JPH1152036A

JPH1152036A - 磁界検出素子の感度校正方法およびその感度校正方法を用いる磁界検出素子の感度校正装置

Info

Publication number: JPH1152036A
Application number: JP22195897A
Authority: JP
Inventors: Nobuhiro Hino; 信弘日野; Makoto Kitamura; 誠北村; Hiroaki Kase; 博昭加瀬
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1997-08-04
Filing date: 1997-08-04
Publication date: 1999-02-26

Abstract

(57)【要約】【課題】磁界検出器に複数取り付けた各磁界検出素子
Ｈの感度を校正する。【解決手段】各磁界検出素子Ｈの出力側に一対一に対
応させて出力可変調整手段３を設け、第１のコイルＮ１
と第２のコイルＮ２の間にほぼ一様な磁束密度の磁界を
発生させることができるヘルムホルツコイル５を予め用
意しておき、ヘルムホルツコイル５の一様な磁束密度の
磁界中の予め定めた磁界測定位置に磁界検出器Ｈを位置
決めし、この磁界測定位置に位置決めされた磁界検出器
Ｈから出力調整手段３を通して出力された出力電圧が予
め定められた基準電圧となるように、磁界測定位置の磁
界検出素子Ｈに対応する出力調整手段３の可変抵抗体Ｒ
xの抵抗値を可変調整するという動作を磁界検出器に取
り付けられた全ての磁界検出素子について順次行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁界を測定する磁
界検出素子の感度を校正する磁界検出素子の感度校正方
法およびその感度校正方法を用いる磁界検出素子の感度
校正装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１０には特開昭６２−１９５５７４号
公報に記載されている磁界分布測定装置が示されてい
る。この磁界分布測定装置は偏向ヨーク装置３０に装着
された偏向コイル３１の磁界分布を測定するものであ
り、偏向ヨーク装置３０を取り付ける朝顔形状の位置決
め部材３２と、該位置決め部材３２の外周面に装着され
た偏向ヨーク装置３０を押さえるクランプ部材３３と、
上記位置決め部材３２の内部に回転可能に収容される磁
界検出器１と、該磁界検出器１をｚ軸を回転軸として回
転駆動させるための回転駆動手段３４とを有して構成さ
れている。

【０００３】上記磁界検出器１には磁界検出素子Ｈが複
数個取り付けられている。これら磁界検出素子Ｈはホー
ル素子やサーチコイル等により構成され磁束密度の大き
さに応じた電圧を出力するものである。

【０００４】上記磁界分布測定装置では、偏向ヨーク装
置３０を位置決め部材３２に装着し、偏向コイル３１の
磁界が発生している状態で、上記複数の磁界検出素子Ｈ
がそれぞれ偏向コイル３１の各ポイントにおける例えば
図１０の点線に示す位置の磁束密度Ｂa ，Ｂb の大きさ
に応じた電圧を出力し、位置決め部材３２の内部に収容
されている磁界検出器１を回転駆動手段３４により回転
させることによって、上記磁界検出素子Ｈの出力電圧に
基づき偏向コイル３１の磁界分布を計測するものであ
る。

【０００５】上記のように、偏向コイル３１の各ポイン
ト毎の磁束密度を同時に測定する場合、磁束密度の大き
さに対する各磁界検出素子Ｈの出力の大きさにばらつき
があると、この磁界検出素子Ｈの感度ばらつきにより、
例えば、ポイントＡの磁束密度の大きさとポイントＢの
磁束密度の大きさが同じであるのにも拘らず、ポイント
Ａの磁束密度を測定した磁界検出素子Ｈの出力電圧と、
ポイントＢの磁束密度を測定した磁界検出素子Ｈの出力
電圧とが異なり、ポイントＡとポイントＢの磁束密度の
大きさは異なるという測定結果となってしまい、磁界の
測定を正確に行うことができないという問題が生じる。

【０００６】このことから、磁界検出素子Ｈを、１個ず
つ、予め定められた複数の感度階級に分類しておき、磁
界検出器１には感度階級の同じ磁界検出素子Ｈだけを取
り付けることで、磁界検出器１の複数の磁界検出素子Ｈ
の感度を揃えるようにしていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、同一の
感度階級内の各磁界検出素子Ｈ間にも微妙な感度ばらつ
きがあり、磁界検出素子Ｈの感度ばらつきに起因して磁
界を正確に測定することができないという問題を完璧に
回避することはできなかった。また、大量の磁界検出素
子Ｈを１個ずつ感度毎に仕分けするのは非常に手間と時
間が掛かり、面倒であるという問題があった。

【０００８】本発明は上記課題を解決するためになされ
たものであり、その目的は、磁界検出器に複数個取り付
けられた各磁界検出素子の出力感度が全て同じとなるよ
うに磁界検出素子の出力感度を校正することができる磁
界検出素子の感度校正方法およびその感度校正方法を用
いる磁界検出素子の感度校正装置を提供することにあ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明は次のような構成をもって前記課題を解決
する手段としている。すなわち、磁界検出素子の感度校
正方法の本発明は、磁界検出器に複数個配設された各磁
界検出素子の感度を校正する方法であって、環形状の第
１と第２のコイル間にほぼ一様な磁束密度の磁界を発生
させるヘルムホルツコイルと、上記各磁界検出素子の出
力側に一対一に対応して設けられ各磁界検出素子の出力
を可変調整する出力調整手段とを予め用意しておき、ま
ず、上記磁界検出器を上記第１と第２のコイル間に挿入
して磁界検出器に配設された磁界検出素子を上記ヘルム
ホルツコイルの一様な磁束密度の磁界中の予め定められ
た磁界測定位置に位置決めし、然る後、上記磁界測定位
置に位置決めされた磁界検出素子から上記出力調整手段
を通して出力された出力電圧が予め定められた基準電圧
となるように上記出力調整手段を調整し、磁界検出素子
の出力感度を校正する構成をもって前記課題を解決する
手段としている。

【００１０】磁界検出素子の感度校正装置の第１の発明
は、上記磁界検出素子の感度校正方法の発明を用いる磁
界検出素子の感度校正装置であって、ヘルムホルツコイ
ルと；ヘルムホルツコイルの第１と第２のコイルのうち
の一方側が固定配設される第１のコイル固定体と；この
第１のコイル固定体に間隙を介して設けられヘルムホル
ツコイルの他方側のコイルが固定配設される第２のコイ
ル固定体と；磁界検出器に配設された磁界検出素子が第
１と第２のコイルの中間位置に位置決めされるように磁
界検出器を載置するための試料載置部材と；磁界測定位
置を含む第１と第２のコイルの中間領域を外部から目視
するための透明板と；が設けられており、上記透明板に
は磁界検出器に配設された磁界検出素子を１個ずつ順次
目視により磁界測定位置に位置決めするための位置決め
確認部が設けられている構成をもって前記課題を解決す
る手段としている。

【００１１】磁界検出素子の感度校正装置の第２の発明
は、上記磁界検出素子の感度校正方法の本発明を用いる
磁界検出素子の感度校正装置であって、ヘルムホルツコ
イルと；このヘルムホルツコイルに正弦波形の電流信号
を供給し第１と第２のコイル間に磁界を発生させる信号
発生手段と；上記各磁界検出素子の出力側に一対一に対
応して設けられ出力を可変調整する出力調整手段と；上
記第１のコイルの中心と第２のコイルの中心とのほぼ中
間位置である磁界測定位置に位置決めされた磁界検出素
子から出力された出力電圧を検出し、この検出した出力
電圧を上記ヘルムホルツコイルを流れる電流の電流波形
を参照信号として同期整流を行うロックインアンプと；
が設けられており、上記ロックインアンプから出力され
た出力電圧が予め定められた基準電圧となるように、上
記磁界測定位置に位置決めされた磁界検出素子に対応す
る上記出力調整手段を可変調整する構成をもって前記課
題を解決する手段としている。

【００１２】上記構成の発明において、ヘルムホルツコ
イルの第１と第２のコイル間の中央領域には一様な磁束
密度の磁界が発生することから、ヘルムホルツコイル
と、各磁界検出素子に一対一に対応して設けられ磁界検
出素子の出力を可変調整する出力調整手段とを予め用意
しておき、上記ヘルムホルツコイルの磁界中における予
め定められた磁界測定位置に磁界検出素子を位置決め
し、この磁界測定位置に位置決めされた磁界検出素子か
ら上記出力調整手段を通して出力された出力電圧が予め
定めた基準電圧となるように上記出力調整手段を調整す
ることによって、磁界検出素子の出力感度が校正され、
磁界の強度が同じであれば、磁界検出器の各磁界検出素
子から上記出力調整手段を通して出力される出力電圧の
大きさが全て等しくなる。

【００１３】上記のように、磁界検出器に取り付けられ
た複数個の磁界検出素子の出力感度を全て等しくするこ
とができることから、磁界検出素子の感度ばらつきに起
因した問題を完璧に回避することが可能である。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下に、この発明に係る実施形態
例を図面に基づき説明する。

【００１５】この実施形態例では、偏向コイルの磁界を
測定するための、図４に示すような磁界検出器１に配列
形成されている複数の磁界検出素子Ｈの出力感度を校正
する方法および磁界検出素子Ｈの感度校正装置の一例を
説明する。

【００１６】図４に示す磁界検出器１は前記図１０に示
すような磁界分布測定装置に組み込まれるものであり、
非磁性基板１ａを有し、この基板１ａは偏向ヨーク装置
が装着される陰極線管のネック部分における管中心軸を
含む断面形状と相似な形状を成し、この基板１ａの表面
には該基板１ａの図４に示す左側縁に沿って配設された
磁界検出素子Ｈの複数の列と、中心回転軸Ｚに沿って配
設された磁界検出素子Ｈの中心列とが形成されている。

【００１７】上記各磁界検出素子Ｈにはリード線がそれ
ぞれ接続され、これらリード線は束ねられて図４に示す
下部側から引き出され、図示されていない信号処理手段
に導かれる。この磁界検出器１はｚ軸を回転軸として回
転駆動するようにパルスモータ等の回転駆動手段に取り
付けられ、例えば、パルスモータの駆動パルス数から回
転角を読み取ることができるようになっており、偏向コ
イルの磁界は、磁界検出器１の各磁界検出素子Ｈから出
力された電圧に基づいた上記信号処理手段による信号処
理によって、円筒座標系で表した回転方向の磁束密度に
より示される。

【００１８】この実施形態例では、上記図４に示す各磁
界検出素子Ｈから上記信号処理手段に至るまでのリード
線に、各磁界検出素子Ｈに一対一に対応させて図１に示
すような可変抵抗体Ｒxを有する出力調整手段３を介設
し、この出力調整手段３の可変抵抗体Ｒxの抵抗値を可
変調整することで、各磁界検出素子Ｈから信号処理手段
に出力される出力電圧を可変調整する構成を備えてい
る。

【００１９】ところで、磁界検出素子Ｈがホール素子に
よって構成されている場合に、ホール素子に電流Ｉが供
給され、ホール素子が磁束密度Ｂの磁界中にあるときに
は、ホール素子から出力される出力電圧Ｖは、ホール素
子の感度係数をＫh と表した場合、次式（１）により表
すことができる。

【００２０】Ｖ＝Ｋh ・Ｉ・Ｂ・・・・・・（１）

【００２１】また、磁界検出素子Ｈが磁気抵抗素子によ
り構成されている場合に、磁気抵抗素子の直線感度係数
をＫm と表し、磁気抵抗素子が磁束密度Ｂの磁界中にあ
るとき、磁気抵抗素子の磁気抵抗の変化分Ｒb は、Ｒb
＝Ｋm ・Ｂと表されるから、磁気抵抗素子から出力され
る出力電圧の変化分Ｖは、磁気抵抗素子に電流Ｉが供給
されている場合、次式（２）により表すことができる。

【００２２】Ｖ＝Ｒb ・Ｉ＝Ｋm ・Ｂ・Ｉ・・・・（２）

【００２３】上記式（１），（２）から明らかなよう
に、同一の磁束密度の大きさに対する各磁界検出素子Ｈ
の出力電圧Ｖの大きさが全て等しくなるように、つま
り、磁界検出素子Ｈの出力感度ばらつきを精度良く校正
するためには、磁界検出素子Ｈの校正時に磁界検出素子
Ｈに供給される電流値を等しくすると共に、同一の磁束
密度の磁界中で磁界検出素子Ｈの出力感度校正を行わな
くてはならない。

【００２４】そこで、この実施形態例では、磁界検出素
子Ｈの感度校正を行う際に、次に示すヘルムホルツコイ
ルの磁界を用い、同一の磁束密度の大きさに対する磁界
検出素子Ｈの出力が全て同じとなるように上記出力調整
手段３の可変抵抗体Ｒxの抵抗値を可変調整すること
で、磁界検出素子Ｈの精度良い感度校正を行う。

【００２５】ヘルムホルツコイルは、図５に示すよう
に、第１のコイルＮ１と第２のコイルＮ２から成り、第
１のコイルＮ１と第２のコイルＮ２によって挟まれた領
域にほぼ一様の磁束密度の磁界を発生させることができ
るという特有な性質を持つものである。上記第１と第２
のコイルＮ１，Ｎ２はコイル巻線の巻回数が等しく、ま
た、半径が等しいほぼ同一形状のものであり、互いの中
心軸を一致させ第１と第２のコイルＮ１，Ｎ２のほぼ半
径ｒ分の間隙を介して配置され、第１のコイルＮ１と第
２のコイルＮ２とは直列に接続されている。

【００２６】図６および図７にはヘルムホルツコイル５
の特有な性質を実験結果により示すグラフが表されてい
る。この実験には１００ｍｍの半径を持つ第１と第２の
コイルＮ１，Ｎ２により構成されたヘルムホルツコイル
５が使用され、第１のコイルＮ１の中心Ｏ1 と第２のコ
イルＮ２の中心Ｏ2 との図５に示す中間位置Ｐを原点と
し、上記ヘルムホルツコイル５に０．４Ａの正弦波形の
電流を流したときに、第１のコイルＮ１と第２のコイル
Ｎ２の間の領域に発生する磁束密度の大きさを、図６は
上記原点Ｐからのｘ方向の距離毎に、また、図７は上記
原点Ｐからのｚ方向の距離毎にそれぞれ示している。上
記図６と図７からも明らかなように、ヘルムホルツコイ
ル５は第１のコイルＮ１と第２のコイルＮ２の間の領域
にほぼ一様な磁束密度の磁界を発生させることができ
る。

【００２７】図２には、上記ヘルムホルツコイル５の磁
界を発生させ該ヘルムホルツコイル５の磁界を用いて、
磁界検出器１に取り付けられた各磁界検出素子Ｈの感度
を校正するための装置構造例が断面図により示されてい
る。また、図３には上記図２の装置を図２に示す上側か
ら見たときの上面図が示されている。

【００２８】図２および図３に示すように、この装置
は、第１のコイル固定体１４を有し、この第１のコイル
固定体１４には環形状のコイルボビン１５に巻回形成さ
れたヘルムホルツコイル５の第１のコイルＮ１が固定配
設されている。また、この第１のコイル固定体１４には
支持体１６が設けられており、この支持体１６に支持さ
れて第２のコイル固定体１８が前記第１のコイル固定体
１４と間隙を介して対向配設されている。この第２のコ
イル固定体１８にはヘルムホルツコイル５の第２のコイ
ルＮ２が固定配設されている。

【００２９】ヘルムホルツコイル５は、前述したよう
に、環形状の同一の第１と第２のコイルＮ１，Ｎ２が互
いの中心軸を一致させほぼ半径ｒ分の間隔を介して配置
されて構成されるものであることから、当然に、上記第
１と第２のコイルＮ１，Ｎ２が互いの中心軸を一致させ
ほぼ半径ｒ分の間隔を介して配置されるように、第１の
コイル固定体１４と支持体１６と第２のコイル固定体１
８が構成されている。

【００３０】また、上記第１のコイルＮ１と第２のコイ
ルＮ２に挟まれた領域には、試料載置部材２０が設けら
れている。この試料載置部材２０は磁界検出素子Ｈが取
り付けられた磁界検出器１を載置するためのもので、磁
界検出器１に取り付けられた磁界検出素子Ｈが第１のコ
イルＮ１と第２のコイルＮ２との中間位置に位置決めさ
れるように磁界検出器１の厚みを考慮して試料載置部材
２０の取り付け高さ位置が設定されている。

【００３１】また、上記第２のコイル固定体１８には透
明板２１（例えば、アクリル板や非磁性の石英板）が形
成されており、この透明板２１によって、第１のコイル
Ｎ１の中心Ｏ1 と第２のコイルＮ２の中心Ｏ2 との中間
位置である磁界測定位置Ｐを含む第１のコイルＮ１と第
２のコイルＮ２によって挟まれた領域を外部から目視す
ることができる構成と成っている。

【００３２】さらに、上記透明板２１には穴２２が形成
されている。この穴２２は試料載置部材２０に載置され
た磁界検出器１の磁界検出素子Ｈを順次１個ずつ目視に
より磁界測定位置Ｐに位置決めすることができるように
構成されており、この穴２２は位置決め確認部と成して
いる。

【００３３】図１には各磁界検出素子Ｈの感度を校正す
るための感度校正回路の構成例が示されている。同図に
示すように、磁界検出器１に取り付けられているｎ個
（ｎは２以上の整数）の全ての磁界検出素子Ｈの入側に
は、それぞれ各磁界検出素子Ｈに一対一に対応させて設
けられたスイッチ手段Ｂを介して共通の直流定電流源Ｉ
inが接続され、各磁界検出素子Ｈの出側にはそれぞれ各
磁界検出素子Ｈに一対一に対応させて設けられた出力調
整手段３とスイッチ手段Ｓを介して共通のフィルター手
段としてのロックインアンプ４が接続されている。な
お、図１では、磁界検出素子Ｈ3〜磁界検出素子Ｈ(n-
1)と、それら各磁界検出素子Ｈに対応させて設けられた
スイッチ手段Ｂと出力調整手段３とスイッチ手段Ｓと
の図示が省略されている。

【００３４】上記出力調整手段３は抵抗体Ｒと可変抵抗
体Ｒx の直列接続体を備え、上記可変抵抗体Ｒx には該
可変抵抗体Ｒx の抵抗値を可変調整するための図示され
ていない調節手段が設けられており、この調節手段によ
り上記可変抵抗体Ｒx の抵抗値を可変設定することで、
出力調整手段３は、磁界検出素子Ｈの出力電圧を可変調
整できるものである。

【００３５】スイッチ手段Ｓには該スイッチ手段Ｓのス
イッチ切り換えを行う図示されていないスイッチ切り換
え手段が接続されており、スイッチ手段Ｓは上記スイッ
チ切り換え手段の切り換え動作によって磁界検出素子Ｈ
の出力をオン・オフさせることができるものである。

【００３６】上記ロックインアンプ４は、磁界検出素子
Ｈ側から供給された電圧成分のうち、後述する参照信号
で同期検波を行った信号電圧成分のみを出力する構成を
有している。

【００３７】図１に示す感度校正回路は、さらに、ヘル
ムホルツコイル５と、該ヘルムホルツコイル５に正弦波
形の電流を供給する信号発生手段６と、ヘルムホルツコ
イル５を流れた電流を検出する電流検出手段１０とを有
しており、上記電流検出手段１０により検出されたヘル
ムホルツコイル５を流れた電流波形が参照信号として上
記ロックインアンプ４に加えられる。

【００３８】上記ヘルムホルツコイル５には、前述した
ように、信号発生手段６が接続されている。この信号発
生手段６は、図１に示すように、信号発生器７と電力増
幅器８を有して構成されており、信号発生器７は正弦波
形の信号を発生させる回路構成を有し、電力増幅器８
は、上記信号発生器７により発生された正弦波形の信号
を増幅してヘルムホルツコイル５に供給する回路構成を
有している。

【００３９】また、上記電流検出手段１０は電流測定器
１１と無誘導抵抗体１２を有して構成されており、電流
測定器１１によりヘルムホルツコイル５を流れた電流の
電流値を測定し、無誘導抵抗体１２を利用して上記電流
測定器１１によって得られた電流の波形を検出する。こ
の検出した電流波形を参照信号としてロックインアンプ
４に出力する回路構成を有している。上記無誘導抵抗体
１２はインダクタ成分を持たない抵抗体である。

【００４０】上記無誘導抵抗体１２の代わりに、インダ
クタ成分を持つ抵抗体を用いた場合には、そのインダク
タ成分を持つ抵抗体から参照信号として出力される波形
信号の位相がヘルムホルツコイル５を流れた電流の位相
とずれる虞があるが、この実施形態例のように、インダ
クタ成分を持たない無誘導抵抗体１２を用いることによ
って、ヘルムホルツコイル５を流れた電流の位相と一致
した位相を持つ波形信号を参照信号としてロックインア
ンプ４に出力することができる。

【００４１】この実施形態例では、上記スイッチ手段
Ｂ，Ｓやロックインアンプ４や信号発生手段６や電流検
出手段１０はプリント基板等の回路構成基板に取り付け
られており、磁界検出器１に形成された各磁界検出素子
Ｈと磁界検出器１の外側に設けられた出力調整手段３と
から成る回路部分と、上記回路構成基板に形成された回
路部分とはコネクタ等の接続手段を介して簡単に接続す
ることができる構成となっている。

【００４２】この実施形態例の磁界検出素子の感度校正
装置は上記のように構成されており、以下に、この装置
を用いて磁界検出素子の感度を校正する感度校正方法の
一例を簡単に説明する。

【００４３】図２に示す試料載置部材２０に磁界検出器
１が、該磁界検出器１に搭載されている磁界検出素子Ｈ
が第１のコイルＮ１と第２のコイルＮ２の中間位置に位
置決めされるように、載置され、この磁界検出器１の各
磁界検出素子Ｈと出力調整手段３は図１に示すように感
度校正回路に組み込まれ、また、信号発生手段６により
ヘルムホルツコイル５に正弦波形の電流が供給されてヘ
ルムホルツコイル５の第１のコイルＮ１と第２のコイル
Ｎ２の間の領域に磁界が安定的に発生している状態で、
まず、透明板２１の穴２２を真上から覗き込み、この穴
２２を通して唯１個の磁界検出素子Ｈが見えるように磁
界検出器１を手動により移動させて唯１個の磁界検出素
子Ｈを磁界測定位置Ｐに位置決めする。

【００４４】そして、この磁界測定位置Ｐに位置決めさ
れた磁界検出素子Ｈのみが出力スイッチオン状態となる
ように、スイッチ切り換え手段によって各スイッチ手段
Ｓをスイッチ動作させると共に、磁界測定位置Ｐに位置
決めされた磁界検出素子Ｈのみに直流定電流源Ｉinの定
電流が供給されるようにスイッチ手段Ｂをスイッチ制御
する。つまり、例えば、図１に示す磁界検出素子Ｈ１が
磁界測定位置Ｐに位置決めされたときには、該磁界検出
素子Ｈ１に対応する入側のスイッチ手段Ｂ１と出側のス
イッチ手段Ｓ１のみがスイッチオン状態となり、それ以
外のスイッチ手段Ｂ，Ｓはスイッチオフ状態となるよう
にスイッチ制御動作がなされる。

【００４５】この状態で、ロックインアンプ４から出力
された電圧を検出する。このロックインアンプ４の出力
電圧は、上記磁界測定位置Ｐの磁界検出素子Ｈから出力
された電圧成分のうち、電流検出手段１０によって検出
されたヘルムホルツコイル５の通電電流の波形信号と位
相の一致する波形をもつ電圧成分のみによって構成され
るものである。

【００４６】そして、上記ロックインアンプ４の出力電
圧が予め定めた基準電圧となるように、調節手段により
出力調整手段３の可変抵抗体Ｒx の抵抗値を可変調整
し、上記ロックインアンプ４の検出電圧が上記基準電圧
に一致したところで上記可変抵抗体Ｒx の抵抗値を固定
し磁界測定位置Ｐに位置決めされている磁界検出素子Ｈ
の感度校正が完了する。なお、上記基準電圧は各磁界検
出素子Ｈから出力された電圧のうち、最も低い電圧値以
下の電圧値が設定される。また、上記出力調整手段３の
可変抵抗体Ｒx の可変調整を手動により行ってもよい。

【００４７】上記のような磁界検出素子Ｈの位置決め動
作と、スイッチ手段Ｂ，Ｓのスイッチ切り換え動作と、
出力調整手段３の可変抵抗体Ｒx の可変調整動作とを、
各磁界検出素子Ｈ毎に繰り返し行い、磁界検出器１に取
り付けられている全ての磁界検出素子Ｈの感度を校正す
る。

【００４８】この実施形態例によれば、磁界検出素子Ｈ
に一対一に対応させて出力調整手段３を設けたので、こ
の出力調整手段３の可変抵抗体Ｒx の抵抗値を可変調整
することで、磁界検出素子Ｈの出力電圧を個別に可変調
整することができる。この実施形態例では、磁界検出器
１に取り付けられた各磁界検出素子Ｈをヘルムホルツコ
イル５の磁界測定位置Ｐに１個ずつ順次位置決めし、こ
の磁界測定位置Ｐに位置決めされた磁界検出素子Ｈの出
力電圧が設定の基準電圧となるように上記出力調整手段
３の可変抵抗体Ｒx の抵抗値を可変調整し各磁界検出素
子Ｈの出力感度を校正する構成としたので、磁界検出器
１に取り付けられた全ての磁界検出素子Ｈの出力感度を
等しくすることができ、磁界検出素子Ｈの感度ばらつき
に起因した問題、つまり、磁界を正確に測定することが
できないという問題を完璧に回避することができる。

【００４９】また、この実施形態例では、ヘルムホルツ
コイル５を用いており、このヘルムホルツコイル５は第
１のコイルＮ１と第２のコイルＮ２によって挟まれる領
域にほぼ一様な磁束密度の磁界を発生させることができ
るので、磁界測定位置Ｐの磁束密度の大きさと、磁界測
定位置Ｐの近傍領域の磁束密度の大きさとはほぼ同じで
あり、このことから、磁界測定位置Ｐに正確に位置決め
されて感度校正が行われた磁界検出素子Ｈの感度と、磁
界測定位置Ｐから僅かにずれた位置で感度校正が行われ
た磁界検出素子Ｈの感度とが異なることはなく、磁界検
出器１の全ての磁界検出素子Ｈの感度を均一に揃えるこ
とができる。

【００５０】これに対して、磁界測定位置Ｐから僅かに
ずれただけで磁束密度が大きく異なってしまう場合に
は、磁界測定位置Ｐの磁束密度と、磁界測定位置Ｐから
僅かにずれた位置の磁束密度とは異なってしまうので、
磁界測定位置Ｐに正確に位置決めされて感度校正が行わ
れた磁界検出素子Ｈの感度と、磁界測定位置Ｐからずれ
た位置で感度校正が行われた磁界検出素子Ｈの感度とが
異なってしまい、磁界測定位置Ｐに磁界検出素子Ｈを精
度良く位置決めするのは非常に難しいことから、磁界検
出器１の全ての磁界検出素子Ｈの感度を均一に揃えるの
は非常に困難であるが、この実施形態例では、上記の如
く、第１のコイルＮ１と第２のコイルＮ２に挟まれた領
域にほぼ一様な磁束密度の磁界を発生させることが可能
なヘルムホルツコイル５を用いているので、磁界検出器
１の全ての磁界検出素子Ｈの感度を均一に揃えることが
容易にできる。

【００５１】さらに、この実施形態例では、ヘルムホル
ツコイル５に正弦波形の電流を供給してヘルムホルツコ
イル５の発生磁界を同期的に変化させ、ヘルムホルツコ
イル５の発生磁界に対応する磁界検出素子Ｈの出力電圧
を正弦波形に変化するようにし、また、磁界検出素子Ｈ
の出力電圧成分のうち、ヘルムホルツコイル５の通電電
流の波形信号と一致する波形をもつ電圧成分のみを出力
するロックインアンプ４を設けたので、このロックイン
アンプ４によって、磁界検出素子Ｈの出力電圧から、地
磁気等による直流のノイズ成分を取り除くことができ
る。

【００５２】このように、ロックインアンプ４を設ける
ことによって、地磁気等によるノイズ成分が取り除かれ
た磁界検出素子Ｈの出力電圧を得ることができるので、
地磁気等の侵入が遮断されている電波暗室等の特殊な室
内に感度校正装置を設置して磁界検出素子Ｈの感度校正
を行う必要がなく、上記電波暗室等の特殊な室内以外に
装置を設置しても、上記の如く、地磁気等のノイズ成分
が取り除かれた磁界検出素子Ｈの出力電圧を得ることが
でき、このノイズ成分が取り除かれた磁界検出素子Ｈの
出力電圧に基づいて、磁界検出素子Ｈの感度校正を行う
ので、磁界検出素子Ｈの感度校正を完璧に行うことがで
きる。しかも、その磁界検出素子Ｈの感度校正は通常の
場所で行うことができるので、非常に手軽にできる。

【００５３】ところで、磁界検出素子Ｈを、磁界検出器
１に取り付ける前に、１個ずつ出力調整手段３を用い
て、感度を校正することが考えられるが、このように、
磁界検出器１に取り付ける前に、各磁界検出素子Ｈの感
度校正を行うと、磁界検出器１に取り付けたときに、上
記の如く、磁界検出素子Ｈの感度校正を行ったのにも拘
らず、磁界検出器１に取り付けられた各磁界検出素子Ｈ
の感度がばらつく虞がある。

【００５４】それというのは、磁界検出器１に取り付け
られた各磁界検出素子Ｈにはそれぞれリード線が接続さ
れており、これらリード線は、図４に示すように、まと
められて、磁界検出素子Ｈの出力電圧を信号処理する信
号処理手段（図示せず）等に導かれることになるが、各
磁界検出素子Ｈの上記リード線の長さは磁界検出素子Ｈ
の取り付け位置によって異なることから、長さに応じて
生じるリード線の抵抗が各磁界検出素子Ｈのリード線毎
に異なり、また、リード線に電磁誘導された電圧がリー
ド線毎に異なり、このリード線の抵抗や誘導電圧のばら
つきによって、上記の如く磁界検出素子Ｈ単体で出力感
度を校正しても、磁界検出器１に取り付けらえた各磁界
検出素子Ｈの出力感度にバラツキが生じてしまうという
問題が生じる。

【００５５】これに対して、この実施形態例では、磁界
検出器１に取り付けた状態で各磁界検出素子Ｈの感度を
校正するので、上記リード線の抵抗や誘導電圧のばらつ
きをも考慮して、磁界検出素子Ｈの感度の校正を行うこ
とができ、偏向コイル等の磁界を測定する場合に、より
一層正確に磁界の測定を行うことができるものである。

【００５６】なお、この発明は上記実施形態例に限定さ
れるものではなく、様々な実施の形態を採り得る。例え
ば、上記実施形態例では、出力調整手段３は可変抵抗体
Ｒxと抵抗体Ｒの直列接続体により構成されていたが、
磁界検出素子Ｈの出力を可変調整することができる構成
であれば、出力調整手段３は上記実施形態例に示した構
成に限定されるものではない。

【００５７】また、上記実施形態例では、各磁界検出素
子Ｈの入側はそれぞれスイッチ手段Ｂを介して直流定電
流源Ｉinに接続されていたが、各磁界検出素子Ｈの感度
校正を行うときに予め定めた一定の電流が各磁界検出素
子Ｈに供給されるように回路が構成されていればよく、
例えば、図８に示すように、全ての磁界検出素子Ｈを直
列に接続してもよい。この場合、スイッチ手段Ｂを全て
省略できるので、回路を構成する部品点数を大幅に削減
することができる。さらに、図９に示すように、磁界検
出素子Ｈを複数のグループに分け、同一のグループ内の
磁界検出素子Ｈを直列に接続し、この直列接続体をスイ
ッチ手段Ｂを介して直流定電流源Ｉinに接続するように
してもよい。この場合には、図８の構成に比べて、直流
定電流源Ｉinの出力電力を小さく抑えることができる。

【００５８】さらに、上記実施形態例では、透明板２１
に、位置決め確認部として穴２２を設けたが、穴２２の
代わりに、十字形状の目印でもよい。ただし、磁界検出
素子Ｈは小さい素子であることから、この十字形状の目
印を設ける場合には、上記十字形状の目印によって磁界
検出素子Ｈが隠れないように非常に細い線によって十字
形状の目印が形成されることになる。また、位置決め確
認部として機能するものであれば、上記穴２２や十字形
状の目印以外で位置決め確認部を形成してもよい。

【００５９】さらに、上記実施形態例では、磁界検出器
１を手動により移動させて各々の磁界検出素子Ｈを磁界
測定位置Ｐに位置決めしていたが、Ｘ−Ｙステージ等の
移動手段を設け、この移動手段を用いて磁界検出器１を
自動的に移動させて磁界検出素子Ｈを磁界測定位置Ｐに
位置決めするようにしてもよい。また、自動的に磁界検
出素子Ｈを磁界測定位置Ｐに精度良く位置決めすること
ができるように構成した場合には、磁界検出素子Ｈが磁
界測定位置Ｐに配置されたか否かを目視により確認しな
くてもよいことから、磁界検出素子Ｈを目視により磁界
測定位置Ｐに位置決めするための位置決め確認部や透明
板を省略してもよい。

【００６０】さらに、上記実施形態例では、無誘導抵抗
体１２を設け、ヘルムホルツコイル５を流れた電流の波
形を無誘導抵抗体１２によって検出し、この検出電流の
信号をロックインアンプ４に参照信号として供給してい
たが、信号発生器７の出力信号や電力増幅器８の出力信
号をロックインアンプ４に参照信号として供給するよう
にしてもよい。この場合には、無誘導抵抗体１２を省略
してもよい。

【００６１】さらに、上記実施形態例は、図４に示すよ
うな磁界検出器１に取り付けられた磁界検出素子Ｈの感
度を校正する例を示したが、磁界検出素子Ｈが取り付け
られる磁界検出器１の形状や、磁界検出器１への磁界検
出素子Ｈの取り付け形態は図４に限定されるものではな
く、この実施形態例に示す感度校正装置は、図４に示す
磁界検出器１以外に取り付けられたホール効果素子等の
磁界検出素子Ｈの感度を校正することが可能である。

【００６２】さらに、磁界検出素子Ｈとしてサーチコイ
ルを用いてもよい。この場合、サーチコイルから出力さ
れる電圧信号の位相は無誘導抵抗体１２を流れる電流の
位相に対して９０度ずれるので、このずれに合わせてロ
ックインアンプの位相回路で参照信号の位相の調整を行
う。

【００６３】

【発明の効果】この発明によれば、磁界検出素子の出力
側に該磁界検出素子に一対一に対応させて出力調整手段
を設け、第１と第２のコイル間にほぼ一様な磁束密度の
磁界を発生されることができるヘルムホルツコイルを予
め用意しておき、ヘルムホルツコイルの第１と第２のコ
イルの間の磁界測定位置に磁界検出素子を位置決めし、
この磁界測定位置に位置決めされた磁界検出素子から上
記出力調整手段を通して出力された出力電圧が設定の基
準電圧となるように出力調整手段の可変調整を行うよう
にしたので、磁界検出器に取り付けられている各磁界検
出素子の感度を各々校正して、磁界検出器の全ての磁界
検出素子の感度を揃えることができる。

【００６４】また、この発明では、ヘルムホルツコイル
を用いており、このヘルムホルツコイルは、該ヘルムホ
ルツコイルを構成する第１のコイルと第２のコイルに挟
まれる領域に、ほぼ一様な磁束密度の磁界を発生するこ
とができるものであることから、第１のコイルの中心と
第２のコイルの中心の中間位置である磁界測定位置の磁
束密度と、その磁界測定位置の近傍領域の磁束密度とが
等しく、このことから、磁界測定位置に精度良く位置決
めされて感度校正を行った磁界検出素子の感度と、磁界
測定位置から僅かにずれた位置で感度校正を行った磁界
検出素子の感度とが異なってしまうという問題が生じ
ず、磁界検出器に取り付けられている全ての磁界検出素
子の感度を均一にすることができる。

【００６５】正弦波形の電流をヘルムホルツコイルに供
給し、ヘルムホルツコイルの発生磁界を同期的に変化さ
せ、該ヘルムホルツコイルの磁界に対応する磁界検出素
子の出力電圧を正弦波形状に変化させるようにし、ま
た、磁界検出素子の出力電圧成分のうち、ヘルムホルツ
コイルの通電電流の波形信号と一致する波形をもつ電圧
成分のみを出力するロックインアンプを設けたものにあ
っては、ロックインアンプによって、地磁気等による直
流のノイズ成分が取り除かれた磁界検出素子の出力電圧
を得ることができる。つまり、地磁気等の侵入を遮断す
る電波暗室等の特殊な場所でなくても、地磁気等のノイ
ズ成分が取り除かれた磁界検出素子の出力電圧を得るこ
とができる。

【００６６】このように、ノイズ成分が取り除かれた磁
界検出素子の出力電圧を得ることができるので、このノ
イズが除去された出力電圧が予め定められた基準電圧と
なるように、磁界検出素子の出力調整手段を可変調整す
ることによって、地磁気等の影響を受けずに、正確に磁
界検出素子の感度を校正することができる。

【００６７】磁界測定位置を含む第１と第２のコイルの
中間領域を外部から目視するための透明板が設けられ、
この透明板に磁界検出素子を１個ずつ順次目視により磁
界測定位置に位置決めするための位置決め確認部が設け
られているものにあっては、位置決め確認部によって目
視により磁界測定位置に正確に磁界検出素子を位置決め
することができ、上記のように、磁界検出器の各磁界検
出素子の感度を精度良く校正することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態例の磁界検出素子の感度校正装置に
おいて特徴的な感度校正回路の一例を示す回路構成図で
ある。

【図２】本実施形態例の磁界検出素子の感度校正装置の
構造を断面図により示す説明図である。

【図３】図２の装置の透明板に設けられた位置決め確認
部を示す説明図である。

【図４】磁界検出器と該磁界検出器に取り付けられた磁
界検出素子の取り付け形態例を示す説明図である。

【図５】ヘルムホルツコイルを示す説明図である。

【図６】ヘルムホルツコイルの特有な性質を実験結果に
より示すグラフである。

【図７】さらに、ヘルムホルツコイルの特有な性質を実
験結果により示すグラフである。

【図８】磁界検出素子を感度校正装置に組み込む際の直
流定電流源と各磁界検出素子のその他の接続例を示す説
明図である。

【図９】さらに、磁界検出素子を感度校正装置に組み込
む際の直流定電流源と各磁界検出素子のその他の接続例
を示す説明図である。

【図１０】磁界検出器が組み込まれる磁界分布測定装置
の一例を示すモデル図である。

【符号の説明】

１磁界検出器３出力調整手段４ロックインアンプ５ヘルムホルツコイル６信号発生手段１４第１のコイル固定体１８第２のコイル固定体２０試料載置部材２１透明板２２穴Ｈ磁界検出素子Ｎ１第１のコイルＮ２第２のコイル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】磁界検出器に複数個配設された各磁界検
出素子の感度を校正する方法であって、環形状の第１と
第２のコイル間にほぼ一様な磁束密度の磁界を発生させ
るヘルムホルツコイルと、上記各磁界検出素子の出力側
に一対一に対応して設けられ各磁界検出素子の出力を可
変調整する出力調整手段とを予め用意しておき、まず、
上記磁界検出器を上記第１と第２のコイル間に挿入して
磁界検出器に配設された磁界検出素子を上記ヘルムホル
ツコイルの一様な磁束密度の磁界中の予め定められた磁
界測定位置に位置決めし、然る後、上記磁界測定位置に
位置決めされた磁界検出素子から上記出力調整手段を通
して出力された出力電圧が予め定められた基準電圧とな
るように上記出力調整手段を調整し、磁界検出素子の出
力感度を校正することを特徴とする磁界検出素子の感度
校正方法。
【請求項２】請求項１記載の磁界検出素子の感度校正
方法を用いる磁界検出素子の感度校正装置であって、ヘ
ルムホルツコイルと；ヘルムホルツコイルの第１と第２
のコイルのうちの一方側が固定配設される第１のコイル
固定体と；この第１のコイル固定体に間隙を介して設け
られヘルムホルツコイルの他方側のコイルが固定配設さ
れる第２のコイル固定体と；磁界検出器に配設された磁
界検出素子が第１と第２のコイルの中間位置に位置決め
されるように磁界検出器を載置するための試料載置部材
と；磁界測定位置を含む第１と第２のコイルの中間領域
を外部から目視するための透明板と；が設けられてお
り、上記透明板には磁界検出器に配設された磁界検出素
子を１個ずつ順次目視により磁界測定位置に位置決めす
るための位置決め確認部が設けられていることを特徴と
する磁界検出素子の感度校正装置。
【請求項３】請求項１記載の磁界検出素子の感度校正
方法を用いる磁界検出素子の感度校正装置であって、ヘ
ルムホルツコイルと；このヘルムホルツコイルに正弦波
形の電流信号を供給し第１と第２のコイル間に磁界を発
生させる信号発生手段と；上記各磁界検出素子の出力側
に一対一に対応して設けられ出力を可変調整する出力調
整手段と；上記第１のコイルの中心と第２のコイルの中
心とのほぼ中間位置である磁界測定位置に位置決めされ
た磁界検出素子から出力された出力電圧を検出し、この
検出した出力電圧を上記ヘルムホルツコイルを流れる電
流の電流波形を参照信号として同期整流を行うロックイ
ンアンプと；が設けられており、上記ロックインアンプ
から出力された出力電圧が予め定められた基準電圧とな
るように、上記磁界測定位置に位置決めされた磁界検出
素子に対応する上記出力調整手段を可変調整する構成と
したことを特徴とする磁界検出素子の感度校正装置。