JPH07280904A - Ｓｑｕｉｄ磁束計のキャリブレーション方法 - Google Patents
Ｓｑｕｉｄ磁束計のキャリブレーション方法Info
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- JPH07280904A JPH07280904A JP6097023A JP9702394A JPH07280904A JP H07280904 A JPH07280904 A JP H07280904A JP 6097023 A JP6097023 A JP 6097023A JP 9702394 A JP9702394 A JP 9702394A JP H07280904 A JPH07280904 A JP H07280904A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 断熱容器内等のＳＱＵＩＤ磁束計の位置推定
の精度を向上しＳＱＵＩＤ磁束計の磁場感度を正確に校
正しうるキャリブレーション方法を提供する。 【構成】 校正すべきＳＱＵＩＤ磁束計の近傍に設置位
置が既知のＮ個の磁場発生コイルＣ1 〜ＣN を設置し既
知電流を順次印加した場合の任意の磁場発生コイルＣj
がＳＱＵＩＤ磁束計位置で作る磁場の理論値から算出さ
れるＳＱＵＩＤ磁束計の出力電圧の理論値と出力電圧の
測定値の差から、最小自乗法によりＳＱＵＩＤ磁束計ベ
クトル位置ｒp と検出磁場方向ベクトルｎp と磁場感度
スカラー値ｇp の各パラメータを推定する。
の精度を向上しＳＱＵＩＤ磁束計の磁場感度を正確に校
正しうるキャリブレーション方法を提供する。 【構成】 校正すべきＳＱＵＩＤ磁束計の近傍に設置位
置が既知のＮ個の磁場発生コイルＣ1 〜ＣN を設置し既
知電流を順次印加した場合の任意の磁場発生コイルＣj
がＳＱＵＩＤ磁束計位置で作る磁場の理論値から算出さ
れるＳＱＵＩＤ磁束計の出力電圧の理論値と出力電圧の
測定値の差から、最小自乗法によりＳＱＵＩＤ磁束計ベ
クトル位置ｒp と検出磁場方向ベクトルｎp と磁場感度
スカラー値ｇp の各パラメータを推定する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ＳＱＵＩＤ（Supercon
ducting Quantum Interference Device ：超伝導量子干
渉デバイス）を使用して磁場を計測するＳＱＵＩＤ磁束
計あるいはフラックスゲート等の磁束計のシステム校正
のためのキャリブレーション方法に関する。ここに、Ｓ
ＱＵＩＤとは、液体ヘリウムや液体窒素等により断熱容
器（クライオスタットやデュワー等）内で低温状態に維
持され、ループ内にジョセフソン接合を含む超伝導ルー
プであるＳＱＵＩＤループに直流電流をバイアス電流と
して印加して駆動し、このＳＱＵＩＤループ内に、ピッ
クアップコイルや入力コイル等を介して外部からの磁束
を結合して印加すると、ＳＱＵＩＤループに周回電流が
誘起され、ループ内のジョセフソン接合における量子的
な干渉効果により、印加された外部磁束の微弱な変化を
出力電圧の大きな変化に変換するトランスデューサとし
て動作することを利用して、微小磁束変化を測定する素
子である。
ducting Quantum Interference Device ：超伝導量子干
渉デバイス）を使用して磁場を計測するＳＱＵＩＤ磁束
計あるいはフラックスゲート等の磁束計のシステム校正
のためのキャリブレーション方法に関する。ここに、Ｓ
ＱＵＩＤとは、液体ヘリウムや液体窒素等により断熱容
器（クライオスタットやデュワー等）内で低温状態に維
持され、ループ内にジョセフソン接合を含む超伝導ルー
プであるＳＱＵＩＤループに直流電流をバイアス電流と
して印加して駆動し、このＳＱＵＩＤループ内に、ピッ
クアップコイルや入力コイル等を介して外部からの磁束
を結合して印加すると、ＳＱＵＩＤループに周回電流が
誘起され、ループ内のジョセフソン接合における量子的
な干渉効果により、印加された外部磁束の微弱な変化を
出力電圧の大きな変化に変換するトランスデューサとし
て動作することを利用して、微小磁束変化を測定する素
子である。
【０００２】
【従来の技術】従来、測定する磁場強度とＳＱＵＩＤ磁
束計の出力電圧値との関係を校正するキャリブレーショ
ン方法としては、デュワー等の断熱容器内の底部付近等
に設置されたＳＱＵＩＤ磁束計の近傍に一つの円形コイ
ルあるいは直線電線などを設置し、この円形コイルある
いは直線電線に電流を印加して磁場を発生させ、このと
きの電流値とＳＱＵＩＤ磁束計までの距離とからＳＱＵ
ＩＤ磁束計位置での磁場強度の理論値を計算し、ＳＱＵ
ＩＤ磁束計から出力される出力電圧値との関係からＳＱ
ＵＩＤ磁束計の磁場感度のキャリブレーションを行う方
法が知られている。
束計の出力電圧値との関係を校正するキャリブレーショ
ン方法としては、デュワー等の断熱容器内の底部付近等
に設置されたＳＱＵＩＤ磁束計の近傍に一つの円形コイ
ルあるいは直線電線などを設置し、この円形コイルある
いは直線電線に電流を印加して磁場を発生させ、このと
きの電流値とＳＱＵＩＤ磁束計までの距離とからＳＱＵ
ＩＤ磁束計位置での磁場強度の理論値を計算し、ＳＱＵ
ＩＤ磁束計から出力される出力電圧値との関係からＳＱ
ＵＩＤ磁束計の磁場感度のキャリブレーションを行う方
法が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来のＳ
ＱＵＩＤ磁束計キャリブレーション方法では、ＳＱＵＩ
Ｄ磁束計が不透明なデュワー等の断熱容器内に設置され
ているためその正確な位置を求めることが困難であるこ
とから、ＳＱＵＩＤ磁束計位置での磁場強度の理論値に
誤差が生じ、その結果、磁場感度にも誤差が生じる、と
いう問題点があった。本発明は、上記の問題点を解決す
るためになされたものであり、断熱容器内等のＳＱＵＩ
Ｄ磁束計の位置推定の精度を向上しＳＱＵＩＤ磁束計の
磁場感度を正確に校正しうるキャリブレーション方法を
提供することを目的とする。
ＱＵＩＤ磁束計キャリブレーション方法では、ＳＱＵＩ
Ｄ磁束計が不透明なデュワー等の断熱容器内に設置され
ているためその正確な位置を求めることが困難であるこ
とから、ＳＱＵＩＤ磁束計位置での磁場強度の理論値に
誤差が生じ、その結果、磁場感度にも誤差が生じる、と
いう問題点があった。本発明は、上記の問題点を解決す
るためになされたものであり、断熱容器内等のＳＱＵＩ
Ｄ磁束計の位置推定の精度を向上しＳＱＵＩＤ磁束計の
磁場感度を正確に校正しうるキャリブレーション方法を
提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本願の第１の発明に係るＳＱＵＩＤ磁束計のキャリ
ブレーション方法は、校正すべきＳＱＵＩＤ磁束計の近
傍に設置位置が既知のＮ個の磁場発生コイルＣ1 〜ＣN
を設置し、当該各磁場発生コイルＣ1 〜ＣN に電流値が
既知の既知電流を順次印加した場合の前記Ｎ個の磁場発
生コイルＣ1 〜ＣN のうちの磁場発生コイルＣj が前記
ＳＱＵＩＤ磁束計の位置ベクトルｒp で作る磁場の理論
ベクトル値をＢ（ｒp：Ｃj）とし、前記ＳＱＵＩＤ磁束
計の検出磁場の方向を示す単位ベクトルをｎp とし、磁
場感度スカラー値をｇp とし、前記既知電流が印加され
た磁場発生コイルＣj による前記ＳＱＵＩＤ磁束計の出
力電圧測定値をＶpjとしたとき、下式
め、本願の第１の発明に係るＳＱＵＩＤ磁束計のキャリ
ブレーション方法は、校正すべきＳＱＵＩＤ磁束計の近
傍に設置位置が既知のＮ個の磁場発生コイルＣ1 〜ＣN
を設置し、当該各磁場発生コイルＣ1 〜ＣN に電流値が
既知の既知電流を順次印加した場合の前記Ｎ個の磁場発
生コイルＣ1 〜ＣN のうちの磁場発生コイルＣj が前記
ＳＱＵＩＤ磁束計の位置ベクトルｒp で作る磁場の理論
ベクトル値をＢ（ｒp：Ｃj）とし、前記ＳＱＵＩＤ磁束
計の検出磁場の方向を示す単位ベクトルをｎp とし、磁
場感度スカラー値をｇp とし、前記既知電流が印加され
た磁場発生コイルＣj による前記ＳＱＵＩＤ磁束計の出
力電圧測定値をＶpjとしたとき、下式
【数３】 が最小となるように前記ＳＱＵＩＤ磁束計位置ベクトル
ｒp と検出磁場方向ベクトルｎp と磁場感度スカラー値
ｇp の各パラメータを推定するように構成される。ま
た、本願の第２の発明に係るＳＱＵＩＤ磁束計のキャリ
ブレーション方法は、校正すべきＳＱＵＩＤ磁束計の近
傍に設置位置が既知のＮ個の磁場発生コイルＣ1 〜ＣN
を設置し、当該各磁場発生コイルＣ1 〜ＣN に電流値お
よび周波数ｆ1 〜ｆN が既知の既知電流を同時に印加し
た場合の前記Ｎ個の磁場発生コイルＣ1 〜ＣN が前記Ｓ
ＱＵＩＤ磁束計の位置ベクトルｒp で作る磁場の理論ベ
クトル値をＢ（ｒp：Ｃj）とし、前記ＳＱＵＩＤ磁束計
の検出磁場の方向を示す単位ベクトルをｎp とし、磁場
感度スカラー値をｇp とし、前記各既知電流が印加され
たＮ個の磁場発生コイルＣ1 〜ＣN による前記ＳＱＵＩ
Ｄ磁束計の出力電圧測定値をフーリエ変換して得られる
各周波数成分ｆj ごとの出力電圧値強度をＶpjとしたと
き、下式
ｒp と検出磁場方向ベクトルｎp と磁場感度スカラー値
ｇp の各パラメータを推定するように構成される。ま
た、本願の第２の発明に係るＳＱＵＩＤ磁束計のキャリ
ブレーション方法は、校正すべきＳＱＵＩＤ磁束計の近
傍に設置位置が既知のＮ個の磁場発生コイルＣ1 〜ＣN
を設置し、当該各磁場発生コイルＣ1 〜ＣN に電流値お
よび周波数ｆ1 〜ｆN が既知の既知電流を同時に印加し
た場合の前記Ｎ個の磁場発生コイルＣ1 〜ＣN が前記Ｓ
ＱＵＩＤ磁束計の位置ベクトルｒp で作る磁場の理論ベ
クトル値をＢ（ｒp：Ｃj）とし、前記ＳＱＵＩＤ磁束計
の検出磁場の方向を示す単位ベクトルをｎp とし、磁場
感度スカラー値をｇp とし、前記各既知電流が印加され
たＮ個の磁場発生コイルＣ1 〜ＣN による前記ＳＱＵＩ
Ｄ磁束計の出力電圧測定値をフーリエ変換して得られる
各周波数成分ｆj ごとの出力電圧値強度をＶpjとしたと
き、下式
【数４】 が最小となるように前記ＳＱＵＩＤ磁束計位置ベクトル
ｒp と検出磁場方向ベクトルｎp と磁場感度スカラー値
ｇp の各パラメータを推定するように構成される。上記
において、前記ＳＱＵＩＤ磁束計のキャリブレーション
方法によって校正されたＭ個のＳＱＵＩＤ磁束計の近傍
に設置位置ベクトルｒと方向ベクトルｎと電流値ｉの値
Ｓ＝（ｒ，ｎ，ｉ）が既知の評価用磁場源を設置し、当
該評価用磁場源による前記Ｍ個のＳＱＵＩＤ磁束計の出
力電圧値Ｖ* を測定し、当該出力電圧値Ｖ* に基づき、
前記評価用磁場源の位置ベクトルｒ* 、方向ベクトルｎ
* 、電流値ｉ* の値Ｓ* ＝（ｒ* ，ｎ* ，ｉ* ）を推定
し、当該推定値Ｓ* と真の値Ｓとの差である下式 Ｅ（ｒe ，ｎe ，ｉe ）＝Ｓ（ｒ，ｎ，ｉ）−Ｓ* （ｒ
* ，ｎ* ，ｉ* ） により前記キャリブレーション方法による推定誤差を評
価するようにしてもよい。
ｒp と検出磁場方向ベクトルｎp と磁場感度スカラー値
ｇp の各パラメータを推定するように構成される。上記
において、前記ＳＱＵＩＤ磁束計のキャリブレーション
方法によって校正されたＭ個のＳＱＵＩＤ磁束計の近傍
に設置位置ベクトルｒと方向ベクトルｎと電流値ｉの値
Ｓ＝（ｒ，ｎ，ｉ）が既知の評価用磁場源を設置し、当
該評価用磁場源による前記Ｍ個のＳＱＵＩＤ磁束計の出
力電圧値Ｖ* を測定し、当該出力電圧値Ｖ* に基づき、
前記評価用磁場源の位置ベクトルｒ* 、方向ベクトルｎ
* 、電流値ｉ* の値Ｓ* ＝（ｒ* ，ｎ* ，ｉ* ）を推定
し、当該推定値Ｓ* と真の値Ｓとの差である下式 Ｅ（ｒe ，ｎe ，ｉe ）＝Ｓ（ｒ，ｎ，ｉ）−Ｓ* （ｒ
* ，ｎ* ，ｉ* ） により前記キャリブレーション方法による推定誤差を評
価するようにしてもよい。
【０００５】
【作用】上記構成を有する本願の第１の発明に係るＳＱ
ＵＩＤ磁束計のキャリブレーション方法によれば、校正
すべきＳＱＵＩＤ磁束計の近傍に設置位置が既知のＮ個
の磁場発生コイルＣ1 〜ＣN を設置し、当該各磁場発生
コイルＣ1 〜ＣN に電流値が既知の既知電流を順次印加
した場合の前記Ｎ個の磁場発生コイルＣ1 〜ＣNのうち
の磁場発生コイルＣj が前記ＳＱＵＩＤ磁束計の位置ベ
クトルｒp で作る磁場の理論ベクトル値をＢ（ｒp：
Ｃj）とし、前記ＳＱＵＩＤ磁束計の検出磁場の方向を
示す単位ベクトルをｎp とし、磁場感度スカラー値をｇ
p とし、前記既知電流が印加された磁場発生コイルＣj
による前記ＳＱＵＩＤ磁束計の出力電圧測定値をＶpjと
したとき、下式
ＵＩＤ磁束計のキャリブレーション方法によれば、校正
すべきＳＱＵＩＤ磁束計の近傍に設置位置が既知のＮ個
の磁場発生コイルＣ1 〜ＣN を設置し、当該各磁場発生
コイルＣ1 〜ＣN に電流値が既知の既知電流を順次印加
した場合の前記Ｎ個の磁場発生コイルＣ1 〜ＣNのうち
の磁場発生コイルＣj が前記ＳＱＵＩＤ磁束計の位置ベ
クトルｒp で作る磁場の理論ベクトル値をＢ（ｒp：
Ｃj）とし、前記ＳＱＵＩＤ磁束計の検出磁場の方向を
示す単位ベクトルをｎp とし、磁場感度スカラー値をｇ
p とし、前記既知電流が印加された磁場発生コイルＣj
による前記ＳＱＵＩＤ磁束計の出力電圧測定値をＶpjと
したとき、下式
【数５】 が最小となるように前記ＳＱＵＩＤ磁束計位置ベクトル
ｒp と検出磁場方向ベクトルｎp と磁場感度スカラー値
ｇp の各パラメータを推定することができる。したがっ
て、これによりＳＱＵＩＤ磁束計の磁場感度ｇp を正確
に校正することができると同時に断熱容器内等のＳＱＵ
ＩＤ磁束計の正確な位置を知ることができる。また、上
記構成を有する本願の第２の発明に係るＳＱＵＩＤ磁束
計のキャリブレーション方法によれば、校正すべきＳＱ
ＵＩＤ磁束計の近傍に設置位置が既知のＮ個の磁場発生
コイルＣ1 〜ＣN を設置し、当該各磁場発生コイルＣ1
〜ＣNに電流値および周波数ｆ1 〜ｆN が既知の既知電
流を同時に印加した場合の前記Ｎ個の磁場発生コイルＣ
1 〜ＣN が前記ＳＱＵＩＤ磁束計の位置ベクトルｒp で
作る磁場の理論ベクトル値をＢ（ｒp：Ｃj）とし、前記
ＳＱＵＩＤ磁束計の検出磁場の方向を示す単位ベクトル
をｎp とし、磁場感度スカラー値をｇp とし、前記各既
知電流が印加されたＮ個の磁場発生コイルＣ1 〜ＣN に
よる前記ＳＱＵＩＤ磁束計の出力電圧測定値をフーリエ
変換して得られる各周波数成分ｆj ごとの出力電圧値強
度をＶpjとしたとき、下式
ｒp と検出磁場方向ベクトルｎp と磁場感度スカラー値
ｇp の各パラメータを推定することができる。したがっ
て、これによりＳＱＵＩＤ磁束計の磁場感度ｇp を正確
に校正することができると同時に断熱容器内等のＳＱＵ
ＩＤ磁束計の正確な位置を知ることができる。また、上
記構成を有する本願の第２の発明に係るＳＱＵＩＤ磁束
計のキャリブレーション方法によれば、校正すべきＳＱ
ＵＩＤ磁束計の近傍に設置位置が既知のＮ個の磁場発生
コイルＣ1 〜ＣN を設置し、当該各磁場発生コイルＣ1
〜ＣNに電流値および周波数ｆ1 〜ｆN が既知の既知電
流を同時に印加した場合の前記Ｎ個の磁場発生コイルＣ
1 〜ＣN が前記ＳＱＵＩＤ磁束計の位置ベクトルｒp で
作る磁場の理論ベクトル値をＢ（ｒp：Ｃj）とし、前記
ＳＱＵＩＤ磁束計の検出磁場の方向を示す単位ベクトル
をｎp とし、磁場感度スカラー値をｇp とし、前記各既
知電流が印加されたＮ個の磁場発生コイルＣ1 〜ＣN に
よる前記ＳＱＵＩＤ磁束計の出力電圧測定値をフーリエ
変換して得られる各周波数成分ｆj ごとの出力電圧値強
度をＶpjとしたとき、下式
【数６】 が最小となるように前記ＳＱＵＩＤ磁束計位置ベクトル
ｒp と検出磁場方向ベクトルｎp と磁場感度スカラー値
ｇp の各パラメータを推定することができる。したがっ
て、これによりＳＱＵＩＤ磁束計の磁場感度ｇp を正確
に校正することができると同時に断熱容器内等のＳＱＵ
ＩＤ磁束計の正確な位置を知ることができる。また、上
記方法によって校正されたＭ個のＳＱＵＩＤ磁束計の近
傍に設置位置ベクトルｒと方向ベクトルｎと電流値ｉの
値Ｓ＝（ｒ，ｎ，ｉ）が既知の評価用磁場源を設置し、
当該評価用磁場源による前記Ｍ個のＳＱＵＩＤ磁束計の
出力電圧値Ｖ* を測定し、当該出力電圧値Ｖ* に基づ
き、前記評価用磁場源の位置ベクトルｒ* 、方向ベクト
ルｎ* 、電流値ｉ* の値Ｓ* ＝（ｒ* ，ｎ* ，ｉ* ）を
推定し、当該推定値Ｓ* と真の値Ｓとの差 Ｅ（ｒe ，ｎe ，ｉe ）＝Ｓ（ｒ，ｎ，ｉ）−Ｓ* （ｒ
* ，ｎ* ，ｉ* ） を求め、これにより上記キャリブレーション方法による
推定誤差を評価することができ、上記方法による校正値
の信頼性を評価することが可能となる。
ｒp と検出磁場方向ベクトルｎp と磁場感度スカラー値
ｇp の各パラメータを推定することができる。したがっ
て、これによりＳＱＵＩＤ磁束計の磁場感度ｇp を正確
に校正することができると同時に断熱容器内等のＳＱＵ
ＩＤ磁束計の正確な位置を知ることができる。また、上
記方法によって校正されたＭ個のＳＱＵＩＤ磁束計の近
傍に設置位置ベクトルｒと方向ベクトルｎと電流値ｉの
値Ｓ＝（ｒ，ｎ，ｉ）が既知の評価用磁場源を設置し、
当該評価用磁場源による前記Ｍ個のＳＱＵＩＤ磁束計の
出力電圧値Ｖ* を測定し、当該出力電圧値Ｖ* に基づ
き、前記評価用磁場源の位置ベクトルｒ* 、方向ベクト
ルｎ* 、電流値ｉ* の値Ｓ* ＝（ｒ* ，ｎ* ，ｉ* ）を
推定し、当該推定値Ｓ* と真の値Ｓとの差 Ｅ（ｒe ，ｎe ，ｉe ）＝Ｓ（ｒ，ｎ，ｉ）−Ｓ* （ｒ
* ，ｎ* ，ｉ* ） を求め、これにより上記キャリブレーション方法による
推定誤差を評価することができ、上記方法による校正値
の信頼性を評価することが可能となる。
【０００６】
【実施例】以下、図面に基づき本発明の実施例を説明す
る。図１は本発明の第１実施例であるＳＱＵＩＤ磁束計
キャリブレーション方法を説明するための概念図であ
る。図に示すように、デュワー２内には校正を行うＳＱ
ＵＩＤ磁束計１が設置されている。このＳＱＵＩＤ磁束
計１の出力はＳＱＵＩＤ出力回路３からコンピュータ４
に出力され、出力電圧値のモニタ及び記録がなされる。
る。図１は本発明の第１実施例であるＳＱＵＩＤ磁束計
キャリブレーション方法を説明するための概念図であ
る。図に示すように、デュワー２内には校正を行うＳＱ
ＵＩＤ磁束計１が設置されている。このＳＱＵＩＤ磁束
計１の出力はＳＱＵＩＤ出力回路３からコンピュータ４
に出力され、出力電圧値のモニタ及び記録がなされる。
【０００７】上記のＳＱＵＩＤ磁束計１は、ＳＱＵＩＤ
ループに入力する磁束を磁束電圧変換係数ｄＶ／ｄΦ
（Ｖ：電圧，Φ：磁束）で電気信号に変換し、電圧とし
て出力する。この磁束電圧変換係数ｄＶ／ｄΦがＳＱＵ
ＩＤ磁束計１の磁場感度を表わす。
ループに入力する磁束を磁束電圧変換係数ｄＶ／ｄΦ
（Ｖ：電圧，Φ：磁束）で電気信号に変換し、電圧とし
て出力する。この磁束電圧変換係数ｄＶ／ｄΦがＳＱＵ
ＩＤ磁束計１の磁場感度を表わす。
【０００８】上記のＳＱＵＩＤ磁束計１の近傍には、複
数の磁場発生源である磁場発生コイルＣ1 〜ＣN が配置
されている。各磁場発生コイルＣ1 〜ＣN の個々のコイ
ル位置（例えば、所定の原点からのベクトル量など）は
既知であるとする。また、各磁場発生コイルＣ1 〜ＣN
は、切換スイッチ６を介して電流源５に接続されてお
り、切換スイッチ６の切換動作により、図２に示すよう
に、個々の磁場発生コイルに一定振幅値の交流電流が順
次印加されるように構成されている。この印加電流値
（例えば、電流の大きさと周波数等の波形）も既知であ
るとする。
数の磁場発生源である磁場発生コイルＣ1 〜ＣN が配置
されている。各磁場発生コイルＣ1 〜ＣN の個々のコイ
ル位置（例えば、所定の原点からのベクトル量など）は
既知であるとする。また、各磁場発生コイルＣ1 〜ＣN
は、切換スイッチ６を介して電流源５に接続されてお
り、切換スイッチ６の切換動作により、図２に示すよう
に、個々の磁場発生コイルに一定振幅値の交流電流が順
次印加されるように構成されている。この印加電流値
（例えば、電流の大きさと周波数等の波形）も既知であ
るとする。
【０００９】本実施例では、以下の方法により、ＳＱＵ
ＩＤ磁束計１の磁束計位置（例えば、所定の原点からの
ベクトル量など）、検出磁場方向（例えば、所定方向の
単位ベクトルなど）、磁場感度（スカラー値）の各パラ
メータの推定および収束をコンピュータ４によりおこな
う。まず、上記のＮ個の磁場発生コイルＣ1 〜ＣN のう
ちの磁場発生コイルＣj がＳＱＵＩＤ磁束計１の位置ｒ
p （例えば、所定の原点からのベクトル量など）で作る
磁場の理論値（ベクトル量）をＢ（ｒp：Ｃj）とする。
このＢ（ｒp：Ｃj）は、ビオ・サバールの法則から、下
式
ＩＤ磁束計１の磁束計位置（例えば、所定の原点からの
ベクトル量など）、検出磁場方向（例えば、所定方向の
単位ベクトルなど）、磁場感度（スカラー値）の各パラ
メータの推定および収束をコンピュータ４によりおこな
う。まず、上記のＮ個の磁場発生コイルＣ1 〜ＣN のう
ちの磁場発生コイルＣj がＳＱＵＩＤ磁束計１の位置ｒ
p （例えば、所定の原点からのベクトル量など）で作る
磁場の理論値（ベクトル量）をＢ（ｒp：Ｃj）とする。
このＢ（ｒp：Ｃj）は、ビオ・サバールの法則から、下
式
【数７】 で表わされる。上式（１）において、μo は真空の透磁
率を表わすスカラー値を、Ｊは電流密度を表わすベクト
ル値を、ｒ′は電流位置を表わすベクトル値を、それぞ
れ示している。
率を表わすスカラー値を、Ｊは電流密度を表わすベクト
ル値を、ｒ′は電流位置を表わすベクトル値を、それぞ
れ示している。
【００１０】そして、ＳＱＵＩＤ磁束計１の検出磁場の
方向を示す単位ベクトルをｎp とし、磁場感度スカラー
値ｇp （単位：Ｔ／Ｖ。ここに、Ｔはテスラ、Ｖはボル
トを表わす。）としたとき、ＳＱＵＩＤ磁束計１の出力
電圧の理論値は、下式
方向を示す単位ベクトルをｎp とし、磁場感度スカラー
値ｇp （単位：Ｔ／Ｖ。ここに、Ｔはテスラ、Ｖはボル
トを表わす。）としたとき、ＳＱＵＩＤ磁束計１の出力
電圧の理論値は、下式
【数８】 で表わされる。上式（２）において、Ｂ（ｒp：Ｃj）・
ｎp は両ベクトルの内積を表わしている。また、１／ｇ
p ＝ｄＶ／ｄΦの関係がある。
ｎp は両ベクトルの内積を表わしている。また、１／ｇ
p ＝ｄＶ／ｄΦの関係がある。
【００１１】次に、上式（２）で表わされる理論値Ｖ
theoryと、電流が印加された磁場発生コイルＣj により
実際にＳＱＵＩＤ磁束計１が出力してコンピュータ４が
モニタした出力電圧測定値Ｖpjが等しくなるようにコン
ピュータ４により校正を行えば、実際の磁場強度とＳＱ
ＵＩＤ磁束計１の出力電圧は正確に対応することにな
る。しかし、実際には、測定値にはばらつきがあるの
で、最小自乗法を用いて、下式
theoryと、電流が印加された磁場発生コイルＣj により
実際にＳＱＵＩＤ磁束計１が出力してコンピュータ４が
モニタした出力電圧測定値Ｖpjが等しくなるようにコン
ピュータ４により校正を行えば、実際の磁場強度とＳＱ
ＵＩＤ磁束計１の出力電圧は正確に対応することにな
る。しかし、実際には、測定値にはばらつきがあるの
で、最小自乗法を用いて、下式
【数９】 を目的関数ｆ（ｘ）とし、これを最小化するように数値
解法を用いて各パラメータを探索していく。
解法を用いて各パラメータを探索していく。
【００１２】本実施例においては、いわゆる「反復法」
に基づく数値解法を用いるが、反復法とは、以下のよう
な手順によって数値解を探索する方法である。すなわ
ち、まず第１手順として「初期設定」を行う。初期設定
とは、変数ｘk のうち、ｋ＝０の初期点ｘo の値を与え
ること等をいう。次に、第２手順として、所定の停止条
件が満足されている場合には、そのｘk を解とみなす。
所定の停止条件を満足するｘk が無い場合には、次の第
３手順へ移行する。第３手順では、探索方向ｄkを決定
する。次いで、第４手順では、ｄk 方向での「きざみ幅
αk 」を、「直線探索法」等によって求める。次に、第
５手順において、 ｘk+1 ＝ｘk ＋αk ・ｄk ……………………（４） とおく。そして、第６手順として、ｋ＝ｋ＋１とおい
て、再び上記の第２手順以降の手順を実行する。
に基づく数値解法を用いるが、反復法とは、以下のよう
な手順によって数値解を探索する方法である。すなわ
ち、まず第１手順として「初期設定」を行う。初期設定
とは、変数ｘk のうち、ｋ＝０の初期点ｘo の値を与え
ること等をいう。次に、第２手順として、所定の停止条
件が満足されている場合には、そのｘk を解とみなす。
所定の停止条件を満足するｘk が無い場合には、次の第
３手順へ移行する。第３手順では、探索方向ｄkを決定
する。次いで、第４手順では、ｄk 方向での「きざみ幅
αk 」を、「直線探索法」等によって求める。次に、第
５手順において、 ｘk+1 ＝ｘk ＋αk ・ｄk ……………………（４） とおく。そして、第６手順として、ｋ＝ｋ＋１とおい
て、再び上記の第２手順以降の手順を実行する。
【００１３】上記の反復法の第２手順における「停止条
件」としては、勾配ベクトルの大きさ‖▽ｆ（ｘk ）‖
や点列｛ｘk ｝の変動‖ｘk −ｘk-1 ‖が、ある程度小
さくなったら求める解に収束した、とみなす場合が多
い。上記の反復法の例として、まず「最急降下法（Stee
pest Descent Method ）」が挙げられるが、この方法
は、目的関数の勾配ベクトルは関数を局所的に最大にす
る方向を示すことから、この方向と逆の方向に進めば、
最大の傾斜に沿ってｆ（ｘ）の値を下げることができる
だろう、との考えに基づくものである。この最急降下法
によれば、ｋ回目の探索ベクトルｄk は、次式 ｄk ＝−▽ｆ（ｘk ） ……………………（５） で与えられる。しかし、上記の探索方向は、大域的な解
を探索する場合には最良の探索戦略とは限らず、途中で
停滞してしまうことも多い。最急降下法は、直線探索を
上手に行えば大域的収束性が保証されるが、反面、収束
速度が非常に遅い、という欠点がある。
件」としては、勾配ベクトルの大きさ‖▽ｆ（ｘk ）‖
や点列｛ｘk ｝の変動‖ｘk −ｘk-1 ‖が、ある程度小
さくなったら求める解に収束した、とみなす場合が多
い。上記の反復法の例として、まず「最急降下法（Stee
pest Descent Method ）」が挙げられるが、この方法
は、目的関数の勾配ベクトルは関数を局所的に最大にす
る方向を示すことから、この方向と逆の方向に進めば、
最大の傾斜に沿ってｆ（ｘ）の値を下げることができる
だろう、との考えに基づくものである。この最急降下法
によれば、ｋ回目の探索ベクトルｄk は、次式 ｄk ＝−▽ｆ（ｘk ） ……………………（５） で与えられる。しかし、上記の探索方向は、大域的な解
を探索する場合には最良の探索戦略とは限らず、途中で
停滞してしまうことも多い。最急降下法は、直線探索を
上手に行えば大域的収束性が保証されるが、反面、収束
速度が非常に遅い、という欠点がある。
【００１４】他の方法として、「ニュートン法（Newton
Method ）」がある。ニュートン法は、目的関数を点ｘ
k で２次近似したモデル関数 ｆ（ｘk＋d）≒ｆ（ｘk）＋▽ｆ（ｘk）Td＋（1/2）dT▽2ｆ（ｘk）d …（６） の最小点に向かう方向を探索ベクトルに選んでいる。
Method ）」がある。ニュートン法は、目的関数を点ｘ
k で２次近似したモデル関数 ｆ（ｘk＋d）≒ｆ（ｘk）＋▽ｆ（ｘk）Td＋（1/2）dT▽2ｆ（ｘk）d …（６） の最小点に向かう方向を探索ベクトルに選んでいる。
【００１５】すなわち、ｋ回目の探索方向は、連立１次
方程式 ▽2 ｆ（ｘk ）ｄ＝−▽ｆ（ｘk ） ……………………（７） を解くことによって求まる。この探索方向を用いること
により、局所的二次収束性が実現される。
方程式 ▽2 ｆ（ｘk ）ｄ＝−▽ｆ（ｘk ） ……………………（７） を解くことによって求まる。この探索方向を用いること
により、局所的二次収束性が実現される。
【００１６】しかし、ニュートン法においては、関数の
「ヘッセ行列」が必要であり、このヘッセ行列を解析的
に計算するのに非常な労力を要する、という欠点があっ
た。また、大域的収束性が保証できない、という短所も
有していた。そこで、上記の最急降下法とニュートン法
の長所を活かしつつ、その欠点を補いうる数値解法が模
索され、現在では、上記のニュートン法をさらに改良し
た「準ニュートン法（Quasi-Newton Method ）」が広く
用いられている。
「ヘッセ行列」が必要であり、このヘッセ行列を解析的
に計算するのに非常な労力を要する、という欠点があっ
た。また、大域的収束性が保証できない、という短所も
有していた。そこで、上記の最急降下法とニュートン法
の長所を活かしつつ、その欠点を補いうる数値解法が模
索され、現在では、上記のニュートン法をさらに改良し
た「準ニュートン法（Quasi-Newton Method ）」が広く
用いられている。
【００１７】上記のようにして、上式（３）を最小にす
るようなＳＱＵＩＤ磁束計位置、検出磁場方向、磁場感
度に関するパラメータ（ｒp ，ｎp ，ｇp ）を推定（初
期設定）し、上記の手順を繰り返すことにより、各パラ
メータ値（ｒp ，ｎp ，ｇp）を正確な値に収束させる
ことができる。上式（３）中、Ｎは磁場発生コイルの個
数を示している。
るようなＳＱＵＩＤ磁束計位置、検出磁場方向、磁場感
度に関するパラメータ（ｒp ，ｎp ，ｇp ）を推定（初
期設定）し、上記の手順を繰り返すことにより、各パラ
メータ値（ｒp ，ｎp ，ｇp）を正確な値に収束させる
ことができる。上式（３）中、Ｎは磁場発生コイルの個
数を示している。
【００１８】次に、図３を参照しつつ本発明の第２実施
例であるＳＱＵＩＤ磁束計キャリブレーション方法を説
明する。この第２実施例においては、図１に示す第１実
施例における電流源５および切換スイッチ６を除去し、
全ての磁場発生コイルＣ1 〜ＣN のそれぞれに専用の電
流源を接続して構成する。そして、各電流源から各磁場
発生コイルＣ1 〜ＣN に対しては、図３（Ａ）に示すよ
うな周波数と電流値が異なる交流電流が同時に印加され
る。すなわち、磁場発生コイルＣ1 へは周波数ｆ1 の電
流、磁場発生コイルＣ2 へは周波数ｆ2 の電流、…、磁
場発生コイルＣN へは周波数ｆN の電流が印加される。
これに伴い、各磁場発生コイルＣ1 〜ＣN からは、印加
された電流に対応した磁束が発生し、これらの磁束が同
時にＳＱＵＩＤ磁束計１を貫通する。
例であるＳＱＵＩＤ磁束計キャリブレーション方法を説
明する。この第２実施例においては、図１に示す第１実
施例における電流源５および切換スイッチ６を除去し、
全ての磁場発生コイルＣ1 〜ＣN のそれぞれに専用の電
流源を接続して構成する。そして、各電流源から各磁場
発生コイルＣ1 〜ＣN に対しては、図３（Ａ）に示すよ
うな周波数と電流値が異なる交流電流が同時に印加され
る。すなわち、磁場発生コイルＣ1 へは周波数ｆ1 の電
流、磁場発生コイルＣ2 へは周波数ｆ2 の電流、…、磁
場発生コイルＣN へは周波数ｆN の電流が印加される。
これに伴い、各磁場発生コイルＣ1 〜ＣN からは、印加
された電流に対応した磁束が発生し、これらの磁束が同
時にＳＱＵＩＤ磁束計１を貫通する。
【００１９】その結果、ＳＱＵＩＤ磁束計１の出力電圧
値Ｖの経時変化は、図３（Ｂ）に示すような曲線とな
る。このＳＱＵＩＤ磁束計１の測定電圧値をコンピュー
タ４によりフーリエ変換することにより、各周波数成分
ｆj ごとの出力電圧値強度Ｖpjが図３（Ｃ）のように得
られる。この図３（Ｃ）の強度値Ｖpjは、上式（３）に
おける測定電圧値Ｖに相当するから、上記の第１実施例
と同様に、上式（３）が最小となるように各パラメータ
（ｒp ，ｎp ，ｇp ）を推定（初期設定）し、上記の手
順を繰り返すことにより、各パラメータ値（ｒp ，ｎ
p ，ｇp ）を正確な値に収束させることができる。
値Ｖの経時変化は、図３（Ｂ）に示すような曲線とな
る。このＳＱＵＩＤ磁束計１の測定電圧値をコンピュー
タ４によりフーリエ変換することにより、各周波数成分
ｆj ごとの出力電圧値強度Ｖpjが図３（Ｃ）のように得
られる。この図３（Ｃ）の強度値Ｖpjは、上式（３）に
おける測定電圧値Ｖに相当するから、上記の第１実施例
と同様に、上式（３）が最小となるように各パラメータ
（ｒp ，ｎp ，ｇp ）を推定（初期設定）し、上記の手
順を繰り返すことにより、各パラメータ値（ｒp ，ｎ
p ，ｇp ）を正確な値に収束させることができる。
【００２０】しかし、上記のキャリブレーション方法に
よってＳＱＵＩＤ磁束計やＳＱＵＩＤセンサアレイ等の
ＳＱＵＩＤシステムの校正値を求めた場合、その値は推
定値であり、その値には何らかの誤差を含んでいると考
えられる。したがって、上記のキャリブレーション方法
で求めた校正値の信頼性を評価する必要がある。しかし
ながら、真の校正値を知ることは困難であるので、推定
誤差の大きさを知ることはできない。このため、上記の
キャリブレーション方法の信頼性評価を真の校正値に基
づいて行うことはできない。そこで、以下に説明する本
発明の第３実施例であるＳＱＵＩＤ磁束計キャリブレー
ション方法により、上記第１，第２実施例で求めた校正
値の信頼性評価を行う。
よってＳＱＵＩＤ磁束計やＳＱＵＩＤセンサアレイ等の
ＳＱＵＩＤシステムの校正値を求めた場合、その値は推
定値であり、その値には何らかの誤差を含んでいると考
えられる。したがって、上記のキャリブレーション方法
で求めた校正値の信頼性を評価する必要がある。しかし
ながら、真の校正値を知ることは困難であるので、推定
誤差の大きさを知ることはできない。このため、上記の
キャリブレーション方法の信頼性評価を真の校正値に基
づいて行うことはできない。そこで、以下に説明する本
発明の第３実施例であるＳＱＵＩＤ磁束計キャリブレー
ション方法により、上記第１，第２実施例で求めた校正
値の信頼性評価を行う。
【００２１】図４は本発明の第３実施例であるＳＱＵＩ
Ｄ磁束計キャリブレーション方法を説明するための概念
図である。図に示すように、校正を行うＭ個のＳＱＵＩ
Ｄ磁束計からなるセンサアレイ１１が設置され、センサ
アレイ１１の近傍には、複数の磁場発生源である磁場発
生コイルＣ1 〜ＣN が配置されている。センサアレイ１
１の各ＳＱＵＩＤ磁束計の位置（例えば、所定の原点か
らのベクトル量ｒpiなど）は未知である。磁場発生コイ
ルＣ1 〜ＣN の個々のコイル位置（例えば、所定の原点
からのベクトル量など）は既知であるとする。また、各
磁場発生コイルＣ1 〜ＣN は、例えば上記第１実施例と
同様に図示しない切換スイッチ等を介して電流源１５に
接続されており、切換スイッチ等の切換動作により、個
々の磁場発生コイルに一定振幅値の交流電流が順次印加
されるように構成されている。この印加電流値（例え
ば、電流の大きさと周波数等の波形）も既知であるとす
る。
Ｄ磁束計キャリブレーション方法を説明するための概念
図である。図に示すように、校正を行うＭ個のＳＱＵＩ
Ｄ磁束計からなるセンサアレイ１１が設置され、センサ
アレイ１１の近傍には、複数の磁場発生源である磁場発
生コイルＣ1 〜ＣN が配置されている。センサアレイ１
１の各ＳＱＵＩＤ磁束計の位置（例えば、所定の原点か
らのベクトル量ｒpiなど）は未知である。磁場発生コイ
ルＣ1 〜ＣN の個々のコイル位置（例えば、所定の原点
からのベクトル量など）は既知であるとする。また、各
磁場発生コイルＣ1 〜ＣN は、例えば上記第１実施例と
同様に図示しない切換スイッチ等を介して電流源１５に
接続されており、切換スイッチ等の切換動作により、個
々の磁場発生コイルに一定振幅値の交流電流が順次印加
されるように構成されている。この印加電流値（例え
ば、電流の大きさと周波数等の波形）も既知であるとす
る。
【００２２】本実施例では、まず、上記の第１、第２実
施例に示す方法により、センサアレイ１１のＭ個の各Ｓ
ＱＵＩＤ磁束計の磁束計位置（例えば、所定の原点から
のベクトル量など）、検出磁場方向（例えば、所定方向
の単位ベクトルなど）、磁場感度（スカラー値）の各パ
ラメータの推定および収束をおこなう。
施例に示す方法により、センサアレイ１１のＭ個の各Ｓ
ＱＵＩＤ磁束計の磁束計位置（例えば、所定の原点から
のベクトル量など）、検出磁場方向（例えば、所定方向
の単位ベクトルなど）、磁場感度（スカラー値）の各パ
ラメータの推定および収束をおこなう。
【００２３】次に、上記図４に示すキャリブレーション
装置上にコイルなどの評価用磁場源２０を設置する。こ
の磁場源２０の位置ベクトルｒ、方向ベクトルｎ、電流
値ｉの値Ｓ＝（ｒ，ｎ，ｉ）は既知であるとする。この
評価用磁場源２０から発生する磁場を上記の方法で校正
済みのセンサアレイ１１で測定しセンサアレイを構成す
る各ＳＱＵＩＤ磁束計の出力電圧値Ｖ* を得る。
装置上にコイルなどの評価用磁場源２０を設置する。こ
の磁場源２０の位置ベクトルｒ、方向ベクトルｎ、電流
値ｉの値Ｓ＝（ｒ，ｎ，ｉ）は既知であるとする。この
評価用磁場源２０から発生する磁場を上記の方法で校正
済みのセンサアレイ１１で測定しセンサアレイを構成す
る各ＳＱＵＩＤ磁束計の出力電圧値Ｖ* を得る。
【００２４】次に、上記の測定されたＳＱＵＩＤ出力電
圧値Ｖ* から、評価用磁場源２０の位置ベクトルｒ* 、
方向ベクトルｎ* 、電流値ｉ* の値Ｓ* ＝（ｒ* ，ｎ
* ，ｉ* ）を推定する。位置は例えば、ｘ，ｙ，ｚの３
個の座標などが決定されれば一義的に定まり、方向は例
えば、天頂角と平面方向角の２つの方向などが決定され
れば一義的に定まり、電流値は１つの値が決定されれば
一義的に定まるから、少なくとも６個のＳＱＵＩＤ磁束
計により評価用磁場源２０からの磁場を測定すれば、連
立方程式を解くことにより、上記Ｓ* ＝（ｒ* ，ｎ* ，
ｉ* ）の推定を行うことができる。また、７個以上のＳ
ＱＵＩＤ磁束計の場合には、上記と同様、最小自乗法を
用いれば、Ｓ* ＝（ｒ* ，ｎ* ，ｉ* ）の推定を行うこ
とができる。
圧値Ｖ* から、評価用磁場源２０の位置ベクトルｒ* 、
方向ベクトルｎ* 、電流値ｉ* の値Ｓ* ＝（ｒ* ，ｎ
* ，ｉ* ）を推定する。位置は例えば、ｘ，ｙ，ｚの３
個の座標などが決定されれば一義的に定まり、方向は例
えば、天頂角と平面方向角の２つの方向などが決定され
れば一義的に定まり、電流値は１つの値が決定されれば
一義的に定まるから、少なくとも６個のＳＱＵＩＤ磁束
計により評価用磁場源２０からの磁場を測定すれば、連
立方程式を解くことにより、上記Ｓ* ＝（ｒ* ，ｎ* ，
ｉ* ）の推定を行うことができる。また、７個以上のＳ
ＱＵＩＤ磁束計の場合には、上記と同様、最小自乗法を
用いれば、Ｓ* ＝（ｒ* ，ｎ* ，ｉ* ）の推定を行うこ
とができる。
【００２５】上記のようにして得られた推定値Ｓ* と真
の値Ｓとの差 Ｅ（ｒe ，ｎe ，ｉe ）＝Ｓ（ｒ，ｎ，ｉ）−Ｓ* （ｒ* ，ｎ* ，ｉ* ） …………（８） が、評価用磁場源２０の推定誤差である。このＥの大き
さは、上記の第１、第２実施例のキャリブレーション方
法で校正した校正値の推定誤差に起因するので、このＥ
の大きさによって上記キャリブレーション方法の推定精
度を評価することができる。また、この推定誤差の大き
さがＳＱＵＩＤ磁束計による磁場源推定精度を示す。
の値Ｓとの差 Ｅ（ｒe ，ｎe ，ｉe ）＝Ｓ（ｒ，ｎ，ｉ）−Ｓ* （ｒ* ，ｎ* ，ｉ* ） …………（８） が、評価用磁場源２０の推定誤差である。このＥの大き
さは、上記の第１、第２実施例のキャリブレーション方
法で校正した校正値の推定誤差に起因するので、このＥ
の大きさによって上記キャリブレーション方法の推定精
度を評価することができる。また、この推定誤差の大き
さがＳＱＵＩＤ磁束計による磁場源推定精度を示す。
【００２６】なお、本発明は、上記実施例に限定される
ものではない。上記実施例は、例示であり、本発明の特
許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な
構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなる
ものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
ものではない。上記実施例は、例示であり、本発明の特
許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な
構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなる
ものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【００２７】例えば、上記第１実施例においては、Ｎ個
の磁場発生コイルＣ1 〜ＣN を切換スイッチを介して電
流源５に接続し、順次切換えることにより各磁場発生コ
イルからの磁場によるＳＱＵＩＤ磁束計１の出力電圧値
をモニタし記録したが、本発明はこの例には限定され
ず、電流値が既知であって任意の磁場発生コイルＣj が
ＳＱＵＩＤ磁束計１の位置ｒp で作る磁場の理論ベクト
ル値Ｂ（ｒp：Ｃj）が算出可能であればよく、必ずしも
定電流源でなくてもよい。
の磁場発生コイルＣ1 〜ＣN を切換スイッチを介して電
流源５に接続し、順次切換えることにより各磁場発生コ
イルからの磁場によるＳＱＵＩＤ磁束計１の出力電圧値
をモニタし記録したが、本発明はこの例には限定され
ず、電流値が既知であって任意の磁場発生コイルＣj が
ＳＱＵＩＤ磁束計１の位置ｒp で作る磁場の理論ベクト
ル値Ｂ（ｒp：Ｃj）が算出可能であればよく、必ずしも
定電流源でなくてもよい。
【００２８】また、上記第２実施例においては、Ｎ個の
磁場発生コイルＣ1 〜ＣN から周波数と電流値が異なる
交流電流が同時に印加される例について説明したが、本
発明はこの例には限定されず、電流値が同一で周波数の
み異なる電流を同時に印加してもかまわない。
磁場発生コイルＣ1 〜ＣN から周波数と電流値が異なる
交流電流が同時に印加される例について説明したが、本
発明はこの例には限定されず、電流値が同一で周波数の
み異なる電流を同時に印加してもかまわない。
【００２９】また、上記第１、第２実施例においては、
ＳＱＵＩＤセンサが１個の例について説明したが、これ
には限定されず、複数のＳＱＵＩＤセンサから成るセン
サアレイであっても問題なく実施可能である。この場
合、ＳＱＵＩＤ磁束計の位置（例えば、ｘ，ｙ，ｚの３
個の座標など）、方向（例えば、天頂角と平面方向角の
２つの方向など）、磁場感度（１つの値）を決定できれ
ばよく、少なくとも６個の磁場発生コイルが備えられて
いれば連立方程式を解くことにより各パラメータを決定
することができる。また、上記第３実施例では、ＳＱＵ
ＩＤセンサがＮ個のセンサアレイの例について説明した
が、これには限定されず、評価用磁場源２０の位置（例
えば、ｘ，ｙ，ｚの３個の座標など）、方向（例えば、
天頂角と平面方向角の２つの方向など）、電流値（１つ
の値）を決定できればよく、少なくとも６個のＳＱＵＩ
Ｄセンサが備えられていれば連立方程式を解くことによ
り各パラメータを決定することができる。
ＳＱＵＩＤセンサが１個の例について説明したが、これ
には限定されず、複数のＳＱＵＩＤセンサから成るセン
サアレイであっても問題なく実施可能である。この場
合、ＳＱＵＩＤ磁束計の位置（例えば、ｘ，ｙ，ｚの３
個の座標など）、方向（例えば、天頂角と平面方向角の
２つの方向など）、磁場感度（１つの値）を決定できれ
ばよく、少なくとも６個の磁場発生コイルが備えられて
いれば連立方程式を解くことにより各パラメータを決定
することができる。また、上記第３実施例では、ＳＱＵ
ＩＤセンサがＮ個のセンサアレイの例について説明した
が、これには限定されず、評価用磁場源２０の位置（例
えば、ｘ，ｙ，ｚの３個の座標など）、方向（例えば、
天頂角と平面方向角の２つの方向など）、電流値（１つ
の値）を決定できればよく、少なくとも６個のＳＱＵＩ
Ｄセンサが備えられていれば連立方程式を解くことによ
り各パラメータを決定することができる。
【００３０】
【発明の効果】以上説明したように、上記構成を有する
本願の第１の発明に係るＳＱＵＩＤ磁束計のキャリブレ
ーション方法によれば、校正すべきＳＱＵＩＤ磁束計の
近傍に設置位置が既知のＮ個の磁場発生コイルＣ1 〜Ｃ
N を設置し、当該各磁場発生コイルＣ1 〜ＣN に電流値
が既知の既知電流を順次印加した場合の前記Ｎ個の磁場
発生コイルＣ1 〜ＣN のうちの磁場発生コイルＣj が前
記ＳＱＵＩＤ磁束計の位置ベクトルｒp で作る磁場の理
論ベクトル値をＢ（ｒp：Ｃj）とし、前記ＳＱＵＩＤ磁
束計の検出磁場の方向を示す単位ベクトルをｎp とし、
磁場感度スカラー値をｇp とし、前記既知電流が印加さ
れた磁場発生コイルＣj による前記ＳＱＵＩＤ磁束計の
出力電圧測定値をＶpjとしたとき、下式
本願の第１の発明に係るＳＱＵＩＤ磁束計のキャリブレ
ーション方法によれば、校正すべきＳＱＵＩＤ磁束計の
近傍に設置位置が既知のＮ個の磁場発生コイルＣ1 〜Ｃ
N を設置し、当該各磁場発生コイルＣ1 〜ＣN に電流値
が既知の既知電流を順次印加した場合の前記Ｎ個の磁場
発生コイルＣ1 〜ＣN のうちの磁場発生コイルＣj が前
記ＳＱＵＩＤ磁束計の位置ベクトルｒp で作る磁場の理
論ベクトル値をＢ（ｒp：Ｃj）とし、前記ＳＱＵＩＤ磁
束計の検出磁場の方向を示す単位ベクトルをｎp とし、
磁場感度スカラー値をｇp とし、前記既知電流が印加さ
れた磁場発生コイルＣj による前記ＳＱＵＩＤ磁束計の
出力電圧測定値をＶpjとしたとき、下式
【数１０】 が最小となるように前記ＳＱＵＩＤ磁束計位置ベクトル
ｒp と検出磁場方向ベクトルｎp と磁場感度スカラー値
ｇp の各パラメータを推定することができる。したがっ
て、これによりＳＱＵＩＤ磁束計の磁場感度ｇp を正確
に校正することができると同時に断熱容器内等のＳＱＵ
ＩＤ磁束計の正確な位置を知ることができる。また、上
記構成を有する本願の第２の発明に係るＳＱＵＩＤ磁束
計のキャリブレーション方法によれば、校正すべきＳＱ
ＵＩＤ磁束計の近傍に設置位置が既知のＮ個の磁場発生
コイルＣ1 〜ＣN を設置し、当該各磁場発生コイルＣ1
〜ＣNに電流値および周波数ｆ1 〜ｆN が既知の既知電
流を同時に印加した場合の前記Ｎ個の磁場発生コイルＣ
1 〜ＣN が前記ＳＱＵＩＤ磁束計の位置ベクトルｒp で
作る磁場の理論ベクトル値をＢ（ｒp：Ｃj）とし、前記
ＳＱＵＩＤ磁束計の検出磁場の方向を示す単位ベクトル
をｎp とし、磁場感度スカラー値をｇp とし、前記各既
知電流が印加されたＮ個の磁場発生コイルＣ1 〜ＣN に
よる前記ＳＱＵＩＤ磁束計の出力電圧測定値をフーリエ
変換して得られる各周波数成分ｆj ごとの出力電圧値強
度をＶpjとしたとき、下式
ｒp と検出磁場方向ベクトルｎp と磁場感度スカラー値
ｇp の各パラメータを推定することができる。したがっ
て、これによりＳＱＵＩＤ磁束計の磁場感度ｇp を正確
に校正することができると同時に断熱容器内等のＳＱＵ
ＩＤ磁束計の正確な位置を知ることができる。また、上
記構成を有する本願の第２の発明に係るＳＱＵＩＤ磁束
計のキャリブレーション方法によれば、校正すべきＳＱ
ＵＩＤ磁束計の近傍に設置位置が既知のＮ個の磁場発生
コイルＣ1 〜ＣN を設置し、当該各磁場発生コイルＣ1
〜ＣNに電流値および周波数ｆ1 〜ｆN が既知の既知電
流を同時に印加した場合の前記Ｎ個の磁場発生コイルＣ
1 〜ＣN が前記ＳＱＵＩＤ磁束計の位置ベクトルｒp で
作る磁場の理論ベクトル値をＢ（ｒp：Ｃj）とし、前記
ＳＱＵＩＤ磁束計の検出磁場の方向を示す単位ベクトル
をｎp とし、磁場感度スカラー値をｇp とし、前記各既
知電流が印加されたＮ個の磁場発生コイルＣ1 〜ＣN に
よる前記ＳＱＵＩＤ磁束計の出力電圧測定値をフーリエ
変換して得られる各周波数成分ｆj ごとの出力電圧値強
度をＶpjとしたとき、下式
【数１１】 が最小となるように前記ＳＱＵＩＤ磁束計位置ベクトル
ｒp と検出磁場方向ベクトルｎp と磁場感度スカラー値
ｇp の各パラメータを推定することができる。したがっ
て、これによりＳＱＵＩＤ磁束計の磁場感度ｇp を正確
に校正することができると同時に断熱容器内等のＳＱＵ
ＩＤ磁束計の正確な位置を知ることができる。また、上
記方法によって校正されたＭ個のＳＱＵＩＤ磁束計の近
傍に設置位置ベクトルｒと方向ベクトルｎと電流値ｉの
値Ｓ＝（ｒ，ｎ，ｉ）が既知の評価用磁場源を設置し、
当該評価用磁場源による前記Ｍ個のＳＱＵＩＤ磁束計の
出力電圧値Ｖ* を測定し、当該出力電圧値Ｖ* に基づ
き、前記評価用磁場源の位置ベクトルｒ* 、方向ベクト
ルｎ* 、電流値ｉ* の値Ｓ* ＝（ｒ* ，ｎ* ，ｉ* ）を
推定し、当該推定値Ｓ* と真の値Ｓとの差 Ｅ（ｒe ，ｎe ，ｉe ）＝Ｓ（ｒ，ｎ，ｉ）−Ｓ* （ｒ
* ，ｎ* ，ｉ* ） を求め、これにより上記キャリブレーション方法による
推定誤差を評価することができ、上記方法による校正値
の信頼性を評価することが可能となる、という利点があ
る。
ｒp と検出磁場方向ベクトルｎp と磁場感度スカラー値
ｇp の各パラメータを推定することができる。したがっ
て、これによりＳＱＵＩＤ磁束計の磁場感度ｇp を正確
に校正することができると同時に断熱容器内等のＳＱＵ
ＩＤ磁束計の正確な位置を知ることができる。また、上
記方法によって校正されたＭ個のＳＱＵＩＤ磁束計の近
傍に設置位置ベクトルｒと方向ベクトルｎと電流値ｉの
値Ｓ＝（ｒ，ｎ，ｉ）が既知の評価用磁場源を設置し、
当該評価用磁場源による前記Ｍ個のＳＱＵＩＤ磁束計の
出力電圧値Ｖ* を測定し、当該出力電圧値Ｖ* に基づ
き、前記評価用磁場源の位置ベクトルｒ* 、方向ベクト
ルｎ* 、電流値ｉ* の値Ｓ* ＝（ｒ* ，ｎ* ，ｉ* ）を
推定し、当該推定値Ｓ* と真の値Ｓとの差 Ｅ（ｒe ，ｎe ，ｉe ）＝Ｓ（ｒ，ｎ，ｉ）−Ｓ* （ｒ
* ，ｎ* ，ｉ* ） を求め、これにより上記キャリブレーション方法による
推定誤差を評価することができ、上記方法による校正値
の信頼性を評価することが可能となる、という利点があ
る。
【図１】本発明に係るＳＱＵＩＤ磁束計キャリブレーシ
ョン方法の第１実施例を説明する概念図である。
ョン方法の第１実施例を説明する概念図である。
【図２】図１に示すＳＱＵＩＤ磁束計キャリブレーショ
ン方法を説明するタイミングチャート図である。
ン方法を説明するタイミングチャート図である。
【図３】本発明に係るＳＱＵＩＤ磁束計キャリブレーシ
ョン方法の第２実施例を説明するタイミングチャート図
である。
ョン方法の第２実施例を説明するタイミングチャート図
である。
【図４】本発明に係るＳＱＵＩＤ磁束計キャリブレーシ
ョン方法の第３実施例を説明する概念図である。
ョン方法の第３実施例を説明する概念図である。
１，１１ ＳＱＵＩＤ磁束計 ２ デュワー ３ ＳＱＵＩＤ出力回路 ４ コンピュータ ５，１５ 電流源 ６ 切換スイッチ ２０ 評価用磁場源 Ｃ1 〜ＣN 磁場発生コイル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉田 哲夫 千葉県印旛郡印西町武西学園台２−1200 株式会社超伝導センサ研究所内 (72)発明者 ▲樋▼口 正法 千葉県印旛郡印西町武西学園台２−1200 株式会社超伝導センサ研究所内 (72)発明者 賀戸 久 茨城県つくば市梅園１丁目１番４ 工業技 術院電子技術総合研究所内
Claims (3)
- 【請求項１】 校正すべきＳＱＵＩＤ磁束計の近傍に設
置位置が既知のＮ個の磁場発生コイルＣ1 〜ＣN を設置
し、当該各磁場発生コイルＣ1 〜ＣN に電流値が既知の
既知電流を順次印加した場合の前記Ｎ個の磁場発生コイ
ルＣ1 〜ＣNのうちの磁場発生コイルＣj が前記ＳＱＵ
ＩＤ磁束計の位置ベクトルｒp で作る磁場の理論ベクト
ル値をＢ（ｒp：Ｃj）とし、前記ＳＱＵＩＤ磁束計の検
出磁場の方向を示す単位ベクトルをｎp とし、磁場感度
スカラー値をｇp とし、前記既知電流が印加された磁場
発生コイルＣj による前記ＳＱＵＩＤ磁束計の出力電圧
測定値をＶpjとしたとき、下式 【数１】 が最小となるように前記ＳＱＵＩＤ磁束計位置ベクトル
ｒp と検出磁場方向ベクトルｎp と磁場感度スカラー値
ｇp の各パラメータを推定することを特徴とするＳＱＵ
ＩＤ磁束計のキャリブレーション方法。 - 【請求項２】 校正すべきＳＱＵＩＤ磁束計の近傍に設
置位置が既知のＮ個の磁場発生コイルＣ1 〜ＣN を設置
し、当該各磁場発生コイルＣ1 〜ＣN に電流値および周
波数ｆ1 〜ｆN が既知の既知電流を同時に印加した場合
の前記Ｎ個の磁場発生コイルＣ1 〜ＣN が前記ＳＱＵＩ
Ｄ磁束計の位置ベクトルｒp で作る磁場の理論ベクトル
値をＢ（ｒp：Ｃj）とし、前記ＳＱＵＩＤ磁束計の検出
磁場の方向を示す単位ベクトルをｎp とし、磁場感度ス
カラー値をｇp とし、前記各既知電流が印加されたＮ個
の磁場発生コイルＣ1 〜ＣN による前記ＳＱＵＩＤ磁束
計の出力電圧測定値をフーリエ変換して得られる各周波
数成分ｆj ごとの出力電圧値強度をＶpjとしたとき、下
式 【数２】 が最小となるように前記ＳＱＵＩＤ磁束計位置ベクトル
ｒp と検出磁場方向ベクトルｎp と磁場感度スカラー値
ｇp の各パラメータを推定することを特徴とするＳＱＵ
ＩＤ磁束計のキャリブレーション方法。 - 【請求項３】 前記ＳＱＵＩＤ磁束計のキャリブレーシ
ョン方法によって校正されたＭ個のＳＱＵＩＤ磁束計の
近傍に設置位置ベクトルｒと方向ベクトルｎと電流値ｉ
の値Ｓ＝（ｒ，ｎ，ｉ）が既知の評価用磁場源を設置
し、当該評価用磁場源による前記Ｍ個のＳＱＵＩＤ磁束
計の出力電圧値Ｖ* を測定し、当該出力電圧値Ｖ* に基
づき、前記評価用磁場源の位置ベクトルｒ* 、方向ベク
トルｎ*、電流値ｉ* の値Ｓ* ＝（ｒ* ，ｎ* ，ｉ* ）
を推定し、当該推定値Ｓ* と真の値Ｓとの差である下式 Ｅ（ｒe ，ｎe ，ｉe ）＝Ｓ（ｒ，ｎ，ｉ）−Ｓ* （ｒ
* ，ｎ* ，ｉ* ） により前記キャリブレーション方法による推定誤差を評
価することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載し
たＳＱＵＩＤ磁束計のキャリブレーション方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6097023A JP2579280B2 (ja) | 1994-04-12 | 1994-04-12 | Ｓｑｕｉｄ磁束計のキャリブレーション方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6097023A JP2579280B2 (ja) | 1994-04-12 | 1994-04-12 | Ｓｑｕｉｄ磁束計のキャリブレーション方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07280904A true JPH07280904A (ja) | 1995-10-27 |
| JP2579280B2 JP2579280B2 (ja) | 1997-02-05 |
Family
ID=14180825
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6097023A Expired - Lifetime JP2579280B2 (ja) | 1994-04-12 | 1994-04-12 | Ｓｑｕｉｄ磁束計のキャリブレーション方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2579280B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002107107A (ja) * | 2000-07-20 | 2002-04-10 | Biosense Inc | 医療システムの静止金属補償付き校正方法 |
| JP2002122409A (ja) * | 2000-07-20 | 2002-04-26 | Biosense Inc | 電磁的位置１軸システム |
| JP2007163462A (ja) * | 2005-10-19 | 2007-06-28 | Biosense Webster Inc | 反転磁界システムでの金属不感受性 |
| CN104569884A (zh) * | 2013-10-18 | 2015-04-29 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 一种超导量子干涉器件三轴磁强计的标定装置及方法 |
| WO2020145344A1 (ja) * | 2019-01-11 | 2020-07-16 | Tdk株式会社 | 磁場校正装置及びこれを用いた磁気計測装置のキャリブレーション方法 |
| CN114002634A (zh) * | 2021-11-15 | 2022-02-01 | 安徽工程大学 | 多通道心磁探测系统磁场-电压系数的标定装置及方法 |
-
1994
- 1994-04-12 JP JP6097023A patent/JP2579280B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002107107A (ja) * | 2000-07-20 | 2002-04-10 | Biosense Inc | 医療システムの静止金属補償付き校正方法 |
| JP2002122409A (ja) * | 2000-07-20 | 2002-04-26 | Biosense Inc | 電磁的位置１軸システム |
| JP2007163462A (ja) * | 2005-10-19 | 2007-06-28 | Biosense Webster Inc | 反転磁界システムでの金属不感受性 |
| CN104569884A (zh) * | 2013-10-18 | 2015-04-29 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 一种超导量子干涉器件三轴磁强计的标定装置及方法 |
| WO2020145344A1 (ja) * | 2019-01-11 | 2020-07-16 | Tdk株式会社 | 磁場校正装置及びこれを用いた磁気計測装置のキャリブレーション方法 |
| JPWO2020145344A1 (ja) * | 2019-01-11 | 2021-12-02 | Tdk株式会社 | 磁場校正装置及びこれを用いた磁気計測装置のキャリブレーション方法 |
| CN114002634A (zh) * | 2021-11-15 | 2022-02-01 | 安徽工程大学 | 多通道心磁探测系统磁场-电压系数的标定装置及方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2579280B2 (ja) | 1997-02-05 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |