JPS6147511A - 傾斜計 - 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 この発明は傾斜計、特に海底等において微小角変動によ
る微小変位等を測定する場合に使用される傾斜計に関す
る。

（ロ）従来技術 従来、海底等の微小角変動を検出するのに、第５図に示
すように、支点Ｐに支持される振子Ｑを用い、振子Ｑの
長さをＲ１微小角変動をθとして、Ｒθ＝Ｘの微小変位
に変換し、この微小変位量ＸをＡ点に永久磁石、Ｂ点に
ホール素子を設けて、ホール素子で永久磁石よりの磁界
を検出して求め、これにより傾斜を測定している。

しかし、この種の傾斜計は、センサにホール素子を用い
ておりホール素子は鈍感なため、微小角の場合には、高
感度なものを得るのが困難であった。

そこで、この欠点を解消するために、ホール素子に代え
て、フラックスゲートをセンサに使用することが考えら
れる。しかし単にホール素子をフラックスゲートに代え
ることは、磁石のＮＳ方向とフラックスゲートの方向が
特定な方向でないと、初期値あるいは振子の機械的鉛直
方向で出力値がゼロとならず、製造上この磁石とフラッ
クスゲートを特定方向に取付は微調することが困難であ
るという問題がある。

（ハ）目的 この発明の目的は、上記に鑑み、高感度で、しかも、“
０”調整の容易な傾斜針を提供することである。

（ニ）構成 この発明の傾斜計は、上記目的を達成するため、筺体内
に、永久磁石と、この永久磁石の磁界方向に直向する方
向に、軸が配置される１対のフラックスゲートと、前記
永久磁石の磁界方向に並列に置かれるホール素子とを備
え、このホール素子は前記フラックスゲートに固定し、
前記永久磁石と前記フラックスゲートのいずれかが筐体
に吊下げられる振子の先端に設けられ、他方が筐体に保
持されてなり、前記永久磁石と前記フラックスゲートの
距離に対応した出力を前記フラックスゲートより得るよ
うにしている。

（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１図は、この発明の１実施例を示す傾斜計の概略図で
ある。

この実施例傾斜計１は、筐体２内に、永久磁石３と、こ
の永久磁石３の磁界方向に直交する方向に軸が配置され
る１対のフラックスゲート４・５及び永久磁石３の磁界
方向に並列に置かれるホール素子６が備えられている。

永久磁石３は、筺体２のジンバル機構７に支持される振
子８の先端に設けられ、上記フラックスゲート４・５は
、筺体２の底部９に固定されている。そして、フラック
スゲート４と５の間に、永久磁石３が位置するように構
成されている。またホール素子６は、フラックスゲート
５の下端に固定されている。もっとも、このホール素子
６は、フラックスゲート５の上端、あるいはフラックス
ゲート４の上端、下端のいずれかに固定されてもよい。

この実施例傾斜計１の永久磁石３は、第２図（ａ）に示
すように、磁気モーメントＭＸを持ち、その磁界Ｈｘを
、フラックスゲート５　（４）に及ぼす。この永久磁石
３の磁界Ｈｘは、任意の点でＺ軸に平行な成分Ｈｚｘと
、Ｘ軸に平行な成分Ｈｘｘを持つが、成分ＨｚｘとのＸ
軸方向の分布をとってみると第２図（ｂ）に示すように
なる。これによると、ｘ＝Ｑで、ＨｚｘがＯで、Ｘが十
一方向に移動すると、Ｈｚｘは８字特性を持って変化す
る。特に、ｘ＝Ｑを中心にΔＸの範囲内では、Ｈｚｘの
変化は直線的となっている。したがってＨｚｘをフラッ
クスゲート５で検出することにより、Ｘ＝Ｏからの永久
磁石３の相対移動距離を得ることができ、微小傾斜角を
測定することができる。

第２図では、フラックスゲート５の磁気軸と永久磁石３
の磁界が理想的にｘ＝０で直交している場合を示してい
るが、現実には、筺体２に対し、永久磁石３が鉛直に吊
るされた位置、すなわち機械的なＯ位置で、フラックス
ゲート５の出力がＯとならない場合が多い。今Ｘ＝Ｏの
位置で、第３図に示すように、フラックスゲート５が微
小角δだけ相対的に傾いているとすると、その出力には
ＨｘｘＳｉｎ　δ に対応した信号が導出される。この出力は、フラックス
ゲート５と直角に配列されるホール素子６の検出出力で
打消補償される。このホール素子６は、フラックスゲー
ト５　　（４）に比して鈍感であり、Ｘ方向の磁界Ｈｘ
ｘが与えられると、その出力は ｋｘＨｘｃｏｓ　δ となる。

ここで、フラックスゲート５の出力と、ホール素子６の
２つの出力信号の和（差）を演算するとΔｖ　　（Ｈン
　−Ｈｘｘｋｚ　　（１＋ｋｘｚ　　／ｋｚ　２　）（
ｓｉｎ　　（δ−φ）） ただしφ＝ｔａｎ　−１（ｋｘ／ｋｚ）となる。

もともとδは１　ｄｅｇより十分に小さい値であり、ｋ
ｘ＜ｋｚであるためδ＝φとなるようにｋｘとｋｚの比
を決めることが可能である。

以上より、フラックスゲート５　（４）の初期値補正を
ホール素子６で行えることが理解できる。

したがって、永久磁石３とフラックスゲート５（４）の
Ｘ方向の相対変位を正確に計測できる。

すなわちフラックスゲート５　　（４）は、ｚ軸方向に
向けられ、Ｈｚｘの磁界を検出し、ｋｚ−Ｈｚｘ　ｃｏ
ｓ　δ＝ｋｚ−ＨｚＸの出力を−Ｘｍ＜Ｘ＜Ｘｍの範囲
で得ることができ、相対変位に応じた出力を得ることが
できる。

またこの実施例において永久磁石３を挟み１対のフラッ
クスゲート４・５を配置しているので、これらフラック
スゲート４・５の出力を差動的に導出することにより、
地磁気の影響等を除去することができる。

また、この実施例傾斜計では１対のフラックスゲート４
・５を上下に配置するようにしているがこれに代えて第
４図に示すように、ホール素子６の左右に、フラックス
ゲート４・５を並設してもよい。この場合は、各フラッ
クスゲート４・５の出力は、 ｋｚ＋　　・Ｈｚｘ　（Δｘ／２）、 ｋｚ２−Ｈｚｘ（−Δｘ／２） となり、この２つの出力の差を求めるとｋｚ　・　２　
・Ｈｚｘ　（Δｘ／２）ただしｋｚ１＝ｋｚ２　（＝ｋ
ｚ） となり、ΔＸ変位に対して、（θ＝ｘ／Ｒ）２倍の感度
となる。また、上記と同様に差を演算しているので外部
ノイズ（例：地磁気変動）に対して鈍感となり安定な傾
斜測定が可能となる。

また、上記実施例において、ホール素子６は、フラック
スゲート５の下端に設けているが、上端に設けてもよい
。

また、上記実施例では、永久磁石３を振子８で吊り、フ
ラックスゲート４・５は筺体２に固定し、傾斜が生じる
と、その相対距離が変化するようにしており、リード線
を接続しない永久磁石３を筺体２に対し、移動させる。

この方が実施例として好ましいが、この発明では永久磁
石を筐体に固定し、フラックスゲートの方を移動させる
ようにすることも可能である。

さらにまた、上記実施例では、フラックスゲート４・５
が筺体２に固定されているが、完全固定ではなく、ベア
リング軸を含むジンバル機構を介して筐体に保持し、大
きな傾斜変化があると、フラックスゲート４・５も変位
するが、微小角の変位では、フラックスゲート４・５が
移動しないようにしてもよい。

（へ）効果 この発明の傾斜計によれば、機械的な微ａ調整をせず、
電気的調整で“０”調整をなすので“０”調整が容易で
ある。また、検出素子にホール素子より感度の良いフラ
ックスゲートを用いているので、従来の傾斜計に比し、
より微細小角の計測が可能となる。また永久磁石の発生
磁界が軸対称のため、振子回転方向と垂直な微傾斜に対
する誤差が小さい。その上、２個のフラックスゲートの
出力を差動的に導出するようにしているので、地磁気等
のノイズによる影響を軽減できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の１実施例を示す傾斜計の概略図、
第２図は同傾斜計を説明するための図であって第２図（
ａ）は永久磁石の磁界を示す図、第２図（ｂ）は永久磁
石とフラックスゲートとの位置変化によるフラックスゲ
ートの出力変化を示す図、第３図は、フラックスゲート
の軸ずれとホール素子及び永久磁石のＸ方向成分磁界Ｈ
ｘｘの関係を示す図、第４図は、フラックスゲート及び
ホール素子の他の組立て例を示す図、第５図は従来の傾
斜針を説明するための原理図である。 に傾斜針、　　２：筐体、 ３：永久磁石、　４・５：フラ・ノクスゲート、６：ホ
ール素子、８：振子 特許出願人　　　　　　株式会社島津製作所代理人　　
　　弁理士　中　村　茂　信第１図 第２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）筐体内に、永久磁石と、この永久磁石の磁界方向
   に直向する方向に、軸が配置される１対のフラックスゲ
   ートと、前記永久磁石の磁界方向に並列に置かれるホー
   ル素子とを備え、このホール素子は前記フラックスゲー
   トに固定し、前記永久磁石と前記フラックスゲートのい
   ずれかが筐体に吊下げられる振子の先端に設けられ、他
   方が筐体に保持されてなり、前記永久磁石と前記フラッ
   クスゲートの距離に対応した出力を前記フラックスゲー
   トより得るようにした傾斜計。