JPH044555B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH044555B2 JPH044555B2 JP57057599A JP5759982A JPH044555B2 JP H044555 B2 JPH044555 B2 JP H044555B2 JP 57057599 A JP57057599 A JP 57057599A JP 5759982 A JP5759982 A JP 5759982A JP H044555 B2 JPH044555 B2 JP H044555B2
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- Japan
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- coil
- superconducting
- inductance
- lock
- magnetic flux
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-
- 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
- G01R33/035—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using superconductive devices
- G01R33/0354—SQUIDS
- G01R33/0358—SQUIDS coupling the flux to the SQUID
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔本発明の属する技術分野〕
本発明はスクイツド（SQUID）磁束計に関す
るものである。更に詳しくは、本発明は、直流磁
界を高感度で測定することのできるスクイツド磁
束計に関するものである。
るものである。更に詳しくは、本発明は、直流磁
界を高感度で測定することのできるスクイツド磁
束計に関するものである。
スクイツド磁束計は、ジヨゼフソン接合を有す
る超伝導リングとLC共振回路を含んで構成され
ており、超伝導リングに加わる外部磁界に対し磁
束量子Φo（2.07x10-15wb）を周期とした電圧信号
を出力するもので、高感度で磁束測定を行うこと
ができる。ところで、このようなスクイツド磁束
計は、磁束の変化を検出するものであつて、直流
磁界を測定することはできない。
る超伝導リングとLC共振回路を含んで構成され
ており、超伝導リングに加わる外部磁界に対し磁
束量子Φo（2.07x10-15wb）を周期とした電圧信号
を出力するもので、高感度で磁束測定を行うこと
ができる。ところで、このようなスクイツド磁束
計は、磁束の変化を検出するものであつて、直流
磁界を測定することはできない。
本発明は、直流磁界の高感度測定ができるＳ／
Ｎ比の改善されたスクイツド磁束計を実現しよう
とするものである。
Ｎ比の改善されたスクイツド磁束計を実現しよう
とするものである。
本発明は、超伝導リングに結合するインプツト
コイルと並列に可変インダクタンスコイルを接続
し、このコイルのインダクタンスを所定周波数で
連続的に可変にするとともに、スクイツド磁束計
の出力信号を所定周波数によつてロツクイン検波
することによつて直流磁界を精度よく測定するよ
うにしたものである。
コイルと並列に可変インダクタンスコイルを接続
し、このコイルのインダクタンスを所定周波数で
連続的に可変にするとともに、スクイツド磁束計
の出力信号を所定周波数によつてロツクイン検波
することによつて直流磁界を精度よく測定するよ
うにしたものである。
第１図は本発明の原理を説明するための説明図
である。超伝導体でできた自己インダクタンスＬ
のリング１に、外部磁束Φxが加わると、リング
１内の内部磁束Φは、(1)式で示す通りとなる。
である。超伝導体でできた自己インダクタンスＬ
のリング１に、外部磁束Φxが加わると、リング
１内の内部磁束Φは、(1)式で示す通りとなる。
Φ＝Φx−Ｌ・ｉ (1)
ただし、ｉはリング１に流れる電流。
ここで、内部磁束Φは、磁束量子Φoの整数倍
であり、一定に保たれる。従つて、Φxが一定
（Φx≠０）、すなわち直流磁束ならば、リング１
の自己インダクタンスＬを変えることにより、リ
ング１を流れる電流ｉを変化させることができ
る。
であり、一定に保たれる。従つて、Φxが一定
（Φx≠０）、すなわち直流磁束ならば、リング１
の自己インダクタンスＬを変えることにより、リ
ング１を流れる電流ｉを変化させることができ
る。
第２図は本発明の一実施例を示す構成接続図で
ある。図において、１はジヨゼフソン接合JCを
持つ超伝導リング、２はこの超伝導リング１に結
合するインダクタンスLiのインプツトコイル、２
１，２２は超伝導材料でできたインプツトコイル
２の端子、３はインダクタンスLpのピツクアツ
プコイルで、インプツトコイル２とともに超伝導
閉ループを構成するように端子２１，２２を介し
て直列に接続されている。４はインプツトコイル
２と並列接続されるように端子２１，２２に接続
された可変インダクタンスの超伝導コイル、５は
このコイル５に近接して設置された可動超伝導
体、５０はこの超伝導体５を例えば石英で構成さ
れる連結棒５１を介して矢印に示すように上下に
変位させる駆動手段、５２は駆動手段５０を介し
て超伝導体５を所定周波数ｆで変位させる発振器
である。これらによつて、超伝導体５を矢印に示
すように上下に所定周波数ｆで変位させ、コイル
４のインダクタンスLvを連続的に所定周波数ｆ
で変化させる。６は超伝導リング１に結合する
LC共振回路、７０はこのLC共振回路からの出力
電圧を増幅する増幅器、７１は増幅器７０からの
出力信号を信号処理して測定磁束に関連した信号
を出力する信号処理回路で、これらはスクイツド
磁束計７を構成している。ここで、超伝導リング
１、インプツトコイル２、端子２１，２２、ピツ
クアツプコイル３、コイル４、超伝導体５及び
LC共振回路６は、いずれも例えばクライオスタ
ツト８内に収容され、ヘリウム温度に維持され
る。また、これらの中でピツクアツプコイル３以
外の部分は、外部磁界の影響を受けないように超
伝導シールドルーム８０内に収容されている。９
は信号処理回路７１の出力信号（スクイツド磁束
計の出力信号）を入力とするロツクインアンプ
で、発振器５２からの周波数信号ｆを参照信号と
しており、この周波数ｆでロツクイン検波を行
う。
ある。図において、１はジヨゼフソン接合JCを
持つ超伝導リング、２はこの超伝導リング１に結
合するインダクタンスLiのインプツトコイル、２
１，２２は超伝導材料でできたインプツトコイル
２の端子、３はインダクタンスLpのピツクアツ
プコイルで、インプツトコイル２とともに超伝導
閉ループを構成するように端子２１，２２を介し
て直列に接続されている。４はインプツトコイル
２と並列接続されるように端子２１，２２に接続
された可変インダクタンスの超伝導コイル、５は
このコイル５に近接して設置された可動超伝導
体、５０はこの超伝導体５を例えば石英で構成さ
れる連結棒５１を介して矢印に示すように上下に
変位させる駆動手段、５２は駆動手段５０を介し
て超伝導体５を所定周波数ｆで変位させる発振器
である。これらによつて、超伝導体５を矢印に示
すように上下に所定周波数ｆで変位させ、コイル
４のインダクタンスLvを連続的に所定周波数ｆ
で変化させる。６は超伝導リング１に結合する
LC共振回路、７０はこのLC共振回路からの出力
電圧を増幅する増幅器、７１は増幅器７０からの
出力信号を信号処理して測定磁束に関連した信号
を出力する信号処理回路で、これらはスクイツド
磁束計７を構成している。ここで、超伝導リング
１、インプツトコイル２、端子２１，２２、ピツ
クアツプコイル３、コイル４、超伝導体５及び
LC共振回路６は、いずれも例えばクライオスタ
ツト８内に収容され、ヘリウム温度に維持され
る。また、これらの中でピツクアツプコイル３以
外の部分は、外部磁界の影響を受けないように超
伝導シールドルーム８０内に収容されている。９
は信号処理回路７１の出力信号（スクイツド磁束
計の出力信号）を入力とするロツクインアンプ
で、発振器５２からの周波数信号ｆを参照信号と
しており、この周波数ｆでロツクイン検波を行
う。
このように構成された装置の動作は次の通りで
ある。
ある。
いま、ピツクアツプコイル３に外部からきた磁
束Φxが入ろうとすると、このピツクアツプコイ
ル３には超伝導ループ（コイル３とコイル２の直
列ループ）内の磁束を一定に保つため、しやへい
電流ｉが流れ、これらは、(2)式の関係になる。
束Φxが入ろうとすると、このピツクアツプコイ
ル３には超伝導ループ（コイル３とコイル２の直
列ループ）内の磁束を一定に保つため、しやへい
電流ｉが流れ、これらは、(2)式の関係になる。
Ｎ・Φx−（Lp＋Li1）・ｉ＝一定 (2)
ただし、Ｎ：ピツクアツプコイル３の巻数。
Li1：端子２１，２２から右側の全インダクタ
ンス（より線部分のインダクタンスは無視す
る）で、(3)式で表わされる。
ンス（より線部分のインダクタンスは無視す
る）で、(3)式で表わされる。
Li1＝Li・Lv／Li＋Lv (3)
また、このしやへい電流ｉにより、インプツト
コイル２に流れる電流iiは(4)式で表わされる。
コイル２に流れる電流iiは(4)式で表わされる。
ii＝Lv／Li＋Lv・ｉ (4)
従つて、(2)式の右辺を零とおいて、(2)式、(3)
式、(4)式から、iiは(5)式の通りとなる。
式、(4)式から、iiは(5)式の通りとなる。
ii＝Lv／Li＋Lv・Ｎ・Φx／Lp＋Li・Lv／Li＋Lv (5)
(5)式から明らかなように、コイル４のインダク
タンスLvが０ならばiiは０であり、コイル４のイ
ンダクタンスLv又はピツクアツプコイル３のイ
ンダクタンスLpを所定周波数ｆで連続的に変化
させることによつて、外部からの磁束Φxが直流
磁界であつてもこれを測定することができる。
タンスLvが０ならばiiは０であり、コイル４のイ
ンダクタンスLv又はピツクアツプコイル３のイ
ンダクタンスLpを所定周波数ｆで連続的に変化
させることによつて、外部からの磁束Φxが直流
磁界であつてもこれを測定することができる。
第３図は、第２図装置において、信号処理回路
７１の出力信号波形を示したもので、イは直流磁
界H1が大きい場合であり、ロは直流磁界H2が小
さい場合である。信号処理回路７１の出力信号
（スクイド磁束計７の出力信号）は、第３図イに
示すように、大きな直流磁界H1がある場合、コ
イル４のインダクタンスLvの変化（変化周波数
ｆ）とともに大きな変化となる。即ちコイル４の
インダクタンスLvの変化は一定でも、外部直流
磁界の大きさに比例してその振幅が変化してい
る。
７１の出力信号波形を示したもので、イは直流磁
界H1が大きい場合であり、ロは直流磁界H2が小
さい場合である。信号処理回路７１の出力信号
（スクイド磁束計７の出力信号）は、第３図イに
示すように、大きな直流磁界H1がある場合、コ
イル４のインダクタンスLvの変化（変化周波数
ｆ）とともに大きな変化となる。即ちコイル４の
インダクタンスLvの変化は一定でも、外部直流
磁界の大きさに比例してその振幅が変化してい
る。
ロツクインアンプ９は、このようなスクイツド
磁束計の出力信号を入力し、これを周波数ｆでロ
ツクイン検波するもので、これによつて、Ｓ／Ｎ
比が改善された直流磁界の大きさに関連する信号
を出力することができる。
磁束計の出力信号を入力し、これを周波数ｆでロ
ツクイン検波するもので、これによつて、Ｓ／Ｎ
比が改善された直流磁界の大きさに関連する信号
を出力することができる。
なお、上記の実施例では、ピツクアツプコイル
３にワンターンコイルを用いたものであるが、１
次微分、あるいは２次微分形のコイルを用いても
よい。また、ここではrfスクイツドに適用した場
合を想定しているが、DCスクイツドに適用する
ようにしてもよい。
３にワンターンコイルを用いたものであるが、１
次微分、あるいは２次微分形のコイルを用いても
よい。また、ここではrfスクイツドに適用した場
合を想定しているが、DCスクイツドに適用する
ようにしてもよい。
以上説明したように、本発明によれば、ピツク
アツプコイル（検出コイル）のインダクタンス又
はインプツトコイルに並列に接続したコイルのイ
ンダクタンスを所定周波数で変えるとともに、ス
クイツド磁束計の出力を所定周波数でロツクイン
検波して得るようにしたもので、簡便にしかも高
感度で直流磁束の絶対値Φxを測定することがで
きる。したがつて、直流電流の測定をも行うこと
ができる。
アツプコイル（検出コイル）のインダクタンス又
はインプツトコイルに並列に接続したコイルのイ
ンダクタンスを所定周波数で変えるとともに、ス
クイツド磁束計の出力を所定周波数でロツクイン
検波して得るようにしたもので、簡便にしかも高
感度で直流磁束の絶対値Φxを測定することがで
きる。したがつて、直流電流の測定をも行うこと
ができる。
第１図は本発明の原理を説明するための説明
図、第２図は本発明の一実施例を示す構成接続
図、第３図は本発明に係る装置の動作を説明する
ための出力波形図である。 １……超伝導リング、２……インプツトコイ
ル、３……ピツクアツプコイル、４……可変イン
ダクタンス、５……可動超伝導体、５０……駆動
手段、５２……発振器、６……LC共振回路、７
……スクイツド磁束計、９……ロツクインアン
プ。
図、第２図は本発明の一実施例を示す構成接続
図、第３図は本発明に係る装置の動作を説明する
ための出力波形図である。 １……超伝導リング、２……インプツトコイ
ル、３……ピツクアツプコイル、４……可変イン
ダクタンス、５……可動超伝導体、５０……駆動
手段、５２……発振器、６……LC共振回路、７
……スクイツド磁束計、９……ロツクインアン
プ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 被測定磁束を検出するピツクアツコイルと、
このピツクアツプコイルに接続されこのコイルと
共に超伝導閉ループを形成するインプツトコイル
と、このインプツトコイルに結合する超伝導リン
グを含んで構成されるスクイツド磁束計におい
て、 前記インプツトコイルと並列に接続された可変
インダクタンスの超伝導コイル４と、 この超伝導コイルに近接して設置された可動超
伝導体５と、 この可動超伝導体を所定周波数ｆで機械的に変
位させる駆動手段５０と、 前記スクイツド磁束計の出力を前記所定周波数
ｆの信号でロツクイン検波するロツクインアンプ
９とを設け、 このロツクインアンプから前記ピツクアツプコ
イルが受ける直流磁界の大きさに関連する信号を
得るようにしたことを特徴とするスクイツド磁束
計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57057599A JPS58174866A (ja) | 1982-04-07 | 1982-04-07 | スクイッド磁束計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57057599A JPS58174866A (ja) | 1982-04-07 | 1982-04-07 | スクイッド磁束計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58174866A JPS58174866A (ja) | 1983-10-13 |
| JPH044555B2 true JPH044555B2 (ja) | 1992-01-28 |
Family
ID=13060311
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57057599A Granted JPS58174866A (ja) | 1982-04-07 | 1982-04-07 | スクイッド磁束計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58174866A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0672913B2 (ja) * | 1986-12-18 | 1994-09-14 | 新技術事業団 | 磁束計測装置 |
| JPH02124484A (ja) * | 1988-11-02 | 1990-05-11 | Hitachi Ltd | 磁束伝達回路 |
-
1982
- 1982-04-07 JP JP57057599A patent/JPS58174866A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58174866A (ja) | 1983-10-13 |
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