JPS60179668A - 起磁力検出方式 - 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】 重東上の利用分野 本発明は、可飽和コア型磁界検出器を用いた直線性の良
好な起磁力検出方式に関する０背景技術とその問題点 従来の可飽和コア型磁界検出器の検出方式は、検出巻線
から出力される磁束微分値に比例する電圧信号の振幅成
分を直接利用するものであつ１＝。

しかしこのような方式によると七の信号は高調波成分を
多く含むため、信号成分のみｔ分離するには適切な特性
の帯域濾波器が必要となり、その構成が複雑で装置は高
価であった。また、その結果人力起磁力に対する直線性
も餞れてはいなかった。

発明の目的 本発明の目的は、人力信号に対する直線性に優れた起磁
力検出方式ｌ提供することである０本発明の一他の目的
は人力起磁力に比例しに信号ｌ検出でさる方式を提供す
るにある。

本発明の更に他の目的は使用される帯域濾波器の構成が
簡略で低コストとするにある。　−発明の概要　− 上記目的を達成するために、本発明は可飽和コア型磁界
検出器の信号電圧？積分する積分要素を含み、人力起磁
力に比例する奈幅Ｚ待った信号磁束を検出することを要
旨とする。本発明の一つの有利な実施の態様においては
、人力起磁力に比例する信号が、上記積分要素の出力か
ら、その後に接続された励磁周波数の２倍の周波数を通
過させる帝域瀘波器を通して得られる。本発明の他の一
つの有利な実施の態様においては、人力起磁力に比例す
る信号が、上記積分要素の出力から、その後に接続され
１こザンプルおよびホールド回路または平滑回路を通し
て得られる。

以下に図面を参照しながら、実施例を用いて本発明を一
層詳細に説明するが、それらは例示に過き゛ず、本発明
の枠馨越えることなしにいろいろな変形や改良があり得
ることは勿論である。

実　施　間 まず、第１図に示−３−ｍ式の可飽和コア型磁界検出器
について、人力起磁力に比例する信号を得る本発明の詳
細な説明する。第１図において、■は可飽和コア、２は
励磁用巻線、３は検出コイル、Ｉｅｘｔは励磁用巻線２
に流す励磁電流、Ｅ、は検出コイル３に出力される電圧
を表わず。

第２図は、第１図に示す磁気回路の動作の説明を容易に
するために、その要部を表わす。第２図において、Ａお
よびＢは１組の可飽和部、Φ５は外部から流入する被検
出磁束、Φ１．Φ２はＡ、Ｂ部に流れる磁束ン表わし、
Ｆｌ　、　Ｆ２　＆！Ａ、Ｂ　部’ｌｃ動く起磁力、Ｆ
、はＡ、８部端の磁位差あるいは起磁力を示す。

第一３図は、理解ン助けるために、これらの関係を示す
等価回路図で、同図においてＦｅｘｔは励磁起磁力を表
わす。

また、説明を容易にするために、Ａ部とＢ部の磁気特性
は平衡がとれているものとし、両方とも第４図に示す特
性を有するものとする。

以上の条件で、嬉１図に示す磁気回路の動作を考察すれ
ばつぎの通りである。

第２図および第３図において Ａ部では、Ｆｌ　＝　Ｆｅｘｔ　十ＦｓΦ１＝Φ（Ｆｌ
） ；Φ（Ｆｅｘｔ　＋　Ｆｓ　）　−（１１Ｂ部では、　
Ｆ２　””　Ｆ”ｅｘｔ　ＦｓΦ２＝Φ　（Ｆ２） ＝Φ（Ｆｅｘｔ　Ｆｓ　）　−（２３ が成文する。一方、 Φ５＝Φｌ−Φ２　・・・（３） である。式（３）に式（１）および（２）を代入（−１
Φ、＝Φ（Ｆｅｚｔ十Ｆ”５　）−Φ（Ｆｅｘｔ　Ｆｓ
）　・・・（４）が得られる。

他方、ΔＦ）ｋ十分に小さいＦの増分とすれば、微分の
定義によって、 となる。上式な変形して、 ２ΔＦ・Φ硝＝Φ（Ｆ十ΔＦ）−Φ（Ｆ−ΔＦ）・・・
（６）が成文する。

式（６）において、 Ｆ　＝　Ｆｅｘｔ ΔＦ＝Ｆｓ と置（。ただし、Ｆ５は、ΔＦと同様に、式（５）の近
似が成立するような十分小さな値であるとする。

この条件の下で上記置換を行なえば、 ２−Ｆ、−Φ’（Ｆｅｘｔ）　＝Φ（Ｆｅｘｔ　十Ｆｓ
）−Φ（Ｆｅｘｔ　Ｆｓ）・・・（６） となる。

ここで、式（６）の右辺に式（４）ヲ代入すれは、２　
”　Ｆｓ　”Φ’（Ｆｅｘｔ　）　＝ΦＳΦｓ＝２．Ｆ
８・Φ’（Ｆｅｘｔ　）　・・・＋７１が成Ｒｊる。

また、増分パーミアンスｙｔ　Ｐ、　（Ｆｌと置けば、
となる。したがって、式（７）は Φｓ　＝　２　・Ｆｓ　・Ｐｅ　（Ｆｅｘｔ　）　・・
・（８）とも表わすことができる。

第４図に示す関数Φ（１−）に対するΦ’（Ｆ）　−ｒ
ｅ　（Ｆ）　’に第５図に示す。Ｆａｘｔの振幅を第５
図におけるＰｅ（Ｆ）の変化域より十分大きいものとし
、基本周波数をｆとする時間の関数として表わすことが
できるものとする。このとぎ、Ｆａｘｔの振幅条件と第
５図から、Ｐｅ　（Ｆｅｘｔ　）の最大値は全時間軸に
亘ってＦｅｘｔ’）振幅にも周波数にも左右されず一定
値となることがわかる。

いま、上記条件の下で、Ｆｅｘｔ信号の例として正弦波
状信号を用いるときのＦｅｘｔ（ｔＬ　ｐｅ（Ｆｅｘｔ
）およびＰｅ（ｔＪの関係を第６図に示す。ただし、ｔ
は時間および時間軸を表わすものとする。

第６図と上記考察から、ＰＪｔｌは２ｆｉ繰返し周波数
とする振幅一定の信号であることがわかる。

式（８１から、Φ、は２・Ｐｅ（Ｆｅｘｔ）の信号なＦ
ｓで振幅変調したものとみなすことができる。ここで、
時間の関数Φ５（りの２ｆ成分の振幅ｔΦ、−Ａ（ｔＪ
と書けば、Ｐｅ（Ｆｃｘｔ　）の振幅は一定であるから
、Φ、−Ａ（１１ＱＣＦ、−（８） が成りｖつ。式（８５はΦ５（ｔ）の２ｆ成分の振幅が
入力起磁力に比例することを示す。したがって、Φ５（
ｔｌの２ｆ成分の振幅を検出することにより、入力起磁
力ＦｓＹ検出できることがわかる。

以上では第４図に示す磁気特性を想定した系について本
発明の詳細な説明したが、実際の系は磁気ヒステリシス
を持っている。したがって、第４図および第５図に示す
磁気特性は、磁気ヒステリシスループを持った実際の磁
性体ではそれぞれ第７図および第８図に示す形となる。

この系に対する、先に示した条件の下での第６図に相当
する図を第９図に示す。

第６図と第９図を比較すれば理解できるように、実際の
磁気ヒステリシスループを持つ系では、Ｐｅ（りはＦｅ
ｘｔに対して図中αで示す特定の位相遅れを持つものと
なる。αはｒｅ　（Ｆｅｘｔ　）およびＦｅｘｔ（りの
関数が決まれば一定の値となり、Ｐｅ（りの振幅特性を
変えることはない。したがって２ｆ成分の振幅特性につ
いて述べた説明はこの糸についても同様に成型する。

他方、第１図において、ｎを検出コイルの巻数であって
、よって、 Φ８（ｔｌ　ｏｃｊｌ；５ｄｔ　・（９）が成り立つ。

式（９′）から、Φ８＋ｔｌ信号はＥｓｆ）積分によっ
て与えられることが示される。よって、この積分された
信号の振幅に着目した検出により式（８′）で示され７
Ｌ　Ｆ６　Ｙ検出することができる。

２ｆ成分の振幅の抽出法としては帯域瀘波器を用いるも
の、直流サンプルおよびホールド回路を用いるもの、平
滑回路を用いるもの、等が考えられる。それらの装置の
構成を示すブロック図をそれぞれ第１（１図（ａ）、　
Ｔｂｌおよび（ｃｌ　Ｋ示す。

第１Ｃ１図ｆａＪに示す装置においては、出力信号とし
て励磁周波数の倍周期の交流信号が入力起磁力によつ℃
平衡変調された形で取り出される。すなわち、出力Ｅｆ
はＦＦ、　ｓｉｎ　４πｆの形をしている。この方式で
は、帯域濾波器５に直列にΦＳを得るための積分要素４
が用いられている。一般に、積分器は不要な高周波域を
積分動作域にしない。このため、積分器が高域カット・
フィルタとしても動作し、Ｅｓの高調波成分が低減され
る。よって、Ｅ５を直接用いる従来の方式におけるより
も簡単な帯域濾波器を用いることができる。

第１０図（ｂ）に示す装置においては、（図示されてい
ないが）励磁波形に同期したサンプリングによって、広
い周波数範囲および広いＦＢｘｔＯ）　ｋ幅範囲で安定
したΦＦ、＋１１の振幅に比例した直流出力が得られる
。このことは、第１Ｏ図（ａ）に示す装置で帯域Ｍ波器
に起因づ−る制限があることに対するこの方式の特色と
なっている。この装置においては、励磁回路６が励磁電
流Ｉｅｘｔに同期してサンプルおよびホールド回路７に
サンプリング信号を出し、サンプルおよびホールド回路
７はそのサンプリング信号に応答して積分要素４の出力
Φ８から特定の位相の価ン取り出し、実質上Ｆ８の形の
出力Ｅｆｔ出す。

第１Ｏ図１ａＪに示す装置において、直流出力を得るた
め帯域濾波器５の後段に同期検波器あるいはサンプルお
よびボールド回路を付加することも考えられるが、この
場合にも第１０図（ｂｌに示す装置と同様な特色が得ら
れる。

第１０図ｆｃｌ　ｔＬ示す装置においては、積分要素４
の後に平滑回路８が接続されている。この装置で直流出
力を得るためには、Φ５（ｔ）信号の直流レベルを保持
する必要がある。そのためには、図示されていないが、
励磁波形に同期した信号により積分器のリセット馨行’
７；ｃ５等が必要となる。このことは容易に実現される
。

第１Ｏ図ｔｂ）に示す装置においても直流レベルの保持
を用いることができ、このことによってより安定で大き
な出力の１６号を得ることができる。

発明の詳細 な説明しに通り、本発明によれば従来は出力電圧Ｅ５０
）信号振幅を直接用いていたのに対してΦ５（ｔｌを得
るために積分敦素ン用いているので帯域瀘波器を用いる
場合はその特性が簡単なものでまにあうようにでき、ま
たΦ５（ｔ）の振幅成分の検出によって人力起磁力の直
線性のよい検出が可能となるという利点が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の詳細な説明するための可飽和コア型磁
界検出器の模式図、第２図は第１図に示す磁気回路の要
部の模式図、第３図は第１図に示す磁気回路の等価回路
図、第４図は本発明を説明するためのコアの架空の磁気
特性ン示すダイヤグラム、第５図は起磁力と増分パーミ
アンスの関係を示すダイヤグラム、第６図は増分パーミ
アンスの時間変化と励磁起磁力の時間変化の間の関係を
示すダイヤグラム、第７図はコアの実際の磁気特性を示
すダイヤグラム、第８図および第９図は磁気特性が第７
図のダイヤグラムで衣わされるとぎのそれぞれ第５図お
よび第６図に対応する図、第１０図（ａＪ、　ｉｂ）お
よびｌｃＪは本発明の三つの異った態様による磁界検出
器の構成を示すブロック図である。 ｌ・・・可飽和コア、２・・・励磁巻線、３・・・検出
コイル、４・・・積分要素、５・・・帯域瀘波器、６・
・・励磁回路、７・・・サンプルおよびホールド回路、
８・・・平滑回路。 特許出願人　ソニーマグネスケール株式会社代理人　弁
理士　永　１）武　三　部＋”、：済（ 第１図 第２図 第３図 第１０図 （０） （ｂ） （Ｃ） 手続補正書 ２　発明の名称 起磁力検出方式 ３　補正をする者 事件との関係　咎許出鵬人 住所 名　称　ソニーマグネスクール株式会社４代理人刊卸 住　所　東京都港区芝３丁目２番１４号芝三丁目ビル域
」に補正する。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　可飽和コア型出゛界検出器の出力信号電圧１積
   分する積分要素を含み、その出力より上記検出器の入力
   起磁力に比例する振＠ｌ待った信号電圧を検出すること
   を特徴とする起磁力検出方式。
2. （２）　上記積分要素の出力な上記検出器の励磁周波数
   の２倍の周波数７通過さセる帯域濾波器に与えて人力起
   磁力に比例する信号電圧ｌ得ることｌ特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の起磁力検出方式。 １３ノ　上記積分要素の出力なサンプルおよびホールド
   回路または平滑回路に与えて人力起磁力に比例する信号
   電圧ン得ることｌ特徴とする特許請求の範囲第１ｒＪ４
   記載の起磁力検出方式。