JPS61500746A - 一定の磁場を時間符号化測定する磁力計 - 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】 磁場を測定するための時間符号化型の磁力計従来技術 本発明は、請求範囲第１項の所謂上位概念に記載の磁場測定用時間符号化磁力計 に関する。

西独特許明細書簡１６２３５７７号から、時間符号化磁力計を用いて惑星磁場を 測定することが既に知られている。磁力計は、磁化可能は棒状のコアもしくは鉄 心とその上ｆ巻装された２つの巻線とを有するプローブもしくはゾンデを備えて いる。このうち一方の巻線は、補助交流磁場を発生するのに用いられる。その場 合、該巻線は交流電圧を結合されて、それによりコアは交番的に飽和状態に磁化 される。他方の巻線からは、被測定磁場をめるのに用いられる測定電圧が取出さ れる。測定電圧はＲＣ素子で微分される。プローブの軸線の方向て作用する被測 定磁場により、測定電圧の極値が時間的に遷移し、その場合遷移の大きさが測定 磁場の強さの尺度となる。比較器を用いて、この微分された測定電圧を、磁場の 強さに対応するディジタル値に変換することができる。しかしながら、この公知 の技術には、磁化可能なコアが相互に電気的に分離された２つの巻線を支持して おり、測定電圧を評価する前に、この測定電圧を微分素子に供給しなければなら ないという欠点がある。さらに、製造にコストのかかる絞り込まれた磁気コアが 使われているという欠点もある。

本発明の目的は磁力計の良好な測定精度のもとで、評価可能な測定電圧の発生の ためのコストを低減することにある。

発明の利点 請求範囲第１項の所謂特徴部分に記載の構成を有する本発明の磁力計によればプ ローブの磁化可能なコア上に唯１つの巻線しか設けなくてよく、従って、今まで 必要とされていた第２の巻線は省かれるという利点を有する。一般的に温度依存 の容量を必要とする微分段を省くことによって一層の簡単化、及び測定精度の改 善が得られる。

請求の範囲従属請求項に記載の構成は、請求の範囲第１項に記載の構成の有利な 発展態様および改良を可能にするものである。特に、補助交番磁場の発生のため に、交流電源は３角阪発生器の電圧によって制御されるようにすると有利である 。その結果、３角波・ぐイアス磁化電流が得られる。巻線から取出すべき測定電 圧は、・々イアス磁化電流の発生のために巻線の銅抵抗での電圧降下と棒状コア 中の磁束変化によって巻線中に誘起される電圧とを合せたものから成る。なお磁 化のなされた均一磁場の強度の検出のため罠、巻線中に誘起された電圧だけを使 うと特に有利である。このために、減算増幅器によって、増幅された誘起電圧し かその出力側に現われない程度に、３角波発生器の補助交流電圧が測定電圧から 減算される。その際、３角波発生器の一方の出力側と巻線の一端は共通の基準電 位、有利にはアースに接続される。巻線中に誘起される電圧の増幅のために１巻 線の、基準電位に接続されていない方の端は減算増幅器の一方の入力側と接続さ れており、３角波発生器の、基準電位に接続されていない方の出力側は減算増幅 器の他方の入力側と接続されている。

図面 本発明の実施例は図面に示してあり、以下詳細に説明する。図面中、第１図は磁 力計を備えた電子コンノξスにより地球磁場を測定することによって走行方向が められる車輌を示す頂面図、第２ｒｇＪはプローブもしくはゾンデにより検出さ れる磁場成分の測定のための磁力計の回路構成を示す回路略図、そして第３図は 第２図に示した回路のいろいろな回路点における電圧信号変化を示す信号波形図 である。

実施例の説明 第１図には、自動車輛が頂面図で示されておって参照数字１０で表しである。走 行方向をめるために。

車輛】０には電子コン・ぞスが装備されており、該電子コン・ぐスは磁力計１１ と評価回路１２とから構成されている。磁力計１１は、車輛ｌＯの屋根の下側で ほぼ車輌の中心に配設されておって、ケーブル１３を介し、車輛１０の操従室に 設けられている評価回路１２に接続されている・コンピュータを備えている評価 回路１２は、光学表示装置１４に接続されており、該表示装置１４は運転車に対 し現在走行方向または必要に応じ、予め入力されている目標値に達するために取 らなければならない方向を指示する。磁力計１１は、車輛１０の縦軸線に対する 地球磁場の方向の測定に用いられる。

この目的で、磁力計１１には２つの水平位に配置されて互いに９０°変位されて いるプローブ（探子）が設けられており、そのうちの１つが第２図に示しである 。

２つのプローブのうちの１つはＸ軸上に位置し、したがって車輛１０の縦軸線の 方向に位置しているが、他方のプローブは該Ｘ軸を横切りＹ軸の方向に位置して いる。地球磁場ＨｅのベクトルはＸ軸に対して角度ψを形成する。この角度をめ るために、磁力計１１の２つのプローブもしくはゾンデにおいてそれぞれ地球磁 場ＨｅのＸ成分およびＹ成分が測定され、対応の測定値は、評価回路１２に供給 され、該評価回路においてそれ自体公知の仕方でコンピュータにより角度ψが算 出され且つまた車輛方向もしくは予め入力されている目標に対する方向からの走 行方向の偏差を決定することができるう 第２図には、磁力計１１の回路構成が示されている。

即ち、Ｙ軸の方向に位置するプローブ１５を備えた回路部分が詳細に示してあり 、以下これＫついて詳細に説明する。なお、Ｘ軸の方向に位置するプローブのた めの同じ構成の回路部分は、図示を簡略にするために回路ブロック１６として破 線で示すに留めた。２つの回路部分は、３角波電圧発生器１７から給電され、そ の出力端Ｉ（第３図に示すようにｓ　ｏ　ｏｍｖの振幅と周波数ｆ＝１ｋＨｚの 補助交番電圧Ｕｈが現れる。３角波発生器１７の出力端は、電圧制御電源１８の 入力端に接続されており、一方の端子はアース電位に結合されている。電源１８ の出力端は巻線１９に接続されており、該巻線１９は、プローブ１５の高い透磁 率を有する棒状の鉄心２０上に装着されている巻線１９はまた、その一端をアー ス電位に結合されている。巻線１９の他端は、さらに、減算増幅器２１の正の入 力端に接続されており、そして該減算増幅器２１の負入力端は、３角波発生器１ ７のアースに接続されていない方の出力端に接続されている。減算増幅器２１の 出力端は、閾値スイッチの入力端に接続されている。該閾値スイッチは、互いに 対称的な切換閾値を有するシュミットトリガ２５から構成されている。該シュミ ットトリガは、演算増幅器２２を備えており、該演算増幅器の負の入力端は減算 増幅器２１の出力端に接続されており、そして正の入力端は、抵抗器２３と２４ からなる分圧器のタップに接続されている。なお該抵抗器２３および２４は演算 増幅器２２の出力端とアース電位との間に設けられている。回路ブロック１６は 、Ｘ方向に位置するプローブ（図示せず）に対１同様に、電圧制御電源１８．減 算増幅器２１およびシュミットトリガ２５を対応の回路構成で備えている。この 回路装置の出力端２６および２７は、ケーブル１３を介し評価回路１２．１４（ 第１図）に接続される。

次に、磁力計１１の動作態様について、第３図に示した電圧曲線を用い詳細に説 明する。３角波発生器１７の出力端に現れる補助交流電圧Ｕｈは、第３図におい て、時間軸ｔ１　を基準に表されている。この補助電圧は、次のような仕方で電 源１８を制御する。即ち、その出力端に接続されている巻線１９に対応の３角波 形の補助交流電流が流れて、磁化可能なプローブ１５の鉄心もしくはコア２０に 補助交流磁場が発生するように制御する。この補助交流磁場により、コア２０は 交番的Ｋ、即ち交互に変わる方向において飽和状態にまで磁化される。コア２０ にはさらに、地球磁場Ｈｅ　（第１図）のＹ軸成分が通るので、２つの磁場はコ ア２０内で重畳する。この場合、地球磁場ＨｅのＹ成分がプローブ１５で測定す べき磁場であり、この磁場はコア２０を１つの方向にだけ通りそれによりコア２ ０を磁化方向において早目に飽和領域にする。これに対して、反対方向の磁化方 向における飽和は遅れる。被測定磁場および交流で発生する補助交流磁場は、印 加される磁化電流駆動電圧と共に巻線１９に測定電圧Ｕｍを発生する。この測定 電圧は第３図において時間軸ｔ２を基準に示されている。そこで、減算増幅器２ Ｉにより、３角波発生器１７の補助交流電圧Ｕｈが測定電圧Ｕｍから減算されて 、その結果該減算増幅器２１の出力端には１時間軸ｔ３上に示されている増幅さ れた測定電圧Ｕｍ１　が現れ、この測定電圧ＵｒｒＮ　は全磁場により巻線１９ に誘起された電圧に対応する。巻線１９における測定電Ｅ’Ｕｍもしくは減算増 幅器２１の出力端に現れる増幅された測定電圧ＵｒｒＮ　の正および負の半波は 、被測定磁場に依存して互いに偏差する。この偏差の大きさが、プローブ１５で 測定される磁場の大きさに対する尺度となり、したがって地球磁場ＨｅのＹ成分 に対する尺度となる。正の半波と負の半波との間のこの偏差を検出するために、 減算増幅器２１の出力端に現れる増幅された測定電圧Ｕｍｌ　はシュミットトリ ガ２５の入力端に印加される、このようにして、出力端２６に発生ざｎる矩形の 出力電圧Ｕｙ（時間軸ｔ５に対して示されている）が評価回路１２（第１図）に 供給され、そこで、ｅルス電圧の衝撃係数、即ち負の振幅の持続期間Ｔ２に対す る正の振幅の持続時間Ｔ１の比が、地球磁場ＨｅのＹ成分の大きさに対する尺度 となる。この場合、衝撃係数Ｔ＋　／　（Ｔｔ　／　Ｔ２　）はコンピュータ、 好ましくは評価回路１２に設けられているマイクロコンピュータによってめられ てさらに処理されたり或いは記憶される。

同じような仕方で、回路ブロック１６において、地球磁場ＨｅのＸ成分がめられ て、出力端２７を介し地球磁場のＸ成分に対応する衝撃係数を有する・ξルス幅 変調された矩形波電圧の形態で評価回路１２（第１図）に供給される請求めよう とする地球磁場が正確に走行方向にある場合、即ちＸ軸の方向かまたはそれを横 切る方向即ちＹ軸の方向にある場合には、１つのプローブだけで磁場が測定され る。他方のプローブもしくはゾンデでは、磁場の成分は零である。したがって、 この後者のプローブにおいては正確に同じ正および負の半波を有する測定電圧が 発生されしたがってそれに関連の出力電圧ＵｙもしくはＵｘの衝撃係数は５０％ に等しい。第２図に示した回路を実現するに当って。

３角波発生器１７として電圧制御電源１８を、そして減算増幅器２１およびシュ ミットトリガ２５として、安定化された直流電圧が供給される公知演算増幅器を 用いることができる。また、本発明の範囲内で、電源１８の出力ならび（Ｃ減算 増＃Ａ器２１のプラス入力端は固定の時間間隔で一方のプローブ１５から他方の プローブに切換えられる場合、磁力計１１の互いに９０°回転変位された２つの プローブに対して、唯一つの電圧制御電域１８ならびに減算増幅器２１および唯 一つのシュミットトリガ２５を設けることができる。

同様にまた、減算増幅器２１の出力を切換により１つの共通のシュミットトリガ に印加することも可能である。何れの場合にも、磁力計１１から評価回路１２に 対し唯一つの伝送線が必要とされる。さらに本発明の範囲内で、磁力計１１を評 価回路１２および表示装置１３と共に空間的に１つの電子コン・ξスに組立てる ことが可能である。他方また２つのプローブだけを車輛の適当な場所１例えば後 面ガラスの下側に、他の電子系と分離して配設することも可能である。また、電 子コンＡスを唯一つのプローブもしくはゾンデ１５で駆動することもできる。こ の場合には、地球磁場の方向、即ち磁気的なＮ極の方向は、水平位に配置された 砲化可能なコア２０を有するゾンデ１５を、被測定磁場が最大測定値となるまで 回転することによりめられる。

国際調査報告 ；Ｑ７．＜ＥＸＴｏＴ？、ＡＩｋＴＥＲＮ；−フ：ＩＣＮＡＬＳ＝ＡＲＣＨｉ４ ｐＱｉτＯＮ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. １．水平に配置された磁化可能な棒形状のコアとその上に設けられて補助交番磁 場を発生するために交流が通される巻線とを備えた少なくとも１つのプローブを 有し、前記コアを交番的に飽和状態に磁化して被測定磁場と共に測定電圧を発生 し、該測定電圧の正および負の半波は被測定磁場に依存し互いに偏差しておつて 測定すべき磁場の強さを求めるのに用いられる均一磁場を測定するための時間符 号化型の磁力計において、補助交番磁場の発生および測定電圧（Ｕｍ）の発生の ために同一巻線（１９）を使用し、該巻線は一方では可制御交流電源（１８）に 接続されており、他方ではこの巻線から取出し可能な測定電圧（Ｕｍ）の評価の ために少なくとも一方の端が評価回路（２１，２５，１２，１３）に接続されて いることを特徴とする磁力計。
2. ２．補助交番磁場の発生のために、交流電源（１８）は３角波発生器（１７）の 補助交流電圧（Ｕｈ）によつて制御される請求の範囲第１項記載の磁力計。
3. ３．３角波発生器（１７）の一方の出力側および巻線（１９）の一端は共通の基 準電位に接続されている請求の範囲第２項記載の磁力計。
4. ４．測定電圧（Ｕｍ）の評価のため、巻線（１９）の、基準電位に接続されてい ない端は減算増幅器（２１）の一方の入力側と接続されており、３角波発生器（ １７）の、基準電位に接続されていない出力側は減算増幅器（２１）の他方の入 力側と接続されている請求の範囲第３項記載の磁力計。
5. ５．減算増幅器（２１）の出力側はシユミツトトリガ（２５）の入力側と接続さ れており、前記シユミツトトリガ（２５）の出力側（２６）は評価回路（１２） のコンピユータと接続されている請求の範囲第４項記載の磁力計。