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    公开号:WO1991013366A1
    申请号:PCT/JP1991/000250
    申请日:1991-02-26
    公开日:1991-09-05
    发明作者:Corporation Nkk；Seigo Ando
    申请人:Nippon Kokan Kk；
    IPC主号:G01R33-00
    专利说明:
    [0001] ί 明 細 書
    [0002] 磁気検出装置および磁気検出方法
    [0003] [技術分野]
    [0004] 本発明は可飽和型の磁気センサを用いた磁気検出装置および磁気検出方法に関 する。
    [0005] [背景技術]
    [0006] 例えば鋼板の内部や表面に存在する欠陷を検出する欠陥検出装置の一つとして 磁気漏洩探傷装置が用いられている。 このような磁気漏洩装置においては、 漏洩 磁束を精度よく検出する必要がある。 磁気を精度よく検出する磁気検出装置とし て、 近年、 可飽和型の磁気センサを用いた磁気検出装置が提唱されている （特開 平 1一 3 0 8 9 8 2号公報） 。
    [0007] 図 4はこの可飽和型の磁気センサを用いた磁気検出装置の概略構成を示すプロ ック図である。 図中 1は高周波の矩形波信号を出力する矩形波発生回路であり、 この矩形波発生回路 1から出力された矩形波信号は次の微分回路 2でもって、 矩 形波の立上りおよび立下りタイミ ングに同期するトリガ波形状を有するパルス信 号に変換される。 そして、 この微分回路 2から出力されたトリガ波形状のパルス 信号が高周波励磁信号 として、 抵抗からなるインピーダンス素子 3を介して 磁気センサ 4に印加される。 この磁気センサ 4は、 例えば棒状に形成された強磁 性体のコア 5に検出コイル 6を巻装して構成されている。 磁気センサ 4の検出コ ィル 6の一端にィンピーダンス素子 3を介して前記高周波励磁信号 e が印加さ れ、 他端は接地されている。 そして、 この検出コイル 6の端子電圧が磁気センサ 4の検出信号 e。 として取出されて電圧検出回路 7へ入力される。 そして、 この 電圧検出回路 7からこの磁気検出装置にて検出された磁界の強度に対応する出力 電圧 V。 が得られる。
    [0008] このような磁気検出装置において、 矩形波発生回路 1から出力される高周波の 矩形波信号の電圧を制御して検出コイル 6に流れる高周波励磁信号の電流を増大 してコア 5を可飽和域まで磁化する。 したがって、 この状態においては、 この検 出コイル 5の端子電圧で示される検出信号 e。 の波形における振幅は図 5に示す ように一定となる。
    [0009] そして、 外部磁界がこの検出コイル 6による飽和磁界と交差しない状態におい ては、 図 5の左側の検出信号 e QAに示すように、 波形の正側の波高値 V aと負側 の波高値— Vbは等しい。 し力、し、 このような可飽和域まで励磁されたコア 5に 外部磁界が接近して検出コイル 6による飽和磁界と交差すると、 図 5の右側の検 出信号 e。Bに示すように、 振幅値は変化しないが、 正負の各波高値 V a, -Vb が変化する。 そこで、 この各波高値 V a, — Vbを検波器で検波して直流に変換' して、 加算器で加算することによって、 差電圧 （V a— Vb) を求める。 そして、 この差電圧 （V a— Vb) を出力電圧 V。 として電圧検出回路 7から出力すれば、 この出力 圧 V。 がこの磁気センサ 4に加えられた外部磁界に対応する。 よって、 この磁気検出装置で磁界強度を検出できる。
    [0010] しかしながら、 図 4に示すように構成された磁気検出装置においてもまだ次の ような問題があった。
    [0011] すなわち、 前述したように、 磁気センサ 4の強磁性体で形成されたコア 5に卷 装された検出コイル 5に高周波励磁電流を流して、 コア 5を可飽和域まで磁化す る必要がある。 し力、し、 磁気センサ 4から取出された検出信号 e Q における正負 の各波高値 V a， 一 Vbを精度良く検出するために、 インピーダンス素子 3を介 して磁気センサ 4に印加する高周波励磁信号 e i をトリガ波形状のパルス信号と している。 したがって、 このトリガ波形状のため検出コイル 5に流れる電流は高 周波電流となる。 よって、 このトリガ波形状のパルス信号でもってコア 5を可飽 和域まで磁化するためには、 高周波励磁信号 e i の電圧を大幅に上昇させる必要 がある。 例えば、 小型の磁気センサ 4においても、 前記電圧は 15〜25 VP-P を必要とする。 したがって、 矩形波発生回路 1においても、 15〜25VP— P の 波高値を有した矩形波信号を出力する必要があるので、 通常の TTL回路にて使 用される 5 Vの直流電源の他に 15〜25Vの高電圧の直流電源が必要となる。 また、 検出信号 e。 の波形から印加された外部磁界に対応する出力電圧 V。 を 算出するための電圧検出回路 7内には、 正負の各波高値 V a， 一 Vbを検出する 検波回路や得られた各波高値 V a, — V bを加算する加算回路等が組込まれてい るので、 回路構成が複雑化する。 このように、 高電圧の直流電源， 検波回路， 加算回路等が必要となるので、 磁 気検出装置全体の回路構成が複雑化するのみならず、 装置全体が大型化する問題 がある。
    [0012] [発明の開示]
    [0013] 本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、 本発明の目的は、 磁気 センサの検出コイルに所定実効値を有する交流励磁電流を印加して検出信号を得 ることによって、 磁気センサに印加する交流励磁信号の電圧値を大幅に低減でき、 また、 この検出信号における信号波形の幅の変化度合いから簡単に外部磁界強度 を検出でき、 もって、 装置全体の回路構成を簡素化でき、 装置全体の小型化およ び低製造費化を図ることができる磁気検出装置および磁気検出方法を提供するこ とを目的とする。
    [0014] 上記課題を解消するために、 第 1の発明の磁気検出装置は、 ¾磁性体で形成さ れたコアに検出コイルを卷装してなる可飽和磁気センサと、 この磁気センサの検 出コイルに対してインピーダンス素子を介して所定実効値を有する交流励磁電流 を印加してコアを飽和域まで磁化する励磁信号発生回路と、 検出コィルの両端か ら取出された検出信号の波形を所定のしきい値で正規化する比較器と、 この比較 器から出力された正規化信号のパルス幅を計測するカウンタとを備えたものであ o
    [0015] また、 第 2の発明の磁気検出装置は、 上記カウンタに代えて、 比較器から出力 された正規化信号のパルス幅を平均直流成分として検出するためのローパスフィ ルタを備たものである。
    [0016] さらに、 本発明の磁気検出方法は、 強磁性体からなるコアに検出コイルを巻回 してなる磁気センサを被測定磁界に近接させ、 この磁気センサの検出コイルにィ ンピーダンス素子を介して正負のパルス電圧を供給し、 前記コイルの両端に発生 する電圧の正負のピーク値をそれぞれ検出し、 この検出された正負のピーク値を 加算し、 この加算値を前記被測定磁界に対応する測定値とすることを特徴とする。 本発明の第 1および第 2の磁気検出装置によれば、 磁気センサの検出コィルに は励磁信号波発生回路から所定実効値を有した交流励磁電流が印加される。 よつ て、 この交流励磁電流の実効電流値は先のトリガ波形状のパルス信号より大きい ので、 磁気センサのコアを可飽和域まで磁化するに必要な交流励磁電流の電圧を 低く設定できる。
    [0017] また、 本発明の第 1および第 2の磁気検出装置によれば、 コアは検出コイルに 印加される交流電圧で正負方向に磁化されるが、 一定の電流値以上になると飽和 するので、 検出コイルの両端から取出された検出信号の波形は所定幅を有した形 波となる。 このように可飽和域まで磁化されたコアに卷装された検出コイルから 所定幅を有した波形の検出信号が出力されている状態において、 交流励磁電流に て励磁されている磁界に対して交差する外部磁界が印加されると、 交流励磁電流 の磁界に外部磁界が加算または減算されるので、 前記検出信号における波形の一 部が変形する。
    [0018] そして、 この変形された検出信号波形を比較器において所定のしき"値でもつ て正規化する。 そして、 正規化された正規化信号のパルス幅でもって前記検出信 号波形の変形度合が検出される。 よって、 このパルス幅変化から外部磁界強度が 検出される。
    [0019] なお、 本発明の第 1の磁気検出装置によれば、 パルス幅を、 カウン夕で直接そ のパルス幅を計測し、 また本発明の第 2の磁気検出装置によれば、 ローパスフィ ルタでもつて正規化信号の平均直流成分を検出することによつて前記パルス幅を 測定している。
    [0020] さらに、 本発明の磁気測定方法においては、 パルス電圧供給源から被測定磁界 に近接された磁気センサ一のコイルに正負のパルス電圧が供給され、 それによつ てコィル両端に発生する電圧の正負のピーク値を 1対のピーク値検出手段で検出 し、 その各ピーク値を加算器で加算することによって磁気センサ—が検出する被 測定磁界 （外部磁界） の変化を電圧レベルの変化として測定することができる。
    [0021] 本発明の磁気検出装置によれば、 磁気センサの検出コイルに所定実効値を有す る交流励磁電流を印加して検出信号を得て、 この得られた検出信号の波形の一部 が外部磁界に起因して変形する変形度合いを検出している。 したがって、 磁気セ ンサに印加する交流励磁信号の電圧値を大幅に低減でき、 また、 この検出信号の 信号波形の変形度合いから簡単に外部磁界強度を検出できる。 その結果、 各回路 構成を簡素化でき、 検出装置全体の小型化および低製造費化を図ることができる < また、 本発明の磁気検出方法によれば、 微小磁界に対する検出感度を向上でき、 しかも磁気センサーのコイルをパルス電圧で駆動させることにより、 省電力化を 図ることができる。 したがって、 例えば本発明の磁気測定方法をバッテリ駆動に より実現する上で非常に有効である。
    [0022] [実施例] - 以下本発明の一実施例を図面を用いて説明する。
    [0023] 図 1は実施例の磁気検出装置の概略構成を示すプロック図である。 図中 1 1は、 所定実効値を有した交流励磁信号として、 例えば三角波形状を有する高周波励磁 信号を出力する励磁信号発生回路であり、 この励磁信号波発生回路 1 1は、 高周 波発振器 1 2と分周器 1 3と三角波発生回路 1 4とで構成されている。 高周波発 振器 1 2は例えば 1 0 MHz等の高周波数を有するクロック信号 dを出力する。 こ のクロック信号 dは次の分周器 1 3で例えば 1 に分周されたのち、 三角波発 生回路 1 4へ入力される。 この三角波発生回路 1 4は図 3に すような周期 T 0 の三角波形状を有した交流励磁信号としての高周波励磁信号 aを例えば抵抗で構 成されたィンピーダンス素子 1 5を介して磁気センサ 1 6へ送出する。
    [0024] 磁気センサ 1 6は、 図示するように、 例えば棒状に形成された強磁性体のコア 1 7に検出コイル 1 8を巻装して構成されている。 そして、 この磁気センサ 1 6 の検出コイル 1 8の一端に前記ィンピーダンス素子 1 5を介した高周波励磁信号 aが印加され、 他端は接地されている。 そして、 この検出コイル 1 8の端子電圧 が磁気センサ 1 6の検出信号 bとして取出されて波形整形回路としての比較器 1 9の （+ ) 側入力端子へ入力される。 この比較器 1 9の （一） 側入力端子は接 地されている。 比較器 1 9は、 検出信号 bが接地電位 （0 V ) より高い場合に H (ハイ） レベルとなり、 接地電位 （0 V ) より低い場合には L (ロー） レベルと なる正規化信号 cを出力する。 なお、 この正規化信号 cの電圧レベルは Hレベル で 5 Vとなり、 Lレベルで 0 Vとなる一定レベル信号である。
    [0025] 比較器 1 9から出力された一定レベルを有した正規化信号 cはカウンタ 2 0の 制御端子 Gへ入力されると共に、 ローパスフィルタ 2 1へ入力される。 前記カウ ンタ 2 0のクロック端子 C Pには高周波発振器 1 2から出力されたクロック信号 dが入力されている。 そして、 カウンタ 2 0は、 制御端子 Gに印加されている前 記正規化信号 cが Lレベルから Hレベルへ立上るタイミングに同期して、 前記ク 口ック信号 dのクロック数のカウント動作を開始し、 正規化信号 cにおける Hレ ベルから Lレベルへの立下がりタイミ ングに同期してカウント動作を終了する。 すなわち、 このカウンタ 2 0は正規化信号 cの Hレベル期間で示されるパルス幅 Tを計測する。 このカウンタ 2 0にて計測されたデジタルのパルス幅 Tは例えば マイクロコンピュータ等で構成された演算回路 2 2へ送出される。
    [0026] —方、 ローパスフィルタ 2 1は、 比較的大きい時定数を有しており、 正規化信 号 cのパルス状波形に含まれる各周波数成分のうち高周波成分を遮断して、 低周 波成分のみを通過させる。 よって、 このローパスフィルタ 2 1は、 正規化信号 c の実効平均電圧に比例する平均直流電圧を出力する。 そして、 正規化信号 cの平 均直流電圧は正規化信号 cのパルス幅 Tに対応するので、 結果として、 このロー パスフィルタ 2 1のアナログの出力信号 f の電圧は正規化信号 c.のパルス幅丁に 対応する。 そして、 パルス幅 Tに対応する電圧値を有した出力 ft号 f はアナログ の演算回路 2 3へ入力される。
    [0027] 次にこのように構成された磁気検出装置の動作を説明するが、 その前に前記磁 気センサ 1 6の基本原理について、 図 2 A、 図 2 B、 ならびに図 6および図 7 A、 図 7 B、 図 7 C、 図 7 D、 図 7 Eを参照して説明する。 図 6に示すように、 励磁 信号発生回路 1 1と、 ィンピーダンス素子 1 5と、 強磁性体のコア 1 7の外周に 巻装された検出コイル 1 8とが直列に接続されている。 磁石 2 5は、 コア 1 7と 検出コイル 1 8からなる磁気センサ 1 6に外部磁界を与えるためのものである。 励磁信号発生回路 1 1から図 7 Aに示すような交流電源電圧波形 （高周波励磁 信号） が生じるようになつている。 インピーダンス素子 1 5の抵抗値を Rとし、 磁気センサ 1 6の検出コイル 1 8のインピーダンスを Z s とし、 検出コイル 1 8 の両端から取出される検出信号を bとし、 励磁信号発生回路 1 1から出力される 高周波励磁信号 aとすると、 （1) 式の関係が成立する。
    [0028] b = a ♦ Z s Z ( R + Z s ) 〜（1)
    [0029] (1) 式において、 抵抗値 Rは一定であるので、 検出信号 bは検出コイル 1 8のィ ンピーダンス Z s に応じて変化する。 そして、 強磁性体のコア 1 7に卷装された 検出コイル 1 8のインピーダンス Z s はコア 1 7の透磁率 に比例する。 今、 図 6において、 磁石 2 5を離した状態で、 すなわち外部磁界を加えない状 態で、 前記磁気センサ 1 6の検出コイル 1 8に交流電流を流したとすると、 図 2 Aに示すようにコア 1 7のヒステリシス特性によって強磁性体のコア 1 7の透磁 率特性は、 図 2 Bに示すようになる。
    [0030] 図 7 Aの電圧波形は、 外部磁界の影響によつて図 7 Bに示すように全体が正側 に直流成分だけシフ トされる。 また、 図 7 Aの電圧波形は、 外部磁界によって負 側に直流成分だけシフ トされる。 もし、 外部磁界が交流磁界であれば、 図 7 A、 図 7 Bのシフトが繰り返される。 このため、 検出コイル 1 8の両端に発生する出 力電圧は図 7 Dに示すような波形となる。 そして、 磁石 2 5による外部磁界を加 えられない状態では波形は正、 負対称波形となり、 正方向の電圧 V と負方向の 電圧 V 2 は等しくなる。
    [0031] しかし、 磁石 2 5を図 6の点線で示すように検出コイル 1 8に近接させるとコ ァ 1 7を交差する磁束は検出コイル 1 Sで発生する磁界と外部磁界との合成磁束 となる。 このため、 検出コイル 1 8の両端に発生する電圧波形は、 図 7 Eに示す ように V i > V 2 となる。
    [0032] 従って、 検出コイル 1 8の両端に発生する出力電圧の正側の電圧 V i と負側の 電圧 v 2 を比較し、 その差を求めることによって間接的に外部磁界を計測できる。 従って、 この原理を漏洩磁束探傷法に適用すれば外部磁界は欠陷によって発生す るので結局欠陥を探傷できることになる。
    [0033] —方、 図 2 Aに示すようにコア 1 7においては、 励磁電流を一定以上増加させ ても発生磁界は一定以上増加せずに飽和状態となる。 そして、 一般に、 図示する ようなヒステリシス特性を有している。 したがって、 透磁率 も図 2 Bに示すよ うに励磁電流値に応じて変化する。 その結果、 検出コイル 1 8のインピーダンス Z s も励磁電流値、 すなわち、 検出コイル 1 8に印加される高周波励磁信号 aの 値により変化する。 よって、 図 3に示す高周波励磁信号 aが増加する過程で急激 にインピーダンス Z s が変化するので、 検出信号 bは急激に上昇または下降する。 よって、 検出信号 bの波形は図 3に示すように 0 Vを中心に正側および負側に亘 る略矩形波形となる。 なお、 この略矩形波形のパルス幅 1 は高周波励磁信号 a の周期 T。 の 1 2である。 すなわち、 入力された三角波形は略矩形波形となる。 このような略矩形波形状を有した検出信号 bが比較器 19へ入力されると、 こ の比較回路 19のしきい値が 0Vであるので、 この比較回路 19から出力される 正規化信号 cは検出信号 bのパルス幅と同一パルス幅 を有する。 そして、 こ のパルハ'幅 はカウンタ 20で計測されて演算回路 22へ送出される。 演算回 路 22は既知である高周波励磁信号 aの周期 T。 と検出されたパルス幅 とを 比較して、 T。 の場合は外部磁界が存在しないと判断する。
    [0034] また、 ローパスフィルタ 21から直流電圧 を有した出力信号 f が演算回路 23へ入力される。 そして、 この演算回路 23はその直流電圧 V から外部磁界 が印加されていないと判断する。
    [0035] そして、 このような状態において、 例えば S極または N極を有する直流の外部 磁界 H2 または— H3 が磁気センサ 16の高周波励磁電流による磁界に交差する と、 この外部磁界 Η2 , H3 が高周波励磁電流による磁界に加算されたり、 減算 されるとコア 17の透磁率 が変化するので、 検出コイル 18のィンピーダンス Zs が大きく変化する。 よって、 磁気センサ 16の検出信号 bの波形は図 3にお ける中央の検出信号 b 2 または右側の検出信号 b 3 のように変化する。
    [0036] したがって、 比較器 19から出力される正規化信号 cのパルス幅 Tは T2 また は Τ3 へ変化する。 よって、 カウンタ 20から演算回路 22へ入力されるパルス 幅 Τも から T2 または Τ3 へ変化する。 演算回路 22は外部磁界が印加され ていない状態のパルス幅 1 (=Τ。 Ζ2) と得られたパルス幅 または T2 から印加された外部磁界 Η2 または一 Η3 を算出する。
    [0037] また、 比較器 19から出力される正規化信号 cの外部磁界 Η2 または一 Η3 に 対応するパルス幅 Τ2 または Τ3 は口一パスフィルタ 21から演算回路 23へ入 力される出力信号 f の直流電圧 V2 または V3 にて検出される。 よって、 このァ ナログの演算回路 23においても、 前記外部磁界が印加されていない状態の直流 電圧 との対比でもって、 印加された外部磁界 H2 または— H3 が算出される c このように、 この磁気検出装置に外部から印加された磁界の大きさと方向が各 演算回路 22, 23でデジタル的にまたはアナログ的に算出される。
    [0038] このように構成された磁気検出装置によれば、 磁気センサ 16に印加する交流 励磁電流としての高周波励磁信号 aの信号波形を図 3に示すように所定実効値を 有した三角形状としている。 この高周波励磁信号 aの実効電流値は図 4に示した 従来検出装置における トリガ波形状のパルス信号 eュ より大きいので、 磁気セン サ 1 6のコア 1 7を可飽和まで磁化するに必要な高周波励磁信号 aの電圧を低く 設定できる。 実施例装置においては、 高周波励磁信号 aの電圧値を 5 V P—P まで 低下させることができた。 よって、 励磁信号発生回路 1 1の高周波発振器 1 2 , 分周器 1 3 , 三角波発生回路 1 4を駆動させるための直流電源は通常の 5 Vの一 定レベルで十分である。 すなわち、 従来装置のように、 1 5〜2 5 Vの直流電源 は必要ない。 その結果、 装置全体の回路構成が簡素化できる。
    [0039] さらに、 磁気センサ 1 6の検出信号 bから外部磁界の強度を検出する回路は、 例えば簡単な回路構成を有する比較器 1 9から構成された波形整形回路やカウン 夕 2 0やローパスフィル 2 1等の安価で簡単な構成の回路部材でもって実現可能 である。 したがって、 励磁信号発生回路 1 1および検出信号の各信号処理回路 1 9 , 2 0 , 2 1の回路構成を簡素化できるので、 磁気検出装置全体を小型， 軽 量に、 かつ低価格で構成できる。
    [0040] また、 前述した各回路を T T L回路で構成できるので、 I C化が可能であり、 装置全体をさらに小型に構成できる。
    [0041] さらに、 カウンタ 2 0の出力信号は一定レベルのデジタル信号であるので、 外 部雑音の影響を受けにくい。 また、 簡単な構成であるので、 点検補修が容易であ る。 よって、 工場の製造ライン等の悪環境条件下でも十分な測定精度を得ること ができる。
    [0042] さらに、 波形整形回路として実施例のように比較器 1 9を使用した場合には、 しきい値を変更するのみで、 例えば近接スィツチ等にも転用が可能である。
    [0043] また、 電磁誘導効果等を利用した単純なピックァップコイルを用いた従来の磁 気検出装置においては、 その測定原理から時間的に変化する磁界しか測定できな かったが、 可飽和された磁気センサ 1 6を用いることによって、 直流磁界から高 周波磁界まで広い周波数範囲に亘つて磁界を精度良く測定できる。
    [0044] また、 本発明においては、 磁気センサ 1 6の検出信号 bの波形の一部が外部磁 界に起因して変形する変形度合 （パルス幅変化） を測定して、 その変形度合いか ら外部磁界強度を検出している。 したがって、 波形そのものは温度等の外部環境 条件に影響されにくいので、 特に磁気センサ 1 6の検出信号 bに対して温度補償 対策を講ずる必要がない。
    [0045] なお、 本発明は上述した実施例に限定されるものではない。 実施例においては、 直流の外部磁界 + H 2 ， — H 3 を測定する場合について説明したが、 上述したよ うに交流の外部磁界も測定できることは勿論である。
    [0046] また、 励磁信号発生回路 1 1からィンピーダンス素子 1 5を介して磁気センサ 1 6の検出コイル 1 8に印加する交流励磁電流として三角波形状を有する高周波 励磁信号 aを用いたが、 実施例のように直流の外部磁界 + H 2 ， 一 H 3 を測定す る場合は、 低周波の励磁電流を用いても十分高い測定精度を得ることができる。 すなわち、 磁気センサ 1 6に印加する交流励磁電流の周波数は測定対象となる 外部磁界の周波数の概略 1 0倍以上の周波数が望ましいが、 測定対象磁界によつ てはこの条件を必ずしも満足していなくても十分高い測定精度を得ることが可能 である。
    [0047] さらに、 実施例においては、 磁気センサ 1 6の検出コイル 1 8に印加する交流 励磁電流の波形を三角波形状としたが、 所定実効値を有する例えばサイン波形状， 鋸歯状波形状， 対数波形状であってもよい。
    [0048] 次に、 本発明による磁気検出方法について、 図 8を参照して説明する。 図 8は 本発明の磁気検出方法を実施するためのブロック図である。 図中 1 0 1はパルス 電圧発生器で、 このパルス電圧発生器 1 0 1からは正負のパルス電圧が一定の間 隔で発生するようになっている。 このパルス電圧発生器 1 0 1の出力端子には前 記ィンピーダンス素子 1 5と、 前記磁気センサ 1 6の検出コイル 1 8との直列回 路が接続されている。 検出コイル 1 8は強磁性体のコア 1 7に巻回されている。 検出コイル 1 8の両端に発生する電圧の正負のピーク値を 1対の正電圧ピーク 検波器 1 0 4及び負電圧ピーク検波器 1 0 5で検出している。 これら各ピーク検 波器 1 0 4 , 1 0 5からのピーク検出出力を加算器 1 0 6に供給して加算処理し、 測定出力 V。 を送出するようにしている。
    [0049] このような構成においては、 磁気センサ— 1 6の検出コイル 1 8にはパルス電 圧発生器 1 0 1からパルス電圧が供給され、 このパルス電圧によって強磁性体 1 0 3 bが飽和状態に磁化される。 そして強磁性体 1 0 3 bに被測定磁界として の外部磁界が交差すると、 外部磁界の極性とその強さに対応してコイル 1 8には 正電圧と負電圧が発生する。
    [0050] しかして正電圧のピーク値 V が正電圧ピーク検波器 1 0 4によって検出され、 負電圧のピーク値 V 2 が負電圧ピーク検波器 1 0 5によって検出され、 加算器 1 0 6で V： + (一 V 2 ) の加算処理が行われて測定出力 V。 が送出されること に7よる。
    [0051] このように磁気センサ— 1 6のコイル 1 8に対してパルス電圧を供給している ので、 交流電力を供給するものに比べて消費電力は少なくなり、 省電力化を図る ことができる。 例えばパルス電圧のパルス幅てとパルス周期 Tとの比を （1 0〜 1 0 0 ) て - Tにすれば磁気センサー 1 6に供給する平均電力を 1 1 0〜1 Z 1 0 0程度に抑えることができ動力源としてバッテリ一を使用すること^充分に 可能となる。
    [0052] また、 コイル 1 8に発生する電圧のピーク値を検出するようにしているので、 T / てを 2〜1 0 0という広い幅で変化させても微小磁束の検出感度の相対感度 はほとんど変化しない。 これに対して振幅検波方式では、 T Z てが 5以上大きく なると感度が急激に低下し省電力化を図ることが困難となる。
    [0053] [図面の簡単な説明]
    [0054] 図 1は本発明の一実施例に係わる磁気検出装置の概略構成を示すプロック図、 図 2は同実施例装置の磁気センサのコアのヒステリシス特性および透磁率特性 図、
    [0055] 図 3は実施例装置の動作を示すタイムチヤ一ト、
    [0056] 図 4は従来の磁気検出装置の概略構成を示すプロック図、
    [0057] 図 5は同従来装置の動作を示すタイムチヤ一ト。
    [0058] 図 6は可飽和形磁気センサ一による測定原理を説明するための回路図。
    [0059] 図 7は図 6におけるコィルへの供給電力波形及びコィルの出力電圧波形を示す 図。
    [0060] 図 8は本発明の磁気検出方法を実施するためのプロック図。
    权利要求:
    Claims
    [請求の範囲]
    (1) 強磁性体で形成されたコアに検出コイルを巻装してなる磁気センサと、 こ の磁気センサの検出コイルに対してィンピーダンス素子を介して所定実効値を有 する交流励磁電流を印加して前記コァを飽和域まで磁化する励磁信号発生回路と、 前記検出コィルの両端から取出された検出信号の波形を所定のしきい値で正規化 する波形整形回路と、 この波形整形回路から出力された正規化信号のパルス幅を 計測する力ゥンタとを備え、 外部磁界が前記磁気センサに交差することに起因し て生じる前記パルス幅の変化から前記外部磁界強度を検出するようにした磁気検 出装置。
    (2) 強磁性体で形成されたコアに検出コイルを巻装してなる磁気センサと、 こ の磁気センサの検出コイルに対してィンピーダンス素子を介して所定実効値を有 する交流励磁電流を印加して前記コアを飽和域まで磁化する励 信号発生回路と、 前記検出コィルの両端から取出された検出信号の波形を所定のしきい値で正規化 する波形整形回路と、 この波形整形回路から出力された正規化信号のパルス幅を 平均直流成分として検出するためのローパスフィル夕とを備え、 外部磁界が前記 磁気センサに交差することに起因して生じる前記パルス幅の変化から前記外部磁 界強度を検出するようにした磁気検出装置。
    (8) 請求の範囲第 1項、 又は第 2項記載の励磁信号発生回路は、 三角波形状、 低周波波形状、 所定実効値を有するサイン波形状、 鋸歯状波形状、 対数波形状の 内のいずれか一つの波形信号を出力するものである。
    (4) 請求の範囲第 1項、 又は第 2項記載の波形成形回路は、 比較器である。
    (5) 強磁性体からなるコアに検出コィルを卷回してなる磁気センサを被測定磁 界に近接させ、 この磁気センサの検出コイルにィンピーダンス素子を介して正負 のパルス電圧を供給し、 前記コィルの両端に発生する電圧の正負のピーク値をそ れぞれ検出し、 この検出された正負のピーク値を加算し、 この加算値を前記被測 定磁界に対応する測定値とすることを特徴とする磁気検出方法。
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1991-09-05| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): CA KR |
    1991-09-05| AL| Designated countries for regional patents|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): DE FR GB IT |
    1991-10-17| WA| Withdrawal of international application|
    1992-12-28| NENP| Non-entry into the national phase in:|Ref country code: CA |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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