JPH07260913A

JPH07260913A - 磁気特性測定装置及び磁気ひずみ測定装置

Info

Publication number: JPH07260913A
Application number: JP7652894A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Tsuboi; 淨坪井
Original assignee: Iwatsu Electric Co Ltd
Current assignee: Iwatsu Electric Co Ltd
Priority date: 1994-03-23
Filing date: 1994-03-23
Publication date: 1995-10-13

Abstract

(57)【要約】【目的】高精細に磁気特性の測定を行える磁気特性測
定装置を提供する。【構成】円筒状に巻回される磁界発生用のコイル２の
内部空間に磁性体試料３を配置し、コイル２に正弦波状
電流を流して正弦波状交番磁界を発生させ、その交番磁
界により磁性体試料３に発生する磁気ひずみを、変位計
６を用いて直接的に測定する。磁界空間内に磁界検出用
コイル５を設け、このコイル５に誘起される電圧の平均
値を求め、その平均値をオフセットとして磁界発生用コ
イル２に印加する電圧から除去する。これにより、オフ
セットのない無歪みの正弦波状磁界を発生し、正確な磁
気特性を測定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、円筒状に導体の線材
を巻回して構成する磁界発生用コイルを用いた磁気特性
測定装置及びこれを用いた磁気ひずみ測定装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】鉄、鋼などの磁性体は、定常状態では、
その最小磁石である針状磁区は不規則に配列されてい
て、磁性を示さないが、この磁性体が磁界に置かれる
と、針状磁区が磁界の方向に沿って整列することにより
磁性体が磁化されて磁石になる。このとき、磁性体に
は、磁気ひずみが生じることが知られている。したがっ
て、磁性体が交番磁界に置かれると、磁気ひずみのた
め、磁性体が振動をすることになる。この磁性体の磁気
ひずみによる振動は、次のようにして生じると考えられ
ている。

【０００３】磁性体の磁化は、これが置かれる磁界の方
向に応じて変わる。このため、磁性体を、図１８Ａに示
すような交番磁界中に置くと、この交番磁界の繰り返し
周波数の２倍の繰り返しで、磁性体の磁化の方向が反転
する。この磁化の方向の反転の際、それぞれ針状磁区１
０１は、図１８Ｂに示すようにして回転して、その磁極
を反転する。

【０００４】図１８Ｂから理解されるように、この針状
磁区の反転に伴い、針状磁区が横位置のときと、縦位置
のときが生じるが、針状磁区は、磁性体の最小組織（結
晶）と考えられるので、これらの位置変化により、磁性
体にひずみが生じると考えられる。磁区の回転は、磁界
が交番することにより生じるので、交番磁界に置かれた
磁性体の磁気ひずみは、交番磁界の繰り返し周波数の２
倍の周波数を基本とする振動ひずみとなる。

【０００５】従来、この磁性体の磁気ひずみを測定する
方法としては、次のような方法が用いられていた。すな
わち、この方法は、図１９に示すように、磁性体を偏平
薄型にして作成した試料１０２の表面に、傾斜を持たせ
た鏡１０３を貼り、この鏡付きの試料を、円筒状に導体
線材を巻回したコイル（ソレノイドコイル）１０７の内
部空間内の置く。そして、このコイル１０７の両端間に
は、交番信号発生器１０８からの正弦波状交番電圧をア
ンプ１０９を介して供給する。これにより、コイル１０
７には、正弦波状交番電流が流れ、コイル１０７の円柱
状内部空間内には、ソレノイドコイルの中心線方向であ
って、図示の方向及びその逆方向の交番磁界φが生じ
る。

【０００６】この状態で、試料１０２に張り付けられて
いる鏡１０３に対して光源１０４から光ビーム１０５を
照射し、その反射光を受光部１０６で受光して、試料１
０２の磁気ひずみ振動の大きさを測定する。その測定原
理は、図１９に示すように、試料１０２に貼着された鏡
１０３にビーム１０５が入射したとき、その反射光は、
磁気ひずみ量に応じた広がり角θを有することを利用す
るものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述の磁気
ひずみのような磁性体試料の特性を測定する場合、その
測定がどのような磁気的条件でなされたかを考慮する必
要がある。例えば、磁気ひずみは、磁界−磁気ひずみ特
性、あるいは磁束密度−磁気ひずみ特性として測定す
る。また、磁性体試料自身の透磁率やヒステリシス特性
などの磁気的特性性を合わせて測定するようにするのが
一般的である。

【０００８】このため、測定時に磁性体試料に印加され
ている磁界及び磁束密度を検知する必要がある。磁界
は、アンプ１０９の出力電圧を抵抗により電流変換する
ことにより、コイル１０７に流れる電流を検知して求め
ることもできるが、試料の近傍の空間の磁界をより正確
に検出するには、磁性体試料近傍の空間において、磁束
φに鎖交する断面を有するコア（空芯も含む）にコイル
を巻回して、この磁界検出用コイルに誘起される起電力
から検知するようにする方がよい。また、磁性体試料１
０２の部分の磁束密度を知るためには、磁性体試料１０
２を、その巻回空間に含むようにソレノイド状に巻回し
たコイルを設け、そのコイルに誘起される起電力から検
知することができる。

【０００９】ところが、このように、磁界検出用コイル
を設けて、その誘起起電力から磁界を検出する場合に、
得られた磁界は正弦波状交番信号にならず、検出した磁
束密度を縦軸に取り、磁界を横軸に取って作成するヒス
テリシスループが縦軸及び横軸を対称軸として対称には
ならないことを、この発明の発明者は発見した。

【００１０】発明者は、その理由を追及したところ、コ
イル１０７に供給される界磁電流が、正しく正弦波状交
番電流になっておらず、ひずみを有し、このため、直流
オフセットが界磁電流に含まれていることを突き止め
た。このようにコイル１０７に供給される界磁電流が、
正しく正弦波状交番電流になっていない時には、磁気ひ
ずみの測定などの磁気的な測定を正確に行うことができ
ないものである。

【００１１】この問題を解決するには、交番信号発生器
１０８からひずみのない正弦波状交番信号を得ればよい
が、交番信号発生器１０８からこのような信号を得るこ
とは一般に困難である。また、仮に正確な正弦波状交番
信号を交番信号発生器１０８から得ることができたとし
ても、その後段のアンプ１０９を無歪みアンプの構成と
することは困難であり、コイル１０７に無歪みの正弦波
状交番電流を流すことは非常に困難である。

【００１２】この発明は、以上の欠点を除去した磁気特
性測定装置を提供することを第１の目的とする。

【００１３】また、この発明は、第１の目的を達成した
磁気特性測定装置を用いて、従来よりさらに小さい磁気
ひずみを正確に測定できるようにする磁気ひずみ測定装
置を提供することを第２の目的とする。

【００１４】すなわち、磁性体の磁気ひずみによる振動
は、モータや変圧器において、うなり音となって現れた
りして、種々の不都合を生じる。このため、できるだ
け、この磁気ひずみが小さい材料が望まれており、その
開発が進んでいる。そして、最近では、磁気ひずみの量
が、１ｍ当たり、１０^-7〜１０^-9ｍ程度にまで、押さえ
られた材料の誕生の可能性が出てきている。

【００１５】ところで、磁性体材料のこのような磁気ひ
ずみの小ささは、その磁気ひずみの大きさを測定するこ
とにより確認しなければならない。そのためには、その
ような極く小さい磁気ひずみの測定ができなければなら
ない。しかしながら、従来の装置では、磁性体試料の１
ｍ当たりについて、最小、１０^-7ｍ程度までの磁気ひず
みの測定は可能であるが、それより、小さい磁気ひずみ
は正確に測定することができなかった。

【００１６】また、試料１０２に張り付けた鏡１０３か
らの光の反射を受光する方式であるため、試料１０２
は、しっかりと固定することが困難である。このため、
例えば偏平薄型に切り出した試料の偏平面方向の磁気ひ
ずみを測定しようとする場合に、試料の厚み方向の磁気
ひずみの影響を受けて、試料が横ゆれなどを生じてしま
い、小さい磁気ひずみの測定を不能にしている。

【００１７】しかも、試料１０２をしっかりと固定しな
い状態で試料１０２に鏡１０３を張り付けるため、試料
１０２に生じる磁気ひずみに、張り付けられた鏡１０３
の分の影響が生じ、これも正確な、より小さい磁気ひず
みを測定するための支障となっていた。

【００１８】さらには、図１９に示す従来例の場合、試
料１０２の張り付けた鏡１０３に、コイル１０７の外部
にある光源１０４からの光を照射し、その反射光を、コ
イル１０７の外部に設けられる受光素子１０６で受光す
るようにしなければならないため、コイル１０７には、
試料１０２の近傍において、線材を巻回せずに光を導く
ための空間を設けなければならない。このため、コイル
１０７の巻回方向に生じる交番磁界が、試料１０２の近
傍で不均一となり、正確な磁気ひずみを測定するために
重要となる試料近傍の磁気特性環境を所期のものとなる
ように整えることが困難であった。

【００１９】以上のように、この発明は、上記第１の目
的を達成して、試料近傍の交番磁界のひずみを除去する
と共に、磁性体試料の磁気ひずみによる変位を、直接的
に測定することができるようにすることにより、従来よ
りさらに小さい磁気ひずみを正確に測定できるようにす
る磁気ひずみ測定装置を提供することを第２の目的とす
る。

【００２０】

【課題を解決するための手段】この発明による磁気特性
測定装置は、後述の実施例の参照符号を対応させると、
円筒状に導体の線材が巻回されて構成される磁界発生用
の第１のコイルと、この第１のコイルの内部空間に交番
磁界を生じさせるために、この第１のコイルに供給する
交番信号を発生する交番信号発生器と、上記第１のコイ
ルの内部空間内に、磁性体試料を配置するための試料保
持部材と、上記試料の近傍に配置され、上記第１のコイ
ルによる発生磁界を検出するための第２のコイルと、上
記第２のコイルに得られる誘起電圧の平均値を求める平
均値算出手段と、上記交番信号発生器と上記第１のコイ
ルとの間に設けられ、上記平均値算出手段からの平均値
出力を上記交番信号からオフセットとして除去するオフ
セット除去手段とを備えることを特徴とする。

【００２１】また、この発明による上記ひずみ測定装置
は、円筒状に導体の線材が巻回されて構成される磁界発
生用の第１のコイルと、この第１のコイルの内部空間に
交番磁界を生じさせるために、この第１のコイルに供給
する交番信号を発生する交番信号発生器と、磁性体試料
を挟んで保持する１対の非磁性体板を備え、上記磁性体
試料の挟持された面の方向が、上記第１のコイルの巻回
方向と一致する状態で、上記磁界発生用の第１のコイル
により囲まれる空間内のほぼ中央部であって、かつ、上
記第１のコイルの巻回方向のほぼ中央部に、上記磁性体
試料を配置するための試料保持部材と、上記試料の近傍
の磁気特性を検出するために、上記１対の非磁性体板の
上記試料を挟持する部分の周囲において、上記試料保持
部材に対して固定される第２のコイルと、上記第２のコ
イルに得られる誘起電圧の平均値を求める平均値算出手
段と、上記交番信号発生器と上記第１のコイルとの間に
設けられ、上記平均値算出手段からの平均値出力を上記
交番信号からオフセットとして除去するオフセット除去
手段と、上記試料保持部材の１対の非磁性体板間の上記
磁性体試料の端面あるいはこの端面に取り付けられた反
射板に光ビームを照射し、その反射光から、上記磁性体
試料の上記端面の変位を検出する光変位計とを備え、上
記第２のコイルに得られる誘起電圧出力と、上記光変位
計の出力信号とから、上記磁性体試料の近傍の磁気特性
と、その磁気特性条件下で上記磁性体試料に生じる磁気
ひずみの量との関係を求めるようにしたことを特徴とす
る。

【００２２】

【作用】上記の構成のこの発明の磁気特性測定装置にお
いては、第２のコイルの誘起起電力（電圧）の平均値が
求められ、直流オフセットが検知される。そして、この
直流オフセットが、オフセット除去回路において、第１
のコイルの両端に印加される電圧から除去される。この
結果、第１のコイルに印加される交番電流は、その直流
オフセットによる歪み分が除去されるようになり、第２
のコイルに誘起される電圧は、直流オフセットのない電
圧となるように収束する。したがって、磁気特性を正確
に測定することが可能になる。

【００２３】また、上記の構成のこの発明の磁気ひずみ
測定装置においては、以上のようにして、磁性体試料に
印加される磁界は補正されてひずみが軽減されているか
ら、より正確な磁気特性条件下において、磁気ひずみ測
定が行われ、従来よりもさらに精細な磁気ひずみの測定
が行われる。

【００２４】その上、この発明による磁気ひずみ測定装
置においては、磁性体試料３は、１対の非磁性体板３
１、３２により挟持され、その方向の変位が制限された
状態で、第１のコイル２内の交番磁界が生じる空間内に
配置される。交番磁界により、磁性体試料３は、１対の
非磁性体板３１、３２により挟持された面の方向、つま
り第１のコイル２の巻回方向に磁気ひずみによる変位を
生じ、その端面は、その磁気ひずみによる変位に応じた
振動を呈する。

【００２５】光変位計６は、第１のコイル２の巻回方向
の空間から、試料３の端面または反射板３ｔに光ビーム
を照射し、その反射光を利用して、試料３の端面の振動
変位量に応じた出力信号を得る。したがって、この発明
においては、磁性体試料３の磁気ひずみのみを正確に測
定することができ、精細に磁気ひずみの測定が行われ
る。

【００２６】

【実施例】以下、この発明の一実施例を、図を参照しな
がら説明する。図１は、磁気ひずみ測定装置の実施例の
機構部の機械的構成及び信号処理系の全体を示してい
る。この図１に示した磁気ひずみ測定装置の機構部の機
械的構成は、原理的構成を示しており、その詳細な構成
例は、図２に示す通りである。図２Ａは、この例の測定
装置の機構部の平面図（一部は、断面として示してあ
る）、図２Ｂは、この例の測定装置の機構部の側面図
（一部は、断面として示してある）である。

【００２７】先ず、図１において、１は中空円筒の二重
ガラス管である。このガラス管１は、同心円筒状のガラ
ス壁がその管軸方向の端部において連結された形状を有
している。このガラス管１の外周には、その管軸方向の
両端部を除く部分において、交番磁界発生用のコイル２
が、ソレノイドコイル状に巻回される。そして、ガラス
管１内の円柱状空間内のほぼ中央位置には、磁性体試料
３が置かれる。

【００２８】ところで、従来、上述のような磁気ひずみ
測定装置においては、交番磁界を発生させるコイル２
は、磁性体試料３が収容される空間内に、コイル巻回方
向に平行な磁束を発生させるようにすることが、印加磁
束と磁気ひずみとの関係を正確に測定するために重要で
ある。

【００２９】しかしながら、ソレノイドコイルの場合、
図１９に示したように、その内部空間のコイル巻回方向
の中央部では、磁束φは平行になっているが、コイル両
端近傍においては、反磁界の影響を受けるため、図示の
ように、曲線状になってしまい、平行磁束にならない。

【００３０】このため、従来は、磁界発生用のソレノイ
ドコイルの巻回方向の長さを、磁性体試料の長さに対し
て十分に長くして、磁性体試料の部分では、磁束は、す
べて平行磁束になるようにしている。しかし、このよう
に、磁界発生用のコイルの巻回方向の長さを長くする
と、磁気ひずみ測定装置が大型化してしまう問題があ
る。

【００３１】ところで、磁界発生用の円筒状コイルの両
端付近の磁束の流れを調査すると、磁束が描く曲線は、
指数関数曲線的に変化することが分かった。そこで、こ
の例の磁界発生用のコイル２は、図３に示すように、多
層巻きとされ、コイル巻回方向の単位長さ当たりの巻き
数が、コイルの巻回方向の中心から、巻回方向の両端部
に近付くにしたがってほぼ指数関数（エクスポネンシャ
ル）曲線的に増加するように構成されている。なお、コ
イルの巻回方向の中心付近では、コイル巻回方向の単位
長さ当たりの巻き数は均一でもよい。

【００３２】これにより、コイル２に交番電流を流した
時に発生するガラス管１内の管軸方向の磁束は、ガラス
管１の管軸方向の一方の端部から他方の端部にまで渡っ
てほぼ平行にすることができる。つまり、コイル２の両
端部においても、反磁界の影響を軽減してほぼ平行磁束
とすることができる。

【００３３】そして、この例の場合、試料３は、偏平矩
形の薄板状とされ、厚さ、幅、長さが予め求められてい
る。この試料３は、その板面方向がガラス管１の管軸方
向と一致する状態で、後述する試料保持手段３０により
保持されて、ガラス管１内に置かれる。

【００３４】交番磁界発生用のコイル２の両端間には、
交番信号発生器１１からの正弦波状交番電圧がアンプ１
２を介して供給される。これにより、コイル２には、交
番電流ｉが流れ、ガラス管内１の円柱状空間内に管軸方
向の交番磁界が生じる。この場合、アンプ１２は差動ア
ンプであり、交番信号発生器１１からの正弦波状交番電
圧は、その一方の入力端子に供給される。そして、アン
プ１２の他方の入力端子には、後述するオフセット電圧
ＯＤが供給されて、一方の入力端子に供給される正弦波
状交番電圧の直流オフセットが除去されるようになる。

【００３５】ところで、コイル２には、比較的大きな電
流ｉを流すために、発熱が生じる。そこで、この例の装
置においては、ガラス管１の２重壁内に冷却水を流すこ
とにより、過度の発熱を防止するようにしている。

【００３６】この冷却水を流す構成にするため、ガラス
管１には、その管軸方向の一端側の一部から突出するよ
うに、開口部１ａが設けられると共に、管軸方向の他端
側の、前記開口部１ａの位置に対して１８０度角間隔隔
てた位置にも、その部分から突出するように開口部１ｂ
が設けられている。そして、このガラス管１は、図示の
ように、開口部１ａが上方、開口部１ｂが下方になる状
態で横位置に置かれ、開口部１ａから冷却水が注入され
る。冷却水は、ガラス管１内のすべての部分を巡って開
口部１ｂから排水される。

【００３７】ところで、試料３の磁気ひずみを測定する
場合、この試料３の近傍の磁界あるいは試料３を通る磁
束（磁束密度）を知り、その磁束あるいは磁界の磁気特
性条件下において発生する磁気ひずみとして測定する必
要がある。そこで、試料３の近傍の磁気特性を測定する
ため、コイルブロックＣＢが設けられる。

【００３８】このコイルブロックＣＢは、この例では、
後述するように、試料３を通る磁束を測定するためのさ
ぐりコイル４と、試料３のできるだけ近傍の磁界を測定
するための補正コイル５とからなる。詳細な構成は、後
述する。

【００３９】以上の構成において、コイル２に交番電流
ｉを流すと、ガラス管１の管軸方向に交番磁界が誘起さ
れ、この交番磁界により、磁性体試料３には、前述した
ように、電流ｉの周波数の２倍の周波数で振動する磁気
ひずみが生じる。この場合、試料３は、偏平矩形の薄い
板であるので、この磁気ひずみは、板面方向（管軸方
向）の伸び縮みとして現れる。すなわち、試料３の厚み
部分の端面は、管軸方向に、試料３の伸び縮みに応じて
振動変位する。

【００４０】この例においては、試料３の前記端面の変
位を光変位計を用いて測定することにより、試料３の磁
気ひずみを直接的に測定する。光を用いて変位を測定す
るので、電磁気的影響がほとんどない。この例において
は、変位を容易にピックアップできるように、試料３の
端面には微小な反射板３ｔが取り付けられている。この
反射板３ｔは、例えばチタンからなり、試料３の変位に
対する影響が少ない薄い板状のものであって、鏡面仕上
げされて構成されている。

【００４１】図１において、６は光変位計を示し、６ａ
はその光プローブである。光プローブ６ａは、非磁性体
で構成されている。この例の光変位計６は、プローブ６
ａから光ビーム７を出射すると共に、反射光をこのプロ
ーブ６ａで受光して得る。プローブ６ａから出射された
光ビームは、この例では試料３の端面の反射板３ｔに照
射される。光変位計６は、その反射板３ｔからの反射光
をプローブ６ａを介して受光して、その反射板３ｔの変
位を電圧変化に変換して出力信号Ｖλとして得る。

【００４２】次に、図２〜図５をも参照して、以上説明
した機構部分のさらに詳細な構成について説明する。な
お、図４は、図１のＡ−Ａ断面図、図５は機構部の中央
部の拡大断面図である。

【００４３】図２に示すように、ガラス管１の外側は、
ベークライト製の円筒状の筐体７に覆われている。この
筐体７は、ベース部材８に固定されている。ガラス管１
の冷却水の出入口１ａ、１ｂは、筐体７の外側に導出さ
れている。また、筐体７の管軸方向の両端部には、試料
３の出入りのためと、コイルブロックＣＢからのコイル
線材の端部を導出するためと、光変位計６のプローブ６
ａを挿入するために、開口部が設けられている。

【００４４】磁性体試料３は、試料保持部材３０により
保持される。すなわち、図２及び図５に示すように、こ
の例の場合、磁性体試料３は、細長い偏平薄板状とされ
ており、同様に細長い薄板状に構成された１対の非磁性
体板３１及び３２により挟まれて保持される。この非磁
性体板３１及び３２は、磁性体試料３を確実に保持でき
るように、できるだけ重量の重い方がよく、この例で
は、アルミナ磁器が用いられている。

【００４５】この例の場合、非磁性体板３１、３２の寸
法は、それぞれ、例えば、厚さ×幅×長さ＝２（ｍｍ）
×３１（ｍｍ）×２７７（ｍｍ）とされている。また、
試料３の寸法は、例えば、厚さ×幅×長さ＝１（ｍｍ）
×３０（ｍｍ）×２８０（ｍｍ）とされている。つま
り、試料３は、非磁性体板３１、３２より若干長く、そ
の分がプローブ６ａ側に突き出すようになされており、
その突き出した部分の端面が磁気ひずみにより変位す
る。このため、この端面に反射板３ｔが取り付けられ
る。

【００４６】さらに、コイル２の巻回方向の長さは、約
３９０ｍｍとされ、ガラス管１の外径は、４０ｍｍ、長
さは４００ｍｍとされている。また、コイル２の線材の
太さは、例えば直径が０．５ｍｍとされ、巻き数は、全
体で１５００〜２０００回とされている。

【００４７】対の非磁性体板３１、３２の長さ方向の一
端側は、保持アーム３３により固定される。この場合、
保持アーム３３は、非磁性体板３１、３２を、試料３を
挟んだ状態で、例えば捩子などにより固定する。対の非
磁性体板３１、３２の長さ方向の、反射板３ｔが取り付
けられる他端側は固定されず、測定状態においては、筐
体７あるいはベース８に固定されている保持台３４の上
に載置される。捩子を緩めて、保持アーム３３による対
の非磁性体板３１、３２の固定保持を解除し、試料３の
交換ができる。

【００４８】保持アーム３３は、試料３をガラス管１の
外に出して、交換等するために、保持アーム受け台３５
に対して、ガラス管１の管軸方向に沿って水平方向に摺
動自在に係合されている。保持アーム３３と、保持アー
ム受け台３５との摺動は、非常に軽快に行えるようにさ
れており、摺動後は、捩子などにより、保持アーム３３
が受け台３５に固定される。

【００４９】保持アーム受け台３５は、重量の大きい部
材で構成され、この例ではステンレス製とされている。
そして、水平方向の移動距離をより大きくするため、保
持アーム受け台３５も、ベース８に対して、保持アーム
３３と同じ方向に摺動自在に取り付けられており、捩子
などにより固定できるように構成されている。取っ手３
６は、保持アーム受け台３５の摺動を行う時に使用され
る。

【００５０】この場合、非磁性体板３１、３２による挾
持状態では、磁性体試料３は、その板面方向（ガラス管
１の管軸方向）には磁気ひずみによる伸縮が自在とな
る。しかし、非磁性体板３１、３２により挾持されてい
るため、磁性体試料３の厚み方向には、その伸縮が制限
されるようにされている。

【００５１】次に、コイルブロックＣＢの構成について
説明する。さぐりコイル４は、試料３を流れる磁束変化
（ｄφ／ｄｔ；ｔは時間）を検出するためのコイルであ
って、このコイル４に誘起される電圧から磁束密度Ｂを
求めるものである。このさぐりコイル４は、ガラス管１
の管軸方向を巻回方向とするソレノイドコイル状に巻回
され、ガラス管１内の空間に試料３を設置したとき、試
料３は、このコイル４のほぼ巻回中心に位置する状態と
されるものである。このコイル４は、図１のＡ−Ａ断面
図である図４と、主要部分の拡大図の図５に示すよう
に、非磁性体例えばマイラーからなる中空筒状ボビン４
１に巻回され、測定状態では、試料３がボビン４１の中
空部内に挿入される状態となる。

【００５２】ボビン４１の大きさは、その中空部の断面
積が、試料３を挟持した非磁性体板３１、３２の断面積
より若干大きく選定され、試料３の交換に支障が生じな
いようにされている。そして、ボビン４１は、非磁性体
板３１、３２の一方、例えば板３１の長さ方向のほぼ中
央位置に、接着などにより固定される。このさぐりコイ
ル４は、例えば、直径が０．１５ｍｍの導体の線材が、
巻回長さ３１ｍｍとして、３０回程度、ボビン４１に巻
回されて構成される。

【００５３】また、試料３のできるだけ近傍の磁界を測
定するための補正コイル５は、例えばマイラーなどの非
磁性体材料をコア５１、５２として、線材が巻回されて
構成され、さぐりコイル４の外周部分に固定される。こ
の例では、この補正コイル５は、図３に示すように、さ
ぐりコイル４の外周部分の、試料３の上方と、下方とに
おいて、それぞれコア５１、５２に線材が巻回されたも
のが直列に接続されて構成されている。

【００５４】この補正コイル５の巻回方向も、ガラス管
１の管軸方向に一致している。また、コア５１、５２の
断面積は、予め定められた値Ａとされている。この補正
コイル５としては、例えば、直径が０．０７〜０．１５
ｍｍの導体の線材が、巻回長さ２９ｍｍとして、１６０
〜２００回程度巻回されている。なお、補正コイル５
は、非磁性体のコアに線材を巻回したものではなく、空
心であってもよい。

【００５５】なお、図２に示すように、コイルブロック
ＣＢからのコイル４及び５のリード線端部４Ｌ、５Ｌ
は、ガラス管１の内部から筐体７とガラス管１の外壁と
の間の空間に導かれて、筐体７の外部に設けられる出力
端子と接続されている筐体７の内部端子に接続されてい
る。

【００５６】以上のように構成された磁気ひずみ測定装
置により、磁性体試料３の磁気ひずみを実際に測定する
前に、この例においては、磁性体試料３のガラス管１内
での管軸方向の設置位置が、ガラス管１に巻回されたコ
イル２の巻回方向の電気的中央位置と、試料３の管軸方
向の中央（電気的中央）位置とが一致するような位置と
なるような操作がなされる。電気的中央位置に一致して
いないときには、交番磁界により試料３自身が管軸方向
に位置を変更移動する状態になり、磁気ひずみのみを正
しく測定することができないからである。

【００５７】すなわち、磁性体試料３が、例えば多結晶
構造である場合には、磁区を構成する結晶は、種々の大
きさを有しており、磁界内に試料が置かれて磁性を呈す
るように磁区が整列したときに、その磁区の大きさの違
いから、電気的中央位置と、試料の物理的中央位置とが
一致しないのが一般的である。このため、物理的な中央
位置に寸法精度で、位置合わせをしても、電気的中央位
置にならない。

【００５８】また、コイル２に巻きむらがあったりする
とコイル巻回方向の物理的中央位置と電気的中央位置と
は一致しない。特に、この例の場合には、光変位計６の
プローブ６ａの先端と試料３の端面の反射板３ｔとの間
の間隙を、筐体７に設けられた除き窓７Ｗから見ること
ができるように、コイル２の対応する部分は、隙間を空
けるように巻線するため、コイル２の物理的中央位置
と、電気的中央位置とは、一致しない。このことは、前
述した従来の鏡による方法の場合も同様である。

【００５９】そこで、この例では、非磁性体板３１、３
２で試料３を挾んだ状態で保持アーム３３に固定し、ガ
ラス管１内のほぼ物理的中央位置に配置した後、実際の
測定を開始する前に、所定の電流、例えば図６Ａに示す
ような正の電流＋ｉｓあるいは図６Ｂに示すような負の
電流−ｉｓをコイル２に流す。このとき、保持アーム３
３を受け台３５に固定する捩子は緩めておき、受け台３
５に対して保持アーム３３が摺動自在となるようにして
おく。

【００６０】この場合に、位置合わせのためにコイル２
に供給する電流の大きさは、磁気ひずみを測定する場合
のような大電流である必要はなく、試料３を保持する保
持部材３０を移動させることができる程度の値であれば
よく、例えば２００ｍＡとされる。また、その電流の供
給時間は、例えば１０ｍ秒程度でよい。

【００６１】上記のように、正あるいは負の電流ｉｓを
流すと、試料３は、その電気的中央位置とコイル２の中
央位置とが一致するように、当該一致する位置を中央に
振動移動しようとする。

【００６２】上述したように、保持アーム３３と、保持
アーム受け台３５との摺動が非常に軽快に行えるように
されているため、受け台３５にアーム３３が固定されて
なければ、この試料３自身の動きに応じて、保持アーム
３３を含めて試料３を挾んだ対の非磁性板３１、３２が
左右に振動移動し、所定時間後、試料３の電気的中央位
置とコイル２の中央位置とが一致する位置で動きを停止
する。この所定時間の経過後、保持アーム３３を捩子に
より受け台３５に固定する。

【００６３】こうして、磁性体試料３の電気的中央位置
を、コイル２の電気的中央位置に合わせることができ
る。

【００６４】次に、この例では、実際の測定の開始前
に、光変位計６と、試料３との間の距離を、光変位計６
の出力変化と、試料３及び光変位計６のプローブ６ａ間
の距離変化とが直線性を有する状態の位置となるように
調整すると共に、光変位計６の直流オフセット除去を行
う。

【００６５】光変位計６は、一般に、光を照射させたと
きの、反射光の強度変化から光照射された部位の変位を
測定するものである。反射光の強度は、光変位計６のプ
ローブ６ａと測定対象部位との距離の自乗に反比例する
が、変位の測定を正確に行うためには、光変位計６の光
電変換出力特性として、直線性が良好な部分を使用する
必要がある。

【００６６】すなわち、図７Ａに示すように、試料３の
変位（伸び、縮み）を測定するときに、光変位計６の光
プローブ６ａの先端部と試料３の測定端面との間の距離
に対する光変位計の出力（静的な出力電圧ＳＥ）は、一
般に図７Ａの曲線ａに示すようなものとなる。

【００６７】この図７Ａに示すように、光変位計６の静
的な出力電圧ＳＥは、プローブ６ａの先端が試料３の測
定端面（当該端面に反射板が取り付けられている場合に
は、その反射板）に接した時点で０ボルトとなり、プロ
ーブ６ａの先端が試料端面から離れるにしたがって増大
し、最大１００ボルトに達する。ここまでを前縁とい
う。さらにプローブ６ａの先端が試料端面から遠ざかる
と減少し、０ボルトに戻る。この暫時に下がる区間を後
縁という。

【００６８】この例の場合、０ボルトから１００ボルト
というように、非常に大きい範囲の静的出力電圧を得る
ような光変位計を用いなければならないのは、この程度
の静的直流電圧範囲にしないと、非常に微小な磁気ひず
みを光変位計６の出力として検出できないからである。

【００６９】この光変位計６の静的出力電圧ＳＥにおい
て、試料の変位を測定するのに最適な直線性を保持でき
る領域は、電圧値で４０〜６０ボルト程度の範囲であ
り、光変位計６のプローブ６ａの先端と試料３の端面、
この例では端面の反射板３ｔとの距離が、この直線性の
良い部分となるように調整される。光変位計６の出力と
して使用する直線性が良好となる部分は、前縁と後縁の
どちらを用いてもよい。

【００７０】光変位計６の出力は、この直線性の良い部
分の直流電圧（例えば５０ボルト）に、図７Ａで曲線ｂ
の振動波形として示す磁気ひずみによる交流的変化分が
重畳されるものとなる。光変位計６の出力は、（直流分
＋変化分）＝（約５０ボルト±変化分の電圧）となるた
め、試料の伸び、縮みの変位振動が微小で、光変位計６
の出力としての変化が例えば数百ｍボルトと小さいと、
上記の直流分のために変化分の測定が困難になる。

【００７１】この場合の直流分はオフセット電圧と呼ば
れ、この発明の磁気ひずみ測定装置のような微小な変位
を測定する場合には、測定の支障となるので、この直流
オフセット電圧は除去する必要がある。

【００７２】光変位計６の上記の位置調整と、オフセッ
ト調整のために、この例においては、光変位計６は、図
２に示すように、摺動移動部材６０に取り付けられてい
る。摺動移動部材６０は、マイクロメータ６１を備え、
このマイクロメータ６１を調整することにより、そのメ
ータに示される距離だけ、プローブ６ａの先端が、ガラ
ス管１の管軸方向に摺動移動できるように構成されてい
る。

【００７３】また、この例においては、図１に示すよう
に、光変位計６の出力側には、オフセット除去回路６０
０が設けられている。このオフセット除去回路６００の
一実施例を、図８に示す。

【００７４】すなわち、この例では、光変位計６の直流
オフセット電圧を含む出力は、直流オフセット電圧除去
用の減算回路を構成する差動アンプ６０１の正側入力端
子（非反転入力端子）に入力される。また、この差動ア
ンプ６０１の負側入力端子（反転入力端子）にオフセッ
ト電圧発生器としてのアナログ直流信号発生器６０５か
らのオフセット電圧が供給されて、正側入力端子に入力
された信号から減算される。この結果、差動アンプ６０
１の出力として、変位計６の光電変換出力から直流オフ
セット電圧が除去された出力信号Ｖλ（図７Ａの波形ｃ
参照）が得られる。

【００７５】アナログ直流電圧発生器６０５からのオフ
セット電圧は、次のようにして設定される。すなわち、
差動アンプ６０１の出力に対して直流電圧弁別回路６０
２が設けられ、この弁別回路６０２で、減算回路６０１
の出力中の直流電圧が弁別される。弁別された電圧の値
は、電圧計６０３によって表示される。そして、直流電
圧弁別回路６０２で弁別された直流電圧は、スイッチ６
０４を介してアナログ直流信号発生器６０５に供給され
る。このアナログ直流信号発生器６０５からは、弁別さ
れた直流電圧と等しい直流電圧がオフセット電圧として
出力され、差動アンプ６０１の負側入力端子に供給され
る。

【００７６】このスイッチ６０４は、光変位計６を、出
力の上記前縁の部分で使用するか、上記後縁の部分で使
用するかを定めるときは、減算回路６０１の出力端から
負側入力端までのループを「断」としておく必要がある
からである。

【００７７】以上のようなオフセット除去回路６００を
用いてオフセット設定及び除去をしながら、出力の直線
性の良い位置になるように、光変位計６の位置を、マイ
クロメータ６１を用いて調整する。この例の場合には、
図７Ａに示すように、距離変位に対して出力変位が大き
い前縁の直線性の良い部分を使用する。

【００７８】すなわち、実際の測定に先立ち、マイクロ
メータ６１を操作して、プローブ６ａの先端を、試料３
の端面の反射板３ｔに近付けてゆく。電圧計６０３で減
算回路６０１の出力電圧をチェックすると、光変位計６
の光電変換出力電圧は、次第に上昇し、最大に達する。
さらに近付けて行くと出力電圧は減少してゆく。この減
少してゆく途中で測定を行う。光電変換出力の振幅変化
と距離変化の直線性が良くなった時点、例えば５０ボル
トとなった時点で、スイッチ６０４をオンにする。

【００７９】すると、直流電圧弁別回路６０２で、減算
回路６０１の出力中の直流成分が弁別され、電圧計６０
３にその電圧値が表示されると共に、その電圧値の直流
電圧がアナログ直流信号発生器６０５から発生し、減算
回路６０１に供給され、減算回路６０１の出力からオフ
セット電圧が除去されて、磁気ひずみ変位分の信号Ｖλ
のみが得られる。

【００８０】なお、以上の例では、減算回路６０１は光
変位計６の外部に設けたが、内部に設けても良い。ま
た、オフセット除去回路６００の全体を光変位計６の内
部に設けても良い。

【００８１】また、光変位計６がドリフト等が少ないも
のである場合には、マイクロメータ６１による光変位計
のプローブ６ａの先端の移動方向及び移動距離に連動し
て直流電圧を発生する直流電圧発生器を設け、その出力
をオフセット電圧として減算回路６０１の負側入力端子
に供給するようにしてもよい。

【００８２】この場合、予め、マイクロメータ６１を操
作して、そのときに減算回路６０１の出力に現れる直流
電圧を、直流電圧発生器に記憶しておくようにすること
により、直流電圧発生器から目的のオフセット電圧を得
ることができる。なお、この場合にも、オフセット電圧
の差動アンプ６０１への供給路を断続することができる
のが望ましい。

【００８３】以上のようにして、光変位計６の適正な位
置制御及び直流オフセット電圧の除去制御が行われた状
態において、光変位計６の校正を行う。この光変位計６
の校正は、光変位計６の出力が直線性のよい位置におい
て、マイクロメータ６１を操作してプローブ６ａの先端
を所定距離移動させたときに、出力電圧が幾らになるか
を検知して行う。例えば、２００μｍ移動させたとき、
出力がａボルトであれば、１μｍ移動させたときには、
ａ／２００ボルトになるという具合に校正を行う。

【００８４】なお、光変位計６としては、細く絞ったビ
ームよりも太いビームスポット径の光ビームを用いる。
ビームを微細に絞ったものを使用する場合には、ビーム
が照射される面に存在する凹凸も、ひずみとして検出し
てしまうおそれがあるからである。

【００８５】以上のように、試料３と磁界発生用コイル
２との電気的中央位置の位置合わせと、光変位計６の校
正を終了した後、コイル２に、周波数が、例えば５０Ｈ
ｚ、２００Ｈｚ、４００Ｈｚ、実効値が約１Ａ程度の交
番電流ｉを流す。すると、ガラス管１の管軸方向に交番
磁界が誘起され、この交番磁界により、磁性体試料３に
は、前述したように、電流ｉの周波数の２倍の周波数で
振動する磁気ひずみが生じる。この場合、この磁気ひず
みは、試料３の板面方向（管軸方向）の伸び縮みとして
現れ、試料３の端面に取り付けられた反射板３ｔが管軸
方向に磁気ひずみに応じて変位する。光変位計６は、そ
の反射板３ｔからの反射光をプローブ６ａを介して受光
して、試料３の端面の振動変位を電圧変化に変換し、オ
フセット除去回路６００からその変化分だけを出力信号
Ｖλとして得る。

【００８６】また、さぐりコイル４の両端４ａ、４ｂ間
には、交番磁界によりボビン４１内を通る磁束φの変化
に応じた電圧ＶＢが得られる。ボビン４１内を通る磁束
は、ボビン内の試料３を除く部分を通る磁束と、試料３
を通る磁束との和からなっている。

【００８７】さらに、補正コイル５の両端５ａ、５ｂ間
には、コア５１、５２の断面積Ａの和の空間の部分の磁
束変化に応じた電圧ＶＨが得られる。コア５１、５２は
非磁性体であり、電圧ＶＨは、このコア５１、５２部分
の空間の磁界に対応したものとなる。

【００８８】オフセット除去回路６００からの出力信号
Ｖλと、さぐりコイル４及び補正コイル５に得られる電
圧ＶＢ及びＶＨは、それぞれシグナルコンディショナー
２１において、増幅されると共に、不要な高域成分及び
低域成分が除去される。

【００８９】このシグナルコンディショナー２１で変位
出力Ｖλ、電圧ＶＢ、電圧ＶＨを上記のようにして処理
した結果の出力信号Ｓλ、ＳＢ、ＳＨは、Ａ／Ｄコンバ
ータ２２に供給されて、デジタル信号Ｄλ、ＤＢ、ＤＨ
に変換され、バッファメモリ２３に、一時蓄えられる。
このメモリ２３に蓄えられたデジタル信号Ｄλ、ＤＢ、
ＤＨは、平均化回路２４に供給される。

【００９０】この平均化回路２４は、トリガタイミング
を基準にした平均を求める処理を行う。この例の場合に
は、交番信号発生器１１からの交番信号が、トリガ発生
器１３に供給されて、交番信号に同期したトリガ信号Ｔ
Ｇがこれより得られ、このトリガ信号ＴＧが平均化回路
２４に供給される。

【００９１】平均化回路２４では、交番信号に同期した
このトリガ信号ＴＧによりトリガされて、各デジタル信
号の平均化処理が行われる。平均化回路２４の各入力信
号には、交番信号に同期した目的の変位や電圧以外のノ
イズ成分も含まれるが、この平均化処理により、交番信
号に同期した成分以外の不必要なノイズ成分が除去され
る。

【００９２】図９Ａは、平均化回路２４の入力時の光変
位計６の出力信号であり、図９Ｂは、その平均化処理後
の出力信号Ｅλである。また、図９Ｃは、同じタイムス
ケールにおける、さぐりコイル４からの電圧ＶＢの平均
化処理出力ＥＢの一例である。補正コイル５からの電圧
ＶＨの平均化処理出力ＥＨも、同様にして、ノイズ除去
され、電流ｉに応じた正弦波状波形となる。

【００９３】こうして、平均化回路２４において、ノイ
ズ除去された各出力Ｅλ、ＥＢ、ＥＨは、マイコンで構
成される信号処理回路２５に供給され、試料３の近傍の
空間の磁界Ｈ、試料３の部分の磁束密度Ｂ、これら磁界
Ｈ及びＢの条件下における試料３の磁気ひずみλが求め
られる。

【００９４】すなわち、コイル５の誘起起電力からから
得られる平均化電圧ＥＨは、コア５１、５２が占める空
間部分の磁束の変化（ｄφ／ｄｔ：ｔは時間）に応じた
ものであり、これを積分することによりコア５１、５２
が占める空間部分を通る磁束φが求められる。コア５
１、５２の部分の断面積は、既知であるので、この磁束
φから、試料３の近傍の空間の磁束密度Ｂａが求めら
れ、さらに、空間の透磁率は約１であるので、Ｈ≒Ｂａ
となり、試料３の近傍の磁界Ｈが求められる。

【００９５】また、出力ＥＢから試料３を通る磁束が求
められ、試料３の断面積から試料３の部分の磁束密度Ｂ
が求められる。すなわち、出力ＥＢは、ボビン４１内の
空間部分を通る磁束の変化と考えることができる。ボビ
ン４１内の磁束は、試料３の透磁率が非常に大きいの
で、試料３の部分（断面積は既知）にほぼ集中する。試
料３の断面積は、既知であるから、試料３の部分の磁束
密度Ｂを求めることができる。また、磁界Ｈと、この磁
束密度Ｂとから、試料３の透磁率μを求めることができ
る。

【００９６】図１０は、この信号処理回路２５の演算処
理の流れを機能ブロックで表現した図である。以下、こ
の図１０を参照しながら信号処理回路２５の演算処理を
説明する。

【００９７】この信号処理回路２５では、平均化回路２
４からの電圧ＥＨが、Ｈ補正手段２０１に供給されると
共に、平均化回路２４からの電圧ＥＢがＢ−Ｈ補正定数
算出手段２１１に供給される。これらの手段２０１及び
２１１は、コイル４とコイル５との間の相互誘導による
電圧ＥＨ及び電圧ＥＢについての波形補正を行う。

【００９８】すなわち、コイル４及びコイル５には、前
述したように、コイル２に交番電流ｉが流れることによ
り発生する交番磁界によって起電力が誘起され、これに
よりそれぞれのコイル４、５に電流が流れる。このた
め、これらのコイル４及び５間においても、電磁誘導が
生じる。この相互誘導のため、電圧ＥＨにはコイル４に
流れる電流による誘導成分が乗る。

【００９９】図１１Ａは、コイル５により検出される磁
界を示し、これは電流ｉをコイル２に供給したことによ
り発生する正弦波状磁界成分３０１に、コイル４により
検出される磁束密度Ｂに対応した成分３０２が重畳され
た状態のものとなる。この成分３０２は、図１１Ｂの波
形３０３に示す磁束密度Ｂの検出出力とは逆相である
が、磁束密度Ｂと相似波形を有している。Ｂ−Ｈ補正定
数算出手段２１１は、磁束密度Ｂが成分３０２に等しい
振幅となるようにするための乗算係数Ｋ１を平均化出力
電圧ＥＢから算出し、その乗算係数を磁束密度の検出出
力に乗算した値に対応した補正信号ＣｓをＨ補正手段２
０１に供給する。

【０１００】値Ｋ１は、コイル５の巻き数及びコア５
１、５２の断面積、コイル４の巻き数及び巻回部分の断
面積などに基づいて求めることができる。

【０１０１】Ｈ補正手段２０１では、この補正信号Ｃｓ
が電圧ＥＨに加算されて、成分３０２が相殺されて除去
される。この結果、Ｈ補正手段２０１からは、図１１Ｃ
に示すような正弦波状成分３０１のみからなる電圧ＥＨ
１が得られる。この電圧ＥＨ１は、平均値算出手段２０
２に供給される。

【０１０２】この平均値算出手段２０２は、冒頭で述べ
たように、コイル２に供給される電流ｉは、一般に歪み
に伴うオフセットを有するため、電圧ＥＨ１も、直流オ
フセットを有するものとなってしまうので、その直流オ
フセット分を補償するために設けられている。すなわ
ち、平均値算出手段２０２では、Ｈ補正手段２０１から
の電圧ＥＨ１の直流オフセット電圧ＯＤが算出される。
この直流オフセット電圧ＯＤは、図１に示した差動アン
プ１２の他方の入力端子に供給される。これにより、磁
界発生用コイル２に供給される電流ｉの直流オフセット
分が除去されるようにフィードバック制御がかかる。

【０１０３】こうして、平均値算出手段２０２からは、
直流オフセットのない正弦波状磁界に応じた出力電圧Ｅ
Ｈ２が得られる。この電圧ＥＨ２は定数乗算手段２０３
に供給され、電圧値から磁界の値（ケスラー）への変換
が行われる。

【０１０４】この定数乗算手段２０３の出力は、積分手
段２０４に供給され、前述した磁束変化分を積分するこ
とにより、磁界Ｈが求められる。この積分手段２０４
は、図１２に示すように、ＦＦＴ（ファースト・フーリ
エ・トランスファー）手段２０４１と、１／ｊω（ただ
し、ω＝２πｆ）の乗算手段２０４２と、ＩＦＦＴ（イ
ンバートＦＦＴ＝逆ＦＦＴ）手段２０４３とが縦続接続
されて構成される。

【０１０５】この積分手段２０４の出力信号は、補正曲
線算出手段２０５に供給される。この補正曲線算出手段
２０５は、積分手段２０４でＦＦＴ方式の積分を行う場
合には、積分出力の平均値が例えば図１３に示すように
漸減あるいは漸増するような傾斜を有してしまうので、
その傾斜分に対応した低周波数の成分を補正曲線として
求めるものである。この補正曲線算出手段２０５からの
補正曲線成分は、減算手段２０６に供給され、積分手段
２０４の積分出力から減算されて除去され、図１４に示
すようにされる。

【０１０６】しかし、図１４に示す減算手段２０６の出
力は、漸増あるいは漸減の傾向は除去されたものとなる
が、直流オフセットは残留する。この減算手段２０６の
出力中の直流オフセットは、直流キャンセル手段２０７
において除去される。こうして、この直流キャンセル手
段２０７から試料３の近傍の空間の磁界Ｈの検出値出力
が得られる。

【０１０７】また、平均値回路２４からの電圧ＥＢは、
前述したＢ−Ｈ補正定数算出手段２１１において、コイ
ル５からの誘導による影響を除去した後、定数乗算手段
２１２に供給され、電圧値が磁束変化の単位系の値、す
なわち、ｄφ／ｄｔの値に変換された後、積分手段２１
３に供給されて、磁束密度Ｂが求められる。この積分手
段２１３は、上述の積分手段２０４と全く同様に、ＦＦ
Ｔ手段と、１／ｊωの乗算手段と、逆ＦＦＴ手段とが縦
続接続されて構成される。

【０１０８】この積分手段２１３の出力信号は、補正曲
線算出手段２１４に供給され、前述の磁界の検出の場合
と同様にして、積分手段２１３の積分出力の漸減あるい
は漸増するような傾斜に対応した低周波数の成分が補正
曲線として求められる。そして、この補正曲線算出手段
２１４からの補正曲線成分は、補正曲線算出手段２０５
とは逆極性となっているので、加算手段２１５に供給さ
れ、積分手段２１３の積分出力に加算されて除去され
る。さらに、この加算手段２１５の残留直流オフセット
は、直流キャンセル手段２１６において除去される。こ
うして、この直流キャンセル手段２１６から試料３の部
分の磁束密度Ｂの検出値出力が得られる。

【０１０９】また、平均化回路２４からの出力Ｅλから
は、磁気ひずみλが求められる。すなわち、電圧Ｅλは
定数乗算手段２２１に供給されて、前述した光変位計６
の校正に対応した定数等が乗算されて、電圧値からひず
み値に変換される。この定数乗算手段２２１の出力は、
デジタルスムーシング処理手段２２２を通じて補正曲線
算出手段２２３に供給されると共に、加算手段２２４に
供給され、さらに、補正曲線算出手段２２３の出力が加
算手段２２４に供給され、この加算手段２２４から磁気
ひずみλの検出値出力が得られる。

【０１１０】そして、直流キャンセル手段２０７及び２
１６からの磁界Ｈ及び磁束密度Ｂの検出値と、加算手段
２２４からの磁気ひずみλとが出力装置２６に供給され
る。そして、この出力装置２６においては、磁界Ｈと磁
束密度Ｂとの関係、磁界Ｈと磁気ひずみλとの関係、磁
束密度Ｂと磁気ひずみλとの関係が、図１０に示すよう
に、その一方がＸ軸、他方がＹ軸としてＣＲＴディスプ
レイに表示される。また、磁界Ｈ、磁束密度Ｂ、ひずみ
λの、各値がそれぞれ表示される。さらに、ユーザーの
操作などにより、プリンターによりこれらの関係のグラ
フや、各値が記録紙に出力される。

【０１１１】図１５Ａは、求められた磁界Ｈと、磁束密
度Ｂとを示し、図１５Ｂは、両者の関係を示すいわゆる
磁気ヒステリシス曲線である。図１６Ａは、磁界Ｈと磁
気ひずみλの波形をそれぞれ示し、図１６Ｂは、両者の
関係、つまり磁界−磁気ひずみ（Ｈ−λ）の関係を示し
ている。図１５及び図１６は、交番電流として、２００
Ｈｚ、０．６Ａの電流を、コイル２に流して、新規な珪
素綱板の磁気ひずみを測定した場合である。

【０１１２】同様に、図１７Ａは、磁束密度Ｂと磁気ひ
ずみλの波形をそれぞれ示し、図１７Ｂは、両者の関
係、つまり磁束密度−磁気ひずみ（Ｂ−λ）の関係を示
している。この図の例では、４００Ｈｚ、１．１２Ａの
交番電流をコイル２に流している。

【０１１３】この発明の発明者による、上記の磁性体材
料の上記ひずみの測定の結果、この発明によれば、試料
が１ｍであるとき、１０^-9ｍまでの磁気ひずみの測定が
可能であることが判明した。

【０１１４】なお、以上の例は、磁気ひずみ測定装置の
場合の実施例であるが、この発明は、界磁コイルにより
正弦波状磁界を発生させ、この正弦波状磁界内で種々の
磁気的測定をする場合のすべてに適用可能である。

【０１１５】

【発明の効果】以上説明したように、この発明において
は、磁界発生コイルに交番電流を流して交番磁界を発生
し、この交番磁界中に試料を配置して磁気特性を測定す
る装置において、この交番磁界に応じた電圧を得る磁界
検出コイルを設け、この磁界検出コイルに得られる電圧
の平均値をオフセットとして、磁界発生コイルに供給す
る交番電流より除去するようにしたので、常に、正確な
交番磁界で測定を行うことができる。

【０１１６】また、試料近傍の磁界を検出する第２のコ
イルに、試料を通る磁束密度を検出する第３のコイルか
ら相互誘導される成分を除去した後、この第２のコイル
の平均値をオフセットとして第１のコイルに印加する電
圧から除去するようにしたので、より正確な磁気的空間
内で試料の磁気的特性を測定することができる。そし
て、このような正確な交番磁界中において、試料の磁気
ひずみを測定するようにしたので、従来より正確で、精
細な磁気ひずみ測定をすることができる。

【０１１７】また、この発明の磁気ひずみ測定装置は、
従来の磁気ひずみ測定装置のように、鏡を用いて磁気ひ
ずみを間接的に測定するのではなく、例えば光変位計な
どを用いて直接的に磁気ひずみを試料の端面の変位とし
て測定するようにした装置であり、この発明の光変位計
の直流オフセット除去装置を用いることにより、より高
精細に磁気ひずみを測定することができる。

【０１１８】また、この発明の磁気ひずみ測定装置は、
従来の、試料に鏡を張り付ける方法のように、試料に余
分なものを付け加えることはしないので、この点でも、
より高精度の磁気ひずみの測定が可能になる。

【０１１９】また、磁性体試料を非磁性体からなる対の
板で挟んで保持するようにしたので、磁性体試料自身の
位置変動や、測定目的の変位方向以外の変位を制限する
ことができ、この点でも測定精度を向上させることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による磁気ひずみ測定装置の一実施例
の構成を示す図である。

【図２】この発明による磁気ひずみ測定装置の一実施例
の機構部の構成例を示す図である。

【図３】この発明による磁界発生装置の一実施例の要部
の構成を説明するための図である。

【図４】図１の例の要部の構成を詳細に説明するための
図である。

【図５】図１の例の要部の構成の拡大断面図である。

【図６】この発明の磁気ひずみ測定装置において、測定
開始前に磁界発生用コイルに供給する電流の一例を説明
するための図である。

【図７】光変位計の出力特性を説明するための図であ
る。

【図８】この発明による光変位計の直流オフセット電圧
除去回路の一実施例のブロック図である。

【図９】この発明による磁気ひずみ測定装置の一実施例
の各部の出力信号波形の例を示す図である。

【図１０】図１の実施例の信号処理回路２４の機能ブロ
ック図である。

【図１１】図１０の動作を説明するための図である。

【図１２】図１０に用いられる積分手段の構成例を示す
図である。

【図１３】図１０の動作を説明するための図である。

【図１４】図１０の動作を説明するための図である。

【図１５】この発明による磁気ひずみ測定装置で求めら
れた磁界と磁束密度の波形及びその関係の一例を示す図
である。

【図１６】この発明による磁気ひずみ測定装置で求めら
れた磁界と磁気ひずみの波形及びその関係の一例を示す
図である。

【図１７】この発明による磁気ひずみ測定装置で求めら
れた磁束密度と磁気ひずみの波形及びその関係の一例を
示す図である。

【図１８】磁気ひずみの発生メカニズムを説明するため
の図である。

【図１９】従来の磁気ひずみ測定装置の一例を説明する
ための図である。

【符号の説明】

１ガラス管２交番磁界発生用のコイル３磁性体試料４さぐりコイル５補正コイル６光変位計６ａ光プローブ１１交番信号発生器１２オフセット除去用アンプ１３トリガ信号発生器２２Ａ／Ｄコンバータ２３バッファメモリ２４平均化回路２５信号処理回路３０試料保持部材４１ボビン３１、３２非磁性体板５１、５２コア６１マイクロメータ６０１減算回路６０２直流電圧弁別回路６０４アナログ直流信号発生器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】円筒状に導体の線材が巻回されて構成さ
れる磁界発生用の第１のコイルと、この第１のコイルの内部空間に交番磁界を生じさせるた
めに、この第１のコイルに供給する交番信号を発生する
交番信号発生器と、上記第１のコイルの内部空間内に、磁性体試料を配置す
るための試料保持部材と、上記試料の近傍に配置され、上記第１のコイルによる発
生磁界を検出するための第２のコイルと、上記第２のコイルに得られる誘起電圧の平均値を求める
平均値算出手段と、上記交番信号発生器と上記第１のコイルとの間に設けら
れ、上記平均値算出手段からの平均値出力を上記交番信
号からオフセットとして除去するオフセット除去手段と
を備える磁気特性測定装置。
【請求項２】円筒状に導体の線材が巻回されて構成さ
れる磁界発生用の第１のコイルと、この第１のコイルの内部空間に交番磁界を生じさせるた
めに、この第１のコイルに供給する交番信号を発生する
交番信号発生器と、上記第１のコイルの内部空間内に、磁性体試料を配置す
るための試料保持部材と、上記試料の近傍に配置され、上記第１のコイルによる発
生磁界を検出するための第２のコイルと、上記試料の部分の磁束密度を検出するための第３のコイ
ルと、上記第３のコイルに得られる誘起電圧に基づいて上記第
２のコイルの誘起電圧を補正する補正手段と、上記補正手段からの上記第２のコイルの誘起電圧の平均
値を求める平均値算出手段と、上記交番信号発生器と上記第１のコイルとの間に設けら
れ、上記平均値算出手段からの平均値出力を上記交番信
号からオフセットとして除去するオフセット除去手段と
を備える磁気特性測定装置。
【請求項３】円筒状に導体の線材が巻回されて構成さ
れる磁界発生用の第１のコイルと、この第１のコイルの内部空間に交番磁界を生じさせるた
めに、この第１のコイルに供給する交番信号を発生する
交番信号発生器と、上記第１のコイルの内部空間内に、磁性体試料を配置す
るための試料保持部材と、上記試料の近傍に配置され、上記第１のコイルによる発
生磁界を検出するための第２のコイルと、上記第２のコイルに得られる誘起電圧の平均値を求める
平均値算出手段と、上記交番信号発生器と上記第１のコイルとの間に設けら
れ、上記平均値算出手段からの平均値出力を上記交番信
号からオフセットとして除去するオフセット除去手段
と、上記磁性体試料の磁気ひずみによる変位を求める磁気ひ
ずみ検出手段とを備え、上記第２のコイルに得られる上記誘起電圧出力と、上記
磁気ひずみ検出手段の出力信号とから、上記磁性体試料
の近傍の磁気特性と、その磁気特性条件下で上記磁性体
試料に生じる磁気ひずみの量との関係を求めるようにし
た磁気ひずみ測定装置。
【請求項４】円筒状に導体の線材が巻回されて構成さ
れる磁界発生用の第１のコイルと、この第１のコイルの内部空間に交番磁界を生じさせるた
めに、この第１のコイルに供給する交番信号を発生する
交番信号発生器と、磁性体試料を挟んで保持する１対の非磁性体板を備え、
上記磁性体試料の挟持された面の方向が、上記第１のコ
イルの巻回方向と一致する状態で、上記磁界発生用の第
１のコイルにより囲まれる空間内のほぼ中央部であっ
て、かつ、上記第１のコイルの巻回方向のほぼ中央部
に、上記磁性体試料を配置するための試料保持部材と、上記試料の近傍の磁気特性を検出するために、上記１対
の非磁性体板の上記試料を挟持する部分の周囲におい
て、上記試料保持部材に対して固定される第２のコイル
と、上記第２のコイルに得られる上記交番磁界に応じた誘起
電圧の平均値を求める平均値算出手段と、上記交番信号発生器と上記第１のコイルとの間に設けら
れ、上記平均値算出手段からの平均値出力を上記交番信
号からオフセットとして除去するオフセット除去手段
と、上記試料保持部材の１対の非磁性体板間の上記磁性体試
料の端面あるいはこの端面に取り付けられた反射板に光
ビームを照射し、その反射光から、上記磁性体試料の上
記端面の変位を検出する光変位計とを備え、上記第２のコイルに得られる誘起電圧出力と、上記光変
位計の出力信号とから、上記磁性体試料の近傍の磁気特
性と、その磁気特性条件下で上記磁性体試料に生じる磁
気ひずみの量との関係を求めるようにした磁気ひずみ測
定装置。