JP3144871B2 - 透磁率測定装置 - Google Patents
透磁率測定装置Info
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- Measuring Magnetic Variables (AREA)
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は薄膜磁性材料の高周波に
おける実効透磁率およびその実数部と虚数部を可及的に
少ない誤差で求めることを可能とする透磁率測定装置に
関する。
おける実効透磁率およびその実数部と虚数部を可及的に
少ない誤差で求めることを可能とする透磁率測定装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】従来、磁性材料の透磁率測定方法とし
て、インダクタンス法、ヨーク法などが利用されてい
る。これらの方法ではコイルの分布容量に起因する自己
共振のために、高周波での測定は困難であった。これら
に代わる方法として差動コイルを用いた透磁率測定方法
が知られている。
て、インダクタンス法、ヨーク法などが利用されてい
る。これらの方法ではコイルの分布容量に起因する自己
共振のために、高周波での測定は困難であった。これら
に代わる方法として差動コイルを用いた透磁率測定方法
が知られている。
【0003】差動コイルを用いた透磁率測定装置の検出
部の構造は、特開昭61−57871号公報に開示され
ている。すなわち、図6に示すように、この透磁率測定
装置は、断面が矩形状の磁界発生用コイル2に励磁用の
高周波電源4からの電圧を印加して交番磁界を発生さ
せ、磁界発生用コイル2によって発生させられた交番磁
界に対して面が直交するように、該磁界発生用コイル2
内に8字状に巻回する測定用差動コイル6および磁界検
出用コイル8を設け、測定用差動コイル6の一方のコイ
ル部中に透磁率測定試料(以下、単に試料とも記す)9
を挿入し、測定用差動コイル6の出力電圧EB と磁界検
出用コイル8の出力電圧EH との比、μ=(EB /
EH )・(SH /SB )から透磁率を測定する。ここ
で、SH は磁界検出用コイル8の実効面積、SB は試料
9の断面積である。
部の構造は、特開昭61−57871号公報に開示され
ている。すなわち、図6に示すように、この透磁率測定
装置は、断面が矩形状の磁界発生用コイル2に励磁用の
高周波電源4からの電圧を印加して交番磁界を発生さ
せ、磁界発生用コイル2によって発生させられた交番磁
界に対して面が直交するように、該磁界発生用コイル2
内に8字状に巻回する測定用差動コイル6および磁界検
出用コイル8を設け、測定用差動コイル6の一方のコイ
ル部中に透磁率測定試料(以下、単に試料とも記す)9
を挿入し、測定用差動コイル6の出力電圧EB と磁界検
出用コイル8の出力電圧EH との比、μ=(EB /
EH )・(SH /SB )から透磁率を測定する。ここ
で、SH は磁界検出用コイル8の実効面積、SB は試料
9の断面積である。
【0004】前記の従来技術において、磁界発生用コイ
ル2内に配設される測定用差動コイル6および磁界用検
出コイル8は、例えば、透磁率の小さいガラス材料等で
形成された枠体に細い導線を巻回することにより得てい
る。
ル2内に配設される測定用差動コイル6および磁界用検
出コイル8は、例えば、透磁率の小さいガラス材料等で
形成された枠体に細い導線を巻回することにより得てい
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】然しながら、前記構成
では、寸法精度がさほどに向上することなく、従って、
製品としてばらつきが出て、正確な透磁率の測定が困難
である。
では、寸法精度がさほどに向上することなく、従って、
製品としてばらつきが出て、正確な透磁率の測定が困難
である。
【0006】しかも、試料の挿入度合によって異なる透
磁率が測定されることになり、測定結果に信頼性が得ら
れない難点がある。
磁率が測定されることになり、測定結果に信頼性が得ら
れない難点がある。
【0007】本発明は前記の不都合を克服するためにな
されたものであって、簡単な構成で確実に、すなわち、
測定誤差が少なく且つ迅速に透磁率を測定することが可
能であり、しかも測定部の寸法精度に優れた透磁率測定
装置を提供することを目的とする。
されたものであって、簡単な構成で確実に、すなわち、
測定誤差が少なく且つ迅速に透磁率を測定することが可
能であり、しかも測定部の寸法精度に優れた透磁率測定
装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、本発明は、ほぼ一様な交番磁界を発生する磁界発
生用コイルと、前記磁界発生用コイル中に配設された磁
界検出用コイル並びに測定用差動コイルとを備え測定用
差動コイルの出力電圧と磁界検出用コイルの出力電圧と
から透磁率を測定する透磁率測定装置において、前記磁
界検出用コイルと測定用差動コイルとは単一の基板上に
巻回形成されていることを特徴とする。
めに、本発明は、ほぼ一様な交番磁界を発生する磁界発
生用コイルと、前記磁界発生用コイル中に配設された磁
界検出用コイル並びに測定用差動コイルとを備え測定用
差動コイルの出力電圧と磁界検出用コイルの出力電圧と
から透磁率を測定する透磁率測定装置において、前記磁
界検出用コイルと測定用差動コイルとは単一の基板上に
巻回形成されていることを特徴とする。
【0009】
【作用】基板上に形成された測定用差動コイルに対して
試料を接近させ、その出力電圧を得る。一方、前記測定
用差動コイルが空心状態の時の出力電圧を得て、両出力
電圧の差を求め、誤差によって前記測定用差動コイルの
出力電圧の値を補正して磁界検出用コイルの出力電圧と
の比から透磁率を測定する。この時、測定用差動コイル
と磁界検出用コイルとは基板上に設けられているため
に、寸法精度が向上し、正確且つ迅速に透磁率の測定が
達成される。
試料を接近させ、その出力電圧を得る。一方、前記測定
用差動コイルが空心状態の時の出力電圧を得て、両出力
電圧の差を求め、誤差によって前記測定用差動コイルの
出力電圧の値を補正して磁界検出用コイルの出力電圧と
の比から透磁率を測定する。この時、測定用差動コイル
と磁界検出用コイルとは基板上に設けられているため
に、寸法精度が向上し、正確且つ迅速に透磁率の測定が
達成される。
【0010】
【実施例】以下本発明を実施例により説明する。
【0011】図1において、参照符号10は、本発明に
係る透磁率測定装置を示す。この透磁率測定装置10
は、基本的には、基台12と前記基台12にボルト14
によって固定される案内部材16と、前記案内部材16
が臨む磁気検出回路18とから基本的に構成されてい
る。
係る透磁率測定装置を示す。この透磁率測定装置10
は、基本的には、基台12と前記基台12にボルト14
によって固定される案内部材16と、前記案内部材16
が臨む磁気検出回路18とから基本的に構成されてい
る。
【0012】案内部材16は、図1から容易に諒解され
る通り、その長手方向中央部に沿って蟻溝20が設けら
れており、前記蟻溝20には摺動部材22が摺動自在に
嵌合されている。摺動部材22の先端部は試料Wの固着
部位として利用する。この場合、摺動部材22を変位さ
せるために、把手24が設けられている。なお、参照符
号26は前記蟻溝20の一方の端部に設けられた摺動部
材22のそれ以上の変位を阻止するためのストッパを示
している。
る通り、その長手方向中央部に沿って蟻溝20が設けら
れており、前記蟻溝20には摺動部材22が摺動自在に
嵌合されている。摺動部材22の先端部は試料Wの固着
部位として利用する。この場合、摺動部材22を変位さ
せるために、把手24が設けられている。なお、参照符
号26は前記蟻溝20の一方の端部に設けられた摺動部
材22のそれ以上の変位を阻止するためのストッパを示
している。
【0013】前記案内部材16は磁気検出回路18に臨
む。磁気検出回路18はCチャンネル上に折曲形成され
た励磁用コイル28と前記励磁用コイル28の、図にお
いて、垂直方向中央に配設されるプリント基板30と、
前記プリント基板30に設けられる8の字状コイル(後
述)の出力を外部へと取り出すためのターミナル部32
とから構成される。
む。磁気検出回路18はCチャンネル上に折曲形成され
た励磁用コイル28と前記励磁用コイル28の、図にお
いて、垂直方向中央に配設されるプリント基板30と、
前記プリント基板30に設けられる8の字状コイル(後
述)の出力を外部へと取り出すためのターミナル部32
とから構成される。
【0014】励磁用コイル28とプリント基板30とは
固着されており、さらに前記プリント基板30に穿設さ
れた孔部にボルト34を挿通して前記案内部材16の螺
溝に螺合することにより磁気検出回路18と一体化され
ている。
固着されており、さらに前記プリント基板30に穿設さ
れた孔部にボルト34を挿通して前記案内部材16の螺
溝に螺合することにより磁気検出回路18と一体化され
ている。
【0015】図3並びに図4に前記プリント基板30の
配線構造を示す。図3から容易に諒解される通り、プリ
ント基板30の一方の面には一本の導体42を実質的に
8字状に湾曲乃至屈曲形成して測定用差動コイル44が
形成され、また、図4に示すように、プリント基板30
の他方の面に導体46を湾曲乃至屈曲させて磁界検出用
コイル48として形成している。測定用差動コイル44
の出力側は図示しない導線を介して第1ターミナル50
に接続され、磁界検出用コイル48の出力側は、同様に
第2ターミナル52に接続されている。また、励磁用コ
イル28の出力側は第3ターミナル54に接続される。
なお、図中、参照符号56a、56bはスルーホールを
示し、また、参照符号57はプリント基板30に画成さ
れた矩形状の第1のスペースを示すとともに、さらに参
照符号58は前記第1スペース57の下方に画成された
試料挿入用の第2スペースを示す。
配線構造を示す。図3から容易に諒解される通り、プリ
ント基板30の一方の面には一本の導体42を実質的に
8字状に湾曲乃至屈曲形成して測定用差動コイル44が
形成され、また、図4に示すように、プリント基板30
の他方の面に導体46を湾曲乃至屈曲させて磁界検出用
コイル48として形成している。測定用差動コイル44
の出力側は図示しない導線を介して第1ターミナル50
に接続され、磁界検出用コイル48の出力側は、同様に
第2ターミナル52に接続されている。また、励磁用コ
イル28の出力側は第3ターミナル54に接続される。
なお、図中、参照符号56a、56bはスルーホールを
示し、また、参照符号57はプリント基板30に画成さ
れた矩形状の第1のスペースを示すとともに、さらに参
照符号58は前記第1スペース57の下方に画成された
試料挿入用の第2スペースを示す。
【0016】次に、前記のように構成される透磁率測定
装置10の回路構成について、図5以降を参照して説明
する。
装置10の回路構成について、図5以降を参照して説明
する。
【0017】該透磁率測定装置10は磁界発生のための
高周波電源としての発振器60を備えて、発振器60か
らの発振出力はフィルタ・アッテネータ62に供給して
波形整形し、かつレベルを発振器60の発振周波数に比
例して減衰させ、高周波電力増幅器64に供給して電力
増幅し、該高周波電力増幅器64の出力電圧を励磁用コ
イル28に印加して、ほぼ均一な交番磁界を発生させ
る。
高周波電源としての発振器60を備えて、発振器60か
らの発振出力はフィルタ・アッテネータ62に供給して
波形整形し、かつレベルを発振器60の発振周波数に比
例して減衰させ、高周波電力増幅器64に供給して電力
増幅し、該高周波電力増幅器64の出力電圧を励磁用コ
イル28に印加して、ほぼ均一な交番磁界を発生させ
る。
【0018】励磁用コイル28によって発生した交番磁
界と鎖交して発生した測定用差動コイル44の出力電圧
および磁界検出用コイル48の出力電圧は夫々第2ター
ミナル52、第1ターミナル50を介して2チャンネル
高周波増幅器66に供給され、それぞれ各別に増幅され
る。2チャンネル高周波増幅器66によって増幅された
測定用差動コイル44の出力電圧および磁界検出用コイ
ル48の出力電圧は2チャンネルミキサ68に供給され
て、発振器70からの発振周波数とそれぞれ各別に周波
数混合され中間周波信号に周波数変換される。
界と鎖交して発生した測定用差動コイル44の出力電圧
および磁界検出用コイル48の出力電圧は夫々第2ター
ミナル52、第1ターミナル50を介して2チャンネル
高周波増幅器66に供給され、それぞれ各別に増幅され
る。2チャンネル高周波増幅器66によって増幅された
測定用差動コイル44の出力電圧および磁界検出用コイ
ル48の出力電圧は2チャンネルミキサ68に供給され
て、発振器70からの発振周波数とそれぞれ各別に周波
数混合され中間周波信号に周波数変換される。
【0019】中間周波信号に変換された測定用差動コイ
ル44の出力電圧および磁界検出用コイル48の出力電
圧は2チャンネル中間周波増幅器72に供給して、それ
ぞれ各別に中間周波数成分のみを選択増幅する。2チャ
ンネル中間周波増幅器72によって増幅された測定用差
動コイル44の出力電圧および磁界検出用コイル48の
出力電圧は2チャンネルA/D変換器およびメモリ74
に供給してデジタルデータに各別に変換し、発振器60
の発振周波数f1 で励磁されたときの振幅データとして
それぞれ2チャンネルA/D変換器およびメモリ74の
メモリに一旦格納する。
ル44の出力電圧および磁界検出用コイル48の出力電
圧は2チャンネル中間周波増幅器72に供給して、それ
ぞれ各別に中間周波数成分のみを選択増幅する。2チャ
ンネル中間周波増幅器72によって増幅された測定用差
動コイル44の出力電圧および磁界検出用コイル48の
出力電圧は2チャンネルA/D変換器およびメモリ74
に供給してデジタルデータに各別に変換し、発振器60
の発振周波数f1 で励磁されたときの振幅データとして
それぞれ2チャンネルA/D変換器およびメモリ74の
メモリに一旦格納する。
【0020】2チャンネル中間周波増幅器72によって
増幅された測定用差動コイル44の出力電圧および磁界
検出用コイル48の出力電圧は位相検波器およびA/D
変換器76に供給し、2チャンネル中間周波増幅器72
で増幅された磁界検出用コイル48の出力位相を基準と
して2チャンネル中間周波増幅器72で増幅された測定
用差動コイル44の出力位相と2チャンネル中間周波増
幅器72で増幅された磁界検出用コイル48の出力位相
との位相差を位相検波して直流電圧として取り出し、デ
ジタルデータに変換して出力する。この場合、A/D変
換は低い周波数をサンプルパルスとして位相検波出力を
サンプリングし、デジタルデータに変換しているため、
位相検波器およびA/D変換器76は一時的なメモリと
しても作用している。
増幅された測定用差動コイル44の出力電圧および磁界
検出用コイル48の出力電圧は位相検波器およびA/D
変換器76に供給し、2チャンネル中間周波増幅器72
で増幅された磁界検出用コイル48の出力位相を基準と
して2チャンネル中間周波増幅器72で増幅された測定
用差動コイル44の出力位相と2チャンネル中間周波増
幅器72で増幅された磁界検出用コイル48の出力位相
との位相差を位相検波して直流電圧として取り出し、デ
ジタルデータに変換して出力する。この場合、A/D変
換は低い周波数をサンプルパルスとして位相検波出力を
サンプリングし、デジタルデータに変換しているため、
位相検波器およびA/D変換器76は一時的なメモリと
しても作用している。
【0021】2チャンネルA/D変換器およびメモリ7
4に格納した測定用差動コイル44の出力電圧振幅デー
タおよび磁界検出用コイル48の出力電圧振幅データ、
位相検波器およびA/D変換器76で変換された位相差
データは、入/出力装置78を介してマイクロコンピュ
ータ80に供給して、マイクロコンピュータ80に読み
込む。
4に格納した測定用差動コイル44の出力電圧振幅デー
タおよび磁界検出用コイル48の出力電圧振幅データ、
位相検波器およびA/D変換器76で変換された位相差
データは、入/出力装置78を介してマイクロコンピュ
ータ80に供給して、マイクロコンピュータ80に読み
込む。
【0022】マイクロコンピュータ80はプログラムを
格納したROM、作業領域を有するRAM等を含み、外
部メモリ82と接続されており、ROMに格納されたプ
ログラムおよび外部メモリ82と協働して、機能的に所
定期間毎に発振器60の発振周波数を、例えば、1MH
zずつ順次変化させる発振周波数制御手段80a、中間
周波数を、例えば、100kHzとしたとき、発振器6
0の発振周波数+100kHzの発振周波数に発振器7
0の発振周波数を制御する発振周波数制御手段80b、
発振器60の発振周波数に比例して入力レベルを減衰さ
せるフィルタ・アッテネータ62におけるアッテネータ
の減衰率制御手段80c、2チャンネルA/D変換器お
よびメモリ74のメモリに格納した測定用差動コイル4
4の出力電圧振幅データおよび磁界検出用コイル48の
出力電圧振幅データ、位相検波器およびA/D変換器7
6で変換された位相差データを読み込んで外部メモリ8
2に格納するメモリ制御手段80dを備えている。
格納したROM、作業領域を有するRAM等を含み、外
部メモリ82と接続されており、ROMに格納されたプ
ログラムおよび外部メモリ82と協働して、機能的に所
定期間毎に発振器60の発振周波数を、例えば、1MH
zずつ順次変化させる発振周波数制御手段80a、中間
周波数を、例えば、100kHzとしたとき、発振器6
0の発振周波数+100kHzの発振周波数に発振器7
0の発振周波数を制御する発振周波数制御手段80b、
発振器60の発振周波数に比例して入力レベルを減衰さ
せるフィルタ・アッテネータ62におけるアッテネータ
の減衰率制御手段80c、2チャンネルA/D変換器お
よびメモリ74のメモリに格納した測定用差動コイル4
4の出力電圧振幅データおよび磁界検出用コイル48の
出力電圧振幅データ、位相検波器およびA/D変換器7
6で変換された位相差データを読み込んで外部メモリ8
2に格納するメモリ制御手段80dを備えている。
【0023】さらに、マイクロコンピュータ80は、機
能的に、外部メモリ82に格納された空心状態のときの
測定用差動コイル44の出力電圧振幅データ、試料Wを
挿入したときにおける測定用差動コイル44の出力電圧
振幅データ、空心状態のときの測定用差動コイル44の
出力電圧の位相差データ、および試料Wを挿入したとき
における測定用差動コイル44の出力電圧の位相差デー
タに基づいて、試料Wを挿入時の測定用差動コイル44
の出力電圧から空心状態のときの測定用差動コイル44
の出力電圧をベクトル減算して補正された測定用差動コ
イル44の出力電圧を得る補正演算手段80e、補正さ
れた測定用差動コイル44の出力電圧と磁界検出用コイ
ル48の出力電圧との比を演算して透磁率を演算する透
磁率演算手段80fを備えている。
能的に、外部メモリ82に格納された空心状態のときの
測定用差動コイル44の出力電圧振幅データ、試料Wを
挿入したときにおける測定用差動コイル44の出力電圧
振幅データ、空心状態のときの測定用差動コイル44の
出力電圧の位相差データ、および試料Wを挿入したとき
における測定用差動コイル44の出力電圧の位相差デー
タに基づいて、試料Wを挿入時の測定用差動コイル44
の出力電圧から空心状態のときの測定用差動コイル44
の出力電圧をベクトル減算して補正された測定用差動コ
イル44の出力電圧を得る補正演算手段80e、補正さ
れた測定用差動コイル44の出力電圧と磁界検出用コイ
ル48の出力電圧との比を演算して透磁率を演算する透
磁率演算手段80fを備えている。
【0024】さらに、マイクロコンピュータ80は、必
要に応じて演算した結果を出力するための出力手段とし
てのプリンタ・ディスプレイ装置84を制御して、透磁
率等を提示する表示制御手段80gも備えている。
要に応じて演算した結果を出力するための出力手段とし
てのプリンタ・ディスプレイ装置84を制御して、透磁
率等を提示する表示制御手段80gも備えている。
【0025】本発明に係る透磁率測定装置10は基本的
に以上のように構成されるものであり、次にその作用並
びに効果について説明する。
に以上のように構成されるものであり、次にその作用並
びに効果について説明する。
【0026】先ず、摺動部材22の先端部に、図1に示
すように、薄板状の磁性体からなる試料Wを、例えば、
セロテープ等で貼着する。そして、把手24を介して摺
動部材22を蟻溝20に沿ってプリント基板30方向へ
と移動させ、前記摺動部材22の先端部のストッパ26
が当接すると、試料Wはその長手方向の中央部分がプリ
ント基板30の第2スペース58に進入した状態にな
る。ここで、透磁率の測定が開始される。
すように、薄板状の磁性体からなる試料Wを、例えば、
セロテープ等で貼着する。そして、把手24を介して摺
動部材22を蟻溝20に沿ってプリント基板30方向へ
と移動させ、前記摺動部材22の先端部のストッパ26
が当接すると、試料Wはその長手方向の中央部分がプリ
ント基板30の第2スペース58に進入した状態にな
る。ここで、透磁率の測定が開始される。
【0027】先ず、発振器60の発振周波数は発振周波
数制御手段80aによって1〜100MHzまで1MH
zおきにその周波数が制御されるものとして説明する。
試料Wを挿入前に、空心状態で発振周波数制御手段80
aおよび80bの制御のもとに所定時間間隔毎に同期し
て発振器60の発振周波数は1MHz、2MHz、3M
Hz、…に、発振器70の発振周波数は1.1MHz、
2.1MHz、3.1MHz…に制御され、発振器60
の発振周波数の変更と同期して減衰率制御手段80cの
制御のもとにフィルタ・アッテネータ62の減衰率が周
波数の逆数に比例するよう制御される。
数制御手段80aによって1〜100MHzまで1MH
zおきにその周波数が制御されるものとして説明する。
試料Wを挿入前に、空心状態で発振周波数制御手段80
aおよび80bの制御のもとに所定時間間隔毎に同期し
て発振器60の発振周波数は1MHz、2MHz、3M
Hz、…に、発振器70の発振周波数は1.1MHz、
2.1MHz、3.1MHz…に制御され、発振器60
の発振周波数の変更と同期して減衰率制御手段80cの
制御のもとにフィルタ・アッテネータ62の減衰率が周
波数の逆数に比例するよう制御される。
【0028】各コイルによって検出される電圧Vは磁界
の強さをH=A・exp jωt(Aは振幅定数、ωは発振
器60の発振出力の角周波数)とすると、V∝dH/d
t=jωHとなり、電圧Vは角周波数ωに比例する。し
たがって、各コイルの出力電圧レベルは角周波数に比例
して増大する。したがって、例えば、1MHzの場合に
比較して100MHzの場合は100倍の高電圧となる
ため、高周波電力増幅器64の利得を大きくとると、高
周波電力増幅器64が飽和してしまう。これを防止する
ため、減衰率を制御する。減衰率の制御に代わって高周
波電力増幅器64の利得を制御してもよい。
の強さをH=A・exp jωt(Aは振幅定数、ωは発振
器60の発振出力の角周波数)とすると、V∝dH/d
t=jωHとなり、電圧Vは角周波数ωに比例する。し
たがって、各コイルの出力電圧レベルは角周波数に比例
して増大する。したがって、例えば、1MHzの場合に
比較して100MHzの場合は100倍の高電圧となる
ため、高周波電力増幅器64の利得を大きくとると、高
周波電力増幅器64が飽和してしまう。これを防止する
ため、減衰率を制御する。減衰率の制御に代わって高周
波電力増幅器64の利得を制御してもよい。
【0029】減衰された発振器60からの発振出力は高
周波電力増幅器64によって電力増幅され、励磁用コイ
ル28に印加されて、励磁用コイル28によって交番磁
界が発生させられる。測定用差動コイル44および磁界
検出用コイル48はこの交番磁界に鎖交し、測定用差動
コイル44および磁界検出用コイル48から電圧が発生
される。この両電圧は2チャンネル高周波増幅器66に
おいてそれぞれ増幅され、2チャンネルミキサ68にお
いて発振器70の発振周波信号と周波数混合されて、中
間周波信号に変換される。ここで、中間周波数は100
kHzである。
周波電力増幅器64によって電力増幅され、励磁用コイ
ル28に印加されて、励磁用コイル28によって交番磁
界が発生させられる。測定用差動コイル44および磁界
検出用コイル48はこの交番磁界に鎖交し、測定用差動
コイル44および磁界検出用コイル48から電圧が発生
される。この両電圧は2チャンネル高周波増幅器66に
おいてそれぞれ増幅され、2チャンネルミキサ68にお
いて発振器70の発振周波信号と周波数混合されて、中
間周波信号に変換される。ここで、中間周波数は100
kHzである。
【0030】中間周波数に変換された両信号は2チャン
ネル中間周波増幅器72において100kHzの信号が
それぞれ選択増幅され、増幅された両中間周波信号は2
チャンネルA/D変換器およびメモリ74において各別
にデジタル化されて、両振幅データが2チャンネルA/
D変換器およびメモリ74のメモリに発振器60の発振
周波数に対応して一旦格納される。
ネル中間周波増幅器72において100kHzの信号が
それぞれ選択増幅され、増幅された両中間周波信号は2
チャンネルA/D変換器およびメモリ74において各別
にデジタル化されて、両振幅データが2チャンネルA/
D変換器およびメモリ74のメモリに発振器60の発振
周波数に対応して一旦格納される。
【0031】また、位相検波器およびA/D変換器76
において、磁界検出用コイル48の出力電圧の位相を基
準に測定用差動コイル44の出力電圧の位相と磁界検出
用コイル48の出力電圧の位相との位相差が位相検波さ
れて、デジタル化されて出力される。
において、磁界検出用コイル48の出力電圧の位相を基
準に測定用差動コイル44の出力電圧の位相と磁界検出
用コイル48の出力電圧の位相との位相差が位相検波さ
れて、デジタル化されて出力される。
【0032】ここで、2チャンネル高周波増幅器66の
入力レベルは大きくとも1mVP-P以下であり、これを
2チャンネルA/D変換器およびメモリ74、位相検波
器およびA/D変換器76の入力端で1VP-P の振幅レ
ベルとするには、70〜80dBの電圧利得が必要であ
るが、1MHz〜100MHzの範囲で振幅特性、位相
特性が共に良好な状態で実現するような2チャンネル高
周波増幅器66は実現困難である。従って、本実施例に
おいては、2チャンネル高周波増幅器66の電圧利得を
約40dBとし、他の利得は2チャンネル中間周波増幅
器72において得ている。
入力レベルは大きくとも1mVP-P以下であり、これを
2チャンネルA/D変換器およびメモリ74、位相検波
器およびA/D変換器76の入力端で1VP-P の振幅レ
ベルとするには、70〜80dBの電圧利得が必要であ
るが、1MHz〜100MHzの範囲で振幅特性、位相
特性が共に良好な状態で実現するような2チャンネル高
周波増幅器66は実現困難である。従って、本実施例に
おいては、2チャンネル高周波増幅器66の電圧利得を
約40dBとし、他の利得は2チャンネル中間周波増幅
器72において得ている。
【0033】上記の作用が発振器60の発振周波数変更
毎に行われて、測定用差動コイル44の出力電圧の振幅
データおよび位相差データがメモリ制御手段80dの制
御のもとに外部メモリ82に発振器60の発振周波数に
対応して格納される。これが1MHz間隔で1MHz〜
100MHzにわたって行われることになる。したがっ
て、アナログ的にいえば、空心状態のときの測定用差動
コイル44の出力電圧EB2sin (ωt+θ2 )が発振器
60の発振周波数に対応して外部メモリ82に格納され
た状態となる。
毎に行われて、測定用差動コイル44の出力電圧の振幅
データおよび位相差データがメモリ制御手段80dの制
御のもとに外部メモリ82に発振器60の発振周波数に
対応して格納される。これが1MHz間隔で1MHz〜
100MHzにわたって行われることになる。したがっ
て、アナログ的にいえば、空心状態のときの測定用差動
コイル44の出力電圧EB2sin (ωt+θ2 )が発振器
60の発振周波数に対応して外部メモリ82に格納され
た状態となる。
【0034】次に、測定用差動コイル44の一方のコイ
ル部中に試料Wが挿入されて、試料Wが挿入された状態
において、上記と同様にして、測定用差動コイル44の
出力電圧の振幅データおよび位相差データと、磁界検出
用コイル48の出力電圧の振幅データとがメモリ制御手
段80dの制御のもとに外部メモリ82に発振器60の
発振周波数に対応して格納される。これが1MHz間隔
で1MHz〜100MHzにわたって行われることにな
る。この場合は、磁界検出用コイル48の出力電圧の振
幅データも格納されている。したがって、アナログ的に
いえば、試料Wが挿入された状態での測定用差動コイル
44の出力電圧EB1sin (ωt+θ1 )と、磁界検出用
コイル48の出力電圧EH sin ωtとが発振器60の発
振周波数に対応して外部メモリ82に格納された状態と
なる。
ル部中に試料Wが挿入されて、試料Wが挿入された状態
において、上記と同様にして、測定用差動コイル44の
出力電圧の振幅データおよび位相差データと、磁界検出
用コイル48の出力電圧の振幅データとがメモリ制御手
段80dの制御のもとに外部メモリ82に発振器60の
発振周波数に対応して格納される。これが1MHz間隔
で1MHz〜100MHzにわたって行われることにな
る。この場合は、磁界検出用コイル48の出力電圧の振
幅データも格納されている。したがって、アナログ的に
いえば、試料Wが挿入された状態での測定用差動コイル
44の出力電圧EB1sin (ωt+θ1 )と、磁界検出用
コイル48の出力電圧EH sin ωtとが発振器60の発
振周波数に対応して外部メモリ82に格納された状態と
なる。
【0035】発振器60の発振周波数が100MHzに
達するまで実行されたときは、補正演算手段80eの制
御のもとに試料Wが挿入された状態での測定用差動コイ
ル44の出力電圧の振幅データおよび位相差データか
ら、空心状態での測定用差動コイル44の出力電圧の振
幅データおよび位相差データがベクトル減算されること
によって補正演算がなされる。このベクトル減算は周波
数毎に行われる。
達するまで実行されたときは、補正演算手段80eの制
御のもとに試料Wが挿入された状態での測定用差動コイ
ル44の出力電圧の振幅データおよび位相差データか
ら、空心状態での測定用差動コイル44の出力電圧の振
幅データおよび位相差データがベクトル減算されること
によって補正演算がなされる。このベクトル減算は周波
数毎に行われる。
【0036】この補正演算をアナログ的に説明すれば、
次の如くである。
次の如くである。
【0037】試料Wが挿入された状態での測定用差動コ
イル44の出力電圧はEB1sin (ωt+θ1 )、空心状
態のときの測定用差動コイル44の出力電圧はEB2sin
(ωt+θ2 )、磁界検出用コイル48の出力電圧はE
H sin ωtであって、試料Wが挿入された状態での補正
された測定用差動コイル44の出力電圧をEB sin (ω
t+θ)とする。
イル44の出力電圧はEB1sin (ωt+θ1 )、空心状
態のときの測定用差動コイル44の出力電圧はEB2sin
(ωt+θ2 )、磁界検出用コイル48の出力電圧はE
H sin ωtであって、試料Wが挿入された状態での補正
された測定用差動コイル44の出力電圧をEB sin (ω
t+θ)とする。
【0038】ここで、θ1 、θ2 およびθは磁界検出用
コイル48の出力電圧EH sin ωtを基準としたときの
位相である。
コイル48の出力電圧EH sin ωtを基準としたときの
位相である。
【0039】上記から、補正演算は EB sin (ωt+θ)=EB1sin (ωt+θ1 )−EB2sin (ωt+θ2 ) である。
【0040】左辺EB sin (ωt+θ)はEB (cos θ
sinωt+sin θ cosωt)と書ける。
sinωt+sin θ cosωt)と書ける。
【0041】一方、右辺は、 EB1sin (ωt+θ1 )−EB2sin (ωt+θ2 ) =(EB1cos θ1 −EB2cos θ2 )sin ωt +(EB1sin θ1 −EB2sin θ2 )cos ωt である。したがってEB は |EB |=√{EB1 2 +EB2 2 −2EB1EB2cos (θ1 −θ2 )} となり、位相角θは θ=tan -1{(EB1sin θ1 −EB2sin θ2 )/ (EB1cos θ1 −EB2cos θ2 )} となって、補正される。
【0042】この補正に続いて透磁率演算手段80fの
制御のもとに、(EB /EH )の演算がなされて、透磁
率μが求まる。この演算は周波数毎に行われる。なお、
透磁率測定装置10が定まり、試料Wの断面積を常に一
定にしておけば(SH /SB)は一定であり、この演算
は省略してある。この透磁率演算の結果をプリンタ・デ
ィスプレイ装置84に提示することによって、測定透磁
率が周波数毎のテーブルとしても周波数に対するグラフ
としても提示できる。さらに、EB とEH との位相角δ
=θも演算されて、透磁率|μ|cos δから透磁率の実
数部が、|μ|sin δから透磁率の虚数部が演算され
る。さらに損失(tan δ)についても(sin δ/cos
δ)から演算される。これらの提示も勿論可能である。
制御のもとに、(EB /EH )の演算がなされて、透磁
率μが求まる。この演算は周波数毎に行われる。なお、
透磁率測定装置10が定まり、試料Wの断面積を常に一
定にしておけば(SH /SB)は一定であり、この演算
は省略してある。この透磁率演算の結果をプリンタ・デ
ィスプレイ装置84に提示することによって、測定透磁
率が周波数毎のテーブルとしても周波数に対するグラフ
としても提示できる。さらに、EB とEH との位相角δ
=θも演算されて、透磁率|μ|cos δから透磁率の実
数部が、|μ|sin δから透磁率の虚数部が演算され
る。さらに損失(tan δ)についても(sin δ/cos
δ)から演算される。これらの提示も勿論可能である。
【0043】なお、上記したように空心状態のときの測
定と試料Wを挿入状態での測定を1MHz毎に行うため
に、周波数によって測定用差動コイル44、磁界検出用
コイル48の浮遊容量および2チャンネル高周波増幅器
66の入力端の浮遊容量による影響を軽減させることが
できる。
定と試料Wを挿入状態での測定を1MHz毎に行うため
に、周波数によって測定用差動コイル44、磁界検出用
コイル48の浮遊容量および2チャンネル高周波増幅器
66の入力端の浮遊容量による影響を軽減させることが
できる。
【0044】なお、上記した一実施例において、空心状
態のときに1MHz〜100MHzまでの測定を行い、
次いで試料Wを挿入した状態で1MHz〜100MHz
までの測定を行う場合を例示したが、同一周波数で空心
状態のときと試料Wを挿入した状態のときとを交互に測
定して、1MHz〜100MHzまでの測定を行っても
よい。
態のときに1MHz〜100MHzまでの測定を行い、
次いで試料Wを挿入した状態で1MHz〜100MHz
までの測定を行う場合を例示したが、同一周波数で空心
状態のときと試料Wを挿入した状態のときとを交互に測
定して、1MHz〜100MHzまでの測定を行っても
よい。
【0045】また、空心状態のときの測定を1MHz毎
に行う場合を例示したが、空心状態のときの測定を試料
Wが挿入された状態での測定の周波数間隔に対し、数倍
の周波数間隔で行っても、充分な場合もある。この場合
は、空心状態のときの測定用差動コイル44の出力電圧
の振幅データおよび位相差データとして次の周波数での
測定まではその直前の測定値で補間することになる。
に行う場合を例示したが、空心状態のときの測定を試料
Wが挿入された状態での測定の周波数間隔に対し、数倍
の周波数間隔で行っても、充分な場合もある。この場合
は、空心状態のときの測定用差動コイル44の出力電圧
の振幅データおよび位相差データとして次の周波数での
測定まではその直前の測定値で補間することになる。
【0046】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、摺動部
材を介してワークを透磁率測定用のコイル内に挿入する
ことができる。そして、この場合、透磁率測定用の基板
は測定用差動コイルと磁界検出用コイルとを備えた単一
の基板から構成されているために、寸法誤差等を生ずる
ことがない。従って、安定した透磁率の測定ができる。
しかも、摺動部材は案内部材に対してストッパを介して
位置決めされるために、常に測定位置が定まった状態に
ある。従って、多数の試料を測定する場合であっても、
安定した測定誤差のない結果が得られる。しかも、該摺
動部材に試料としての薄膜磁性材料を固定して孔部に挿
入可能な固着部位を設けているので、試料の位置決めが
容易である。
材を介してワークを透磁率測定用のコイル内に挿入する
ことができる。そして、この場合、透磁率測定用の基板
は測定用差動コイルと磁界検出用コイルとを備えた単一
の基板から構成されているために、寸法誤差等を生ずる
ことがない。従って、安定した透磁率の測定ができる。
しかも、摺動部材は案内部材に対してストッパを介して
位置決めされるために、常に測定位置が定まった状態に
ある。従って、多数の試料を測定する場合であっても、
安定した測定誤差のない結果が得られる。しかも、該摺
動部材に試料としての薄膜磁性材料を固定して孔部に挿
入可能な固着部位を設けているので、試料の位置決めが
容易である。
【0047】さらに、本発明によれば、透磁率測定試料
が挿入されていない空心状態のときの測定用差動コイル
の出力電圧を透磁率測定試料が挿入された状態のときに
おける測定用差動コイルの出力電圧からベクトル減算し
て補正し、補正後の測定用差動コイルの出力電圧と磁界
検出用コイルの出力電圧との比から透磁率を測定するよ
うにしたため、測定用差動コイルの製作上の制約等か
ら、測定用差動コイルを形成する2つのコイル部の有効
面積を等しく形成することができない場合においても、
これが補正されて実質的に測定用差動コイルを形成する
2つのコイル部の有効面積を等しく形成したのと等価と
なって、透磁率を正確に測定することができる効果があ
る。
が挿入されていない空心状態のときの測定用差動コイル
の出力電圧を透磁率測定試料が挿入された状態のときに
おける測定用差動コイルの出力電圧からベクトル減算し
て補正し、補正後の測定用差動コイルの出力電圧と磁界
検出用コイルの出力電圧との比から透磁率を測定するよ
うにしたため、測定用差動コイルの製作上の制約等か
ら、測定用差動コイルを形成する2つのコイル部の有効
面積を等しく形成することができない場合においても、
これが補正されて実質的に測定用差動コイルを形成する
2つのコイル部の有効面積を等しく形成したのと等価と
なって、透磁率を正確に測定することができる効果があ
る。
【図1】本発明の一実施例の装置の分解斜視図である。
【図2】図1に示す装置の斜視図である。
【図3】図1並びに図2の装置に組み込まれる基板の正
面図である。
面図である。
【図4】図3に示す基板の背面図である。
【図5】本発明の一実施例の構成を示すブロック図であ
る。
る。
【図6】本発明が適用される透磁率測定装置の検出部の
構成を示す斜視図である。
構成を示す斜視図である。
10…透磁率測定装置 12…基台 16…案内部材 18…磁気検出回路 22…摺動部材 24…把手 28…励磁用コイル 44…測定用差動コイル 48…磁界検出用コイル 50、52、54…ターミナル 60…発振器 62…フィルタ・アッテネータ 64…高周波電力増幅器 66…2チャンネル高周波増幅器 68…2チャンネルミキサ 70…発振器 72…2チャンネル中間周波増幅器 74…2チャンネルA/D変換器およびメモリ 76…位相検波器およびA/D変換器 80…マイクロコンピュータ 80a、80b…発振周波数制御手段 80c…減衰率制御手段 80d…メモリ制御手段 80e…補正演算手段 80f…透磁率演算手段 80g…表示制御手段 82…外部メモリ 84…プリンタ・ディスプレイ装置 W…試料
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平7−104044(JP,A) 特開 平5−264705(JP,A) 特開 平5−232203(JP,A) 特開 平4−19584(JP,A) 特開 昭61−57871(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01R 33/00 - 33/18
Claims (5)
- 【請求項1】ほぼ一様な交番磁界を発生する磁界発生用
コイルと、前記磁界発生用コイル中に配設された磁界検
出用コイル並びに測定用差動コイルとを備え測定用差動
コイルの出力電圧と磁界検出用コイルの出力電圧とから
透磁率を測定する透磁率測定装置において、 前記磁界検出用コイルと測定用差動コイルとは単一の基
板上に巻回形成されていることを特徴とする透磁率測定
装置。 - 【請求項2】請求項1記載の透磁率測定装置において、
前記基板の測定用差動コイルの中心部位を貫通して試料
挿入用の孔部が画成されていることを特徴とする透磁率
測定装置。 - 【請求項3】請求項2記載の透磁率測定装置において、
試料挿入用の孔部に対して案内部材を近接配置し、前記
案内部材に摺動部材を係合させて該摺動部材に固定され
た試料を前記孔部に挿入することを特徴とする透磁率測
定装置。 - 【請求項4】請求項3記載の透磁率測定装置において、
案内部材に前記摺動部材を所定位置で停止させるストッ
パを設けることを特徴とする透磁率測定装置。 - 【請求項5】請求項3または4記載の透磁率測定装置に
おいて、前記摺動部材に試料としての薄膜磁性材料の固
着部位を形成することを特徴とする透磁率測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03819892A JP3144871B2 (ja) | 1992-02-25 | 1992-02-25 | 透磁率測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03819892A JP3144871B2 (ja) | 1992-02-25 | 1992-02-25 | 透磁率測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05264705A JPH05264705A (ja) | 1993-10-12 |
| JP3144871B2 true JP3144871B2 (ja) | 2001-03-12 |
Family
ID=12518657
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03819892A Expired - Fee Related JP3144871B2 (ja) | 1992-02-25 | 1992-02-25 | 透磁率測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3144871B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4638713B2 (ja) * | 2004-10-29 | 2011-02-23 | 一郎 笹田 | センサ用コイル及びそれを用いた磁気センサ |
| JP2008039409A (ja) * | 2006-08-01 | 2008-02-21 | Nec Tokin Corp | 浮力型磁気方位検知素子 |
| JP6960655B2 (ja) * | 2017-03-31 | 2021-11-05 | 国立大学法人 筑波大学 | 磁性材料の磁気特性測定方法および磁性材料の磁気特性測定装置 |
| CN113296034B (zh) * | 2021-05-27 | 2025-04-15 | 中国科学院高能物理研究所 | 磁铁磁场测量用的线圈固定装置 |
| CN115767872B (zh) * | 2022-10-31 | 2025-10-28 | 兰州泰基离子技术有限公司 | 铁芯主导型磁铁的离散性测量垫补方法 |
-
1992
- 1992-02-25 JP JP03819892A patent/JP3144871B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05264705A (ja) | 1993-10-12 |
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