JPH0755904A - Ｓｑｕｉｄ磁束計 - Google Patents
Ｓｑｕｉｄ磁束計Info
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- JPH0755904A JPH0755904A JP5216917A JP21691793A JPH0755904A JP H0755904 A JPH0755904 A JP H0755904A JP 5216917 A JP5216917 A JP 5216917A JP 21691793 A JP21691793 A JP 21691793A JP H0755904 A JPH0755904 A JP H0755904A
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- 230000004907 flux Effects 0.000 title claims abstract description 65
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 27
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 abstract description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 8
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
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- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- LFYJSSARVMHQJB-QIXNEVBVSA-N bakuchiol Chemical compound CC(C)=CCC[C@@](C)(C=C)\C=C\C1=CC=C(O)C=C1 LFYJSSARVMHQJB-QIXNEVBVSA-N 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
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- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
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- Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ＳＱＵＩＤ出力の一部を正帰還させることに
よってｄｃ−ＳＱＵＩＤの磁束−電圧変換率を高めるＡ
ＰＦを、ＡＰＦ回路用の正帰還コイルを別途設けること
なく行えるようにする。 【構成】 ＳＱＵＩＤリングに作用する磁束を一定値に
固定するためのＦＬＬ回路に用いる負帰還用コイルと、
ＡＰＦ回路に用いる正帰還用コイルとを、単一の帰還コ
イル６で共用する。
よってｄｃ−ＳＱＵＩＤの磁束−電圧変換率を高めるＡ
ＰＦを、ＡＰＦ回路用の正帰還コイルを別途設けること
なく行えるようにする。 【構成】 ＳＱＵＩＤリングに作用する磁束を一定値に
固定するためのＦＬＬ回路に用いる負帰還用コイルと、
ＡＰＦ回路に用いる正帰還用コイルとを、単一の帰還コ
イル６で共用する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ＳＱＵＩＤ（Ｓｕｐｅ
ｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ ＱｕａｎｔｕｍＩｎｔｅｒｆ
ｅｒｅｎｃｅ Ｄｅｖｉｃｅ：超伝導量子干渉デバイ
ス）を用いて生体磁気信号等による微小な磁場の変化
（磁束変化）を計測するＳＱＵＩＤ磁束計に関するもの
である。
ｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ ＱｕａｎｔｕｍＩｎｔｅｒｆ
ｅｒｅｎｃｅ Ｄｅｖｉｃｅ：超伝導量子干渉デバイ
ス）を用いて生体磁気信号等による微小な磁場の変化
（磁束変化）を計測するＳＱＵＩＤ磁束計に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】超伝導リングに２個のジョセフソン接合
を含むｄｃ−ＳＱＵＩＤ（電圧出力型ＳＱＵＩＤ）を用
いたＳＱＵＩＤ磁束計によれば、数十ｐＴ程度の微小な
磁界を検出できることから、心磁図や脳磁図といった生
体磁気信号の測定に用いられると共に、高精度の電流計
や電圧計等にも応用されている。斯かる磁気計測に用い
られるＳＱＵＩＤは、ＳＱＵＩＤリングに外部磁束が作
用すると、量子磁束Φ0周期毎に正弦波形を繰り返す変
化出力が得られるという特徴を有し、この変化出力にお
ける直線性の良好な点を動作点とすれは、磁束変化量に
略々比例した電圧出力を得られるのである。
を含むｄｃ−ＳＱＵＩＤ（電圧出力型ＳＱＵＩＤ）を用
いたＳＱＵＩＤ磁束計によれば、数十ｐＴ程度の微小な
磁界を検出できることから、心磁図や脳磁図といった生
体磁気信号の測定に用いられると共に、高精度の電流計
や電圧計等にも応用されている。斯かる磁気計測に用い
られるＳＱＵＩＤは、ＳＱＵＩＤリングに外部磁束が作
用すると、量子磁束Φ0周期毎に正弦波形を繰り返す変
化出力が得られるという特徴を有し、この変化出力にお
ける直線性の良好な点を動作点とすれは、磁束変化量に
略々比例した電圧出力を得られるのである。
【０００３】そして、ｄｃ−ＳＱＵＩＤの斯かる特性を
利用した、ＦＬＬ（Ｆｌａｘ Ｌｏｃｋｅｄ Ｌｏｏ
ｐ）方式によるＳＱＵＩＤ磁束計が広く知られている。
このＦＬＬ方式によれば、ＳＱＵＩＤリングに作用する
磁束の変化に伴うＳＱＵＩＤ出力をＳＱＵＩＤリングへ
負帰還することによって、ＳＱＵＩＤリングに作用する
磁束を一定値に固定し、この磁束の固定に要した帰還量
を以て磁束変化量を計測するのである。しかし、ｄｃ−
ＳＱＵＩＤのΦ−Ｖ特性におけるｄΦ／ｄＶは微小量で
あるために、ＳＱＵＩＤ出力を前置増幅するプリアンプ
のノイズ（特に１／Ｆノイズ）が少なからず影響するこ
ととなって、計測精度の向上が期せない。そこで、ＦＬ
Ｌ方式のＳＱＵＩＤ磁束計においては、負帰還にＡＭ変
調をかける方式を採ってプリアンプによる１／Ｆノイズ
の低減を図っている。
利用した、ＦＬＬ（Ｆｌａｘ Ｌｏｃｋｅｄ Ｌｏｏ
ｐ）方式によるＳＱＵＩＤ磁束計が広く知られている。
このＦＬＬ方式によれば、ＳＱＵＩＤリングに作用する
磁束の変化に伴うＳＱＵＩＤ出力をＳＱＵＩＤリングへ
負帰還することによって、ＳＱＵＩＤリングに作用する
磁束を一定値に固定し、この磁束の固定に要した帰還量
を以て磁束変化量を計測するのである。しかし、ｄｃ−
ＳＱＵＩＤのΦ−Ｖ特性におけるｄΦ／ｄＶは微小量で
あるために、ＳＱＵＩＤ出力を前置増幅するプリアンプ
のノイズ（特に１／Ｆノイズ）が少なからず影響するこ
ととなって、計測精度の向上が期せない。そこで、ＦＬ
Ｌ方式のＳＱＵＩＤ磁束計においては、負帰還にＡＭ変
調をかける方式を採ってプリアンプによる１／Ｆノイズ
の低減を図っている。
【０００４】このように、ＡＭ変調を必要とするＦＬＬ
方式のＳＱＵＩＤ磁束計は構造が複雑となってしまうの
で、比較的簡単な構造でプリアンプノイズの影響を低減
する方法として、ＡＰＦ（Ａｄｄｉｔｉｏｎａｌ Ｐｏ
ｓｉｔｉｖｅ Ｆｅｅｄｂａｃｋ）回路を用いる方法が
知られている。このＡＰＦ法は、図５に示すように、Ｒ
Ｌ直列回路をＳＱＵＩＤに並列接続した構造で、ＳＱＵ
ＩＤリング１０に作用する磁束Φexに応じたｄｃ−ＳＱ
ＵＩＤの出力が、上記ＲＬ直列回路の正帰還コイル１１
（自己インダクタンスＬf ）を介してフィードバックさ
れることとなり、ＳＱＵＩＤリング１０と正帰還コイル
１１との相互インダクタンスＭa に基づくフィードバッ
クによってΦ−Ｖ特性を変化させるのである。なお、Ｓ
ＱＵＩＤリングへフィードバックする磁束を正帰還とす
る場合には磁束Φexと磁界の向きを一致させ、負帰還と
する場合には磁束Φexと磁界の向きを逆にすれば良いの
で、フィードバック用コイルの巻回方向および該コイル
における電流の向きとＳＱＵＩＤリングとの相対的な関
係で、正帰還と負帰還を設定できる。
方式のＳＱＵＩＤ磁束計は構造が複雑となってしまうの
で、比較的簡単な構造でプリアンプノイズの影響を低減
する方法として、ＡＰＦ（Ａｄｄｉｔｉｏｎａｌ Ｐｏ
ｓｉｔｉｖｅ Ｆｅｅｄｂａｃｋ）回路を用いる方法が
知られている。このＡＰＦ法は、図５に示すように、Ｒ
Ｌ直列回路をＳＱＵＩＤに並列接続した構造で、ＳＱＵ
ＩＤリング１０に作用する磁束Φexに応じたｄｃ−ＳＱ
ＵＩＤの出力が、上記ＲＬ直列回路の正帰還コイル１１
（自己インダクタンスＬf ）を介してフィードバックさ
れることとなり、ＳＱＵＩＤリング１０と正帰還コイル
１１との相互インダクタンスＭa に基づくフィードバッ
クによってΦ−Ｖ特性を変化させるのである。なお、Ｓ
ＱＵＩＤリングへフィードバックする磁束を正帰還とす
る場合には磁束Φexと磁界の向きを一致させ、負帰還と
する場合には磁束Φexと磁界の向きを逆にすれば良いの
で、フィードバック用コイルの巻回方向および該コイル
における電流の向きとＳＱＵＩＤリングとの相対的な関
係で、正帰還と負帰還を設定できる。
【０００５】磁束変化に対するＳＱＵＩＤ出力は、図６
に示すように単位磁束Φ0 周期で同一波形を繰り返すと
いう性質を有するが（図中、波線で示す）、上記のよう
に正帰還をかけると、帰還磁束が作用することによって
単位磁束周期における最大出力点が変位する（図中、実
線で示す）。すなわち、この最大出力点を挟んでｄＶ／
ｄΦが大きな領域と小さな領域とが生ずることとなる。
したがって、ｄＶ／ｄΦの大なる領域の最も直線性の良
好な部分に動作点を設定するようにＦＬＬで磁束ロック
すれば、微小な磁束変化に対するＳＱＵＩＤ出力変化量
を大きくすることができるので、プリアンプのノイズ
（ホワイトノイズおよび１／Ｆノイズ）が計測精度に及
ぼす影響が無視し得るほどになり、ＡＭ変調の必要がな
くなり、構造が簡単でスルーレートの高いＦＬＬ方式の
ＳＱＵＩＤ磁束計となる。
に示すように単位磁束Φ0 周期で同一波形を繰り返すと
いう性質を有するが（図中、波線で示す）、上記のよう
に正帰還をかけると、帰還磁束が作用することによって
単位磁束周期における最大出力点が変位する（図中、実
線で示す）。すなわち、この最大出力点を挟んでｄＶ／
ｄΦが大きな領域と小さな領域とが生ずることとなる。
したがって、ｄＶ／ｄΦの大なる領域の最も直線性の良
好な部分に動作点を設定するようにＦＬＬで磁束ロック
すれば、微小な磁束変化に対するＳＱＵＩＤ出力変化量
を大きくすることができるので、プリアンプのノイズ
（ホワイトノイズおよび１／Ｆノイズ）が計測精度に及
ぼす影響が無視し得るほどになり、ＡＭ変調の必要がな
くなり、構造が簡単でスルーレートの高いＦＬＬ方式の
ＳＱＵＩＤ磁束計となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＡＰＦ
回路を用いるＦＬＬ方式のＳＱＵＩＤ磁束計においては
２つの帰還コイルを必要とするため、コイル配置の自由
度が低下すると共に、高度な製造技術を要する。そこ
で、本発明は、コイル配置の自由度が高いと共に、従来
より慣用された製造技術によって容易に製造できる、Ａ
ＰＦ回路を用いたＦＬＬ方式のＳＱＵＩＤ磁束計を提供
することを目的とする。
回路を用いるＦＬＬ方式のＳＱＵＩＤ磁束計においては
２つの帰還コイルを必要とするため、コイル配置の自由
度が低下すると共に、高度な製造技術を要する。そこ
で、本発明は、コイル配置の自由度が高いと共に、従来
より慣用された製造技術によって容易に製造できる、Ａ
ＰＦ回路を用いたＦＬＬ方式のＳＱＵＩＤ磁束計を提供
することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明に係るＳＱＵＩＤ磁束計は、ＳＱＵＩＤリン
グ（１）に作用する磁束変化に応じた電圧出力が得られ
るｄｃ−ＳＱＵＩＤの出力を用いて外部磁束の微小変化
量を計測するＳＱＵＩＤ磁束計において、上記ｄｃ−Ｓ
ＱＵＩＤの出力をＳＱＵＩＤリング（１）へフィードバ
ックさせる帰還コイル（６）を備え、ＳＱＵＩＤリング
に作用する磁束を一定値に固定するためのＦＬＬ方式に
用いる負帰還と、ｄｃ−ＳＱＵＩＤの磁束−電圧変換率
を高めるＡＰＦ方式に用いる正帰還とを、単一の帰還コ
イルを介して行うようにした。
に、本発明に係るＳＱＵＩＤ磁束計は、ＳＱＵＩＤリン
グ（１）に作用する磁束変化に応じた電圧出力が得られ
るｄｃ−ＳＱＵＩＤの出力を用いて外部磁束の微小変化
量を計測するＳＱＵＩＤ磁束計において、上記ｄｃ−Ｓ
ＱＵＩＤの出力をＳＱＵＩＤリング（１）へフィードバ
ックさせる帰還コイル（６）を備え、ＳＱＵＩＤリング
に作用する磁束を一定値に固定するためのＦＬＬ方式に
用いる負帰還と、ｄｃ−ＳＱＵＩＤの磁束−電圧変換率
を高めるＡＰＦ方式に用いる正帰還とを、単一の帰還コ
イルを介して行うようにした。
【０００８】また、ＳＱＵＩＤリング（１）に作用する
磁束変化に応じた電圧出力が得られるｄｃ−ＳＱＵＩＤ
の出力を用いて、ピックアップコイル（２）に作用する
外部磁束の微小変化量を計測するＳＱＵＩＤ磁束計にお
いて、上記ｄｃ−ＳＱＵＩＤの出力を負帰還コイル
（７）を介してＳＱＵＩＤリングへフィードバックさ
せ、ＳＱＵＩＤリングに作用する磁束を一定値に固定す
るＦＬＬ方式に用いる負帰還を行うと共に、ｄｃ−ＳＱ
ＵＩＤの出力を正帰還コイル（８）を介してピックアッ
プコイルへフィードバックさせ、ｄｃ−ＳＱＵＩＤの磁
束−電圧変換率を高めるＡＰＦ方式に用いる正帰還を行
うようにした。
磁束変化に応じた電圧出力が得られるｄｃ−ＳＱＵＩＤ
の出力を用いて、ピックアップコイル（２）に作用する
外部磁束の微小変化量を計測するＳＱＵＩＤ磁束計にお
いて、上記ｄｃ−ＳＱＵＩＤの出力を負帰還コイル
（７）を介してＳＱＵＩＤリングへフィードバックさ
せ、ＳＱＵＩＤリングに作用する磁束を一定値に固定す
るＦＬＬ方式に用いる負帰還を行うと共に、ｄｃ−ＳＱ
ＵＩＤの出力を正帰還コイル（８）を介してピックアッ
プコイルへフィードバックさせ、ｄｃ−ＳＱＵＩＤの磁
束−電圧変換率を高めるＡＰＦ方式に用いる正帰還を行
うようにした。
【０００９】さらに、ＳＱＵＩＤリング（１）に作用す
る磁束変化に応じた電圧出力が得られるｄｃ−ＳＱＵＩ
Ｄの出力を用いて、ピックアップコイル（２）に作用す
る外部磁束の微小変化をインプットコイル（９）を介し
てＳＱＵＩＤリングへ入力し、外部磁束の微小変化量を
計測するＳＱＵＩＤ磁束計において、 複数のコイル
（例えば第１，第２入力コイル９ａ，９ｂ）を直列接続
してインプットコイル（９）を構成し、該インプットコ
イルを構成する何れかのコイルを用いてｄｃ−ＳＱＵＩ
Ｄの出力をＳＱＵＩＤリング１へフィードバックさせ、
ｄｃ−ＳＱＵＩＤの磁束−電圧変換率を高めるＡＰＦ方
式に用いる正帰還を行うと共に、ｄｃ−ＳＱＵＩＤの出
力を負帰還コイル（７）を介してＳＱＵＩＤリングへフ
ィードバックさせ、ＳＱＵＩＤリングに作用する磁束を
一定値に固定するＦＬＬ方式に用いる負帰還を行うよう
にしたことを特徴とするＳＱＵＩＤ磁束計。
る磁束変化に応じた電圧出力が得られるｄｃ−ＳＱＵＩ
Ｄの出力を用いて、ピックアップコイル（２）に作用す
る外部磁束の微小変化をインプットコイル（９）を介し
てＳＱＵＩＤリングへ入力し、外部磁束の微小変化量を
計測するＳＱＵＩＤ磁束計において、 複数のコイル
（例えば第１，第２入力コイル９ａ，９ｂ）を直列接続
してインプットコイル（９）を構成し、該インプットコ
イルを構成する何れかのコイルを用いてｄｃ−ＳＱＵＩ
Ｄの出力をＳＱＵＩＤリング１へフィードバックさせ、
ｄｃ−ＳＱＵＩＤの磁束−電圧変換率を高めるＡＰＦ方
式に用いる正帰還を行うと共に、ｄｃ−ＳＱＵＩＤの出
力を負帰還コイル（７）を介してＳＱＵＩＤリングへフ
ィードバックさせ、ＳＱＵＩＤリングに作用する磁束を
一定値に固定するＦＬＬ方式に用いる負帰還を行うよう
にしたことを特徴とするＳＱＵＩＤ磁束計。
【００１０】
【作用】負帰還用コイルと正帰還用コイルとを共用すれ
ば、ＡＰＦ回路用の正帰還コイルを別途設ける必要が無
い。また、ピックアップコイルに対して正帰還を行うよ
うにすれば、正帰還コイルとＳＱＵＩＤリングとをカッ
プリングさせる必要がない。また、複数コイルの直列接
続よりなるインプットコイルの何れかのコイルを正帰還
コイルとすれば、正帰還用コイルを別途設ける必要がな
い。
ば、ＡＰＦ回路用の正帰還コイルを別途設ける必要が無
い。また、ピックアップコイルに対して正帰還を行うよ
うにすれば、正帰還コイルとＳＱＵＩＤリングとをカッ
プリングさせる必要がない。また、複数コイルの直列接
続よりなるインプットコイルの何れかのコイルを正帰還
コイルとすれば、正帰還用コイルを別途設ける必要がな
い。
【００１１】
【実施例】次に、本発明に係るＳＱＵＩＤ磁束計を添付
図面に基づいて説明する。
図面に基づいて説明する。
【００１２】図１において、ＳＱＵＩＤリング１には抵
抗Ｒb を介して直流電源Ｖb よりバイアス電流を供給
し、ピックアップコイル２で受けた外部磁束をインプッ
トコイル３よりＳＱＵＩＤリング１へ入力する。入力磁
束に応じてＳＱＵＩＤリング１の両端に生ずる電圧変化
はプリアンプ４で前置増幅された後に、オペアンプ５ａ
および並列接続のコンデンサ５ｂよりなる積分増幅器５
を通して反転増幅され、磁束変化量の計出に供される。
また、積分増幅器５の出力は負帰還抵抗Ｒf を介して帰
還コイル６からＳＱＵＩＤリング１へフィードバックさ
れ、ＦＬＬ方式による磁束ロックが行われる。而して、
ＳＱＵＩＤリング１の出力は正帰還抵抗Ｒa を介して帰
還コイル６からＳＱＵＩＤリング１へフィードバックさ
れるものとしてあり、この正帰還を施すことによって、
ＳＱＵＩＤ出力における磁束−電圧変換率を向上させる
のである。なお、本実施例においては、プリアンプ４の
出力と積分増幅器５の出力とで極性が反転するので、抵
抗Ｒf 及び帰還コイル６で負帰還を、抵抗Ｒa 及び帰還
コイル６で正帰還を各々行うことができる。
抗Ｒb を介して直流電源Ｖb よりバイアス電流を供給
し、ピックアップコイル２で受けた外部磁束をインプッ
トコイル３よりＳＱＵＩＤリング１へ入力する。入力磁
束に応じてＳＱＵＩＤリング１の両端に生ずる電圧変化
はプリアンプ４で前置増幅された後に、オペアンプ５ａ
および並列接続のコンデンサ５ｂよりなる積分増幅器５
を通して反転増幅され、磁束変化量の計出に供される。
また、積分増幅器５の出力は負帰還抵抗Ｒf を介して帰
還コイル６からＳＱＵＩＤリング１へフィードバックさ
れ、ＦＬＬ方式による磁束ロックが行われる。而して、
ＳＱＵＩＤリング１の出力は正帰還抵抗Ｒa を介して帰
還コイル６からＳＱＵＩＤリング１へフィードバックさ
れるものとしてあり、この正帰還を施すことによって、
ＳＱＵＩＤ出力における磁束−電圧変換率を向上させる
のである。なお、本実施例においては、プリアンプ４の
出力と積分増幅器５の出力とで極性が反転するので、抵
抗Ｒf 及び帰還コイル６で負帰還を、抵抗Ｒa 及び帰還
コイル６で正帰還を各々行うことができる。
【００１３】上記したＳＱＵＩＤ磁束計によれば、正帰
還コイルを別途設けることなくＡＰＦ回路による正帰還
を行うことができるので、コイル配置の自由度が高いと
共に、従来より慣用された製造技術によって製造でき
る、ＡＰＦ回路を用いたＦＬＬ方式のＳＱＵＩＤ磁束計
となる。なお、ＡＰＦ方式の正帰還を行うに際して、イ
ンプットコイル３を用いずに、ＦＬＬ用の負帰還コイル
と共用するものとしたのは、以下の理由による。
還コイルを別途設けることなくＡＰＦ回路による正帰還
を行うことができるので、コイル配置の自由度が高いと
共に、従来より慣用された製造技術によって製造でき
る、ＡＰＦ回路を用いたＦＬＬ方式のＳＱＵＩＤ磁束計
となる。なお、ＡＰＦ方式の正帰還を行うに際して、イ
ンプットコイル３を用いずに、ＦＬＬ用の負帰還コイル
と共用するものとしたのは、以下の理由による。
【００１４】例えば、ピックアップコイル（自己インダ
クタンスＬP ）で受けた外部磁束をＳＱＵＩＤリングに
入力するインプットコイル（自己インダクタンスＬi ）
を、抵抗Ｒa1および抵抗Ｒa2を介してＳＱＵＩＤリング
と並列に接続することにより、ＳＱＵＩＤ出力をインプ
ットコイルからＳＱＵＩＤリングへフィードバックさせ
ることで、ＡＰＦ回路を構成する一方、ＳＱＵＩＤ出力
は、プリアンプを介して変化出力として計測に供すると
共に、抵抗Ｒf および負帰還コイルを介してＦＬＬ用の
負帰還にも用いる回路構成を想定する。なお、抵抗Ｒa1
および抵抗Ｒa2は、ＡＰＦ回路に用いる抵抗Ｒa の１／
２に各々設定する。
クタンスＬP ）で受けた外部磁束をＳＱＵＩＤリングに
入力するインプットコイル（自己インダクタンスＬi ）
を、抵抗Ｒa1および抵抗Ｒa2を介してＳＱＵＩＤリング
と並列に接続することにより、ＳＱＵＩＤ出力をインプ
ットコイルからＳＱＵＩＤリングへフィードバックさせ
ることで、ＡＰＦ回路を構成する一方、ＳＱＵＩＤ出力
は、プリアンプを介して変化出力として計測に供すると
共に、抵抗Ｒf および負帰還コイルを介してＦＬＬ用の
負帰還にも用いる回路構成を想定する。なお、抵抗Ｒa1
および抵抗Ｒa2は、ＡＰＦ回路に用いる抵抗Ｒa の１／
２に各々設定する。
【００１５】上述したような仮想回路においてもＡＰＦ
回路用の正帰還コイルを別途必要としないが、この仮想
回路においてはＡＰＦ回路特有のノイズが増大してしま
うのである。すなわち、ＡＰＦ回路における正帰還コイ
ルとＳＱＵＩＤリングとの相互インダクタンスＭa が大
きくなるに従って、ＡＰＦ回路における磁束ノイズΦa
が大きくなるために、最小磁場分解能が低下し、磁束計
としての感度低下を余儀なくされる。この原理を説明す
ると、ＡＰＦ回路の正帰還率βa は下記の式で表さ
れ、この式より明らかなように、正帰還コイルとＳＱ
ＵＩＤリングとの相互インダクタンスＭa が大きくなる
と、当然に正帰還率βa は増加する。なお、ｄＶ／ｄΦ
はＡＰＦ回路を設けないときにおけるＳＱＵＩＤの磁束
−電圧変換率である。
回路用の正帰還コイルを別途必要としないが、この仮想
回路においてはＡＰＦ回路特有のノイズが増大してしま
うのである。すなわち、ＡＰＦ回路における正帰還コイ
ルとＳＱＵＩＤリングとの相互インダクタンスＭa が大
きくなるに従って、ＡＰＦ回路における磁束ノイズΦa
が大きくなるために、最小磁場分解能が低下し、磁束計
としての感度低下を余儀なくされる。この原理を説明す
ると、ＡＰＦ回路の正帰還率βa は下記の式で表さ
れ、この式より明らかなように、正帰還コイルとＳＱ
ＵＩＤリングとの相互インダクタンスＭa が大きくなる
と、当然に正帰還率βa は増加する。なお、ｄＶ／ｄΦ
はＡＰＦ回路を設けないときにおけるＳＱＵＩＤの磁束
−電圧変換率である。
【００１６】
【数１】
【００１７】そして、ＡＰＦ回路のノイズΦa は下記の
式で表され、この式で明らかなように、βa ／（１
−βa ）が大きくなるに従って（βa が大きくなるに従
って）、磁束ノイズΦa が増大することが解る。なお、
式においてＶa はＡＰＦ回路の抵抗Ｒa （Ｒa1＋Ｒa
2）による電圧性ノイズである。
式で表され、この式で明らかなように、βa ／（１
−βa ）が大きくなるに従って（βa が大きくなるに従
って）、磁束ノイズΦa が増大することが解る。なお、
式においてＶa はＡＰＦ回路の抵抗Ｒa （Ｒa1＋Ｒa
2）による電圧性ノイズである。
【００１８】
【数２】
【００１９】上述したように、正帰還コイルとＳＱＵＩ
Ｄリングとの相互インダクタンスが小さければ、ＡＰＦ
回路の磁束ノイズΦa を小さく抑えることができるのに
対して、インプットコイルとＳＱＵＩＤリングとの相互
インダクタンスを大きくしなければ、インプットコイル
からＳＱＵＩＤリングへの磁束伝達効率を高めることが
できない。すなわち、インプットコイルとＡＰＦ回路用
の正帰還コイルとを単一のコイルで実現するためには、
磁束ノイズの増大あるいは磁束伝達効率の低下を容認せ
ざるを得ないのである。
Ｄリングとの相互インダクタンスが小さければ、ＡＰＦ
回路の磁束ノイズΦa を小さく抑えることができるのに
対して、インプットコイルとＳＱＵＩＤリングとの相互
インダクタンスを大きくしなければ、インプットコイル
からＳＱＵＩＤリングへの磁束伝達効率を高めることが
できない。すなわち、インプットコイルとＡＰＦ回路用
の正帰還コイルとを単一のコイルで実現するためには、
磁束ノイズの増大あるいは磁束伝達効率の低下を容認せ
ざるを得ないのである。
【００２０】これに対して、上記実施例に係るＳＱＵＩ
Ｄ磁束計においては、ＡＰＦ回路用の正帰還コイルをＦ
ＬＬ回路用の負帰還コイルと共用するものとしたので、
インプットコイル３とＳＱＵＩＤリング１との相互イン
ダクタンスを低く抑える必要がなく、ＳＱＵＩＤの磁束
伝達効率を十分に高めることができる。また、負帰還コ
イルからＳＱＵＩＤリング１へのフィードバック磁束は
大きな値をとる必要がないので（数１０ｐＴ〜１００ｐ
Ｔ程度）、正帰還コイルからＳＱＵＩＤリング１への正
帰還率を小さく抑えることができ、磁束ノイズの少ない
（最小磁場分解能の高い）ＳＱＵＩＤ磁束計とすること
ができる。
Ｄ磁束計においては、ＡＰＦ回路用の正帰還コイルをＦ
ＬＬ回路用の負帰還コイルと共用するものとしたので、
インプットコイル３とＳＱＵＩＤリング１との相互イン
ダクタンスを低く抑える必要がなく、ＳＱＵＩＤの磁束
伝達効率を十分に高めることができる。また、負帰還コ
イルからＳＱＵＩＤリング１へのフィードバック磁束は
大きな値をとる必要がないので（数１０ｐＴ〜１００ｐ
Ｔ程度）、正帰還コイルからＳＱＵＩＤリング１への正
帰還率を小さく抑えることができ、磁束ノイズの少ない
（最小磁場分解能の高い）ＳＱＵＩＤ磁束計とすること
ができる。
【００２１】なお、上記実施例におけるＳＱＵＩＤ磁束
計においては、ピックアップコイル２を介して外部磁束
の変化を検知し、インプットコイル３からＳＱＵＩＤリ
ング１へ入力する構成としたが、これに限定されるもの
ではなく、磁束伝達効率を高めることが可能なＤｉｒｅ
ｃｔＣｏｕｐｌｉｎｇ型ＳＱＵＩＤを用いて構成しても
良い。
計においては、ピックアップコイル２を介して外部磁束
の変化を検知し、インプットコイル３からＳＱＵＩＤリ
ング１へ入力する構成としたが、これに限定されるもの
ではなく、磁束伝達効率を高めることが可能なＤｉｒｅ
ｃｔＣｏｕｐｌｉｎｇ型ＳＱＵＩＤを用いて構成しても
良い。
【００２２】図２に示すのは、本発明に係るＳＱＵＩＤ
磁束計の他の実施例であり、積分増幅器５の出力は負帰
還抵抗Ｒf を介して負帰還コイル７からＳＱＵＩＤリン
グ１へフィードバックさせると共に、正帰還コイル８か
らピックアップコイル２へＳＱＵＩＤリング１の出力を
フィードバックさせるものとしてある。
磁束計の他の実施例であり、積分増幅器５の出力は負帰
還抵抗Ｒf を介して負帰還コイル７からＳＱＵＩＤリン
グ１へフィードバックさせると共に、正帰還コイル８か
らピックアップコイル２へＳＱＵＩＤリング１の出力を
フィードバックさせるものとしてある。
【００２３】斯くした場合にも、正帰還コイルを別途設
けることなくＡＰＦ回路による正帰還を行うことができ
るので、コイル配置の自由度が高いと共に、従来より慣
用された製造技術によって製造できる、ＡＰＦ回路を用
いたＦＬＬ方式のＳＱＵＩＤ磁束計となる。また、上記
実施例と同様に、インプットコイル３とＳＱＵＩＤリン
グ１との相互インダクタンスを低下させることなく、正
帰還コイル８とピックアップコイル２とのカップリング
係数を低く抑えることができるので、磁束伝達効率が高
く磁束ノイズの少ないＳＱＵＩＤ磁束計が得られるとい
う効果もある。なお、プリアンプ４の出力を正帰還コイ
ル８からピックアップコイル２へフィードバックさせる
ように構成してもよい。
けることなくＡＰＦ回路による正帰還を行うことができ
るので、コイル配置の自由度が高いと共に、従来より慣
用された製造技術によって製造できる、ＡＰＦ回路を用
いたＦＬＬ方式のＳＱＵＩＤ磁束計となる。また、上記
実施例と同様に、インプットコイル３とＳＱＵＩＤリン
グ１との相互インダクタンスを低下させることなく、正
帰還コイル８とピックアップコイル２とのカップリング
係数を低く抑えることができるので、磁束伝達効率が高
く磁束ノイズの少ないＳＱＵＩＤ磁束計が得られるとい
う効果もある。なお、プリアンプ４の出力を正帰還コイ
ル８からピックアップコイル２へフィードバックさせる
ように構成してもよい。
【００２４】図３に示すのは、本発明に係るＳＱＵＩＤ
磁束計の他の実施例であり、プリアンプ４の出力を正帰
還抵抗Ｒa を介して帰還コイル６からＳＱＵＩＤリング
１へフィードバックすると共に、上記プリアンプ４から
更に積分増幅器５を経たＳＱＵＩＤ出力を負帰還抵抗Ｒ
f を介して正帰還コイル６からＳＱＵＩＤリング１へフ
ィードバックさせるものとしてある。本実施例の如く正
帰還抵抗Ｒa を可変抵抗器で構成すれば、ｄＶ／ｄΦを
変化させることができ、磁束変化に適した磁束−電圧変
換率に調整することが容易となり、実用的効果の高いＳ
ＱＵＩＤ磁束計となる。
磁束計の他の実施例であり、プリアンプ４の出力を正帰
還抵抗Ｒa を介して帰還コイル６からＳＱＵＩＤリング
１へフィードバックすると共に、上記プリアンプ４から
更に積分増幅器５を経たＳＱＵＩＤ出力を負帰還抵抗Ｒ
f を介して正帰還コイル６からＳＱＵＩＤリング１へフ
ィードバックさせるものとしてある。本実施例の如く正
帰還抵抗Ｒa を可変抵抗器で構成すれば、ｄＶ／ｄΦを
変化させることができ、磁束変化に適した磁束−電圧変
換率に調整することが容易となり、実用的効果の高いＳ
ＱＵＩＤ磁束計となる。
【００２５】また、図４に示すには、本発明に係るＳＱ
ＵＩＤ磁束計の他の実施例であり、自己インダクタンス
Ｌi1の第１入力コイル９ａと自己インダクタンスＬi2の
第２入力コイル９ｂとを直列接続してなるインプットコ
イル９を用いるものとし、例えばインプットコイル９の
第１入力コイル９ａをＡＰＦ回路用の正帰還コイルとし
て用いるのである。斯くするために、第１入力コイル９
ａを抵抗Ｒa1抵抗Ｒa2を介してＳＱＵＩＤリング１に並
列に接続するのである。斯くした場合にも、正帰還コイ
ルを別途設けることなくＡＰＦ回路による正帰還を行う
ことができるので、コイル配置の自由度が高いと共に、
従来より慣用された製造技術によって製造できる、ＡＰ
Ｆ回路を用いたＦＬＬ方式のＳＱＵＩＤ磁束計となる。
また、インプットコイル９とＳＱＵＩＤリング１との相
互インダクタンスを低下させることなく、正帰還コイル
としての第１入力コイル９ａとピックアップコイル２と
のカップリング係数を低く抑えることができるので、磁
束伝達効率が高く磁束ノイズの少ないＳＱＵＩＤ磁束計
が得られるという効果もある。なお、プリアンプ４の出
力を第１入力コイル９ａからピックアップコイル２へフ
ィードバックさせるように構成してもよい。また、イン
プットコイル９を構成するコイルの数は２つに限定され
るものではなく、より多数の入力コイルより成るもので
も良い。斯くすれば、正帰還コイルとＳＱＵＩＤリング
との相互リアクタンスが所望の値となるように、正帰還
に使用する入力コイルの接続数を可変設定することも可
能となる。
ＵＩＤ磁束計の他の実施例であり、自己インダクタンス
Ｌi1の第１入力コイル９ａと自己インダクタンスＬi2の
第２入力コイル９ｂとを直列接続してなるインプットコ
イル９を用いるものとし、例えばインプットコイル９の
第１入力コイル９ａをＡＰＦ回路用の正帰還コイルとし
て用いるのである。斯くするために、第１入力コイル９
ａを抵抗Ｒa1抵抗Ｒa2を介してＳＱＵＩＤリング１に並
列に接続するのである。斯くした場合にも、正帰還コイ
ルを別途設けることなくＡＰＦ回路による正帰還を行う
ことができるので、コイル配置の自由度が高いと共に、
従来より慣用された製造技術によって製造できる、ＡＰ
Ｆ回路を用いたＦＬＬ方式のＳＱＵＩＤ磁束計となる。
また、インプットコイル９とＳＱＵＩＤリング１との相
互インダクタンスを低下させることなく、正帰還コイル
としての第１入力コイル９ａとピックアップコイル２と
のカップリング係数を低く抑えることができるので、磁
束伝達効率が高く磁束ノイズの少ないＳＱＵＩＤ磁束計
が得られるという効果もある。なお、プリアンプ４の出
力を第１入力コイル９ａからピックアップコイル２へフ
ィードバックさせるように構成してもよい。また、イン
プットコイル９を構成するコイルの数は２つに限定され
るものではなく、より多数の入力コイルより成るもので
も良い。斯くすれば、正帰還コイルとＳＱＵＩＤリング
との相互リアクタンスが所望の値となるように、正帰還
に使用する入力コイルの接続数を可変設定することも可
能となる。
【００２６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るＳＱ
ＵＩＤ磁束計によれば、ＡＰＦに用いる正帰還とＦＬＬ
に用いる負帰還とを単一の帰還コイルによって行うこと
により、正帰還コイルを別途設けることなくＡＰＦ回路
による正帰還を行うことができるので、コイル配置の自
由度が高いと共に、従来より慣用された製造技術によっ
て製造できる、ＡＰＦ回路を用いたＦＬＬ方式のＳＱＵ
ＩＤ磁束計を提供することが可能となる。
ＵＩＤ磁束計によれば、ＡＰＦに用いる正帰還とＦＬＬ
に用いる負帰還とを単一の帰還コイルによって行うこと
により、正帰還コイルを別途設けることなくＡＰＦ回路
による正帰還を行うことができるので、コイル配置の自
由度が高いと共に、従来より慣用された製造技術によっ
て製造できる、ＡＰＦ回路を用いたＦＬＬ方式のＳＱＵ
ＩＤ磁束計を提供することが可能となる。
【００２７】また、本発明に係るＳＱＵＩＤ磁束計によ
れば、ＡＰＦに用いる正帰還をピックアップコイルに対
して施すことにより、正帰還コイルを別途設けることな
くＡＰＦ回路による正帰還を行うことができるので、コ
イル配置の自由度が高いと共に、従来より慣用された製
造技術によって製造できる、ＡＰＦ回路を用いたＦＬＬ
方式のＳＱＵＩＤ磁束計を提供することが可能となる。
れば、ＡＰＦに用いる正帰還をピックアップコイルに対
して施すことにより、正帰還コイルを別途設けることな
くＡＰＦ回路による正帰還を行うことができるので、コ
イル配置の自由度が高いと共に、従来より慣用された製
造技術によって製造できる、ＡＰＦ回路を用いたＦＬＬ
方式のＳＱＵＩＤ磁束計を提供することが可能となる。
【００２８】さらに、本発明に係るＳＱＵＩＤ磁束計に
よれば、複数のコイルを直列接続してなるインプットコ
イルの何れかのコイルによってＡＰＦに用いる正帰還を
行うことにより、正帰還コイルを別途設けることなくＡ
ＰＦ回路による正帰還を行うことができるので、コイル
配置の自由度が高いと共に、従来より慣用された製造技
術によって製造できる、ＡＰＦ回路を用いたＦＬＬ方式
のＳＱＵＩＤ磁束計を提供することが可能となる。
よれば、複数のコイルを直列接続してなるインプットコ
イルの何れかのコイルによってＡＰＦに用いる正帰還を
行うことにより、正帰還コイルを別途設けることなくＡ
ＰＦ回路による正帰還を行うことができるので、コイル
配置の自由度が高いと共に、従来より慣用された製造技
術によって製造できる、ＡＰＦ回路を用いたＦＬＬ方式
のＳＱＵＩＤ磁束計を提供することが可能となる。
【図１】正帰還と負帰還を単一の帰還コイルで行うＳＱ
ＵＩＤ磁束計の概略構成を示す回路図である。
ＵＩＤ磁束計の概略構成を示す回路図である。
【図２】ピックアップコイルに対して正帰還を行うＳＱ
ＵＩＤ磁束計の概略構成を示す回路図である。
ＵＩＤ磁束計の概略構成を示す回路図である。
【図３】正帰還と負帰還を単一の帰還コイルで行い、プ
リアンプで増幅したＳＱＵＩＤ出力を正帰還に用いるよ
うにしたＳＱＵＩＤ磁束計の概略構成を示す回路図であ
る。
リアンプで増幅したＳＱＵＩＤ出力を正帰還に用いるよ
うにしたＳＱＵＩＤ磁束計の概略構成を示す回路図であ
る。
【図４】第１入力コイルと第２入力コイルを直列接続し
て構成したインプットコイルの第１入力コイルを用いて
正帰還を行うようにしたＳＱＵＩＤ磁束計の概略構成を
示す回路図である。
て構成したインプットコイルの第１入力コイルを用いて
正帰還を行うようにしたＳＱＵＩＤ磁束計の概略構成を
示す回路図である。
【図５】ＡＰＦ回路の概略を示す回路図である。
【図６】ＳＱＵＩＤ出力のΦ−Ｖ特性を示す特性曲線図
である。
である。
１ ＳＱＵＩＤリング ２ ピックアップコイル ３ インプットコイル ６ 帰還コイル ７ 負帰還コイル ８ 正帰還コイル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 (72)発明者 高田 洋一 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 風見 邦夫 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 上田 雅之 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 岡島 健一 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 小室 貴紀 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
Claims (4)
- 【請求項１】 ＳＱＵＩＤリングに作用する磁束変化に
応じた電圧出力が得られるｄｃ−ＳＱＵＩＤの出力を用
いて外部磁束の微小変化量を計測するＳＱＵＩＤ磁束計
において、 上記ｄｃ−ＳＱＵＩＤの出力をＳＱＵＩＤリングへフィ
ードバックさせる帰還コイルを備え、ＳＱＵＩＤリング
に作用する磁束を一定値に固定するためのＦＬＬ方式に
用いる負帰還と、ｄｃ−ＳＱＵＩＤの磁束−電圧変換率
を高めるＡＰＦ方式に用いる正帰還とを、単一の帰還コ
イルを介して行うようにしたことを特徴とするＳＱＵＩ
Ｄ磁束計。 - 【請求項２】 ＳＱＵＩＤリングに作用する磁束変化に
応じた電圧出力が得られるｄｃ−ＳＱＵＩＤの出力を用
いて、ピックアップコイルに作用する外部磁束の微小変
化量を計測するＳＱＵＩＤ磁束計において、 上記ｄｃ−ＳＱＵＩＤの出力を負帰還コイルを介してＳ
ＱＵＩＤリングへフィードバックさせ、ＳＱＵＩＤリン
グに作用する磁束を一定値に固定するＦＬＬ方式に用い
る負帰還を行うと共に、ｄｃ−ＳＱＵＩＤの出力を正帰
還コイルを介してピックアップコイルへフィードバック
させ、ｄｃ−ＳＱＵＩＤの磁束−電圧変換率を高めるＡ
ＰＦ方式に用いる正帰還を行うようにしたことを特徴と
するＳＱＵＩＤ磁束計。 - 【請求項３】 ＳＱＵＩＤリングに作用する磁束変化に
応じた電圧出力が得られるｄｃ−ＳＱＵＩＤの出力を用
いて、ピックアップコイルに作用する外部磁束の微小変
化をインプットコイルを介してＳＱＵＩＤリングへ入力
し、外部磁束の微小変化量を計測するＳＱＵＩＤ磁束計
において、 複数のコイルを直列接続してインプットコイルを構成
し、該インプットコイルを構成する何れかのコイルを用
いてｄｃ−ＳＱＵＩＤの出力をＳＱＵＩＤリングへフィ
ードバックさせ、ｄｃ−ＳＱＵＩＤの磁束−電圧変換率
を高めるＡＰＦ方式に用いる正帰還を行うと共に、ｄｃ
−ＳＱＵＩＤの出力を負帰還コイルを介してＳＱＵＩＤ
リングへフィードバックさせ、ＳＱＵＩＤリングに作用
する磁束を一定値に固定するＦＬＬ方式に用いる負帰還
を行うようにしたことを特徴とするＳＱＵＩＤ磁束計。 - 【請求項４】 ｄｃ−ＳＱＵＩＤの出力をプリアンプに
よって前段増幅し、該プリアンプ出力を正帰還に用いる
ようにしたことを特徴とする請求項１〜請求項３の何れ
かに記載のＳＱＵＩＤ磁束計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5216917A JP2552245B2 (ja) | 1993-08-10 | 1993-08-10 | Ｓｑｕｉｄ磁束計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5216917A JP2552245B2 (ja) | 1993-08-10 | 1993-08-10 | Ｓｑｕｉｄ磁束計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0755904A true JPH0755904A (ja) | 1995-03-03 |
| JP2552245B2 JP2552245B2 (ja) | 1996-11-06 |
Family
ID=16695952
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5216917A Expired - Lifetime JP2552245B2 (ja) | 1993-08-10 | 1993-08-10 | Ｓｑｕｉｄ磁束計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2552245B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100437785B1 (ko) * | 2001-11-08 | 2004-06-30 | 엘지전자 주식회사 | 초전도 양자간섭소자(ｓｑｕｉｄ)를 이용한 공진신호검출장치 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04232482A (ja) * | 1990-12-28 | 1992-08-20 | Shimadzu Corp | Ｄｃ−ｓｑｕｉｄ磁気検出装置 |
-
1993
- 1993-08-10 JP JP5216917A patent/JP2552245B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04232482A (ja) * | 1990-12-28 | 1992-08-20 | Shimadzu Corp | Ｄｃ−ｓｑｕｉｄ磁気検出装置 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100437785B1 (ko) * | 2001-11-08 | 2004-06-30 | 엘지전자 주식회사 | 초전도 양자간섭소자(ｓｑｕｉｄ)를 이용한 공진신호검출장치 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2552245B2 (ja) | 1996-11-06 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |