JPH0733180Y2 - 温度制御付ホ−ル素子 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［考案の目的］ （産業上の利用分野） 本考案はマグネット，その他の磁性体の磁場測定を行な
う磁場測定器の検出用センサーとして用いられるホール
素子に係り、特に温度制御機能を備えて高精度の磁場測
定を行ない得るようにした温度制御付ホール素子に関す
る。

（従来の技術） 従来から、マグネット，その他の磁性体の磁場測定の方
法としては、ファラデーの電磁誘導方式、核磁気共鳴
（NMR）方式、ホール効果を利用したホール素子等が、
一般的に使用されてきている。一方、素粒子の加速器用
マグネット等の磁場測定には高い測定精度が要求される
が、この種のマグネットの磁場測定に上述の方法を適用
するにはそれぞれ一長一短がある。

すなわち、まずファラデーの電磁誘導方式は、空心の検
出コイルに誘起する電圧の大きさにより、磁場強度を相
対値として測定する方式であり、高い安定した測定精度
が得られ、検出コイルの形状によって積分磁場，ポイン
ト磁場，傾斜磁場が測定できるため、加速器用マグネッ
ト等の磁場測定にはこの方法が多く使用されている。し
かしながら、この方法は検出コイルおよび機構，制御回
路等の構成が複雑になるという問題がある。また核磁気
共鳴（NMR）方式は、原子核の共鳴現象を利用したもの
であり、測定精度は非常に高いが、傾斜磁場の測定がで
きないという問題があり、較正用等に使用されている。
さらに、ホール素子はガウスメーターとして一般に使用
されており、構成が簡単ではあるが、ホール素子の温度
係数が大きく温度補償が困難であるため、高い測定精度
が得られない。そして現在の所、温度管理されたホール
素子は開発されておらず、高精度の磁場測定には全く適
用されていないのが実状である。

（考案が解決しようとする問題点） 以上のように、従来のホール素子による磁場測定は、非
常に構成が簡単ではあるが、温度補償が困難であるため
高精度の磁場測定が行なえないという問題があった。

本考案の目的は、ホール素子本体の温度を一定に制御す
ることにより、構成が簡単でしかも極めて高精度の磁場
測定を行なうことが可能な温度制御付ホール素子を提供
することにある。

［考案の構成］ （問題点を解決するための手段） 上記の目的を達成するために本考案では、磁場測定を行
なう磁場測定器の検出用センサーとして用いられるホー
ル素子において、非磁性金属からなるホール素子取付用
の取付板の一面側の一端部に磁場検出用のホール素子本
体を埋設し、取付板の他面側の中央部に加熱用のヒータ
ーを埋設し、取付板の他面側のホール素子本体と対応し
た位置に温度監視用のサーモカップルを埋設し、取付板
の他面側の他端部に温度検出用のサーミスタを埋設し、
かつ加熱用のヒーターを中心として温度監視用のサーモ
カップルと温度検出用のサーミスタとをほぼ等間隔の位
置に埋設すると共に、当該埋設部分を熱絶縁してプロー
ブ本体を構成し、 プローブ本体の外部に設けられ、加熱用のヒーターに電
流を供給するヒーター電源と、温度検出用のサーミスタ
により検出される取付板の温度を予め設定された温度と
比較し、かつ当該温度偏差に対応した電流をヒーター電
源から加熱用のヒーターに供給するように制御する温度
制御手段とを備えて成る。

ここで、上記温度制御手段における設定温度としては、
夏期の温度よりも少し高い温度に設定するようにしてい
る。

（作用） 従って、本考案の温度制御付ホール素子において、非磁
性金属からなるホール素子取付用の取付板に、ホール素
子本体、加熱用のヒーター、温度監視用のサーモカップ
ル、温度検出用のサーミスタを埋設し、温度検出用のサ
ーミスタにより検出される取付板の温度と予め設定され
た温度との温度偏差に対応した電流をヒーター電源から
加熱用のヒーターに供給するように制御することによ
り、ホール素子本体の温度を一定に制御して、温度補償
を行なうことができる。

また、温度監視用のサーモカップルで、磁場検出用のホ
ール素子本体近傍の温度監視を行なえることにより、温
度制御性の確認を行ない、磁場測定上の測定精度を評価
することができる。

（実施例） 以下、本考案の一実施例について図面を参照して説明す
る。

第１図は、本考案の温度制御付ホール素子におけるプロ
ーブ本体を示す全体構成図である。第１図において、非
磁性金属からなるホール素子取付用の取付板１の上面側
の一端部にはホール素子本体２を埋設し、当該取付板１
の下面側の中央部には加熱用のヒーター３を埋設してい
る。また、取付板１の下面側のホール素子本体２と対応
した位置には温度監視用のサーモカップル４を埋設し、
さらに当該取付板１の下面側の他端部近傍位置には温度
検出用のサーミスタ５を埋設している。ここで、加熱用
ヒーター３はニクロム線を無誘導型コイルとし、加熱用
電流によって起磁力が発生しない構成としている。ま
た、温度検出用のサーミスタ５は磁性体であるため、ホ
ール素子本体２と必要な距離だけ離した位置に埋設し、
測定に影響しない構成としている。さらに、加熱用のヒ
ーター３を中心として、温度監視用のサーモカップル４
と温度検出用のサーミスタ５とをほぼ等間隔の位置に埋
設して、温度バランスがとれるようにしている。一方、
取付板１の他端部側をガラス系の熱絶縁物６によって測
定アーム７に固定し、以上のように構成してなるプロー
ブ本体を断面コの字形のウレタン等からなる熱絶縁材８
で覆い、外部温度としゃ断した上でアルミニウムからな
るキャップ９を被せている。なお、ホール素子本体2,加
熱用ヒーター３、温度監視用のサーモカップル4,温度検
出用のサーミスタ５等のリード線10を、プローブ，測定
アーム７の中心孔を貫通して外部に導出している。

第２図は、本考案の温度制御付ホール素子の一実施例を
示す構成図である。なお第２図で、破線で囲まれた部分
は第１図の構成を有するフローブ本体を示している。第
２図において、11はプローブ本体の外部に設置され，上
記温度監視用のサーモカップル４に接続したデジタル温
度計、12は同じく加熱用のヒーター電源、13はヒーター
電源12,上記加熱用ヒーター３および温度検出用のサー
ミスタ５が夫々接続された温度制御ユニットである。こ
の温度制御ユニット13は、トランジスタと集積回路（I
C）とから構成され、温度検出用のサーミスタ５により
負の抵抗変化として検出される取付板１の温度Tsを予め
設定された温度Trと比較し、両者の温度偏差（Tr−Ts）
に対応する電流を，ヒーター電源12から加熱用のヒータ
ー３に供給するものである。ここで、温度制御ユニット
13における設定温度Trとしては、周囲温度よりも低い制
御は限られたスペースと設備的に困難であることから、
夏期の温度よりも少し高い温度（例えば40℃）に設定し
ている。一方、14は上記ホール素子本体２に接続した定
電流装置で、被測定対象の磁場測定を行なう際にホール
素子本体２へ電流を供給するものである。また、15は同
じくホール素子本体２に接続したデジタル温度計で、被
測定対象の磁場でホール効果によって発生する電圧を測
定するものである。

次に、以上のように構成した温度制御付ホール素子の作
用について述べる。

第２図において、ホール素子取付用の取付板１に埋設し
た温度検出用のサーミスタ５により、取付板１の温度Ts
が負の抵抗変化として検出され、当該検出信号が温度制
御ユニット13に入力される。温度制御ユニット13では、
温度検出用のサーミスタ５により検出された取付板１の
温度Tsと、ユニット内に予め設定された温度Trとを比較
することにより、両者の温度偏差（Tr−Ts）に対応した
電流が、ヒーター電源12から加熱用のヒーター３に供給
される。そして、この加熱用のヒーター３により取付板
１を加熱することによって、取付板１の温度Tsが設定温
度Trとなるように一定に制御される。これにより、取付
板１に埋設したホール素子本体２の温度が一定に保たれ
る。また、ホール素子本体２の近傍位置に埋設した温度
監視用のサーモカップル４には、デジタル温度計11が接
続されているため、プローブの内部温度が常時監視でき
る。従って、このような状態の下で、定電流装置14から
ホール素子本体２へ電流を供給することにより、被測定
対象の磁場でホール効果によって発生する電圧がデジタ
ル電圧計15に指示されて、高い精度で磁場の測定が行な
われることになる。

上述したように、本実施例の温度制御付ホール素子は、
非磁性金属からなるホール素子取付用の取付板１の一面
側（上面側）の一端部に磁場検出用のホール素子本体２
を埋設し、取付板１の他面側（下面側）の中央部には加
熱用のヒーター３を埋設し、取付板１の他面側（下面
側）のホール素子本体２と対応した位置に温度監視用の
サーモカップル４を埋設し、取付板１の他面側（下面
側）の他端部に温度検出用のサーミスタ５を埋設し、か
つ加熱用のヒーター３を中心として温度監視用のサーモ
カップル４と温度検出用のサーミスタ５とをほぼ等間隔
の位置に埋設すると共に、この埋設部分を熱絶縁物６お
よび熱絶縁財８で熱絶縁してプローブ本体を構成し、さ
らにプローブ本体の外部に設けられ、加熱用のヒーター
３に電流を供給するヒーター電源12と、温度検出用のサ
ーミスタ５により検出される取付板の温度を予め設定さ
れた温度と比較し、かつこの温度偏差に対応した電流を
ヒーター電源12から加熱用のヒーター３に供給するよう
に制御する温度制御ユニット13とを備えて構成したもの
である。

従って、ホール素子本体２の温度を一定に制御して、温
度補償を行なうことができるため、素粒子の加速器用マ
グネットの磁場測定等、高い測定精度が要求される磁場
測定器に本実施例のホール素子を適用し、極めて高精度
の磁場測定を行なうことが可能である。また、ファラデ
ーの電磁誘導方式の測定装置に比較して、極めて構成が
簡単な磁場測定装置を実現することが可能である。さら
に、温度監視用のサーモカップル４で、磁場検出用のホ
ール素子本体２近傍の温度監視を行なえるため、温度制
御性の確認を行ない、磁場測定以上の測定精度を評価す
ることが可能となる。

尚、上記実施例におけるホール素子取付用の取付板１へ
の、ホール素子本体2,加熱用のヒーター3,温度監視用の
サーモカップル4,温度検出用のサーミスタ５の埋設部所
は、第１図に示したものに限定されるものではなく、こ
れ以外のレイアウトとしてもよい。

また、上記実施例における温度監視用のサーモカップル
４およびデジタル温度計は、本考案に必要不可欠なもの
ではなく省略してもよい。

［考案の効果］ 以上説明したように本発明によれば、非磁性金属からな
るホール素子取付用の取付板の一面側の一端部に磁場検
出用のホール素子本体を埋設し、取付板の他面側の中央
部に加熱用のヒーターを埋設し、取付板の他面側のホー
ル素子本体と対応した位置に温度監視用のサーモカップ
ルを埋設し、取付板の他面側の他端部に温度検出用のサ
ーミスタを埋設し、かつ加熱用のヒーターを中心として
温度監視用のサーモカップルと温度検出用のサーミスタ
とをほぼ等間隔の位置に埋設すると共に、当該埋設部分
を熱絶縁してプローブ本体を構成し、さらにプローブ本
体の外部に設けられ、加熱用のヒーターに電流を供給す
るヒーター電源と、温度検出用のサーミスタにより検出
される取付板の温度を予め設定された温度と比較し、か
つ当該温度偏差に対応した電流をヒーター電源から加熱
用のヒーターに供給するように制御する温度制御手段と
を備えるようにしたので、ホール素子本体の温度を一定
に制御して、構成が簡単でかつ極めて高精度の磁場測定
を行なうことができ、しかも温度制御性の確認を行なっ
て磁場測定上の測定精度を評価することが可能な温度制
御付ホール素子が提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の温度制御付ホール素子におけるプロー
ブ本体を示す全体構成図、第２図は本考案の温度制御付
ホール素子の一実施例を示す構成図である。 １……取付板、２……ホール素子本体、３……加熱用の
ヒーター、４……温度監視用のサーモカップル、５……
温度検出用のサーミスタ、６……熱絶縁物、７……測定
アーム、８……熱絶縁材、９……キャップ、10……リー
ド線、11……デジタル温度計、12……ヒーター電源、13
……温度制御ユニット、14……定電流装置、15……デジ
タル電圧計。

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】磁場測定を行なう磁場測定器の検出用セン
   サーとして用いられるホール素子において、 非磁性金属からなるホール素子取付用の取付板の一面側
   の一端部に磁場検出用のホール素子本体を埋設し、前記
   取付板の他面側の中央部に加熱用のヒーターを埋設し、
   前記取付板の他面側の前記ホール素子本体と対応した位
   置に温度監視用のサーモカップルを埋設し、前記取付板
   の他面側の他端部に温度検出用のサーミスタを埋設し、
   かつ前記加熱用のヒーターを中心として前記温度監視用
   のサーモカップルと温度検出用のサーミスタとをほぼ等
   間隔の位置に埋設すると共に、当該埋設部分を熱絶縁し
   てプローブ本体を構成し、 前記プローブ本体の外部に設けられ、前記加熱用のヒー
   ターに電流を供給するヒーター電源と、 前記温度検出用のサーミスタにより検出される取付板の
   温度を予め設定された温度と比較し、かつ当該温度偏差
   に対応した電流を前記ヒーター電源から加熱用のヒータ
   ーに供給するように制御する温度制御手段と、 を備えて成ることを特徴とする温度制御付ホール素子。
2. 【請求項２】前記温度制御手段における設定温度として
   は、夏期の温度よりも少し高い温度に設定するようにし
   たことを特徴とする実用新案登録請求の範囲１項に記載
   の温度制御付ホール素子。