JPH06148300A - Alternating field measuring device and method - Google Patents

Alternating field measuring device and method

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Publication number
JPH06148300A
JPH06148300A JP4327504A JP32750492A JPH06148300A JP H06148300 A JPH06148300 A JP H06148300A JP 4327504 A JP4327504 A JP 4327504A JP 32750492 A JP32750492 A JP 32750492A JP H06148300 A JPH06148300 A JP H06148300A
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JP
Japan
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magnetic field
hall element
waveform
voltage
hall
Prior art date
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Pending
Application number
JP4327504A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshichika Yasui
良親 安井
Hideyo Henmi
英世 逸見
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INTER FUEISU KK
MECH GIKEN KK
Original Assignee
INTER FUEISU KK
MECH GIKEN KK
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Filing date
Publication date
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Priority to JP4327504A priority Critical patent/JPH06148300A/en
Publication of JPH06148300A publication Critical patent/JPH06148300A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To measure a low magnetic field with high accuracy under environment receiving the effect of large electromagnetic noise and to also measure the alternating field of a high frequency area. CONSTITUTION:A magnetic field sensor 14 using a Hall element is arranged in an alternating field and a Hall current is allowed to flow to the Hall element to output a voltage waveform which is, in turn, stored in a waveform memory device 10. Next, the voltage waveform outputted from the Hall element in such a state that no Ball current flows is stored. A time base is set so that the phases of cyclical noises contained in two voltage waveforms coincide and the difference between the voltage values of two waveforms is operated in a time series by a CPU 4. The voltage waveform obtained by operation contains no noise component and becomes the effective component corresponding to a magnetic field to be measured.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は電磁変換素子(ホール素
子)を用いた交番磁界の測定装置および測定方法に係
り、特に大きな電磁ノイズ環境下における低磁界の測定
装置および測定方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus and method for measuring an alternating magnetic field using an electromagnetic conversion element (Hall element), and more particularly to a measuring apparatus and method for a low magnetic field under a large electromagnetic noise environment. .

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、交番磁界の測定には、電磁変
換素子を用いる方法と、電磁誘導の法則に基づく磁気セ
ンサーを用いる方法がよく知られている。電磁変換素子
としてはホール素子が一般に用いられ、電磁誘導による
磁気センサーとしてはサーチコイルがある。サーチコイ
ルを用いた方法は、高い周波数(数十KHz以上)の磁
界の測定に対しては良好な測定結果が得られ、装置も安
価で得られるという利点を有しているが、低周波の交番
磁界の測定では検出能力が低下し、実用的価値が薄い。
また、共振周波数近くでは電磁波によるノイズを拾いや
すく、周波数特性が均一でないため、広帯域低磁界の計
測用には不適当な面を有している。ホール素子を用いた
方法は、比較的微弱な磁界の検出にも適した方法である
がホール素子からの出力が小さく、増幅器によって出力
を増幅しなければならない。このとき増幅器の特性やホ
ール素子のノイズの処理方法により、従来より知られて
いる方法は同期検波を行なう方法と直流増幅器を用いる
方法とに別けられる。
2. Description of the Related Art Conventionally, a method using an electromagnetic conversion element and a method using a magnetic sensor based on the law of electromagnetic induction are well known for measuring an alternating magnetic field. A hall element is generally used as an electromagnetic conversion element, and a search coil is used as a magnetic sensor based on electromagnetic induction. The method using the search coil has an advantage that a good measurement result can be obtained for measurement of a magnetic field having a high frequency (several tens of KHz or more) and an apparatus can be obtained at low cost, but In the measurement of the alternating magnetic field, the detection capability is lowered and the practical value is low.
Further, since noise due to electromagnetic waves is easily picked up near the resonance frequency and the frequency characteristic is not uniform, it has an unsuitable surface for measurement of wide band low magnetic field. The method using the Hall element is also suitable for detecting a relatively weak magnetic field, but the output from the Hall element is small and the output must be amplified by an amplifier. At this time, depending on the characteristics of the amplifier and the method of processing the noise of the Hall element, conventionally known methods are classified into a method of performing synchronous detection and a method of using a DC amplifier.

【0003】同期検波を行なう方法は、図4に示すよう
な装置を用い、磁界測定時にホール電流の方向を周期的
に切り換えてノイズをスイッチング周波数で変調し、信
号とノイズをフィルターで分離させて信号成分のみを取
り出すものである。これにより、ノイズ成分を低減して
高精度の測定を行なうことができる。また、ノイズを除
去することができるので増幅器のGAINを上げること
ができるという利点がある。
As a method for performing synchronous detection, a device as shown in FIG. 4 is used, the direction of the Hall current is periodically switched at the time of measuring a magnetic field, noise is modulated at a switching frequency, and a signal and noise are separated by a filter. Only the signal component is extracted. This makes it possible to reduce noise components and perform highly accurate measurement. Further, since noise can be removed, there is an advantage that the GAIN of the amplifier can be increased.

【0004】これに対し、直流増幅器を用いる方法は、
図5に示すような装置により、ホール素子からの出力電
圧を差動増幅器で増幅して直接出力するものである。こ
の方式では、増幅器の周波数特性が必要な周波数まで保
証されていること、増幅器の倍率を大きくする必要があ
ること、及び電磁ノイズを除去するため配線を完全に平
衡のとれた電磁シールドケーブルにすること、差動増幅
器はCMRR(CommonMode Rejection Ratio ,同相成
分除去比)のよいものを使う必要があることなど制約も
多いが、広い範囲の周波数領域での交番磁界の測定が可
能である。
On the other hand, the method using the DC amplifier is
The output voltage from the Hall element is amplified by the differential amplifier and directly output by the device as shown in FIG. In this method, the frequency characteristics of the amplifier are guaranteed up to the required frequency, it is necessary to increase the magnification of the amplifier, and the wiring is made a perfectly balanced electromagnetic shielded cable to eliminate electromagnetic noise. There are many restrictions such as the need to use a good CMRR (Common Mode Rejection Ratio) as the differential amplifier, but it is possible to measure the alternating magnetic field in a wide frequency range.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記同
期検波を行なう方法では波形の再現性はスイッチング周
波数により規制され、高周波磁界の測定が不可能とな
る。つまり、この方法で交番磁界を測定しようとする
と、測定磁界の周波数の何倍ものスイッチング周波数が
必要となり、例えば16KHz程度の偏向ヨークの磁界
を測定する場合には、160〜200KHzのスイッチ
ングが必要で回路設計が極めて困難となる。加えて20
0KHz近いスイッチングを行うためにはデジタル回路
が必要で、新たなノイズの発生を考慮しなければならな
くなる。
However, in the method of performing the synchronous detection, the reproducibility of the waveform is regulated by the switching frequency, and it becomes impossible to measure the high frequency magnetic field. That is, if an alternating magnetic field is measured by this method, a switching frequency that is many times the frequency of the measured magnetic field is required. For example, when measuring the magnetic field of the deflection yoke of about 16 KHz, switching of 160 to 200 KHz is required. Circuit design becomes extremely difficult. In addition 20
A digital circuit is required to perform switching near 0 KHz, and new noise must be taken into consideration.

【0006】また、上記従来の直流増幅器を用いる方法
では、配線におけるコモンモードノイズ、増幅器による
ノイズの低減がある程度図れても、そもそもホール素子
自体が持つ不平衡電圧による誘導ノイズの低減は図れ
ず、電磁波の発生する環境下においてはホール素子の出
力電圧に対して大きなノイズとなり、低磁界の測定はほ
とんど不可能になるという問題点がある。
In the conventional method using the DC amplifier, even if the common mode noise in the wiring and the noise due to the amplifier can be reduced to some extent, the induced noise due to the unbalanced voltage of the Hall element itself cannot be reduced. In an environment where electromagnetic waves are generated, there is a problem that the output voltage of the Hall element causes large noise, and measurement of a low magnetic field becomes almost impossible.

【0007】本発明はこのような問題に鑑みてなされた
ものであり、その目的は、大きな電磁ノイズの影響を受
ける環境下においても、低磁界の高精度な測定が可能で
あるとともに、高周波数領域の交番磁界の測定も可能な
交番磁界測定装置および交番磁界測定方法を提供するこ
とである。
The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to enable a highly accurate measurement of a low magnetic field even under an environment affected by a large electromagnetic noise and to achieve a high frequency. An object of the present invention is to provide an alternating magnetic field measuring device and an alternating magnetic field measuring method capable of measuring an alternating magnetic field in a region.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、請求項1に記載の発明に係る交番磁界測定装置
は、 ホール素子を用いた磁界センサーと、 前記ホ
ール素子にホール電流を流すことができるとともに、該
ホール電流のON、OFFを制御することができるホー
ル電流制御装置と、 前記ホール電流がON状態のとき
に磁界センサーから出力される電圧波形と、前記ホール
電流がOFF状態のときに磁界センサーから出力される
電圧波形とを記憶する波形記憶手段と、 前記波形記憶
手段に記憶された二つの電圧波形の時間軸を合わせ、時
系列において電圧値の差を演算する演算手段と、を有す
るものとする。
In order to solve the above problems, an alternating magnetic field measuring apparatus according to the invention of claim 1 is a magnetic field sensor using a Hall element, and a Hall current is passed through the Hall element. Hall current control device capable of controlling ON / OFF of the hall current, voltage waveform output from the magnetic field sensor when the hall current is in the ON state, and the hall current in the OFF state A waveform storage means for storing the voltage waveform output from the magnetic field sensor, and a calculation means for aligning the time axes of the two voltage waveforms stored in the waveform storage means to calculate the difference between the voltage values in time series. , And.

【0009】また、請求項2に記載の発明に係る交番磁
界測定方法は、 ホール素子を用いた磁界センサーを
交番磁界内に設置し、前記ホール素子にホール電流を流
してホール素子から出力される電圧波形を波形記憶手段
で記憶する第1工程と、 前記磁界センサーを前記第1
工程を行なった位置に維持し、前記ホール素子にホール
電流が流れない状態でホール素子から出力される電圧波
形を波形記憶手段で記憶する第2工程と、 前記第1工
程で記憶された電圧波形と前記第2工程で記憶された電
圧波形との時間軸を合わせ、時系列において電圧値の差
を演算する第3工程と、を含むものとする。
In the alternating magnetic field measuring method according to the second aspect of the invention, a magnetic field sensor using a Hall element is installed in an alternating magnetic field, and a Hall current is passed through the Hall element to output from the Hall element. A first step of storing a voltage waveform in a waveform storage means;
A second step of maintaining the position where the step is performed and storing the voltage waveform output from the hall element in the state in which the hall current does not flow in the hall element by the waveform storage means; and the voltage waveform stored in the first step. And a third step of aligning the time axes of the voltage waveforms stored in the second step and calculating the difference in voltage value in time series.

【0010】請求項3に記載の発明は、 前記請求項
2に記載の交番磁界測定方法において、 第1工程では
前記ホール素子にホール電流が流れない状態で電圧波形
を記憶し、 第2工程では、前記ホール素子のホール電
流を流して電圧波形を記憶するものとする。
According to a third aspect of the present invention, in the alternating magnetic field measuring method according to the second aspect, the voltage waveform is stored in the first step in a state where no Hall current flows through the Hall element, and the second step is performed. It is assumed that a hall current of the hall element is passed and a voltage waveform is stored.

【0011】上記磁界センサーは基盤上にホール素子を
形成し、ホール電流を流すための端子とホール素子の両
側に生じる電圧を検知するための端子とを備えたもので
あり、基盤はセラミック等電磁ノイズ等の影響を受けに
くいものが望ましい。上記ホール電流制御装置はスイッ
チを有することにより、手動でホール電流をON,OF
Fできるものであってもよいし、CPU等によってO
N,OFFの制御がされるものであってもよい。
The magnetic field sensor is one in which a Hall element is formed on a substrate, and is provided with a terminal for flowing a Hall current and a terminal for detecting a voltage generated on both sides of the Hall element. It is desirable that it is not easily affected by noise. The hall current control device has a switch so that the hall current can be manually turned on and off.
It may be F or O by CPU
It may be controlled to N or OFF.

【0012】上記波形記憶手段は、ホール素子から出力
される電圧波形をアナログ量のまま記憶するものであっ
てもよいが、適切なサンプリング周期でデジタル化して
記憶するものが望ましい。上記演算手段は、例えばCP
U等を用いることができる。この演算に際し、二つの電
圧波形の時間軸は、ノイズの位相が一致するように合わ
せるものであり、周期性を有するノイズの発生源と同期
させる方法を採用することができる。
The waveform storage means may store the voltage waveform output from the Hall element as it is as an analog amount, but it is desirable that it be digitized and stored at an appropriate sampling period. The calculation means is, for example, CP
U or the like can be used. In this calculation, the time axes of the two voltage waveforms are aligned so that the phases of the noises coincide with each other, and a method of synchronizing with the noise source having periodicity can be adopted.

【0013】[0013]

【作用】請求項1に記載の交番磁界測定装置では、ホー
ル素子に流す電流のON、OFFを制御するホール電流
制御装置と、ホール電流がON状態の時とOFF状態の
時との双方の場合において、磁界センサーから出力され
る電圧波形を記憶する波形記憶手段とを有しているの
で、測定する磁界の強さに比例した出力成分とノイズと
が複合した電圧波形と、ノイズのみの電圧波形とを別個
に検出し、記憶することができる。つまり、ホール電流
がON状態の時には、ホール素子からの出力は磁気の強
さに比例した電圧が出力され、これにホール素子内が不
平衡であること等のために生じる電磁波によるノイズが
重なっている。これに対し、ホール電流がOFF状態の
時には、出力は磁界の強さには影響されず、電磁波によ
るノイズのみが出力される。さらに、演算手段によっ
て、記憶された二つの電圧波形は時間軸が合わせられ、
時系列において電圧値の差が演算されるようになってお
り、周期性を有するノイズの位相を合わせて電位差をと
ると、電磁波によるノイズの成分が消去され、磁界の強
さに比例してホール素子から出力される有効成分が得ら
れる。
In the alternating magnetic field measuring apparatus according to the first aspect of the present invention, the Hall current control apparatus for controlling ON / OFF of the current flowing through the Hall element and the case where the Hall current is in the ON state and the OFF state are both In the above, since it has a waveform storage means for storing the voltage waveform output from the magnetic field sensor, a voltage waveform in which an output component proportional to the strength of the magnetic field to be measured and noise are combined, and a voltage waveform containing only noise And can be detected and stored separately. That is, when the Hall current is in the ON state, the output from the Hall element is a voltage proportional to the magnetic strength, and noise due to electromagnetic waves generated due to imbalance in the Hall element and the like are superimposed on this. There is. On the other hand, when the hall current is in the OFF state, the output is not affected by the strength of the magnetic field, and only noise due to the electromagnetic wave is output. Furthermore, the time axes of the two stored voltage waveforms are matched by the calculating means,
Differences in voltage values are calculated in time series, and when the potential difference is obtained by matching the phase of noise with periodicity, the noise component due to electromagnetic waves is erased and the hall component is proportional to the strength of the magnetic field. The active ingredient output from the device is obtained.

【0014】請求項2に記載の交番磁界測定方法では、
第1工程でホール素子にホール電流を流してホール素子
から出力される電圧波形を検出しており、波形記憶手段
で記憶された電圧波形は測定磁界の強さに対応した有効
成分と電磁波によるノイズが重なったものとなる。第2
工程ではホール素子にホール電流を流さずにホール素子
から出力される電圧波形を検出しており、記憶された電
圧波形は電磁波によるノイズのみの波形となる。第3工
程で、上記二つの電圧波形の交番磁界、及びノイズの位
相が一致するように時間軸を合わせ、電圧値の差が演算
されると交番磁界に同期したノイズ成分が除去され、測
定しようとする磁界の強さに対応した電圧波形が得られ
る。
In the alternating magnetic field measuring method according to claim 2,
In the first step, a hall current is passed through the hall element to detect the voltage waveform output from the hall element. The voltage waveform stored in the waveform storage means is an effective component corresponding to the strength of the measured magnetic field and noise due to electromagnetic waves. Are overlapped. Second
In the process, the voltage waveform output from the Hall element is detected without flowing the Hall current through the Hall element, and the stored voltage waveform is a waveform of only noise due to electromagnetic waves. In the third step, the time axes are aligned so that the alternating magnetic fields of the two voltage waveforms and the noise phase match, and when the difference in voltage value is calculated, the noise component synchronized with the alternating magnetic field is removed, and the measurement will be performed. A voltage waveform corresponding to the strength of the magnetic field is obtained.

【0015】請求項3は、上記請求項2に記載の交番磁
界測定方法においては第2工程で得られる出力波形を第
1工程で検出し、請求項2においては第1工程で得られ
る出力波形を第2工程で検出したものであり、第3工程
で双方の差を演算しているので、得られる結果は請求項
2に記載の交番磁界測定方法と変わらない。
According to a third aspect of the present invention, in the alternating magnetic field measuring method according to the second aspect, the output waveform obtained in the second step is detected in the first step, and in the second aspect, the output waveform obtained in the first step. Is detected in the second step, and since the difference between the two is calculated in the third step, the obtained result is the same as the alternating magnetic field measuring method according to claim 2.

【0016】[0016]

【実施例】以下本発明の実施例を図に基づいて説明す
る。図1は請求項1に記載の発明の一実施例である交番
磁界測定装置を示す構成図である。この交番磁界測定装
置は磁界センサー14を先端部に備えるAC磁界測定プ
ローブ1と、このAC磁界測定プローブ1が接続され、
ホール電流の制御と出力電圧の増幅等を行うセンサーボ
ックス2と、出力電圧の波形をA/D変換し、記憶する
ことができるデジタルオシロスコープ3と、このデジタ
ルオシロスコープの動作を制御すると共に、デジタル化
された波形データの演算を行うことができるCPU4と
で主要部が構成されている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 is a block diagram showing an alternating magnetic field measuring apparatus according to an embodiment of the invention described in claim 1. In FIG. In this alternating magnetic field measuring apparatus, an AC magnetic field measuring probe 1 having a magnetic field sensor 14 at its tip and this AC magnetic field measuring probe 1 are connected,
A sensor box 2 for controlling the hall current and amplifying the output voltage, a digital oscilloscope 3 for A / D converting the waveform of the output voltage, and storing the digital oscilloscope while controlling the operation of the digital oscilloscope. The CPU 4 and the CPU 4 capable of calculating the generated waveform data form a main part.

【0017】上記磁界センサー14はホール素子を用い
たものであり、ホール素子はセラミックベースに接着さ
れて電磁ノイズに影響されにくいものが用いられてい
る。この磁界センサー14とセンサーボックス2とを接
続するケーブルは完全に平衡したものであって電磁シー
ルドが施されている。
The magnetic field sensor 14 uses a hall element, and the hall element is adhered to a ceramic base and is not easily affected by electromagnetic noise. The cable connecting the magnetic field sensor 14 and the sensor box 2 is perfectly balanced and has an electromagnetic shield.

【0018】上記センサーボックス2はセンサー用電源
装置5から電力の供給を受け、ホール素子に流すホール
電流のON,OFFを制御するスイッチを備えたホール
電流制御装置7と、ホール素子から出力される電圧波形
を増幅する差動増幅器8とを内蔵している。上記ホール
電流制御装置7は任意にホール電流をON状態、OFF
状態とすることができるものである。また、上記差動増
幅器8は、ホール電流がON状態のとき又はOFF状態
のときのいずれにおいても、ホール素子から出力される
電圧波形を増幅し、デジタルオシロスコープ3に対して
出力することができるようになっている。この差動増幅
器8は同相成分除去比の良好なものが使用されてコモン
ノイズの低減が図られており、さらにセンサーボックス
自体も電磁シールドされて電磁波の混入を防止するよう
になっている。センサー用電源装置5はホール電流を流
すための電源と差動増幅器の電源とを備えるものであ
り、電磁ノイズの発生源となるのを防止するために電磁
シールドされている。
The sensor box 2 is supplied with electric power from the sensor power supply device 5 and is output from the hall element and a hall current controller 7 having a switch for controlling ON / OFF of the hall current flowing in the hall element. It has a built-in differential amplifier 8 for amplifying the voltage waveform. The hall current controller 7 arbitrarily turns on and off the hall current.
It can be a state. Further, the differential amplifier 8 can amplify the voltage waveform output from the Hall element and output the voltage waveform to the digital oscilloscope 3 regardless of whether the Hall current is ON or OFF. It has become. A common amplifier is used as the differential amplifier 8 with a good in-phase component removal ratio to reduce common noise, and the sensor box itself is also electromagnetically shielded to prevent electromagnetic waves from entering. The sensor power supply device 5 includes a power supply for flowing a hall current and a power supply for a differential amplifier, and is electromagnetically shielded to prevent it from becoming a source of generation of electromagnetic noise.

【0019】上記デジタルオシロスコープ3は、A/D
変換器9と、デジタル化された波形を記憶する記憶装置
10と、波形を表示する表示装置11とを含むものであ
り、上記A/D変換器9は入力される波形の周波数成分
に応じ、適切なサンプリング周期でデジタル化できるも
のである。記憶装置10は2以上の波形を別個に記憶す
ることができるものであり、ホール電流がON状態のと
きにホール素子から出力される電圧波形と、ホール電流
がOFF状態のときの電圧波形とが前後して入力され、
これらをそれぞれ記憶することができる。なお表示装置
11はブラウン管によって波形を表示することができる
ものである。
The digital oscilloscope 3 is an A / D
It includes a converter 9, a storage device 10 for storing a digitized waveform, and a display device 11 for displaying the waveform. The A / D converter 9 corresponds to a frequency component of the input waveform, It can be digitized at an appropriate sampling cycle. The storage device 10 is capable of separately storing two or more waveforms, and a voltage waveform output from the Hall element when the Hall current is in the ON state and a voltage waveform when the Hall current is in the OFF state. Entered back and forth,
Each of these can be stored. The display device 11 can display a waveform by a cathode ray tube.

【0020】上記CPU4は、上記センサーボックス2
からデジタルオシロスコープ3に入力される波形をデジ
タル化して記憶する動作及び記憶されたデータをCPU
4に転送する動作等を制御する機能と、デジタルオシロ
スコープ3から転送されてきた二つの波形データの時間
軸を合わせてその差の演算を行う機能とを有するもので
ある。この二つの波形データの時間軸を合わせる方法
は、双方の波形データに含まれる周期的なノイズの成分
の位相が一致するように合わすことができればよく、例
えば、ノイズの発生源に同期してホール素子からの出力
波形が記憶されていれば、デジタル化されたデータを順
次に時系列を追って差を演算すればよい。なお、上記デ
ジタルオシロスコープとCPUとの間のデータの転送に
はGPIBあるいはRS232Cが用いられる。
The CPU 4 uses the sensor box 2
The operation of digitizing and storing the waveform input to the digital oscilloscope 3 from the CPU and the stored data
4 has a function of controlling the operation to be transferred to 4 and a function of calculating the difference between the time axes of the two waveform data transferred from the digital oscilloscope 3. The method of aligning the time axes of these two waveform data may be such that the phases of the periodic noise components contained in both waveform data can be aligned so that, for example, the halls are synchronized with the noise source. If the output waveform from the element is stored, the difference may be calculated by sequentially tracking the digitized data in time series. Note that GPIB or RS232C is used to transfer data between the digital oscilloscope and the CPU.

【0021】次に上記実施例の交番磁界測定装置の動作
であって、請求項2に記載の発明の一実施例である交番
磁界測定方法について説明する。AC磁界測定プローブ
1の先端に備えられた磁界センサー14を測定しようと
する磁界内に設置する(20)。センサーボックス内の
ホール電流制御装置をON状態とし、ホール素子にホー
ル電流を流す(21)。このときホール素子から出力さ
れる電圧をセンサーボックス内の差動増幅器8によって
増幅し(22)、デジタルオシロスコープ3に対して出
力する。
Next, the operation of the alternating magnetic field measuring apparatus of the above-mentioned embodiment, which is an embodiment of the invention described in claim 2, will be described. The magnetic field sensor 14 provided at the tip of the AC magnetic field measurement probe 1 is installed in the magnetic field to be measured (20). The hall current control device in the sensor box is turned on and a hall current is passed through the hall element (21). At this time, the voltage output from the Hall element is amplified by the differential amplifier 8 in the sensor box (22) and output to the digital oscilloscope 3.

【0022】デジタルオシロスコープ3に入力された電
圧波形は、アナログ量であるが、適切な周期でサンプリ
ングされ、デジタル量に変換される(23)。デジタル
化された波形データはデジタルオシロスコープ3に内蔵
される波形記憶装置10によって記憶される(24)。
このとき、ノイズの発生源からトリガがかけられ、周期
性を有するノイズと同期して波形データが記憶される。
[第1の波形データ]これとともに表示装置3に波形が
表示され(25)、操作者は波形を確認することができ
る。図3(a)は上記のようにして記憶された波形の一
例である。
Although the voltage waveform input to the digital oscilloscope 3 is an analog quantity, it is sampled at an appropriate period and converted into a digital quantity (23). The digitized waveform data is stored by the waveform storage device 10 built in the digital oscilloscope 3 (24).
At this time, a trigger is applied from the noise source, and the waveform data is stored in synchronization with the periodic noise.
[First waveform data] Along with this, the waveform is displayed on the display device 3 (25), and the operator can confirm the waveform. FIG. 3A shows an example of the waveform stored as described above.

【0023】次にホール電流制御装置をOFF状態と
し、ホール素子にホール電流が流れない状態とする(2
6)。このときホール素子から出力される電圧をセンサ
ーボックス内の差動増幅器8によって増幅し(27)、
デジタルオシロスコープ3に対して出力する。デジタル
オシロスコープ3に入力された電圧波形はデジタル化さ
れ(28)、波形記憶装置10によって記憶される(2
9)。このときも、第1の波形データと同様にノイズの
発生源からトリガがかけられ、ノイズと同期して波形デ
ータが記憶される。[第2の波形データ] 図3(b)は上記のようにして記憶された波形の一例を
示すものである。
Next, the hall current controller is turned off so that the hall current does not flow through the hall element (2).
6). At this time, the voltage output from the Hall element is amplified by the differential amplifier 8 in the sensor box (27),
Output to the digital oscilloscope 3. The voltage waveform input to the digital oscilloscope 3 is digitized (28) and stored by the waveform storage device 10 (2).
9). At this time as well, as in the case of the first waveform data, a trigger is applied from the noise source and the waveform data is stored in synchronization with the noise. [Second Waveform Data] FIG. 3B shows an example of the waveform stored as described above.

【0024】上記のようにして記憶された2つの波形デ
ータはCPU4に転送され(31)、時系列を追って2
つの電圧波形の電圧値の差が演算される(32)。この
とき、双方の波形データはノイズ発生源と同期して採取
されており、デジタル化されたデータを順次対応させる
と、周期性を有するノイズの位相が一致するように時間
軸を合わせることになる。演算の結果得られた波形デー
タ[第3の波形データ]はCPU4が有する記憶装置に
記憶されるとともにデジタルオシロスコープ3に転送さ
れ(33)、波形記憶装置10に入力される(34)。
The two waveform data stored as described above are transferred to the CPU 4 (31), and the two waveform data are recorded in chronological order.
The difference between the voltage values of the two voltage waveforms is calculated (32). At this time, both waveform data are collected in synchronization with the noise generation source, and if the digitized data are sequentially associated, the time axes will be aligned so that the phases of noise having periodicity will match. . The waveform data [third waveform data] obtained as a result of the calculation is stored in the storage device of the CPU 4, transferred to the digital oscilloscope 3 (33), and input to the waveform storage device 10 (34).

【0025】デジタルオシロスコープ3に転送された第
3の波形データは表示装置11によって表示される(3
5)。また、外部の記録装置6に出力された第3の波形
データはプリントアウト等の手段により可視化される
(36)。図3(c)は上記の演算によって得られた波
形の一例を示すものである。
The third waveform data transferred to the digital oscilloscope 3 is displayed by the display device 11 (3
5). The third waveform data output to the external recording device 6 is visualized by means such as printout (36). FIG. 3C shows an example of the waveform obtained by the above calculation.

【0026】上記のようにして得られた第3の波形デー
タは第1の波形データと第2の波形データとの差である
ため双方の波形データに共通して含まれるノイズ成分が
除去され、測定しようとする磁界の強さに対応した波形
データとなっている。このようにして測定できる磁界と
して、例えばTVの偏向ヨーク、高周波トランス、アー
ク溶接等の高周波磁界がある。
Since the third waveform data obtained as described above is the difference between the first waveform data and the second waveform data, the noise component commonly contained in both waveform data is removed, The waveform data corresponds to the strength of the magnetic field to be measured. Examples of magnetic fields that can be measured in this manner include high-frequency magnetic fields such as TV deflection yokes, high-frequency transformers, and arc welding.

【0027】[0027]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項1
に記載の発明に係る交番磁界測定装置では、ホール素子
にホール電流が流れている状態と流れていない状態との
双方において、ホール素子から出力される電圧波形を検
知できるようになっており、さらに演算手段によって2
つの波形データの時間軸を合わせ、電圧値の差を演算で
きるようになっているので、双方の波形データに共通し
て含まれるノイズ成分が除去され、電磁波によるノイズ
の影響を受けやすい状況下においても低磁界を正確に測
定することができる交番磁界測定装置が得られる。
As described above, according to the first aspect of the present invention.
In the alternating magnetic field measuring apparatus according to the invention described in 1, in both the state where the Hall current is flowing in the Hall element and the state where it is not flowing, it is possible to detect the voltage waveform output from the Hall element, 2 by calculation means
Since it is possible to calculate the difference in voltage value by aligning the time axes of two waveform data, the noise component that is commonly included in both waveform data is removed, and it is easy to be affected by the electromagnetic wave noise. It is possible to obtain an alternating magnetic field measuring device capable of accurately measuring a low magnetic field.

【0028】また、請求項2又は請求項3に記載の交番
磁界測定方法では、ホール素子にホール電流が流れてい
る状態と流れていない状態との双方において、ホール素
子から出力される電圧波形を検知し、演算手段によって
2つの波形データの時間軸を合わせ、電圧値の差を演算
するので、双方の波形データに共通して含まれるノイズ
成分が除去され、電磁波によるノイズの影響を受けやす
い状況下においても低磁界を正確に測定することができ
る。
Further, in the alternating magnetic field measuring method according to claim 2 or 3, the voltage waveform output from the hall element is measured in both the state where the hall current is flowing in the hall element and the state where it is not flowing. Since the time axis of the two waveform data is detected and the difference between the voltage values is calculated by the calculation means, the noise component commonly included in both waveform data is removed, and the situation is easily affected by noise due to electromagnetic waves. It is possible to accurately measure the low magnetic field even below.

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

【図1】請求項1に記載の発明の一実施例である交番磁
界測定装置の構成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an alternating magnetic field measuring apparatus which is an embodiment of the invention described in claim 1.

【図2】請求項2に記載の発明の一実施例である交番磁
界測定方法を示すフロー図である。
FIG. 2 is a flowchart showing an alternating magnetic field measuring method which is an embodiment of the invention described in claim 2.

【図3】上記図1に示す交番磁界測定装置によって、又
は上記図2に示す交番磁界測定方法において検出される
電圧波形の例を示す図である。
3 is a diagram showing an example of a voltage waveform detected by the alternating magnetic field measuring apparatus shown in FIG. 1 or by the alternating magnetic field measuring method shown in FIG.

【図4】従来の磁界測定装置の構成を示す概略図であ
る。
FIG. 4 is a schematic diagram showing a configuration of a conventional magnetic field measuring device.

【図5】従来の磁界測定装置の構成を示す概略図であ
る。
FIG. 5 is a schematic diagram showing a configuration of a conventional magnetic field measuring apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 AC磁界測定プローブ 2 センサー
ボックス 3 デジタルオシロスコープ 4 CPU 5 センサー用電源装置 6 記録装置 7 ホール電流制御装置 8 差動増幅
器 9 A/D変換器 10 波形記憶
装置 11 表示装置
1 AC magnetic field measurement probe 2 Sensor box 3 Digital oscilloscope 4 CPU 5 Power supply device for sensor 6 Recording device 7 Hall current control device 8 Differential amplifier 9 A / D converter 10 Waveform storage device 11 Display device

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ホール素子を用いた磁界センサーと、 前記ホール素子にホール電流を流すことができるととも
に、該ホール電流のON、OFFを制御することができ
るホール電流制御装置と、 前記ホール電流がON状態のときに磁界センサーから出
力される電圧波形と、前記ホール電流がOFF状態のと
きに磁界センサーから出力される電圧波形とを記憶する
波形記憶手段と、 前記波形記憶手段に記憶された二つの電圧波形の時間軸
を合わせ、時系列において電圧値の差を演算する演算手
段と、を有することを特徴とする交番磁界測定装置。
1. A magnetic field sensor using a hall element, a hall current control device capable of flowing a hall current through the hall element and controlling ON / OFF of the hall current, and the hall current A waveform storage unit that stores a voltage waveform output from the magnetic field sensor in the ON state and a voltage waveform output from the magnetic field sensor in the OFF state of the Hall current; and a waveform storage unit stored in the waveform storage unit. An alternating magnetic field measuring apparatus, comprising: a calculating unit that calculates a difference between voltage values in time series by aligning time axes of two voltage waveforms.
【請求項2】 ホール素子を用いた磁界センサーを交
番磁界内に設置し、前記ホール素子にホール電流を流し
てホール素子から出力される電圧波形を波形記憶手段で
記憶する第1工程と、 前記磁界センサーを前記第1工程を行なった位置に維持
し、前記ホール素子にホール電流が流れない状態でホー
ル素子から出力される電圧波形を波形記憶手段で記憶す
る第2工程と、 前記第1工程で記憶された電圧波形と前記第2工程で記
憶された電圧波形との時間軸を合わせ、時系列において
電圧値の差を演算する第3工程と、を含むことを特徴と
する交番磁界測定方法。
2. A first step in which a magnetic field sensor using a hall element is installed in an alternating magnetic field, and a hall current is passed through the hall element to store a voltage waveform output from the hall element in a waveform storage means. A second step of maintaining the magnetic field sensor at the position where the first step is performed, and storing a voltage waveform output from the hall element by the waveform storage means in the state where no hall current flows through the hall element; and the first step. The alternating magnetic field measuring method, further comprising: a third step of aligning the time axes of the voltage waveform stored in step 2 and the voltage waveform stored in the second step and calculating a difference in voltage value in time series. .
【請求項3】 前記請求項2に記載の交番磁界測定方
法において、 第1工程では前記ホール素子にホール電流が流れない状
態で電圧波形を記憶し、 第2工程では、前記ホール素子のホール電流を流して電
圧波形を記憶することを特徴とする交番磁界測定方法。
3. The alternating magnetic field measuring method according to claim 2, wherein the voltage waveform is stored in a state where no Hall current flows in the Hall element in the first step, and the Hall current of the Hall element in the second step. A method of measuring an alternating magnetic field, characterized in that a voltage waveform is stored by flowing a current.
JP4327504A 1992-11-13 1992-11-13 Alternating field measuring device and method Pending JPH06148300A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0634227A3 (en) * 1993-07-15 1996-05-01 Gen Electric Broadband ultrasonic transducers and related method of manufacture.
JP2016120135A (en) * 2014-12-25 2016-07-07 公立大学法人広島市立大学 Contact detection device using electromagnetic induction

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