JPH0812234B2 - 磁性薄膜の磁化特性検出方法 - Google Patents

磁性薄膜の磁化特性検出方法

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JPH0812234B2
JPH0812234B2 JP62047176A JP4717687A JPH0812234B2 JP H0812234 B2 JPH0812234 B2 JP H0812234B2 JP 62047176 A JP62047176 A JP 62047176A JP 4717687 A JP4717687 A JP 4717687A JP H0812234 B2 JPH0812234 B2 JP H0812234B2
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正史 内藤
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グローリー工業株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】 (発明の技術分野) この発明は、磁気テープや磁気カードの磁気ストライ
プ等の磁性薄膜の磁化特性を検出するための方法に関す
る。
(技術的背景と解決すべき問題点) 情報化社会の進展に伴ない、磁気カードあるいはデー
タ記録媒体としての磁気テープ,磁気ディスク等は既に
大きな市場になっているが、今後もさらに大きく発展す
ることは容易に予測できる。これらの媒体が大量,安
定,低価格に生産されるためには、更に研究開発の進
展,品質レベルの向上などが求められており、これらの
ことを支援するための手段の一つとして、媒体の磁化特
性を計測する装置が使用されている。
ここにおいて検出方法の一例として、先ず環状試料に
おける磁化特性の一般的な検出方法を説明すると、測定
しようとする磁性体に磁界Hを印加すると、この大きさ
によって磁性体に発生する磁束量Φが変化する。そし
て、磁界Hを横軸に、磁束Φを縦軸にして、この様子を
グラフにしたものを磁化曲線(ヒステリシスループ)と
いうが、この磁化曲線は一般的に第9図に示す構成で得
られる。すなわち、円環状の磁性体100の1次側に磁化
コイル101が巻回されると共に(巻数N1)、2次側に検
出コイル102が巻回されている(巻数N2)。そして、磁
化コイル101に低周波発振器103から低周波の三角波が印
加されると共に、抵抗R1が直列に介挿されている。
ここで、磁性体100内の磁界Hは磁化コイル101に流れ
る電流I1に比例するとになせるので、磁性体100の磁路
長をlとすると となる。一方、発生する磁束Φは検出コイル102の出力
電圧V2を積分することによって得られる。つまり、出力
電圧VCであるから となる。このように電圧V1,VCを測定することによって
磁化曲線(Φ−H曲線)が得られる。また、電圧V2を縦
軸にとると、透磁率に比例した出力が得られる。
このような原理に基ずく磁性体測定装置は、1973年発
行の“横河技報 Vol.17 No.2"の49頁〜72頁に述べら
れている。しかしながら、この測定装置は高透磁率材
料,永久磁石などの板、ブロック材、磁性粉、磁性薄膜
などを測定対象にして汎用性をもたせているが、機能,
操作性,価格などに難点がある。特に磁気テープの測定
には、ある装置の構成上ある大きさに揃えて、第10図に
示す如く10枚程度の厚さにした試料110を用いなければ
ならず、非常に面倒であった。また、磁気カード等の磁
気ストライプの測定を、磁気カードに層設した状態のま
まで行なうことは不可能であった。
(発明の目的) この発明は上記問題点に鑑みなされたもので、この発
明の目的は、磁気テープ,磁気ストライプ等の磁性薄膜
の磁化特性曲線を非常に簡便に、かつ試料を物理的に破
壊したり変形することなく検出できるようにした磁化特
性検出方法を提供することにある。
(問題点を解決するための手段) この発明は磁性薄膜の磁化特性検出方法に関するもの
で、上記この発明の目的は、差動型磁気ヘッドの1次コ
イルに低周波信号を印加し、前記差動型磁気ヘッドのギ
ャップ部を測定すべき磁性薄膜から遠ざけた状態で前記
低周波信号により印加磁界を変化させ、このときの前記
差動型磁気ヘッドの2次コイルの差動出力電圧をサンプ
リングして記憶し、前記差動型磁気ヘッドのギャップ部
を測定すべき磁性薄膜に接触または近接した状態で前記
低周波信号により印加磁界を変化させ、このときの前記
差動型磁気ヘッドの2次コイルの差動出力電圧をサンプ
リングして記憶し、印加磁界で同期をとって各サンプリ
ング毎に記憶された両者の差動出力電圧の差を各々求
め、これを積分することにより前記磁性薄膜の磁化特性
曲線を求めることによって達成される。
(発明の作用) この発明では差動型磁気ヘッドに1次コイル及び2次
コイルを巻回し、前記1次コイルに低周波信号を印加す
ると共に、前記差動型磁気ヘッドの検出側ヘッドに被検
出体が有る時と無い時の差動出力電圧の差に基づいて、
磁速Φ−磁界Hの磁化特性曲線を求めている。なお、磁
界Φが求まれば、測定断面積をSとしたとき、磁束密度
BはΦ/Sとなるので、一般的なB−H曲線も求めること
ができる。
(発明の実施例) 第1図はこの発明方法の原理構成を示しており、上下
及び左右に対称のH字状の磁気コア1には、巻き線N1
直列に接続された1次コイル2及び3が巻回されると共
に、巻数N2の2次コイル4及び5がそれぞれ分離して巻
回されており、1次コイル2及び3は1〜10Hz程度の低
周波三角波を出力する発振器6に接続されている。磁気
コア1の下部には検出側のギャップ部1Aが、上部には非
検出側のギャップ部1Bがそれぞれ設けられている。ま
た、発振器6及び1次コイル2の間には電気抵抗rが介
挿され、この抵抗rによる降下電圧Viは増幅器7を介し
て得られる。2次コイル4の出力電圧VSは増幅器10を介
して得られ、2次コイル5の出力電圧VSCは増幅器11を
介して得られ、出力電圧VS及びVSCは差動増幅器12へ入
力されている。増幅器10,増幅器11,差動増幅器12のゲイ
ンは便宜上1と設定する。そして、コイル部の磁気コア
1の断面積をS,ギャップ部1Aの磁気コア断面積をSg,コ
ア磁路長をl,ギャップ長をlg,磁気コア1の透磁率を
μ,空気の透磁率をμとする。
先ず、検出側のギャップ部1Aの発生磁界について述べ
る。
ギャップ部1Aに何も媒体を接触させない状態の磁束Φ
は、磁気コア1の磁気抵抗をR(=l/μS)、ギャップ
部1Aの磁気抵抗をRg(=lg0Sg)とすると、 であり、ギャップ部1Aの磁界Hgは である。ここで、 とすると、 であり、更にVi=I・rであることから、磁界Hgと電圧
Viとの関係は となる。
次に、磁気抵抗R<<Rgの関係により第2図に示すよ
うにギャップ部1Aにおいては磁束Φは広がりを有し、磁
性薄膜20の内部にも一部の磁束が見かけ上ギャップ長lg
の方向に平行に近い状態になる。いま磁気薄膜20をギャ
ップ部1Aに接触させた時の磁束をΦとすると、2次コ
イル4の起電圧VS であり、非検出側の2次コイル5の起電圧VSCは磁束を
Φとすると、 となる。従って、差動増幅器12による差動後の出力VD
(8)〜(10)式より、磁性薄膜20が無いときは であり、磁性薄膜20が有るときは となる。ここで磁束Φは、発振器6より低周波の三角波
が1次コイル2及び3に印加されていることから単調増
加又は減少する。このような差動増幅器12の出力VD,VD1
をコンピュータ内に取込むと共に、印加磁界Hで同期を
とり、(11)及び(12)式の差をとることによって、磁
性薄膜20を設定したことによる磁束Φの増分に基づく電
圧VD′を算出することができる。尚、磁性薄膜20がない
ときの差動増幅器12の出力VDはほぼ零に近いので大まか
な検出でよい場合、または磁気コア1の製造精度を高め
て出力VDが零となっている場合(キャンセル側と検出側
の特性を完全に一致させれば、VS=VSCとなる)には、
差動出力VDをコンピュータ内に取込む必要はなく、VD1
をVD′とすることができる。
そして、磁性薄膜20の断面積をS1(=厚さt×幅W)
とすると、この部分の磁束密度B1は、 Φ−Φ=Φ′=B1・S1 ……(14) とおくことができ、(13)式より である。
磁性薄膜20の透磁率μは(正確には磁化率χとな
り、μ=χ=μ′−1,μ′は真の透磁率)は となる。(13)式において各磁界強度におけるデータを
加算することによって、ソフトウェア積分を行なう。す
なわち、 であるから となる。ここに、Δtはサンプリング周期であり、加算
は印加磁界Hの1周期分とする。
ここで、上記ソフトウエア積分を説明すると、第3図
の特性Iは磁界Hに対する前記(13)式による電圧VD
の変化v(H)を示すものであり、この特性Iにおいて
任意の点をviとする。次に、この初期値viからデータサ
ンプリング周期ΔHを使って以下のような積分値ψを得
る。
磁束Φi+nは以下のような補正を施せば求めることが
できる。
ここでψとψi+aは磁化曲線の重心に対して対称な
値とする。尚、ψは必ずしも積分初期値を選ぶ必要は
なく重心対称値であればよい。従って、磁束Φi+nが横
軸H(磁界)に対しての積分値となる。この特性は第3
図においてIIで示される。つまり、第3図の特性Iをvi
から積分して行くと、特性IIの曲線が得られるのであ
る。ここに、nは初期値iからサンプリング周期ΔHご
とに数えられた整数を表わす。そして、(20)式と前記
(18)式を対応づけると となる。
以上のようにして得られた磁界Hと磁束Φ′で磁化曲
線を描くと、第4図のように、特性IIを縦軸方向にシフ
トした曲線となる。
ところで、この発明に用いる磁気コア及び1次コイ
ル、2次コイルの巻回は第1図のものに限定されるもの
ではなく、第1図の磁気コア1を縦軸中央部又は横軸中
央部で折曲した構造でも良く、第5図に示すように磁気
コア1の接続アーム1Cに1次コイル30を巻回しても良
い。また、第6図に示すように磁気コア1の各アームに
1次コイル31〜34を直列に巻回すると共に、たとえば1
次コイル31及び34に重ねて2次コイルを巻回しても良
く、第7図に示す如く磁気コア40,41に分離してシール
ド材42で磁気シールドすると共に、磁気コア40に1次コ
イル43及び2次コイル44を巻回し、磁気コア41に1次コ
イル45及び2次コイル46を巻回しても良い。さらに、第
8図に示す如く磁気コア50及び51を完全分離し、各磁気
コア50及び51にそれぞれ1次コイル及び2次コイルを巻
回するようにしても良い。さらに又、上述では低周波の
三角波を1次コイルに印加するようにしているが、正弦
波等であっても良い。また、ソフトウエアによる積分方
式を採用せずに、CRの積分回路によって差動出力電圧V
D1を積分してもよい。なお、この場合磁性薄膜20がない
ときの差動出力電圧VDを無視することができないときに
は、磁性薄膜20があるときの差動出力電圧VDLの積分値
と、ないときの差動出力電圧VDの積分値とをコンピュー
タ内に取込み、印加磁界で同期をとり、差をとることに
よって精度を高めることも可能である。
さらに、磁気コアの形状及び1次コイル、2次コイル
の巻回方法は、第11図に示すようにしても良い。すなわ
ち板状の磁気コア60に1次コイル61を巻回すると共に、
磁気コア60の両端部に結合されたコの字状の磁気コア62
及び63に、それぞれ2次コイル64及び65を巻回してい
る。
(発明の効果) 以上のようにこの発明方法は、操作としては差動型磁
気ヘッドのギャップ部を磁性薄膜に接触または近接させ
るだけで良いので、非常に簡便となる。また、Φ−H曲
線はソフトウエアによる積分方式を採用すればドリフト
等の影響による誤差がなくなり、精度の良い結果が得ら
れる。さらに、磁性薄膜を予め定型サイズに加工する必
要もない。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の原理を説明するための図、第2図〜
第4図はこの発明の動作を説明するための図、第5図〜
第8図及び第11図はそれぞれ磁気コア及びコイルの他の
巻回の様子を示す図、第9図は磁性特性の一般的な検出
を説明するための図、第10図は従来の磁性薄膜の検出を
説明するための図である。 1……磁気コア、2,3……1次コイル、4,5……2次コイ
ル、6……低周波発振器、10,11……増幅器、12……差
動増幅器。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】差動型磁気ヘッドの1次コイルに低周波信
    号を印加し、前記差動型磁気ヘッドのギャップ部を測定
    すべき磁性薄膜から遠ざけた状態で前記低周波信号によ
    り印加磁界を変化させ、このときの前記差動型磁気ヘッ
    ドの2次コイルの差動出力電圧をサンプリングして記憶
    し、前記差動型磁気ヘッドのギャップ部を測定すべき磁
    性薄膜に接触または近接した状態で前記低周波信号によ
    り印加磁界を変化させ、このときの前記差動型磁気ヘッ
    ドの2次コイルの差動出力電圧をサンプリングして記憶
    し、印加磁界で同期をとって各サンプリング毎に記憶さ
    れた両者の差動出力電圧の差を各々求め、これを積分す
    ることにより前記磁性薄膜の磁化特性曲線を求めるよう
    にしたことを特徴とする磁性薄膜の磁化特性検出方法。
  2. 【請求項2】前記低周波信号の周波数が1〜10Hz程度で
    ある特許請求の範囲第1項に記載の磁性薄膜の磁化特性
    検出方法。
  3. 【請求項3】前記低周波信号として低周波三角波を用い
    た特許請求の範囲第1項に記載の磁性薄膜の磁化特性検
    出方法。
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US07/163,104 US4940938A (en) 1987-03-02 1988-03-02 Method and device for measuring characteristic magnetic distribution of a magnetic thin film using a magnetic head

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