JPH04262278A - ヒステリシス特性の測定装置 - Google Patents
ヒステリシス特性の測定装置Info
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- JPH04262278A JPH04262278A JP3044234A JP4423491A JPH04262278A JP H04262278 A JPH04262278 A JP H04262278A JP 3044234 A JP3044234 A JP 3044234A JP 4423491 A JP4423491 A JP 4423491A JP H04262278 A JPH04262278 A JP H04262278A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
- G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
- G01R27/26—Measuring inductance or capacitance; Measuring quality factor, e.g. by using the resonance method; Measuring loss factor; Measuring dielectric constants ; Measuring impedance or related variables
- G01R27/2617—Measuring dielectric properties, e.g. constants
- G01R27/2623—Measuring-systems or electronic circuits
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
- G01R33/12—Measuring magnetic properties of articles or specimens of solids or fluids
- G01R33/14—Measuring or plotting hysteresis curves
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- Measuring Magnetic Variables (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)
- Testing Electric Properties And Detecting Electric Faults (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高周波域における磁性
体，誘電体等の被測定対象（ＤＵＴ）のヒステリシス特
性を測定する装置に関する。
体，誘電体等の被測定対象（ＤＵＴ）のヒステリシス特
性を測定する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及びその問題点】磁性体材料、及びこれを
使用したトランス，コイルヘッド，磁気記録媒体等の磁
性体部品の研究開発、製品のチェック、プロセスコント
ロールにおいて、磁性体のヒステリシス特性を測定する
必要がある。また、これらの磁性体部品を使用した電源
、電子回路、ＶＴＲ等の応用製品を設計する際にも磁性
体のヒステリシス特性を測定する必要がある。
使用したトランス，コイルヘッド，磁気記録媒体等の磁
性体部品の研究開発、製品のチェック、プロセスコント
ロールにおいて、磁性体のヒステリシス特性を測定する
必要がある。また、これらの磁性体部品を使用した電源
、電子回路、ＶＴＲ等の応用製品を設計する際にも磁性
体のヒステリシス特性を測定する必要がある。
【０００３】このような磁性体のヒステリシス特性を評
価する従来の装置としては、オーム社刊，桜井良文著「
磁性体材料セラミック」第２０２〜２２７頁に記載のよ
うな、磁性材料を振動させてＸ−ＹコイルによりＢ−Ｈ
特性を測定する装置が知られている。この装置では、磁
性体を直流磁界で評価するため、磁性体を高周波域で使
用する場合には、製品に実際に使用された場合の現実の
磁性体の特性を評価したことにはならず、しかも、巨大
なヨークを必要とするため、装置が高価になるという問
題がある。
価する従来の装置としては、オーム社刊，桜井良文著「
磁性体材料セラミック」第２０２〜２２７頁に記載のよ
うな、磁性材料を振動させてＸ−ＹコイルによりＢ−Ｈ
特性を測定する装置が知られている。この装置では、磁
性体を直流磁界で評価するため、磁性体を高周波域で使
用する場合には、製品に実際に使用された場合の現実の
磁性体の特性を評価したことにはならず、しかも、巨大
なヨークを必要とするため、装置が高価になるという問
題がある。
【０００４】また、高周波域における磁性体のヒステリ
シス特性を測定する装置として、日経ＢＰ社刊「日経エ
レクトロニクス」１９８９年１０月２日号，第３００〜
３１１頁に示されているような、磁性体を１次コイルを
流れる高周波電流で励磁し、この電流と２次コイルに表
れる誘起電圧からそれぞれＡ／Ｄ変換器を介して起磁力
Ｈ、磁束密度Ｂを求めるＢ−Ｈアナラザが知られている
。しかし、この種のアナライザでは、高価な高速のＡ／
Ｄ変換器を必要とするのみならず、その周波数帯域は１
０ＭＨｚ以下に制限される。一般に起磁力Ｈ、磁束密度
Ｂは高調波を含んでいるが、この場合にも、高次の高調
波成分まで検出することができないため、実際のヒステ
リシス特性を評価したことにならないという問題を生ず
る。
シス特性を測定する装置として、日経ＢＰ社刊「日経エ
レクトロニクス」１９８９年１０月２日号，第３００〜
３１１頁に示されているような、磁性体を１次コイルを
流れる高周波電流で励磁し、この電流と２次コイルに表
れる誘起電圧からそれぞれＡ／Ｄ変換器を介して起磁力
Ｈ、磁束密度Ｂを求めるＢ−Ｈアナラザが知られている
。しかし、この種のアナライザでは、高価な高速のＡ／
Ｄ変換器を必要とするのみならず、その周波数帯域は１
０ＭＨｚ以下に制限される。一般に起磁力Ｈ、磁束密度
Ｂは高調波を含んでいるが、この場合にも、高次の高調
波成分まで検出することができないため、実際のヒステ
リシス特性を評価したことにならないという問題を生ず
る。
【０００５】
【発明の目的】本発明は、上記のような問題を解決する
ために提案されたものであって、高周波域でのＤＵＴの
ヒステリシス特性を高速のアナログディジタル（Ａ／Ｄ
）変換器を使用することなく、正確に評価することので
きるヒステリシス特性の測定装置を提供することを目的
とする。
ために提案されたものであって、高周波域でのＤＵＴの
ヒステリシス特性を高速のアナログディジタル（Ａ／Ｄ
）変換器を使用することなく、正確に評価することので
きるヒステリシス特性の測定装置を提供することを目的
とする。
【０００６】
【発明の概要】上記目的を達成するために、本発明の測
定装置は、所定周波数信号を生成しこの信号をＤＵＴで
ある磁性体に加える第１の信号源と、前記磁性体に対す
る起磁力に比例する信号を生成する第１の検出手段と、
前記磁性体の磁束密度に比例する信号を生成する第２の
検出手段と、検出すべき基本波及び各高調波に対応して
所定の周波数の信号を順次発生する第２の信号源と、前
記第１及び第２の検出手段の各出力信号を前記第１の信
号源の出力周波数と前記第２の信号源の出力周波数との
差の周波数の信号にそれぞれ変換する第１及び第２のミ
キサと、これらの各ミキサの出力信号のうち所定中間周
波数成分のみを通過させる第１及び第２のバンドパスフ
ィルタと、これらの各バンドパスフィルタの出力信号を
ディジタル信号に変換する第１及び第２のＡ／Ｄ変換器
とを有してなることを特徴とする。
定装置は、所定周波数信号を生成しこの信号をＤＵＴで
ある磁性体に加える第１の信号源と、前記磁性体に対す
る起磁力に比例する信号を生成する第１の検出手段と、
前記磁性体の磁束密度に比例する信号を生成する第２の
検出手段と、検出すべき基本波及び各高調波に対応して
所定の周波数の信号を順次発生する第２の信号源と、前
記第１及び第２の検出手段の各出力信号を前記第１の信
号源の出力周波数と前記第２の信号源の出力周波数との
差の周波数の信号にそれぞれ変換する第１及び第２のミ
キサと、これらの各ミキサの出力信号のうち所定中間周
波数成分のみを通過させる第１及び第２のバンドパスフ
ィルタと、これらの各バンドパスフィルタの出力信号を
ディジタル信号に変換する第１及び第２のＡ／Ｄ変換器
とを有してなることを特徴とする。
【０００７】また、上記第１及び第２のバンドパスフィ
ルタの出力信号をｓｉｎ成分とｃｏｓ成分に分離して上
記第１及び第２のＡ／Ｄ変換器にそれぞれ出力する０°
／９０°検出器を有してなることを特徴とし、更に、第
１の検出手段を、第１の信号源の出力電流を１次電流と
するトロイダルコイルを具備して構成してなることをも
特徴とする。加えて、被測定対象として誘電体を用い、
第１の信号源が生成する所定周波数信号が前記誘電体に
加えられ、第１の検出手段が誘電体を流れる電流に比例
する信号を生成し、第２の検出手段が前記誘電体に生ず
る電圧に比例する信号を生成することをも特徴とする。
ルタの出力信号をｓｉｎ成分とｃｏｓ成分に分離して上
記第１及び第２のＡ／Ｄ変換器にそれぞれ出力する０°
／９０°検出器を有してなることを特徴とし、更に、第
１の検出手段を、第１の信号源の出力電流を１次電流と
するトロイダルコイルを具備して構成してなることをも
特徴とする。加えて、被測定対象として誘電体を用い、
第１の信号源が生成する所定周波数信号が前記誘電体に
加えられ、第１の検出手段が誘電体を流れる電流に比例
する信号を生成し、第２の検出手段が前記誘電体に生ず
る電圧に比例する信号を生成することをも特徴とする。
【０００８】以下本発明の基本動作を説明する。第１の
信号源により生成された測定周波数ｆｓは、ＤＵＴに入
力され、例えば、電流検出用抵抗器により構成される第
１の検出手段は、磁性体の起磁力に比例する信号を生成
し、第２の検出手段は、磁性体の磁束密度に比例する信
号を出力する。一方、第２の信号源は、検出すべき基本
波に対応する周波数ｆＬＯ＝ｆｓ＋ｆＩＦ及び各周波数
に対応する周波数ｆＬＯ＝２ｆｓ＋ｆＩＦ，３ｆｓ＋ｆ
ＩＦ，・・・，ｎｆｓ＋ｆＩＦの信号を順次出力し、第
１及び第２のミキサは、それぞれ第１及び第２の検出手
段の出力信号を順次ｆＬＯ−ｆｓ，ｆＬＯ−２ｆｓ，ｆ
ＬＯ−３ｆｓ，・・・，ｎｆＬＯ−ｆｓの周波数の信号
に変換する。第１及び第２のバンドパスフィルタは、第
１及び第２のミキサの出力信号のうち中間周波数ｆＩＦ
の信号のみを通過させる。第１及び第２のＡ／Ｄ変換器
は、それぞれ第１及び第２のバンドパスフィルタの出力
信号をディジタル信号に変換する。
信号源により生成された測定周波数ｆｓは、ＤＵＴに入
力され、例えば、電流検出用抵抗器により構成される第
１の検出手段は、磁性体の起磁力に比例する信号を生成
し、第２の検出手段は、磁性体の磁束密度に比例する信
号を出力する。一方、第２の信号源は、検出すべき基本
波に対応する周波数ｆＬＯ＝ｆｓ＋ｆＩＦ及び各周波数
に対応する周波数ｆＬＯ＝２ｆｓ＋ｆＩＦ，３ｆｓ＋ｆ
ＩＦ，・・・，ｎｆｓ＋ｆＩＦの信号を順次出力し、第
１及び第２のミキサは、それぞれ第１及び第２の検出手
段の出力信号を順次ｆＬＯ−ｆｓ，ｆＬＯ−２ｆｓ，ｆ
ＬＯ−３ｆｓ，・・・，ｎｆＬＯ−ｆｓの周波数の信号
に変換する。第１及び第２のバンドパスフィルタは、第
１及び第２のミキサの出力信号のうち中間周波数ｆＩＦ
の信号のみを通過させる。第１及び第２のＡ／Ｄ変換器
は、それぞれ第１及び第２のバンドパスフィルタの出力
信号をディジタル信号に変換する。
【０００９】そして、第２の信号源の出力信号の周波数
ｆＬＯをｆｓ＋ｆＩＦ，２ｆｓ＋ｆＩＦ，３ｆｓ＋ｆＩ
Ｆ，・・・，ｎｆｓ＋ｆＩＦのように順次変化させるこ
とにより、バンドパスフィルタの出力信号すなわち中間
周波数ｆＩＦの信号として、磁性体の起磁力及び磁束密
度の各基本波成分，各２倍高調波成分，各３倍高調波成
分，・・・，ｎ倍高調波成分がそれぞれ検出される。ま
た、バンドパスフィルタの出力信号を０°／９０°検出
器を使用して、ｓｉｎ成分、ｃｏｓ成分に分離すること
により、各高調波成分の位相を考慮したヒステリシス特
性が得られる。さらに、起磁力の検出手段として１：ｎ
トロイダルコイル等の変流器を使用することによりＢ−
Ｈカーブの急峻な立上りに追随したヒステリシス特性を
得ることができる。
ｆＬＯをｆｓ＋ｆＩＦ，２ｆｓ＋ｆＩＦ，３ｆｓ＋ｆＩ
Ｆ，・・・，ｎｆｓ＋ｆＩＦのように順次変化させるこ
とにより、バンドパスフィルタの出力信号すなわち中間
周波数ｆＩＦの信号として、磁性体の起磁力及び磁束密
度の各基本波成分，各２倍高調波成分，各３倍高調波成
分，・・・，ｎ倍高調波成分がそれぞれ検出される。ま
た、バンドパスフィルタの出力信号を０°／９０°検出
器を使用して、ｓｉｎ成分、ｃｏｓ成分に分離すること
により、各高調波成分の位相を考慮したヒステリシス特
性が得られる。さらに、起磁力の検出手段として１：ｎ
トロイダルコイル等の変流器を使用することによりＢ−
Ｈカーブの急峻な立上りに追随したヒステリシス特性を
得ることができる。
【００１０】上述のヒステリシス特性の測定装置におい
て、第１の検出手段により誘電体に印加される電流を検
出し、第２の検出手段により誘電体に生ずる電圧を検出
すれば、誘電体のヒステリシス特性を測定することがで
きる。
て、第１の検出手段により誘電体に印加される電流を検
出し、第２の検出手段により誘電体に生ずる電圧を検出
すれば、誘電体のヒステリシス特性を測定することがで
きる。
【００１１】
【実施例】本発明の一実施例を図１を参照して説明する
。図１において、発振器１からの発振周波数ｆｒは、第
１の信号源２に入力され、該信号源２はＰＬＬ制御によ
る安定した周波数ｆｓ（ＰＬＬ回路により発振器１の出
力周波数ｆｒを分周することにより得られる）を生成す
る。信号源２からの出力信号は、増幅器３で増幅され、
磁性体（図ではＤＵＴ４として示す）に入力される。Ｄ
ＵＴ４には磁界印加コイル５が巻回されており、該コイ
ル５は増幅器３が出力する高周波電流でＤＵＴ４を励磁
する。この励磁電流を検出するために増幅器３と磁界印
加コイル５との間には電流検出用抵抗器６が挿入されて
いる。この電流検出用抵抗器６の端子電圧は増幅器９に
より増幅され、起磁力に比例する信号Ｈｃｈとして次段
に出力される。
。図１において、発振器１からの発振周波数ｆｒは、第
１の信号源２に入力され、該信号源２はＰＬＬ制御によ
る安定した周波数ｆｓ（ＰＬＬ回路により発振器１の出
力周波数ｆｒを分周することにより得られる）を生成す
る。信号源２からの出力信号は、増幅器３で増幅され、
磁性体（図ではＤＵＴ４として示す）に入力される。Ｄ
ＵＴ４には磁界印加コイル５が巻回されており、該コイ
ル５は増幅器３が出力する高周波電流でＤＵＴ４を励磁
する。この励磁電流を検出するために増幅器３と磁界印
加コイル５との間には電流検出用抵抗器６が挿入されて
いる。この電流検出用抵抗器６の端子電圧は増幅器９に
より増幅され、起磁力に比例する信号Ｈｃｈとして次段
に出力される。
【００１２】一方、ＤＵＴ４には磁界印加コイル５の他
、磁束検出コイル７が巻回されており、このコイル７の
両端子間電圧を検出することでＤＵＴ４の磁束密度を検
出している。この磁束検出コイル７の誘起電圧は増幅器
８により増幅され、磁束密度に比例する信号Ｂｃｈとし
て次段に出力される。なお、ここで磁束検出コイル７、
増幅器８が第２の検出手段を構成する。上記、Ｈｃｈは
波高値検出回路１０を介してフィードバックされる。こ
の波高値検出回路１０は、増幅器１１，１２と、ダイオ
ード１３と、抵抗器１４と、コンデンサ１５ａと抵抗１
５ｂとの並列回路とからなり、Ｈｃｈの波高値を検出し
て増幅器３にフィードバックし、増幅器３はこのフィー
ドバック信号により一定波高値の電流を出力することが
できる。ここでは、増幅器３，コイル５，抵抗器６，増
幅器９及び波高値検出回路１０が第１の検出手段を構成
している。なお、波高値検出回路１０は必ずしも必須で
はなく、安定した波高値の電流を得ることができる場合
には省略することも可能である。
、磁束検出コイル７が巻回されており、このコイル７の
両端子間電圧を検出することでＤＵＴ４の磁束密度を検
出している。この磁束検出コイル７の誘起電圧は増幅器
８により増幅され、磁束密度に比例する信号Ｂｃｈとし
て次段に出力される。なお、ここで磁束検出コイル７、
増幅器８が第２の検出手段を構成する。上記、Ｈｃｈは
波高値検出回路１０を介してフィードバックされる。こ
の波高値検出回路１０は、増幅器１１，１２と、ダイオ
ード１３と、抵抗器１４と、コンデンサ１５ａと抵抗１
５ｂとの並列回路とからなり、Ｈｃｈの波高値を検出し
て増幅器３にフィードバックし、増幅器３はこのフィー
ドバック信号により一定波高値の電流を出力することが
できる。ここでは、増幅器３，コイル５，抵抗器６，増
幅器９及び波高値検出回路１０が第１の検出手段を構成
している。なお、波高値検出回路１０は必ずしも必須で
はなく、安定した波高値の電流を得ることができる場合
には省略することも可能である。
【００１３】また、前記発振器１からの発振信号は前記
第１の信号源２の他、第２の信号源１６にも入力されて
おり、信号源１６は安定した周波数ｆＬＯを、ＰＬＬ制
御により発振器１の出力周波数ｆｒを分周することで生
成している。この信号源１６からの信号はバッファ２７
を介して、第１、第２のミキサ１７及び１８に入力され
、これらのミキサ１７，１８では、該信号源１６からの
信号と前記増幅器９からの出力信号Ｈｃｈ，増幅器８か
らの出力信号Ｂｃｈとを合成して周波数変換を行ってい
いる。 そして、両ミキサ１７，１８からの信号はバンドパスフ
ィルタ１９，２０に入力され、該バンドパスフィルタ１
９，２０では、入力信号のうち中間周波数ｆＩＦの信号
のみを通過させている。ここで、周波数ｆＩＦと周波数
ｆｓ，ｆＬＯとの関係は次式で与えられる。 ｆＩＦ＝ｆＬＯ−ｆｓ （
１）バンドパスフィルタ１９，２０からの信号は、次段
の０°／９０°検出器２１に入力される。この検出器２
１は、信号源２２とミキサ２３，２４とにより構成され
る。ここで、信号源２２は発振器１の出力周波数ｆｒを
分周するか、ＰＬＬ制御することにより、例えば０°，
９０°，１８０°，２７０°の位相を持つ中間周波数ｆ
ＩＦの信号を出力する。ミキサ２３，２４では、バンド
パスフィルタ１９，２０の出力ＨＩＦ，ＢＩＦとバッフ
ァ２７を介して入力した信号源２２の出力信号とを合成
して、次段のＡ／Ｄ変換器２５，２６に出力している。
第１の信号源２の他、第２の信号源１６にも入力されて
おり、信号源１６は安定した周波数ｆＬＯを、ＰＬＬ制
御により発振器１の出力周波数ｆｒを分周することで生
成している。この信号源１６からの信号はバッファ２７
を介して、第１、第２のミキサ１７及び１８に入力され
、これらのミキサ１７，１８では、該信号源１６からの
信号と前記増幅器９からの出力信号Ｈｃｈ，増幅器８か
らの出力信号Ｂｃｈとを合成して周波数変換を行ってい
いる。 そして、両ミキサ１７，１８からの信号はバンドパスフ
ィルタ１９，２０に入力され、該バンドパスフィルタ１
９，２０では、入力信号のうち中間周波数ｆＩＦの信号
のみを通過させている。ここで、周波数ｆＩＦと周波数
ｆｓ，ｆＬＯとの関係は次式で与えられる。 ｆＩＦ＝ｆＬＯ−ｆｓ （
１）バンドパスフィルタ１９，２０からの信号は、次段
の０°／９０°検出器２１に入力される。この検出器２
１は、信号源２２とミキサ２３，２４とにより構成され
る。ここで、信号源２２は発振器１の出力周波数ｆｒを
分周するか、ＰＬＬ制御することにより、例えば０°，
９０°，１８０°，２７０°の位相を持つ中間周波数ｆ
ＩＦの信号を出力する。ミキサ２３，２４では、バンド
パスフィルタ１９，２０の出力ＨＩＦ，ＢＩＦとバッフ
ァ２７を介して入力した信号源２２の出力信号とを合成
して、次段のＡ／Ｄ変換器２５，２６に出力している。
【００１４】上記のようにして構成したヒステリシス特
性の測定装置の動作を説明する。まず、信号源２の出力
周波数ｆｓを固定した場合について説明する。増幅器８
、９の出力信号Ｂｃｈ，Ｈｃｈは前述の通り高調波を含
む信号であり、その基本波の周波数ｆｓである。いま、
信号源１６の出力周波数ｆＬＯを次式の関係をもつ周波
数に設定する。 ｆＬＯ＝ｆｓ＋ｆＩＦ （
２）ところで、バンドパスフィルタ１９，２０の出力信
号の周波数ｆＩＦは（１）式で表されるので、その出力
ＨＩＦ，ＢＩＦはＨｃｈ，Ｂｃｈの基本波成分となる。
性の測定装置の動作を説明する。まず、信号源２の出力
周波数ｆｓを固定した場合について説明する。増幅器８
、９の出力信号Ｂｃｈ，Ｈｃｈは前述の通り高調波を含
む信号であり、その基本波の周波数ｆｓである。いま、
信号源１６の出力周波数ｆＬＯを次式の関係をもつ周波
数に設定する。 ｆＬＯ＝ｆｓ＋ｆＩＦ （
２）ところで、バンドパスフィルタ１９，２０の出力信
号の周波数ｆＩＦは（１）式で表されるので、その出力
ＨＩＦ，ＢＩＦはＨｃｈ，Ｂｃｈの基本波成分となる。
【００１５】次に、発振器１の出力周波数ｆＬＯを下表
のように変化させて、２ｆｓ，３ｆｓ，・・・，ｎｆｓ
の周波数成分、すなわち２倍高調波成分からｎ倍高調波
成分をバンドパスフィルタ１９，２０の出力信号ＨＩＦ
，ＢＩＦとして順次検出する。
のように変化させて、２ｆｓ，３ｆｓ，・・・，ｎｆｓ
の周波数成分、すなわち２倍高調波成分からｎ倍高調波
成分をバンドパスフィルタ１９，２０の出力信号ＨＩＦ
，ＢＩＦとして順次検出する。
【００１６】
【表１】
【００１７】このように、Ｈｃｈ，Ｂｃｈの基本波成分
及び各高調波成分が得られるので、これを第１，第２の
Ａ／Ｄ変換器２５，２６によりＡ／Ｄ変換して、周波数
スペクトラムを求める。この周波数スペクトラムについ
て逆高速フーリエ変換（逆ＦＦＴ）計算を行うと、図２
に示すＢｃｈ，Ｈｃｈの時間領域の各波形を求めること
ができる。この時間波形をＨｃｈをＸ軸，ＢｃｈをＹ軸
に相互に対応させてプロットすると図２に示すＢ−Ｈカ
ーブが得られる。信号源２の出力周波数ｆｓを例えば１
ＭＨｚに設定しておけば、求めたＢ−Ｈカーブは１ＭＨ
ｚにおけるものとなる。
及び各高調波成分が得られるので、これを第１，第２の
Ａ／Ｄ変換器２５，２６によりＡ／Ｄ変換して、周波数
スペクトラムを求める。この周波数スペクトラムについ
て逆高速フーリエ変換（逆ＦＦＴ）計算を行うと、図２
に示すＢｃｈ，Ｈｃｈの時間領域の各波形を求めること
ができる。この時間波形をＨｃｈをＸ軸，ＢｃｈをＹ軸
に相互に対応させてプロットすると図２に示すＢ−Ｈカ
ーブが得られる。信号源２の出力周波数ｆｓを例えば１
ＭＨｚに設定しておけば、求めたＢ−Ｈカーブは１ＭＨ
ｚにおけるものとなる。
【００１８】ところで、バンドパスフィルタ１９，２０
の出力信号ＨＩＦ，ＢＩＦの各高調波成分の振幅と位相
は直交座標変換されているため、０°／９０°検出器２
１により各高調波成分をｃｏｓ成分，ｓｉｎ成分に分離
したうえで逆ＦＦＴ計算を行うと更に正確なＢ−Ｈカー
ブが得られる。ここで、信号源２の出力周波数ｆｓを任
意の周波数までスイープすると、Ｂ−Ｈカーブ自体の周
波数特性が得られる。ｆｓが１００ＭＨｚを越えると、
Ｂ−Ｈカーブはかなり丸みを帯びてくるが、１０次程度
までの高調波成分を検出すれば、ほぼ正確なＢ−Ｈカー
ブを得ることができる。この場合には、信号源１６の出
力周波数を２ＧＨｚ程度とすればよい。さらにＤＵＴ４
を支持するジグ等の素材や形状に注意を払えばｆｓを５
００ＭＨｚ程度にまで上げることができる。本発明の測
定原理自体には、周波数を制限する要因は無いので、上
記ジグ等における問題を解決すれば、ｆｓをより高い周
波数とすることも可能である。また、ＤＵＴ４に印加す
る磁界を増幅器３により増加させていくと、線型領域か
ら飽和領域のＢ−Ｈカーブを得ることができる。このよ
うにして得られたＢ−Ｈカーブから、ＤＵＴ４の透磁率
（μ＝∂Ｂ／∂Ｈ），残留磁束密度，保磁力，角形比，
ヒステリシス損失等を求めることによりＤＵＴ４の特性
を評価する。従って、適切な特性をもつ材料を開発でき
、磁性体部品の特性に最適な電子部品を設計できるので
、磁性材料から応用機器までの一連の品質を向上させる
ことができる。
の出力信号ＨＩＦ，ＢＩＦの各高調波成分の振幅と位相
は直交座標変換されているため、０°／９０°検出器２
１により各高調波成分をｃｏｓ成分，ｓｉｎ成分に分離
したうえで逆ＦＦＴ計算を行うと更に正確なＢ−Ｈカー
ブが得られる。ここで、信号源２の出力周波数ｆｓを任
意の周波数までスイープすると、Ｂ−Ｈカーブ自体の周
波数特性が得られる。ｆｓが１００ＭＨｚを越えると、
Ｂ−Ｈカーブはかなり丸みを帯びてくるが、１０次程度
までの高調波成分を検出すれば、ほぼ正確なＢ−Ｈカー
ブを得ることができる。この場合には、信号源１６の出
力周波数を２ＧＨｚ程度とすればよい。さらにＤＵＴ４
を支持するジグ等の素材や形状に注意を払えばｆｓを５
００ＭＨｚ程度にまで上げることができる。本発明の測
定原理自体には、周波数を制限する要因は無いので、上
記ジグ等における問題を解決すれば、ｆｓをより高い周
波数とすることも可能である。また、ＤＵＴ４に印加す
る磁界を増幅器３により増加させていくと、線型領域か
ら飽和領域のＢ−Ｈカーブを得ることができる。このよ
うにして得られたＢ−Ｈカーブから、ＤＵＴ４の透磁率
（μ＝∂Ｂ／∂Ｈ），残留磁束密度，保磁力，角形比，
ヒステリシス損失等を求めることによりＤＵＴ４の特性
を評価する。従って、適切な特性をもつ材料を開発でき
、磁性体部品の特性に最適な電子部品を設計できるので
、磁性材料から応用機器までの一連の品質を向上させる
ことができる。
【００１９】以上のように、本実施例によればＡ／Ｄ変
換器２５，２６に入力される信号は常に低い周波数ｆＩ
Ｆであるので、Ａ／Ｄ変換器２５，２６として高速のＡ
／Ｄ変換器を使用することなく、高周波域におけるＤＵ
Ｔ４のヒステリシス特性を得ることができる。
換器２５，２６に入力される信号は常に低い周波数ｆＩ
Ｆであるので、Ａ／Ｄ変換器２５，２６として高速のＡ
／Ｄ変換器を使用することなく、高周波域におけるＤＵ
Ｔ４のヒステリシス特性を得ることができる。
【００２０】以上の実施例では、バンドパスフィルタ１
９，２０の出力信号ＨＩＦ，ＢＩＦを０°／９０°検出
器２１によりｓｉｎ成分とｃｏｓ成分に分離してＡ／Ｄ
変換するようにしたが、この０°／９０°検出器２１を
用いずにＨＩＦ，ＢＩＦを直接Ａ／Ｄ変換して、ＤＵＴ
４のヒステリシス特性の解析を行うことができる。また
、図３に示すように、１ターンのトロイドカップル、す
なわち１：ｎのトロイダルコイル３０を増幅器３とＤＵ
Ｔ４との間に設けて、その２次側に電流検出用抵抗器６
を設けるようにしてもよい。
９，２０の出力信号ＨＩＦ，ＢＩＦを０°／９０°検出
器２１によりｓｉｎ成分とｃｏｓ成分に分離してＡ／Ｄ
変換するようにしたが、この０°／９０°検出器２１を
用いずにＨＩＦ，ＢＩＦを直接Ａ／Ｄ変換して、ＤＵＴ
４のヒステリシス特性の解析を行うことができる。また
、図３に示すように、１ターンのトロイドカップル、す
なわち１：ｎのトロイダルコイル３０を増幅器３とＤＵ
Ｔ４との間に設けて、その２次側に電流検出用抵抗器６
を設けるようにしてもよい。
【００２１】この場合、電流検出用抵抗器６の抵抗値を
Ｒｓとすると、トロイダルコイル３０の１次側からみた
等価抵抗はＲｓ／ｎ２となる。従って、磁界印加コイル
５の駆動インピーダンス、すなわち増幅器３の出力イン
ピーダンスを低くすることができるので、Ｂ−Ｈカーブ
の急峻な立ち上りに追随することができる。図４に示す
ように、Ｒｓが大きい場合には、Ｂ−Ｈカーブは破線で
示すようになるが、Ｒｓが小さい場合には実線で示す本
来のＢ−Ｈカーブを得ることができる。
Ｒｓとすると、トロイダルコイル３０の１次側からみた
等価抵抗はＲｓ／ｎ２となる。従って、磁界印加コイル
５の駆動インピーダンス、すなわち増幅器３の出力イン
ピーダンスを低くすることができるので、Ｂ−Ｈカーブ
の急峻な立ち上りに追随することができる。図４に示す
ように、Ｒｓが大きい場合には、Ｂ−Ｈカーブは破線で
示すようになるが、Ｒｓが小さい場合には実線で示す本
来のＢ−Ｈカーブを得ることができる。
【００２２】上述の実施例では、ＤＵＴとして磁性体を
用い、該磁性体のＢ−Ｈカーブのヒステリシス特性測定
装置について説明したが、本発明はセラミック素子等の
非直線性等の各種解析等にも適用できる。図５において
、ＤＵＴ４に代えてセラミック素子５０が増幅器８の入
力側に接続されている点が図１に示す構成とは異なり、
増幅器８の出力をＶｃｈ，増幅器９の出力をＩｃｈとす
れば、図６に示すＩ−Ｖカーブが得られる。図５の実施
例では、セラミック素子５０の誘電率ε＝∂Ｉ／∂Ｖは
、図１におけるＤＵＴ４の場合と同様にヒステリシス特
性を持つので、セラミック誘導体のヒステリシス特性を
測定することができる。また、半導体素子の逆バイアス
時のＣ−Ｖ特性（容量特性）も非線型性をもつが、Ｓ／
Ｎ比を上げるためには非線型性がでる限界まで信号レベ
ルを大きくしたいという要求がある。このような場合に
も本発明を適用して、信号レベルの最適値を求めること
ができる。本発明は、図１，図５の実施例の構成から明
らかなように、ＲＦ−インピーダンス・アナライザのＤ
ＵＴの部分を磁性体４またはセラミック素子５０に代え
ることで、またインピーダンス・アナライザのＶｃｈ，
ＩｃｈをＢｃｈ，Ｈｃｈとすることで、磁性体，誘電体
のヒステリシス特性の測定装置とすることができる。従
って、インピーダンス・アナライザのオプション構成と
することもできる。
用い、該磁性体のＢ−Ｈカーブのヒステリシス特性測定
装置について説明したが、本発明はセラミック素子等の
非直線性等の各種解析等にも適用できる。図５において
、ＤＵＴ４に代えてセラミック素子５０が増幅器８の入
力側に接続されている点が図１に示す構成とは異なり、
増幅器８の出力をＶｃｈ，増幅器９の出力をＩｃｈとす
れば、図６に示すＩ−Ｖカーブが得られる。図５の実施
例では、セラミック素子５０の誘電率ε＝∂Ｉ／∂Ｖは
、図１におけるＤＵＴ４の場合と同様にヒステリシス特
性を持つので、セラミック誘導体のヒステリシス特性を
測定することができる。また、半導体素子の逆バイアス
時のＣ−Ｖ特性（容量特性）も非線型性をもつが、Ｓ／
Ｎ比を上げるためには非線型性がでる限界まで信号レベ
ルを大きくしたいという要求がある。このような場合に
も本発明を適用して、信号レベルの最適値を求めること
ができる。本発明は、図１，図５の実施例の構成から明
らかなように、ＲＦ−インピーダンス・アナライザのＤ
ＵＴの部分を磁性体４またはセラミック素子５０に代え
ることで、またインピーダンス・アナライザのＶｃｈ，
ＩｃｈをＢｃｈ，Ｈｃｈとすることで、磁性体，誘電体
のヒステリシス特性の測定装置とすることができる。従
って、インピーダンス・アナライザのオプション構成と
することもできる。
【００２３】
【発明の効果】本発明によれば、ＤＵＴの測定周波数に
関係なく、Ａ／Ｄ変換器で処理すべき信号がバンドパス
フィルタの中間周波数の信号となるので、高速のＡ／Ｄ
変換器を必要とせずにＤＵＴの高周波域における高精度
かつ安価なヒステリシス特性を得ることが可能な測定装
置を提供することができる。また、バンドパスフィルタ
の出力信号を０°／９０°検出器を使用して、ｓｉｎ成
分、ｃｏｓ成分に分離することにより、各高調波成分の
位相を考慮したヒステリシス特性を得ることができる。 さらに、起磁力の検出手段としてトロイダルコイルを使
用することによりＢ−Ｈカーブの急峻な立上りに追随し
たヒステリシス特性を得ることができる。加えて、本発
明では、磁性体のみならず誘電体のヒステリシス特性を
も求めることができる
関係なく、Ａ／Ｄ変換器で処理すべき信号がバンドパス
フィルタの中間周波数の信号となるので、高速のＡ／Ｄ
変換器を必要とせずにＤＵＴの高周波域における高精度
かつ安価なヒステリシス特性を得ることが可能な測定装
置を提供することができる。また、バンドパスフィルタ
の出力信号を０°／９０°検出器を使用して、ｓｉｎ成
分、ｃｏｓ成分に分離することにより、各高調波成分の
位相を考慮したヒステリシス特性を得ることができる。 さらに、起磁力の検出手段としてトロイダルコイルを使
用することによりＢ−Ｈカーブの急峻な立上りに追随し
たヒステリシス特性を得ることができる。加えて、本発
明では、磁性体のみならず誘電体のヒステリシス特性を
も求めることができる
【図１】本発明のヒステリシス特性の測定装置の一実施
例を示す構成図である。
例を示す構成図である。
【図２】図１に示す測定装置により得られる起磁力Ｈ，
磁束密度Ｂの波形及びＢ−Ｈカーブを示す図である。
磁束密度Ｂの波形及びＢ−Ｈカーブを示す図である。
【図３】図１に示す測定装置に電流検出用トロイダルコ
イルを用いたた実施例を示す構成図である。
イルを用いたた実施例を示す構成図である。
【図４】電流検出用抵抗器の抵抗値の大きさによるＢ−
Ｈカーブの変化を示す図である。
Ｈカーブの変化を示す図である。
【図５】本発明を誘電体のヒステリシス特性の測定装置
に適用した実施例を示す構成図である。
に適用した実施例を示す構成図である。
【図６】図５に示す装置により得られる誘電体のヒステ
リシス特性を示す図である。
リシス特性を示す図である。
１ 発振器
２，１６ 信号源
４ 磁性体（ＤＵＴ）
５ 磁界印加コイル
６ 電流検出用抵抗器
７ 磁束検出コイル
８，９ 増幅器
１０ 波高値検出回路
１７，１８ ミキサ
１９，２０ バンドパスフィルタ２１ ０
°／９０°検出器 ２５，２６ Ａ／Ｄ変換器
°／９０°検出器 ２５，２６ Ａ／Ｄ変換器
Claims (4)
- 【請求項１】所定周波数信号を生成しこの信号を被測定
対象である磁性体に加える第１の信号源と、前記磁性体
に対する起磁力に比例する信号を生成する第１の検出手
段と、前記磁性体の磁束密度に比例する信号を生成する
第２の検出手段と、検出すべき基本波及び各高調波に対
応して所定の周波数の信号を順次発生する第２の信号源
と、前記第１及び第２の検出手段の各出力信号を前記第
１の信号源の出力周波数と前記第２の信号源の出力周波
数との差の周波数の信号にそれぞれ変換する第１及び第
２のミキサと、これらの各ミキサの出力信号のうち所定
中間周波数成分のみを通過させる第１及び第２のバンド
パスフィルタと、これらの各バンドパスフィルタの出力
信号をディジタル信号に変換する第１及び第２のアナロ
グディジタル変換器とを有してなることを特徴とするヒ
ステリシス特性の測定装置。 - 【請求項２】第１及び第２のバンドパスフィルタの出力
信号をｓｉｎ成分とｃｏｓ成分に分離して第１及び第２
のアナログディジタル変換器にそれぞれ出力する０°／
９０°検出器を有してなることを特徴とする請求項１に
記載のヒステリシス特性の測定装置。 - 【請求項３】第１の検出手段を、第１の信号源の出力電
流を１次電流とするトロイダルコイルを具備して構成し
てなることを特徴とする請求項１，２に記載のヒステリ
シス特性の測定装置。 - 【請求項４】被測定対象として誘電体を用い、第１の信
号源が生成する所定周波数信号が前記誘電体に加えられ
、第１の検出手段が誘電体を流れる電流に比例する信号
を生成し、第２の検出手段が前記誘電体に生ずる電圧に
比例する信号を生成することを特徴とする請求項１〜３
に記載のヒステリシス特性の測定装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3044234A JP3023855B2 (ja) | 1991-02-15 | 1991-02-15 | ヒステリシス特性の測定装置 |
| US07/831,997 US5241269A (en) | 1991-02-15 | 1992-02-06 | Apparatus and method for measuring hysteresis characteristics in a high frequency range |
| GB9202524A GB2252835B (en) | 1991-02-15 | 1992-02-06 | Apparatus for measuring hysteresis characteristics |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3044234A JP3023855B2 (ja) | 1991-02-15 | 1991-02-15 | ヒステリシス特性の測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04262278A true JPH04262278A (ja) | 1992-09-17 |
| JP3023855B2 JP3023855B2 (ja) | 2000-03-21 |
Family
ID=12685845
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3044234A Expired - Fee Related JP3023855B2 (ja) | 1991-02-15 | 1991-02-15 | ヒステリシス特性の測定装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5241269A (ja) |
| JP (1) | JP3023855B2 (ja) |
| GB (1) | GB2252835B (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| KR100231887B1 (ko) * | 1997-02-20 | 1999-12-01 | 윤문수 | 고주파 자기특성 측정시스템 |
| US7222034B2 (en) * | 2003-09-19 | 2007-05-22 | Tektronix, Inc. | In-circuit measurement of saturation flux density Bsat, coercivity Hc, and permiability of magnetic components using a digital storage oscilloscope |
| DE102005011227B4 (de) * | 2005-03-11 | 2013-12-12 | Stz Mechatronik | Verfahren und Vorrichtung zum Ermitteln von magnetischen Kenngrößen |
| DE602006006458D1 (de) * | 2005-09-22 | 2009-06-04 | Koninkl Philips Electronics Nv | Magnetfeld-sensor mit filter |
| EP2095122A2 (en) * | 2006-12-18 | 2009-09-02 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Magnetic sensor device with robust signal processing |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2934696A (en) * | 1957-12-31 | 1960-04-26 | Ibm | Magnetic materials testing system |
| US3238449A (en) * | 1961-12-27 | 1966-03-01 | Ibm | Pulse comparing device for digital measurement of signal shape |
| US4044302A (en) * | 1976-06-09 | 1977-08-23 | Mayberry Leonard A | Test set for measuring magnetic properties of magnetic amplifier cores by sinusoidal current excitation |
| DE3032717A1 (de) * | 1980-08-30 | 1982-08-19 | Erich Dr.-Ing. 5300 Bonn Steingroever | Verfahren und feldspule zur messung der hysteresekurven von magnetischen werkstoffen |
| US4573012A (en) * | 1983-02-14 | 1986-02-25 | General Electric Company | Method and apparatus for measuring core loss of a laminated ferromagnetic structure |
| US4623841A (en) * | 1985-03-29 | 1986-11-18 | Motorola, Inc. | Method and apparatus for measuring magnetic properties of magnetic materials using positive and negative magnetic saturation of the materials |
-
1991
- 1991-02-15 JP JP3044234A patent/JP3023855B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1992
- 1992-02-06 GB GB9202524A patent/GB2252835B/en not_active Expired - Fee Related
- 1992-02-06 US US07/831,997 patent/US5241269A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB2252835A (en) | 1992-08-19 |
| GB2252835B (en) | 1995-05-17 |
| JP3023855B2 (ja) | 2000-03-21 |
| GB9202524D0 (en) | 1992-03-25 |
| US5241269A (en) | 1993-08-31 |
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