JPH01142477A - 磁化検出用加振器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、被測定物を振動させることにより検出コイ
ルに誘起される交流電圧に基づいて被測定物の磁化量を
検出する振動試料型の磁力計、保磁力計等の各種磁気測
定装置に用いる磁化検出用加振器に関する。

〔従来の技術〕

物質の磁化量を検出する方法として、被測定物質を周期
的に一定の振幅で振動させ、その近傍に配置した検出コ
イルに誘起される交流電圧を検出する方法があり、この
方法を実施する磁気測定装置として、振動試料型磁力計
（ＶＳＭ）　、保磁力計（Ｈｃメータ）等が実用化され
ている。

第４図は従来の磁気測定装置の構成を示すもので、加振
器としてラウドスピーカ−のボイスコイルを用いたもの
である。被測定物１は、ボイスコイル２に連結された加
振棒３に取り付けられ、発振器４により電力増幅器５を
介してボイスコイル２を駆動することにより振動するよ
うになっている。ボイスコイル型加振器は、第５図に示
すように、ヨーク７に永久磁石６を装着してボイスコイ
ル２を横切る磁束を発生させるようにした従来のラウド
スピーカと同様に構成され、ボイスコイル２に交流電流
を流すことにより該コイル２を振動させるようになって
いる。また、加振棒３には永久磁石８が取り付けられ、
この永久磁石８の変位を振幅検出コイル９で検出して、
その出力を増幅器１０を介して電力増幅器５に負帰還さ
せることにより、ボイスコイル２による加振棒３の振幅
すなわち被測定物１の振幅を一定にするようになってい
る。

一方、被測定物ｌの近傍には、電磁石１１の周囲に沿っ
て磁力検出コイル１２が配置され、この磁力検出コイル
１２により被測定物１の振動の周期および磁化量に応じ
た交流電圧を検出するようになっている。この磁力検出
コイル１２での交流電圧出力は、前置増幅器１３で増幅
された後、狭帯域増幅器１４で経て位相検波増幅器１５
に供給され、ここで発振器４から移相器１６を経て供給
される参照信号に基づいて位相検波される。この位相検
波増幅器１５の出力は、ｘ−Ｙ記録計に供給されて記録
され、これにより被測定物１の磁化量を測定するように
なっている。なお、ボイスコイル２、永久磁石８および
振幅検出コイル９を含む部分は、被測定物１および磁力
検出コイル１２を含む部分に漏洩磁界が作用しないよう
にするため、磁気シールド部材１７で磁気シールドされ
ている。

また、磁気測定装置に用いられる従来の加振器として、
第６図Ａおよび已に示すようなものも提案されている。

第６図Ａに示す加振器は、電動モータによって偏心カム
１８を回転させ、これにより加振棒３に連結して設けた
スリップリング１９を変位させて、加振棒３および被測
定物１を両矢印で示すように振動させるようにしたもの
である。また、第６図Ｂに示す加振器は、加振棒３を支
点２０を中心に揺動させるようにしてその一端部に被測
定物１を取り付け、他端部をばね２１により偏心カム２
２に当接させるようにして、この偏心カム２２を電動モ
ータにより回転させて被測定物１を振動させるようにし
たものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、磁気測定装置に用いられている従来の加
振器にあっては、いずれも振動発生機構が精巧かつ複雑
になるという問題がある。また、ボイスコイルや電動モ
ータ等の電磁力を利用するものを用いているため、比較
的容量の大きい駆動電源を必要とすると共に、漏洩磁界
の発生が避けられず、したがって測定精度を維持するた
めには、厳重な磁気シールド対策や被測定物と加振器と
を離すための長い振動伝達機構を必要とし、全体として
大型かつ高価になるという問題がある。さらに、振動試
料型の磁気測定装置においては、極めて微少な磁化量を
検出するために、検出回路を測定信号電圧と同位相の参
照信号を用いるロックインアンプにより構成し、微少な
測定信号電圧を相対的により大きな外来ノイズより分離
して増幅するようにしているが、上述したように漏洩磁
束対策として長い振動伝達機構を用いると、振動源と被
測定物の振動の位相に大きな影響を与え、測定精度上問
題になる。このため、従来はこのような影響を軽減する
ようにロックインアンプを構成する必要があり、回路構
成が複雑かつ高価になるという問題がある。また、振動
伝達機構が長いため、その強度上、重量の大きい被測定
物の加振が困難となり、測定可能重量は通常数グラム以
下、特殊な装置でも数１０グラム以下に制限されると共
に、ボイスコイルを用いるものにあっては精巧な機構上
、その取扱いに細心の注意が必要になるという問題があ
る。

この発明はこのような従来の問題点に着目してなされた
もので、小型かつ安価にでき、しかも安易に取扱うこと
ができると共に、重量の大きい被測定物でも低電力で有
効に振動できるよう適切に構成した磁化検出用加振器を
提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段および作用〕上記目的を
達成するため、この発明では被測定物を振動させること
により検出コイルに誘起される交流電圧に基づいて前記
被測定物の磁化量を検出するのに用いる磁化検出用加振
器において、前記被測定物の振動源を圧電振動子をもっ
て構成する。

〔実施例〕 第１図Ａはこの発明の第１実施例を示すものである。こ
の実施例は保磁力計を示すもので、加振器３１には一端
部を支持台３２に固定して振動可能に試料台３３を設け
、この試料台３３の他端部に被測定物３４を装着するよ
うにする。試料台３３のほぼ中央部には振動子固定板３
５を設け、この振動子固定板３５に一端部を固定して振
動源としての第一のバイモルフ型圧電振動子３６を試料
台３３とほぼ平行に延在して設け、この第一のバイモル
フ型圧電振動子３６の他端部に錘３７を設ける。また、
試料台３３には、これと一体に振動するように振幅制御
信号および位相検波用参照信号発生源としての第二のバ
イモルフ型圧電振動子３８を設ける。なお、支持台３２
、試料台３３、振動子固定板３５および錘３７は、ＧＦ
ＲＰ等の非磁性体をもって構成する。

このようにして、第一のバイモルフ型圧電振動子３６を
発振器３９により電力増幅器４０を介して駆動して、試
料台３３を振動させると共に、その振動による第二のバ
イモルフ型圧電振動子３８の出力を増幅器４１を介して
電力増幅器４０に負帰還し、これにより試料台３３の振
動の振幅を一定にするよう制御するようにする。

また、試料台３３に装着される被測定物３４の近傍には
磁力検出コイル４２を設け、その出力を前置増幅器４３
および狭帯域増幅器４４を経て位相検波器４５に供給し
、ここで増幅器４１の出力すなわち第二のバイモルフ型
圧電振動子３８の出力の位相を移相器４７で移相させた
信号を参照信号として位相検波し、その出力を磁力ゼロ
タイミング発生器４６を経て取り出して被測定物３４の
保磁力を測定するようにする。

上記構成において、発振器３９により電力増幅器４０を
介して第一のバイモルフ型圧電振動子３６に交流電圧を
印加すると、圧電振動子３６は振動し、その起振力の反
作用として振動子固定板３５に振動力が伝わり、これが
試料台３３に作用して試料台３３が圧電振動子３６に印
加した交流電圧の周波数に等しい周波数で被測定物３４
とともに振動する。なお、圧電振動子３６に設けた錘３
７は、その慣性力により圧電振動子３６の振動エネルギ
ーを試料台３３に有効に伝達する作用を成す。

このように、試料台３３を第１のバイモルフ型圧電振動
子３６で振動させるようにすれば、これを出力電圧が数
１０Ｖで出力電流が１０ｍＡ程度の小電力の電力増幅器
４０で比較的大きな振幅で振動させることができ、した
がって消費電力が少なくて済むと共に、数百グラム程度
の大きな被測定物の加振も可能となる。ちなみに、第４
図に示したボイスコイルを用いる加振器にあっては駆動
電源として数１０ワットの電力増幅器を必要とすると共
に、被測定物の重量も数グラム以下と制御されている。

また、第二のバイモルフ型圧電振動子３８は、試料台３
３と一体に振動して撓み力を受けるので、その出力電圧
は試料台３３および被測定物３４の振動に完全に同期し
、かつ試料台３３の振動の振幅に対応して変化し、その
位相は磁力検出コイル４２での出力電圧の位相に対して
常に９０°の位相差に保たれる。したがって移相器４７
は、９０°の位相差を補正するだけで良く、その回路は
第１図ＢのようなＣＲ微分回路−段の構成で十分であり
、回路構成を簡単にできると共に、位相調整の手間も省
け、測定の安定性も向上できる。

さらに、上記のように振動源として第一のバイモルフ型
圧電振動子３６を用いると共に、振幅制御信号および位
相検波用参照信号発生源として第二のバイモルフ型圧電
振動子３８を用いれば、漏洩磁界を極めて少なくするこ
とができる。したがって、加振器３１に磁気シールドを
施さなくても測定精度に何らの悪影響を及ぼすことがな
いと共に、上述したように、第一、第二のバイモルフ型
圧電振動子３６．３８以外の加振器３１の構成部材をＧ
ＦＲＰ等の非磁性体とすることにより、加振器３１全体
を測定磁界中に入れることができるので、装置全体を安
価にしかも容易に小型化することができる。

第２図ＡおよびＢはこの発明の第２実施例を示すもので
ある。この実施例は、振動源としての第一のバイモルフ
型圧電振動子３６と、振幅制御信号および位相検波用参
照信号発生源としての第二のバイモルフ型圧電振動子３
８とを、それらの一端部を支持台３２による試料台３３
の固定部分に位置させて、該試料台３３にその長手方向
に延在させて並行に埋設したものである。この実施例に
よれば、第１実施例と同様にして第一のバイモルフ型圧
電振動子３６を駆動することにより試料台３３および第
二のバイモルフ型圧電振動子３８を一体に振動させるこ
とができるので、第１実施例と同様の効果を得ることが
できる。また、第一、第二のバイモルフ型圧電振動子３
６．３８を試料台３３に埋設しているので、第１実施例
におけるような振動子固定板や錘が不要となり、したが
って第１実施例よりも部品点数が少なく、より安価にで
きると共に小型にできる。

なお、この発明は上述した実施例にのみ限定されるもの
ではなく、幾多の変形または変更が可能である。例えば
、上記の実施例では第二のバイモルフ型圧電振動子３８
の出力を増幅器４１を介して電力増幅器４０に負帰還し
、これにより第一のバイモルフ型圧電振動子３６による
試料台３３の振動の振幅を一定とするように制御するよ
うにしたが、第二のバイモルフ型圧電振動子３８からは
数百ミリボルト程度の出力電圧を得ることができるので
、増幅器４１を省くこともできる。また、第２実施例で
は第一、第二のバイモルフ型圧電振動子３６．３８を試
料台３３に埋設するようにしたが、これらは試料台３３
０表面に設けることもできる。更に、上述した実施例で
は試料台３３を用いるよういしたが、振動源としての第
一のバイモルフ型圧電振動子３６の一端部を支持台３５
に固定し、その他端部に被測定物３４を装着して、被測
定物３４を第一のバイモルフ型圧電振動子３６によって
直接振動させると共に、この圧電振動子３６上にこれと
一体に振動し得るように振幅制御信号および位相検波用
参照信号発生源としての第二のバイモルフ型圧電振動子
３８を設けるようにしてもよい。

また、上記の実施例では圧電振動子３６としてバイモル
フを用いるようにしたが、ユニモルフや積層型圧電振動
子を用いることもできる。ここで、積層型圧電振動子を
用いる場合にあっては、例えば第３図Ａに示すように試
料台３３の一端部を固定部材４８上に設けた支持台３２
に固定してその他端部に被測定物３４を装着するように
すると共に、この試料台３３の中間部、好ましくは固定
端近傍において固定部材４７との間に積層型圧電振動子
４９を固着して、その厚み方向の変位により試料台３３
を振動させたり、第３図已に示すように試料台３３を支
持台３２に揺動自在に取り付け、その一端部と固定部材
４８との間に積層型圧電゛振動子４９を固着し、他端部
に被測定物３４を装着して、積層型圧電振動子４９の厚
み方向の変位により試料台３３を揺動させて被測定物３
４を振動させるようにすることができる。

更に、上述した例では駆動源としての圧電振動子と一体
に振動するように設けた圧電振動子によって振幅制御信
号および位相検波用参照信号を得るようにしたが、この
ような信号は光学的な検知手段、例えば被測定物の振動
に同期して光束を変位させるようにし、その光束を半導
体装置検出器等の光学センサで受光して、その出力に基
づいて得ることもできる。

また、この発明は上述した保磁力計に限らず、各種の、
振動試料型の磁気測定装置の加振器に有効に適用するこ
とができる。

〔発明の効果〕

以上述べたように、この発明によれば、磁力を駆動力と
しない圧電振動子によって被測定物を振動させようにし
たので、漏洩磁界の問題がなく、装置を小型かつ安価に
できると共に、低電力で重量の大きい被測定物でも有効
に加振でき、取扱いも安易にできる。

【図面の簡単な説明】

第１図ＡおよびＢはこの発明の第１実施例を示す図、 第２図ＡおよびＢは同じく第２実施例を示す図、第３図
ＡおよびＢはこの発明の変形例をそれぞれ示す図、 第４図、第５図および第６図Ａ、　Ｂは従来の技術を説
明するための図である。 ３１・・・加振器　　　　　３２・・・支持台３３・・
・試料台　　　　　３４・・・被測定物３５・・・振動
子固定板 ３６・・・第一のバイモルフ型圧電振動子３７・・・錘 ３８・・・第二のバイモルフ型圧電振動子３９・・・発
振器　　　　　４０・・・電力増幅器４１・・・増幅器
　　　　　４２・・・磁力検出コイル４３・・・前置増
幅器　　　４４・・・狭帯域増幅器４５・・・位相検波
器　　　４６・・・磁力ゼロタイミング発生器４７・・
・移相器　　　　　４８・・・固定部材４９・・・積層
型圧電振動子 特許出願人　　東北特殊鋼株式会社 第２図 第３図 第６図 Ａ 手　　続　　補　　正　　書 昭和６３年　９月　５日 特許庁長官　　　吉　　１）　文　　毅　　殿１、事件
の表示 昭和６２年特許願第２９９８８７号 ２、発明の名称 磁化検出用加振器 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 東北特殊鋼株式会社 ４、代理人 １、明細書第３頁第７〜８行の「狭帯域増幅器１４で」
を「狭帯域増幅器１４を」に訂正する。 ２、同第１３頁第３行〜第４行間に下記を加入する。 「　また、圧電振動子としてパイルモルフを用いる更に
他の例として、第３図Ｃに示すように、試料台３３をス
ペーサ５１および弾性部材５２を介して支持台３２に揺
動自在に取り付け、該試料台３３の一端部に被測定物３
４を装着し、他端部にバイモルフ型圧電振動子５３の一
端部を固定し、この圧電振動子５３の他端部に錘５４を
固着して、圧電振動子５３の変位により試料台３３を揺
動させて被測定物３４を振動させるよう構成することも
できる。」 ３、同第１４頁第６行の「第３図ＡおよびＢ」を「第３
図Ａ、　ＢおよびＣ」に訂正する。 ４、第３図Ｃを新たに補充する。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、被測定物を振動させることにより検出コイルに誘起
   される交流電圧に基づいて前記被測定物の磁化量を検出
   するのに用いる磁化検出用加振器において、前記被測定
   物の振動源を圧電振動子をもって構成したことを特徴と
   する磁化検出用加振器。