JPH01196586A - 磁気センサ - 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〉 本発明は、測定する方向の磁束を収束する高誘磁率の強
磁性体の棒と、感度の制御可能なセラミック超電導体磁
気抵抗素子を組合わせた磁気センサに関するもめである
。

〈従来の技術〉 磁気センサには、磁石を用いるものとコイルを用いるも
のがある。−膜内なコイルによる測定はコイルをその径
方向を回転軸にして回転させ、その回転軸と磁界の方向
との角度によって誘導される電流を測定する方法や、又
は、磁性体に励磁用コイルと検出用コイルを設け、励磁
用コイルに、磁性体を飽和状態にするときもある交流電
流を流し念ときに発生する検出用コイルの起電力の大き
さを検出して、磁界の方向や、その強さを測定する方法
が用いられていた。　　− 〈発明が解決しようとする問題点〉 従来の磁気センサに於て、コイルの回転で誘導電流を検
出するセンサは、機械的にコイル全回転させるので、構
造や取扱が複雑になった。又、磁性体の飽和と不飽和を
利用するセンサは、励磁コイルと検出コイルが必要であ
り、又、磁性体を精密な形状にする必要があった。更に
、以上に述べたコイルによる磁気センサをコイルの大き
さで感度が決まるので、磁気センサを小型化することは
難しかった。

本発明は、従来の磁気センサの問題点を解消し構造が簡
単で、感度のよい磁気センサを提供するものである。

く問題点を解決するための手段〉 本発明の磁気センサば、棒状の高透磁率の磁性体により
磁束を磁界の方向に指向性をもたせて収束し、その収束
した磁束を、その素子に流す電流の大きさにより感度と
、検出臨界磁界の強さが調節できるセラミック超電導体
磁気抵抗素子で測定するものである。

棒状の高透磁率磁性体と、セラミック超電導体磁気抵抗
素子によシ磁界の方向に指向性をもたせるので、これを
組み合せた磁気センサをゴニオメータに設置すれば、感
度のよい磁界方向センサになる。この超電導体磁気抵抗
素子の出力は磁界の強さに対応するので、磁性体の影響
などｔ補正すれば磁界の強さを知ることができる。又、
この磁気センサは、棒状磁性体と超電導体の磁気抵抗素
子を小型化しても感度を低下させないことができる。

く作　用〉 本発明の磁気センサを構成する棒状の磁性体とセラミッ
ク超電導体磁気抵抗素子で磁界の方向やその強さに対し
て指向特性をもたせることができるので、この磁気セン
サは感度のよい磁界方向センサになる。

更に、その磁気抵抗素子の出力から磁界の強さ？測定す
ることができる。更にこの構成の磁気センサは小型化し
ても感度が低下しないので、狭い空間での磁界の測定、
磁界の精密な分布測定を行なうことができる。

く実施例〉 本発明の実施例を、図面を参照しながら説明する。

第１図は、本発明の磁気センサ１の基本構成を示した図
で、棒状の高透磁率の磁性体２の中央部にセラミック超
電導体の磁気抵抗素子３を設けている。素子３には、リ
ード線４が取付けられて、電流の供給と発生電圧の測定
に用いられる。セラミックス超電導体の磁気抵抗素子３
の一実施例の構造を第２図に示した。

第２図は、基板６にセラミック超電導体５の薄膜状の検
出部を作製し、蒸着による電極７にＩＪ−ド線４を接続
している。セラミック超電導体５はジルコニア（ＺｒＯ
ｚ）を主成分とする基板６に、イツトリウム−バリウム
−銅の酸化物（Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−０）’にスパッタリン
グによって約１０μ溝の膜にし、空気中で約１０００’
Ｃの熱処理をした後ホトリソグツ技術と、エツチングで
図のようなジグザグ状の形状にし念。超電導体５をこの
ようにジグザグ状にしたのは、この超電導体が抵抗をも
ったときの抵抗Ｒを大きくして感度を高くするためであ
る。

セラミック超電導体５の薄膜を前記のように、空気中で
約１０００℃に加熱し数時間で冷却する方法でセラミッ
クス超電導体を作製すると、微細な結晶粒子の粒界が、
極く薄い絶縁膜を介するか椿 又は、ポイント状に弱結合によるジョセフンｌ輸合をし
た集合体になる。このような超電導体で、磁気抵抗素子
８を作製すると、弱い磁界によっても超電導状態が破れ
て電気抵抗を示し、第４図のような特性を示すようにな
る。

第４図は、縦軸は素子のもつ電気抵抗、横軸は印加した
磁界の強さＨであり、磁気抵抗素子８の特性全示す曲線
は、素子８に流す電流Ｉの大勇さ別に示しである。この
図から分るように電流１がを大きくすると、抵抗Ｒが発
生する磁界の強さＨが小さくなり、一定のＨに対して発
生する抵抗は大きくなる。

なお、この超電導体磁気抵抗素子３は磁界の方向に依存
しない。従って、素子８に印加されている磁界の強さを
簡単に測定することができる。

第３図は、磁気センサ１の磁性体２を示した図で、高透
磁率の強磁性体でヒステリシスの少ない純鉄、珪素銅、
又は、フェライトなどで作製した。

第３図ｆａｌは磁性体の長さ方向に垂直、第３図［ｂｌ
はその断面を示した図である。以上の磁性体２の中央部
を横断して磁気抵抗素子３を接着させた構成の磁気セン
サ１にして、磁界Ｈ中に設置したときの磁界の分布を示
したのが第５図である。

第５図に於て磁気センサ１の方向と磁界の方向とがなす
角をψとすると、磁界の方向と磁気センサ１の方向が同
じでψがＯのとき（第５図（ａ））は磁性体２によって
磁界Ｈが収束され素子３に強い磁界を印加するが、その
両者の方向が少しでもズして角度ψができる（第５図（
ｂ））と磁性体２にょる磁界Ｈの収束効果は急速に弱く
なり、かつ、その角ψが大きくなると磁界Ｈが磁気セン
サに垂直でなくなり、素子３の周辺の磁界は、その透磁
率の差から磁性体２を通って、素子３に磁界が印加され
にくい状態になってくる（第５図ｔｂ＋　、　ｔｃｌ　
）。

上記の磁性体２と素子３に印加される磁界の強さの変化
との関連は、磁性体２の長さノとその面積Ｓの比（−Ｖ
Ｓ）が大きくなるほど強くなる。

以上のように、超電導体磁気抵抗素子８は、測定する磁
界Ｈの強さの大きさに従って感度が上電流す電流が小さ
くなるに従い素子３に抵抗を発生させる磁界は大きくな
る。一方の磁性体２は、その方向が磁界Ｈと一致したと
きは収束した磁界を素子３に印加するが、その両者の方
向を少しずつ変えると、磁性体２の磁界の収束効果は急
速に小さくなり、素子３による磁−導体の間隔が狭いと
きは、素子８周辺の磁界は磁性体の方を通るようになシ
、素子３への印加磁界は小さくなる。

磁性体２と超電導体磁気抵抗素子３全第１図のように組
合せて、一定の磁界ＨＯを測定したときの出力特ｔ！！
：’に示したのが第６図である。

第６図の縦軸は磁気センサ１と出力電圧ｖ０．横軸はセ
ンサ１と磁界Ｈ０の方向のなす角である。

２本の曲線は素子８に流す電流が大きいとき（Ｉ′）と
、小さいとき（Ｉ”）′１を示している。このように磁
性体２の透磁率と形状、及び磁気抵抗素子３に流す電流
の大きさによって、磁界方向に極めて敏感な出力特性を
もたせることができる。従って、この磁気センサー全非
磁性のゴニオメータに設置すれば正確に磁界の方向を測
定することができ、又、その素子３の出力から磁界の強
さを計測することができる。

以上の本発明の実施例から分るように、磁性体による磁
界の収束効果と、超電導体の磁気抵抗素子の特性を組み
合せて弱い磁界に対しても高感度で、その方向と強度を
測定できる磁気センサーである。従って、超電導体も実
施例で説明したＹ　−Ｂａ　　Ｃｕ−０系以外のセラミ
ックや化合物系の超電導体を使うことができ、この磁気
抵抗素子及び高透磁率の磁性体は目的に応じて形状を変
えることができる。

〈発明の効果〉 本発明は、磁界の方向に指向性をもたせる高透磁率の磁
性体と、磁界の強さに対し感度と測定臨界磁界の調整が
できる超電導体磁気抵抗素子を組合わせた磁気センサで
あり、能率よく磁界の測定を行なうことができる。

又、本発明の構成にすれば構造が簡単であるから、作製
や取扱が容易で、小型化できる磁気センサになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の磁気センサの構成図、第２図は磁気抵
抗素子の構造図、第３図は磁性体棒の外形図、第４図は
磁気抵抗素子の特性図、第５図は磁気センサと磁界の関
連図、第６図は磁気センサの出力特性図である。 １は磁気センサ、２は磁性体、３は磁気抵抗素子、４は
リード線、５は超電導体パターン、６は基板、７は電極
である。 代理人　弁理士　杉　山　毅　至（他１名）第　Ｉ　図 （０）（ｂ） 第３図 第４１ Ｈ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、棒状の高透磁率磁性体の長さ方向のほぼ中央横断部
   に、薄いセラミック超電導体磁気抵抗素子を設けたこと
   を特徴とする磁気センサ。