JPH06103339B2 - 磁場測定器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、発磁体から発する磁力線によって形成され
る発磁体周辺の磁場分布を、背景磁場と発磁体自身が形
成する局部磁場とを区別しながら測定する磁場測定器に
関する。

［従来の技術］ 磁場測定器は、別名ガウスメータあるいは磁力計と呼ば
れ、用途として、磁性材料や磁気シールドの性能評価を
はじめ、電気部品や電気製品などによって形成される磁
場分布の状況を調べる為に使用される。

磁場測定器の一般的構成は、第１図に示すように、磁気
検出素子を内蔵したプローブ１と本体２からなる、プロ
ーブ１内の磁気検出素子には、ホール素子やフラックス
ゲートが使用され、これらはいずれも磁場に対して指向
性を有し、特に磁気を敏感に感じる方向は磁気検出素子
の磁気検出軸と呼ばれている。例えば磁性部品３による
局部磁場B_Pの分布を調べるために、プローブ１をその部
品周辺の測定点にもっていった場合を考えるとする。こ
の場合、部品３が置かれた環境の背景磁場B_Eが無磁場
（B_E＝０）であるとすれば、測定点におけるプローブ１
の磁気検出素子の磁気検出軸と局部磁場B_Pの接線方向と
がなす角θ_Ｐとの間に B₀＝B_pcosθ_Ｐ の関係式が成立する。それ故この式からB_O、B_P、θ_Ｐの
中で、ふたつの変数が定まると、残りの数値が一意的に
計算で求められることがわかる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら地磁気のような背景磁場B_Eが存在する通常
の空間では、磁気検出素子は地磁気成分にも感応するた
め、地磁気による影響をうける。そこで地磁気による背
景磁場B_Eの方向と、磁気検出素子の磁気検出軸とがなす
角をθ_Ｅとすれば、背景磁場B_Eと局部磁場B_Pの和として
検出される成分は、 B_O′＝B_pcosθ_Ｐ＋B_Ecosθ_Ｅ となる。

この式から地磁気による背景磁場成分B_Ecosθ_Ｅをあら
かじめ測定し調べておかない限り、測定点での磁場測定
器の指示器がB_O′であっても、B_O′の数値から磁性部品
３が形成する局部磁場B_Pの成分B_Pcosθ_Ｐを導くことは
不可能である。言い換えれば、この方法では同時にB_Pco
sθ_ＰとB_Ecosθ_Ｅを区別して測定することは、不可能で
あることを意味している。

ここで磁場の定義について、小出・大槻編集『物理学On
e Point 2』の青野修著「電場・磁場」（共立出版，昭
和54年発行）49頁によれば、『磁束密度Ｂを定数μ_ｏで
割ったベクトルＨを磁場の強さ、あるいは単に磁場とい
う。………本来、Ｂのことを磁場の強さと名づけるべき
であったが、歴史的事情によって磁束密度と呼ばれてい
るのである』とある。

磁場がベクトル量であることから磁場の分解合成が可能
であり、各種の磁場が混在する場合には、それらのべク
トルを合成してある点における磁場をひとつの合成ベク
トルで表現することも、個々のベクトルに分解すること
も水平成分と垂直成分に分解することも可能である。

本明細書でもこの定義に従って、磁場の強さを磁場強度
あるいは磁場の強度あるいは磁束密度と名づけて、大き
さ（強度、強さ）と方向性を持つベクトル量として取り
扱う。

また磁性物質（発磁体）とは、磁力線を発する物体の総
称であり、その物体の周辺では発磁体から発する磁力線
によって磁場が形成されている。しかし発磁体の周辺
に、発磁体から発する磁力線による磁場だけが存在する
のではなく、発磁体の有無に関係なく存在する磁場もあ
る。

例えば、何もない野原では地磁気のみが存在するが、そ
こへ鉄の小片を持ってくると、その鉄片周辺の地磁気は
乱される。この現象は、もともとあった地磁気という背
景磁場と、鉄片から発生する磁力線によって局部的に形
成された局部磁場とが合成されたためにできた磁場（本
明細書では、「全磁場」という）の現象であって、これ
を我々は鉄片周辺の地磁気の乱れとして観測するのであ
る。観測された全磁場はベクトル量であるから、これか
ら逆に元の地磁気という背景磁場と鉄片によって形成さ
れた局部磁場に分解することは可能である。

而して発磁体から発する磁力線によって形成される磁場
の強さを「局部磁場強度」といい、地磁気などのように
発磁体の存在に関係なく形成される磁場の強さを「背景
磁場強度といい、局部磁場と背景磁場の合成磁場（全磁
場）の強さを「全磁場強度」という。

第２図（ａ），（ｂ）は、背景磁場の影響をある程度除
去して、磁性物質（発磁体）４から発する局部磁場を検
出する目的で構成された例として差動形磁気センサの構
成を示す。第２図（ａ）は、フラックスゲートの代表例
として、差動形直交フラックスゲート５の例を示し、第
２図（ｂ）は２個のホール素子6a,6bを差動結線した上
で、バイアス磁石７を付加した差動形磁気センサ８を示
している。

このような差動形磁気センサ5,8では、差動を構成する
２個の素子5aと5b,6aと6bとの間に電磁気的特性の一致
が必要条件となる。実際には完全一致は不可能であるた
め、電磁気的特性の不整合を誤差と認めた上で実用化さ
れている。しかし、この不整合のために、背景磁場の影
響が除去されないという大きな問題はそのまま残ってい
る。

また発磁体周辺の局部磁場B_Pの測定時に、背景磁場の乱
れによる影響を受けないようにするために、両素子5aと
5b,および6aと6bとの間隔をそれぞれ狭くすることによ
り作動精度を向上させることも可能であるが、逆に発磁
体４の局部磁場B_Pの成分までが、両素子に対して背景磁
場B_Eの成分の一部とみなされるので、検出感度が著しく
低下するという矛盾が生じ、局部磁場B_Pの磁場強度の適
切な測定をますます困難にしているのが実状である。当
然のことながら、背景磁場B_Eの測定は不可能という欠点
を有している。

本発明は、上記課題を解決し、背景磁場と局部磁場とを
識別可能として測定し得る磁場測定器を提供する。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、 （１）背景磁場および局部磁場を同時に検出する複数個
の磁気検出素子を配設した磁気検知器と、前記磁気検出
素子の出力信号を処理する信号処理回路と、前記信号処
理回路で処理された信号を一時的にホールドするサンプ
ルホールド回路と、前記サンプルホールド回路でホール
ドされたアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ−Ｄ
変換器と、ならびに前記Ａ−Ｄ変換器のデジタル信号を
I/Oインタフェースを介して取り込み、前記磁気検出素
子の磁気検出感度のばらつきを補正する規格化手段，前
記規格化手段のあとに続くデータ処理である前記磁気検
出素子からのＡ−Ｄ変換された磁場強度データの取り込
みを複数回実行し、その平均値に前記規格手段にて求め
た規格化校正係数を乗ずることにより、磁気検出素子が
配置された測定点における磁場強度を全磁場強度として
算出する全磁場算出手段，前記複数個の全磁気検出素子
あるいは一部を除いた磁気検出素子の検出信号の加算平
均値を背景磁場強度として算出する背景磁場算出手段，
前記算出した全磁場強度から背景磁場強度の影響を除去
して、これを発磁体から発する極部磁場の強度として算
出する局部磁場算出手段を内蔵し、前記算出した全磁場
強度は、任意位置の磁気検出素子の磁気検出軸が背景磁
場B_Eとなす角をθ_Ｅとし、局部磁場B_Pとなす角をθ_Ｐと
すれば、背景磁場B_Ecosθ_Ｅと局部磁場B_Pcosθ_Ｐの和に
等しくなるようにコンピュータとから構成されたことを
特徴とする磁場測定器 （２）マルチプレクサーを前記信号処理回路と前記サン
プルホールド回路との間に付加したことを特徴とする前
記（１）記載の磁場測定器 （３）フィルターを前記信号処理回路の直後に挿入した
ことを特徴とする前記（１）あるいは（２）記載の磁場
測定器 （４）デジタルフィルターを前記I/Oインタフェースと
コンピュータにおける前記規格化手段との間に付加した
ことを特徴とする前記（１）あるいは（２）記載の磁場
測定器 （５）表示装置とプリンターの少なくとも一方に表示パ
ターンを表示する表示パターン設計手段を備えたことを
特徴とする前記（１）、（２）、（３）あるいは（４）
記載の磁場測定器 （６）異常磁場を監視し、警報を発する異常監視手段を
備えたことを特徴とする請求項（１）、（２）、
（３）、（４）あるいは（５）記載の磁場測定器。

（７）前記磁気検知器の磁気検出感度を調節する感度調
節手段を備えたことを特徴とする前記（１）、（２）、
（３）、（４）、（５）あるいは（６）記載の磁場測定
器 である。

このように発磁体周辺の背景磁場と局部磁場を的確に区
別して、その磁場強度を測定できるようにしたものであ
る。またコンピュータに接続された表示装置に、磁場分
布を目視可能な磁気パターンとして表示可能とするもの
である。

〔実施例〕

以下実施例について説明する。

本発明で使用する磁気検出素子としては、直流磁界測定
用のもの、交流磁界測定用のもの、交流両用のもの、い
ずれの磁気検出素子であっても使用可能である。たとえ
ばフラックスゲート，ホール素子,SQUID素子，誘導コイ
ル（サーチコイルともいう），磁心にコイルを巻いた各
種アンテナ・インダクラー類からなるセンサなど、公知
のものが使用できる。磁気検出素子自体が指向性を有す
る場合には、その磁気検出軸に注意して配設する必要が
ある。

第３図（ａ）は、本発明で使用する磁気検出素子S_l〜S_k
（ただし、ｋ≧２）の複数個のものを１列に配設した磁
気検出素子群D₁の配列例である。図では、各磁気検出素
子は所定の間隔をもって、かつ磁気検出軸を上下方向、
すなわち磁気検出素子の配列方向に直交する方向に配設
して構成した例をしめす。９はテーブル、10はコネク
タ、11はケースである。

第３図（ｂ）は、別のタイプの磁気検出素子群D₂の例
で、使用する磁気検出素子S_l′〜S_k′（ただし、ｋ≧
２）の磁気検出軸を左右方向（長手方向）に配設した構
成例を示す。なお、磁気検出素子が指向性を有さない場
合には、そのまま１列に配設すればよい。ケース11の材
質は、非磁性が望ましいが、強磁性内での計測では、測
定磁場を減衰させて測定する必要性がでてくる場合があ
る。このような時には、磁場の乱れを考慮しながら磁性
材料を磁気シールド用としてケースなどに採用してもよ
い。

第４図は本発明装置の構成図である。磁気検知器100
は、第３図（ａ），（ｂ）の磁気検出素子群D₁あるいは
D₂の単独使用、または組み合わせなどで構成された磁気
検出素子S_l〜S_k（ただし、ｋ≧２）あるいは磁気検出素
子S_l′〜S_k′（ただし、ｋ≧２）からなるものである。

さらに２次元に配列した別の実施例を第５図（ａ）〜
（ｅ）で説明すれば、第５図（ａ）はパネル平面に垂直
な方向（Ｚ方向成分）の磁場成分を測定する配列例、第
５図（ｂ），（ｃ）はパネル平面に平行な面すなわちX,
Y方向成分をそれぞれ測定する配列例、第５図（ｄ），
（ｅ）は磁場のX,Y,Z方向の３成分をそれぞれ測定する
配列例を示す図面である。

さらに測定空間自体を３次元的に測定したい場合には、
第５図（ａ）〜（ｅ）に示した磁気検知器を一定間隔を
おいて積層し、多層構造にして測定すればよい。なお磁
気検知器100の構造体の内部に第４図に示した信号処理
回路200からＡ−Ｄ変換器600までの一部あるいは全体を
内蔵させて一体化させることは可能である。

200は各磁気検出素子S_i（ただし、ｑ≧ｉ≧２）の出力
信号を信号処理する信号処理回路で、ここではS_iの出力
信号を増幅あるいは振幅検波あるいは位相検波などの信
号処理をしてフィルター300へ送出する。

フィルター300では送信されてきた信号をローパスフィ
ルター、バンドパスフィルター、ハイパスフィルターな
どを使用して所望のアナログ信号の形態に処理し、マル
チプレクサー400へ送出する。また、このフィルター300
は、デジタルフィルターによっても実行可能である。こ
の場合、コンピュータ800における規格化手段810の前
に、デジタルフィルターの機能を実行する手段を設け、
I/Oインターフェースを介して伝送されてくるＡ−Ｄ変
換器のデジタル信号を処理すればよい。

マルチプレクサー400では、第ｉ番目の磁気検出素子S_i
（ｑ≧ｉ≧２）のアナログ信号を、コンピュータ800の
指令によりS_iからS_qを同時に、あるいは順番に、あるい
は抽出しながらサンプリングする。サンプリングされた
アナログ信号は、サンプルホールド回路500にて一時ホ
ールド後Ａ−Ｄ変換器600に入力される。Ａ−Ｄ変換器
ではアナログ信号をデジタル化し、I/Oインターフェー
ス700を介してコンピュータ800にデジタル信号として送
り込まれる。

コンピュータ800では、第６図の機能ブロック図に示す
データ処理プログラム（１）〜（７）を実行し、I/Oイ
ンターフェース700とI/Oポート880を介してデータの送
受信を実施する。

（１）規格化手段810 （２）感度調節手段820 （３）全磁場算出手段830 （４）背景磁場算出手段840 （５）局部磁場算出手段850 （６）異常監視手段860 （７）表示パターン設計手段870 810〜870の各手段の中、本発明の最も基本となるデータ
処理手段は、規格化手段810、全磁場算出手段830、背景
磁場算出手段840、局部磁場算出手段850である。またこ
れらの処理手段によって加工された磁気検出信号のデー
タは、第４図に示す制御対象機器1000を制御する動作指
令として使用することが可能になる。

磁気検出素子S_l〜S_qの磁気検出信号は、200〜600までの
途中の信号処理によって、最終的にはデジタル化された
データとしてコンピュータ800の内部メモリであるRAM、
あるいはハードディスク、フロッピーディスクなどのメ
モリ媒体930にデータファイルとして記憶保存される。

いずれにしても磁気検出器全体にかかわるデータ、ある
いは磁気検出素子Siに対応する個別データは、コンピュ
ータ800内におけるデータ処理の各処理段階ごとに、い
つでもデータファイルから呼び出せるようにファイル管
理しておくことが望ましい。

コンピュータ内部のROMは、各種データ処理手段およびI
/Oポートを制御する制御プログラムを記憶しているメモ
リで、この機能は外部のメモリ媒体、たとえばフロッピ
ーディスクによって実行することも可能である。

900はコンピュータの周辺機器である。また910はCRT,LC
Dなどの表示装置、920はスイッチSW,キーボードなどの
入力装置、940はプリンターである。各データ処理段階
で必要とする外部からの指示は、キーボードあるいはス
イッチなどの入力装置920によって実行する。1000は制
御対象機器でコンピュータの指令により動作する機器や
各種表示器・警報機などを示す。

次にコンピュータ内部で実行されるデータ処理手段につ
いて、詳細に説明する。

（１）規格化手段810 規格化手段は、磁気検出素子の磁気検出感度をそろえて
規格化し、構成するデータ処理プログラムのことであ
る。磁気検知器100に内蔵されるｑ個（ｑ≧２）の磁気
検出素子S_l〜S_qの磁気検出感度にばらつきがあると大き
な問題になる。たとえばｉ番目（ｑ≧ｉ≧１）の磁気検
出素子S_iの感度が非常に悪かった場合、当然の結果とし
て磁気検出信号は小さくなる。この場合、ｉ番目の磁気
検出素子の位置、正確にはｉ番目の測定点における実際
の磁場が弱いためなのか、反対に強いけれどもS_iの感度
不良のために小さいのか、ただ単に磁気検出素子S_iの検
出信号から判断することは不可能である。

本発明では、これを解決する手段として、各磁気検出素
子S_iが本来持つ個有の感度にそれぞれの規格化校正係数
を乗じて、各磁気検出素子間の感度ばらつきを補正，統
一し、磁気検知器100を一定の感度を有する同じ特性の
磁気検出素子の集合体とみなす方法をとる。

第７図（ａ）〜（ｂ）に、磁気検出素子の感度を校正
し、規格化するための手順の一例を示す。ハード装置が
すべて正常に動作するとして、まずキーボードより実行
の指令（プログラムRUM）および，〜に関する所
定の数値を入力しスタートする（ただし、プログラム内
で，〜に関する数値が設定されていれば入力の必
要はない）。すでに規格化が終了している場合、あるい
はその必要がなければステップへ行く。規格化が出来
ていなければ磁気検出器100を無磁場である基準磁場B_L
の空間におき、より設置完了を入力する。図ではそれ
ぞれ全体がｑ個（ｑ≧２）の場合を図示しているが、部
分的に必要な磁気検出素子だけを選別して規格化するこ
とも可能である。

無磁場空間が得られない場合には、便宜上東西方向を零
磁場として磁気検知器を設置し、規格化作業をするめる
事もできる。また絶対磁場強度を測定する必要のない場
合には、無磁場ではなく均一と見なされる有磁場を基準
磁場B_Lとして、その磁場中に配置して規格化作業を実行
してもよい。ただし、このときの測定値は、相対的な磁
場強度を示すことになる。

ステップとの間におけるデータ処理は、ｉ番目の磁
気検出素子S_iのＡ−Ｄ変換されたデータを取り込み、そ
れをファイルF₁のｉ番地に記憶保存する作業である。こ
のデータ処理作業の詳細は、第７図（Ｃ）に示すように
ｉ番目の磁気検出素子S_iのデータをｎ回（ｎ≧１）サン
プリングし、逐次ファイルf₁に記憶保存し、その算術平
均を計算して、これをファイルF₁に記憶保存する作業で
ある。ここでｎが大きい数であるほど精度は向上する。
この処理作業がｉ＝ｑまで、即ちｑ番目の磁気検出素子
S_qまで実行して終了する。ここでサンプリング回数ｎを
あらかじめプログラム中で、たとえばｎ＝50と指定して
おけば、キーボードよりの入力は不要になる。

ステップ〜は基準磁場算出プログラムであって、デ
ータファイルF₁に記憶保存された各磁気検出素子S_iのデ
ータF₁＜S_i＞のばらつきは、各磁気検出素子の基準磁場
B_Lが印加している時の基準磁場強度からの偏差であり、
この偏差を差し引きして補正すれば校正が完了すること
になる。これに関する具体的な演算はデータファイルF₁
にある各磁気検出素子S_iのデータF₁＜S_i＞をもとにし
て、830の全磁場算出プログラムの中で実行される。

なお本手段810の実行において、メモリ容量に制限があ
る場合は、S_iのデータのサンプリング毎にはファイルf₁
に保存せずに、平均値のみを逐次計算し、その最終結果
をファイルf₁に保存してもよい。

次に実施する段階とは、の段階で実施した要領で校
正磁場B_H中に磁気検出器100を起き、設置が完了した後
キーボードなどより完了した旨を入力する操作である。
これは第７図（Ｃ）に示す通りで、ステップ〜の間
では、ステップ〜における処理と同じ要領で処理作
業が進行するため説明は省略する。ただしサンプリング
回数は、前回の処理作業時に入力ずみであるので、今回
はその数値を利用する。また今回のデータ処理結果であ
る加算平均値は、データファイルF₂のｉ番目のところに
記憶保存される。

次にデータ処理作業は、第７図（ａ）における〜の
間のデータ処理作業で、データファイルF₁およびF₂から
各ｉ番地に保存されているデータF₁＜S_i＞、およびF₂＜
S_i＞を呼び出し、その差F₂＜S_i＞F₁＜S_i＞を計算し、そ
の結果をファイルF₃のｉ番地に記憶保存するデータ処理
である。これが完了すると〜へと進む。

ステップとの間では、ｉ番地の磁気検出素子S_iの規
格化校正係数K_iが計算される。この校正係数K_iの算出
は、校正磁場B_Hと基準磁場B_Lとの差B_H−B_Lを分子とし、
前記の差F₂＜S_i＞−F₁＜S_i＞を分母として計算され、そ
の結果はデータファイルF₄のｉ番地に記憶保存される。
なお磁場強度の精度は悪くなるが、前述したように、基
準磁場B_Lとして零磁場の空間が得られない場合は、零磁
場に近い条件の空間を代用することを妨げない。

これをもって規格化手段810におけるデータ処理は終了
するが、メモリ容量が少ない場合には、最終的に得られ
たファイルF₁とF₄のデータだけを保存するプログラムに
すればよい。

（２）感度調節手段820 これは磁気検出器全体としての感度を決定するデータ処
理である。この感度調節手段は、規格化校正係数K_iが算
出されていることを前提とする。

第８図にデータ処理手段の一例を示す。まず予測される
局部磁場B_Pと背景磁場B_Eの強度から適切な正の実数（感
度）ｇを決定し、スターオ時にキーボードなどの920よ
り入力しておく。次いでステップ〜の間は、ファイ
ルF₄よりｉ番地のデータK_iを呼び出し、これにｇを乗じ
た校正係数K_iを再びファイルF₄のｉ番地に記憶保存して
データを更新するデータ更新作業である。

（３）全磁場算出手段830 このデータ処理手順は、各磁気検出素子S_iのＡ−Ｄ変換
されたデータの取り込みをｍ回（ｍ≧１）実行し、その
平均値に規格化校正係数K_iを乗じることにより、磁気検
出素子S_iが配置された位置、即ちｉ番目の測定点におけ
る全磁場強度を算出するデータ処理である。ここで、求
められた全磁場強度は、ｉ番目の磁気検出素子S_iの磁気
検出軸が背景磁場B_Eとなす各をθ_Ｅとし、局部磁場B_Pと
なす各をθ_Ｐとすれば、背景磁場B_Ecosθ_Ｅと局部磁場B
_Pcosθ_Ｐの和に等しくなる。

第９図に全磁場算出の手順を示す。図中のステップ〜
の間では、ｉ番目の磁気検出素子のＡ−Ｄ変換された
データがｍ回のサンプリングされ、その平均値が計算さ
れてファイルf₄に記憶保存される。精度向上策としての
サンプリング回数とサンプリング周期はスタート時に入
力済みであるが、重要な意味を持つので、プログラム中
に、あらかじめ設定しておいてもよく、あるいはより
入力してもよい。

ステップ〜では、まずファイルf₄に保存されていた
ｉ番目の磁気検出素子S_iの平均値f₄＜S_i＞から、ファイ
ルF₁に保存されていた基準値よりの偏差値データF₁＜S_i
＞を基準補正のために引き算F₄＜S_i＞−F₁＜S_i＞を実行
する。そしてこの数値に、データファいるF₄に保存され
ていたｉ番目の磁気検出素子S_lの規格化校正係数K_i（＝
F₄＜S_i＞）を乗じて、磁気検出素子S_iが検出した全磁場
強度K_i×（f₄＜S_i＞−F₁＜S_i＞）を求めるのである。こ
の計算結果は、ファイルF₅に記憶保存される。

（４）背景磁場算出手段840 背景磁場算出手段とは、全磁気検出素子あるいは一部を
除いた磁気検出素子の検出信号の平均値を算出するプロ
グラムである。磁気検知器100が背景磁場中におかれて
いて、発磁体から発する局部磁場による影響が磁気検出
器全体から考えて、局部的な極く限られた磁気検出素子
に対してのみ影響を与えている場合は、磁気検知器全体
の有効測定領域が大きければ大きいほど、その影響度は
相対的に小さくなる。このような考えのもとに、各磁気
検出素子S_iのデータの和を計算し、次いで磁気検出素子
の総数ｑで加算平均値を出し、これを背景磁場強度とし
て求める。

第10図は、データファイルF₅の中に保存されている各磁
気検出素子のデータF₅＜S_i＞をｉ＝１〜ｑまで加算し、
その総和Ｔを総数ｑで割り、この平均値T_E（＝T/q）を
ファイルF₆に記憶保存する手順を示している。そしてこ
の平均値T_Eが、磁気検出器100が検出する背景磁場強度
として採用されることになる。しかしながら、たとえば
非常に強い特異な磁場が局小部に集中している場合に
は、その特異な磁場のために第10図に示す手順では、平
均値T_Eが極端に左右されることになる。このような場合
には、第11図に示す手順にしたがって、特異磁場を感応
した磁気検出素子のデータを、算術平均の計算から除外
すればよい。

たとえばその手順の一例として、標準偏差σを計算する
ステップは〜であるが、標準偏差σより大きいもの
は、F₅＜S_i＞の算術平均の計算から除外する。またファ
イルF₅の各データF₅＜S_i＞と平均値T_Eとの差ΔT_iが、あ
る許容範囲αより外れたデータF₅＜S_i＞は算術平均から
除外するなどの方法もある。いずれにしても、ファイル
F₆の計算結果は、更新されて再びF₆に記憶保存される。
ここでスタート時に入力済みではあるが、このαは別途
からキーボードなど入力したり、プログラムの中であ
らかじめ一種類あるいは何種類かの数値を設定して、キ
ーボードなどの920で選択指示を出す方法もあるが、い
ずれでもよい。

（５）局部磁場算出手段850 これは背景磁場の影響を除去して、発磁体から発する局
部磁場強度を算出するプログラムである。その実施例を
第12図に示す。

データファイルF₅より各磁気検出素子S_iのデータを呼び
出し、背景磁場として求めた平均値T_Eとの差を計算し、
その結果をデータファイルF₇にそれぞれ記憶保存する。
このファイルF₇の中のデータF₇＜S_i＞が局部磁場強度を
示す値である。

（６）異常監視手段860 これは、磁気検知器100に印加される異常磁場を検出
し、所定の指令を表示器あるいは警報機などの外部制御
対象機器1000に送り出すプログラムである。第13図に実
施例を示す。

異常の有無は、これまでのデータ処理の過程で保存され
ていたデータファイルF₅〜F₇の中から調査する。異常判
定基準値はスタート時に入力済みであるが、別の方法と
して、第13図のこの段階でより入力するか、あらかじ
めプログラム内で設定する方法もある。処理方法として
最も簡単な判定方法は、基準値に対して極端に大きい数
値、あるいは小さい数値を発見する方法である。

（７）表示パターン設計手段870 スタート時に入力する諸数値の入力手順のメニュー表示
をはじめ、全磁場強度，背景磁場強度，局部磁場強度，
異常表示のうち、全部あるいは一部をデータファイルF₁
〜F₇の数値を分析加工して、その結果を表示するプログ
ラムであり、第14図にフローにおける表示パターン設計
手段の位置付けを示す。表示パターンの実施例を第15
図、第16図に示す。

第15図は円形表示法である。各磁気検出素子S_iの位置
は、各格子の位置に対応させ、磁場強度を円の大きさ
で、かつ極性を識別して表示した場合の例である。この
変形として、立体間のある球形表示も可能である。第16
図は、網目表示法である。破線の網目の交点が、各磁気
検出素子の位置で、その交点から磁場強度は、上下方向
にＮ極とＳ極を区別して、垂直ベクトルで表示されてい
る。そして、実線の網目交点が、垂直方向にのびる各ベ
クトルの先端部に対応する。

実際の実験に使用した磁気検知器100をはじめとして80
0、900に関する仕様は次の通りである。

磁気検出方式…磁気マルチ方式 磁気検出素子数…48個 （横列８個×縦列６個） 磁気検出素子間隔…50ミリメーター マルチプレクサー…内蔵 磁気検知器の形状…幅450ミリ×奥行き360ミリ ×高さ57ミリ コンピュータ…PC−286LS（STD） 〔発明の効果〕 従来、磁場分布状況を調べるためには、プローブを移動
させながら磁気図を作成していたが、データに同時性が
なく、外乱による磁場変動チェックも困難であった。

しかし、本発明の磁場測定器のように、多数の磁気検出
素子で構成された磁気検出器を用いれば、多点測定をほ
ぼ同一時間内に実施でき、データの同時性に対する信頼
性は向上し、測定作業は著しく短縮されるとともに、背
景磁場と局部磁場を区別して、その強度が測定できると
いう効果を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図は磁場測定器の一般構成を説明する斜視図、第２
図（ａ），（ｂ）は差動形磁気センサの構成例を示す図
面、第３図〜第16図は本発明の実施例を説明する図面で
あり、第３図（ａ），（ｂ）は磁気検出素子の配列例を
示す素子群の斜視図、第４図は磁場測定器の全体構成を
示すブロック図、第５図（ａ）〜（ｅ）は２次元に配列
した磁気検知器の各種態様を示す斜視図、第６図はコン
ピュータの機能ブロック図、第７図（ａ）〜（ｃ）は機
能のうちの規格化手順例を示す図面、第８図は感度調節
の手順を示す図面、第９図は全磁場算出の手順を示す図
面、第10図は背景磁場算出の手順を示す図面、第11図は
精度向上の手順を示す図面、第12図は局部磁場算出の手
順を示す図面、第13図は異常監視の手順を示す図面、第
14図はフローにおける表示パターン設計の位置付けを図
面、第15図は磁気平面パターンを円形表示にて表した図
面、第16図は同様に網目表示にて表した図面である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉牟田 浩三 福岡県北九州市八幡西区浅川台２―１―６ ―401 (56)参考文献 特開 昭56−122978（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−42666（ＪＰ，Ａ) 特公 昭59−4671（ＪＰ，Ｂ２) 実公 昭57−57341（ＪＰ，Ｙ１)

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】背景磁場および局部磁場を同時に検出する
   複数個の磁気検出素子を配設した磁気検知器と、前記磁
   気検出素子の出力信号を処理する信号処理回路と、前記
   信号処理回路で処理された信号を一時的にホールドする
   サンプルホールド回路と、前記サンプルホールド回路で
   ホールドされたアナログ信号をデジタル信号に変換する
   Ａ−Ｄ変換器と、ならびに前記Ａ−Ｄ変換器のデジタル
   信号をI/Oインタフェースを介して取り込み、前記磁気
   検出素子の磁気検出感度のばらつきを補正する規格化手
   段，前記規格化手段のあとに続くデータ処理である前記
   磁気検出素子からのＡ−Ｄ変換された磁場強度データの
   取り込みを複数回実行し、その平均値に前記規格化手段
   にて求めた規格化校正係数を乗ずることにより、磁気検
   出素子が配置された測定点における磁場強度を全磁場強
   度として算出する全磁場算出手段，前記複数個の全磁気
   検出素子あるいは一部を除いた磁気検出素子の検出信号
   の加算平均値を背景磁場強度として算出する背景磁場算
   出手段，前記算出した全磁場強度から背景磁場強度の影
   響を除去して、これを発磁体から発する局部磁場の強度
   として算出する局部磁場算出手段を内蔵し、前記算出し
   た全磁場強度は、任意位置の磁気検出素子の磁気検出軸
   が背景磁場B_Eとなす角をθ_Ｅとし、局部磁場B_Pとなす角
   をθ_Ｐとすれば、背景磁場B_Ecosθ_Ｅと局部磁場B_Pcosθ
   _Ｐの和に等しくなるようにしたコンピュータとから構成
   されたことを特徴とする磁場測定器。
2. 【請求項２】マルチプレクサーを前記信号処理回路と前
   記サンプルホールド回路との間に付加したことを特徴と
   する請求項（１）記載の磁場測定器。
3. 【請求項３】フィルターを前記信号処理回路の直後に挿
   入したことを特徴とする請求項（１）あるいは（２）記
   載の磁場測定器。
4. 【請求項４】デジタルフィルターを前記I/Oインタフェ
   ースとコンピュータにおける前記規格化手段との間に付
   加したことを特徴とする請求項（１）あるいは（２）記
   載の磁場測定器。
5. 【請求項５】表示装置とプリンターの少なくとも一方に
   表示パターンを表示する表示パターン設計手段を備えた
   ことを特徴とする請求項（１），（２），（３）あるい
   は（４）記載の磁場測定器。
6. 【請求項６】異状磁場を監視し、警報を発する異状監視
   手段を備えたことを特徴とする請求項（１），（２），
   （３），（４）あるいは（５）記載の磁場測定器。
7. 【請求項７】前記磁気検知器の磁気検出感度を調節する
   感度調節手段を備えたことを特徴とする請求項（１），
   （２），（３），（４），（５）あるいは（６）記載の
   磁場測定器。