JPS6332391A - 磁束検出装置 - 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、強磁性の金属製埋設物を位ご探査する為の磁
束計として特に適用される、携帯式の磁束検出装置に関
する。

（従来の技術） 磁束・検出？を置には、磁束計形の検出装置をはじめと
して種々の形式のものがあり、磁束計形の検出装置は、
埋設物の位置探査に使用される。斯うした埋設物は磁束
や歪んだ地球磁場を生じ、これが磁束検出？を置により
検出されることになる。

磁束検出装置は、給水弁々軸等の地中の物体の位置探査
が重要な意味を持つ建設産業で特に使用される．この特
定の用途向けに設計された磁束検出装置としては、現在
数種類のものが入手可能であるが、しばしば所要の感度
に欠けている。

この点、ホール効果デバイスは、適正条件の下では、磁
場検出上、極めて信頼できることが知られているが、現
在までの所、この種の携帯式検出装置には用いられてお
らず、これは、デバイスからの見かけ上の信号が磁束の
みか温度にも依存しているという点でホール効果デ・バ
イスも温度に極めて敏感であることによる。従って，本
発明が為されるまでは、斯かる短所の故に、ホール効果
デバイスは、広範囲の様々な外気温度に触れる携帯式の
検出装置用としては不向きであった。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、上述した温度上の問題に左右されること無く
ホール効果デバイスの感度の良さを利用可能な如く特に
設計された磁束検出装置を提供する．より詳細には、本
発明は、磁性を発生し或るいは地球磁場を歪ませている
物体の位置探査を行う為の磁束検出装置を提供する。こ
の装置は、斯かる歪んだ磁束に夫々曝されてその歪んだ
磁束のレベルに比例した電気信号を発生する第１及び第
２のホール効果デバイスを備え、これら２つのホール効
果デバイスは、物体への近接の際に、上記第１のホール
効果デバイスが斯かる歪んだ磁束に対する曝され具合が
上記第２のホール効果デバイスとは異なる位置に在り従
って上記第２のホール効果デバイスとは異なる電気信号
を出力する如く、互いに離間されている。また、本発明
によれば、当該装置への地球磁場の影響をオフセットす
ると共に、上記電気信号を受けて上記第１及び第２のホ
ール効果デバイスで歪んだ磁束に夫々対向する為の第１
及び第２の補強磁界を生ぜしめる処理手段により制御さ
れる、第１及び第２の磁界補強手段も備えられる。該処
理手段は、以って上記第１及び第２のホール効果デバイ
スで必要とされる補強の度合いを示す第１及び第２の磁
束関連信号を与えている。上記第１及び第２の磁束関連
信号は、これらの信号の大きさを比較すると共に、物体
の存在を示すその間の差異を表示する出力手段を有する
手段により受信されている。

上述の如く、上記磁界補強手段は、当該装置への地球磁
場の影響を打ち消す機能と、上記第１及び第２のホール
効果デバイスの各−において歪んだ磁束に対向する機能
との２つの機能を備えている。

（実施例） 第１図では、磁束検出装置（１）が、地表下に埋没して
図示の如く異常磁束を生ぜしめている物体若しくは異常
磁気Ｂの位置探査に使用されている。該装置は物体の磁
界を感知して上記の様な物体が存在することを示す。

上記装置は、第１図に示す如く、該装置を保持する為の
、ハンドル（３８）を備えたハウジング部（３７）を有
している。このハウジングの部分からは、外方に、長手
プローブ状の第１本体部（３）が延出し、やや大径の第
２本体部（３３）と入れ子犬に係合している。第１図及
び第２図に示された状態では、これらの２つの本体部は
伸張使用位置にありネジ式ナーｙ　ト（３５）でこの位
置に固定されているが、このナツトを弛めることにより
、本体部（３）を本体部（３３）の内方へ入れ込んで装
置をコンパクトな状態で保管することができる。

上記検出装置は、また第１図及び第２図に示す如くプロ
ーブ状本体部（３）内に設けられ相互に離間した一対の
磁場検出アセンブリ（５）を含んでいる。斯かる構成に
より第１図の状態において下方の第１センサーアセンブ
リが上方の第２アセンブリよりも非常に強く物体からの
磁束に曝されているという点において、勾配検出法乃至
はデファレンシャルタイプの検出の極めて広範な観点に
立てば、本装置の作動はこのタイプの勾配検出法を行う
ものである。

勾配検出法自体は新しいことではないが１本発明におい
ての特異性は、第３図乃至第１０図の図面に示す如く、
検出部の特殊な構造に在る。

より詳細には、第１及び第２のセンサーアセンブリが、
第５図に最も良く示される様に、ホール効果デバイス（
１１）を有しており、該ホール効果デバイスは２つのフ
ェライト製コアピース（９）間に位置し、一方のコアピ
ースの一端に取り付けられている。ホール効果デバイス
の周りに設けられているのは盛り上げ式の縁取り部材（
１５）で、他方のコアピースがホール効果デバイスに接
して損傷を与えるのを阻止している。上記２つのコアピ
ースとホール効果デバイスは、検出装置の伸張自在な本
体即ちプローブ部（３）の、外側ケース（２９）により
外方を覆われた、非磁性材料から成る長い内側支持部（
２５）内の拡大中空部（７）の中に置かれている。

上記支持部（２５）の周りには、ホール効果デバイス及
びコアピースの全体に亘り、連続したワイヤコイル（２
１）が直接に巻回されており、該コイル（２１）は、第
６図に示す様に、この螺旋状コイルの内側に２つのコア
ピースを端部を対向させて置いたときの長さと略々等長
である。

前記プローブ部の各中空部は、コアピースを夫々適正位
置に内挿すべくその外端が開放され、内端は小径となっ
ていてコアピースを適正に位置決めする為のエンドスト
ッパーとして作用する。

上記コアピース、ホール効果デバイス及びコイルを第６
図に示す通りに組込んだ後で、前記支持部にキャップ部
材（１６）を嵌着し、センサーアセンブリをその組込位
置に閉じ込めている。キャップ部材にはホール効果デバ
イス及び外周コイルからの各電気配線（１３）　、（２
３）を受ける為に、複数本のワイヤ（１８）が予め取り
付けられていると共に、開放スロット部（１７）が設け
られる。センサーアセンブリの配線は、ここから、コン
トロールハウジングに戻される。

プローブの内側支持部（２５）の組付けを済ました後に
、このプローブは、固定式のエンドキャップ（３１）に
より一端が保護されたケーシング（３）に挿入される。

内側支持部（２５）の周りには複数条のフオーム材（２
７）が設けられ、該フオーム材はプローブ（３）の外側
ケースと内側支持部間の緩衝材として機能する。

第４図に示す通り、センサーアセンブリを夫々同じ仕方
で取り付け、そのホール効果デバイスを約２０〜２１イ
ンチの間隔で相互に離間させることが重要である。この
距離は、本発明に係る検出を行う上で、２つのセンター
アセンブリを効果的に離間させ、且つ、コアピース相互
間のアライメントの維持を図る上で支持部に強度を付与
すると共に、当分野において知られる如く、本装置への
地球磁場の影響をコイルで打ち消すことを可能にする。

ホール効果トランスジューサアセンブリの実際の作用は
、以下の通り−である。

装置が、地球磁場に歪を生ぜしめている異常磁気に近付
くにつれ、各ホール効果デバイスから、その励起電流と
、それが出会う磁束の軸方向成分とに比例した電気信号
が出される。但し、下方のｉｌのホール効果デバイスの
方が、上方の第２のホール効果デバイスに較べ、物体Ｂ
により生じた磁場に強く曝される為、より大きな電気信
号を発生する。

上記２つのホール効果デバイスからの電気信号は、ハウ
ジング（３７）の制御部（５５）にフィードバックされ
、ここで処理されて、第１及び第２のホール効果デバイ
スに関係した各磁界補強コイル（２１）を駆動する為の
電圧を発生する。これらのコイルは、上記第１及び第２
のホール効果デバイスで検知された磁束と等振幅ではあ
るが極性が友対の磁束を発生する。

次いで、上記第１及び第２の磁界補強コイルで必要とさ
れる２つの駆動電圧が比較される。そして、これら第１
及び第２の磁界補強コイルでの２つの駆動電圧間に振幅
の差があれば、これにより、物体の存在が示されること
になる。

第１Ｏ図は、上述の装置を作動させる為に用いられる特
殊な電気回路を示している。この特定の回路においては
、各ホール効果デバイス（１１）を駆動発振器（５７）
により励起している。２つのホール効果デバイスからの
出力は、上記２つの磁界補強コイルの為の駆動力を発生
する一対の同期インテグレータ（５９）で処理され、該
同期インテグレータからの駆動電圧で、上記第１及び第
２の磁界補強コイルに対し逆の電気極性の磁束関連信号
が与えられる。これら２つの磁束関連信号は、次いで、
前記両センナが同じ磁束（密度）に曝された場合に零出
力となる可変利得和増幅器（６１）に加えられる。そし
て、上記２つのホール効果デバイスにおける磁束レベル
の差即ち勾配が、該勾配に応じて、上記増幅器により正
負いずれかの側に増大せしめられる該増幅器の出力信号
を生ぜしめる０次いで、この出力信号が精密形整流器（
６３）で整流されて周波数変換器（６７）への電圧とな
り、該変換器（６７）は正電圧が来た場合にその出力側
の周波数を増大させる。この周波数がオーデフォアナン
シェータ（７１）を介し、可聴周波として操作者の耳に
届くことになる。更に、上記整流器からの出力は、　Ｌ
ＣＤドライバ（６８）により駆動される渣晶ディスプレ
イ（６９）を介して、視覚的に表示される。

第８図及び第９図は、本装置の制御ハウジングに付き、
好適な特徴を示したものである。表示制御部（４３）は
、バッテリ（４１）のオンオフ操作用スイー２チ（４５
）を備える。上記パンテリは、本装置を作動せしめるべ
く第１０図の回路に電力を供給する。また、調整ツマミ
（４７）、（４９）を設けて、ディスプレィ部（５３）
で出力が視覚的に表示される上記回路の感度調整と、パ
ネルジャック（５１）を介して該回路に接続される静電
式オーディオトランスジューサを通して、成るいは同様
に接続されたヘッドセットを介した類似様式のイヤホー
ンを通して、聴覚的に表示される音量の調整とに充てて
いる。視覚表示の場合、ディスプレイ部を横切る棒グラ
フを用い、一方、聴覚表示の場合、本装置から聞こえる
音の周波数が変化することにより物体の存在が表示され
る。

以上、本発明の幾つかの実施態様に付き詳細な説明を行
ったが、発明の主旨又は請求の範囲を越えること無く、
それらの変更を行い得ることは当業者に取り重要な点で
ある。

（発明の効果） 以上の説明から明らかな如く、単一のホール効果デバイ
スを用いていた従来装置の構成と異なり、本発明では温
度変化により等しく影響を受ける２つのホール効果デバ
イスを使用したので、各デバイスで必要とされる補強の
度合に付き比較分析を行い、温度の如何に拘らず、有意
義な結果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の好適実施例に係る磁束検出装置の使用
・状態を示す斜視図、第２図は第１図の検出装置の側面
図、第３図は第１図の装置を短縮保管位置とした状態で
の装置下端部の拡大縦断面図、第４図は第１図の装置を
伸張使用位置とした状態での装置下端部の側面図で鎖線
は本発明の好適実施例に係る分離センサ構造を示し、第
５図は第３図のホール効果デバイスの取付構造の拡大展
開斜視図、第６図は第３図の構造中の磁界補強部材並び
にホール効果デバイスの取付状態を示す更なる展開斜視
図、第７図は第６図の構造の組付状態での端部の拡大斜
視図、第８図は第１図の装置の把持用ハウジング部の拡
大断面図、第９図は第８図のハウジング部の表示及び制
御端末の拡大斜視図、第１０図は第１図乃至第９図の装
置の操作に使用される本発明の好適実施例に係る電気回
路の概略ブロック図である。 尚、図面中、（＋）は磁束検出器、（３）、（３３）は
本体部、（５）は磁場検出アセンブリ、（９）はコアピ
ース、（１１）はホール効果デバイス、（１７）はキャ
ップ部材、（２１）は磁界補強コイル、（３７）はハウ
ジング、（３９）はハンドル、（５５）は制御部である
。 特許出願人　ニュメックインストウルメンツインコーポ
レイテッド

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. （１）地球磁場に歪を起こしている物体の位置探査をす
   る為の磁束検出装置に於いて、斯かる歪んだ磁束に夫々
   曝されてその歪んだ磁束のレベルに比例した電気信号を
   発生する第１及び第２のホール効果デバイスが、物体へ
   の近接の際に、前記第１のホール効果デバイスは斯かる
   歪んだ磁束に対する曝され具合が前記第２のホール効果
   デバイスとは異なる位置に在り且つ前記第２のホール効
   果デバイスとは異なる電気信号を出力する如く、当該装
   置上で互いに離間されていることと、当該装置への地球
   磁場の影響をオフセットすると共に、前記電気信号を受
   けて前記第１及び第２のホール効果デバイスで歪んだ磁
   束を夫々補強する為の第１及び第２の補強磁界を生ぜし
   める処理手段により制御され、該処理手段は前記第１及
   び第２のホール効果デバイスで必要とされる補強の度合
   いを示す第１及び第２の磁束関連信号を与えているもの
   である、第１及び第２の磁束補強手段と、前記第１及び
   第２の磁束関連信号の大きさを比較して物体の存在を示
   すその間の差異を表示する手段とを備えていることとを
   特徴とする磁束検出装置。
2. （２）前記装置は、内側支持部と外側ケース部とから成
   る第１の、非磁性材製の、長寸で真直ぐな、中央部が中
   空となった本体部材を備え、前記内側支持部は前記第１
   及び第２のホール効果デバイスが内部に位置せしめられ
   た第１及び第２の相互に離間し共軸位置にある拡大中空
   部を有し、前記第１及び第２の磁界補強手段は前記第１
   及び第２の拡大中空部の周りに巻回されると共に前記外
   側ケース部で覆われた第１及び第２の螺旋状コイルから
   成ることを特徴とする前記請求の範囲第１項に記載の磁
   束検出装置。
3. （３）前記コイル間に磁束を配向すべく、前記第１及び
   第２の中空部に、軸方向に向けたコアピースが内設され
   ていることを特徴とする前記請求の範囲第２項に記載の
   磁束検出装置。
4. （４）前記第１及び第２のホール効果デバイスのを一対
   のフェライト製コアピースによりその各拡大中空部に閉
   じ込め、各対の内の一方のフェライト製コアピースにそ
   れらのコアピース間に在る上記ホール効果デバイスの縁
   部となってその損傷を防止する突出手段を設けたことを
   特徴とする前記請求の範囲第３項に記載の磁束検出装置
   。
5. （５）前記本体部材の内側支持部と外側ケース部との間
   に緩衝手段を設けたことを特徴とする前記請求の範囲第
   ２項に記載の磁束検出装置。
6. （６）前記拡大中空部にキャップ部材を設け、前記ホー
   ル効果デバイス及び前記コイルの配線を上記キャップ部
   材に対して行い、次いで該キャップ部材を、前記処理及
   び信号比較手段を含む当該装置の制御要素に電気的に接
   続したことを特徴とする前記請求の範囲第２項に記載の
   磁束検出装置。
7. （７）ハンドル制御部と該ハンドル制御部から延伸する
   第２の長寸の中空本体部材とを前記第１の本体部に設け
   、該第１の本体部を、上記第２の本体部に対し該第１の
   本体部を伸張検出位置と短縮保管位置とのうちのいずれ
   か一方に係止する係止手段を備える上記第２の本体部に
   より入れ子式に支持したことを特徴とする前記請求の範
   囲第２項に記載の磁束検出装置。
8. （８）前記第１及び第２の磁束関連信号間の差を増巾し
   て明示する手段を備えることを特徴とする前記請求の範
   囲第２項に記載の磁束検出装置。
9. （９）前記処理手段が前記第１及び第２の螺旋状コイル
   に対向する駆動電圧を付与する同期インテグレータと、
   上記対向する駆動電圧を付加しその間の差を増幅する可
   変利得増幅器とから成ることを特徴とする、前記処理手
   段の為の制御ハウジングを備えた前記請求の範囲第８項
   に記載の磁束検出装置。
10. （１０）前記増幅器からの正電圧出力を付与する整流器
    を備えて成ることを特徴とする前記請求の範囲第９項に
    記載の磁束検出装置。
11. （１１）前記増幅器からの出力を視覚的に表示する液晶
    ディスプレイを備えて成ることを特徴とする前記請求の
    範囲第１０項に記載の磁束検出装置。
12. （１２）電圧から周波数への変換器と、該変換器からの
    出力を聴覚的に表示するオーディオ手段とを備えて成る
    ことを特徴とする前記請求の範囲第１１項に記載の磁束
    検出装置。