JPH04140681A - 磁束ロック方法およびその装置 - Google Patents

磁束ロック方法およびその装置

Info

Publication number
JPH04140681A
JPH04140681A JP2262018A JP26201890A JPH04140681A JP H04140681 A JPH04140681 A JP H04140681A JP 2262018 A JP2262018 A JP 2262018A JP 26201890 A JP26201890 A JP 26201890A JP H04140681 A JPH04140681 A JP H04140681A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
magnetic flux
feedback
change
squid
amount
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.)
Granted
Application number
JP2262018A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH0816692B2 (ja
Inventor
Tomoaki Ueda
智章 上田
Yasuto Yanagida
靖人 柳田
Masahiro Tanaka
正浩 田中
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Daikin Industries Ltd
Original Assignee
Daikin Industries Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daikin Industries Ltd filed Critical Daikin Industries Ltd
Priority to JP2262018A priority Critical patent/JPH0816692B2/ja
Priority to US07/766,101 priority patent/US5285155A/en
Priority to DE69125332T priority patent/DE69125332T2/de
Priority to EP91116699A priority patent/EP0479206B1/en
Publication of JPH04140681A publication Critical patent/JPH04140681A/ja
Publication of JPH0816692B2 publication Critical patent/JPH0816692B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/02Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
    • G01R33/025Compensating stray fields
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/0017Means for compensating offset magnetic fields or the magnetic flux to be measured; Means for generating calibration magnetic fields
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/02Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
    • G01R33/035Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using superconductive devices
    • G01R33/0354SQUIDS
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/02Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
    • G01R33/035Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using superconductive devices
    • G01R33/0354SQUIDS
    • G01R33/0356SQUIDS with flux feedback
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S505/00Superconductor technology: apparatus, material, process
    • Y10S505/825Apparatus per se, device per se, or process of making or operating same
    • Y10S505/842Measuring and testing
    • Y10S505/843Electrical
    • Y10S505/845Magnetometer
    • Y10S505/846Magnetometer using superconductive quantum interference device, i.e. squid

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measuring Magnetic Variables (AREA)
  • Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)

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〉 この発明は磁束ロック方法およびその装置に関し、さら
に詳細にいえば、冷凍機を用いて臨界温度以下に冷却さ
れた容器内にSQUIDを収容して動作させる場合にお
いて、入力コイルにより超伝導ループに導かれる磁束の
変化を補償すべくフィードバック・コイルにフィードバ
ック信号を供給するための磁束ロック装置に関する。
〈従来の技術、および発明が解決しようとする課題〉 従来から非常に高感度の磁束検出を行なうことができる
という特質に基円して、種々の分野でS Q U I 
D C8uparconducLIng Quantu
m Interference Device s超伝
導i子干渉素子)が応用されている。また、SQUID
には、ジョセフソン接合(以下、JJと略称する)を1
つだけ有するrf−3QUIDと、JJを2つ有するd
a−8QUIDとがあり、従来はrf−8QUIDが一
般的に用いられていたが、最近では薄膜製造技術が進歩
して特性が揃った2つのJJが得られるようになってき
たので、磁束検出感度か高いdc−SQUIDが広く用
いられるようになってきた。
第12図は従来のdc−SQUID磁束計の構成を示す
電気回路図であり、超伝導ループ(71)の所定箇所に
2つのJ J (72)が形成されているとともに、定
電流源(73)により2つのJ J (72)を挾んで
超伝導ループ(71)にバイアス電流を供給している。
そして、測定対象の磁束を検出するためのピックアップ
・コイル(74)と接続された入力コイル(73)を超
伝導ループ(71)に近接させて設けている。さらに、
2つのJ J (72)を挾んで超伝導ループ(71)
の出力電圧を変圧する電圧変圧トランス(75)の出力
電圧を増幅器(76)により増幅し、発振器(77)か
ら出力される被変調信号に基づいて同期検波器(78)
により復調し、積分器(79)により復調信号を積分し
、外部磁束に比例した電圧として外部に出力している。
また、積分器(79)からの出力信号と発振器(77)
からの被変調信号とを加算器(80)により加算し、電
圧−電流変換器(81)によりフィードバック電流に変
換してモジュレーション・コイル(82)に供給し、ピ
ックアップ・コイル(74)で検出した外部磁束を打ち
消すようにしている。
このように磁束ロック・ループ(以下、FLLと略称す
る)にdc−SQUIDを組み込めば、磁束−電圧変換
係数が鎖交磁束の大きさによって周期的に変化すること
に起因してそのままでは超伝導ループの鎖交磁束を=1
側できないという不都合を解消でき、変換率か最大の点
に磁束を保持し続けることにより鎖交磁束の計測を可能
にすることができる。即ち、ピックアップ・コイル(7
4)および入力コイル(73)を介して超伝導ループ(
71〉に外部から加えられる磁束と同じ大きさでかつ逆
向きの磁束をモジュレーション・コイル(82)を介し
てフィードバックすることにより外部磁束をキャンセル
し、モジュレーション−コイル(82)に供給されるフ
ィードバック電流をモニタすることにより外部磁束を計
測できる。
しかし、このFLLにおいては、回路規模が大きく、か
つ高価な電子部品を使用する必要があり、FLLのコン
パクト化、多チャネル化の要求を満足することか著しく
困難である。また、ゲイン調整、位相調整)の調整作業
が必要であり、しかもこれら:A整作業にはかなりの時
間かかかるので、作業性が悪くなるとともに、稼動効率
が低下するという不都合かある。特に、多チャネル化し
た場合には、チャネル数に比例して調整作業所要時間が
長くなり、実用上達成できる多チャネル化が制約されて
しまうという不都合がある。さらに、生体磁気計測に適
用する場合には、多チャネルの測定磁気をコンピュータ
に取り込んで摘出部位の位置推定等の処理を行なわなけ
ればならない関係上、FLLから出力されるアナログ値
を多チャネル化、並列に長時間、高速にコンピュータに
取り込まなければならず、データ量か著しく大きくなっ
てしまうのみならず、分解能が高い高価なアナログ−デ
ィジタル変換器(以下、A/Dコンバータと称する)を
使用しなければならず、この結果、コンピュータに大き
な負6Iがかかるので多チャネル化が制約を受けるのみ
ならず、全体として高価なシステムになってしまうとい
う不都合がある。
〈発明の目的〉 この発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、
多チャネル化に簡単に対処でき、しかもデータ量を大幅
に少なくできる新規な磁束ロック装置を提供することを
目的としている。
く課題を解決するための手段〉 上記の目的を達成するための、第1の発明の磁束ロック
方法は、所定のバイアスが供給されているSQUIDの
超伝導ループの両端がら取り出した信号とSQUIDの
電圧−磁束特性の所定の単調変化点に対応する1、;号
との大小関係を判別して時系列的に保持し、最新の大小
関係判別結果に基づいてフィードバック・コイルにフィ
ードバック信号を供給するに当って、大小関係判別結果
の履歴を考慮してフィードバック信号の変化幅を変化さ
せる方法である。
第2の発明の磁束ロック装置は、所定のバイアスが供給
されているSQUIDの超伝導ループの両側から取り出
した信号とSQUIDの電圧−磁束特性の所定の単調変
化点に対応する信号との大小関係を判別する大小判別手
段と、大小判別結果を時系列的に保持するtJI別結果
保持手段と、判別結果の履歴に基づいてフィードバック
信号の変化幅を変化させる変化幅制御手段と、大小判別
結果に基づいてフィードバック信号の変化幅の極性を制
御する極性制御手段とを含んでいる。
第3の発明の磁束ロック方法は、所定のバ・イアスか供
給されているSQUIDの超伝導ループの両端から磁束
変調に同期して取り出した信号を交互に保持し、交互に
保持した信号同士の大小関係を判別して時系列的に保持
し、最新の大小関係判別結果に基づいて′f−測フイー
ドバック量を変化させてフィー ドパツク・コイルにフ
ィードバック信号を供給するに当って、大小関係判別結
果の履歴を考慮してフィードバック量の変化幅を変化さ
せるノj法である。
第4の発明の磁束ロック装置は、所定のバイアスか供給
されているSQUIDの超伝導ループの両端から磁束変
調に同期して取り出した信号を交互に保持する1対の信
号保持手段と、1対の信号保持手段に保持されている信
号同士の大小関係を判別する大小判別手段と、大小判別
結果を時系列的に保持する判別結果保持手段と、判別結
果の履歴に基づいて予測フィードバック量の変化幅を変
化させる変化幅制御手段と、大小判別結果に基づいて予
測フィードバック量の変化の極性を制御する極性制御手
段とを含んでいる。
但し、第1または第3の発明において、同種の大小関係
判別結果か連続する場合に変化幅を増加させ、異種の大
小関係判別結果が交互に生じている場合に変化幅を減少
させる方法であることか好ましい。
また、第2または第4の発明において、変化幅制御手段
か、同種の大小関係判別結果が連続する場合に変化幅を
増加させ、異種の大小関係判別結果が交互に生じている
場合に変化幅を減少させるものであることか好ましい。
く作用〉 第1の発明の磁束ロック方法であれば、臨界温度以下に
冷却された容器内に収容されたSQUIDに対して入力
コイルにより導かれる磁束の変化口を補償すべくフィー
ドバック・コイルに対してフィ−ドバック信号を供給す
ることによりSQUIDの超伝導ループに供給される磁
束を一定量に維持する場合において、所定のバイアスが
供給されているSQUIDの超伝導ループの両端から取
り出した信号とSQUIDの電圧−磁束特性の所定の単
調変化点に対応する信号との大小関係を判別して時系列
的に保持するのであるから、FLLから取り込むデータ
量を大幅に低減でき、この結果、簡単に多チャネル化に
対処でき、しかも最新の大小関係判別結果に基づいてフ
ィードバック・コイルにフィードバック信号を供給する
に当って、大小関係判別結果の履歴を考慮してフィード
バック信号の変化幅を変化させるのであるから、磁束ロ
ック点から大きく外れている場合にフィードバック信号
の変化幅を大きくし、磁束ロック点に近づいた場合にフ
ィードバック信号の変化幅を小さくして、高速化および
高精瓜化を達成できる。
したかって、FLLのディジタル化を簡単に達成でき、
ディジタル化に伴なう自動調整化、ノイス除去等を簡単
に達成できる。さらに、ディジタル化され、かつ圧縮さ
れたデータを記録しておけば、磁束ロック制御と同し方
法を適用することにより元のデータの再生を簡単に達成
できる。
また、所定の単調変化点に対応する信号を変化させれば
、各時点におけるSQUIDからの出力電圧を検出でき
るので、素子の特性を測定することかできる。
第2の発明の磁束ロック装置であれば、臨界温度以Fに
冷却された容器内に収容されたSQUIDに対して入力
コイルにより導かれる磁束の変化量を補償すべくフィー
ドバック・コイルに対してフィードバック信号を供給す
ることによりSQUIDの超伝導ループに供給される磁
束を一定量に維持する場合において、所定のバイアスが
供給されているSQUIDの超伝導ループの両端から取
り出した信号とSQUIDの電圧−磁束特性の所定の単
調変化点に対応する信号との大小関係を大小判別手段に
より判別し、大小判別結果を判別結果保持手段に時系列
的に保持する。そして、変化幅制御手段により判別語用
の履歴に基づいてフィードバック信号の変化幅を変化さ
せ、極性制御手段により大小判別結果に基づいてフィー
ドバック信号の変化幅の極性を制御することにより、磁
束ロック点からのずれ量に対応するフィードバック信号
をフィードバック・コイルに供給できる。
したかって、FLLから取り出される信号かデータ量が
著しく少ない大小判別結果のみになり、この結果、簡単
に多チャネル化に対処でき、しかも磁束ロック点から大
きく外れている場合にフィードバック信号の変化幅を大
きくし、磁束ロック点に近づいた場合にフィードバック
信号の変化幅を小さくして、高速化および高精度化を達
成できる。
第3の発明の磁束ロック方法であれば、臨界温度以下に
冷却された容器内に収容されたSQUIDに対して入力
コイルにより導かれる磁束の変化量を補償すべくフィー
ドバック・コイルに対して予測フィードバック量に磁束
変調をかけたフィードバック信号を供給することにより
SQU I Dの超伝導ループに供給される磁束を一定
量に維持する場合において、所定のバイアスが供給され
ているSQUIDの超伝導ループの両端から磁束変調に
同期して取り出した信号を交互に保持し、交互に保持し
た信号同士の大小関係を判別して時系列的に保持するの
であるから、FLLから取り込むデータ量を大幅に低減
でき、この結果、簡単に多チャネル化に対処でき、しか
も最新の大小関係判別結果に基づいて予測フィードバッ
ク量を変化さセテフィードバックΦコイルにフィードバ
ック信号を供給するに当って、大小関係判別結果の履歴
を考慮してフィードバック量の変化幅を変化させるので
あるから、磁束ロック点から大きく外れている場合にフ
ィードバック信号の変化幅を大きくし、磁束ロック点に
近づいた場合にフィードバック信号の変化幅を小さくし
て、高速化および高精度化を達成できる。また、電圧ド
リフトの影響を受けない高精度の磁束ロックを達成でき
る。
第4の発明の磁束ロック装置であれば、臨界温度以下に
冷却された容器内に収容されたSQUIDに工j して
入力コイルにより導かれる磁束の変化量を補償すべくフ
ィードバック・コイルに対して予測フィードバック量に
磁束変調をかけたフィードバック信号を供給することに
よりSQUIDの超伝導ループに供給される磁束を一定
量に維持する場合において、所定のバイアスが供給され
ているSQUIDの超伝導ループの両端から磁束変調に
同期して取り出した信号を1対の信号保持手段により交
互に保持し、1対の信号保持手段に保持されている信号
同士の大小関係を大小判別手段により判別し、大小判別
結果を判別結果保持手段により時系列的に保持する。そ
して、判別結果の履歴に基づいて変化幅制御手段により
予測フィードバック量の変化幅を変化させ、大小判別結
果に基づいて極性制御手段により予測フィードバック量
の変化の極性を制御することにより、磁束ロック点から
のずれ量に対応する予n1フィードバック量に磁束変調
をかけたフィードバック信号をフィードバック・コイル
に供給できる。
したがって、FLLから取り出される信号がデータ量が
著しく少ない大小判別結果のみになり、この結果、簡単
に多チャネル化に対処でき、しかも磁束ロック点から大
きく外れている場合に予測フィードバック量の変化幅を
大きくし、磁束口・ンク点に近づいた場合に千mjフィ
ードバック量の変化幅を小さくして、高速化および高精
度化を達成できる。さらに、電圧ドリフトの影響を受け
ない高精度の磁束ロックを達成できる。
第5の発明の磁束ロック方法であれば、同種の大小関係
判別結果が連続する場合に変化幅を増加させ、異種の大
小関係判別結果か交互に生じている場合に変化幅を減少
させるのであるから、変化幅を増加させて高速性を達成
しなければならない場合と変化幅を減少させて高精度化
を達成しなければならない状態とを簡単に識別できる。
第6の発明の磁束ロック装置であれば、変化幅制御手段
が、同種の大小関係判別結果が連続する場合に変化幅を
増加させ、異種の大小関係判別結果が交互に生じている
場合に変化幅を減少させるものであるから、変化幅を増
加させて高速性を達成しなければならない場合と変化幅
を減少させて高精度化を達成しなければならない状態と
を識別するための構成を簡素化でき、ひいては変化幅制
御手段の構成を簡素化できる。
〈実施例〉 以下、実施例を示す添付図面によって詳細に説明する。
第4図はSQUIDを用いる磁束測定装置に適用される
冷凍容器の構成を概略的に示す縦断面図であり、真空容
器(1a)の内部に300にの冷凍機(lb)を収容し
、冷凍機(1b)に輻射シールド(lc)を支承させて
いる。そして、輻射シールド(1c)で包囲される空間
内に70にの冷凍機(1d)を収容し、冷凍機(1d)
にも輻射シールド(1e)を支承させている。さらに、
輻射シールド(罰)で包囲される空間内に4.2にの冷
凍機(1r)を収容し、冷凍機(If’)にS Q U
 I D (2)を支承させている。そして、SQU 
I D (2)と真空容器(1a〉外の測定装置(4)
とを接続する信号線(3)が設けられている。
第3図はこの発明の磁束ロック方法が適用される磁束ロ
ック装置の構成を示す電気回路図であり、S Q U 
I D (2)の超伝導ループ(2a)に対して、バイ
アス電流源としてのディジタル−アナログ変換器(以下
、D/Aコンバータと略称する) (4a)および電圧
−電流変換器(以ド、V/1コンバータと略称する) 
(4b)によりバイアス電流を供給している。そして、
超伝導ループ(2a)の両端の電圧をプリアンプ(4c
)に印加して増幅し、コンパレータ(4d)の一方の入
力端子に供給する。このコンパレータ(4d)の他方の
入力端子には、D/Aコンバータ(4e)により、SQ
UIDの電圧−磁束特性の所定の単調変化点に対応する
所定の基準電圧が供給される。このコンパレータ(4d
)からの出力信号は判別結果SGとしてCP U (4
f)に供給される。また、CP U (4f)からデー
タ・バス(4g)を通して上記D/Aコンバータ(4a
) (4e)に対して所定のディジタル信号が供給され
ているとともに、フィードバック用のD/Aコンバータ
(4h)に対して磁束ロックを行なうための予ΔII+
フィードバック量Fが供給され、D/Aコンバータ(4
h)から出力されるアナログ信号かV/Iコンバータ(
4j)によりフィードバック電流に変換されてフィード
バンク・コイル(2c)に供給されている。尚、(4k
)はメモリであり、(4m)はインターフェース回路で
あり、(2b)はピックアップ・コイル(2d)により
検出された磁束を効率よく超伝導ループ(2a)に導く
ための入力コイルである。
第1図はこの発明の磁束ロック方法の一実施例を示すフ
ローチャートであり、ステップ■において予測フィード
バックilF、予δか1フイードバツク量Fの変化量d
S変化fdの符号SG−を初期化する。具体的には、例
えば、Fとして初期値を設定し、d、SG−とじてそれ
ぞれ1を設定する。
そして、ステップ■において、SQUID(2)の超伝
導ループの両端から取り出した信号とSQUID(2)
の電圧−磁束特性の所定の単調変化点に対応する信号と
の大小関係を判別して判別結果SGを得る。具体的には
、超伝導ループの両端から取り出した信号の方が大きい
場合に5G−−1となり、他の場合にSG−1となる。
その後、ステップ■において判別結果SGと7j号SG
−とか等しいか否かを判別し、等しい場合にはステップ
■において変化ff1dを1だけ増加させる。逆に判別
結果SGと符号SG−とが等しくない場合には、ステッ
プ■において変化、Qdを1だけ減少させ、ステップ■
において変化Rdが0より小さいか否かを判別し、変化
fidが0より小さいと判別された場合にはステップ■
において変化量dを0に設定する。そして、ステップ■
またはステップ■の処理が行なわれた場合、またはステ
ップ■において変化量dが0以上であると判別された場
合には、ステップ■において前回の予測フィードバック
量Fに判別結果SGを考慮して変化titdを加算する
ことにより新たな予測フィードバック量F(−F十d 
X S G)を得、ステップ■において判別結果SGで
符号SG−を置換し、再びステップ■の処理を行なう。
したがって、第2図に示すように、同じ判別結果が連続
する場合には予測フィードバックQFの変化Hkdを増
加させることにより磁束ロック点に対する高速追従性を
達成でき、磁束ロック点にある程度追従した場合、即ち
、判別結果が交互に反転する場合には、予測フィードバ
ック[Fの変化ff1dを減少させることにより高精度
の追従性を達成できる。
〈実施例2〉 第5図はこの発明の磁束ロック装置の一実施例を示す電
気回路図であり、S Q U I D (2)の超伝導
ループ(2a)に対して、バイアス電流源としてのディ
ジタル−アナログ弯換器(以下、D/Aコンバータと略
称する) (4a)および電圧−電流変換器(以下、V
/Iコンバータと略称する) (4b)によりバイアス
電流を供給している。そして、超伝導ループ(2a)の
両端の電圧をプリアンプ(4c)に印加して増幅し、コ
ンパレータ(4d)の一方の入力端子に供給する。この
コンパレータ(4d)の他方の入力端子には、D/Aコ
ンバータ(4e)により、SQUIDの電圧−磁束特性
の所定の単調変化点に対応する所定の基準電圧が供給さ
れる。このコンパレータ(4d)から出力される判別結
果SGは判別結果保持部(4n)に供給され、時系列的
に保持される。
さらに、判別結果保持部(4n)に時系列的に保持され
ている判別結果SGを読み出して判別結果の履歴を識別
する履歴識別部(4p)からの履歴識別結果を入力とし
て変化量制御部(4q)により予測フィードバック量F
の変化mdを増減させるとともに、最新の判別結果SG
に基づいて極性制御部(4「)により変化量dの極性を
設定し、先の予測フィードバックiF、増減された変化
ff1dおよび設定された極性に基づいて予測フィード
バック量算出部(4s)により新たな予測フィードバッ
ク量Fを算出し、D/Aコンバータ(4t+)およびV
/Iコンバータ(4j)を通してフィードバック・コイ
ル(2c)にフィードバック電流として供給している。
上記の構成の磁束ロック装置の動作は次のとおりである
先ず、D/A=+ンバータ(4a)およびV/I:7ン
バータ(4b)により供給されるバイアス電流を所定値
に設定しておくとともに、D/Aコンバータ(4c)に
よりコンパレータ(4d)に与えられる基準電圧を、第
6図に示すように、磁束−電圧特性の単調変化部の所定
点に対応する値に設定しておく。
この状態において入力コイル(2b)により超伝導ルー
プ(2a)に導かれる磁束が変化すれば、超伝導ループ
(2a)の両端の電圧か変化するので、プリアンプ(4
C)により増幅した後、コンパレータ(4d)により基
準電圧との大小関係を判別し、判別結果SGを得る。そ
して、得られた判別結果SGを時系列的に判別結果保持
部(4n )に保持する。新たな判別結果SGか得られ
、判別結果保持部(4n)に保持される毎に履歴識別部
(4p)により判別結果SGの履歴を識別する。具体的
には、磁束ロック点に対するずれ量か大きい場合には同
一種類の判別結果SGが連続し、ずれ量か小さい場合に
は異なる種類の判別結果SGが交互に得られるのである
から、何れの分類に属する履歴であるかを識別する。そ
の後は、識別された履歴に対応させて変化量制御部(4
9)により予測フィードバック量Fの変化lidを増減
させ、最新の判別結果SGに基づいて極性制御部(4r
)により変化量dの極性を設定し、先の予7111jフ
ィードバックmF1増減された変化Qdおよび設定され
た極性に基づいて予測フィードバックHm山部(4S)
により新たな予11F1フィードバック二F (−Ff
d)を算出し、D/Aコンバータ(4h)およびV/I
コンバータ(4j)を通してフィードバック・コイル(
2c)にフィードバック電流として供給する。
したがって、ずれ量が大きく、余り精度を考慮する必要
かない期間は変化量dを増加させることにより高い追従
性を達成でき、ずれ量が小さくなって精度を考慮しなけ
ればならない期間は変化量dを減少させることにより高
い磁束ロック精度を達成できる。具体的には、例えば、
予測フィードバック量算出部(4s)により算出される
予測フィードバックIiFの精度が16ビツトであり、
外部磁場の変動周期が100H7である場合には、高い
精度を維持するために1ビツトずつ予測フィードバック
RFを変化させようとすれば、最悪の場合に毎秒216
X 2 X 100ステツプ(ここでステップとはプロ
グラム・リストにおけるステップではなく、予測フィー
ドバック量Fを単位量だけ変化させるステップである)
の処理を行なわなければならず、1ステップ当り約(1
/13)μsecの処理時間しか許容されないことにな
るので、各電子部品、CPU等として高速動作可能なも
のを使用しなければならなくなる。逆に、予測フィード
バック量Fの変化量を大きくすれば上記の不都合を解消
できるが、磁束ロック精度が大幅に低下することになる
。上記実施例は、磁束ロック点とのずれ量が大きい場合
にp ap+フィードバックmFの変化量dを大きくし
て追従性を高め、ある程度磁束ロック点に近づいた場合
に予測フィードバック量Fの変化量dを小さくして磁束
ロック精度を高めることができ、各電子部品、CPU等
として余り高速動作しないものを採用することができる
具体的には、予測フィードバック量Fの変化量dを1に
設定した場合には、第7図(A)に示すように変動磁束
に全く追従できなかったが、この実施例においては、第
7図(B)に示すように、変動磁束に対してかなり高い
追従性を示し、しかもかなり高精度の磁束計測を達成で
きた。
〈実施例3〉 第9図はこの発明の磁束ロック方法の他の実施例が適用
される磁束ロック装置の構成を示す電気回路図であり、
第3図の磁束ロック装置と異なる点は、プリアンプ(4
c)からの出力電圧を交互に保持する1対のサンプル・
アンド・ホールド回路(4tl) (4t2)を設け、
両すンプル争アンドーホールト回路(411) (41
2>に保持されている出力電圧値をコンパレータ(4d
)の各入力端子に供給する点、予II フィードバック
量Fに対して磁束変調変化分Δmを加減した値をフィー
ドバック信号として出力させるべく CP U (4f
)からD/Aコンバータ(4h)にディジタル信号を供
給する点、およびCPU (4r)からサンプル・アン
ド・ホールド回路(411)(4t2)に対して磁束変
調と同期して選択的に動作すべきことを指示する制御信
号を供給する点のみである。
第8図はこの発明の磁束ロック方法の他の実施例を示す
フローチャートであり、第1図のフローチャートと異な
る点は、ステップ■において磁束変調変化分△mの初期
設定をも行なう点、新たな予測フィードバック量F  
(−F+dxSG)を得た後、判別結果SGで符号SG
−を置換するまでの間に、磁束変調変化分Δmの極性を
反転させるステップ、新たな予測フィードバック量Fを
基準として磁束変調変化分に基づく磁束変調を施してD
/Aコンバータ(4h)に0(給するステップ、および
交互に何れかのサンプル・アンド・ホールド回路にプリ
アンプ(4C)からの出力電圧を保持させるステップを
設けた点のみである。
したがって、この実施例の場合には、第10図に示すよ
うに、予測フィードバックff1Fを中心として士Δm
だけ磁束変調した場合にプリアンプ(4C)を通して取
り出される出力電圧(第10図ウニ点鎖線参照)を交互
にサンプル・アンド・ホールド回路で保持し、両サンプ
ル・アンド・ホールド回路の保持内容の大小関係判別結
果SGに基づいて磁束ロック点からのずれ方向を検出で
きる。そして、磁束ロック点からのずれ瓜か大きいか否
かについては判別結果SGの履歴に基づいて1別できる
ので、ずれ量が大きい場合には予1411フィードバッ
ク量Fの変化ff1dを大きくして外部磁束に対するフ
ィードバック量の追従性を高め、ずれ量が小さい場合に
は予測フィードバックff1Fの変化ff1dを小さく
して外部磁束に対するフィードバック量の精度を高める
ことかできる。この結果、磁束ロックの追従性と精度と
を両立させることができる。
〈実施例4〉 第11図はこの発明の磁束ロック装置の他の実施例を示
す電気回路図であり、第5図に示す電気回路図と異なる
点は、D/Aコンバータ(4e)を省略してプリアンプ
〈4c)からの出力電圧を交互に保持する1対のサンプ
ル・アンド中ホール1回路(4t1.)(4t2)を設
け、両すンプル豐アンド・ホールド回路(4tl) (
412)に保持されている出力電圧値をコンパレータ(
4d)の各入力端子に供給する点、予測フィードバック
量算出部(4S)により算出された新たな予測フィード
バックQFに対して磁束変調変化分△mを加減算する磁
束変調部(4u)を設けた点および磁束変調に同期して
サンプル・アンド・ホールド回路(4tl) (412
)を選択的に動作させる制御信号を磁束変調部(4u)
から出力する点のみである。
したがって、この実施例においては、SQUIDのφ−
■特性のピークをロック点とした場合におけるロック点
からのずれ方向を1対のサンプル・アンド・ホールド回
路(4L1) (4t2)の内容の大小判別により簡単
に検出でき、しかもずれ量が大きいか否かを判別結果S
Gの履歴により簡単に判別できる。そして、これら判別
結果に基づいて、上記実施例と同様に予測フィードバッ
ク量Fの変化量dを増減させることにより、磁束ロック
の追従性と精度とを両立させることができる。また、こ
の実施例においては、φ−V特性が電圧ドリフトを生じ
ても、電圧ドリフトの影響を受けることなく良好な磁束
ロックを達成できる。
尚、この発明は上記の実施例に限定されるものではなく
、例えば、実施例1、実施例2をSQUIDのφ−■特
性の左右のスロープで磁束ロックするように2チャネル
分設けることにより、電圧ドリフトに影響されない磁束
ロックを達成することが可能であり、さらに、複数のS
QUIDを同時動作させるべく多チャンネル化すること
が可能であるほか、上記初期設定およびバイアス電流の
設定を自動化することか可能であり、その他、この発明
の要旨を変更しない範囲内において種々の設計変更を施
すことが可能である。
〈発明の効果〉 以上のように第1の発明は、FLLから取り出される信
号がデータ量か著しく少ない大小判別結果のみになり、
この結果、簡単に多チャネル化に対処でき、さらに、磁
束ロック点から大きく外れている場合にフィードバック
信号の変化幅を大きくし、磁束ロック点に近づいた場合
にフィードバック信号の変化幅を小さくして、高速化お
よび高精度化を達成できるという特有の効果を奏する。
第2の発明も、FLLから取り出される信号がデータ量
が著しく少ない大小判別結果のみになり、この結果、簡
単に多チャネル化に対処でき、しかも磁束ロック点から
大きく外れている場合にフィードバック信号の変化幅を
大きくし、磁束ロック点に近ついた場合にフィードバッ
ク信号の変化幅を小さくして、高速化および高精度化を
達成できる。
第3の発明は、FLLから取り出される信号かデータ量
が著しく少ない大小判別結果のみになり、この結果、簡
単に多チャネル化に対処でき、しかも磁束ロック点から
大きく外れている場合に予測フィードバック量の変化幅
を大きくし、磁束ロック点に近づいた場合に予測フィー
ドバック量の変化幅を小さくして、高速化および高精度
化を達成でき、さらに、電圧ドリフトの影響を受けない
高精度の磁束ロックを達成できるという特有の効果を奏
する。
第4の発明も、FLLから取り出される信号がデータ量
が著しく少ない大小判別結果のみになり、この結果、簡
単に多チャネル化に対処でき、しかも磁束ロック点から
大きく外れている場合に予測フィードバック量の変化幅
を大きくし、磁束ロック点に近づいた場合に予測フィー
ドバック量の変化幅を小さくして、高速化および高精度
化を達成でき、さらに、電圧ドリフトの影響を受けない
高精度の磁束ロックを達成できるという特有の効果を奏
する。
第5の発明は、変化幅を増加させて高速性を達成しなけ
ればならない場合と変化幅を減少させて高精度化を達成
しなければならない状態とを簡単に識別できるという特
有の効果を奏する。
第6の発明は、変化幅を増加させて高速性を達成しなけ
ればならない場合と変化幅を減少させて高精度化を達成
しなければならない状態とを識別するたための構成を簡
素化でき、ひいては変化幅制御手段の構成を簡素化でき
るという特有の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の磁束ロック方法の一実施例を示すフ
ローチャート、 第2図は磁束ロックの追従性および精度を説明する概略
図、 第3図はこの発明の磁束ロック方法が適用さる磁束ロッ
ク装置の構成を示す電気回路図、第4図はSQUIDを
用いる磁束測定装置に用される冷凍容器の構成を概略的
に示す縦断面第5図はこの発明の磁束ロック装置の一実
施を示す電気回路図、 第6図は基準電圧値を説明する図、 第7図(A)は変化ff1dを1に固定した場合磁束計
測結果を示す図、 第7図(B)は変化fidを変化させた場合のj束計測
結果を示す図、 第8図はこの発明の磁束ロック方法の他の実j例を示す
フローチャート、 第9図はこの発明の磁束ロック方法の他の実)例が適用
される磁束ロック装置の構成を示す電;回路図、 第10図は磁束変調信号とSQUIDからの出:電圧と
の関係を説明する図、 第11図はこの発明の磁束ロック装置の他の実ノ例を示
す電気回路図、 第12図は従来のdc−SQUIDli&束計の構成を
示す電気回路図。 (1,a )・・・真空容器、(Ic) (le)・・
・輻射シールド、(2)−SQUID、<2a)−・・
超伝導ループ、(2b)・・・入力コイル、 (2c)・・・フィードバック・コイル、(4d)・・
・コンパレータ、(4n)・・・判別結果保持部、(4
p)・・・履歴識別部、(4q)・・・変化量制御部、
(4r)・・・極性制御部、 (4tl) (4t2)・・・サンプル・アンド・ホー
ルド回路特許出願人  ダイキン工業株式会社 代 理 人

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、臨界温度以下に冷却された容器(1a)(1c)(
    1e)内に収容されたSQUID(2)に対して入力コ
    イル(2b)により導かれる磁束の変化量を補償すべく
    フィードバック・コイル(2c)に対してフィードバッ
    ク信号を供給することによりSQUID(2)の超伝導
    ループ(2a)に供給される磁束を一定量に維持する場
    合において、所定のバイアスが供給されているSQUI
    D(2)の超伝導ループ(2a)の両端から取り出した
    信号とSQUID(2)の電圧−磁束特性の所定の単調
    変化点に対応する信号との大小関係を判別して時系列的
    に保持し、最新の大小関係判別結果に基づいてフィード
    バック・コイル(2c)にフィードバック信号を供給す
    るに当って、大小関係判別結果の履歴を考慮してフィー
    ドバック信号の変化幅を変化させることを特徴とする磁
    束ロック方法。 2、臨界温度以下に冷却された容器(1a)(1c)(
    1e)内に収容されたSQUID(2)に対して入力コ
    イル(2b)により導かれる磁束の変化量を補償すべく
    フィードバック・コイル(2c)に対してフィードバッ
    ク信号を供給することによりSQUID(2)の超伝導
    ループ(2a)に供給される磁束を一定量に維持する磁
    束ロック装置において、 所定のバイアスが供給されているSQUID(2)の超
    伝導ループ(2a)の両端から取り出した信号とSQU
    IDの電圧−磁束特性の所定の単調変化点に対応する信
    号との大小関係を判別する大小判別手段(4d)と、大
    小判別結果を時系列的に保持する判別結果保持手段(4
    n)と、判別結果の履歴に基づいてフィードバック信号
    の変化幅を変化させる変化幅制御手段(4p)(4q)
    と、大小判別結果に基づいてフィードバック信号の変化
    幅の極性を制御する極性制御手段(4r)とを含むこと
    を特徴とする磁束ロック装置。 3、臨界温度以下に冷却された容器(1a)(1c)(
    1e)内に収容されたSQUID(2)に対して入力コ
    イル(2b)により導かれる磁束の変化量を補償すべく
    フィードバック・コイル(2c)に対して予測フィード
    バック量に磁束変調をかけたフィードバック信号を供給
    することによりSQUID(2)の超伝導ループ(2a
    )に供給される磁束を一定量に維持する場合において、
    所定のバイアスが供給されているSQUID(2)の超
    伝導ループ(2a)の両端から磁束変調に同期して取り
    出した信号を交互に保持し、交互に保持した信号同士の
    大小関係を判別して時系列的に保持し、最新の大小関係
    判別結果に基づいて予測フィードバック量を変化させて
    フィードバック・コイル(2c)にフィードバック信号
    を供給するに当って、大小関係判別結果の履歴を考慮し
    てフィードバック量の変化幅を変化させることを特徴と
    する磁束ロック方法。 4、臨界温度以下に冷却された容器(1a)(1c)(
    1e)内に収容されたSQUID(2)に対して入力コ
    イル(2b)により導かれる磁束の変化量を補償すべく
    フィードバック・コイル(2c)に対して予測フィード
    バック量に磁束変調をかけたフィードバック信号を供給
    することによりSQUID(2)の超伝導ループ(2a
    )に供給される磁束を一定量に維持する場合において、
    所定のバイアスが供給されているSQUID(2)の超
    伝導ループ(2a)の両端から磁束変調に同期して取り
    出した信号を交互に保持する1対の信号保持手段(4t
    1)(4t2)と、1対の信号保持手段(4t1)(4
    t2)に保持されている信号同士の大小関係を判別する
    大小判別手段(4d)と、大小判別結果を時系列的に保
    持する判別結果保持手段(4n)と、判別結果の履歴に
    基づいて予測フィードバック量の変化幅を変化させる変
    化幅制御手段(4p)(4q)と、大小判別結果に基づ
    いて予測フィードバック量の変化の極性を制御する極性
    制御手段(4r)とを含むことを特徴とする磁束ロック
    装置。 5、同種の大小関係判別結果が連続する場合に変化幅を
    増加させ、異種の大小関係判別結果が交互に生じている
    場合に変化幅を減少させる上記特許請求の範囲第1項ま
    たは第3項に記載の磁束ロック方法。 6、変化幅制御手段(4p)(4q)が、同種の大小関
    係判別結果が連続する場合に変化幅を増加させ、異種の
    大小関係判別結果が交互に生じている場合に変化幅を減
    少させるものである上記特許請求の範囲第2項または第
    4項に記載の磁束ロック装置。
JP2262018A 1990-09-30 1990-09-30 磁束ロック方法およびその装置 Expired - Lifetime JPH0816692B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2262018A JPH0816692B2 (ja) 1990-09-30 1990-09-30 磁束ロック方法およびその装置
US07/766,101 US5285155A (en) 1990-09-30 1991-09-27 Method and apparatus for magnetic flux locking based upon a history of plural comparisons of the SQUID output signal and a predetermined signal
DE69125332T DE69125332T2 (de) 1990-09-30 1991-09-30 Magnetisches Flussverriegelungsgerät
EP91116699A EP0479206B1 (en) 1990-09-30 1991-09-30 Magnetic flux locking apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2262018A JPH0816692B2 (ja) 1990-09-30 1990-09-30 磁束ロック方法およびその装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH04140681A true JPH04140681A (ja) 1992-05-14
JPH0816692B2 JPH0816692B2 (ja) 1996-02-21

Family

ID=17369877

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2262018A Expired - Lifetime JPH0816692B2 (ja) 1990-09-30 1990-09-30 磁束ロック方法およびその装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US5285155A (ja)
EP (1) EP0479206B1 (ja)
JP (1) JPH0816692B2 (ja)
DE (1) DE69125332T2 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104880679A (zh) * 2014-02-28 2015-09-02 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 超导量子干涉器磁传感器

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5532592A (en) * 1993-02-02 1996-07-02 Conductus, Inc. Squid control apparatus with non-cryogenic flux-locked loop disposed in close proximity to the squid
WO1996005265A1 (en) * 1994-08-08 1996-02-22 Philips Electronics N.V. Method of coating a luminescent material
DE19606655C2 (de) * 1996-02-23 2002-04-11 Forschungszentrum Juelich Gmbh Meßeinrichtung zur Messung magnetischer Felder
CA2303677A1 (en) * 1999-04-09 2000-10-09 Hideo Itozaki Device and method for easily adjusting working point of squid
US7619223B2 (en) * 2003-03-14 2009-11-17 Panasonic Corporation Beam current measuring instrument and beam current measuring method using same
US8571614B1 (en) 2009-10-12 2013-10-29 Hypres, Inc. Low-power biasing networks for superconducting integrated circuits
US9735773B2 (en) 2014-04-29 2017-08-15 Allegro Microsystems, Llc Systems and methods for sensing current through a low-side field effect transistor
FR3021750B1 (fr) * 2014-05-30 2016-07-01 Thales Sa Dispositif de detection de courant
FR3021824B1 (fr) * 2014-05-30 2016-07-01 Thales Sa Adaptateur d'antenne
FR3021752B1 (fr) * 2014-05-30 2016-07-01 Thales Sa Capteur magnetometrique
US9841485B2 (en) 2014-11-14 2017-12-12 Allegro Microsystems, Llc Magnetic field sensor having calibration circuitry and techniques
US9638764B2 (en) 2015-04-08 2017-05-02 Allegro Microsystems, Llc Electronic circuit for driving a hall effect element with a current compensated for substrate stress
US10222416B1 (en) 2015-04-14 2019-03-05 Hypres, Inc. System and method for array diagnostics in superconducting integrated circuit
US9851417B2 (en) 2015-07-28 2017-12-26 Allegro Microsystems, Llc Structure and system for simultaneous sensing a magnetic field and mechanical stress
US10132879B2 (en) 2016-05-23 2018-11-20 Allegro Microsystems, Llc Gain equalization for multiple axis magnetic field sensing
US10162017B2 (en) 2016-07-12 2018-12-25 Allegro Microsystems, Llc Systems and methods for reducing high order hall plate sensitivity temperature coefficients
US10520559B2 (en) 2017-08-14 2019-12-31 Allegro Microsystems, Llc Arrangements for Hall effect elements and vertical epi resistors upon a substrate
US20220299580A1 (en) * 2019-10-02 2022-09-22 Ricoh Company, Ltd. Magnetic-field measuring apparatus
US11169223B2 (en) 2020-03-23 2021-11-09 Allegro Microsystems, Llc Hall element signal calibrating in angle sensor
US11630130B2 (en) 2021-03-31 2023-04-18 Allegro Microsystems, Llc Channel sensitivity matching
US12510611B2 (en) 2023-11-07 2025-12-30 Allegro Microsystems, Llc TMR sensor having magnetic field generation for pillar stimulation
US12455301B2 (en) 2023-12-11 2025-10-28 Allegro Microsystems, Llc Hall plate current sensor having stress compensation

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3532971A (en) * 1967-12-27 1970-10-06 Us Navy Feedback system for automatic range compensation of a transducer
US4672359A (en) * 1985-11-12 1987-06-09 Trw Inc. Superconducting analog-to-digital converter and digital magnetometer and related method for its use

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
APPL.PHYS.LETT.=1990 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104880679A (zh) * 2014-02-28 2015-09-02 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 超导量子干涉器磁传感器
CN104880679B (zh) * 2014-02-28 2018-03-02 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 超导量子干涉器磁传感器

Also Published As

Publication number Publication date
EP0479206A3 (en) 1993-04-07
EP0479206A2 (en) 1992-04-08
EP0479206B1 (en) 1997-03-26
DE69125332D1 (de) 1997-04-30
DE69125332T2 (de) 1997-08-28
US5285155A (en) 1994-02-08
JPH0816692B2 (ja) 1996-02-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH04140681A (ja) 磁束ロック方法およびその装置
Chandrasekhar et al. Magnetic response of a single, isolated gold loop
EP1950578A2 (en) Superconductive quantum interference device (squid) system for measuring magnetic susceptibility of materials
US7248044B2 (en) Magnetic flux measuring apparatus by hysteresis characteristic type digital FLL using counter system for squid
US4371943A (en) External means for detecting normal zones in superconducting magnets or coils
US4851762A (en) Novel technique using magnetic field dependent phase detection for detection of superconductivity
CA2303677A1 (en) Device and method for easily adjusting working point of squid
JPH06324129A (ja) 磁束変化量測定方法
Flores et al. Dynamic control for the direct measurement of transport critical current in superconductors
Erne’ SQUID sensors
EP0474236A2 (en) Magnetic flux locking apparatus
JP2779638B2 (ja) 多チャンネルスクイッド磁束計
Weber et al. Automatic devices for the measurement of flux density gradients in superconductors
JP3291858B2 (ja) 磁気検出装置
JP2782901B2 (ja) スクイッド磁束計
Rostami A Two-Stage Hall Magnetometer with Improved Characteristics Provided by an HTSC Sensor
JPH06324130A (ja) Squidセンサ装置
Rostami et al. Method for Creating High-Sensitivity Two-Stage Hall Effect Magnetometers with High Linearity and Spatial Resolution
Rostami Advanced Hall Magnetometer with Improved Performance
SU1045791A1 (ru) Устройство дл автоматического измерени критических токов технических сверхпроводников
JPH0868834A (ja) 超伝導磁力計
JPH0694815A (ja) Squid磁束計の動作点設定システム及び方法
JP2869775B2 (ja) Squid磁束計
JP2782900B2 (ja) スクイッド磁束計
JPH06300888A (ja) 原子炉出力解析装置

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080221

Year of fee payment: 12

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090221

Year of fee payment: 13

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090221

Year of fee payment: 13

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100221

Year of fee payment: 14

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110221

Year of fee payment: 15

EXPY Cancellation because of completion of term
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110221

Year of fee payment: 15