外するのが好ましい。
これにより、測定対象物からの磁気信号が当該所定期間Δｔの期間内に含まれていることが明らかである磁気センサセットを、選択の対象から除外するスクリーニング処理を加えることができるので、作成する背景磁界の信頼性を高めることができる。

本発明の一実施形態である磁気計測装置における信号処理装置の機能ブロック図。 本発明の信号処理装置が実行する背景補償の手順を示すフローチャート。 ハイパスフィルタ処理前と処理後との磁気信号の時間変化を示す模式図。 １０個の磁気センサを用いた場合の２個ずつの磁気センサセットの組み合わせを示す図。 時刻ｔごとにＣ_ｉｊ（ｔ）_ｐｐが最も小さい磁気センサセットから背景磁界Ｒ（ｔ）を求めて、順次繋ぐことにより形成した背景磁界Ｒ（ｔ）の時間変化を示す模式図。 中間背景磁界Ｄ（ｔ）に対し、ローパスフィルタ処理を実行したときに得られた高周波除去中間背景磁界Ｄ^Ｌ（ｔ）の時間変化を示す模式図。 高周波除去中間背景磁界Ｄ^Ｌ（ｔ）に対して平均化処理を実行したときの時間変化を示す模式図。 従来の一般的な磁気計測装置の全体構成を示す図。 従来の磁気計測装置における信号処理装置の機能ブロック図。

以下、本発明に係る磁気計測装置について図面を用いて説明する。図１は本発明の一実施形態である磁気計測装置Ｍの主要部分である信号処理装置２ａを機能ごとにブロック化して示した図である。なお、磁気計測装置Ｍにおける信号処理装置２ａ以外の構成部分（磁気センサおよびケーブル）については図８と同じであるので、これを参照する。

磁気計測装置Ｍの信号処理装置２ａは、ＣＰＵ、メモリ（ＨＤＤ等）、表示装置（液晶パネル）、入力装置（キーボード等）をハードウェアとして備えたコンピュータシステムからなる。信号処理装置２ａは専用の磁気計測ソフトウェアを読み込むことにより、磁気センサ１−１、・・・、１−ｉ、・・・、１−ｎから取り込んだ磁気信号に演算処理を行う信号処理部３、演算処理された演算データ、および、取り込んだ磁気信号のデータ（磁気データ）を記憶するデータ記憶部４、演算結果等を表示する表示部５、演算に必要なデータやコマンドの入力処理を行う入力部６として動作するようにしてある。以下の説明では、使用する磁気センサの具体的な数が必要な説明のときは、磁気センサ数ｎが１０個であるとして説明する。

なお、ここまでの機器構成については、図９で説明した従来例の信号処理装置２と同じである。しかし、本発明では信号処理部３で実行される背景磁界補償の処理内容が異なっているので、図１のブロック図と、図２のフローチャートとに基づいて、従来との機器構成の違いおよび機能の違いについて説明する。

本発明で実行される背景磁界補償の演算処理を説明するため、信号処理部３が実行する演算処理を図１に示すように機能ブロックごとに分けて説明すると、信号処理部３は、ハイパスフィルタ処理部１１、差分磁界演算部１２、変動幅算出部１３、背景磁界作成部１４、背景磁界補償演算部１５とを備えている。このうち、背景磁界作成部１４についてさらに細分化すると、中間背景磁界抽出部２１、ローパスフィルタ処理部２２、平滑化背景磁界作成部２３とを備えている。

信号処理部３で背景磁界補償を実行するために、各磁気センサ１（１−１、１−２、・・・、１−ｉ、・・・、１−１０）から時々刻々送信される磁気信号ＦＤ_ｉ（ｔ）は、一旦、データ記憶部４に蓄積されるようにしてある。

ハイパスフィルタ処理部１１は、取り込まれた各磁気センサからの１０個の磁気信号ＦＤ_ｉ（ｔ）のそれぞれに対し、ハイパスフィルタ処理により直流変動を除去した直流除去磁気信号ＦＤ^Ｈ _ｉ（ｔ）を作成する演算を行う。具体的には、直流成分を除去するために、例えば１０ｍＨｚ以下の直流成分を含む低周波成分を除去するハイパスフィルタ処理を行う。これにより、直流ドリフトによる変動が除去される。

図３は、ハイパスフィルタ処理前（図３（ａ））と処理後（図３（ｂ））との磁気信号の時間変化を示す模式図である。ここでは磁気センサ１−１、１−２、１−３からの磁気信号も示してある。磁気センサ１−１、１−２、１−３の磁気信号にはいずれにも背景磁界による波状の変動成分が含まれている。さらに磁気センサ１−１の磁気信号には、点線で囲んだ部分に測定対象物由来の磁気信号が含まれている。そして、ハイパスフィルタ処理前の各磁気信号には直流ドリフト成分が含まれているため、ベースラインが右下がりになっている（図３（ａ））が、ハイパスフィルタ処理によって直流変動が除去された結果、各信号のベースラインが水平になっている（図３（ｂ））。

なお、図３において磁気センサ１−３の磁気信号は、磁気センサ１−２の磁気信号よりも一定幅で少し負側にシフトしているように図では表示されているが、これは波形を分けて図示するために、便宜上、磁気センサ１−３の磁気信号を一定幅だけ負側にシフトさせて表示しているためであり、これら２つの信号は、実際には、ほぼ同じベースライン上に現れる信号となっている（以下の図５〜図７においても同様である）。

差分磁界演算部１２は、以下に説明する方法で定めた被補償センサと補償センサとの磁気信号の差分を算出する演算を行う。
すなわち、１０個の全磁気センサを対象にして２つずつの磁気センサセットの全ての組み合わせ（ｉ、ｊ）を作り、各磁気センサセットを被補償センサ（ｉ）と補償センサ（ｊ）との対とする。ここでは、各磁気センサセットでのセンサ番号の若い方を被補償センサとし、他方を補償センタとして説明する（すなわちｉ＜ｊ）が、いずれか一方を被補償センサ、他方を補償センサと決めればよい。そのため、センサ番号の若い方を被補償センサにしない磁気センサセットでは（ｉ）と（ｊ）とを読み替えることとする。
図４は、１０個の磁気センサを用いた場合の２個ずつの磁気センサセットの組み合わせを示す図であり、「○」印を付けた（１、２）、（１、３）・・・、（１、１０）、（２、３）、・・・、（２、１０）、（３、４）、・・・、（９、１０）までの合計４５通り（すなわち、_１０Ｃ_２）の磁気センサセットが作られる。

そして、被補償センサ（ｉ）の直流除去磁気信号ＦＤ^Ｈ _ｉ（ｔ）と補償センサ（ｊ）の直流除去磁気信号ＦＤ^Ｈ _ｊ（ｔ）との差分を、磁気センサセットの全ての組み合わせに対して算出することにより、４５個の差分磁気信号（Ｃ_ｉｊ（ｔ）＝ＦＤ^Ｈ _ｉ（ｔ）−ＦＤ^Ｈ _ｊ（ｔ））を算出する。
なお、ここで算出される差分磁気信号Ｃ_ｉｊ（ｔ）は、従来方法として説明した（２）式および（３）式による背景磁界補償において、係数α_１、α_２を１としたときのＢ_１（ｔ）、Ｂ_２（ｔ）の計算に対応する。

変動幅算出部１３は、全ての磁気センサセットの組み合わせ（４５通り）についての差分磁気信号Ｃ_ｉｊ（ｔ）に対し、時刻ｔから所定期間Δｔ前までの最大値と最小値との変動幅であるピーク幅値Ｃ_ｉｊ（ｔ）_ｐｐを算出する。具体的には、例えば所定期間Δｔとして３秒を設定し、直前３秒間の間に取得した差分磁気信号の最大、最小を抽出し、その変動幅をピーク幅値Ｃ_ｉｊ（ｔ）_ｐｐとして算出する演算を行う。
このピーク幅値Ｃ_ｉｊ（ｔ）_ｐｐは、各磁気センサセットにおける被補償センサと補償センサとの磁気信号が類似すれば小さくなる。一般に、背景磁界は磁気センサが設置されている領域程度であれば、一様に変動していると考えられるので、背景磁界だけを検出している被補償センサと補償センサとからなる磁気センサセットでは、ピーク幅値Ｃ_ｉｊ（ｔ）_ｐｐは小さい。そして少しでも測定対象物からの磁気信号が磁気センサに検出されると、その磁気センサのピーク幅値Ｃ_ｉｊ（ｔ）_ｐｐは大きくなる傾向がある。よって、ピーク幅値Ｃ_ｉｊ（ｔ）_ｐｐの小さい磁気センサセットを選択すれば、その磁気センサセットの被補償センサと補償センサの磁気信号のいずれにも、測定対象物からの磁気信号が含まれていないと考えることができる。
なお、時刻ｔのみでの変動幅を算出するのではなく、所定期間Δｔでの変動幅を算出しているのは、瞬間的に２つの直流除去磁気信号ＦＤ^Ｈ _ｉ（ｔ）、ＦＤ^Ｈ _ｊ（ｔ）が一致した場合に両信号が類似していると判断されないようにするためである。

背景磁界作成部１４は、算出された４５個のピーク幅値Ｃ_ｉｊ（ｔ）_ｐｐに基づいて、いずれか１セットを背景磁界のみが測定されている磁気センサセットとして選択する。具体的には、ピーク幅値（Ｃ_ｉｊ（ｔ）_ｐｐ）が最も小さいものを選択すればよいが、実質的に背景磁界のみが測定されている磁気センサセットを選択できさえすればよい。そして選択された磁気センサセットにおける直流除去磁気信号（補償センサの直流除去磁気信号ＦＤ^Ｈ _ｊ（ｔ）あるいは被補償センサの直流除去信号ＦＤ^Ｈ _ｉ（ｔ））を基礎にして、時刻ｔでの背景磁界Ｒ（ｔ）を作成する演算を行う。最も簡単に背景磁界Ｒ（ｔ）を作成する方法としては、選択された補償センサの直流除去磁気信号ＦＤ^Ｈ _ｊ（ｔ）、または、被補償センサの直流除去信号ＦＤ^Ｈ _ｉ（ｔ）をそのまま背景磁界Ｒ（ｔ）とすればよい（いずれの信号も背景磁界だけが含まれる磁気信号であるため、背景磁界用として選択できる）。
これにより、時刻ｔにおいて、測定対象物からの磁気信号が含まれていない背景磁界変動のみが含まれる背景磁界Ｒ（ｔ）を作成する。図５は、時刻ｔごとに算出された背景磁界Ｒ（ｔ）を、順次繋ぐことにより形成した背景磁界Ｒ（ｔ）の時間変化を示す模式図である。図中には、図３で示した磁気センサ１−１、１−２、１−３の磁気信号も記載してある。

この方法によって得られる背景磁界Ｒ（ｔ）は、時刻ｔごとに別々の磁気センサセットの直流除去磁気信号が選択される可能性があり、その影響でＲ（ｔ）には小さな振動（高周波成分）が含まれている。これらの小さな振動には測定対象物からの磁気信号は含まれていない。また、測定対象物からの磁気信号が含まれている磁気センサ１−１の磁気信号とも明らかに異なる周波数の波形である。したがって、測定対象物由来の信号とは区別できる背景磁界Ｒ（ｔ）として用いることができる。

なお、時刻ｔでの背景磁界Ｒ（ｔ）を作成する際に、平滑化する演算処理を加えて、より理想的な背景磁界Ｒ（ｔ）を作成することがさらに好ましい。これについては後述する。

背景磁界補償演算部１５は、作成した背景磁界Ｒ（ｔ）を用いて、各磁気センサの直流除去磁気信号ＦＤ^Ｈ _ｊ（ｔ）に対し、背景磁界補償（Ｕ^Ｈ _ｉ（ｔ）＝ＦＤ^Ｈ _ｉ（ｔ）−α_ｉＲ（ｔ））を算出する演算（減算）を行う。以上により、時刻ｔでの背景磁界補償がなされた磁気信号Ｕ^Ｈ _ｉ（ｔ）が算出される。

次に、背景磁界作成部１４が作成する背景磁界Ｒ（ｔ）を、より好ましい理想的な背景磁界にするための平滑化処理を加える場合について以下に説明する。
このとき、上述した背景磁界作成部１４は、さらに中間背景磁界抽出部２１、ローパスフィルタ処理部２２、平滑化背景磁界作成部２３を備えている。

中間背景磁界抽出部２１は、上述した変動幅算出部１３によって算出された４５個のピーク幅値Ｃ_ｉｊ（ｔ）_ｐｐに基づいて、ピーク幅値Ｃ_ｉｊ（ｔ）_ｐｐが最も小さい磁気センサセットを選択し、その磁気センサセットにおける補償センサの直流除去磁気信号ＦＤ^Ｈ _ｊ（ｔ）（または被補償センサの直流除去磁気信号ＦＤ^Ｈ _ｉ（ｔ）でもよい）を、時刻ｔでの中間背景磁界Ｄ（ｔ）として抽出する。すなわち、選択された磁気センサセットにおける補償センサの直流除去磁気信号ＦＤ^Ｈ _ｊ（ｔ）を、そのまま背景磁界Ｒ（ｔ）とするのではなく、以下に説明するローパスフィルタ処理部２２、平滑化背景磁界作成部２３による平滑化処理が加えられる中間背景磁界Ｄ（ｔ）とする。

ローパスフィルタ処理部２２は、中間背景磁界Ｄ（ｔ）に対しローパスフィルタ処理により所定の高周波変動成分を除去した高周波除去中間背景磁界Ｄ^Ｌ（ｔ）を算出する演算を行う。ローパスフィルタで除去する高周波成分の周波数は背景磁界の変動周波数が除去されない範囲で設定すればよい。具体的には例えば１Ｈｚ以上の高周波成分を除去すればよい。
図６は、中間背景磁界Ｄ（ｔ）に対し、１Ｈｚのローパスフィルタ処理を実行したときに得られた高周波除去中間背景磁界Ｄ^Ｌ（ｔ）の時間変化を示す模式図である。すなわち、ここでは図５にて背景磁界Ｒ（ｔ）としていた信号（補償センサの直流除去磁気信号ＦＤ^Ｈ _ｊ（ｔ）をそのまま繋いだ信号）を中間背景磁界Ｄ（ｔ）とし、これに対し、１Ｈｚのローパスフィルタ処理を実行している。図中には、図３で示した磁気センサ１−１、１−２、１−３の磁気信号も記載してある。ローパスフィルタ処理後の高周波除去中間背景磁界Ｄ^Ｌ（ｔ）は小さな振動がかなり平滑化されている。

そして、平滑化背景磁界作成部２３は、以下のいずれかにより、平滑化した背景磁界を、後述する背景磁界補償演算部１５に送る。
すなわち、一つは高周波除去中間背景磁界Ｄ^Ｌ（ｔ）を背景磁界Ｒ（ｔ）として、そのまま背景磁界補償演算部１５に送る。
他の一つは、さらに平滑化を進めるため、平滑化背景磁界作成部２３は、高周波除去中間背景磁界Ｄ^Ｌ（ｔ）から所定の磁界強度の幅ΔＷ内にある直流除去磁気信号ＦＤ^Ｈ _ｉ（ｔ）に基づいて理想背景磁界ＲＲ（ｔ）を作成し、これを背景磁界Ｒ（ｔ）とする演算を行う。具体的には±５ｎＴの磁界強度の幅に入る直流除去磁気信号ＦＤ^Ｈ _ｉ（ｔ）を抽出し、これらの平均値を算出する平均化処理を行い、時刻ｔでの理想背景磁界ＲＲ（ｔ）とする。この処理により、さらに平滑化が進められてから、背景磁界補償演算部１５に送られる。
図７は図６で示した高周波除去中間背景磁界Ｄ^Ｌ（ｔ）に対してこの平均化処理を実行したときの時間変化を示す模式図である。理想背景磁界ＲＲ（ｔ）を用いることでほとんど小さな信号が消失している。

そして、背景磁界補償演算部１５は、図５の背景磁界Ｒ（ｔ）に代えて、高周波除去中間背景磁界Ｄ^Ｌ（ｔ）、または、理想背景磁界ＲＲ（ｔ）を背景磁界Ｒ（ｔ）として、背景磁界補償（Ｕ^Ｈ _ｉ（ｔ）＝ＦＤ^Ｈ _ｉ（ｔ）−α_ｉＲ（ｔ））を算出する演算を行うようにする。

次に、上述した信号処理部３による背景磁界補償の処理動作の手順について図２のフローチャートに基づいて説明する。

磁気計測装置Ｍが作動し、処理が開始すると、各磁気センサ１−１、・・・、１−ｉ、・・・、１−１０は時刻ｔごとに磁気信号ＦＤ_ｉ（ｔ）を取得する。取得された磁気信号はデータ記憶部４に蓄積される（ｓ１０１）。

続いて、ｓ１０１で蓄積された各磁気信号ＦＤ^Ｈ _ｉ（ｔ）に、１０ｍＨｚ以下の低周波成分を除去するハイパスフィルタ処理を実行し、直流ドリフト成分が除かれた直流除去磁気信号ＦＤ^Ｈ _ｉ（ｔ）を算出する（ｓ１０２）。

続いて、全磁気センサ（１０個）から２個ずつを組み合わせることで得られる４５通りの磁気センサセット（ｉ、ｊ）について、次式（７）により差分磁気信号Ｃ_ｉｊ（ｔ）を算出する（ｓ１０３）。
Ｃ_ｉｊ（ｔ）＝ＦＤ^Ｈ _ｉ（ｔ）−ＦＤ^Ｈ _ｊ（ｔ） ・・・（７）

続いて、ｓ１０３で算出された４５個の各差分磁気信号Ｃ_ｉｊ（ｔ）に対し、時刻ｔから所定期間ΔＴ（例えば３秒間）前までにおける最大値と最小値との変動幅であるピーク幅値Ｃ_ｉｊ（ｔ）_ｐｐを算出する（ｓ１０４）。

続いて、ｓ１０４で算出されたピーク幅値Ｃ_ｉｊ（ｔ）_ｐｐのうち、最も小さいピーク幅値に対応する磁気センサセットを、背景磁界抽出の基礎とする磁気センサセットとして選択する。そして選択した磁気センサセットの補償センサ（ｊ）（あるいは被補償センサ）の直流除去磁気信号ＦＤ^Ｈ _ｊ（ｔ）を中間背景磁界Ｄ（ｔ）とする。あるいは、処理を簡略化するときは、そのまま背景磁界Ｒ（ｔ）として抽出する（ｓ１０５）。

続いて、ｓ１０５で選択された直流除去磁気信号ＦＤ^Ｈ _ｊ（ｔ）を背景磁界Ｒ（ｔ）として扱うときはｓ１０８に進む。一方、ｓ１０５で直流除去磁気信号ＦＤ^Ｈ _ｊ（ｔ）を中間背景磁界Ｄ（ｔ）として扱うときは、この中間背景磁界Ｄ（ｔ）に対し、１Ｈｚより高周波成分を除去するローパスフィルタ処理を行い、平滑化した高周波除去中間背景磁界Ｄ^Ｌ（ｔ）を算出する（ｓ１０６）。ここで得られた高周波除去中間背景磁界Ｄ^Ｌ（ｔ）を背景磁界Ｒ（ｔ）として抽出してもよいが、さらに平滑化を進めるためｓ１０７に進める。

続いて、ｓ１０６で算出した高周波除去中間背景磁界Ｄ^Ｌ（ｔ）から所定の磁界強度の幅ΔＷ（例えば±５ｎＴ）の幅に入る直流除去磁気信号ＦＤ^Ｈ _ｉ（ｔ）を抽出し、これらの平均値を算出し、時刻ｔでの理想背景磁界ＲＲ（ｔ）とする（ｓ１０７）。

続いて、ｓ１０７で算出した理想背景磁界ＲＲ（ｔ）を背景磁界Ｒ（ｔ）として、あるいはｓ１０５で処理を簡略化して求めた背景磁界Ｒ（ｔ）を用いて、次式（８）により各直流除去磁気信号ＦＤ^Ｈ _ｉ（ｔ）に対する背景磁界補償を行い、背景磁界補償後の直流除去磁気信号Ｕ^Ｈ _ｉ（ｔ）磁気信号を算出する（ｓ１０８）。
Ｕ^Ｈ _ｉ（ｔ）＝ＦＤ^Ｈ _ｉ（ｔ）−α_ｉＲ（ｔ） ・・・（８）

このように、測定対象物からの磁気信号が含まれていない背景磁界補償用の背景磁界Ｒ（ｔ）を作成し、これを用いて背景磁界補償を行うようにすることで、従来のような補償センサに入ったダミー信号を、測定対象物由来の磁気信号と誤って判断することが回避される。

（変形実施形態）
上述した背景磁界補償では、ｓ１０３、ｓ１０４において、４５通りの全組み合わせの磁気センサセットから算出した４５個のピーク幅値Ｃ_ｉｊ（ｔ）_ｐｐに基づいて、一つの磁気センサセットを選択するようにしていた。
本実施形態では、測定対象物からの磁気信号が含まれていることが明らかな磁気センサセットを、例えば平均値と標準偏差とを用いた統計的処理により選択の対象から除外するスクリーニング処理を加えることで、作成する背景磁界の信頼性を高めるようにする。

まず、各直流除去磁気信号ＦＤ^Ｈ _ｉ（ｔ）に対する統計処理を用いた第一のスクリーニングについて説明する。
ここでは、上述した背景磁界抽出部１４は、算出された４５個のピーク幅値Ｃ_ｉｊ（ｔ）_ｐｐに基づいて、いずれか１セットを背景磁界のみが測定されている磁気センサセットとして選択する際に、時刻ｔでの全磁気センサの直流除去磁気信号ＦＤ^Ｈ _ｉ（ｔ）の平均値Ａと標準偏差σとを算出する。そして、時刻ｔでの直流除去磁気信号ＦＤ^Ｈ _ｉ（ｔ）が平均値Ａから大きく外れている磁気センサが存在する場合には、その磁気センサを含んでいる磁気センサセットについては、選択対象から除外する。具体的には平均値Ａ±σから外れた直流除去磁気信号ＦＤ^Ｈ _ｉ（ｔ）を含んだ磁気センサセットを選択対象から除外する。

次に、理想背景磁界ＲＲ（ｔ）に対する統計的処理を用いた第二のスクリーニングについて説明する。
ここでは、上述した背景磁界抽出部１４は、算出された４５個のピーク幅値Ｃ_ｉｊ（ｔ）_ｐｐに基づいて、いずれか１セットを背景磁界のみが測定されている磁気センサセットとして選択する際に、理想背景磁界作成部２３が時刻ｔから所定期間Δｔ前までの期間中に算出した各時点の理想背景磁界ＲＲ（ｔ）についての平均値Ｂと標準偏差σとを算出する。そして、時刻ｔの直流除去磁気信号ＦＤ^Ｈ _ｉ（ｔ）の中に、理想背景磁界ＲＲ（ｔ）についての平均値Ｂから大きく外れている信号が存在する場合には、その信号の磁気センサを含んでいる磁気センサセットについては、選択対象から除外する。具体的には平均値Ｂ±３σよりも外れた直流除去磁気信号ＦＤ^Ｈ _ｉ（ｔ）を含んだ磁気センサセットを除外する。
なお、第一のスクリーニングと第二のスクリーニングとを合わせて実行すればさらに信頼性が高まる。

本発明は、磁気計測装置における背景磁界補償に利用することができる。

Ｍ 磁気計測装置
１ 磁気センサ
２ａ 信号処理装置
３ 信号処理部
１１ ハイパスフィルタ処理部
１２ 差分磁界演算部
１３ 変動幅算出部
１４ 背景磁界作成部
１５ 背景磁界補償演算部
２１ 中間背景磁界抽出部
２２ ローパスフィルタ処理部
２３ 平滑化背景磁界作成部

Claims (6)

1. 少なくとも３つの磁気センサを用いて測定対象物に由来する磁気信号を計測する磁気計測装置であって、
   時々刻々送信される各磁気センサからの磁気信号ＦＤ_ｉ（ｔ）に対しハイパスフィルタ処理により直流変動を除去した直流除去磁気信号ＦＤ^Ｈ _ｉ（ｔ）を作成するハイパスフィルタ処理部と、
   全磁気センサを対象にして２つずつの磁気センサセットの全ての組み合わせ（ｉ、ｊ）を作り、各磁気センサセットのいずれか一方を被補償センサ（ｉ）、他方を補償センサ（ｊ）の対として、当該被補償センサ（ｉ）の直流除去磁気信号ＦＤ^Ｈ _ｉ（ｔ）と当該補償センサ（ｊ）の直流除去磁気信号ＦＤ^Ｈ _ｊ（ｔ）との差分を前記磁気センサセットの全ての組み合わせに対して算出することにより、全ての磁気センサセットの組み合わせに対する差分磁気信号（Ｃ_ｉｊ（ｔ）＝ＦＤ^Ｈ _ｉ（ｔ）−ＦＤ^Ｈ _ｊ（ｔ））を算出する差分磁界演算部と、
   前記全ての磁気センサセットの組み合わせについての差分磁気信号Ｃ_ｉｊ（ｔ）に対し、時刻ｔから所定期間Δｔ前までの最大値と最小値との変動幅であるピーク幅値Ｃ_ｉｊ（ｔ）_ｐｐを算出する変動幅算出部と、
   前記ピーク幅値Ｃ_ｉｊ（ｔ）_ｐｐに基づいて磁気センサセットを選択し、選択された磁気センサセットにおけるいずれかの直流除去磁気信号（ＦＤ^Ｈ _ｉ（ｔ）またはＦＤ^Ｈ _ｊ（ｔ））を基礎にして時刻ｔの背景磁界Ｒ（ｔ）を作成する背景磁界作成部と、
   各磁気センサの直流除去磁気信号ＦＤ^Ｈ _ｉ（ｔ）に対し、前記背景磁界Ｒ（ｔ）を用いて背景磁界補償の演算を行う背景磁界補償演算部とを備えたことを特徴とする磁気計測装置。
2. 前記背景磁界作成部は、前記選択された磁気センサセットにおけるいずれかの直流除去磁気信号（ＦＤ^Ｈ _ｉ（ｔ）またはＦＤ^Ｈ _ｊ（ｔ））を中間背景磁界Ｄ（ｔ）として抽出する中間背景磁界抽出部と、
   前記中間背景磁界Ｄ（ｔ）に対し、ローパスフィルタ処理により高周波変動成分を除去した高周波除去中間背景磁界（Ｄ^Ｌ（ｔ）を算出するローパスフィルタ処理部と、
   前記高周波除去中間背景磁界Ｄ^Ｌ（ｔ）を背景磁界Ｒ（ｔ）とするか、または、前記高周波除去中間背景磁界Ｄ^Ｌ（ｔ）から所定の磁界強度の幅ΔＷ内にある前記直流除去磁気信号ＦＤ^Ｈ _ｉ（ｔ）に基づいて、理想背景磁界ＲＲ（ｔ）を作成し、これを背景磁界Ｒ（ｔ）とする平滑化背景磁界作成部とからなる請求項１に記載の磁気計測装置。
3. 前記背景磁界抽出部は、時刻ｔでの磁気センサセットを選択する際に、時刻ｔでの各磁気センサの直流除去磁気信号ＦＤ^Ｈ _ｉ（ｔ）を用いて行う統計的処理により、一部の磁気センサセットを選択対象からスクリーニングする請求項１または請求項２に記載の磁気計測装置。
4. 前記各磁気センサの直流除去磁気信号ＦＤ^Ｈ _ｉ（ｔ）を用いた統計的処理は、時刻ｔでの全磁気センサの直流除去磁気信号ＦＤ^Ｈ _ｉ（ｔ）の平均値をＡ、標準偏差をσとして、Ａ±σから外れる直流除去磁気信号ＦＤ^Ｈ _ｉ（ｔ）を含んだ磁気センサセットを除外する請求項３に記載の磁気計測装置。
5. 前記背景磁界抽出部は、時刻ｔでの磁気センサセットを選択する際に、時刻ｔから所定期間Δｔ前までの期間中において前記平滑化背景磁界作成部により算出された理想背景磁界ＲＲ（ｔ）を用いて行う統計的処理により、一部の磁気センサセットを選択対象からスクリーニングする請求項２に記載の磁気計測装置。
6. 前記理想背景磁界ＲＲ（ｔ）を用いた統計的処理は、時刻ｔの直前の所定期間Δｔにおける理想背景磁界ＲＲ（ｔ）の平均値をＢ、標準偏差をσとして、Ｂ±３σから外れる直流除去信号ＦＤ^Ｈ _ｉ（ｔ）を含んだ磁気センサセットを除外する請求項５に記載の磁気計測装置。

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