JPH1164474A - Magnetic sensor and magnetic orientation sensor - Google Patents

Magnetic sensor and magnetic orientation sensor

Info

Publication number
JPH1164474A
JPH1164474A JP24207697A JP24207697A JPH1164474A JP H1164474 A JPH1164474 A JP H1164474A JP 24207697 A JP24207697 A JP 24207697A JP 24207697 A JP24207697 A JP 24207697A JP H1164474 A JPH1164474 A JP H1164474A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
magnetic
sensor
wire
magnetic field
amorphous
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP24207697A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takashi Sato
崇志 佐藤
Yasunari Yamanobe
康徳 山野邊
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Metal Mining Co Ltd filed Critical Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Priority to JP24207697A priority Critical patent/JPH1164474A/en
Publication of JPH1164474A publication Critical patent/JPH1164474A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Measuring Magnetic Variables (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a magnetic sensor and a magnetic orientation sensor in which the operational stability and the temperature stability are improved while reducing the circuitry and the number of adjusting parts thereof. SOLUTION: The magnetic sensor comprises a magnetic measuring section 3 including an amorphous magnetic wire 1 to be supplied with a high frequency current and a coil 2 producing a bias field, and means for detecting a current level for generating a field of the same magnitude as an outer measuring field in the opposite direction by varying the level of DC current being supplied to the coil 2, wherein the strength and orientation of the longitudinal field at a magnetic measuring part are measured, based on a detected DC current value. The magnetic orientation sensor comprises a magnetic orientation measuring section where two or three sets of magnetic sensors are arranged orthogonally.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、地磁気等の微弱磁
界を検出し、これ等微弱磁界の強さ、向き、方向を測定
するための磁気センサ及び磁気方位センサに係り、特
に、これ等センサにおける回路並びにその調整部位の低
減が図れ、かつ、動作安定性並びに温度安定性の改善が
図れる磁気センサ及び磁気方位センサの改良に関するも
のである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a magnetic sensor and a magnetic azimuth sensor for detecting a weak magnetic field such as terrestrial magnetism and measuring the intensity, direction and direction of the weak magnetic field. The present invention relates to an improvement in a magnetic sensor and a magnetic azimuth sensor capable of reducing the number of circuits and adjustment portions thereof and improving operation stability and temperature stability.

【0002】尚、以下の記述で磁界の強さは地磁気の場
合は全磁力、向きは一次元における方向を意味する。
In the following description, the strength of a magnetic field means the total magnetic force in the case of geomagnetism, and the direction means a one-dimensional direction.

【0003】[0003]

【従来の技術】従来、例えば地磁気(数万nT、数十A
/m)を精度よく検出する磁気方位センサとして、フラ
ックスゲート型磁気センサが最もよく使われている。フ
ラックスゲート型磁気センサは、パーマロイ等の高透磁
率磁心の対称なB−H飽和特性が、外部磁界により変化
することを利用して磁界測定を行うもので、±1°の方
位測定精度を有する。しかし、地磁気検出用フラックス
ゲート型磁気センサは、原理的な理由により大型の磁心
を必要とし、センサ全体の寸法、形状を小さくすること
が不可能である。フラックスゲート型磁気センサ以外の
磁気センサとしては、半導体を用いたホール素子、磁性
体(以下、強磁性体のことを単に磁性体と称する)薄膜
を用いた磁気抵抗素子等がある。しかし、これ等は寸法
・形状は小さいものの、磁界に対する感度は、地磁気を
検出するには精度が一桁足りず、正確に地磁気の検出を
行えない欠点があった。
2. Description of the Related Art Conventionally, for example, geomagnetism (tens of thousands of nT,
/ M) is most frequently used as a magnetic azimuth sensor for accurately detecting (/ m). The flux gate type magnetic sensor measures the magnetic field by utilizing the fact that the symmetrical BH saturation characteristic of a high magnetic permeability core such as permalloy is changed by an external magnetic field, and has an azimuth measurement accuracy of ± 1 °. . However, a fluxgate magnetic sensor for detecting terrestrial magnetism requires a large magnetic core for a theoretical reason, and it is impossible to reduce the size and shape of the entire sensor. Magnetic sensors other than the flux gate type magnetic sensor include a Hall element using a semiconductor and a magnetoresistive element using a thin film of a magnetic material (hereinafter, a ferromagnetic material is simply referred to as a magnetic material). However, although these are small in size and shape, they have a drawback that the sensitivity to a magnetic field is insufficient for detecting the terrestrial magnetism by an order of magnitude, and the terrestrial magnetism cannot be detected accurately.

【0004】この様な技術的背景の下、本発明者等は、
小型でかつ地磁気を検出するのに十分な精度を有する磁
気センサ並びに磁気方位センサ等を既に提案している
(特開平7−248365号公報参照)。
Under such technical background, the present inventors have
A magnetic sensor and a magnetic azimuth sensor which are small and have sufficient accuracy for detecting terrestrial magnetism have already been proposed (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-248365).

【0005】すなわち、この磁気センサは、図10に示
すように高周波電流が通電されるアモルファス磁性体ワ
イヤaと、このアモルファス磁性体ワイヤaにバイアス
磁界を与えるコイルbとで磁気測定部cの主要部が構成
され、かつ、一対の磁気測定部cを互いに平行に配置し
て構成されるものであった。
That is, as shown in FIG. 10, this magnetic sensor comprises an amorphous magnetic wire a through which a high-frequency current flows, and a coil b for applying a bias magnetic field to the amorphous magnetic wire a. And a pair of magnetic measurement units c are arranged in parallel with each other.

【0006】尚、図10中、dは上記アモルファス磁性
体ワイヤaに高周波電流を通電するための高周波電源、
eは抵抗、fは増幅器、gは検波器、hは低域フィル
タ、iは差動増幅器をそれぞれ示している。
In FIG. 10, d is a high-frequency power supply for supplying a high-frequency current to the amorphous magnetic wire a.
e denotes a resistor, f denotes an amplifier, g denotes a detector, h denotes a low-pass filter, and i denotes a differential amplifier.

【0007】そして、この磁気センサにおいて、上記ア
モルファス磁性体ワイヤaの長手方向に高周波電源dに
より高周波電流を通電すると、アモルファス磁性体ワイ
ヤaにワイヤ両端電圧を生ずると共にアモルファス磁性
体ワイヤaの周囲に円周磁界H0 が発生する(図11参
照)。このとき、アモルファス磁性体ワイヤaは磁性体
であるので、電流変化を阻止する自己誘導性を示す自己
インダクタンスLを有する。ここで、アモルファス磁性
体ワイヤaの長手方向に外部磁界Hexをかけると、外部
磁界Hexの強さに応じた角度ψ(0°<ψ<90°)だ
けアモルファス磁性体ワイヤaの磁化ベクトルMが傾斜
する(図11参照)。この結果、インダクタンスとして
働く円周方向の有効な磁化成分は、M・cosψ(0<
cosψ<1)となり、自己インダクタンスLは減少す
ることになる。この自己インダクタンスLの変化から、
アモルファス磁性体ワイヤaの長手方向にかけられた外
部磁界Hexの強さが検出でき、逆に自己インダクタンス
Lの変化は、アモルファス磁性体ワイヤaの長手方向に
高周波電流を通電したときのワイヤ両端電圧の変化から
求められる。
In this magnetic sensor, when a high-frequency current is applied by a high-frequency power source d in the longitudinal direction of the amorphous magnetic wire a, a voltage is generated across the amorphous magnetic wire a and a voltage is generated around the amorphous magnetic wire a. A circumferential magnetic field H 0 is generated (see FIG. 11). At this time, since the amorphous magnetic material wire a is a magnetic material, it has a self-inductance L showing self-inductivity for preventing a current change. Here, when an external magnetic field Hex is applied in the longitudinal direction of the amorphous magnetic wire a, the magnetization vector of the amorphous magnetic wire a by an angle ψ (0 ° <ψ <90 °) corresponding to the strength of the external magnetic field Hex. M inclines (see FIG. 11). As a result, the effective magnetic component in the circumferential direction acting as the inductance is M · cosψ (0 <
cosψ <1), and the self-inductance L decreases. From this change in self inductance L,
The strength of the external magnetic field Hex applied in the longitudinal direction of the amorphous magnetic wire a can be detected. On the contrary, the change of the self-inductance L is caused by the voltage across the wire when a high-frequency current is applied in the longitudinal direction of the amorphous magnetic wire a. Is determined from the change in

【0008】図12は、アモルファス磁性体ワイヤaの
長手方向に外部磁界Hex(A/m)をかけ、高周波電源
dからの高周波電流をアモルファス磁性体ワイヤaの両
端に通電したときのワイヤ両端電圧(mVp−p)を測
定するための基本回路を示したものである。組成が(F
6Co9472.5Si12.515のアモルファス磁性体ワ
イヤaに、抵抗値100Ωの抵抗eを直列に配置し、高
周波電流の周波数が300kHzの場合の、外部磁界H
ex(A/m)に対するワイヤ両端電圧(mVp−p)の
変化を図13のグラフ図で示してある。
FIG. 12 shows both ends of an amorphous magnetic wire a when an external magnetic field Hex (A / m) is applied in the longitudinal direction of the amorphous magnetic wire a and a high-frequency current from a high-frequency power source d is applied to both ends of the amorphous magnetic wire a. 2 shows a basic circuit for measuring a voltage (mVp-p). The composition is (F
e 6 Co 94 ) A resistor e having a resistance value of 100Ω is arranged in series with an amorphous magnetic wire a of 72.5 Si 12.5 B 15 , and an external magnetic field H when the frequency of the high-frequency current is 300 kHz.
The change of the voltage (mVp-p) across the wire with respect to ex (A / m) is shown in the graph of FIG.

【0009】図13のグラフ図は、外部磁界Hex±20
0(A/m)付近において、ワイヤ両端電圧が最大値と
なり、外部磁界Hex0を境界に左右対称になっている。
アモルファス磁性体ワイヤaの材質、形状、通電する高
周波電流の周波数等によってグラフ図の曲線の状態は異
なるが、いずれにおいても磁界0(A/m)における縦
座標軸を対称軸として、図13の双峰型や図14の山型
(図13の場合と異なり上記アモルファス磁性体ワイヤ
に通電される高周波電流の周波数は70kHzである)
のような対称型の曲線となる。図13のグラフ図の曲線
状態では、ワイヤ両端電圧から外部磁界Hexの向きは分
からず、また、ワイヤ両端電圧が55mVp−p以上の
場合は、外部磁界Hexの強さも多価となって決まらず、
外部磁界Hexを検出することができない。また、図14
のグラフ図の曲線状態でも、ワイヤ両端電圧から外部磁
界Hexの向きを検出することができない。
FIG. 13 is a graph showing an external magnetic field H ex ± 20.
In the vicinity of 0 (A / m), the voltage between both ends of the wire becomes the maximum value, and is symmetrical with respect to the external magnetic field H ex 0.
The state of the curves in the graph differs depending on the material and shape of the amorphous magnetic wire a, the frequency of the high-frequency current to be applied, and the like. In each case, the ordinate axis at a magnetic field of 0 (A / m) is taken as the symmetry axis, and Peak shape or mountain shape of FIG. 14 (unlike the case of FIG. 13, the frequency of the high-frequency current applied to the amorphous magnetic wire is 70 kHz)
It becomes a symmetrical curve like In the state of the curve in the graph of FIG. 13, the direction of the external magnetic field H ex is not known from the voltage across the wire, and when the voltage across the wire is 55 mVp-p or more, the strength of the external magnetic field H ex becomes multivalent. Undecided,
The external magnetic field Hex cannot be detected. FIG.
Even in the curved state of the graph, the direction of the external magnetic field Hex cannot be detected from the voltage across the wire.

【0010】そこで、本発明者等が開発したこの磁気セ
ンサは、図10に示したようにアモルファス磁性体ワイ
ヤaと、このアモルファス磁性体ワイヤaにバイアス磁
界を与えるコイルbとで磁気測定部cの主要部が構成さ
れ、かつ、二つの磁気測定部cが対をなして互いに平行
に配置して構成せしめたものである。
Therefore, the magnetic sensor developed by the present inventors has a magnetic measuring section c comprising an amorphous magnetic wire a and a coil b for applying a bias magnetic field to the amorphous magnetic wire a as shown in FIG. And the two magnetic measurement units c are arranged in parallel to form a pair.

【0011】そして、各アモルファス磁性体ワイヤaの
それぞれに高周波電流を通電し、また、対をなすコイル
bに強さが等しく向きが正反対のバイアス磁界を発生さ
せ、各アモルファス磁性体ワイヤaのワイヤ両端電圧の
差を検出して磁気測定部cの長手方向の外部磁界Hex
強さと向きを求めるようにしている。
Then, a high-frequency current is applied to each of the amorphous magnetic wires a, and a bias magnetic field having the same strength and the opposite direction is generated in the paired coils b. The strength and direction of the external magnetic field Hex in the longitudinal direction of the magnetometer c are determined by detecting the difference between the voltages at both ends.

【0012】すなわち、図13において例えばバイアス
磁界をそれぞれ−500A/m、+500A/mとすれ
ば、+200A/m〜+500A/m、及び、−200
A/m〜−500A/mの範囲の曲線が利用可能であ
り、一対のワイヤ両端電圧の差を求めれば、±300A
/mの範囲で外部磁界Hexの強さと向きを測定すること
ができる。
That is, in FIG. 13, for example, when the bias magnetic fields are -500 A / m and +500 A / m, respectively, +200 A / m to +500 A / m and -200 A / m.
A curve in the range of A / m to -500 A / m is available.
/ M, the intensity and direction of the external magnetic field Hex can be measured.

【0013】図15は、二成分センサの場合における磁
気方位センサの磁気方位測定部の構成図であり、作用説
明のためにx−y座標軸も記載してある。この磁気方位
センサの磁気方位測定部は、上述した磁気センサにおけ
る磁気測定部の二組(二成分センサの場合)又は三組
(三成分センサの場合)を、互いに直交するように配置
して構成してある。図15の場合、磁気方位センサの磁
気方位測定部は、磁気センサの磁気測定部cxと磁気測
定部cyを互いに直交するように配置して構成されてい
る。磁気測定部cxの出力値がX、磁気測定部cyの出
力値がYであれば、磁界の強さF、図示してあるx軸か
らの偏りの角(偏角)θは、それぞれ下記の式(1)、
式(2)で示される。
FIG. 15 is a block diagram of the magnetic azimuth measuring unit of the magnetic azimuth sensor in the case of a two-component sensor, and the xy coordinate axes are also described for explanation of the operation. The magnetic azimuth measuring unit of this magnetic azimuth sensor is configured by arranging two sets (in the case of a two-component sensor) or three sets (in the case of a three-component sensor) of the magnetic measuring units in the magnetic sensor described above so as to be orthogonal to each other. I have. In the case of FIG. 15, the magnetic azimuth measuring unit of the magnetic azimuth sensor is configured by arranging the magnetic measuring unit cx and the magnetic measuring unit cy of the magnetic sensor so as to be orthogonal to each other. If the output value of the magnetism measuring unit cx is X and the output value of the magnetism measuring unit cy is Y, the magnetic field strength F and the angle of deviation (deviation) θ from the illustrated x-axis are as follows: Equation (1),
It is shown by equation (2).

【0014】 F =(X2 + Y21/2 (1) θ =tan-1(Y/X) (2) また、地磁気を対象とする三成分センサの場合は、図1
5のx−y座標軸に対して鉛直下向きにz軸をとる。二
成分センサの場合と同様にして、磁気測定部cxの出力
値がX、磁気測定部cyの出力値がY、磁気測定部cz
の出力値がZであれば、x軸からの偏りの角(偏角)θ
は、上記式(2)で示され、全磁力F、水平面からの磁
場ベクトルの傾き(伏角)χは、下記の式(3)、式
(4)でそれぞれ示される。
F = (X 2 + Y 2 ) 1/2 (1) θ = tan −1 (Y / X) (2) In the case of a three-component sensor for terrestrial magnetism, FIG.
The z-axis is taken vertically downward with respect to the xy coordinate axis of No. 5. Similarly to the case of the two-component sensor, the output value of the magnetic measurement unit cx is X, the output value of the magnetic measurement unit cy is Y, and the magnetic measurement unit cz
Is the output value of Z, the angle of deviation from the x-axis (declination angle) θ
Is expressed by the above equation (2), and the total magnetic force F and the inclination (declination) of the magnetic field vector from the horizontal plane are expressed by the following equations (3) and (4), respectively.

【0015】 F =(X2 + Y2 + Z21/2 (3) χ =tan-1[Z/(X2 + Y21/2] (4) そして、二成分センサによる測定では式(1)、式
(2)を、地磁気を対象とする三成分センサによる測定
では式(2)、式(3)及び式(4)を計算して、それ
ぞれの磁界の強さFとx軸からの偏角θ、全磁力Fとx
軸からの偏角θ及び水平面からの磁場ベクトルの伏角χ
を算出する。
F = (X 2 + Y 2 + Z 2 ) 1/2 (3) χ = tan −1 [Z / (X 2 + Y 2 ) 1/2 ] (4) And measurement by the two-component sensor Then, the equations (1) and (2) are calculated. In the measurement by the three-component sensor for the terrestrial magnetism, the equations (2), (3) and (4) are calculated. Declination θ from x axis, total magnetic force F and x
Declination θ from the axis and the dip 磁場 of the magnetic field vector from the horizontal plane
Is calculated.

【0016】尚、地磁気を対象とする場合、北向きにx
軸、東向きにy軸、鉛直下向きにz軸をとり、偏角θは
北から東回りに測り、東偏を正に西偏を負にとる。ま
た、伏角χは水平面から下向きを正、上向きに負をと
る。
In the case of geomagnetism, x is directed northward.
The axis, the y-axis to the east, and the z-axis to the vertical downward, the declination θ is measured from north to east, with the eastward being positive and the westward being negative. The inclination χ takes a positive value downward from the horizontal plane and a negative value upward.

【0017】[0017]

【発明が解決しようとする課題】ところで、本発明者等
が開発した上記磁気センサ等のセンサ回路は、上述した
理由から、図10に示したように2本のアモルファス磁
性体ワイヤaを平行に配置し、これ等アモルファス磁性
体ワイヤaにそれぞれ逆方向のバイアス磁界を定常的に
印加することによって各アモルファス磁性体ワイヤa間
に発生する電圧差を検出する構成を採っている。
By the way, the sensor circuit such as the magnetic sensor developed by the inventors of the present invention has two amorphous magnetic wires a in parallel as shown in FIG. The arrangement is such that a bias magnetic field in the opposite direction is constantly applied to each of the amorphous magnetic wires a to detect a voltage difference generated between the amorphous magnetic wires a.

【0018】従って、アモルファス磁性体ワイヤaとコ
イルbとでその主要部が構成される磁気測定部cを2つ
必要とする分、センサ回路が複雑となってコスト的に不
利となり、かつ、差動出力から出力を得るため、各磁気
測定部cの磁気感度が一致していない場合にその出力は
誤差となってしまうことから、その回避のための調整を
要する問題があった。
Therefore, since two magnetic measuring units c each of which is mainly composed of the amorphous magnetic wire a and the coil b are required, the sensor circuit becomes complicated, which is disadvantageous in terms of cost, and the difference is large. In order to obtain an output from the dynamic output, if the magnetic sensitivities of the respective magnetic measurement units c do not match, the output becomes an error, and thus there is a problem that an adjustment for avoiding the error is required.

【0019】また、各磁気測定部cの温度に対する特性
が一致していない場合には、大きな温度ドリフトを生じ
てしまう問題点を有していた。
Further, when the characteristics of the respective magnetic measurement units c with respect to the temperature do not match, there is a problem that a large temperature drift occurs.

【0020】本発明はこの様な問題点に着目してなされ
たもので、その課題とするところは、磁気センサ等にお
ける回路並びにその調整部位の低減が図れ、かつ、動作
安定性並びに温度安定性の改善が図れる磁気センサ及び
磁気方位センサを提供することにある。
The present invention has been made in view of such a problem, and an object thereof is to reduce the number of circuits in a magnetic sensor and the like and the adjustment portions thereof, and also to provide stable operation and temperature stability. It is an object of the present invention to provide a magnetic sensor and a magnetic azimuth sensor capable of improving the magnetic field.

【0021】[0021]

【課題を解決するための手段】そこで、本発明者等は上
記課題を解決するため鋭意研究を継続した結果、単一の
磁気測定部により磁気測定が可能な測定原理を考案し
た。すなわち、アモルファス磁性体ワイヤのインピーダ
ンスをモニターしながらその周囲に配置されたコイルに
直流電流を加えて磁界を発生させる。このコイルから発
生する磁界が外部の測定磁界を打ち消すように、外部磁
界と逆向きで大きさが同一の磁界がコイルにより加えら
れた時、磁界とワイヤー両端電圧との関係がその材質、
形状、周波数等の設定により図13の双峰型曲線の特性
を示すアモルファス磁性体ワイヤにおいてはそのインピ
ーダンスは極小となり、また、磁界とワイヤー両端電圧
との関係が図14の山型曲線の特性を示すアモルファス
磁性体ワイヤにおいてはそのインピーダンスは極大とな
る。このときのコイルから発生される磁界は直流電流か
ら一義的に決まることから、コイルに流れる直流電流を
計測することにより外部の測定磁界の向きと大きさを知
ることができる。
The inventors of the present invention have conducted intensive studies to solve the above-mentioned problems, and as a result, have devised a measurement principle capable of performing magnetic measurement with a single magnetic measurement unit. That is, while monitoring the impedance of the amorphous magnetic material wire, a direct current is applied to a coil arranged around the wire to generate a magnetic field. When a magnetic field having the same magnitude in the opposite direction to the external magnetic field is applied by the coil so that the magnetic field generated from this coil cancels the external measurement magnetic field, the relationship between the magnetic field and the voltage across the wire depends on the material,
By setting the shape, frequency, etc., the impedance of the amorphous magnetic wire exhibiting the characteristics of the bimodal curve of FIG. 13 is minimized, and the relationship between the magnetic field and the voltage between both ends of the wire is the characteristic of the mountain curve of FIG. In the illustrated amorphous magnetic wire, the impedance is maximized. Since the magnetic field generated from the coil at this time is uniquely determined from the DC current, the direction and magnitude of the externally measured magnetic field can be known by measuring the DC current flowing through the coil.

【0022】つまり、コイルに流す直流電流の値を変化
させ、アモルファス磁性体ワイヤのインピーダンスが極
小若しくは極大となるコイル電流から外部磁界が検出で
きる。この場合、1つの磁気測定部から方向を含め磁界
の大きさが決定できるため、差動出力をとる場合のよう
に磁気測定部を2つ配置する必要もない。また、アモル
ファス磁性体ワイヤのその周辺磁界が0のとき、そのイ
ンピーダンスが極小若しくは極大となる特性のみを利用
しているため、インピーダンスの磁界に対する変化量が
変化しても、その検出結果に影響を与えない利点も有し
ている。例えば、温度によってアモルファス磁性体ワイ
ヤの特性が変化し、その磁界に対するインピーダンスの
変化量が変わっても、0磁界でインピーダンスが極小若
しくは極大となるアモルファス磁性体ワイヤの特性は変
わらないため、インピーダンスが極小若しくは極大のと
きのコイルに流れる直流電流の値を測定することによ
り、外部磁界を正確に検出することが可能となる。本発
明はこの様な技術的検討を経て完成されたものである。
That is, the value of the direct current flowing through the coil is changed, and the external magnetic field can be detected from the coil current at which the impedance of the amorphous magnetic wire becomes minimum or maximum. In this case, since the magnitude of the magnetic field including the direction can be determined from one magnetic measurement unit, there is no need to dispose two magnetic measurement units as in the case of obtaining a differential output. In addition, when the peripheral magnetic field of the amorphous magnetic wire is zero, only the characteristic that the impedance is minimized or maximized is used. Therefore, even if the amount of change in the impedance with respect to the magnetic field changes, the detection result is not affected. It also has the advantage of not giving. For example, even if the characteristics of the amorphous magnetic wire change with temperature and the amount of change in impedance with respect to the magnetic field changes, the characteristics of the amorphous magnetic wire whose impedance becomes minimal or maximal at zero magnetic field do not change. Alternatively, the external magnetic field can be accurately detected by measuring the value of the DC current flowing through the coil at the maximum value. The present invention has been completed through such technical studies.

【0023】すなわち、請求項1に係る発明は、高周波
電流が通電される単一のアモルファス磁性体ワイヤと、
このアモルファス磁性体ワイヤにバイアス磁界を与える
コイルとでその主要部が構成される磁気測定部を備えた
磁気センサを前提とし、上記コイルに流す直流電流の値
を変化させて外部の測定磁界と同じ大きさで逆向きの磁
界を発生させる直流電流値を検出する検出手段を設け、
検出した直流電流値から磁気測定部の長手方向の磁界の
強さと向きを測定するようにしたことを特徴とするもの
である。
That is, the invention according to claim 1 includes a single amorphous magnetic wire through which a high-frequency current is supplied;
Assuming a magnetic sensor having a magnetic measuring unit whose main part is composed of a coil that applies a bias magnetic field to this amorphous magnetic wire, and changing the value of the DC current flowing through the coil to be the same as the external measuring magnetic field Providing detection means for detecting a DC current value that generates a magnetic field in a direction opposite to the magnitude,
The strength and direction of the magnetic field in the longitudinal direction of the magnetic measuring unit are measured from the detected DC current value.

【0024】尚、磁界とワイヤー両端電圧との関係がそ
の材質、形状、周波数等の設定により図13の双峰型曲
線の特性を示すアモルファス磁性体ワイヤと図14の山
型曲線の特性を示すアモルファス磁性体ワイヤとを比較
した場合、本発明を適用するに際し図13の双峰型曲線
の特性を示すアモルファス磁性体ワイヤにおいてはその
測定領域が略−400A/m〜略+400A/mの範囲
に限られてしまうため(この範囲外においては0磁界の
インピーダンスよりインピーダンスの値が低い磁界が存
在することから、インピーダンスの極小値より外部磁界
を測定することができないため)、図14の山型曲線の
特性を示すアモルファス磁性体ワイヤを適用した方が有
利である。請求項2に係る発明は、その材質、形状、周
波数等の設定により図14の山型曲線の特性を示すアモ
ルファス磁性体ワイヤを適用した場合の上記検出手段の
構成を特定した発明に関する。
The relationship between the magnetic field and the voltage between both ends of the wire shows the characteristics of the amorphous magnetic wire having the bimodal curve shown in FIG. 13 and the characteristics of the mountain curve shown in FIG. 14 by setting the material, shape, frequency and the like. In comparison with an amorphous magnetic wire, when the present invention is applied, in the amorphous magnetic wire showing the characteristics of the bimodal curve of FIG. 13, the measurement region is in a range of approximately −400 A / m to approximately +400 A / m. Because of the limitation (because there is a magnetic field having an impedance lower than the impedance of the zero magnetic field outside this range, the external magnetic field cannot be measured from the minimum value of the impedance), the chevron curve of FIG. It is more advantageous to use an amorphous magnetic wire having the following characteristics. The invention according to claim 2 relates to an invention in which the configuration of the detection means is specified when an amorphous magnetic wire showing the characteristics of the chevron curve in FIG. 14 is applied by setting its material, shape, frequency, and the like.

【0025】すなわち、請求項2に係る発明は、請求項
1記載の発明に係る磁気センサを前提とし、上記検出手
段が、コイルに鋸状波電流を通電する鋸状波発振器と、
上記アモルファス磁性体ワイヤの両端電圧からモニター
される高周波インピーダンスの波形信号からそのピーク
を検出するピーク検出回路と、ピーク検出回路からのピ
ーク信号に同期してパルスを発振するワンショット発振
器と、ワンショット発振器からのパルス信号に同期して
上記鋸状波発振器からの鋸状波電流をサンプリングしか
つその電流を保持するサンプル&ホールド回路とでその
主要部を構成することを特徴とするものである。
That is, a second aspect of the present invention is based on the magnetic sensor according to the first aspect of the present invention, wherein the detecting means includes a saw-tooth wave oscillator for supplying a saw-tooth current to a coil;
A peak detection circuit that detects a peak from a high-frequency impedance waveform signal monitored from a voltage between both ends of the amorphous magnetic wire, a one-shot oscillator that oscillates a pulse in synchronization with a peak signal from the peak detection circuit, and a one-shot oscillator. The main part is constituted by a sample and hold circuit which samples a sawtooth wave current from the sawtooth wave oscillator in synchronization with a pulse signal from the oscillator and holds the current.

【0026】また、請求項3に係る発明は、請求項1若
しくは請求項2に係る磁気センサを複数組み合わせて構
成される磁気方位センサに関する。
Further, the invention according to claim 3 relates to a magnetic direction sensor constituted by combining a plurality of magnetic sensors according to claim 1 or 2.

【0027】すなわち、請求項3に係る発明は、磁界の
強さと方位を測定する磁気方位センサを前提とし、請求
項1または2記載の磁気センサの二組又は三組を互いに
直交するように配置して構成された磁気方位測定部を備
え、各磁気センサにおける磁気測定部の長手方向の磁界
の強さと向きを測定しかつこれ等を合成して磁界の強
さ、方位を測定するようにしたことを特徴とするもので
ある。
That is, the invention according to claim 3 is based on a magnetic direction sensor for measuring the strength and direction of a magnetic field, and two or three sets of magnetic sensors according to claim 1 or 2 are arranged so as to be orthogonal to each other. A magnetic azimuth measuring unit configured as described above, and measures the strength and direction of the magnetic field in the longitudinal direction of the magnetic measuring unit in each magnetic sensor and combines them to measure the strength and azimuth of the magnetic field. It is characterized by the following.

【0028】尚、本発明において適用されるアモルファ
ス磁性体ワイヤは、特開平7−248365号公報に記
載された磁気センサ等のワイヤと同様、CoSiB系、
FeCoSiB系、その他の組成の合金を溶融した後、
液体超急冷して断面が円形の線状としてある。更に、磁
歪定数λs 、磁気異方性を調整するために張力アニール
を施したもので、アモルファス磁性体ワイヤの円周方向
に強い磁気異方性を有する。磁歪定数λs についていえ
ば、磁歪定数λs の絶対値が10-6より小さくなると、
後述するワイヤ両端電圧が小さくなり検出し難くなるの
で、−10-6<λs ≦0の範囲のものを使用することが
望ましい。また、アモルファス磁性体ワイヤの直径は、
30μmから150μmの範囲が検出感度が大きくて好
ましく、長さは1mm程度以上から使用可能であるが、
出力の容易さから3mm以上が望ましい。
The amorphous magnetic wire used in the present invention is made of a CoSiB-based wire, similar to the wire for a magnetic sensor and the like described in JP-A-7-248365.
After melting FeCoSiB-based alloys and other alloys,
The liquid is super-cooled and the cross section is circular. Further, it is subjected to tension annealing to adjust the magnetostriction constant λ s and the magnetic anisotropy, and has strong magnetic anisotropy in the circumferential direction of the amorphous magnetic wire. As for the magnetostriction constant lambda s, if the absolute value of the magnetostriction constant lambda s is less than 10 -6,
Since the voltage between both ends of the wire, which will be described later, becomes small and detection becomes difficult, it is desirable to use a wire having a range of −10 −6s ≦ 0. Also, the diameter of the amorphous magnetic wire is
The range of 30 μm to 150 μm is preferable because the detection sensitivity is large, and the length can be used from about 1 mm or more.
3 mm or more is desirable from the viewpoint of easy output.

【0029】また、アモルファス磁性体ワイヤの材質、
磁気センサの構造にもよるが、インピーダンスの変化を
効率的に取り出すためにアモルファス磁性体ワイヤに通
電する高周波電流の周波数fは、50kHz〜10MH
zの範囲が望ましい(請求項4及び請求項5)。この範
囲以外では磁界に対する感度が著しく低下するからであ
る。
Further, the material of the amorphous magnetic wire,
Although depending on the structure of the magnetic sensor, the frequency f of the high-frequency current applied to the amorphous magnetic wire in order to efficiently extract a change in impedance is 50 kHz to 10 MHz.
The range of z is desirable (claims 4 and 5). This is because the sensitivity to the magnetic field is significantly reduced outside this range.

【0030】この様に本発明に係る磁気センサ及び磁気
方位センサによれば、基本となる磁気センサについて2
本のアモルファス磁性体ワイヤを必要とした従来の磁気
センサに較べてアモルファス磁性体ワイヤの本数を1本
に低減でき、これにより磁気測定部を単一のアモルファ
ス磁性体ワイヤと単一のコイルにて構成させることがで
きるため、部品点数の低減とセンサの小型化が図れ、か
つ、2回路分あったアナログ信号処理系統も一つになる
ためバランス調整が不要となり、その分、回路構成にお
ける調整部位の低減が図れる。
As described above, according to the magnetic sensor and the magnetic azimuth sensor according to the present invention, two basic magnetic sensors are used.
The number of amorphous magnetic wires can be reduced to one as compared with the conventional magnetic sensor that required one amorphous magnetic wire, and the magnetic measurement unit can be made up of a single amorphous magnetic wire and a single coil. Since the number of components can be reduced, the number of components can be reduced and the size of the sensor can be reduced. In addition, since there is only one analog signal processing system corresponding to two circuits, balance adjustment is not required. Can be reduced.

【0031】また、アモルファス磁性体ワイヤの特性や
回路特性は温度によって変動するが、上述したように基
本となる磁気センサのアモルファス磁性体ワイヤの本数
が1本となり、かつ、アモルファス磁性体ワイヤの特性
が温度によって変化したとしても0磁界でインピーダン
スが極小若しくは極大となる特性は変わらないことか
ら、複雑な回路構成を採ることなく動作安定性と温度安
定性の改善が図れる。
Although the characteristics and circuit characteristics of the amorphous magnetic wire vary with temperature, as described above, the number of the amorphous magnetic wires of the basic magnetic sensor becomes one, and the characteristics of the amorphous magnetic wire are reduced. Even if the temperature changes with temperature, the characteristic that the impedance becomes minimal or maximal at zero magnetic field does not change, so that the operation stability and the temperature stability can be improved without employing a complicated circuit configuration.

【0032】[0032]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0033】図1は本発明に係る磁気センサの回路概念
図を示しており、この磁気センサは、高周波電源(正弦
波発振器)4から高周波電流(正弦波)が通電される単
一のアモルファス磁性体ワイヤ1と、鋸状波発振器10
から鋸状波電流が通電される単一のコイル2とで主要部
が構成される磁気測定部3を有しており、かつ、外部の
測定磁界と同じ大きさで逆向きの磁界を発生させる上記
コイル2の直流電流値を検出する検出手段が設けられて
いる。
FIG. 1 is a circuit conceptual diagram of a magnetic sensor according to the present invention. This magnetic sensor has a single amorphous magnetic field to which a high-frequency current (sine wave) is supplied from a high-frequency power supply (sine-wave oscillator) 4. Body wire 1 and sawtooth wave oscillator 10
And a single coil 2 to which a saw-tooth wave current is supplied from, and a magnetic measuring unit 3 whose main part is formed, and generates a magnetic field having the same magnitude as the external measuring magnetic field and having the opposite direction. Detection means for detecting the DC current value of the coil 2 is provided.

【0034】すなわち、この検出手段は、上記コイル2
に鋸状波電流を通電する鋸状波発振器10と、上記アモ
ルファス磁性体ワイヤ1の両端電圧から検波器8、低域
フィルタ(LPF)9を介しモニターされる高周波イン
ピーダンスの波形信号αからそのピークを検出するピー
ク検出回路12と、このピーク検出回路12からのピー
ク信号に同期してパルスを発振するワンショット発振器
13と、このワンショット発振器13からのパルス信号
に同期して上記鋸状波発振器10からの鋸状波電流をサ
ンプリングしかつその電流を保持するサンプル&ホール
ド回路(S/H回路)14とでその主要部が構成されて
いる。
That is, the detecting means is provided by the coil 2
A saw-tooth wave oscillator 10 for applying a saw-tooth wave current to the same and a peak from a high-frequency impedance waveform signal α monitored from a voltage between both ends of the amorphous magnetic wire 1 via a detector 8 and a low-pass filter (LPF) 9. , A one-shot oscillator 13 that oscillates a pulse in synchronization with the peak signal from the peak detection circuit 12, and the sawtooth wave oscillator in synchronization with the pulse signal from the one-shot oscillator 13. The main part is constituted by a sample-and-hold circuit (S / H circuit) 14 which samples the saw-tooth wave current from 10 and holds the current.

【0035】そして、この磁気センサにおいては、上記
アモルファス磁性体ワイヤ1に高周波電源(正弦波発振
器)4から高周波電流(正弦波)が通電され、かつ、コ
イル2に鋸状波発振器10から図2の(a)で示す鋸状
波電流(単位時間ごと繰り返しその電流値が直線的に増
大しかつ初期値に設定される直流電流)が通電される
と、鋸状波電流の値の変化に対応してアモルファス磁性
体ワイヤ1の両端電圧からモニターされる高周波インピ
ーダンスの値も変化し、図2の(b)で示すような高周
波インピーダンスの波形信号αが出力されると共にこの
波形信号αが上記ピーク検出回路12に入力される。
In this magnetic sensor, a high-frequency current (sine wave) is supplied to the amorphous magnetic wire 1 from a high-frequency power supply (sine-wave oscillator) 4 and the coil 2 is supplied to the coil 2 from the sawtooth-wave oscillator 10 as shown in FIG. (A) corresponds to a change in the value of the sawtooth current when the sawtooth current (a direct current whose current value increases linearly and is set to an initial value repeatedly every unit time) is applied. As a result, the value of the high-frequency impedance monitored from the voltage between both ends of the amorphous magnetic wire 1 also changes, and a waveform signal α of the high-frequency impedance as shown in FIG. Input to the detection circuit 12.

【0036】次に、上記ピーク検出回路12が高周波イ
ンピーダンスの波形信号αからそのピーク値を検出する
と、これに同期してワンショット発振器13がパルスを
発振し、このパルス信号に同期してサンプル&ホールド
回路(S/H回路)14が上記鋸状波発振器10からの
鋸状波電流をサンプリングしかつその電流を保持して図
2の(c)に示すようにセンサー出力(DC出力)す
る。
Next, when the peak detection circuit 12 detects the peak value from the high-frequency impedance waveform signal α, the one-shot oscillator 13 oscillates a pulse in synchronization with the peak value, and the sample &amp; A hold circuit (S / H circuit) 14 samples the sawtooth wave current from the sawtooth wave oscillator 10 and holds the current to output a sensor output (DC output) as shown in FIG. 2C.

【0037】このDC出力は、上記アモルファス磁性体
ワイヤ1の両端電圧からモニターされる高周波インピー
ダンスの波形信号αがピーク時における上記鋸状波発振
器10からコイル2に供給された電流値である。すなわ
ち、この電流値は、センサ外部の測定磁界と同じ大きさ
で逆向きの磁界がコイル2から発生した時点の直流電流
値に他ならない。従って、このDC出力から外部の測定
磁界の向きと大きさを求めることが可能となる。
This DC output is a current value supplied to the coil 2 from the sawtooth oscillator 10 when the waveform signal α of the high-frequency impedance monitored from the voltage between both ends of the amorphous magnetic wire 1 is peaked. In other words, this current value is nothing but a DC current value at the time when a magnetic field of the same magnitude as the measurement magnetic field outside the sensor and in the opposite direction is generated from the coil 2. Therefore, the direction and magnitude of the externally measured magnetic field can be obtained from the DC output.

【0038】そして、この磁気センサについて従来の磁
気センサと較べた場合の最大の利点は、磁気測定部を単
一のアモルファス磁性体ワイヤと単一のコイルにて構成
させることができる点と、アモルファス磁性体ワイヤの
特性が温度によって変化したとしても0磁界でインピー
ダンスが極大となる特性は変わらないことから複雑な回
路構成を採ることなく動作安定性と温度安定性の改善が
図れる点である。
The greatest advantage of this magnetic sensor as compared with the conventional magnetic sensor is that the magnetic measurement unit can be constituted by a single amorphous magnetic wire and a single coil, Even if the characteristic of the magnetic wire changes with temperature, the characteristic that the impedance becomes maximum at zero magnetic field does not change, so that operation stability and temperature stability can be improved without employing a complicated circuit configuration.

【0039】尚、この磁気センサにおいては、高周波イ
ンピーダンスの波形信号αがピーク(すなわち極大値)
の時点を検出して外部磁界を測定する方式を採用した関
係上、図3に示す山型曲線の特性を有するアモルファス
磁性体ワイヤが適用されている。具体的には、その組成
が(Fe6Co9472.5Si12.515、磁歪定数λs=−
10-7、直径50μm、有効長さ5mmのアモルファス
磁性体ワイヤを適用している。また、測定磁界と同じ大
きさで逆向きの磁界を発生させるコイル2には、巻き数
300、コイル直径3mmのものを適用した。
In this magnetic sensor, the waveform signal α of the high-frequency impedance has a peak (that is, a maximum value).
Due to the adoption of the method of detecting the point of time and measuring the external magnetic field, an amorphous magnetic wire having a mountain-shaped curve shown in FIG. 3 is applied. Specifically, the composition is (Fe 6 Co 94 ) 72.5 Si 12.5 B 15 and the magnetostriction constant λ s = −
An amorphous magnetic wire of 10 -7 , 50 μm in diameter and 5 mm in effective length is applied. A coil 2 having the same number of turns and a coil diameter of 3 mm was applied to the coil 2 for generating a magnetic field having the same magnitude as the measurement magnetic field and in the opposite direction.

【0040】また、上記アモルファス磁性体ワイヤ1に
は、高周波電源(正弦波発振器)4から70kHz、8
mAの高周波電流(正弦波)を通電し、コイル2には、
鋸状波発振器10から100Hz、±50mAの鋸状波
電流を通電している。
The above-mentioned amorphous magnetic wire 1 is connected to a high frequency power supply (sine wave oscillator) 4 at 70 kHz, 8 kHz.
A high-frequency current (sine wave) of mA is applied, and the coil 2
A sawtooth wave current of 100 Hz, ± 50 mA is supplied from the sawtooth oscillator 10.

【0041】図4は、この磁気センサの具体的回路構成
例を示している。
FIG. 4 shows a specific circuit configuration example of the magnetic sensor.

【0042】すなわち、この磁気センサは、高周波電流
が通電される単一のアモルファス磁性体ワイヤ1と、鋸
状波電流が通電される単一のコイル2とで主要部が構成
される磁気測定部3を有し、かつ、測定磁界と同じ大き
さで逆向きの磁界を発生させる上記コイル2の直流電流
値を検出する検出手段が設けられている。
That is, this magnetic sensor has a magnetic measuring section mainly composed of a single amorphous magnetic wire 1 to which a high-frequency current is supplied and a single coil 2 to which a sawtooth current is supplied. 3 and a detecting means for detecting a DC current value of the coil 2 for generating a magnetic field having the same magnitude as the measurement magnetic field and having an opposite direction.

【0043】すなわち、この検出手段は、上記コイル2
に鋸状波電流を通電する鋸状波発振器10と、アモルフ
ァス磁性体ワイヤ1の両端電圧から検波器8、低域フィ
ルタ9を介しモニターされる高周波インピーダンスの波
形信号からそのピークを検出するピーク検出回路12
と、このピーク検出回路12からのピーク信号に同期し
てパルスを発振するワンショット発振器13と、このワ
ンショット発振器13からのパルス信号に同期して鋸状
波発振器10からの鋸状波電流をサンプリングしかつそ
の電流を保持するサンプル&ホールド回路(S/H回
路)14とでその主要部が構成されている。尚、図4
中、4は高周波電源、5、7、11、15は増幅器、6
は抵抗である。
That is, the detecting means is provided by the coil 2
And a peak detector for detecting a peak from a high-frequency impedance waveform signal monitored via a detector 8 and a low-pass filter 9 from a voltage between both ends of the amorphous magnetic wire 1. Circuit 12
And a one-shot oscillator 13 that oscillates a pulse in synchronization with the peak signal from the peak detection circuit 12, and a saw-tooth wave current from the saw-tooth wave oscillator 10 in synchronization with the pulse signal from the one-shot oscillator 13. The main part is constituted by a sample & hold circuit (S / H circuit) 14 for sampling and holding the current. FIG.
Among them, 4 is a high frequency power supply, 5, 7, 11, and 15 are amplifiers, 6
Is resistance.

【0044】[0044]

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0045】図4で示した本発明の磁気センサの磁気測
定部3の二組を互いに直交するように配置して、図5に
示すような磁気方位測定部100を備えた磁気方位セン
サを製造した。尚、図5中、1と2は一方の磁気測定部
3を構成するアモルファス磁性体ワイヤとコイルを、ま
た、1’と2’は他方の磁気測定部3’を構成するアモ
ルファス磁性体ワイヤとコイルをそれぞれ示し、また、
101は基板、102は一方の磁気測定部の一部を構成
する電極を示している。
A magnetic azimuth sensor having a magnetic azimuth measuring unit 100 as shown in FIG. 5 is manufactured by arranging two sets of the magnetic measuring units 3 of the magnetic sensor of the present invention shown in FIG. did. In FIG. 5, reference numerals 1 and 2 denote an amorphous magnetic material wire and a coil constituting one magnetic measurement unit 3, and 1 ′ and 2 ′ denote an amorphous magnetic material wire constituting the other magnetic measurement unit 3 ′. Show the coils respectively,
Reference numeral 101 denotes a substrate, and 102 denotes an electrode constituting a part of one of the magnetic measurement units.

【0046】また、磁気測定部が二組になったことに伴
い、図6に示すように追加された磁気センサの回路構成
が付加されている。尚、図6中、6’は抵抗、7’は増
幅器、8’は検波器、9’は低域フィルタ、12’はピ
ーク検出回路、13’はワンショット発振器、14’は
サンプル&ホールド回路(S/H回路)をそれぞれ示し
ている。また、図4と同一符号が付されたものは図4の
それと同一のものを示している。
Further, as the number of the magnetic measurement units is increased to two, a circuit configuration of an additional magnetic sensor is added as shown in FIG. In FIG. 6, 6 'is a resistor, 7' is an amplifier, 8 'is a detector, 9' is a low-pass filter, 12 'is a peak detection circuit, 13' is a one-shot oscillator, and 14 'is a sample and hold circuit. (S / H circuit) are shown. Also, the components denoted by the same reference numerals as those in FIG. 4 indicate the same components as those in FIG.

【0047】尚、この磁気方位センサにおいて上記アモ
ルファス磁性体ワイヤ1、1’には、組成が(Fe6
9472.5Si12.515で、磁歪定数λs =−10-7
直径50μm、有効長さ5mmのものがそれぞれ適用さ
れている。また、上記コイル2、2’は、巻き数30
0、コイル直径3mmである。また、抵抗6、6’の抵
抗値は100Ω、各アモルファス磁性体ワイヤ1、1’
に通電する高周波電流は70kHz、8mA、各コイル
2、2’に通電する鋸状波電流は100Hz、±50m
Aである。
In this magnetic azimuth sensor, the amorphous magnetic wires 1, 1 'have a composition of (Fe 6 C).
o 94) in 72.5 Si 12.5 B 15, the magnetostriction constant λ s = -10 -7,
Each having a diameter of 50 μm and an effective length of 5 mm is applied. The coils 2 and 2 ′ have a number of turns of 30.
0, coil diameter 3 mm. The resistances of the resistors 6 and 6 ′ are 100Ω, and each of the amorphous magnetic wires 1 and 1 ′.
The high-frequency current to be applied to the coils is 70 kHz and 8 mA, and the sawtooth current to be applied to each of the coils 2 and 2 ′ is 100 Hz and ± 50 m.
A.

【0048】そして、この磁気方位センサを用いて磁気
方位を測定した。この結果を図7及び図8に示す。すな
わちx軸正方向からy軸正方向回りに測った角度を方位
角φとして、方位角φが0°〜360°の範囲における
磁気測定部3のX出力(V)、磁気測定部3’のY出力
(V)を測定した結果、図7に示すような方位角φに対
して位相差が90°の二つの正弦曲線が得られた。図7
は磁気測定部3のX出力(V)、磁気測定部3’のY出
力(V)の方位角依存性を示している。
Then, the magnetic azimuth was measured using this magnetic azimuth sensor. The results are shown in FIGS. That is, an angle measured from the positive x-axis direction to the positive y-axis direction is defined as the azimuth angle φ, and the X output (V) of the magnetic measurement unit 3 and the magnetic measurement unit 3 ′ when the azimuth angle φ is in the range of 0 ° to 360 °. As a result of measuring the Y output (V), two sine curves having a phase difference of 90 ° with respect to the azimuth angle φ as shown in FIG. 7 were obtained. FIG.
Indicates the azimuth angle dependency of the X output (V) of the magnetic measurement unit 3 and the Y output (V) of the magnetic measurement unit 3 '.

【0049】また、各方位角φにおけるX出力、Y出力
の値をマイクロコンピュータで演算して、これ等の比よ
りtanθ及び方位出力の値を求めた。尚、方位出力
は、方位角φに対して1対1に対応して得られる回路中
の出力値を表している任意単位の数値である。
The values of the X output and the Y output at each azimuth angle φ were calculated by a microcomputer, and the values of tan θ and the azimuth output were determined from these ratios. The azimuth output is a numerical value in an arbitrary unit representing an output value in the circuit obtained in one-to-one correspondence with the azimuth angle φ.

【0050】この結果、得られた図8は方位出力の方位
角依存性を示している。図8のグラフ図は直線性がよ
く、特開平7−248365号公報に記載された磁気方
位センサと同様、方位精度±1°で磁気方位が測定でき
ることが分かる。
FIG. 8 shows the azimuth dependence of the azimuth output. The graph of FIG. 8 has good linearity, and it can be seen that the magnetic azimuth can be measured with an azimuth accuracy of ± 1 °, similarly to the magnetic azimuth sensor described in JP-A-7-248365.

【0051】次に、図9は、実施例に係る磁気方位セン
サと特開平7−248365号公報に記載された磁気方
位センサ(比較例)における温度と出力との関係を示し
たグラフ図である。すなわち、20℃の値で規格化した
各センサにおけるセンサ出力の温度依存性を示したもの
である。
Next, FIG. 9 is a graph showing the relationship between the temperature and the output in the magnetic azimuth sensor according to the embodiment and the magnetic azimuth sensor (comparative example) described in JP-A-7-248365. . That is, it shows the temperature dependence of the sensor output of each sensor normalized by the value of 20 ° C.

【0052】そして、このグラフ図から、実施例に係る
磁気方位センサの温度安定性が著しく改善されているこ
とが確認される。
From this graph, it is confirmed that the temperature stability of the magnetic azimuth sensor according to the embodiment is remarkably improved.

【0053】[0053]

【発明の効果】請求項1〜5記載の発明に係る磁気セン
サ及び磁気方位センサによれば、基本となる磁気センサ
について2本のアモルファス磁性体ワイヤを必要とした
従来の磁気センサに較べてアモルファス磁性体ワイヤの
本数を1本に低減でき、これにより磁気測定部を単一の
アモルファス磁性体ワイヤと単一のコイルにて構成させ
ることができるため、部品点数の低減とセンサの小型化
が図れ、かつ、2回路分あったアナログ信号処理系統も
一つになるためバランス調整が不要となり、その分、回
路構成における調整部位の低減が図れる効果を有する。
According to the magnetic sensor and the magnetic azimuth sensor according to the first to fifth aspects of the present invention, the basic magnetic sensor is more amorphous than the conventional magnetic sensor which requires two amorphous magnetic wires. Since the number of magnetic wires can be reduced to one, and the magnetic measurement unit can be configured with a single amorphous magnetic wire and a single coil, the number of parts can be reduced and the sensor can be downsized. In addition, since there is only one analog signal processing system corresponding to two circuits, balance adjustment is not required, and accordingly, there is an effect that the number of adjustment parts in the circuit configuration can be reduced.

【0054】また、アモルファス磁性体ワイヤの特性や
回路特性は温度によって変動するが、基本となる磁気セ
ンサのアモルファス磁性体ワイヤの本数が1本となり、
かつ、アモルファス磁性体ワイヤの特性が温度によって
変化したとしても0磁界でインピーダンスが極小若しく
は極大となる特性は変わらないことから、複雑な回路構
成を採ることなく動作安定性と温度安定性の改善が図れ
る効果を有する。
Although the characteristics and circuit characteristics of the amorphous magnetic wire vary with the temperature, the number of amorphous magnetic wires of the basic magnetic sensor is reduced to one.
Moreover, even if the characteristics of the amorphous magnetic material wire change with temperature, the characteristic that the impedance becomes minimal or maximal at zero magnetic field does not change, so that the operation stability and temperature stability can be improved without employing a complicated circuit configuration. It has an effect that can be achieved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る磁気センサの回路概念図。FIG. 1 is a circuit conceptual diagram of a magnetic sensor according to the present invention.

【図2】磁気センサにおける信号処理の流れを示したタ
イミングチャート図。
FIG. 2 is a timing chart showing a flow of signal processing in the magnetic sensor.

【図3】磁気センサのバイアス磁界とアモルファス磁性
体ワイヤ両端電圧との関係を示すグラフ図。
FIG. 3 is a graph showing a relationship between a bias magnetic field of a magnetic sensor and a voltage between both ends of an amorphous magnetic wire.

【図4】本発明に係る磁気センサの回路構成例を示すブ
ロック図。
FIG. 4 is a block diagram showing a circuit configuration example of a magnetic sensor according to the present invention.

【図5】実施例に係る磁気方位センサの磁気方位測定部
の概略斜視図。
FIG. 5 is a schematic perspective view of a magnetic azimuth measuring unit of the magnetic azimuth sensor according to the embodiment.

【図6】実施例に係る磁気方位センサの回路構成例を示
すブロック図。
FIG. 6 is a block diagram showing a circuit configuration example of a magnetic direction sensor according to the embodiment.

【図7】実施例に係る磁気方位センサの実施例で得られ
た磁気測定部のX、Y出力の方位角依存性を示すグラフ
図。
FIG. 7 is a graph showing the azimuth dependence of the X and Y outputs of the magnetic measurement unit obtained in the embodiment of the magnetic azimuth sensor according to the embodiment.

【図8】実施例に係る磁気方位センサの実施例で得られ
た方位出力の方位角依存性を示すグラフ図。
FIG. 8 is a graph showing the azimuth angle dependence of the azimuth output obtained by the magnetic azimuth sensor according to the embodiment.

【図9】実施例と比較例に係る磁気方位センサの温度と
センサ出力との関係を示したグラフ図。
FIG. 9 is a graph showing the relationship between the temperature and the sensor output of the magnetic azimuth sensors according to the example and the comparative example.

【図10】従来例に係る磁気センサの回路構成例を示す
ブロック図。
FIG. 10 is a block diagram showing a circuit configuration example of a magnetic sensor according to a conventional example.

【図11】アモルファス磁性体ワイヤに高周波電流を通
電した際の特性を説明するための説明図。
FIG. 11 is an explanatory diagram for explaining characteristics when a high-frequency current is applied to an amorphous magnetic wire.

【図12】従来例に係る磁気センサにおいてアモルファ
ス磁性体ワイヤの長手方向に外部磁界をかけ両端に高周
波電流を通電したときのワイヤ両端電圧を測定するため
の基本的回路の構成例を示すブロック図。
FIG. 12 is a block diagram showing a configuration example of a basic circuit for measuring a voltage across a wire when an external magnetic field is applied in the longitudinal direction of the amorphous magnetic wire and a high-frequency current is applied to both ends in the magnetic sensor according to the conventional example. .

【図13】図12の測定回路を用いて測定した外部磁界
とアモルファス磁性体ワイヤ両端電圧との関係を示した
グラフ図。
FIG. 13 is a graph showing a relationship between an external magnetic field measured using the measurement circuit of FIG. 12 and a voltage between both ends of an amorphous magnetic wire.

【図14】図12の測定回路を用いかつアモルファス磁
性体ワイヤへ通電する高周波電流の周波数が70kHz
の場合における測定した外部磁界とアモルファス磁性体
ワイヤ両端電圧との関係を示したグラフ図。
FIG. 14 shows a case where the frequency of a high-frequency current applied to the amorphous magnetic wire using the measurement circuit of FIG. 12 is 70 kHz.
FIG. 7 is a graph showing the relationship between the measured external magnetic field and the voltage across the amorphous magnetic wire in the case of FIG.

【図15】従来例に係る磁気方位センサの回路構成例を
示すブロック図。
FIG. 15 is a block diagram showing a circuit configuration example of a magnetic direction sensor according to a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 アモルファス磁性体ワイヤ 2 コイル 3 磁気測定部 4 高周波電源(正弦波発振器) 8 検波器 9 低域フィルタ(LPF) 10 鋸状波発振器 12 ピーク検出回路 13 ワンショット発振器 14 サンプル&ホールド回路(S/H回路) DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Amorphous magnetic wire 2 Coil 3 Magnetic measurement part 4 High frequency power supply (sinusoidal oscillator) 8 Detector 9 Low-pass filter (LPF) 10 Sawtooth oscillator 12 Peak detection circuit 13 One-shot oscillator 14 Sample & hold circuit (S / H circuit)

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】高周波電流が通電される単一のアモルファ
ス磁性体ワイヤと、このアモルファス磁性体ワイヤにバ
イアス磁界を与えるコイルとでその主要部が構成される
磁気測定部を備えた磁気センサにおいて、 上記コイルに流す直流電流の値を変化させて外部の測定
磁界と同じ大きさで逆向きの磁界を発生させる直流電流
値を検出する検出手段を設け、検出した直流電流値から
磁気測定部の長手方向の磁界の強さと向きを測定するよ
うにしたことを特徴とする磁気センサ。
1. A magnetic sensor having a magnetic measuring unit whose main part is constituted by a single amorphous magnetic wire through which a high-frequency current is supplied and a coil for applying a bias magnetic field to the amorphous magnetic wire, Detecting means is provided for detecting a DC current value that changes the value of the DC current flowing through the coil to generate a magnetic field having the same magnitude as the externally measured magnetic field and in the opposite direction, and detects the length of the magnetic measurement unit from the detected DC current value. A magnetic sensor characterized by measuring the strength and direction of a magnetic field in a direction.
【請求項2】上記検出手段が、コイルに鋸状波電流を通
電する鋸状波発振器と、上記アモルファス磁性体ワイヤ
の両端電圧からモニターされる高周波インピーダンスの
波形信号からそのピークを検出するピーク検出回路と、
ピーク検出回路からのピーク信号に同期してパルスを発
振するワンショット発振器と、ワンショット発振器から
のパルス信号に同期して上記鋸状波発振器からの鋸状波
電流をサンプリングしかつその電流を保持するサンプル
&ホールド回路とでその主要部を構成することを特徴と
する請求項1記載の磁気センサ。
2. A saw-tooth wave oscillator for applying a saw-tooth wave current to a coil, and a peak detection for detecting a peak from a high-frequency impedance waveform signal monitored from a voltage across the amorphous magnetic wire. Circuit and
A one-shot oscillator that oscillates a pulse in synchronization with a peak signal from a peak detection circuit, and samples and holds the sawtooth wave current from the sawtooth wave oscillator in synchronization with a pulse signal from the one-shot oscillator 2. The magnetic sensor according to claim 1, wherein the main part is constituted by a sample and hold circuit.
【請求項3】請求項1または2記載の磁気センサの二組
又は三組を互いに直交するように配置して構成された磁
気方位測定部を備え、各磁気センサにおける磁気測定部
の長手方向の磁界の強さと向きを測定しかつこれ等を合
成して磁界の強さ、方位を測定するようにしたことを特
徴とする磁気方位センサ。
3. A magnetic azimuth measuring unit comprising two or three sets of the magnetic sensors according to claim 1 arranged so as to be orthogonal to each other, and a longitudinal direction of the magnetic measuring unit in each magnetic sensor. A magnetic azimuth sensor which measures the strength and direction of a magnetic field and combines them to measure the strength and azimuth of the magnetic field.
【請求項4】上記アモルファス磁性体ワイヤに通電され
る高周波電流の周波数が50kHz〜10MHzである
ことを特徴とする請求項1または2記載の磁気センサ。
4. The magnetic sensor according to claim 1, wherein the frequency of the high-frequency current applied to the amorphous magnetic wire is 50 kHz to 10 MHz.
【請求項5】上記アモルファス磁性体ワイヤに通電され
る高周波電流の周波数が50kHz〜10MHzである
ことを特徴とする請求項3記載の磁気方位センサ。
5. The magnetic azimuth sensor according to claim 3, wherein the frequency of the high-frequency current applied to the amorphous magnetic wire is 50 kHz to 10 MHz.
JP24207697A 1997-08-22 1997-08-22 Magnetic sensor and magnetic orientation sensor Pending JPH1164474A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP24207697A JPH1164474A (en) 1997-08-22 1997-08-22 Magnetic sensor and magnetic orientation sensor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP24207697A JPH1164474A (en) 1997-08-22 1997-08-22 Magnetic sensor and magnetic orientation sensor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH1164474A true JPH1164474A (en) 1999-03-05

Family

ID=17083935

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP24207697A Pending JPH1164474A (en) 1997-08-22 1997-08-22 Magnetic sensor and magnetic orientation sensor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH1164474A (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002195854A (en) * 2000-12-25 2002-07-10 Aichi Steel Works Ltd Rotation sensor
JP2006058236A (en) * 2004-08-23 2006-03-02 Nec Tokin Corp Method and detector for detecting magnetic field
JP2006329835A (en) * 2005-05-26 2006-12-07 Japan Science & Technology Agency Electronic circuit for superconducting quantum interference device
EP2367019A1 (en) 2010-03-10 2011-09-21 TDK Corporation Magnetic sensor
WO2017061513A1 (en) * 2015-10-06 2017-04-13 愛知製鋼株式会社 Micro magnetic substance detection sensor and foreign object detection apparatus

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002195854A (en) * 2000-12-25 2002-07-10 Aichi Steel Works Ltd Rotation sensor
JP2006058236A (en) * 2004-08-23 2006-03-02 Nec Tokin Corp Method and detector for detecting magnetic field
JP2006329835A (en) * 2005-05-26 2006-12-07 Japan Science & Technology Agency Electronic circuit for superconducting quantum interference device
EP2367019A1 (en) 2010-03-10 2011-09-21 TDK Corporation Magnetic sensor
US8593139B2 (en) 2010-03-10 2013-11-26 Tdk Corporation Magnetic sensor
WO2017061513A1 (en) * 2015-10-06 2017-04-13 愛知製鋼株式会社 Micro magnetic substance detection sensor and foreign object detection apparatus
US10539701B2 (en) 2015-10-06 2020-01-21 Aichi Steel Corporation Minute magnetic body detecting sensor and foreign substance detecting device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5049809A (en) Sensing device utilizing magneto electric transducers
US10353020B2 (en) Manufacturing method for integrated multilayer magnetoresistive sensor
US5247278A (en) Magnetic field sensing device
US6191581B1 (en) Planar thin-film magnetic field sensor for determining directional magnetic fields
JP2008516225A (en) Nonlinear magnetic field sensor and current sensor
JPS60194379A (en) Magnetic field sensor and method of detecting magnetic field
JP2698805B2 (en) Apparatus for determining the strength and direction of a magnetic field and use of the apparatus
US20090237075A1 (en) Magnetic sensor device and method
CN103901363A (en) Single-chip Z-axis linear magneto-resistive sensor
US20080224695A1 (en) Method of Measuring a Weak Magnetic Field and Magnetic Field Sensor of Improved Sensitivity
EP3557271B1 (en) Three-dimensional magnetic field detection element and three-dimensional magnetic field detection device
US9417297B2 (en) Tunneling magneto-resistive device with set/reset and offset straps
JP2003533895A (en) Magnetic field sensor using magnetoresistance and manufacturing method thereof
JPH07270507A (en) Terrestrial magnetism azimuth sensor
JPH1164474A (en) Magnetic sensor and magnetic orientation sensor
WO1996019819A1 (en) Magnetic correction circuit and picture display using it
Butta et al. Fluxgate effect in twisted magnetic wire
JPH1164473A (en) Magnetic sensor and magnetic orientation sensor
JPH09311167A (en) Magnetism and magnetic direction sensor, and magnetism and magnetic direction measuring method
JPH07248365A (en) Magnetism-magnetic direction sensor and magnetism-magnetic direction measuring method
Doan et al. Magnetization measurement system with giant magnetoresistance zero-field detector
JP2000028695A (en) Method and apparatus for measurement of magnetism
JP6735603B2 (en) Biological information detector
JP3496655B2 (en) Compass
JPH09126780A (en) Magnetic direction sensor