JP6885538B2 - 磁界センサ - Google Patents
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Description
本実施形態に係る磁界センサについて、図1ないし図4を用いて説明する。基本波型直交フラックスゲートの動作及びオフセット発生原因を図1〜図3を用いて説明する。図1は、磁性ワイヤコアの回転磁化モデルを示す図である。磁性ワイヤに直流電流Idcを重畳した交流電流Iacsin(2πft)(Idc>|Iac|)を通電すると、ワイヤの円周方向に励磁磁界Hdc+Hacsin(2πft)が発生する。フラックスゲートへの入力磁界HexをHex>0とし、励磁磁界の直流及び交流をHacsin(2πft)+Hdcとしたときの磁化Jsの振る舞いを図1(A)、Hacsin(2πft)−Hdcとしたときの磁化Jsの振る舞いを図2(A)、Hacsin(2πft+π)−Hdcとしたときの磁化Jsの振る舞いを図3(A)に示す。また、入力磁界をHex=0としたときの、それぞれの励磁条件での振る舞いを図1(B)、図2(B)及び図3(B)に示す。
ヘルムホルツコイル内に配置したFM−OFGセンサに、既知磁場を印加することで入出力特性を評価した。入出力曲線及び周波数応答の測定結果を図5に示す。図5に示すように、極めて良好な入出力曲線及び周波数応答を得ることができ、感度が高いことが明確となった。
センサの雑音及び長期安定性評価の実験セットアップを図6に示す。5層の磁気シールド内にセンサヘッドを配置し、FFTアナライザ(SR780,Stanford Research Systems)を用いて測定をおこなった。
長期ドリフトは、雑音評価と同じ環境にてセンサ出力をデジタルマルチメータ(34401A,Agilent)に接続して測定をおこなった。室温中で21時間のドリフト測定をおこなった結果を図8に示す。20時間で約2nTの変動であり、時間に対するオフセットの変動係数は0.1nT/hourであった。
10 直流電源
11 交流電源
11a 正極性位相シフタ
11b 負極性位相シフタ
11c 第3のスイッチ
12 第1のスイッチ
13 磁気コア
14 検出コイル
15 センサヘッド
16 検出回路
17 バッファ回路
18 プリアンプ回路
19 同期検波回路
20 第4のスイッチ
21 ローパスフィルタ
22 エラーアンプ
23 電圧調整部
23a 正極用電源
23b 負極用電源
23c 第2のスイッチ
24 加算器
25 帰還抵抗
Claims (4)
- 励磁用の交流電流及びバイアス用の直流電流が重畳されて通電される磁気コアに、検出コイルが巻回されたセンサヘッドと、
前記センサヘッドに接続され、当該センサヘッドで測定された磁界をフィードバック電流で検出する検出回路と、
少なくとも前記バイアス用の直流電流の極性を切り替える第1切替手段と、
前記第1切替手段にて切り替えられる正極性に対応し、正のバイアス励磁区間で得られた信号に任意の大きさをもつ第1の直流を加算してフィードバック条件を最適化する正極用電圧印加手段と、
前記第1切替手段にて切り替えられる負極性に対応し、負のバイアス励磁区間で得られた信号に任意の大きさをもつ第2の直流を加算してフィードバック条件を最適化する負極用電圧印加手段と、
前記正極用電圧印加手段と前記負極用電圧印加手段との接続の切り替えを前記第1切替手段に同期して行う第2切替手段とを備えることを特徴とする磁界センサ。 - 請求項1に記載の磁界センサにおいて、
前記第1切替手段にて切り替えられる正極性に対応し、前記励磁用の交流電流の位相を調整する正極用位相調整手段と、
前記第1切替手段にて切り替えられる負極性に対応し、前記励磁用の交流電流の位相を調整する負極用位相調整手段と、
前記正極用位相調整手段と前記負極用位相調整手段との接続の切り替えを前記第1切替手段に同期して行う第3切替手段とを備えることを特徴とする磁界センサ。 - 請求項1又は2に記載の磁界センサにおいて、
前記第1切替手段が、前記バイアス用の直流電流に前記励磁用の交流電流が重畳された電流の極性を切り替えることを特徴とする磁界センサ。 - 請求項1ないし3のいずれかに記載の磁界センサにおいて、
前記検出回路が、前記第1切替手段の切り替え周期よりも早い周期で当該検出回路を切断する第4切替手段を有することを特徴とする磁界センサ。
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