JPH0361152B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0361152B2 JPH0361152B2 JP15946081A JP15946081A JPH0361152B2 JP H0361152 B2 JPH0361152 B2 JP H0361152B2 JP 15946081 A JP15946081 A JP 15946081A JP 15946081 A JP15946081 A JP 15946081A JP H0361152 B2 JPH0361152 B2 JP H0361152B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnetic
- coil
- detection coil
- magnetic field
- winding
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 51
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 claims description 3
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 63
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 17
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 12
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 4
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 4
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical group [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000005347 demagnetization Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
- G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
- G01R33/04—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using the flux-gate principle
- G01R33/045—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using the flux-gate principle in single-, or multi-aperture elements
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
Description
本発明は、フラツクスゲート磁気検知器特に２
軸の検出系を有し、小型で精度の高い磁界ベクト
ル検知器の構成法に関するものである。 一般に、微弱な磁界を検出する方法として、矩
形ヒステリシス特性を有する高透磁率磁心を飽和
に到る迄、交流励磁し、磁束変化中の印加外部磁
界成分に比例した励磁周波数の第２高調波成分を
抽出する所謂フラツクスゲート方式が用いられ
る。 第１図はこのフラツクスゲート方式磁気検知器
の動作原理を示す図である。第１図１−１はフラ
ツクスゲート磁気検知器の構成を示す系統図で図
中１は高透磁率を有するリング型磁心を示し、３
の励磁コイルが一様に巻線されている。（図はそ
の一部のみを示している）４は磁心１を交流励磁
する為の駆動器を示し、図の如く○→←●方向に
交互に励磁界HDrを発生させる。 図中２，２′は磁心中の磁束変化を検出する検
出コイルを示し本図では磁心Ａ部、Ｂ部の磁束に
鎖交する様に巻線されている。さて、外部磁界
HSが存在しない場合は、検出コイル２，２′に対
し、磁心Ａ，Ｂ部は互いに逆向きのＢ−Ｈ曲線を
描き、励磁界に対し対称となる。第１図１−２の
細実線で示した曲線（横軸は励磁界HDr縦軸は磁
束Ｂ）がこの様子を示している。外部印加磁界
HSが検出コイルの中心軸に対して図の如くθの
角度で存在する場合、図１−２のＢ−Ｈ曲線は破
線で示す如くバイアスされ、非対称な曲線とな
る。図１−２中の太実線は、此の時の磁束変化の
状態を説明の為例示したもので、図１−３は上記
太実線部分を抜き出したものであり、番号〜
は下表の状態に対応している。
軸の検出系を有し、小型で精度の高い磁界ベクト
ル検知器の構成法に関するものである。 一般に、微弱な磁界を検出する方法として、矩
形ヒステリシス特性を有する高透磁率磁心を飽和
に到る迄、交流励磁し、磁束変化中の印加外部磁
界成分に比例した励磁周波数の第２高調波成分を
抽出する所謂フラツクスゲート方式が用いられ
る。 第１図はこのフラツクスゲート方式磁気検知器
の動作原理を示す図である。第１図１−１はフラ
ツクスゲート磁気検知器の構成を示す系統図で図
中１は高透磁率を有するリング型磁心を示し、３
の励磁コイルが一様に巻線されている。（図はそ
の一部のみを示している）４は磁心１を交流励磁
する為の駆動器を示し、図の如く○→←●方向に
交互に励磁界HDrを発生させる。 図中２，２′は磁心中の磁束変化を検出する検
出コイルを示し本図では磁心Ａ部、Ｂ部の磁束に
鎖交する様に巻線されている。さて、外部磁界
HSが存在しない場合は、検出コイル２，２′に対
し、磁心Ａ，Ｂ部は互いに逆向きのＢ−Ｈ曲線を
描き、励磁界に対し対称となる。第１図１−２の
細実線で示した曲線（横軸は励磁界HDr縦軸は磁
束Ｂ）がこの様子を示している。外部印加磁界
HSが検出コイルの中心軸に対して図の如くθの
角度で存在する場合、図１−２のＢ−Ｈ曲線は破
線で示す如くバイアスされ、非対称な曲線とな
る。図１−２中の太実線は、此の時の磁束変化の
状態を説明の為例示したもので、図１−３は上記
太実線部分を抜き出したものであり、番号〜
は下表の状態に対応している。
【表】
磁心Ａ，Ｂ部は〜の状態を励磁界の時間的
な変化に従つて連続的に繰り返すことになる。上
記の表中、両磁心部が飽和状態は磁束変化が
無い為、検出コイルに電圧は誘起されず、又状態
は両磁心部共、非飽和状態にあり、磁束の変
化量は等しく、逆向きの為、検出コイルでは誘起
電圧は相殺される。状態は一方の磁心が
飽和、他方が非飽和状態にあり、検出コイルには
外部磁界に比例し、励磁界の倍周波数成分を有す
る信号が誘起される。なお外部磁界Hsの存在し
ない場合、状態は存在しない。 図１−１中の５，５′は外部の印加磁界に比例
した倍周波成分を抽出する為の帯域通過フイルタ
ーを示している。帯域通過フイルターの中心周波
数は、励磁周波数をf0とすれば20に設定され
る。図１−１中の７，７′は位相検波器を示し、
帯域通過フイルター５，５′の出力を位相検出し、
直流HsEに変換する。図１−１中の８は周波数
20の発振器を示し、６の分周器で0の周波数に
変換し、それぞれ駆動器４、位相検波器７，７′
に供給する。 なお検出器の出力は次の様に表わされる。 Ｅ(f)＝K1N〔SAdBA(f)dt −SBdBB(f)／dt〕 ……(1) Ｎ：検出コイルの巻線 BA(f)，BB(f)：磁心Ａ，Ｂ部の磁束密度 SA，SB：磁心Ａ，Ｂ部の断面積 K1：振巾定数 (1)式の解はＢ−Ｈ曲線と駆動磁界の数学的な表
現の違いに依つて、種々与えられているが、駆動
磁界を時間と共に増減する三角波と仮定した場合
の解を下記に示す。 Ｅ(f)＝K2Ｎ・S0μd／（１＋kμd）Hs……
(2) Ｎ：検出コイル巻数0 ：励磁周波数 Ｓ：断面積、SA＝SBの場合 μd：微分透磁率μd＝dB：dH Ｋ：減磁定数 HS：印加外部磁界 以上が、フラツクスゲート方式として公知の磁
気検知器の動作原理であり、種々の構造の物が実
用に供されている。特に磁心がリング型（あるい
は方形）の物は、第１図１−１の如く直交する２
つの主検出コイル２，２′を設置することも可能
であり各々の検出コイルには、先に見た如く印加
外部磁界のコイル軸に対して直角方向成分が検出
される。即ち、２次元的、磁界ベクトルの検出器
が容易に構成され検出系の特性が直交座標系を有
する様に構成することも可能である。 本発明は、検出器が外部印加磁界に対して直交
座標系を構成する高精度で経済的な磁気検知器を
提供するものである。検出系の軸を直交して配す
る事は最も一般的で、又簡易的な方法であるが次
の欠点を有している。 検出コイル軸を幾何学的に直交しても、電気
的検出系は直交系にならない。第２図に従つて
説明を行う。図中２０，２２の破線はそれぞれ
検出コイルを示し、中心軸が直交するｘ，ｙ軸
を有している。２１，２３はそれぞれ、巻数Ｎ
のｙ，ｘ検出コイ ルの中心軸を示し、直交軸
ｙ，ｘに対して誤差角Δθyi Δθxiを有してい
る。この事は、検出感度を上げる為、検出コイ
ルは多数巻線される事、従つて、中心軸に対し
て巾を持つて巻線される事から、容易に理解さ
れる。又、検知器を小型化すればする程この誤
差角の問題が大きくなる。 (2)式から検出器ｘ，ｙの出力Vsx，Vsyはそ
れぞれ次の如くなる。 Vsx＝K2Ｓ・0μd／（１＋kμ0）N 〓i=1 cosθxiHscosθ ……(3) Hscosθ＝HsxN 〓i=1 cosθxi＝Ncosδx と置けば ＝K2Ｓ・0，μd.N／（１＋kμ0）Hsx・cosδx…
…(3)′ 同様に Hssinθ＝HsθN 〓i=1 cosθyi＝Ncosδθ と置けば Vsy＝K2Ｓ・0・μd／（１＋k0μ0）N 〓 〓i=1 cosθyi・Hssinθ＝K2Ｓ・0・μd・Ｎ／（１＋kμ
0）Hsx・cosδx……(4) 即ち誤差角δx・δyを有する。従つて検出系
は斜交座標系を構成する。 検出コイルの対向する部分の磁心の磁気特性
の僅かな不均一及び断面積の僅かな交差がある
場合、外部印加磁界よりはるかに強大な励磁界
の磁束変化による出力は検出コイルで相殺され
る事なく、その第２高調波成分は出力する。即
ち、外部印加磁界が存在しなくても出力が生じ
るオフセツト成分の存在となる。 第３図は以上に述べた如く、検出コイル軸の
幾何学的直交軸を有する磁気検知器の特性が偏
心した斜交系を構成する様子を示している。図
中ｘ，ｙは磁気検知器の幾何学的中心Ｏを通る
直交座標軸、hx，hyは磁界ベクトルHsの各軸
方向成分を示し、x′，y′はオフセツト成分Ho
（ｘ，ｙ軸方向成分hox，hoy）の存在に依り偏
心した斜交座標系を示し、磁界ベクトルHsの
各軸方向成分hy′，hx′を有する。直交系に対す
る誤差角はそれぞれδx，δyとする。 hx＝Hscosθ，hy＝Hssinθと表わされ方位角
θはθ＝tan-1hx′／hy′として求められる。し
かるに此の様な検出器にあつては hx′＝Hscos（θ−δx）−hox hy′＝Hssin（θ
＋δy）−hoyと表わされ方位角θ′は θ′＝tan-1Hssin（θ−δx）−hox／Hssin（θ＋δy
）−hoyとなり cosδx，cosδy１，sinδx，sinδyδx，δy
とすれば方位角誤差θ−θ′ θ−θ′＝tan-1Hscosθ／Hssinθ −tan-1Hscosθ−δxsinθ−hox／Hssinθ＋δycos
θ−hoy となる。 以上述べた欠点は、磁気検知器を小型化すれば
する程、顕著に表わされる。即ち検知コイルの幾
何学的精度及びコイルの巻き巾と巻き径の問題、
及びリングコア磁心として通常用いられる高透磁
率環状巻き鉄心の、巻き始め、巻き終り部に生じ
る磁気特性の不均一性が無視できなくなり、直交
性を有する検知器の構成は困難となる。 本発明は磁心をつつみ込む様にした検出コイル
の主巻線と、主巻線の両側または片側に磁気に鎖
交する様にした補助巻線で検出コイルを構成し、
各々の検出コイルの指向性が直交する様に主巻
線、補助巻線の巻き数比を定める事を特徴とす
る。以下添付図面に従つて説明する。第４図に本
発明の一実施例を示す。図中ｘ，ｙは磁気検知器
の幾何学的中心を通る直交座標系であり、検知コ
イルの幾何学的中心と一致していても一致してい
なくても良い。４２，４３はそれぞれ検知コイル
の主巻線で指向性基軸４４，４５はそれぞれｘ，
ｙ軸に対して誤差角δx，δyを持つている。４７，
４６は、主巻線４３の補助巻線を示し、指向性の
基軸４８はｙ軸に対してθsyの角度を持つている。
４６，４７の補助巻線は、駆動磁界に対し差動に
なる様に巻線され、主巻線の巻き方向に対する関
係は、δyとθsyの関係で定まり、同方向あるいは
逆方向となる。なお、励磁巻線は本図では省略し
てある。 また、磁心の磁気特性の不均一、断面積のバラ
ツキに依つて起る励磁界第２高調波成分のオフセ
ツトは補助巻線に依つて次の様に打ち消す事がで
きる。即ち(1)式より、以上の不均一な成分は次の
如く表わす。 ΔVox＝K1（NAXSAX−NBXSBX）dΔBX／dt ……（1′） Δoy＝K1（NAySAy−NBySBy）dΔBy／dt ……（2′） ΔVox，ΔVoyは４２，４３，５０と５１，４
６，４７のオフセツト電圧、SAX，SBX，SAy，SBy
は夫々検出コイルの対向する部分の断面積を示
し、ΔBx，ΔByはこの対向する部分の磁気特性
の差を示している。NAX，NBX，NAy，NByは主巻
線と補助巻線の巻数を合わせたもので、NAX＝
NX＋m1XNBX＝NX＋m2XNAy＝Ny＋m1yNBy＝Ny
＋m2yと表わされる。（NX：４２の巻数、Ny：４
３の巻数、m1X：５０の巻数、m2X：５１の巻数、
m1y：４６の巻数、m2y：４７の巻数）(7)，(8)式
でNAXSAX＝NBXSBX，NAySAy＝NBySByとなる様な
巻数に設定すればオフセツトはゼロ、即ち外部磁
界が無い場合の出力はゼロとなる。m1Xとm2Xの
巻数差をΔmx＝m1X−m2X，m1yとm2yの差Δmy＝
m1y−m2yとすれば SAX／SB＝NX＋m2X／NX＋m1X ＝NX＋m1X−ΔmX／Nx＋m1XSAX／SBX＝K3X とすれば ΔmX＝（K3X−１）（NX＋m1X）同様にΔmy＝
（K3y−１）（Ny＋m1y）となる。即ち、補助巻線
の巻数に差ΔmX，Δmyを持たせる事でオフセツ
トは除去できる。 ５０，５１は主巻線４２の補助巻線で、指向性
の基軸４９はｘ軸対し、角度θsxを持つている。
主巻線４２の巻方向との関係は、δaとδsxとの関
係で定まる。なお、４２，５１，５０及び４３，
４６，４７は夫々同一検出コイルを構成し、主巻
線は磁心をつつみ込む様に、また補助巻線は夫々
磁心に鎖交する様に巻かれているものとする。検
出器の出力を式(2)の如く表わすとすれば４２，５
０，５１の出力Vsxは(3)から Vsx＝K2S0μd／（１＋kμ0）N 〓i=1 Hscos（θ−θi）＋n 〓j=1 Hscos（θ−θj） K2S0μd／（１＋kμ0）（Ｎ＋mX）cos
θ−（Nδx＋mXθsx）sinθ……(5) Ｎ：主巻線４２の巻数、mX：補助巻線５０，
５１の巻数、θ：磁場Hsの方位角 mX＝−Nδx／θsxとすれば、誤差項は消却出
来、指向性の基軸はｘ軸と一致する。補助巻線の
差方向はδx・θsxが同符号であれば、逆方向、異
符号で同方向へｍ回巻けば良い。 ４３，４７，４６の出力θsyも同様に VsyK2S0μd／（１＋kμ0）（Ｎ＋mysin
θ−（Nδy＋myθsy）cosθ……(6) Ｎ：主巻線４３の巻数、my：補助巻線４６，
４７の巻数 my＝−Nδy／θsyとすれば、誤差項は消却さ
れ、指向性はｙ軸と一致する。以上の如く、補助
巻線に依つて指向性が互いに直交する検出系が構
成される。 第５図は第４図の場合の巻線の例を示してい
る。５３はリングコア磁心を示し、励磁巻線は省
略してある。主巻線５４と補助巻線５６，５７で
ｙ側検出コイル５１を構成し、主巻線５８を補助
巻線６０，６１でｘ側検出コイル５２を構成して
いる。補助巻線の巻数及び巻き方向は誤差角とオ
フセツトによつて決まる事は前に述べたとおりで
ある。 第６図は、補助巻線を主巻線の両端に分割した
実施例を示している。図中、主巻線６３と補助巻
線６７，６９，７０，７２でｙ側検出コイルを構
成し、主巻線６５と補助巻線７３，７５，７７，
７８でｘ側検出コイルを構成している。本図は主
巻線の基軸が斜交している例を示し、指向性の基
軸６３，６６がそれぞれ直交座標軸に対してδx，
δy傾斜していることを示している。 先の説明から理解されるように、主巻線の幾何
学的な直交は必要でなく、又補助巻線を左右に分
割することも同じ原理で直交補正、オフセツト補
正できる事は明らかである。 第７図は第６図の構成の巻線側を示し、８０は
磁心を示し励磁巻線は省いてある。図中、主巻線
８１と補助巻線８２，８３，８４，８５でｙ側検
出コイルを構成し、主巻線８６と補助巻線８７，
８８，８９，９０でｘ側検出コイルを構成してい
る。補助巻線の巻き数、巻き方向はそれぞれ補助
コイルの基軸の角度と主コイルの指向性基軸の角
度（直交座標軸に対する）がオフセツトによつて
定まる。 以上述べた如く、本発明によれば、極めて簡単
な構成で磁気検知器の幾何学的中心を通る直交基
準座標系と同一の指向性基軸を有する検知器の構
成ができる。さらに検出コイルの直交性及びその
精度は要求しない。また、磁心の高度の均一性を
要求しなくても高精度の磁気検知器を構成するこ
とができ、なお、これ迄検出コイルの感度係数
（振巾定数）については触れなかつたが、同検出
コイルの振巾定数を一致させる事は第１図１−１
の動作原理図に於てｘ側、ｙ側の帯域フイルタ、
５，５′位相検波器７，７′の増巾率を調整する事
で簡単に行うことができ、以上の方法で検出コイ
ルの指向性を正規直交座標系にすることができ
る。 なお本発明の効果、実施の態様を追記すれば次
の通りである。 本磁気検知器は補助巻線の位置・角度を決め
ておけば、主巻線を施こした段階での計測値か
ら補助巻線の巻き数、方向を決定でき、主巻線
と補助巻線を同一線で構成すれば、コイルの端
末処理時に簡単に補助コイルを作成できる。 磁気検知器の幾何学的精度、磁心の均一値は
要求されず、低価格で小型な磁気検知器を構成
することができる。
な変化に従つて連続的に繰り返すことになる。上
記の表中、両磁心部が飽和状態は磁束変化が
無い為、検出コイルに電圧は誘起されず、又状態
は両磁心部共、非飽和状態にあり、磁束の変
化量は等しく、逆向きの為、検出コイルでは誘起
電圧は相殺される。状態は一方の磁心が
飽和、他方が非飽和状態にあり、検出コイルには
外部磁界に比例し、励磁界の倍周波数成分を有す
る信号が誘起される。なお外部磁界Hsの存在し
ない場合、状態は存在しない。 図１−１中の５，５′は外部の印加磁界に比例
した倍周波成分を抽出する為の帯域通過フイルタ
ーを示している。帯域通過フイルターの中心周波
数は、励磁周波数をf0とすれば20に設定され
る。図１−１中の７，７′は位相検波器を示し、
帯域通過フイルター５，５′の出力を位相検出し、
直流HsEに変換する。図１−１中の８は周波数
20の発振器を示し、６の分周器で0の周波数に
変換し、それぞれ駆動器４、位相検波器７，７′
に供給する。 なお検出器の出力は次の様に表わされる。 Ｅ(f)＝K1N〔SAdBA(f)dt −SBdBB(f)／dt〕 ……(1) Ｎ：検出コイルの巻線 BA(f)，BB(f)：磁心Ａ，Ｂ部の磁束密度 SA，SB：磁心Ａ，Ｂ部の断面積 K1：振巾定数 (1)式の解はＢ−Ｈ曲線と駆動磁界の数学的な表
現の違いに依つて、種々与えられているが、駆動
磁界を時間と共に増減する三角波と仮定した場合
の解を下記に示す。 Ｅ(f)＝K2Ｎ・S0μd／（１＋kμd）Hs……
(2) Ｎ：検出コイル巻数0 ：励磁周波数 Ｓ：断面積、SA＝SBの場合 μd：微分透磁率μd＝dB：dH Ｋ：減磁定数 HS：印加外部磁界 以上が、フラツクスゲート方式として公知の磁
気検知器の動作原理であり、種々の構造の物が実
用に供されている。特に磁心がリング型（あるい
は方形）の物は、第１図１−１の如く直交する２
つの主検出コイル２，２′を設置することも可能
であり各々の検出コイルには、先に見た如く印加
外部磁界のコイル軸に対して直角方向成分が検出
される。即ち、２次元的、磁界ベクトルの検出器
が容易に構成され検出系の特性が直交座標系を有
する様に構成することも可能である。 本発明は、検出器が外部印加磁界に対して直交
座標系を構成する高精度で経済的な磁気検知器を
提供するものである。検出系の軸を直交して配す
る事は最も一般的で、又簡易的な方法であるが次
の欠点を有している。 検出コイル軸を幾何学的に直交しても、電気
的検出系は直交系にならない。第２図に従つて
説明を行う。図中２０，２２の破線はそれぞれ
検出コイルを示し、中心軸が直交するｘ，ｙ軸
を有している。２１，２３はそれぞれ、巻数Ｎ
のｙ，ｘ検出コイ ルの中心軸を示し、直交軸
ｙ，ｘに対して誤差角Δθyi Δθxiを有してい
る。この事は、検出感度を上げる為、検出コイ
ルは多数巻線される事、従つて、中心軸に対し
て巾を持つて巻線される事から、容易に理解さ
れる。又、検知器を小型化すればする程この誤
差角の問題が大きくなる。 (2)式から検出器ｘ，ｙの出力Vsx，Vsyはそ
れぞれ次の如くなる。 Vsx＝K2Ｓ・0μd／（１＋kμ0）N 〓i=1 cosθxiHscosθ ……(3) Hscosθ＝HsxN 〓i=1 cosθxi＝Ncosδx と置けば ＝K2Ｓ・0，μd.N／（１＋kμ0）Hsx・cosδx…
…(3)′ 同様に Hssinθ＝HsθN 〓i=1 cosθyi＝Ncosδθ と置けば Vsy＝K2Ｓ・0・μd／（１＋k0μ0）N 〓 〓i=1 cosθyi・Hssinθ＝K2Ｓ・0・μd・Ｎ／（１＋kμ
0）Hsx・cosδx……(4) 即ち誤差角δx・δyを有する。従つて検出系
は斜交座標系を構成する。 検出コイルの対向する部分の磁心の磁気特性
の僅かな不均一及び断面積の僅かな交差がある
場合、外部印加磁界よりはるかに強大な励磁界
の磁束変化による出力は検出コイルで相殺され
る事なく、その第２高調波成分は出力する。即
ち、外部印加磁界が存在しなくても出力が生じ
るオフセツト成分の存在となる。 第３図は以上に述べた如く、検出コイル軸の
幾何学的直交軸を有する磁気検知器の特性が偏
心した斜交系を構成する様子を示している。図
中ｘ，ｙは磁気検知器の幾何学的中心Ｏを通る
直交座標軸、hx，hyは磁界ベクトルHsの各軸
方向成分を示し、x′，y′はオフセツト成分Ho
（ｘ，ｙ軸方向成分hox，hoy）の存在に依り偏
心した斜交座標系を示し、磁界ベクトルHsの
各軸方向成分hy′，hx′を有する。直交系に対す
る誤差角はそれぞれδx，δyとする。 hx＝Hscosθ，hy＝Hssinθと表わされ方位角
θはθ＝tan-1hx′／hy′として求められる。し
かるに此の様な検出器にあつては hx′＝Hscos（θ−δx）−hox hy′＝Hssin（θ
＋δy）−hoyと表わされ方位角θ′は θ′＝tan-1Hssin（θ−δx）−hox／Hssin（θ＋δy
）−hoyとなり cosδx，cosδy１，sinδx，sinδyδx，δy
とすれば方位角誤差θ−θ′ θ−θ′＝tan-1Hscosθ／Hssinθ −tan-1Hscosθ−δxsinθ−hox／Hssinθ＋δycos
θ−hoy となる。 以上述べた欠点は、磁気検知器を小型化すれば
する程、顕著に表わされる。即ち検知コイルの幾
何学的精度及びコイルの巻き巾と巻き径の問題、
及びリングコア磁心として通常用いられる高透磁
率環状巻き鉄心の、巻き始め、巻き終り部に生じ
る磁気特性の不均一性が無視できなくなり、直交
性を有する検知器の構成は困難となる。 本発明は磁心をつつみ込む様にした検出コイル
の主巻線と、主巻線の両側または片側に磁気に鎖
交する様にした補助巻線で検出コイルを構成し、
各々の検出コイルの指向性が直交する様に主巻
線、補助巻線の巻き数比を定める事を特徴とす
る。以下添付図面に従つて説明する。第４図に本
発明の一実施例を示す。図中ｘ，ｙは磁気検知器
の幾何学的中心を通る直交座標系であり、検知コ
イルの幾何学的中心と一致していても一致してい
なくても良い。４２，４３はそれぞれ検知コイル
の主巻線で指向性基軸４４，４５はそれぞれｘ，
ｙ軸に対して誤差角δx，δyを持つている。４７，
４６は、主巻線４３の補助巻線を示し、指向性の
基軸４８はｙ軸に対してθsyの角度を持つている。
４６，４７の補助巻線は、駆動磁界に対し差動に
なる様に巻線され、主巻線の巻き方向に対する関
係は、δyとθsyの関係で定まり、同方向あるいは
逆方向となる。なお、励磁巻線は本図では省略し
てある。 また、磁心の磁気特性の不均一、断面積のバラ
ツキに依つて起る励磁界第２高調波成分のオフセ
ツトは補助巻線に依つて次の様に打ち消す事がで
きる。即ち(1)式より、以上の不均一な成分は次の
如く表わす。 ΔVox＝K1（NAXSAX−NBXSBX）dΔBX／dt ……（1′） Δoy＝K1（NAySAy−NBySBy）dΔBy／dt ……（2′） ΔVox，ΔVoyは４２，４３，５０と５１，４
６，４７のオフセツト電圧、SAX，SBX，SAy，SBy
は夫々検出コイルの対向する部分の断面積を示
し、ΔBx，ΔByはこの対向する部分の磁気特性
の差を示している。NAX，NBX，NAy，NByは主巻
線と補助巻線の巻数を合わせたもので、NAX＝
NX＋m1XNBX＝NX＋m2XNAy＝Ny＋m1yNBy＝Ny
＋m2yと表わされる。（NX：４２の巻数、Ny：４
３の巻数、m1X：５０の巻数、m2X：５１の巻数、
m1y：４６の巻数、m2y：４７の巻数）(7)，(8)式
でNAXSAX＝NBXSBX，NAySAy＝NBySByとなる様な
巻数に設定すればオフセツトはゼロ、即ち外部磁
界が無い場合の出力はゼロとなる。m1Xとm2Xの
巻数差をΔmx＝m1X−m2X，m1yとm2yの差Δmy＝
m1y−m2yとすれば SAX／SB＝NX＋m2X／NX＋m1X ＝NX＋m1X−ΔmX／Nx＋m1XSAX／SBX＝K3X とすれば ΔmX＝（K3X−１）（NX＋m1X）同様にΔmy＝
（K3y−１）（Ny＋m1y）となる。即ち、補助巻線
の巻数に差ΔmX，Δmyを持たせる事でオフセツ
トは除去できる。 ５０，５１は主巻線４２の補助巻線で、指向性
の基軸４９はｘ軸対し、角度θsxを持つている。
主巻線４２の巻方向との関係は、δaとδsxとの関
係で定まる。なお、４２，５１，５０及び４３，
４６，４７は夫々同一検出コイルを構成し、主巻
線は磁心をつつみ込む様に、また補助巻線は夫々
磁心に鎖交する様に巻かれているものとする。検
出器の出力を式(2)の如く表わすとすれば４２，５
０，５１の出力Vsxは(3)から Vsx＝K2S0μd／（１＋kμ0）N 〓i=1 Hscos（θ−θi）＋n 〓j=1 Hscos（θ−θj） K2S0μd／（１＋kμ0）（Ｎ＋mX）cos
θ−（Nδx＋mXθsx）sinθ……(5) Ｎ：主巻線４２の巻数、mX：補助巻線５０，
５１の巻数、θ：磁場Hsの方位角 mX＝−Nδx／θsxとすれば、誤差項は消却出
来、指向性の基軸はｘ軸と一致する。補助巻線の
差方向はδx・θsxが同符号であれば、逆方向、異
符号で同方向へｍ回巻けば良い。 ４３，４７，４６の出力θsyも同様に VsyK2S0μd／（１＋kμ0）（Ｎ＋mysin
θ−（Nδy＋myθsy）cosθ……(6) Ｎ：主巻線４３の巻数、my：補助巻線４６，
４７の巻数 my＝−Nδy／θsyとすれば、誤差項は消却さ
れ、指向性はｙ軸と一致する。以上の如く、補助
巻線に依つて指向性が互いに直交する検出系が構
成される。 第５図は第４図の場合の巻線の例を示してい
る。５３はリングコア磁心を示し、励磁巻線は省
略してある。主巻線５４と補助巻線５６，５７で
ｙ側検出コイル５１を構成し、主巻線５８を補助
巻線６０，６１でｘ側検出コイル５２を構成して
いる。補助巻線の巻数及び巻き方向は誤差角とオ
フセツトによつて決まる事は前に述べたとおりで
ある。 第６図は、補助巻線を主巻線の両端に分割した
実施例を示している。図中、主巻線６３と補助巻
線６７，６９，７０，７２でｙ側検出コイルを構
成し、主巻線６５と補助巻線７３，７５，７７，
７８でｘ側検出コイルを構成している。本図は主
巻線の基軸が斜交している例を示し、指向性の基
軸６３，６６がそれぞれ直交座標軸に対してδx，
δy傾斜していることを示している。 先の説明から理解されるように、主巻線の幾何
学的な直交は必要でなく、又補助巻線を左右に分
割することも同じ原理で直交補正、オフセツト補
正できる事は明らかである。 第７図は第６図の構成の巻線側を示し、８０は
磁心を示し励磁巻線は省いてある。図中、主巻線
８１と補助巻線８２，８３，８４，８５でｙ側検
出コイルを構成し、主巻線８６と補助巻線８７，
８８，８９，９０でｘ側検出コイルを構成してい
る。補助巻線の巻き数、巻き方向はそれぞれ補助
コイルの基軸の角度と主コイルの指向性基軸の角
度（直交座標軸に対する）がオフセツトによつて
定まる。 以上述べた如く、本発明によれば、極めて簡単
な構成で磁気検知器の幾何学的中心を通る直交基
準座標系と同一の指向性基軸を有する検知器の構
成ができる。さらに検出コイルの直交性及びその
精度は要求しない。また、磁心の高度の均一性を
要求しなくても高精度の磁気検知器を構成するこ
とができ、なお、これ迄検出コイルの感度係数
（振巾定数）については触れなかつたが、同検出
コイルの振巾定数を一致させる事は第１図１−１
の動作原理図に於てｘ側、ｙ側の帯域フイルタ、
５，５′位相検波器７，７′の増巾率を調整する事
で簡単に行うことができ、以上の方法で検出コイ
ルの指向性を正規直交座標系にすることができ
る。 なお本発明の効果、実施の態様を追記すれば次
の通りである。 本磁気検知器は補助巻線の位置・角度を決め
ておけば、主巻線を施こした段階での計測値か
ら補助巻線の巻き数、方向を決定でき、主巻線
と補助巻線を同一線で構成すれば、コイルの端
末処理時に簡単に補助コイルを作成できる。 磁気検知器の幾何学的精度、磁心の均一値は
要求されず、低価格で小型な磁気検知器を構成
することができる。
第１図１はリングコア型磁心を有するフラツク
スゲート方式磁気検知器の動作原理の説明の為の
図を示し、図１−１は其の構成図。図中、１はリ
ングコア磁心、２はＸ側主検出コイル、２′はＹ
側主検出コイル、３は励磁巻線、４は駆動回路、
５はＸ側帯域通過フイルター、５′はＹ側帯域通
過フイルタ、６は分周器、７はＸ側位相検波器、
７′はＹ側位相検波器、８は発振器を示している。
図中HDrは交流励磁界、Hsは外部印加磁界、HsE
は直流出力を示す。図１−２は図１−１中の磁心
Ａ，Ｂ部のＢ−Ｈ曲線を示し図中細実線は外部印
加磁界が存在しない場合、破線は外部磁界が存在
する場合、太実線は磁束変化状態を示している。
図１−３は図１−２の太実線部を抜き出した特性
図を示す。第２図は検出コイルの幾何学的軸が直
交している磁気検知器の例を示し、図中２０，２
２は主検出コイル、２１，２３は夫々のコイルの
中心軸を示しコイルの幾何学的直交座標ｘ，ｙに
対しΔθyi，Δθxi傾斜している様子を示す。図中
Hsx，Hsyは印加磁界Hsのｘ，ｙ方向分力であ
る。第３図は第２図磁気検知器の幾何学的直交軸
ｘ，ｙと指向性基軸x′，y′の関係を示す。第４図
は本発明の一実施例を示す構成図、図中４２，４
３は検出コイルの主巻線、４６，４７，５０，５
１は補助巻線を示し、４５，４４は主巻線指向性
基軸、４８，４９は補助巻線の指向性基軸を示し
それぞれ直交座標ｘ，ｙに対しδx−δy、θsx−
θsyの傾斜を持つている。第５図は第４図構成の
他の実施例を示している。第６図並に第７図は本
発明の更に他の実施例を示す。
スゲート方式磁気検知器の動作原理の説明の為の
図を示し、図１−１は其の構成図。図中、１はリ
ングコア磁心、２はＸ側主検出コイル、２′はＹ
側主検出コイル、３は励磁巻線、４は駆動回路、
５はＸ側帯域通過フイルター、５′はＹ側帯域通
過フイルタ、６は分周器、７はＸ側位相検波器、
７′はＹ側位相検波器、８は発振器を示している。
図中HDrは交流励磁界、Hsは外部印加磁界、HsE
は直流出力を示す。図１−２は図１−１中の磁心
Ａ，Ｂ部のＢ−Ｈ曲線を示し図中細実線は外部印
加磁界が存在しない場合、破線は外部磁界が存在
する場合、太実線は磁束変化状態を示している。
図１−３は図１−２の太実線部を抜き出した特性
図を示す。第２図は検出コイルの幾何学的軸が直
交している磁気検知器の例を示し、図中２０，２
２は主検出コイル、２１，２３は夫々のコイルの
中心軸を示しコイルの幾何学的直交座標ｘ，ｙに
対しΔθyi，Δθxi傾斜している様子を示す。図中
Hsx，Hsyは印加磁界Hsのｘ，ｙ方向分力であ
る。第３図は第２図磁気検知器の幾何学的直交軸
ｘ，ｙと指向性基軸x′，y′の関係を示す。第４図
は本発明の一実施例を示す構成図、図中４２，４
３は検出コイルの主巻線、４６，４７，５０，５
１は補助巻線を示し、４５，４４は主巻線指向性
基軸、４８，４９は補助巻線の指向性基軸を示し
それぞれ直交座標ｘ，ｙに対しδx−δy、θsx−
θsyの傾斜を持つている。第５図は第４図構成の
他の実施例を示している。第６図並に第７図は本
発明の更に他の実施例を示す。
Claims (1)
- １ 直交するＸ方向及びＹ方向の磁界を検知する
２つの主検出コイルをもつリング型または方形の
磁心を有するフラツクスゲート方式磁界ベクトル
検出器において、前記主検出コイルの各々に片側
又は両側に隣接して補助コイルを設け、各々の隣
接した主検出コイルに直列に前記補助コイルを接
続し、前記Ｘ方向主検出コイルとＹ方向主検出コ
イルが、外部磁界に比例した電気出力が電気的な
補正手段で同一感度となるように前記補助コイル
の巻数を選び、且つ前記Ｘ方向の主検出コイルと
Ｙ方向の主検出コイルが電気的に補正された直交
軸方向の外部磁界に比例した出力が得られるよう
に前記補助コイルの極性を選んで接続することを
特徴とする磁界ベクトル検知器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15946081A JPS5861477A (ja) | 1981-10-08 | 1981-10-08 | 磁界ベクトル検知器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15946081A JPS5861477A (ja) | 1981-10-08 | 1981-10-08 | 磁界ベクトル検知器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5861477A JPS5861477A (ja) | 1983-04-12 |
| JPH0361152B2 true JPH0361152B2 (ja) | 1991-09-18 |
Family
ID=15694242
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15946081A Granted JPS5861477A (ja) | 1981-10-08 | 1981-10-08 | 磁界ベクトル検知器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5861477A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61281982A (ja) * | 1985-06-07 | 1986-12-12 | Tokyo Keiki Co Ltd | 磁気センサ− |
-
1981
- 1981-10-08 JP JP15946081A patent/JPS5861477A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5861477A (ja) | 1983-04-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5014006A (en) | Thin film magnetic core device with a pair of magnetic circuits for measuring a weak magnetic flux | |
| US20160061863A1 (en) | Magnetic current sensor and current measurement method | |
| US3890564A (en) | Apparatus for inducing eddy current in a semiconductor wafer for measuring the electric conductivity or resistivity thereof | |
| JPS58151533A (ja) | 静的および動的なトルクの無接触測定方法 | |
| US5194805A (en) | Inductance-type displacement sensor for eliminating inaccuracies due to external magnetic fields | |
| EP0675339B1 (en) | Geomagnetic direction sensor | |
| US5564194A (en) | Geomagnetic direction sensor | |
| JPH04118561A (ja) | 電流センサ | |
| JPH0361152B2 (ja) | ||
| JP3093532B2 (ja) | 直流電流センサー | |
| JPH07332912A (ja) | 非接触ポテンショメータ及び移動体の変位センサ | |
| JPH0843102A (ja) | 三次元地磁気方位センサ | |
| GB1604973A (en) | Apparatus for locating metal and/or ferromagnetic particles | |
| JPH08201061A (ja) | 薄膜磁気センサ | |
| JPS6017746Y2 (ja) | 金属探知器 | |
| JPH0334691Y2 (ja) | ||
| JP2923959B2 (ja) | 磁気方位検出装置 | |
| JPS6015179Y2 (ja) | 電磁流速検出器 | |
| JP2535503B2 (ja) | 地磁気方位センサ | |
| JPH0718766B2 (ja) | 磁気ひずみ検出形トルクセンサ | |
| JP4142870B2 (ja) | 磁性体検出装置 | |
| JPH07146348A (ja) | 電流センサ | |
| JPH0861955A (ja) | 地磁気方位センサ | |
| JPH03186725A (ja) | 磁気的応力測定方法及び磁気的応力測定装置 | |
| JPS58173404A (ja) | ラジアル位置検出装置 |