JPS6135378A - Squid磁束計 - Google Patents

Squid磁束計

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JPS6135378A
JPS6135378A JP15702884A JP15702884A JPS6135378A JP S6135378 A JPS6135378 A JP S6135378A JP 15702884 A JP15702884 A JP 15702884A JP 15702884 A JP15702884 A JP 15702884A JP S6135378 A JPS6135378 A JP S6135378A
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JP
Japan
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signal
circuit
pwm
squid
frequency
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JP15702884A
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JPH0546507B2 (ja
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Seiichi Naito
内藤 誠一
Yasushi Tono
靖 東野
Yoshihiro Sanbe
義広 三瓶
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Yokogawa Electric Corp
Original Assignee
Yokogawa Hokushin Electric Corp
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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】 (産業上の利用分野) 本発明は、ジョゼフソン効果を利用した高感度の5QI
J T DI束計の改良に関するものである。
(従来の技術) 従来公知の、RF  SQUID磁束計(RF:Rad
io  Frequency)は、液体ヘリウム中で動
作する5QLIIDプローブと、室温で動作するアンプ
部およびコントローラとで構成され、液体ヘリウム中の
SQUIDプローブと室温アンプとは同軸ケーブルで接
続されている。このようなSQU’ID磁束計は、その
磁束分解能が非常に高感度であるため、外来ノイズや誘
導ノイズに弱いという欠点があった。
誘導ノイズに対しては、室温部のアンプ系をバッテリー
ドライブにするなどの対策がとられているが、外部誘導
ノイズが大きい場合、例えばラジオ、テレビの電波、高
周波スパッタ装置、雷、その他で動作が一時的に中断す
ることがある。この様な場合、磁気測定の連続記録が不
可能であった。
SQUIDは、ジョゼフソン接合部を含んでおり、その
応答はDC〜GH2−TH2にまでも達し、応答範囲が
広いという利点もある半面、全ての周波数のノイズにも
高感度に応答し、実用的な使用を考える場合、いかにノ
イズに強くするかということが大きな問題となる。
このような問題を解決するために特願昭58−1905
83のSQUID磁束計では低温部と室温部の間を光フ
ァイバで伝送することにより、耐ノイズ性を強くしてい
るが、フィードバック回路においてアナログ量を直接光
信号として帰還しているため、光ファイバの振動や曲げ
により動作が不安定になり雑音を生じるという問題があ
った。
またSQUID動作を行わせるために3本の光ファイバ
を必要とし、構成が複雑であった。6磁測定その他に応
用する場合、単一ファイバでケーブル長が長くとれ、ま
たケーブルの接続が容易のものが望ましい。
(発明が解決しようとする問題点) 本発明は上記の問題点を解決するためになされたもので
、外部誘導ノイズおよび光ファイバの振動や曲げによる
ノイズなどに強く、構成が簡単な5QLI I Dii
束計を実現丈ることを目的としている。
(問題点を解決するための手段) 本発明のSQUID磁束計はジョゼフソン接合を含むS
QUIDリングと、このリングに結合するLC共振回路
と、この[C共振回路からのSQUID信号を増幅する
とともに当該SQUID信号に関連した光信号を出力す
る第1の回路と、光信号で伝送されたフィードバック信
号を受けこのフィードバック信号に関連した電気信号の
平均値出力およびこの電気信号から分離したPWMクロ
ック信号を前記LGC共振回路たはSQU I Dリン
グに近接して設けたコイルに加える第2の回路とを具備
するクライオスタット部、 このクライオスタット部から出力される前記光信号を光
ファイバを介して伝送され、この光信号に関連した電気
信号を特定の参照周波数で同期検波するロックイン検波
回路と、このロックイン検波回路の出力に関連した信号
を前記参照周波数と同一のクロック周波数でPWM信号
に変換するPWM回路とを具備し、前記PWM信号に対
応した光信号を前記フィードバック信号として光ファイ
バを介して前記クライオスタット部へ出力するコントロ
ーラを備えたことを特徴とする。
(作用) 上記構成のSQU I Dim束計を用いれば、フィー
ドバック信号がPWM変調された光信号で伝送され、参
照周波数もこの光信号から分離することができるので、
誘導ノイズや光ファイバの変形によるノイズなどに対し
て強くすることができる。
(実施例) 以下本発明を図面を用いて詳しく説明する。
第1図は本発明に係わる5QLJ I D磁束計の一実
施例を示す構成ブロック図、第2図はこの5QLIID
磁束計を実際の生体磁気測定に応用する場合の構成例を
示す図である。■はクライオスタット部(低温動作部)
、■はコントローラ(室温部)で、クライオスタット部
Iとの間は、光ファイバ■によって連絡されている。
1はクライオスタット内で4.2°にで動作するSQU
IDセンサ、このSQUIDセンサ1において、11は
5QLIIDリング、12は被測定磁気信号を検出する
ピックアップコイルが接続され、この5QLIIDリン
グ11に前記検出信号を導入するためのインプットコイ
ル、13は前記SQUIDリング11と磁気的に結合す
るLC共振回路である。2はこのLC共振回路13にr
fバイアー6= スを加える、周波数f1が20〜30Mt−1zの発振
器である。第1の回路100において、3は前記共振回
路13の両端に現れる5QIJ I D信号を増幅する
ためのRFアンプ、4はこのRFアンプ3からのSQU
ID信号を検波する検波回路、5はこの検波回路4の出
力信号を光信号に変換する電気光変換器である。第2の
回路200において、7は伝送されたフィードバック光
信号を電気信号に変換する光電気変換器、8はこの光電
気変換器のPWM (パルス幅変調)信号出力の平均値
を求めるローパスフィルタからなる平均回路、9は前記
PWM信号出力からPWMクロック信号を分離しフラッ
クス・ロック・ループの参照信号を得る分離回路、R7
は前記平均回路8の電流出力が接続し、SQUIDリン
グ内の磁束が一定に保たれるように帰還するための帰還
抵抗、R2は前記分離回路8の電流出力が接続し、同期
検波するための参照信号を5QLI I Dへ入力する
ための抵抗である。これらの回路の外側の破線で囲まれ
た部分は、液体ヘリウムが入ったクライオスタット中お
よびその上部に設置され、クライオスタット部■を構成
している。
コントローラ■において、16は光ファイバ14を介し
てクライオスタット部■側より伝送される光信号(SQ
LIID信号)を電気信号に変換する光電変換器、17
はバッファアンプ、18は同期検波の参照信号とPWM
のクロック信号を発生するための周波数f2 (約50
kZ)のAF<Audio  Frequency>発
振器、19は回路の遅れを補償して同期検波の位相を最
適に調整するための位相シフト回路、20は前記バッフ
ァアンプ17からのSQU I D信号を位相シフト回
路19からの参照信号で同期検波するためのロックイン
アンプを構成する乗惇器、21はこの乗算器20からの
信号を入力する積分器、22はこの積分器21の出力端
子が接続する本SQU I D磁束計の出力端子、23
は前期積分器21の出力を周波数f2のクロックでPW
M信号に変換するPWM回路、24はこのPWM回路2
3の出力信号を光信号に変換する電気光変換器、15は
この電気光変換器24からの光信号をクライオスタット
部■に伝送する光ファイバである。
この様に構成した装置において、周波数f2の参照信号
で変調された5QUI D信号は増幅後電気光変換され
て、クライオスタット部Iからコントローラ■へ伝送さ
れる。コントローラHにおいて、この光信号は光電気変
換後局波数f2で同期検波される。積分器21の出力は
PWM回路23において参照信号と同じ周波数f2のク
ロック信号でパルス幅変調される。このPWM信号は電
気光変換器24において光信号に変換された後クライオ
スタット部Iへ伝送される。フライオスタラ]・部■で
は、光電気変換回路7において電気信号に変換された後
、平均回路8および分離回路9においてそれぞれ低周波
信号および周波数f2のり0ツク信号に分離され、参照
信号とフィードバック信号となって共振回路13に加え
られる。
SQUID磁束計としての動作は、従来のフラックス・
ロック・ループの動作と同様であるので説明を省略する
このような構成のSQU I D磁束計を用いれば、被
測定外部磁束にに比例したアナログ出力を出力端子22
から得ることができる。
また信号の伝送に光ファイバを用いているので、外部誘
導ノイズに強い5QIJ I D磁束計を実現できる。
また光フイードバツク回路にPWM方式を用いたため、
光ファイバの振動や曲げに対しても安定に動作できる。
さらに同期検波の参照信号とPWMクロックを同期させ
て同一周波数信号としたため、構成を簡単にすることが
できる。
なお上記の実施例はrf’  5QLIIDを用いた場
合を示したが、DCSQUIDを用いた磁束計にも同様
に適用できる。ただし、DCSQUIDを用いる場合は
平均回路からの帰還信号および分離回路からのAFクロ
ック信号はSQUIDリングに近接して設けたコイルに
印加する必要が 3ある(特願昭58−190583 
rsQtJ I DrM束計J参照)。
また上記の実施例では2本の光ファイバを用いているが
、(光の)波長の箕なる2つの光信号を用いて双方向伝
送を行うことにより、単一の光ファイバで動作させるこ
ともできる。特に同期検波の参照周波数とPWMクロッ
クを同一周波数としたことにより、簡単な構成でも単一
光ファイバで動作させることができる。
(発明の効果) 以上述べたように本発明によれば、外部誘導ノイズおよ
び光ファイバの曲げや振動によるノイズなどに強いSQ
U I Dm磁束計簡単な構成で実現できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る5QLI I D磁束計の一実施
例を示す構成ブロック図、第2図は第1図の5QLII
D磁束計を実際の生体磁気測定に応用する場合の橘成例
を示す説明図である。 11・・・SQU I Dリング、13・・・LC共振
回路、20・・・ロックイン検波回路、23・・・PW
M回路、100・・・第1の回路、200・・・第2の
回路、■・・・クライオスタット部、■・・・コントロ
ーラ、■1・・・光ファイバ、f2・・・参照周波数。 へ+     C

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)(a)と(b)を備えたことを特徴とするSQU
    ID磁束計。 (a)ジョゼフソン接合を含むSQUIDリングと、こ
    のリングに結合するLC共振回路と、このLC共振回路
    からのSQUID信号を増幅するとともに当該SQUI
    D信号に関連した光信号を出力する第1の回路と、光信
    号で伝送されたフィードバック信号を受けこのフィード
    バック信号に関連した電気信号の平均値出力およびこの
    電気信号から分離したPWMクロック信号を前記LC共
    振回路またはSQUIDリングに近接して設けたコイル
    に加える第2の回路とを具備するクライオスタット部。 (b)前記クライオスタット部から出力される前記光信
    号を光ファイバを介して伝送され、この光信号に関連し
    た電気信号を特定の参照周波数で同期検波するロックイ
    ン検波回路と、このロックイン検波回路の出力に関連し
    た信号を前記参照周波数と同一のクロック周波数でPW
    M信号に変換するPWM回路とを具備し、前記PWM信
    号に対応した光信号を前記フィードバック信号として光
    ファイバを介して前記クライオスタット部へ出力するコ
    ントローラ。
  2. (2)クライオスタット部から出力される光信号とコン
    トローラから出力される光信号を異なる波長として同一
    の光ファイバで伝送する特許請求の範囲第1項記載のS
    QUID磁束計。
JP15702884A 1984-07-27 1984-07-27 Squid磁束計 Granted JPS6135378A (ja)

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JP15702884A JPS6135378A (ja) 1984-07-27 1984-07-27 Squid磁束計

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JP15702884A JPS6135378A (ja) 1984-07-27 1984-07-27 Squid磁束計

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Publication Number Publication Date
JPS6135378A true JPS6135378A (ja) 1986-02-19
JPH0546507B2 JPH0546507B2 (ja) 1993-07-14

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JP15702884A Granted JPS6135378A (ja) 1984-07-27 1984-07-27 Squid磁束計

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0280282A2 (en) * 1987-02-27 1988-08-31 Hitachi, Ltd. Magnetometer using a josephson device

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0280282A2 (en) * 1987-02-27 1988-08-31 Hitachi, Ltd. Magnetometer using a josephson device
US4906930A (en) * 1987-02-27 1990-03-06 Hitachi, Ltd. Magnetometer using a Josephson device and superconducting phototransistor

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JPH0546507B2 (ja) 1993-07-14

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