JPS6061665A - 超伝導磁力計 - 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】 （イ）産業上の利用分野 この発明は、超伝導磁力計特に遠隔操作が可能な超伝導
磁力針に関する。

（ロ）従来技術 ジョセフソン素子（ＪＪ素子）を用いた超伝導磁力計は
一般的に、ピックアップコイルやジョセフソン素子を含
む微小磁気検出部、高周波（ＲＦ）発振器、高周波増幅
器等を含む前置増幅部及び制御部（装置）から構成され
ている。従来のこの種の超伝導磁力計の概略構成を第１
図に示している。

同図において、■は微小磁気検出部であり、２は前置増
幅部、３は制御部である。微小磁気検出部ｌは、極低温
容器４内に充された液体ヘリウム５中に、プローブ６が
浸漬されて構成されており、このプローブ６内によく知
られたピックアンプコイル、ジョセフソン素子、同調回
路等が収納されている。制御部３は、作動モード切替ス
イッチ７、レンジ切替スイッチ８、出力リセットスイッ
チ９さらに同Ｋｍ　ＫＭ整用の調整器１０、高周波信号
の励振レベル調整用の調整器１１、変調レベルδ）品枯
用の調整器１２、オフセット調整器１３等の各種スイッ
チ、調整器を備えるとともにモニタ信号表示器１４を備
え、調整・測定等の各作動モードに応じて、各種設定や
調整ができるようにしている。

１５は前置増幅部２と制御部３を接続するスキッド（Ｓ
　ＱＵ　Ｉ　Ｄ）ケーブルであり、このスキッドケーブ
ル１５により、前記前置増幅部２から制御部３に変調さ
れた磁気信号が伝送され、逆に制御部３から前置増幅部
２に各調整器で設定される同調制御信号、励振レベル制
御信号、変調信号、オフセント信号等が伝送されるよう
になっている。

「同調」　「励振レベル」　「変調レベル」の各調整は
、超伝導磁力計の作動に先立つ予備調整として独立に必
要な操作であり、また作動（測定）中は「測定レンジ」
の切替や「オフセット」の調整、「出力リセット」の操
作が必要に応じて行われるものである。

以上のように構成される超伝導磁力計を用いて、微小磁
気を測定する場合、微小磁気検出部ｌ及び前置増幅部２
を含む超伝導磁気センサを測定現場に設置し、調整・測
定等の種々の１榮作は制御部３が設置される操作卓から
行われることになる。

ところで、上記前置増幅部２と制御部３を接続するスキ
ッドケーブル１５は、微小な高周波信号を伝送するもの
であり、その長さを大にするには限界があり、これまで
は２００ｍ程度が限度であり、これ以上長くすると超伝
導磁力計を正常に動作させることが困難であった。その
ため超伝導磁気センサを操作部から余り遠く離すことが
出来ず不便であった。

（ハ）目的 この発明の目的は、上記に鑑み、測定箇所すなわち超伝
導磁気センサ設置場所から遠く離れた地点からでも、調
整・測定等の各操作、制御を確実になし得る超伝導磁力
計を提供することである。

（ニ）構成 上記目的を達成するために、この発明の超伝導磁力計は
、超伝導磁気センサ、制御部の他に、遠隔操作部と受信
・調整部とを設け、遠隔操作部で必要な設定、調整値の
入力を行い、これらの入力信号群を二値化して、ケーブ
ルにより長距離伝送し、受信・調整部でこの二値信号を
再び制御信号に変換して、必要な制御操作を行うように
している。ずなわぢこの発明の超伝導磁力計は、調整・
測定等の作動モードを切替設定する作動モード設定器、
同調・励振レベル・変調レベル等の各種調整値を入力す
る複数の手動調整器、前記作動モード設定器による設定
状態をコード化して出力するエンコーダ、前記設定され
た作動モードに対応する前記手動調整器出力のみを有効
化する手段、前記エンコーダ出力及び前記手動調整出力
を二値的信号で出力する駆動回路及び前記制御部を経て
加えられる前記超伝導磁気センサからの信号を監視する
モニタを備える遠隔操作部と、この遠隔操作部より送出
される二値的信号のうし前記エンコーダ出力をデコード
するデコーダ、このデコーダ出力に対応して各作動モー
ド信号を前記制御部に出力する手段、前記手動調整器よ
りの二値的な各種調整値信号を個別にアナログ値に変換
する手段、これらアナログ値を対応する調整値信号とし
て前記制御部に出力する調整値信号出力手段及び前記遠
隔操作部へ前記超伝導磁気センサよりのモニタ信号を出
力するモニタ信号送出部を備える受信・調整部と、前記
遠隔操作部と前記受信・調整部とを接続し、前記遠隔操
作部から前記受信・調整部への二値的信号を伝送し、前
記受信・調整部から前記遠隔操作部へモニタ用の信号を
伝送するケーブルとを特徴的に備えて構成されている。

（ホ）実施例 以下、実施例により、この発明をさらに詳細に説明する
。

第２図は、この発明の１実施例を示す超伝導磁力計のブ
ロック図である。同図において、２０は遠隔操作部、２
１は受信・調整部、２２は制御部（第１図の制御部３に
対応）、２３は遠隔操作部２０と受信・調整部２１を接
続する伝送ケーブルである。このほか、この超伝導磁力
計も、図示はしていないが、第１図のものと同様、制御
１１部２２がスキッドケーブルを介して超伝導磁気セン
サに接続されており、この点従来のものと変わりはない
。

遠隔操作部２０には、作動モード切替スイッチ２４、レ
ンジ切替スイッチ２５、出力リセットスイッチ２６さら
に同調調整用のスイッチ２７、励振レベル調整用のスイ
ッチ２８、変調レベル調整用のスイッチ２９、オフセン
ト調整用のスイッチ３０等の各種の設定・調整用のスイ
ッチが設けられている。作動モード切替スイッチ２４は
第１調整モード（３１）、第２調整モード（Ｓ２）、測
定モード（ＭＥ）の３段階にモード切替できるようにな
っており、測定レンジ切替スイッチ２５ば×１、×１０
、Ｘ　１’　ＯＯの３段階に切替できるようになってい
る。また各調整用スイッチ２７・・・３０ば、中立位置
を持つ単極双投のモメンタリスイッチであり、いずれも
中立位置から］ＮＣ（増加）、ＤＩＥＣ’（減少）のい
ずれかにオンできるようになついる。

遠隔操作部２０はさらに、上記各スイッチの接点が接続
され、チャタリング防止機能、失神優先機能及びＩＮＣ
／ＤＥ’Ｃ判別機能を持つスイッチ入力回路３１と、こ
のスイッチ入力回路３１よりのスイッチ信号を受け、作
動モード切替スイッチ２４、測定レンジ切替スイッチ２
５及び出力リセットスイッチ２６の入力状態に応じ、３
ビツトのデジタル信号を出力するエンコーダ３２と、ス
イッチ入力回路３１を経て入力されるｗＡ整用スイッチ
２７・・・３０の信号のうち、エンコ−ダ３２を経て加
えられる作動モード切替スイッチ２４よりの信号に応じ
て選択される信号のみを有効化し、出力するチャネルセ
レクタ３３と、前記エンコーダ３２、チャネルセレクタ
３３の出力及びスイッチ入力回路３１よりのＩＮＣ／Ｄ
ＥＣ判別信号を受けてビット並列の操作信号を出力する
ライントライバ３４と、受信・調整部２１より伝送ケー
ブル２３を経て入力されるモニタ信号を受信し、表示す
るモニタ回路３５を備えている。ライントライバ３４に
入力されたコード化操作信号は、電流伝送方式のライン
トライバ３４により伝送ケーブル２３に送出される。

受信・調整部２１は、遠隔操作部２０のライントライバ
３４よりの信号により駆動されるラインレシーバ３６を
ｌｌｉえている。このラインレシーバ３６はフォトカプ
ラが採用され、遠隔操作部２０と受信・調整部２Ｉの電
気的絶縁をはかるとともに、伝送ケーブル２３の長距離
化を達成するようにしている。

受信・調整部２１はさらに、ラインレシーバ３６で受信
したコード化操作信号のうち、３ビツトのハイナリイ信
号をデコードするデコーダ３７と、このデコーダ３７の
デコード出力により駆動され、「作動モード」、「測定
レンジ」及び「出力リセット」の切替信号を出力するア
ナログスイッチ３８と、コード化操作信号のうちＩＮＣ
／Ｉ）ＥＣ信号によって作動を開始するクロック回路３
９と、クロック回路３９よりのクロック信号をカウント
し、「同調Ｊ　「励振レベル」　「変調レベルＪｌ−オ
フセット」の各調整信号をアナログで出力するデジタル
アッテネータ４０と、制御部２２よりの作動モニタ信号
を受けて、これを遠隔操作部２０に出力するモニタ信号
送信回路４１を備えζいる。

デジタルアッテネータ４０は、「同調」　Ｕ励振レベル
」　「変調レベル」　［オフセソ１〜１の各１！ｄ　整
信号に対応して、各々プリセット可能なアップダウンカ
ウンタと、このアップダウンカウンタ出力をアナログ値
に変換するＤ／Ａ変換器より構成されている。

次に以上のように構成される実施例回路の動作について
説明する。

この実施例超伝導磁力針を用いて微小磁気を測定する場
合は、まず測定に先立って予備調整が行われる。そのた
め作動モード切替スイッチ２４を３１にセットする。こ
の３１セット信号はスイッチ入力回路３１、エンコーダ
３２を経て、チャネルセレクタ３３に加えられ、チャネ
ルセレクタ３３はこのＳ１セフ）信号により、同調調整
用スイッチ２７及び励振レベル調整用スイッチ２８の信
号のみを有効化し、ライントライバ３４に入力する。ラ
イントライバ３４は、８１セントを示ず３ビツトコ一ド
信号、「同調」「励振レベル」及びＩＮＣもしくはＤＥ
Ｃ信号を伝送ケーブル２３を通して、ラインレシーバ３
６に供給する。コード化信号のうちＳｌセットを示す３
ピッｌ−はデコーダ３７でデコードされ、アナログスイ
ッチ３８を駆動して、制御部２２に作動モード切替信号
として８１セントを供給する。これにより制御部２２は
、あたかも自己が作動モード切替スイッチを有するのと
同様に、作動モードが３１にセットされる。その結果、
この３１セツトに応答して、制御部２２ば超伝導磁気セ
ンサの高周波信号をモニタ信号として出力する。このモ
ニタ信号は、モニタ信号送信回路４１、伝送ケーブル２
３を経て、モニタ信号受信表示回路３５に送られ、表示
される。

測定者はこのモニタ表示を見て、指示が極大値を示すま
で調整スイッチ２７．２８をＩＮＣあるいばＤＥＣに倒
して調整操作を行う。同調８周整スイッチ２７あるいは
励振レベル調整用スイッチ２８のいずれかカ月ＮＣ側か
ＤＥＣ側に倒されると、そのＩＮＧもしくはＤＥＣを示
す信号が、スイッチ入力回路３１よりライントライバ３
４、伝送ケーブル２３を経てラインレシーバ３６に与え
られ、デジタルアッテネータ４０の対応するカウンタが
アップカウントモードもしくはダウンカウントモードに
セットされ、さらにクロック回路３９が作動を開始し、
発生したクロック信号がアップダウンカウンタに加えら
れ、アンプカウントもしくはダウンカウントされる。こ
のクロック信号のアンプカウント／ダウンカウントは、
ＩＮＣもしくはＤＥＣが中立位置にもどされるまで続け
られる。

しかもアップダウンカウンタの出力はＤ／Ａ変換器でア
ナログ値に変換され、同調調整信号、励振レベル信号と
して制御部２２に加えられる。この信号により、制御部
２２はあたかも自己が同調調整器、励振レベル調整器を
有するのと同様に、「同調」「励振レベル」調整を行う
。

この調整が終了すると、第２の調整操作ということで測
定者は、作動モード切替スイッチ２４を３２にセットす
る。この３２セツトにより、今度はエンコーダ３２より
Ｓ２セットを示ず３ビットハイナリイ信号が出力される
とともに、チャネルセレクタ３３は変調レベル調整用ス
イッチ２９の信号のみを有効化する。そしてライントラ
イバ３４からラインレシーバ３６への伝送は３１セント
の時と同様になされ、８１セントを示す３ビツトのバイ
ナリイ信号は、デコーダ３７でデコードされ、そのデコ
ード信号によりアナログスイッチ３８を駆動し、３２セ
ントを示す作動モード切替信号を制御部２２に出力する
。測定者はモニタ受信・表示回路３５の表示を見て、今
度は指示が極小値となるまで、変調レベル調整スイッチ
２９を１ＮＧまたはＤＥＣ側に倒して調整することにな
る。

この場合変調レベル調整スイッチ２９がＩＮＣ側、もし
くはＤＥＣ側に倒される時間に応答しζ、デジタルアッ
テネータ４０の「変調レベル」用のアンプダウンカウン
タがアップカウントあるいはダウンカウントし、そのカ
ウント値がＤ／Ａ変換器でアナログ値に変換されて、制
御部２２に加えられ、その信号値に応じて変調レベル調
整をなずことは、Ｓｌセントの「同調」　「励振レベル
」調整と同様である。

上記３２セントによる「変調レベル」調整が終了すると
、作動モード切替スイッチ２４をＭＥにセットする。こ
のＭＥセットで完全な測定作動状態に入る。

このＭＥセントで、測定レンジ切替スイッチ２５、出力
リセット２６の設定入力が自助となり、作動モード切替
スイッチ２４０ＭＥ七ソ１−と、測定レンジ切替スイッ
チ２５の３段階の設定入力の１つと、出力リセット２６
のオン／オフ設定に応じてエンコーダ３２より３ビツト
のコード化信号が出力され、ライントライバ３４に入力
される。

一方、測定レンジ切替スイッチ２５のＭＥセントは、ス
イッチ入力回路３１、エンコーダ３２を経てチャネルセ
レクタ３３に加えられ、オフセント調整スイッチ３０が
有効化され、このスイッチのＩＮＣ側へのオン、あるい
はＤＥＣ側へのオンによりオフセント調整が可能となる
。ライントライバ３４からラインレシーバ３６へのコー
ド化信号の伝送、デコーダ３７によるコード化信号のデ
コード、デジタルアッテネータ４０のアップダウンカウ
ンタによるクロック信号のカウントは、Ｓｌセット、３
２セントの時と同様にしてなされ、アナログスイッチ３
８からばＭＥセッ１−を意味する作動モード切替信号、
測定レンジ切替信号及び出カリセント信号が制御部２２
に加えられる。これにより制御部２２は作動モードがＭ
Ｅにセットされるとともに、測定レンジ切替スイッチ２
５の測定レンジ及び出力リセット２６のオン／オフ状態
と同様の測定レンジ及び出力リセット有無がセットされ
る。そして作動モニタ出力として、超伝導磁気センサの
プローブの受レノる磁界変動に対応した信号が、受信・
調整部２１のモニタ信号送信回路４１、伝送ケーブル２
３を経て、遠隔操作部２０に送出される。この信号はモ
ニタ信号受信回路３５で指示表示される。すなわち超伏
導磁カコ１は、完全な測定作動状態に入る。

なお、デジタルアッテネータ４０からは、アナログのオ
フセント調整信号が制御部２２に出力されるので、この
信号により制御部２２ばあたかも自己がオフセット調整
スイッチを自するのと同様に、オフセット調整をなすこ
とができる。

（へ）効果 この発明の超伝導磁力計によれば、超伝導磁気センサ、
制御部の他に、受信・調整部と遠隔喋作部を設け、この
遠隔操作部で作動モート−等の設定や同調、励振レベル
等の各調整信号を手動入力し、コード化してケーブルで
受信・調整部に伝送するようにしているので、超伝導磁
気センサを設置する場所と測定者が操作する場所が非常
に離れていても磁気測定を行うことができる。そのため
、磁気測定の可能領域が従来の超伝導磁力計に比し、拡
大され、複数の測定点の集中制御ができる。また適当な
耐水手段と、蒸発ヘリウムガス処理手段を付加すること
により、海底での磁気測定も可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の超伝導磁力針を示す概略ブロック図、第
２図はこの発明の１実施例を示す超伝導磁力計のブロッ
ク図である。 ２０：遠隔操作部、２１：受信・調整部、２２：制御部
、　２３：伝送ケーブル、２４：作動モード切替スイッ
チ、 ２７・２８・２９・３０：調整スイッチ、３２：エンコ
ーダ、　３３：チャネルセレクタ。 ３４ニライントライバ、 ３５：モニタ信号受信・表示回路、 ３６：ラインレシーバ、３７：デコーダ、３８：アナロ
グスイッチ、 ３９：クロック発生回路、 ４０：デジタルアッテネータ、 ４１：モニタ信号送出回路 特許出願人　株式会社島津製作所 代理人　弁理士　中　村　茂　信

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）超伝導磁気センサと、 前記超伝導磁気センサの各種調整値を設定する制御部と
   、 調整・測定等の作動モードを切替設定する作動モード設
   定器、同調・励振レベル・変調レベル等の各種調整値を
   入力する複数の手動調整器、前記作動モード設定器によ
   る設定状態をコード化して出力するエンコーダ、前記設
   定された作動モードに対応する前記手動調整器出力のみ
   を有効化する手段、′前記エンコーダ出力及び前記手動
   調整器出力を二値的信号で出力する駆動回路及び前記制
   御部を経て加えられる前記超伝導磁気センサからの信号
   を監視するモニタを備える遠隔操作部と、前記遠隔操作
   部より送出される二値的信号のうち前記エンコーダ出力
   をデコードするデコーダ、このデコーダ出力に対応して
   各作動モード信号を前記制御部に出力する手段、前記手
   動調整器よりの二値的な各種調整値信号を個別にアナロ
   グ値に変換する手段、これらアナログ値を対応する調整
   値信号として前記制御部に出力する調整値信号出力手段
   及び前記遠隔操作部へ前記超伝導磁気センサよりのモニ
   タ信号を出力するモニタ信号送出部を備える受信・調整
   部と、 前記遠隔操作部と、前記受信・調整部とを接続し、前記
   遠隔操作部から前記受信・調整部への二値的信号を伝送
   し、前記受信・調整部から前記遠隔操作部へモニタ用の
   信号を伝送するケーブルとからなる超伝導磁力針。