JPS62187268A - 高感度ｂ−ｈル−プトレ−サ用回路 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、磁性体の交流磁化特性を測定するための所謂
高感度Ｂ−Ｈループトレーサ用回路に関する。

〔発明の柵要〕

本発明は高感度Ｂ−Ｈループトレーサ用回路に関し、試
料の磁化を検出する磁化検出コイルを、磁化検出コイル
の検出信号を積分する積分器と、試料を励磁する励磁コ
イルに流す励磁電流を検出する電流検出手段と、電流検
出手段の検出出力の互いに逆相の信号が両端に印加され
るポテンショメータと、積分器の積分出力及びポテンシ
ョメータの可動端子よりの補償信号が合成される合成器
とを有し、励磁電流に応じた磁界信号及び合成器の合成
出力に応じた磁化信号を出力することによって、磁化信
号中に含まれる磁界成分の除去、特に振幅及び極性を含
めて広範囲な磁界成分の除去を可能にしたものである。

〔従来の技術〕

一般に磁性体の交流磁化特性即ちＢ−Ｈループは磁界信
号と磁化信号とのりサージュとして描かれる。このＢ−
Ｈループを測定する所謂Ｂ　−Ｈループトレーサにおい
て、特に薄膜磁性材料のように磁化量の小さい試料を測
定する場合には、磁界成分を除去し、磁化に比例した信
号成分のみを抽出する必要がある。第３図に従来のＢ−
Ｈループトレーサ用回路の例を示す。ｆｌ）は試料（図
示せず）の磁化を検出する磁化検出コイル、（２）は磁
界成分を除去するための補償コイルを示し、両コイル（
１１及び（２）はｊチ直列に接続され、磁化検出コイル
の一端が演算増幅器にて構成された積分器（３）の入力
側に接続され、積分器（３）の出力側より磁化信号出力
端子（ｔｌ）が導出される、補償コイル（２）の一端は
接地される。一方、試料に磁界を与えるための励磁コイ
ル（５）が配され、その一端が電力増幅器（６）を介し
て発振器（７）に接続され、その他端が励磁コイル（５
）に流す励磁電流を検出する電流検出用抵抗器（８）を
介して接地されると共に、励磁コイル（５）と電流検出
用抵抗器（８）の接続中点が、演算増幅器にて構成され
たスケーリング増幅器（９）の入力側に接続され、スケ
ーリング増幅器（９）の出力側より磁界信号出力端子（
Ｌ２）が導出される。励磁コイル（５）は例えば２つの
コイルを平行に同軸に配したヘルムホルツコイルが用い
られ、このヘルムホルツコイル内にボビンに巻装した磁
化検出コイル（１）　及び補償コイル（２）が配される
。この回路では磁化検出コイル（１）の巻装されたボビ
ン内に試料が入れられる。そして発振器（７）よりの発
振信号が増幅器（６）にて増幅され励磁コイル（５）に
供給され、これに励磁電流が流れ、試料に磁界が与えら
れる。そして電流検出用抵抗器（８）により励磁電流が
検出され、その検出信号がスケーリング増幅器（９）に
供給され、出力端子（ｔ２）から磁界に比例した磁界信
号が得られる。そして、磁化検出コイル（１）及び補償
コイル（２）に試料の磁化に基づく磁界及び励磁コイル
（５）からの磁界が与えられると、磁化検出コイル（１
）にこの合成磁界に応じた検出信号（微分信号）が得ら
れ、この検出信号が積分器（３）に供給されて積分され
る。この積分器（３）よりの積分出力は、補償コイル（
２）によって磁界成分が除去され試料の磁化に比例する
磁化信号だけとなり、出力端子（ｔｌ）からその磁化信
号がとり出される。

この様に、従来一般には試料の磁化を検出する磁化検出
コイル（１）の他に補償コイル（２）を設け、これらを
逆直列に接続して磁界成分の除去が行われている。これ
らのコイル（１１及び（２）によって磁界成分が除去さ
れるためには、 ｎｌ５ｌ−ｎ２Ｓ２　　　　　−・―（１）なる関係が
厳密に成り立つ必要がある。ここで、ｎｌはコイル（１
１の巻数、ｎ２はコイル（２）の巻数、Ｓｌはコイル（
１）の実効断面積、Ｓ２はコイル（２）の実効断面積で
ある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、外部磁界の一様性、巻線の工程等を考慮
した場合、上記式（１１の条件を厳密に満たしたコイル
（１１及び（２）を構成することは事実上不可能であっ
て、例えば第４図のボビン（２０）上に磁化検出コイル
（１）と補償コイル（２）を同軸的に配した場合には補
償コイル（２）の巻数の微調整を必要とし、また第５図
のボビン（２０）上に距Ｍｄだけ離して磁化検出コイル
（１）と補償コイル（２）を配した場合にはコイル（１
１又は（２）の微調整、或いはコイル間の距ｒＩｉｄの
微調整を必要とした。しかも、微調整を行った後でも、
コイルのわづかな変形によって上記式（１）の条件はく
ずれ安定性に欠ける欠点があった。

本発明は、上述の点に鑑み、検出コイル系に含まれる磁
界成分を電気的に除去し、しかも除去すべき磁界成分の
極性、振幅がいかなるものであっても可能ならしめた高
感度Ｂ　−Ｈループレトーサ用回路を提供するものであ
る。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、試料の磁化を検出する磁化検出コイル（１１
と、この磁化検出コイル（１）の検出信号を積分する積
分器（３）と、試料を励磁する励磁コイル（５）に流す
励磁電流を検出する電流検出手段（８）と、この電流検
出手段（８）の検出出力の互いに逆相の信号が両端に印
加されるポテンショメータ（１０）と、積分器（３）の
積分出力及びポテンショメータ（１０）の可動端子（１
０ａ）よりの補償信号が合成される合成５（４１とを有
し、励磁電流に応じた磁界信号及び合成器（４）の合成
出力に応じた磁化信号を出力するように成す。

この場合、磁化検出コイル（１）に補償コイル（２）を
逆直列に接続した構成としてもよく、或いは補償コイル
（２）を省略した構成としもよい。

〔作用〕

上述の本発明回路においては、励磁コイル（５）に励磁
電流を流すことにより励磁電流に比例した磁界が励磁コ
イル（５）に発生し、電流検出手段（８）によって磁界
に比例した磁界信号が得られる。また電流検出手段（８
）の検出出力（即ち磁界信号の一部）の互いに逆相の信
号がポテンショメータ（１０）の両端に印加されること
により、ポテンショメータ（１０）の可動端子（１０ａ
）にはその可動調整に応じて磁界と同相若しくは逆相で
連続的に振幅が変化する補償信号が得られる。一方、励
磁コイル（５）が励磁されると、試料が挿入された磁化
検出コイル（１）に励磁コイル（５）からの磁界と試料
の磁化に基づ（磁界が与えられ、磁化検出コイル（１）
から検出信号が得られ、この検出信号が積分器（３）で
積分される。積分出力は、補償コイルが無い場合には試
料の磁化に比例した磁化信号と磁界に応じた成分が含ま
れ、補償コイルが有る場合には試料の磁化に比例した信
号と、補償コイルで補償しきれない磁界成分が含まれる
。

したがってポテンショメータ（１０）の可動端子（１０
ａ）に、磁界成分を打ち消すような補償信号を得て、こ
の補償信号を、上記の積分出力と共に合成器（４）に加
えることにより磁界成分が除去されて、試料の磁化に比
例した磁化信号のみが合成器（４）より出力される。

〔実施例〕

以下、第１図を参照して本発明による高感度Ｂ−Ｈルー
プトレーサ用回路の実施例を説明する。

第１図において、（１）は試料としての磁性体（図示せ
ず）の磁化を検出するための磁化検出コイルを示し、そ
の一端が演算増幅器にて構成された積分器（３）の入力
側に接続され、他端が直接接地される。積分器（３）の
出力側は、合成器、本例では演算増幅器にて構成された
加算増幅器（４）の入力側に接続され、加算増幅器（４
）の出力側より磁化信号出力端子（ｔｌ）が導出される
。一方、（５）は試料に磁界を与えるための励磁コイル
を示す。この励磁コイル（５）は例えば２つのコイルを
平行に同軸に配したヘルムホルツコイルを用い、このヘ
ルツポルツコイル内に磁化検出コイル（１）が配される
。そして、この励磁コイル（５）の一端が電力増１１ｇ
器（６）を介して発振器（７）に接続され、その他端が
励磁コイル（５）に流す励磁電流を検出する電流検出用
抵抗器（８）を介して接地されると共に、励磁コイル（
５）と電流検出用抵抗器（８）の接続中点が、演算増幅
器にて構成されたスケーリング増幅器（９）の入力側に
接続される。

スケーリング増幅器（９）は例えばオシロスコープの画
面上でのトレースループをスケールに合せるたそのもの
である。このスケーリング増幅器（９）の出力側より磁
界信号出力端子（ｔ２）が導出される。

スケーリング増幅器（９）の出力側はポテンショメータ
（ｌＯ）の一端に接続されると共に、演算増幅器にて構
成された利得ｌの反転増幅器　（１１）の入力側に接続
され、この反転増幅器（１１）の出力側がポテンショメ
ータ（１０）の他端に接続される。

このポテンショメータ（１０）の可動端子（１０ａ）が
演算増幅器にて構成されたバッファ回路（１２）を介し
て加算増幅器（４）の入力側に接続される。そして、磁
化信号出力端子（ｔｌ）及び磁界信号出力端子（ｔ２）
は夫々例えばオシロスコープのＸ軸端子及びＸ軸端子に
接続される。

次に斯る構成の動作を説明する。

磁化検出コイル（１）の巻装されたボビン内に試料を入
れる。そして、発振器（７）よりの発振信号を増幅器（
６）にて増幅して励磁コイル（５）に供給して、これに
励磁電流を流し、゛試料に磁界を与える。そして、電流
検出用抵抗器（８）により励磁コイル（５）に流れる励
磁電流が検出され、その検出信号がスケーリング増幅器
（９）に供給され、出力端子（ｔ２）から磁界に比例し
た磁界信号が得られる。この磁界信号の一部がポテンシ
ョメータ（１０）の一端に供給されると共に、磁界信号
の他部が利得１の反転増幅器（１１）に供給されて位相
反転され、その逆相の出力信号がポテンショメータ（１
０）の他端に供給される。従って、ポテンショメータ（
１０）ではその可動端子の位置を可動調整することによ
り、磁界と同相若しくは逆相で連続的に振幅が変化する
補償信号が得られる。

しかして、励磁コイル（５）が励磁されると磁化検出コ
イル（１）に試料の磁化に基づく磁界及び励磁コイル（
５）からの磁界が与えられ、磁化検出コイル（１）にこ
の合成磁界に応じた検出信号（微分信号）が得られ、こ
の検出信号が積分器（３）に供給されて積分される。積
分器（３）より得られた積分出力は試料の磁化に比例し
た磁化信号と磁界に応じた成分が含まれる。従って、ポ
テンショメータ（１０）の可動端子（１０ａ）に、この
磁界に応じた成分を打消すような補償信号を得、この補
償信号と積分器（３）の積分出力が加算増幅器（４）に
て加算されることにより、励磁コイル（５）の磁界に応
じた磁化成分が除去され、出力端子ｔ１より試料の磁化
に対応する正確な磁化信号が得られる。この補償信号の
極性及びレベルは磁化検出コイルｆ１）に試料を入れな
い状態で磁化検出コイル（１）に励磁コイル（５）から
の磁界を与えて、加算増幅器（４）の出力が０となるよ
うにポテンショメータ（１０）の可動端子（１０ａ）を
可動＃整して設定する。しかる後、試料を磁化検出コイ
ル（１）内に入れて、測定すれば、試料の磁化に応じた
正確な磁化信号が加算増幅器（４）より出力される。

尚、上例においては磁化検出コイル（１）の他端を直接
接地したが、その他磁化検出コイル（１）の他端に破線
で示すように補償コイル（２）を逆直列に接続して接地
するように構成することもできる。このときにはポテン
ショメータ（１０）の可動端子（１０ａ）に磁化検出コ
イル（すと補（ｆｊコイル（２）よりなる系に含まれる
磁界成分を打消すような補償信号を得るようになせばよ
い。

又、上例では磁化信号及び磁界信号をオシロスコープに
供給するようにしたが、その他例えば波形記憶装置に記
憶させ、ＸＹ記録計を介して記録紙にＢ−Ｈループを描
くこともできる。

第２図は、磁化信号中に磁界成分が含まれている場合と
、本発明回路によって磁界成分が除去された場合のＢ−
１（ループを示す、なお、第２図Ａ。

Ｂ及びＣの夫々の上段の図は試料を入れた場合、下段の
図は試料のない場合である。第２図Ａは磁化信号Ｖ　（
Ｂ）中に磁界と同相の磁界成分が含まれている場合、第
２図Ｂは磁化信号中に磁界と逆相の磁界成分が含まれて
いる場合を示す。第２図Ｃは本発明による回路で磁界成
分を補償した場合を示すもので、容易に磁界成分は除去
されている。

従って、上述の構成によれば、振幅、極性を含めて広範
囲な補償信号が容易に得られ、よって補償コイルを省略
することが可能となり、測定が単純化される。又、補償
コイルを設けた場合にも検出コイル系の微調整は不要と
なり、又機械的なわづかな変形によってもたらされる不
平衡分も、直ちに補正可能となる。。

〔発明の効果〕

本発明によれば、電流検出手段の磁界に比例した検出出
力の互いに逆相の信号をポテンショメータの両端に印加
してその可動端子より磁界と同情若しくは逆相で連続的
に振幅の変化する補償信号を取り出し、この補償信号を
積分器の後に設けた合成器に加えることにより、従来極
めて困難であった磁化信号中に含まれる磁界成分を容易
に除去することができ、しかも極性、振幅がいかなる磁
界成分でも除去することができる。この結果、検出コイ
ル系の微調整は不要となり、又Ｖ＆械的なわずかな変形
によってもたらされる不平衡分も、直ちに補正すること
ができる。また補償コイルの省略が可能となり測定系が
単純化される等の利点を有するものである。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明による高感度Ｂ　−１−１ル一プトレー
サ用回路図、第２図へ、Ｂ及びＣは本発明の説明に供す
るＢ−Ｈループを示す図、第３図は従来のＢ　−Ｈルー
プトレーサ用回路図、第４図及び第５図は夫々磁化検出
コイルと補償コイルのを装状態を示す斜視図である。 （１）は磁化検出コイル、（２）は補償コイル、（３）
は積分器、（４）は合成器、（５）は励磁コイル、（６
）は電力増幅器、（７）は発振器、（８）は電流検出手
段、（９）はスケーリング増幅器、（１０）はポテンシ
ョメータ、（１１）は反転増幅器、（１２）はバッファ
回路である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （ａ）試料の磁化を検出する磁化検出コイルと、（ｂ）
   該磁化検出コイルの検出信号を積分する積分器と、 （ｃ）上述試料を励磁する励磁コイルに流す励磁電流を
   検出する電流検出手段と、 （ｄ）該電流検出手段の検出出力の互いに逆相の信号が
   両端に印加されるポテンショメータと、（ｅ）上述積分
   器の積分出力及び上述ポテンショメータの可動端子より
   の補償信号が合成される合成器とを有し、 （ｆ）上述励磁電流に応じた磁界信号及び上記合成器の
   合成出力に応じた磁化信号を出力するようにしたことを
   特徴とする高感度Ｂ−Ｈループトレサ用回路。