JPS59197874A - 三軸方式磁気検知器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は亙いに直交する三軸方向の磁界を検出する磁気
検知器であって、特に、地磁気等の微弱な磁界を方位に
関係なくその磁界の総和のスカラー量を精度よく検出で
きる三軸方式磁気検知器に関するものである。

従来、この種の三軸方式磁気検知器では、その出力が外
部磁界に対し非線形特性であったため、狭い範囲の磁界
検出又は限定された磁界の大きさやパターンを検出する
特殊な用途にしか用いられていなかった。すなわち、従
来の三軸方式磁気検知器は広範囲の外部磁界を正確に測
定するものとして使用するには問題があった。

本発明の目的は上記従来の欠点を解決した三軸方式磁気
検知器を提供することにある。

本発明によれば、互いに直交関係の三つのコイルが直列
に接続されて外部磁界に対するインダクタンスの変化が
２乗特性である磁気センサを有し、この磁気センサが接
続されて前記外部磁界に対する出力が非線形特性である
検出回路を具備した三軸方式磁気検知器において、前記
検出回路の後段ψ１］に、前記外部磁界に対する出力が
線形特性となるような補正回路を組み込んだことを特徴
とする三軸方式磁気検知器が得られる。

先ず２本方式の基本原理について説明すると。

検出回路に設げられる磁気センサは、第１図に示すよう
に、Ｙ軸、Ｙ軸、Ｙ軸と互いに直交させた位置関係に、
高透磁率磁性材料な磁心にもつコイルが直列に接続され
ている。ただし、使用する際は、Ｙ軸、Ｙ軸、Ｙ軸に用
いられるコイルが、それぞれのインダクタンス及び外部
磁界に対するインダクタンスの変化が同じくなるものが
用いられる。

次に、このような構成の磁気センナに外部磁界がある方
向から加わった時のインダクタンスの変化について、第
２図を用いて説明する。Ｙ軸、Ｙ軸、Ｙ軸のインダクタ
ンスをそれぞれＬｘ。

］ヨＹ、　ＬＺとすると。

ＴＪＸ　＝　Ｌ、ｏ　−Ｋ　Ｈｅｘ２ｃｏｓ２θ１ＣＯ
８２θ２Ｌｙ　＝　Ｌｏ　−Ｋ　Ｈｅｘ２ｓｉｎ２θ１
ＣＯ６２θ２・（１）ＴＪＺ−ＬＱ　　Ｋ　Ｈｅｘ２ｓ
ｉｎ２θ２と表わされる。ただし、ＬＯは外部磁界零の
時のインダクタンス、には定数（キ１）、’Ｈｅｘは外
部磁界である。従って、Ｙ軸、Ｙ軸、Ｙ軸の各コイルを
直列につないだときの全インダクタンスＬＴは。

ＬＴ＝Ｌｘ＋Ｌｙ＋ＬＺ ＝　３　ＬＯ−Ｋ　Ｈｅｘ２（ｃｏｓ２θ２　（ｃｏｓ
２θ１＋５ｉｎ２θ＋　）　＋　５ｉｎ２θ２）＝　３
　ＬＯ−ＫＨｅｘ２−　（２） となり、全インダクタンスＬＴの変化が外部磁界Ｈｅｘ
の２乗に比例することがわかる。従来、この全インダク
タンスＬＴの変化をホイートストンブリッジ回路の検出
出力として取り出していたために、広範囲の外部磁界Ｈ
ｅｘを正確に測定することができなかった。本発明では
、上記検出出力を補正回路に入力し、その補正回路の出
力が外部磁界に対してリニアになるように補正している
。

第６図は本発明による三軸方式磁気検知器の　　　　□
一実施例の構成を示したブロック図である。図において
、１は励振用発振回路、２は第１図に示された磁気セン
サが接続される検出回路、６は検出回路の出力（この出
力は励振周波数成分の夕１に高Ｊｊｊｌ　’ＩＸ成分を
含んでいる）から励振周波数成分のみを取り出す同調増
幅器、４は同調増幅器の交流電圧を直流電圧に変換する
整流回路。

５は外部磁界に対して線形な出力を取り出す補正回路、
６は低域フィルタ、７は直流増幅器。

８は表示器を示している。次に、第６図に示された回路
の中の検出回路２と補正回路５について詳細に説明する
。

第４図は第６図の検出回路２を詳細に示した回路図であ
る。図に示されるように、検出回路２は、ホイートスト
ンブリッジ回ネを形成しており、　ＶＩＮ−２（発振回
路１から出力される一定の電圧及び周波数の信号）で励
振される。この時１例えば外部磁界Ｈｅｘが８００ｍＧ
　（ガウス）から１０１００Ｏの間で磁気センサ２１の
インダクタンスＬＴがＬｌ、　ＴＪ２．　Ｌ、５とバラ
ンスがとれて、検出回路２の出力ＶＯＵＴ−２が零とな
るように設定しておく。外部磁界Ｈｅｘが変化すると磁
気センサ２１のインダクタンスＬＴが変化し、ブリッジ
バランスがくずれて出力ＶＯＵＴ−２にある値が発生す
る。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　７３Ｌ
ｏ−ＫＨｅｘ２ ＶＯＵＴ−２＝　ＶＩＮ−２（−一了一−１−）Ｌ３＋
３Ｌ□−ＫＨｅｘ　　　Ｌｌ　＋Ｌ２・・・（６） この出力ＶＯＵＴ−２が同調増幅器６及び整流回路４を
介して整流回路４の出力電圧ＶＯＵＴ−４（補正回路５
の入力電圧■工Ｎ−５）は、第５図に示す如く、外部磁
界Ｈｅｘが零の時最大■○（ｖ、）−αＶＩＮ−２ｉＪ
、外部ａ界に対するＶＯＵＴ−４（ＶＩＮ−５）の大き
さの変化は、非線形特性となって減少する。

ｖｏ、Ｔ−４−、ｖ、Ｎ−２＜　　３　Ｌ　ＯＫ　Ｈｅ
ｘ’　　　　Ｌ　１　　）Ａ５−１−３．ＬＯ−ＫＨｅ
ｘ２Ｌ１＋Ｌ２・・・（４） 第６図及び第７図は、各々補正回路５の具体的一実施例
の詳細を示した回路図である。これらの回路は、演算増
幅器”Ｉ　＋　Ａ２＋　Ａ３１〜Ａ５ｎを用いた非線を
増幅器であり、第６図では、ダイオ−ｌ’　Ｄ＋＋　〜
ｐｉｎ、　Ｉ）２１〜Ｄ２＋１１抵抗Ｒ＋　＋　〜Ｄ　
１ｎ　＋　Ｒ２１”’−Ｒ２ｎの素子数ｎを増やすこと
３二よって、又第７図では、演算増幅器Ａ　５１〜Ａ　
３ｎ　＋抵抗Ｒｎｉ　〜Ｒ３，１゜Ｒ４１〜Ｒ４ｎ　＋
　Ｒ５１〜Ｒｓｎ　ｌ　Ｒ６１〜Ｒ６ｎ　＋　Ｒ７１〜
Ｒ７ｎ　＋ダイオードＩ）６１〜Ｄ釦、Ｄ４１〜Ｄ４ｏ
の素子数ｎを増やすことによって、第８図に示すように
、補正回路５の出力ｖｏｕ’ｒ−５が外部磁界Ｈｅｘと
線形になるように近似できる。

０ ｖｏｕ’ｒ−ｓ　＝　ｖＱ−βＨｅＸ、　　β＝　−−
（５）Ｈｅｘ。

第９図は第６図又は第７図の補正回路５の入力−（１圧
ＶＩＮ−５（＝　ＶＯＵＴ−４）と出力電圧ｖｏｕＴ−
ｓの特性を示した図である。図において、　ＶＯＵＴ−
５はＶＩＮ−５と次式の関係を有している。

・・−（６） ｖｏｏＴ−ｓとＶ’ｌＮ−５が（６）式の関係を満たす
ことにより、外部磁界Ｈｅｘに対する補正回路５の出力
電圧ＶＯＵＴ−５の関係は、第５図と第９図を合成した
第８図のようになり、前述した（５）式に示すように線
形となる。

以上述べたように２本発明によると、外部磁界が零の近
くから検出回路のブリッジバランス点の磁界まで、巾広
くかつ高精度の線形特性を有する三軸方式磁気検知器が
得られ、広い分野に応用できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は検出回路に設けられる磁気センサの構造図、第
２図は第１図に示した磁気センサに外部磁界が加わった
時の角度関係を示した図。 第ろ図は本発明による三軸方式磁気検知器の一実施例の
構成を示したブロック図、第４図は第６図に示した検出
回路を詳細に示した回路図。 第５図は補正回路がない時の外部磁界と出力の関係を示
した図、第６図及び第７図は各々第３図に示した補正回
路の具体的一実施例の詳細を力の関係を示した図、第９
図は第６図又は第７図の補正回路の入出力特性を示した
図である。 １　発振回路、２　・検出回路、６・・・同調増幅器、
４・整流回路、５・・・補正回路、６・・・低域フィル
タ、７・・直流増幅器、８・・表示器。 第１図　　　　　第２図 第３図 針・　町図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　互いに直交関係の三つのコイルが直列に接わ″しさ
   れて外部磁界に対するインダクタンスの変化が２乗特性
   である磁気センサを有し、該磁気センサが接続されて前
   記外部磁界に対する出力が非線形特性である検出回路を
   具備した三軸方式磁気検知器において、前記検出回路の
   後段側に、　ｎｉＪ記外部磁界に対する出力が線形特性
   となるような補正回路を組み込んだことを特徴とする三
   軸方式磁気検知器。