JPH04136775A - Dc squid fluxmeter - Google Patents

Dc squid fluxmeter

Info

Publication number
JPH04136775A
JPH04136775A JP2256970A JP25697090A JPH04136775A JP H04136775 A JPH04136775 A JP H04136775A JP 2256970 A JP2256970 A JP 2256970A JP 25697090 A JP25697090 A JP 25697090A JP H04136775 A JPH04136775 A JP H04136775A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
current
squid
output
even harmonic
current source
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2256970A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH0660934B2 (en
Inventor
Masao Hotta
正生 堀田
Hisashi Kado
賀戸 久
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
Agency of Industrial Science and Technology
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Agency of Industrial Science and Technology, Hitachi Ltd filed Critical Agency of Industrial Science and Technology
Priority to JP2256970A priority Critical patent/JPH0660934B2/en
Priority to US07/767,667 priority patent/US5291135A/en
Publication of JPH04136775A publication Critical patent/JPH04136775A/en
Publication of JPH0660934B2 publication Critical patent/JPH0660934B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Measuring Magnetic Variables (AREA)
  • Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)

Abstract

PURPOSE:To simply set a proper bias current by detecting the even number higher harmonic component of the voltage generated at an output terminal by the modulated magnetic field applied to an SQUID. CONSTITUTION:The output of an amplifier 2 is inputted to a synchronous detection circuit 72 operated by frequency twice the frequency of a modulated wave and, further, the double frequency detection output 92 showing the magnitude of a double frequency component is obtained from said output from a high-pass interruption filter 82. A numeral 61 shows a circuit generating double frequency from the output of an oscillator 6. When the magnitude of the output current I0 of a current source 5 is set by a current setting means 10 so that the output of the filter 82 becomes the max. or predetermined value, a bias current can be automatically set to the optimum value. By this method, adjustment becomes easy and reliability is enhanced.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention] 【産業上の利用分野】[Industrial application field]

本発明はDC−SQUID磁束計に関し、特にDCSQ
UID磁束計の高感度化および安定動作に関する6
The present invention relates to a DC-SQUID magnetometer, particularly a DCSQ
6 regarding high sensitivity and stable operation of UID magnetometer

【従来の技術】[Conventional technology]

SQUID(スーパーコンダクティング・クラオンタム
・インターフェアレンス・デバイス・・・S uper
conducting Q uantum I nte
rferenceD evice )は超伝導ジョセフ
ソン効果を利用した高感度な磁束計である。その中で、
DC−8QUIDは低雑音であることから広く使用され
ており、例えばジャーナル・オブ・ロウ・テンブリチャ
ー(Journal of Low Temperat
urePhysics)、Vol、25.Nos、1/
 2.、pp99゜1976に開示される。このDC−
SQUIDは第10図(、)に示すように2個のジョセ
フソン素子を含む超伝導のリングであり、リングに鎖交
する入力磁束の検出に用いられる。ここで、リングを並
行して流れる電流工と端子電圧■との関係は同図(b)
に示すようにリングの鎖交磁束Φにより変化するので、
一定電流Ibでバイアスした状態では第10図(b)に
示すように端子電圧は磁束に対し周期的な関数になる。 この周期は磁束量子Φo (2X 10−1SWb)で
あり、鎖交磁束と端子電圧の関係を■−Φ特性と呼ぶ。 この■−Φ特性の傾斜が入力磁束に対する感度となる。 また、■−Φ特性は第1o図(c)に示すようにバイア
ス電流1bにより変化する。このため、最大のV−Φ特
性が得られるようにバイアス電流Ibを設定している。
SQUID (Superconducting Clarontum Interference Device...Super)
conducting Quantum I nte
rferenceDevice) is a highly sensitive magnetometer that utilizes the superconducting Josephson effect. among them,
The DC-8QUID is widely used due to its low noise, for example in the Journal of Low Temperature.
urePhysics), Vol. 25. Nos, 1/
2. , pp99°1976. This DC-
The SQUID is a superconducting ring including two Josephson elements as shown in FIG. Here, the relationship between the current flowing in parallel through the ring and the terminal voltage ■ is shown in the same figure (b).
As shown in , it changes depending on the ring flux linkage Φ, so
When biased with a constant current Ib, the terminal voltage becomes a periodic function with respect to the magnetic flux, as shown in FIG. 10(b). This period is a magnetic flux quantum Φo (2X 10-1 SWb), and the relationship between the interlinkage flux and the terminal voltage is called the ■-Φ characteristic. The slope of this ■-Φ characteristic becomes the sensitivity to the input magnetic flux. Moreover, the -Φ characteristic changes depending on the bias current 1b, as shown in FIG. 1o(c). For this reason, the bias current Ib is set so as to obtain the maximum V-Φ characteristic.

【発明が解決しようとする課題) 上記従来技術では、最大感度を得るために最適なバイア
ス電流1bを設定する必要があるが、この設定方法につ
いてなんら考慮されておらず、入力に疑似信号を加えて
出力が最大となるようにバイアス電流Ibを設定してい
た。このため、この設定作業が煩雑であり1時間を要す
るなどの問題゛があった。さらに、SQUIDの動作異
常が生じたとき感度低下を生じるが、入力信号が低下し
たのか、SQUIDの動作異常なのかの判断ができず、
磁束計として使用するときの信頼性を確保することにつ
いても従来技術はなんら考慮しておらず、使用状態での
信頼性に問題があった。 本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、そのひと
つの目的は適切なバイアス電流Ibを簡便に設定するで
きるSQUID磁束計を提供するにある。また、本発明
の別の目的は動作異常を簡単に検出できるSQUID磁
束計を提供することにある。さらに本発明の別の目的は
複数のSQUID磁束計の感度を一定にそろえることが
容易な構成を提供するにある。 【課題を解決するための手段】 本発明の上記目的は、SQUIDに加えられた変調磁界
が出力端子に発生する電圧の偶数高調波成分を検出する
ことにより達成される。
[Problem to be solved by the invention] In the above conventional technology, it is necessary to set the optimum bias current 1b in order to obtain the maximum sensitivity, but no consideration is given to this setting method, and a pseudo signal is added to the input. Bias current Ib was set so that the output would be maximized. Therefore, there was a problem that this setting work was complicated and took an hour. Furthermore, when an abnormality occurs in the SQUID's operation, sensitivity decreases, but it is not possible to determine whether the input signal has decreased or the SQUID is abnormally operating.
The prior art did not give any consideration to ensuring reliability when used as a magnetometer, and there was a problem with reliability during use. The present invention has been made in view of the above circumstances, and one purpose thereof is to provide a SQUID magnetometer that can easily set an appropriate bias current Ib. Another object of the present invention is to provide a SQUID magnetometer that can easily detect abnormalities in operation. Furthermore, another object of the present invention is to provide a configuration in which it is easy to make the sensitivities of a plurality of SQUID magnetometers uniform. Means for Solving the Problems The above objects of the present invention are achieved by detecting even harmonic components of the voltage generated at the output terminal by the modulated magnetic field applied to the SQUID.

【作用】[Effect]

本発明に係るDC−SQUID磁束計において。 変調磁界によりSQUIDの端子に発生する電圧の偶数
高調波成分は入力信号の有無あるいは大きさに依らずV
−Φ特性に依存するため、この偶数高調波成分を検出す
ることにより最適バイアス電流の設定および、SQUI
Dの動作異常の検知ができる。
In a DC-SQUID magnetometer according to the present invention. The even harmonic components of the voltage generated at the terminals of the SQUID due to the modulated magnetic field are V regardless of the presence or magnitude of the input signal.
- Since it depends on the Φ characteristic, by detecting this even harmonic component, the optimum bias current can be set and the SQUI
It is possible to detect abnormalities in the operation of D.

【実施例】【Example】

以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。 第2図は本発明の詳細な説明する図である。第2図にお
いて、解析を容易にするためにV−Φ特性を折線で近似
する。この■−Φ特性に2φ1の振幅を有する正弦波を
変調信号として与える。さらにこれに、φIなる入力磁
界があるとすると、SQUIDの端子電圧V。は同図の
ように交互に振幅の異なる半波波形となる。このとき、
各半波波形を振幅の異なる正弦波の1/2周期であると
して近似し、そのフーリエ展開の式で出力電圧Vo(t
)を表すと、(1)式のようになる。 また、倍周波成分voz(t)は次式で表される。 ここで、Kは係数であり、■−Φ特性の傾きすなわち入
力磁束に対する感度を示すものである。また、ωは変調
波の角速度である。まず、(1)式から変調波と同一の
基本周波数成分は入力磁束φ1nに比例することがわか
る。したがって、通常この基本波成分を増幅し、変調磁
束に同期して位相検波することによって入力磁束を検出
してし)る。 方、偶数高調波成分とくに倍周波成分に着目すると、こ
の成分は、入力磁界に依らず一定で、係数にと変調磁束
の大きさφ、に比例することになる。 ここで、φ1は一定に与えることは可能であり、Kは■
−Φ特性の傾き、すなわち感度に比例する係数であるか
ら、結局この倍周波成分を検出することでV−Φ特性の
状況を知ることができる。 第1図に上記原理に基づいた本発明の第1の実施例を示
す。同図において2つのジョセフソン接合が超電導線に
より並列接続されて成るSQUIDのリング1には入力
コイル3−1が結合され、検出コイル3−1により測定
された磁束がSQUIDの入力コイル3−1より再び発
生してリング1に鎖交する。また、変調及び帰還コイル
4には発振器6で発する周波数fcの交流電流が流され
、もってコイル4からリング1には変調磁界が加えられ
る。また電流源5によりバイアス電流工。がSQUID
に与えられる。SQUIDの端子電圧は増幅器2により
増幅され、同期検波回路71と高域遮断フィルタ81に
より変調波の基本波成分が検出され入力信号に対する出
力を得ることができる。さらに、この出力を帰還コイル
によりSQUIDに帰還することでSQUID内の磁界
を一定に保つように帰還され、その結果。 帰還信号が入力磁束に比例することから出力91を得る
ことができるものである。以上は従来行われている方法
であるが、これに以下の手段を追加することにより本発
明の目的を達成できる。 増幅器2の出力は変調波の周波数fcの倍の周波数2f
cで動作する同期検波回路72に入力し。 さらにその出力を高域遮断フィルタ82を介して倍周波
成分の大きさを示す倍周波検知出力92を得る。なお、
61は発振器6の出力から倍周波を発生する回路である
。このフィルタ82の出力は(2)式の係数項(4にφ
、/3π)に比例していることになる。そこで、この出
力が最大となるときが、SQUIDの感度が最大のとき
であり、したがって、この出力が最大あるいは所定の値
となるように電流設定手段10により電流源5の出力電
流工。の大きさを設定すれば自動的にバイアス電流を最
適値に設定することができる。 次に、第2の実施例を第3図に示す。同図は第1図の倍
周波検知出力92にそのレベルを判別するレベル判別回
路11を設けたものである。このレベル判別回路は具体
的には比較器でよく、閾値VTH以下に倍周波検知出力
92がなったかどうかを検出し、閾値以下となったとき
にSQUIDの動作異常として警告信号を発生するよう
にしたものである。 次に、第1図、および第3図に示した電流設定手段10
の第1の具体的構成例を第4図に示す。 同図において倍周波成分の大きさを表す倍周波検知出力
92をA/D変換器110によりデジタル値に変換し、
そのデータをレジスタR(A)121に入れる。次のク
ロックによりレジスタR(A)121のデータはレジス
タR(B)122に送られ、同時にレジスタR(A)1
21には次のデータが記憶される。このデータAと1ク
ロツク前のデータBとを比較器130により比較する。 ここで、この比較器130はA<BでIt 1 )lを
出力するものとする。さらに、この比較器出力でフリッ
プフロップ140を駆動し、このフリップフロップ14
0の出力はアップ/ダウンカウンタ150のはカウント
アツプかカウントダウンかを制御する。また、このカウ
ンタ150のデータがD/A変換器の入力信号となり、
アナログ値に変換されて第1図、もしくは第3図に示し
た電流源5の入力信号となり、電流源5はこの信号に比
例した電流を発生するものとする。なお、170は各回
路にタロツクを供給するためのクロック発生回路である
。 ここで、さらに詳しく本電流設定手段について説明する
。第4図の各回路の動作を第5図に示す。 まず初めにレジスタ121,1221.フリップフロッ
プ140およびアップ/ダウンカウンタ150はクリア
されており、初期状態にあるとする。ここで、アップ/
ダウンカウンタ150は制御信号が1(OI+のときカ
ウントアツプとなり、rr I I+のときカウントダ
ウンになるものとする。 最初フリップフロップ140の出力は11 Q I+で
あるからアップ/ダウンカウンタ150はカウントアツ
プし、それに伴いD/A変換器の出力は増加していく。 これに比例してSQUIDのバイアス電流も増加する。 この時レジスタの値はA>Bであるから比較器130の
出力は′○″のままで、フリップフロップ140の出力
も110 I+のままである。ところが、バイアス電流
が増加し、SQUIDの感度が最大すなわち倍周波成分
の大きさが最大になるとそのあとは減少しはじめる。 すると、レジスタの出力はA<Bとなり比較器出力は1
”となる。これによりフリップフロップ140の出力は
rr 1 uとなり、アップ/ダウンカウンタ150は
カウントダウンに転じる。この出力によってD/A変換
器出力が変化し、SQUIDバイアス電流を減少させる
。すると、倍周波成分はまた増加し、レジスタの出力は
A〉Bとなり比較器出力は“0″となる。つぎのクロッ
クではバイアス電流は減少するために倍周波成分は減少
し、A<Bとなり比較器出力は再び“1″となり、フリ
ップフロップ140の出力はLI OHとなり、アップ
/ダウンカウンタ150はカウントアツプに転じる。こ
のあとは再びバイアス電流は増加することになり、以上
述べた動作を繰り返すことになる。したがって、D/A
変換器の出力は倍周波成分が最大付近すなわち感度最大
となる付近で収束することになる。そこで、このように
収束した段階でクロックを停止するなどD/A変換器の
入力データを固定すればSQUIDのバイアス電流を感
度最大付近に自動的に設定できるようになる。 なお、第4図においてレジスタ12′、はA/D変換器
に含まれる出力ラッチと考えてもよい。 次に、電流設定手段10の第2の具体的構成例を第6図
に示す。同図はA/D変換器を用いずにアナログ的に上
記動作を行わせるようにしたものである。まず、倍周波
検知出力92はサンプル/ホールド回路(S/H)11
1でサンプルされその値がホールドされる。次のクロッ
クによりS/H111のデータはサンプル/ホールド回
路(S/H)112でサンプルされその値がホールドさ
れ、同時にサンプル/ホールド回路(S/H)111で
つぎのデータをサンプルする。このデータAと1クロツ
ク前のデータBとをアナログの比較器131により比較
するものである。この比較器131の出力でフリップフ
ロップ140を駆動し、このフリップフロップ140の
出力でアップ/ダウンカウンタ150のはカウントアツ
プかカウントダウンかを制御するのは、第4図と同様で
あり、各回路の動作についても第5図で説明したのと同
様に考えてよい。本電流設定手段ではA/D変換器やレ
ジスタを必要としないことから回路が簡単になり、消費
電力の低減も図れる。 以上は倍周波成分が最大すなわちSQUIDの感度が最
大となるようにバイアス電流を自動的に設定する方法に
ついて述べた。しかしなから。 SQUID磁束計を多数個使用して測定を行う場合、各
SQUID磁束計がそれぞれ最大感度に調整されている
よりもすべてのSQUID磁束計が同一の感度を有して
いる方が都合がよい場合がある。そこで、次に一定の感
度に自動的に調整する実施例を以下に述べる。 第7図は上記した一定感度に自動的に調整するための電
流設定手段10の具体的構成例を示したものである。同
図に従って動作を説明する。倍周波検知出力92をA/
D変換器110によりデジタル値に変換し、そのデータ
はレジスタR(A)121により一時保持される。この
データAと閾値発生回路123により発生した閾値TH
とを比較器130により比較する。ここで、この比較器
130はA>THでLL I TTを出力するものとす
る。 さらに、この比較器出力でアップ/ダウンカウンタ15
0のカウントアツプかカウントダウンかを制御する。ま
た、このカウンタ150のデータがD/A変換器の入力
信号となり、アナログ値に変換されて第2図、および第
3図に示した電流源5の入力信号となる。その他は第4
図と同様である。 ここで、さらに詳しく本電流設定手段について説明する
。第7図の各回路の動作を第8図に示す。 まず初めにレジスタ121、およびアップ/ダウンカウ
ンタ150はクリアされており、初期状態にあるとする
。ここで、初めバイアス電流は流れていないか、あるい
は小さい値なので、A<THである。したがって、比較
器130の出力は110 ++であるからアップ/ダウ
ンカウンタ150はカウントアツプし、それに伴いD/
A変換器の出力は増加していく。これに比例してSQU
IDのバイアス電流も増加する。ところが、バイアス電
流が増加し、SQUIDの感度が増大し、倍周波成分の
大きさが閾値を越えるとA>THとなり比較器出力は“
1”となる。これによりアップ/ダウンカウンタ150
はカウントダウンに転しる。この出力によってD/A変
換器出力が変化し、SQUIDバイアス電流を減少させ
る。すると、倍周波成分は減少し、A<THとなり比較
器出力はII O++となり、アップ/ダウンカウンタ
150はカウントアツプに転じる。このあとは再び)<
イアスミ流は増加することになり、以上述へた動作を繰
り返すことになる。したがって、D/A変換器の出力は
倍周波成分があらかじめ決められた閾値付近で収束する
ことになる。そこで、このように収束した段階でクロッ
クを停止するなどD/A変換器の入力データを固定すれ
ばSQUIDの1<イアスミ流を感度がほぼ一定になる
ように自動的に設定できるようになる。 なおこの場合もレジスタ121はA/D変換器に含まれ
る出力ラッチと考えてもよいことは第4図に場合と同じ
である。 次に、一定感度に自動的に調整するための電流設定手段
10の他の具体的構成例を第9図に示す。 同図は第6図と同様にはA/D変換器を用いずにアナロ
グ的に上記動作を行わせるようにしたものである。まず
、倍周波検知出力92はサンプル/ホールド回路(S/
H)111でサンプルされその値がホールドされる。こ
のデータAと閾値発生回路113により発生したアナロ
グの閾値とをアナログの比較器131により比較するも
のである。 この比較器131の出力でアップ/ダウンカウンタ15
0のはカウントアツプかカウントダウンかを制御するの
は、第7図と同様であり、各回路の動作についても第8
図で説明したのと同様に考えてよい。本電流設定手段で
はA/D変換器やレジスタを必要としないことから回路
が簡単になり、消費電力の低減も図れることも第6図と
同様である。 以上、第1、第2の実施例に関連して電流設定手段の具
体的構成例を示したが、この動作はマイクロコンピュー
タなど計算機を用いても同様な動作を行えることは明ら
かである。 [発明の効果] 以上、詳細に説明した如く、本発明によれば。 SQUID磁束計の感度を疑似信号などを用いることな
しに自動的に、最大あるいは一定に設定できる。また、
SQUID磁束計を使用中でもSQUIDの動作以上を
検出できる。このため、調整が容易となると共に信頼性
が向上するという効果がある。
Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. FIG. 2 is a diagram explaining the present invention in detail. In FIG. 2, the V-Φ characteristic is approximated by a broken line to facilitate analysis. A sine wave having an amplitude of 2φ1 is applied to this ■-Φ characteristic as a modulation signal. Furthermore, if there is an input magnetic field φI, the terminal voltage V of the SQUID. As shown in the figure, the waveforms are half-waveforms with alternating amplitudes. At this time,
Approximating each half-wave waveform as a 1/2 period of a sine wave with different amplitude, and using the Fourier expansion formula of the output voltage Vo(t
) is expressed as equation (1). Further, the double frequency component voz(t) is expressed by the following equation. Here, K is a coefficient, which indicates the slope of the -Φ characteristic, that is, the sensitivity to the input magnetic flux. Further, ω is the angular velocity of the modulated wave. First, it can be seen from equation (1) that the same fundamental frequency component as the modulated wave is proportional to the input magnetic flux φ1n. Therefore, the input magnetic flux is usually detected by amplifying this fundamental wave component and performing phase detection in synchronization with the modulated magnetic flux. On the other hand, if we pay attention to the even harmonic components, especially the double frequency components, this component is constant regardless of the input magnetic field, and is proportional to the coefficient and the magnitude φ of the modulated magnetic flux. Here, φ1 can be given constant, and K is ■
Since it is a coefficient proportional to the slope of the -Φ characteristic, that is, the sensitivity, the state of the V-Φ characteristic can be known by detecting this double frequency component. FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention based on the above principle. In the figure, an input coil 3-1 is coupled to ring 1 of the SQUID, which is made up of two Josephson junctions connected in parallel by a superconducting wire, and the magnetic flux measured by the detection coil 3-1 is transmitted to the input coil 3-1 of the SQUID. It is generated again and linked to ring 1. Further, an alternating current having a frequency fc generated by an oscillator 6 is passed through the modulation and feedback coil 4, so that a modulation magnetic field is applied from the coil 4 to the ring 1. Also, bias current is supplied by current source 5. is SQUID
given to. The terminal voltage of the SQUID is amplified by the amplifier 2, and the fundamental wave component of the modulated wave is detected by the synchronous detection circuit 71 and the high-frequency cutoff filter 81, so that an output corresponding to the input signal can be obtained. Furthermore, this output is fed back to the SQUID using a feedback coil to keep the magnetic field inside the SQUID constant. Since the feedback signal is proportional to the input magnetic flux, the output 91 can be obtained. The above is a conventional method, but by adding the following means to it, the object of the present invention can be achieved. The output of amplifier 2 has a frequency 2f which is twice the frequency fc of the modulated wave.
The signal is input to a synchronous detection circuit 72 operating at c. Further, the output is passed through a high frequency cutoff filter 82 to obtain a double frequency detection output 92 indicating the magnitude of the double frequency component. In addition,
61 is a circuit that generates a frequency double from the output of the oscillator 6. The output of this filter 82 is the coefficient term (4 in φ
, /3π). Therefore, when this output is at its maximum, the sensitivity of the SQUID is at its maximum, and therefore, the output current of the current source 5 is adjusted by the current setting means 10 so that this output becomes the maximum or a predetermined value. By setting the magnitude of , the bias current can be automatically set to the optimum value. Next, a second embodiment is shown in FIG. In this figure, the double frequency detection output 92 shown in FIG. 1 is provided with a level discrimination circuit 11 for discriminating its level. Specifically, this level discrimination circuit may be a comparator, and detects whether or not the double frequency detection output 92 becomes below the threshold value VTH, and when it becomes below the threshold value, it generates a warning signal as an abnormality in the operation of the SQUID. This is what I did. Next, the current setting means 10 shown in FIGS. 1 and 3
A first specific example of the configuration is shown in FIG. In the figure, a double frequency detection output 92 representing the magnitude of the double frequency component is converted into a digital value by an A/D converter 110,
The data is put into register R(A) 121. With the next clock, the data in register R(A) 121 is sent to register R(B) 122, and at the same time, the data in register R(A) 121 is sent to register R(B) 122.
21 stores the following data. A comparator 130 compares this data A with data B one clock ago. Here, it is assumed that this comparator 130 outputs It 1 )l when A<B. Furthermore, this comparator output drives a flip-flop 140, and this flip-flop 14
The output of 0 controls whether the up/down counter 150 counts up or down. Moreover, the data of this counter 150 becomes an input signal of the D/A converter,
It is assumed that the signal is converted into an analog value and becomes an input signal to the current source 5 shown in FIG. 1 or 3, and the current source 5 generates a current proportional to this signal. Note that 170 is a clock generation circuit for supplying tarock to each circuit. Here, the present current setting means will be explained in more detail. FIG. 5 shows the operation of each circuit in FIG. 4. First of all, registers 121, 1221. It is assumed that the flip-flop 140 and the up/down counter 150 have been cleared and are in an initial state. Here, up/
The down counter 150 counts up when the control signal is 1 (OI+), and counts down when the control signal is rr I I+. Initially, the output of the flip-flop 140 is 11 Q I+, so the up/down counter 150 counts up. , the output of the D/A converter increases accordingly. The bias current of the SQUID also increases in proportion to this. At this time, the value of the register is A>B, so the output of the comparator 130 is '○'' As it is, the output of the flip-flop 140 also remains at 110 I+.However, as the bias current increases and the sensitivity of the SQUID reaches its maximum, that is, the magnitude of the double frequency component reaches its maximum, it begins to decrease. The register output becomes A<B and the comparator output is 1
As a result, the output of the flip-flop 140 becomes rr 1 u, and the up/down counter 150 starts counting down. This output changes the D/A converter output and reduces the SQUID bias current. The frequency component increases again, and the output of the register becomes A>B, and the comparator output becomes "0".At the next clock, the bias current decreases, so the double frequency component decreases, and A<B, and the comparator output becomes "0". becomes "1" again, the output of the flip-flop 140 becomes LIOH, and the up/down counter 150 starts counting up.After this, the bias current increases again, and the above-mentioned operation is repeated. .Therefore, D/A
The output of the converter will converge near the maximum double frequency component, that is, near the maximum sensitivity. Therefore, if the input data of the D/A converter is fixed, such as by stopping the clock at the stage of convergence, the bias current of the SQUID can be automatically set to around the maximum sensitivity. Note that in FIG. 4, the register 12' may be considered as an output latch included in the A/D converter. Next, a second specific example of the configuration of the current setting means 10 is shown in FIG. In the figure, the above operation is performed in an analog manner without using an A/D converter. First, the frequency doubler detection output 92 is output from the sample/hold circuit (S/H) 11.
It is sampled at 1 and its value is held. With the next clock, the data in the S/H 111 is sampled by a sample/hold circuit (S/H) 112 and its value is held, and at the same time, the next data is sampled by the sample/hold circuit (S/H) 111. This data A is compared with data B one clock ago by an analog comparator 131. The output of the comparator 131 drives the flip-flop 140, and the output of the flip-flop 140 controls whether the up/down counter 150 counts up or down, as shown in FIG. The operation can also be considered in the same way as explained in FIG. Since this current setting means does not require an A/D converter or a register, the circuit becomes simple and power consumption can be reduced. The above describes a method of automatically setting the bias current so that the double frequency component is maximized, that is, the sensitivity of the SQUID is maximized. But because. When making measurements using multiple SQUID magnetometers, it may be more convenient for all SQUID magnetometers to have the same sensitivity than for each SQUID magnetometer to be adjusted to its maximum sensitivity. be. Therefore, an embodiment in which the sensitivity is automatically adjusted to a constant level will be described below. FIG. 7 shows a specific example of the configuration of the current setting means 10 for automatically adjusting the above-mentioned constant sensitivity. The operation will be explained according to the figure. Double frequency detection output 92 is A/
The D converter 110 converts the data into a digital value, and the data is temporarily held in the register R(A) 121. This data A and the threshold value TH generated by the threshold value generation circuit 123
The comparator 130 compares the two. Here, it is assumed that this comparator 130 outputs LL I TT when A>TH. Furthermore, the up/down counter 15 is output from this comparator.
Controls whether to count up or down to 0. Further, the data of this counter 150 becomes an input signal of the D/A converter, is converted into an analog value, and becomes an input signal of the current source 5 shown in FIGS. 2 and 3. Others are 4th
It is similar to the figure. Here, the present current setting means will be explained in more detail. FIG. 8 shows the operation of each circuit in FIG. 7. First, it is assumed that the register 121 and the up/down counter 150 have been cleared and are in an initial state. Here, since the bias current is initially not flowing or has a small value, A<TH. Therefore, since the output of the comparator 130 is 110++, the up/down counter 150 counts up, and accordingly the D/down counter 150 counts up.
The output of the A converter increases. In proportion to this, SQU
The ID bias current also increases. However, when the bias current increases, the sensitivity of the SQUID increases, and the magnitude of the double frequency component exceeds the threshold, A>TH and the comparator output becomes “
1". This causes the up/down counter 150
turns into a countdown. This output changes the D/A converter output and reduces the SQUID bias current. Then, the double frequency component decreases, A<TH, the comparator output becomes IIO++, and the up/down counter 150 starts counting up. Again after this)
The Iasumi flow will increase, and the operations described above will be repeated. Therefore, the double frequency component of the output of the D/A converter converges around a predetermined threshold value. Therefore, by fixing the input data of the D/A converter, such as by stopping the clock at the stage of convergence, it becomes possible to automatically set the SQUID's 1<Iasumi flow so that the sensitivity is almost constant. Note that in this case as well, the register 121 may be considered as an output latch included in the A/D converter, as in the case shown in FIG. Next, FIG. 9 shows another specific example of the configuration of the current setting means 10 for automatically adjusting the sensitivity to a constant level. In this figure, like in FIG. 6, the above operation is performed in an analog manner without using an A/D converter. First, the frequency doubler detection output 92 is a sample/hold circuit (S/
H) It is sampled at 111 and its value is held. This data A and an analog threshold value generated by the threshold value generation circuit 113 are compared by an analog comparator 131. The up/down counter 15 uses the output of this comparator 131.
Controlling whether 0 is a count up or a count down is the same as in Figure 7, and the operation of each circuit is also controlled in the same way as in Figure 8.
You can think of it in the same way as explained in the figure. Since this current setting means does not require an A/D converter or a register, the circuit is simplified and power consumption can be reduced, as in FIG. 6. Although specific configuration examples of the current setting means have been shown above in connection with the first and second embodiments, it is clear that similar operations can be performed using a calculator such as a microcomputer. [Effects of the Invention] As described above in detail, according to the present invention. The sensitivity of the SQUID magnetometer can be automatically set to maximum or constant without using any pseudo signals. Also,
Even when using a SQUID magnetometer, it is possible to detect more than just the SQUID operation. This has the effect of facilitating adjustment and improving reliability.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は第1の実施例を示す図、第2図は本発明の原理
を示す図、第3図は第2の実施例を示す図、第4図は電
流設定回路の第1の具体的構成を示す図、第5図は第4
図の動作を説明する図、第6図は電流設定回路の第2の
具体的構成を示す図、第7図は電流設定回路の第3の具
体的構成を示す図、第8図は第7図の動作を説明する図
、第9図は電流設定回路の第4の具体的構成を示す図、
第10図は従来のSQUID磁束計を説明する図である
。 1・・・SQUIDリング、2・・・増幅器、3・・・
入力コイル系、4・・・変調および帰還コイル、5・・
・電流源、6・・・発振器、61・・・倍周波発生回路
、71.72・・・同期検波回路、81.82・・・広
域遮断フィルタ、10・・電流設定手段。
Fig. 1 is a diagram showing the first embodiment, Fig. 2 is a diagram showing the principle of the present invention, Fig. 3 is a diagram showing the second embodiment, and Fig. 4 is a diagram showing the first embodiment of the current setting circuit. Figure 5 shows the configuration of the
6 is a diagram showing the second specific configuration of the current setting circuit, FIG. 7 is a diagram showing the third specific configuration of the current setting circuit, and FIG. 8 is a diagram showing the second specific configuration of the current setting circuit. 9 is a diagram illustrating the fourth specific configuration of the current setting circuit,
FIG. 10 is a diagram illustrating a conventional SQUID magnetometer. 1... SQUID ring, 2... amplifier, 3...
Input coil system, 4...Modulation and feedback coil, 5...
- Current source, 6... Oscillator, 61... Double frequency generation circuit, 71.72... Synchronous detection circuit, 81.82... Wide cutoff filter, 10... Current setting means.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、少なくとも2個のジョセフソン接合を含む直流SQ
UIDと、該SQUIDにバイアス電流を与える電流源
と、変調磁界信号を該SQUIDに与える手段と、該S
QUIDの端子電圧の偶数高調波成分を検出する手段と
、該偶数高調波成分が最大となるように上記電流源の電
流値を制御する電流設定手段を有して成ることを特徴と
する直流SQUID磁束計。 2、少なくとも2個のジョセフソン接合を含む直流SQ
UIDと該SQUIDに所定のバイアス電流を与える電
流源と変調磁界信号を該SQUIDに与える手段を有し
、該SQUIDの端子電圧の偶数高調波成分を検出する
手段を付加したことを特徴とする直流SQUID磁束計
。 3、請求項2に記載の直流SQUID磁束計において、
該偶数高調波成分が所定の値となるように上記電流源の
電流値を制御する電流設定手段をさらに有することを特
徴とする直流SQUID磁束計。 4、請求項1、2もしくは3に記載の直流SQUID磁
束計において、該偶数高調波成分が所定の値を超えてい
るかいないかを判別するレベル判別回路を有することを
特徴とする直流SQUID磁束計。 5、上記電流設定手段は該SQUIDの端子電圧の偶数
高調波成分の振幅ないし実効値をサンプリングし、前後
のサンプリングデータから該偶数高調波成分が増加ない
し減少傾向かを判定し、その判定結果により上記電流源
を制御する制御信号を発生するものであることを特徴と
する請求項1、2、3もしくは4に記載の直流SQUI
D磁束計。 6、上記電流設定手段は該SQUIDの端子電圧の偶数
高調波成分の振幅ないし実効値をサンプリングし、該サ
ンプリングデータが所定の値に達するまでは上記電流源
の電流を増加せしめ、所定の値を超えたときには上記電
流源の電流を減少せしめるよう上記電流源を制御する制
御信号を発生するものであることを特徴とする請求項1
、2、3もしくは4に記載の直流SQUID磁束計。
[Claims] 1. DC SQ including at least two Josephson junctions
a UID, a current source for applying a bias current to the SQUID, means for applying a modulated magnetic field signal to the SQUID;
A DC SQUID comprising means for detecting even harmonic components of the terminal voltage of the QUID, and current setting means for controlling the current value of the current source so that the even harmonic components are maximized. Magnetic flux meter. 2. DC SQ including at least two Josephson junctions
A direct current comprising a UID, a current source for applying a predetermined bias current to the SQUID, and means for applying a modulated magnetic field signal to the SQUID, and further comprising means for detecting an even harmonic component of the terminal voltage of the SQUID. SQUID magnetometer. 3. In the DC SQUID magnetometer according to claim 2,
A DC SQUID magnetometer, further comprising current setting means for controlling the current value of the current source so that the even harmonic components have a predetermined value. 4. The DC SQUID magnetometer according to claim 1, 2 or 3, further comprising a level determination circuit for determining whether the even harmonic component exceeds a predetermined value. . 5. The current setting means samples the amplitude or effective value of the even harmonic components of the terminal voltage of the SQUID, determines whether the even harmonic components tend to increase or decrease from the previous and subsequent sampling data, and based on the determination result. The DC SQUI according to claim 1, 2, 3, or 4, wherein the DC SQUI generates a control signal for controlling the current source.
D magnetometer. 6. The current setting means samples the amplitude or effective value of the even harmonic components of the terminal voltage of the SQUID, and increases the current of the current source until the sampling data reaches a predetermined value, so that the predetermined value is reached. 2. A control signal is generated for controlling the current source so as to reduce the current of the current source when the current exceeds the current value.
, 2, 3 or 4.
JP2256970A 1990-09-28 1990-09-28 DC SQUID magnetometer Expired - Lifetime JPH0660934B2 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2256970A JPH0660934B2 (en) 1990-09-28 1990-09-28 DC SQUID magnetometer
US07/767,667 US5291135A (en) 1990-09-28 1991-09-30 Weak magnetic field measuring system using dc-SQUID magnetometer with bias current adjustment and/or detecting function of abnormal operation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2256970A JPH0660934B2 (en) 1990-09-28 1990-09-28 DC SQUID magnetometer

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH04136775A true JPH04136775A (en) 1992-05-11
JPH0660934B2 JPH0660934B2 (en) 1994-08-10

Family

ID=17299903

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2256970A Expired - Lifetime JPH0660934B2 (en) 1990-09-28 1990-09-28 DC SQUID magnetometer

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0660934B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20000077237A (en) * 1999-05-13 2000-12-26 오카야마 노리오 Magnetic field bias adjusting device for SQUID modulation drive circuit achieving easy adjustment

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03131781A (en) * 1989-10-18 1991-06-05 Hitachi Ltd Squid fluxmeter measurement system

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03131781A (en) * 1989-10-18 1991-06-05 Hitachi Ltd Squid fluxmeter measurement system

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20000077237A (en) * 1999-05-13 2000-12-26 오카야마 노리오 Magnetic field bias adjusting device for SQUID modulation drive circuit achieving easy adjustment

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0660934B2 (en) 1994-08-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPS63284480A (en) Digitizing and linearizing system of transducer having quasi-sinusoid period characteristic
JPH0395475A (en) Method of suppressing current distribution noise in superconduction quantum interference device
JPH02257076A (en) System for controlling digital squid
CA1268815A (en) Superconducting current detecting circuit employing dc flux parametron circuit
US4761605A (en) Input switching in electronic watthour meter
JP2662903B2 (en) High sensitivity magnetic field detector
US5291135A (en) Weak magnetic field measuring system using dc-SQUID magnetometer with bias current adjustment and/or detecting function of abnormal operation
JPH04136775A (en) Dc squid fluxmeter
JPH05264698A (en) Squid measuring apparatus
JPH0499980A (en) Superconducting magnetometer
JPH03131781A (en) Squid fluxmeter measurement system
JP2869775B2 (en) SQUID magnetometer
Vrba et al. Character and acquisition of multichannel biomagnetic data
JPH028762A (en) Squid fluxmeter
JP2673284B2 (en) SQUID magnetometer calibration device
JPH0868834A (en) Superconducting magnetometer
JPH0694815A (en) Operating point setting system and method of squid magnetic flux meter
JPS6135378A (en) Squid fluxmeter
Overweg et al. An automatic frequency-sweeping SQUID susceptometer
JP3387445B2 (en) SQUID operating point adjustment device and method
JPH0231171A (en) Photocurrent/magnetic field sensor
JPH11118894A (en) Squid fluxmeter
JP3198746B2 (en) SQUID magnetometer
JPH0450510Y2 (en)
JPH09257895A (en) Magnetometer

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070810

Year of fee payment: 13

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080810

Year of fee payment: 14

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080810

Year of fee payment: 14

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090810

Year of fee payment: 15

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090810

Year of fee payment: 15

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090810

Year of fee payment: 15

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313117

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090810

Year of fee payment: 15

R360 Written notification for declining of transfer of rights

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R360

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090810

Year of fee payment: 15

R360 Written notification for declining of transfer of rights

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R360

R371 Transfer withdrawn

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R371

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090810

Year of fee payment: 15

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313117

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090810

Year of fee payment: 15

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

EXPY Cancellation because of completion of term