JPH01287489A - 超電導磁気センサ - Google Patents
超電導磁気センサInfo
- Publication number
- JPH01287489A JPH01287489A JP11747288A JP11747288A JPH01287489A JP H01287489 A JPH01287489 A JP H01287489A JP 11747288 A JP11747288 A JP 11747288A JP 11747288 A JP11747288 A JP 11747288A JP H01287489 A JPH01287489 A JP H01287489A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnetic field
- magnetic
- magnetic sensor
- bias
- superconducting
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- Pending
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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。
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、磁界の方向に依存性をもたない超電導磁気セ
ンサに、固定したバイアス磁界発生器を設は方向性をも
たせて磁界を測定できる超電導磁気センナに関するもの
である。
ンサに、固定したバイアス磁界発生器を設は方向性をも
たせて磁界を測定できる超電導磁気センナに関するもの
である。
〈従来の技術〉
弱い磁界について、高い感度と高速の特性をもつセラミ
ック高温超電導体を用いた磁気抵抗効果による磁気セン
サが開発されている。このセラミック超電導体磁気セン
サは、センサに流す電流の大きさにより、測定限界の磁
界強度及び感度を調整することはできるが、セラミック
超電導体磁気センナに磁界の方向に対する依存性がない
ので。
ック高温超電導体を用いた磁気抵抗効果による磁気セン
サが開発されている。このセラミック超電導体磁気セン
サは、センサに流す電流の大きさにより、測定限界の磁
界強度及び感度を調整することはできるが、セラミック
超電導体磁気センナに磁界の方向に対する依存性がない
ので。
そのセンサが設置されたところの磁界の強さは測定でき
るが、その磁界の方向を測定することはできなかった。
るが、その磁界の方向を測定することはできなかった。
〈発明が解決しようとする問題点〉
磁界は、強さと方向をもつ磁界ベクトルであるから、磁
界の強さのみでなく、測定する磁界の方向を測定する必
要があることが多い。本発明は、簡単な構成によって、
前記のような弱い磁界の早い変化も測定できるセラミッ
ク超電導磁気センサに、測定する磁界の方向に対する依
存性をもたせ、磁界の強さとともに、その方向も測定で
きる超電導磁気センサを提供することを目的としている
。
界の強さのみでなく、測定する磁界の方向を測定する必
要があることが多い。本発明は、簡単な構成によって、
前記のような弱い磁界の早い変化も測定できるセラミッ
ク超電導磁気センサに、測定する磁界の方向に対する依
存性をもたせ、磁界の強さとともに、その方向も測定で
きる超電導磁気センサを提供することを目的としている
。
〈問題点を解決するための手段〉
本発明は、超電導磁気センサに固定して一定方向に磁界
を印加するバイアス磁界発生器を設けるものである。磁
界ベクトルである測定する磁界と、前記のバイアス磁界
の方向の角度により ／（イア方向性をもたせることが
でき、その磁気センサの方向を変えたときの測定値、又
は、複数個の磁気センサを組合せた装置での測定により
、測定する磁界の磁界ベクトルを決定することができる
。
を印加するバイアス磁界発生器を設けるものである。磁
界ベクトルである測定する磁界と、前記のバイアス磁界
の方向の角度により ／（イア方向性をもたせることが
でき、その磁気センサの方向を変えたときの測定値、又
は、複数個の磁気センサを組合せた装置での測定により
、測定する磁界の磁界ベクトルを決定することができる
。
以上の磁気センサのバイアス磁界の発生は、超電導磁気
センサと平行に、その超電導磁気センサより幅の広い非
磁性の導体を設け、その導体に電流を流すことにより、
その電流方向と垂直な方向に発生する磁界を超電導磁気
センサに均一に印加することができる。
センサと平行に、その超電導磁気センサより幅の広い非
磁性の導体を設け、その導体に電流を流すことにより、
その電流方向と垂直な方向に発生する磁界を超電導磁気
センサに均一に印加することができる。
〈作用〉
弱い磁界に対しても感度がよく、反応が早い超電導磁気
センサに簡単な構成のバイアス磁界発生器によって、測
定する磁界の方向依存性をもたせ、測定する磁界の方向
も測定する磁気センサにしている。
センサに簡単な構成のバイアス磁界発生器によって、測
定する磁界の方向依存性をもたせ、測定する磁界の方向
も測定する磁気センサにしている。
超電導磁気センサも、バイアス磁界発生器も流す電流の
大きさにより、その感度、又は、）（イアス磁界の大き
さを変えることができ、精度のよい測定条件にして、測
定することができる。
大きさにより、その感度、又は、）（イアス磁界の大き
さを変えることができ、精度のよい測定条件にして、測
定することができる。
〈実施例〉
本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。
第１図は、本発明の超電導磁気センサ６の一実施例の基
本的構成を示している。その（ａ）図はその磁気センサ
の斜視図、（ｂ）図は正面図、（ｃ）図は右側面図であ
る。
本的構成を示している。その（ａ）図はその磁気センサ
の斜視図、（ｂ）図は正面図、（ｃ）図は右側面図であ
る。
以上の図が示しているように、絶縁板３を介して、両端
にＴｉなどのオーミック電極２とリード線５をもつセラ
ミック超電導体の磁気抵抗素子１と、バイアス磁界発生
用の導体４が設けられている。絶縁板８は、耐熱性で非
磁性のセラミックである安定化ジルコニア、又は、マグ
ネシアなどにすれば、それを基板にしてＹ−Ｂａ−Ｃｕ
−０系、又は、Ｂ １−８ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０系などの
セラミック超電導体の膜作製と、その焼成を行なうこと
ができ、磁気センサ６としても測定する磁界を乱す磁気
を発生することはない。バイアス磁界発生用の導体４を
、セラミック超電導体１より長く、かつ、幅を広くして
おけば、その導体４の縦方向に電流！を流したとき発生
する磁界を超電導体ｌに均一に印加することができる。
にＴｉなどのオーミック電極２とリード線５をもつセラ
ミック超電導体の磁気抵抗素子１と、バイアス磁界発生
用の導体４が設けられている。絶縁板８は、耐熱性で非
磁性のセラミックである安定化ジルコニア、又は、マグ
ネシアなどにすれば、それを基板にしてＹ−Ｂａ−Ｃｕ
−０系、又は、Ｂ １−８ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０系などの
セラミック超電導体の膜作製と、その焼成を行なうこと
ができ、磁気センサ６としても測定する磁界を乱す磁気
を発生することはない。バイアス磁界発生用の導体４を
、セラミック超電導体１より長く、かつ、幅を広くして
おけば、その導体４の縦方向に電流！を流したとき発生
する磁界を超電導体ｌに均一に印加することができる。
第２図は、超電導磁気センサ６の横断面図で、その導体
４に電流を流して発生する磁界の分布を示している。導
体４は、超電導体２より幅を広くしであるので、超電導
体２には方向が同じで１強さも揃ったバイアス磁界Ｈｂ
が印加されることになる。超電導体２を薄膜化しておけ
ば、印加されるバイアス磁界Ｈｂの均一性はよくなり、
磁界測定の精度は向上する。
４に電流を流して発生する磁界の分布を示している。導
体４は、超電導体２より幅を広くしであるので、超電導
体２には方向が同じで１強さも揃ったバイアス磁界Ｈｂ
が印加されることになる。超電導体２を薄膜化しておけ
ば、印加されるバイアス磁界Ｈｂの均一性はよくなり、
磁界測定の精度は向上する。
第８図は、超電導体磁気センサ６の感度と流した電流値
の関係を示したものである。図の横軸は印加した磁界の
強さで、縦軸は磁気センサ６の超電導磁気抵抗素子に発
生した抵抗で、■はその素子に流した電流の大きさＩ
ｌ＞１２＞１ ａで示している。この第３図に於て、曲
線〆はバイアス磁界を印加しないで素子に電流■を流し
たときの磁気センサの感度であり、バイアス磁界を印加
したときはバイアス磁界と、測定する磁界のベクトル和
の磁界の強さの点を示す。バイアス磁界で磁界を変えて
も磁気センサの感度曲線の形は変わらない。
の関係を示したものである。図の横軸は印加した磁界の
強さで、縦軸は磁気センサ６の超電導磁気抵抗素子に発
生した抵抗で、■はその素子に流した電流の大きさＩ
ｌ＞１２＞１ ａで示している。この第３図に於て、曲
線〆はバイアス磁界を印加しないで素子に電流■を流し
たときの磁気センサの感度であり、バイアス磁界を印加
したときはバイアス磁界と、測定する磁界のベクトル和
の磁界の強さの点を示す。バイアス磁界で磁界を変えて
も磁気センサの感度曲線の形は変わらない。
従って、バイアス磁界を印加しないときも、バイアス磁
界を印加したときも同じ感度曲線の抵抗になり、バイア
ス磁界印加による超電導体１の位置の磁界の強さの変化
を検出することができる。なお、第３図の超電導磁気抵
抗素子に流していた電流ＩＩを、小さい電流に２にする
と感度曲線■１はＩ２のように、抵抗が発生する磁界の
強さが大きく、磁界の強さに増加に対する抵抗の増加率
が少ない曲線になる。
界を印加したときも同じ感度曲線の抵抗になり、バイア
ス磁界印加による超電導体１の位置の磁界の強さの変化
を検出することができる。なお、第３図の超電導磁気抵
抗素子に流していた電流ＩＩを、小さい電流に２にする
と感度曲線■１はＩ２のように、抵抗が発生する磁界の
強さが大きく、磁界の強さに増加に対する抵抗の増加率
が少ない曲線になる。
以上のような、素子電流とその感度曲線の特性図を作っ
ておけば広い範囲について磁界の強さを測定することが
できる。
ておけば広い範囲について磁界の強さを測定することが
できる。
以上のように、本発明のバイアス磁界を発生する磁気セ
ンサは、測定する磁界ＨＭとバイアス磁界Ｈｂのベクト
ル和の磁界Ｈｓの強さも測定することができる。前記の
磁界が、第４図の関係になっていたときは、バイアス磁
界を印加しない状態で測定する磁界の強さＨＭを測定で
きる。Ｈｂは、バイアス磁界発生器の形状と電流から計
算でき、バイアス磁界Ｈｂを印加したときの磁気センサ
の測定値から、ＨＭとＨｂのベクトル和の磁界Ｈ８を測
定できる。従ってこの３つの磁界ＨＭ 、 Ｊ。
ンサは、測定する磁界ＨＭとバイアス磁界Ｈｂのベクト
ル和の磁界Ｈｓの強さも測定することができる。前記の
磁界が、第４図の関係になっていたときは、バイアス磁
界を印加しない状態で測定する磁界の強さＨＭを測定で
きる。Ｈｂは、バイアス磁界発生器の形状と電流から計
算でき、バイアス磁界Ｈｂを印加したときの磁気センサ
の測定値から、ＨＭとＨｂのベクトル和の磁界Ｈ８を測
定できる。従ってこの３つの磁界ＨＭ 、 Ｊ。
及びＨ５からＨｂとＨＭの方向がなす角θを算出するこ
とができる。
とができる。
以上のように、本発明の超電導磁気センサ６１個では、
測定する磁界の強さと、その磁界とバイアス磁界の方向
のなす角度が測定できるが、磁界の３次元の方向を決定
することができない。磁界のベクトルを正確に測定する
ためには、第５図のように本発明の超電導磁気センサを
、例えば、直角座標をなすｘ 、ｙ 、ｚ軸に磁気セン
サＳＸ＋ ＳＹｔ ＳＺを配置し、それぞれの磁気セン
サと磁界の方向との角をα、β、γを測定することによ
り、正確に磁界のベクトル量を測定することができる。
測定する磁界の強さと、その磁界とバイアス磁界の方向
のなす角度が測定できるが、磁界の３次元の方向を決定
することができない。磁界のベクトルを正確に測定する
ためには、第５図のように本発明の超電導磁気センサを
、例えば、直角座標をなすｘ 、ｙ 、ｚ軸に磁気セン
サＳＸ＋ ＳＹｔ ＳＺを配置し、それぞれの磁気セン
サと磁界の方向との角をα、β、γを測定することによ
り、正確に磁界のベクトル量を測定することができる。
この３方向の磁界を測定する磁気センサは互に一定の間
隔を設けて干渉しない構成にすることもでき、又、その
磁気センサ間の間隔をとれないときは、時間差をつけて
測定するタイムシェアリングの測定にすることもできる
。このタイムシェアリングの測定でも、超電導磁気セン
サの反応速度が極めて早いので、磁界の早い変化も測定
できるものになる。
隔を設けて干渉しない構成にすることもでき、又、その
磁気センサ間の間隔をとれないときは、時間差をつけて
測定するタイムシェアリングの測定にすることもできる
。このタイムシェアリングの測定でも、超電導磁気セン
サの反応速度が極めて早いので、磁界の早い変化も測定
できるものになる。
以上は、磁界の方向に依存性をもたないセラミック超電
導磁気紙゛捉素子を用いた磁気センサでの、磁界の方向
の測定について述べたが、磁界の方向に依存性が少ない
磁性体の磁気抵抗素子に、本発明を使用して、相方性を
高くした磁界の測定を行なわせるようにもできる。
導磁気紙゛捉素子を用いた磁気センサでの、磁界の方向
の測定について述べたが、磁界の方向に依存性が少ない
磁性体の磁気抵抗素子に、本発明を使用して、相方性を
高くした磁界の測定を行なわせるようにもできる。
バイアス磁界の発生も、磁気抵抗素子の上と下とで導体
を設け、互に逆方向になる電流を流すことにより小さい
電流で大きいバイアス磁界を発生させ、かつ、その磁気
センサの周囲の磁界の乱れを少なくする構成などを用い
ることができる。
を設け、互に逆方向になる電流を流すことにより小さい
電流で大きいバイアス磁界を発生させ、かつ、その磁気
センサの周囲の磁界の乱れを少なくする構成などを用い
ることができる。
〈発明の効果〉
弱に磁界にも高い感度をもち、極めて高速の磁界強度の
測定ができるが測定する磁界の方向に依存性がなく、従
って、磁界の方向の検出ができなかったセラミック磁気
抵抗素子を用いた磁界センサに、簡単な構造のバイアス
磁界発生器を設けることにより、前記の磁気センサに磁
界に対する依存性をもたせることができた。
測定ができるが測定する磁界の方向に依存性がなく、従
って、磁界の方向の検出ができなかったセラミック磁気
抵抗素子を用いた磁界センサに、簡単な構造のバイアス
磁界発生器を設けることにより、前記の磁気センサに磁
界に対する依存性をもたせることができた。
以上の本発明により、超電導磁気センサによりベクトル
量としての磁界を測定することができる。
量としての磁界を測定することができる。
第１図は本発明の一実施例の構成図、第２図は第１図の
実施例のバイアス磁界を示した図、第３図は超電導磁気
抵抗素子の特性の一例を示した図、第４図は各磁界のベ
クトル図、第５図は本発明の磁気センサを組合せた磁界
ベクトル測定方法を示した図である。 ｌはセラミック超電導体、２は電極、８は基板、４はバ
イアス磁界発生用導体、５はリード線、６は超電導磁気
センサである。 代理人 弁理士 杉 山 毅 至（他１名）（ｂ） 第１図 第３図
実施例のバイアス磁界を示した図、第３図は超電導磁気
抵抗素子の特性の一例を示した図、第４図は各磁界のベ
クトル図、第５図は本発明の磁気センサを組合せた磁界
ベクトル測定方法を示した図である。 ｌはセラミック超電導体、２は電極、８は基板、４はバ
イアス磁界発生用導体、５はリード線、６は超電導磁気
センサである。 代理人 弁理士 杉 山 毅 至（他１名）（ｂ） 第１図 第３図
Claims (1)
- １、超電導磁気センサに近接して平板導体からなるバイ
アス磁気発生器を設け、前記超電導磁気センサは、測定
すべき磁界の強さと、前記バイアス磁界発生器の磁界と
のベクトル和の磁界の強さを測定できる構成にしたこと
を特徴とする超電導磁気センサ。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11747288A JPH01287489A (ja) | 1988-05-13 | 1988-05-13 | 超電導磁気センサ |
| DE3888659T DE3888659T2 (de) | 1987-12-25 | 1988-12-23 | Supraleitendes Magnetwiderstandsgerät. |
| EP88312296A EP0323187B1 (en) | 1987-12-25 | 1988-12-23 | Superconductive magneto-resistive device |
| US07/289,312 US5126667A (en) | 1987-12-25 | 1988-12-23 | Superconductive magneto-resistive device for sensing an external magnetic field |
| CN88109265.7A CN1022348C (zh) | 1987-12-25 | 1988-12-24 | 超导磁阻器件 |
| US07/593,898 US5227721A (en) | 1987-12-25 | 1990-10-05 | Superconductive magnetic sensor having self induced magnetic biasing |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11747288A JPH01287489A (ja) | 1988-05-13 | 1988-05-13 | 超電導磁気センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01287489A true JPH01287489A (ja) | 1989-11-20 |
Family
ID=14712534
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11747288A Pending JPH01287489A (ja) | 1987-12-25 | 1988-05-13 | 超電導磁気センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01287489A (ja) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53139512A (en) * | 1977-05-11 | 1978-12-05 | Mitsubishi Electric Corp | Information detector |
| JPS548292A (en) * | 1977-06-20 | 1979-01-22 | Hitachi Ltd | Control rod for reactor |
| JPS57187671A (en) * | 1981-05-15 | 1982-11-18 | Nec Corp | Magnetism sensor |
| JPS5917175A (ja) * | 1982-07-20 | 1984-01-28 | Aisin Seiki Co Ltd | 極低温用磁場検出素子 |
-
1988
- 1988-05-13 JP JP11747288A patent/JPH01287489A/ja active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53139512A (en) * | 1977-05-11 | 1978-12-05 | Mitsubishi Electric Corp | Information detector |
| JPS548292A (en) * | 1977-06-20 | 1979-01-22 | Hitachi Ltd | Control rod for reactor |
| JPS57187671A (en) * | 1981-05-15 | 1982-11-18 | Nec Corp | Magnetism sensor |
| JPS5917175A (ja) * | 1982-07-20 | 1984-01-28 | Aisin Seiki Co Ltd | 極低温用磁場検出素子 |
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