JPS63154977A - 磁場計測槽 - Google Patents

磁場計測槽

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JPS63154977A
JPS63154977A JP61301270A JP30127086A JPS63154977A JP S63154977 A JPS63154977 A JP S63154977A JP 61301270 A JP61301270 A JP 61301270A JP 30127086 A JP30127086 A JP 30127086A JP S63154977 A JPS63154977 A JP S63154977A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
magnetic field
heater
temperature
voltage
circuit
Prior art date
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Pending
Application number
JP61301270A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroshi Tomeoku
留奥 寛
Naoki Maki
牧 直樹
Kiyoshi Yamaguchi
潔 山口
Masaji Kitamura
正司 北村
Koji Kobayashi
孝司 小林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPS63154977A publication Critical patent/JPS63154977A/ja
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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〕 本発明は磁場計測を測定精度に温度依存性のある計測素
子、例えば、ホール素子や磁気抵抗素子で行なう計測シ
ステムに係り、特に、磁場の時間的変化の小さい高精度
磁場計測システムに関する。
〔従来の技術〕
磁場計測用素子には色々なものがあるが、ホール素子は
小型であること、磁束密度に対する出力電気が大きいな
どの理由で用いられることが多い。
ホール素子の原理は、磁場中に置かれたInAsなどの
材料に電流を流すと磁場と電流双方に直角方向に、印加
磁束密度に比例した電圧を発生し、印′、゛加櫃束密度
と出力電圧の関係を標準となる磁場で′ヮ、ELTおi
−j if 、!ヵ、工、□□わ。、。より印加磁束密
度を知ることができる。ホール素子出力電圧Eo、通電
々流i、磁束密度Bとの間には以下の関係がある。
Eo= RH−i−B            −(1
)(RHはホール係数) この式でRHは素子材質によって決まる定数であるが、
素子の温度によっても変化する。市販されているホール
素子のRHの温度係数は0.1〜数%/℃位である。そ
のため、磁束密度の正確な測定のためには、素子の温度
を一定にすること。
および、素子の校正時と測定時で同じ温度である必要が
ある。10−4オーダーの測定をするためには、RHの
温度係数0.1%/℃の素子を用いて±0.05℃以内
の一定温度にする必要がある。
第2図はホール素子の温度を一定にするための恒温槽内
に設置したときの概略構造図である。ホ7−−ル素子1
は非磁性で、かつ、熱伝導の良い材料。
;−・′ ・・ ′例えば、銅ブロック2に貼り付けられる。銅プロさツ
ク2には無誘導巻きにされたヒータ3および温度測定用
サーミスタ8も取付けられる。その周囲はやはり非磁性
材料で出来ている囲いが設けられ恒温槽4を形成してい
る。恒温槽4と鋼ブロック2の間は熱絶縁板5で熱絶縁
されている。ホール素子1は通常室温より10〜2o℃
高い一定温度に保たれる。
第3図は従来の恒温槽温度調節回路とホール電圧測定回
路のブロック図である。銅ブロック2に貼付けられたホ
ール素子1の電流端子には直流定電流袋W6かむ直流定
電流iが供給される。ホール出力電圧Eoは直流電圧計
7により読み取られる。銅ブロック2に取付けられたサ
ーミスタ8は温度差検出用のブリッジ回路9に接続され
ている。
ブリッジ回路は二個の精密固定抵抗と温度設定用の精密
可変抵抗器より構成されており、それにサーミスタ8が
接続される。ブリッジ回路9には直流定電圧装置10よ
り直流定電圧が供給されている。精密可変抵抗器による
設定温度とサーミスタ7の温度の差のブリッジ出力直流
電圧は、直流電力゛増幅器11で増幅され、無誘導巻き
にされたヒータ3に加えられる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
このように従来はヒータの供給電力として直流電流が用
いられていた。ヒータは無誘導巻きに巻かれているが完
全に無誘導というわけには行かず、どうしても、ヒータ
電流による磁場の発生がさけられなかった。この磁場の
値は、従来の測定器のような10−1〜10″″2オ一
ダー程度の測定精度ではあまり問題にならなかったが、
現在の、電子線加速器の偏向マグネットの磁場分布の計
測のように、10−’〜1o−6オーダーの精度を要求
されるときには大きな問題であり、計測できない程の影
響を与える。
また、ヒータの温度調節器に用いる直流増幅器も安定度
の良い物は相当高価である。
本発明の目的は、1〇一番〜10−6オーダーの精度の
計測を安定に、しかも経済的に行うために成された。
〔問題点を解決するための手段〕
上記目的を達成するために本発明では次のような技術手
段を用いた。
ヒータの直流電流による発生磁場が測定に悪影響を与え
るのであるから、その影響を除くためにヒータを交流電
流で加温することにした。また。
ホール電圧を読み取る電圧計の前段にアナログ、あるい
はデジタルのローパス、バイパスあるいはバンドパスの
フィルタを挿入した。また、無誘導巻きに成っているヒ
ータを高導電率および非磁性の金属で包み込むか、ある
いは、仕切る事によりホール素子と隔絶することとした
このような技術手段を用いることで10一番〜10−6
オーダーの磁場計測が容易に高精度でできるようになっ
た。
〔作用〕 ヒータに交流電流を通電したことによるホール素子出力
電圧EOは、被測定磁場による出力電圧Eとヒータから
の漏洩磁束による周波数成分子。
の交流電圧成分EFQが重畳された形 Eo=E+EF。
で出力される。
この電圧Eoから周波数fo酸成分落とすフィルタ回路
を通す、これによりEo−E+−o==Eとなり、フィ
ルタ回路の出力には被測定磁場による電圧Eのみが出力
されることになる。これはヒータからの漏洩磁束に周波
数成分を持たせたことにより可能と成ったわけである。
以上では、被測定磁場が直流成分の場合で説明したが、
交流成分を持っていても、ヒータ電力の周波数と同じで
ないかぎり、各種フィルタを使用い分は分離測定するこ
とができる。また、アナログフィルタのみでなくデジタ
ルフィルタを用いることもできる。
ヒータを高導電率の非磁性の金属で包むことはヒータに
よる交流会の漏洩磁束をシールドしてホール素子に届か
ないようにするための手段で、この方法は測定磁場が直
流、あるいは、極低周波成分のみの場合に有効な手段で
ある。
ヒータに印加する交流電流の周波数IOは、測定磁場の
周波数成分より十分高い周波数を用いる方がフィルタの
設計、製作が容易である。
〔実施例〕
本発明の実施例を第1図と第2図により説明する。本実
施例は直流磁束密度を10一番〜10−’のオーダーで
ホール素子により計測するためのものである。
a場を測定するホール素子、および、その温度を一定に
保つための恒温槽の構造は第2図に示す従来技術のもの
と全く同じである。しかし、温度調節回路およびホール
素子出力電圧読み取り用の回路部分が違っている。
第1図に本発明の恒温槽温度調節回路とホール電圧測定
回路のブロック図を示す、#!ブロック2に貼付けられ
たホール素子1の電流端子には直流定電流装置6から定
電流iが供給される。ホール出力電圧Eoは前置増幅器
12に入力され、その出力電圧はフィルタ回路13に入
力され、その出力電圧は直流電圧計7によって読みとら
れる。
銅ブロック2に取付けられたサーミスタ8は温度差検出
用のブリッジ回路9に接続されている。
ブリッジ回路9の構成は従来技術と同じであるが交流定
電圧装[14から周波数fo (1,000〜10.0
OOH2程度)の交流定電圧が供給されている。
ブリッジ回路の設定温度とサーミスタの温度の差のブリ
ッジ出力交流電圧は、交流電力増幅器15で増幅され、
無誘導巻きにされたヒータ3に加えられる。すなわち、
ヒータから漏洩する磁束は交流定電圧装置14から供給
した周波数foの成分のみを持っていることになる。そ
のため、ホール素子出力電圧に含まれる周波数foの電
圧は漏洩磁束であり、被測定磁束密度とは関係がないこ
とがわかる。そのため、ホール素子出力電圧を前置増幅
器12で増幅したのち、フィルタ回路を通して、周波数
ioの成分をとりのぞけば、直流電圧計7では被淵定磁
束のみを読みとることができる。
ホール素子は高い周波数磁場に対しては感度が低くなる
(約10に&以上)、そのため、ヒータ電源に10に&
以上の交流を用いるのも一つの方法である。そうするこ
とによりフィルタ回路を用いる必要がなくなる。しかし
、10KHz以上の周波数帯域を持つ交流電力増幅器を
必要とする。この方法はフィルタを用いる必要がないの
で、より高精度な計測が行えるかも知れない。
次に、ホール素子出力電圧を直流電圧計で読みとるとき
だけヒータ電力を遮断する方法がある。
すなわち、電圧を読み取る数分の一秒間だけヒータ電力
を零にする。この方法を用いるためには、ヒータ用の電
力増幅器とホール素子出力電圧読み取り用の直流電圧計
をパソコン等で制御する必要がある。すなわち、GP−
IBインターフェースを備えた機器である必要がある。
本発明の実施例では被測定磁場が直流磁場である場合を
説明したが実施例からも容易に推察がつくようにヒータ
印加電力の周波数成分io以外の周波数成分を持ってい
ても、ローパスフィルタ、バイパスフィルタ、バンドパ
スフィルタを使い分けることにより分離可能であり、高
精度な磁場計測が行えることが分かる。
なお実施例ではホール素子を用いる場合をのべたが、他
の磁場測定素子、例えば磁気抵抗素子を用いる場合にも
適用できることは明白である。
〔発明の効果〕
本発明によれば、ヒータからの漏洩磁束は周波数foの
成分を持つため、フィルタ回路により分離することが容
易である。特に、デジタルフィルタとデジタルボルトメ
ータを用いれば、10−’オーダーの計測は容易になさ
れる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の恒温槽温度調節回路とホー
ル電圧測定回路のブロック図、第2図はホール素子を恒
温槽内に設置したときの概略構造図、第3図は従来の恒
温槽温度調節回路とホール電圧測定回路のブロック図で
ある。 1・・・ホール素子、2・・・銅ブロック、3・・・ヒ
ータ、4・・・恒温槽。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、温度依存性のある磁場計測素子用の恒温槽において
    、 加温用ヒータに交流電流を通電することを特徴とする磁
    場計測槽。 2、特許請求の範囲第1項において、 前記加温用ヒータを無誘導巻きとしたことを特徴とする
    磁場計測槽。 3、特許請求の範囲第2項において、 前記加温用ヒータを高導電率のシールド板で仕切り、あ
    るいは包んだことを特徴とする磁場計測槽。 4、特許請求の範囲第1項において、 前記磁場計測素子の出力から、アナログフィルタあるい
    はデジタルフィルタにより、ヒータ加温用の交流電流の
    周波数成分を除去する回路を具備したことを特徴とする
    磁場計測槽。
JP61301270A 1986-12-19 1986-12-19 磁場計測槽 Pending JPS63154977A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007304026A (ja) * 2006-05-15 2007-11-22 Shimadzu Corp フラックスゲート式磁気センサ
WO2014155886A1 (ja) * 2013-03-28 2014-10-02 日本電産サンキョー株式会社 磁気センサ装置およびロータリエンコーダ

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CN105074392A (zh) * 2013-03-28 2015-11-18 日本电产三协株式会社 磁传感器装置以及旋转编码器
CN105074392B (zh) * 2013-03-28 2017-11-14 日本电产三协株式会社 磁传感器装置以及旋转编码器

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