JPH07104403B2 - 磁場測定方法、およびその装置 - Google Patents
磁場測定方法、およびその装置Info
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- JPH07104403B2 JPH07104403B2 JP2237962A JP23796290A JPH07104403B2 JP H07104403 B2 JPH07104403 B2 JP H07104403B2 JP 2237962 A JP2237962 A JP 2237962A JP 23796290 A JP23796290 A JP 23796290A JP H07104403 B2 JPH07104403 B2 JP H07104403B2
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- magnetic flux
- interpolation
- magnetic field
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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
- G01R33/10—Plotting field distribution ; Measuring field distribution
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
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- 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
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- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S505/00—Superconductor technology: apparatus, material, process
- Y10S505/825—Apparatus per se, device per se, or process of making or operating same
- Y10S505/842—Measuring and testing
- Y10S505/843—Electrical
- Y10S505/845—Magnetometer
- Y10S505/846—Magnetometer using superconductive quantum interference device, i.e. squid
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ この発明は磁場測定方法およびその装置に関し、さらに
詳細にいえば、複数個のSQUID（Supercoducting Quantu
m Interference Device、超伝導量子干渉素子）磁束計
を用いて２次元格子状の複数の点における磁束を測定
し、測定値に基づいて任意の点の磁束の偏微分値を得る
ための方法および装置に関する。
詳細にいえば、複数個のSQUID（Supercoducting Quantu
m Interference Device、超伝導量子干渉素子）磁束計
を用いて２次元格子状の複数の点における磁束を測定
し、測定値に基づいて任意の点の磁束の偏微分値を得る
ための方法および装置に関する。
＜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
という特質に着目して、種々の分野でSQUIDが応用され
ている。そして、生体磁場の測定を行なう場合等には、
複数個のSQUID磁束計を用いて所定の面内における複数
箇所の磁束を測定し、これら測定値に基づいて直線補
間、スプライン補間、または最小２乗法による補間を行
なって該当する面内の全ての点の磁束を算出するように
している。そして、補間により得られた全ての点の磁束
に基づいてアローマップ表示、磁場源解析等の後処理を
行なうようにしている。
という特質に着目して、種々の分野でSQUIDが応用され
ている。そして、生体磁場の測定を行なう場合等には、
複数個のSQUID磁束計を用いて所定の面内における複数
箇所の磁束を測定し、これら測定値に基づいて直線補
間、スプライン補間、または最小２乗法による補間を行
なって該当する面内の全ての点の磁束を算出するように
している。そして、補間により得られた全ての点の磁束
に基づいてアローマップ表示、磁場源解析等の後処理を
行なうようにしている。
これら補間方法のうち、直線補間方法は、計算負荷が小
さく、高速処理が可能であるという利点を有している
が、測定点間の補間結果の精度が低く、しかも等磁図線
表示を行なった場合に折れ線状に等磁線が表示されてし
まうという不都合がある。また、直線補間方法により得
られた補間結果によっては、アローマップ表示に必要な
偏微分値を得ることができず、この結果、アローマップ
表示を必要としない用途にしか適用できないという不都
合がある。
さく、高速処理が可能であるという利点を有している
が、測定点間の補間結果の精度が低く、しかも等磁図線
表示を行なった場合に折れ線状に等磁線が表示されてし
まうという不都合がある。また、直線補間方法により得
られた補間結果によっては、アローマップ表示に必要な
偏微分値を得ることができず、この結果、アローマップ
表示を必要としない用途にしか適用できないという不都
合がある。
スプライン補間方法、最小２乗法による補間方法は、曲
面を補間できるのであるから、直線補間方法が有してい
る不都合を解消できるのであるが、直線補間方法と比較
して演算負荷が著しく大きくなり、到底リアルタイムの
磁場測定、磁場表示を行なうことができないという不都
合がある。そして、演算負荷が著しく大きいのであるか
ら、大型計算機が必要になり、しかも大型計算機を採用
してもリアルタイムの磁場測定、磁場表示は達成できな
いという不都合がある。さらに、アローマップ表示に必
要な偏微分値を算出するに当っては、補間演算により磁
束を得ておき、その後、得られた磁束に基づいて数値微
分法により偏微分値を算出することが必要であるから、
偏微分値を得るまでの所要時間が著しく長くなってしま
うという不都合もある。
面を補間できるのであるから、直線補間方法が有してい
る不都合を解消できるのであるが、直線補間方法と比較
して演算負荷が著しく大きくなり、到底リアルタイムの
磁場測定、磁場表示を行なうことができないという不都
合がある。そして、演算負荷が著しく大きいのであるか
ら、大型計算機が必要になり、しかも大型計算機を採用
してもリアルタイムの磁場測定、磁場表示は達成できな
いという不都合がある。さらに、アローマップ表示に必
要な偏微分値を算出するに当っては、補間演算により磁
束を得ておき、その後、得られた磁束に基づいて数値微
分法により偏微分値を算出することが必要であるから、
偏微分値を得るまでの所要時間が著しく長くなってしま
うという不都合もある。
＜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、
任意の点の偏微分値を簡単に、かつ高速に得ることがで
きる磁場測定方法およびその装置を提供することを目的
としている。
任意の点の偏微分値を簡単に、かつ高速に得ることがで
きる磁場測定方法およびその装置を提供することを目的
としている。
＜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の発明の磁場測定方
法は、複数個のSQUID磁束計を用いて２次元格子状の複
数の点における磁束を測定し、測定値に対して、２次元
格子の一方向における標本化関数を畳み込むとともに、
他の方向における標本化関数を微分して得られる関数を
畳み込んで測定点間を補間する方法である。
法は、複数個のSQUID磁束計を用いて２次元格子状の複
数の点における磁束を測定し、測定値に対して、２次元
格子の一方向における標本化関数を畳み込むとともに、
他の方向における標本化関数を微分して得られる関数を
畳み込んで測定点間を補間する方法である。
第２の発明の磁場測定装置は、２次元格子状の複数の点
における磁束を測定する複数個のSQUID磁束計と、測定
値に対して、２次元格子の一方向における標本化関数お
よび他の方向における標本化関数を微分した関数を畳み
込んで補間関数を得る補間関数算出手段と、得られた補
間関数に基づいて測定点間の任意の点の磁束の偏微分値
を算出する偏微分値算出手段とを含んでいる。
における磁束を測定する複数個のSQUID磁束計と、測定
値に対して、２次元格子の一方向における標本化関数お
よび他の方向における標本化関数を微分した関数を畳み
込んで補間関数を得る補間関数算出手段と、得られた補
間関数に基づいて測定点間の任意の点の磁束の偏微分値
を算出する偏微分値算出手段とを含んでいる。
＜作用＞ 第１の発明の磁場測定方法であれば、複数個のSQUID磁
束計を用いて２次元格子状の複数の点における磁束を測
定し、測定値に対して、２次元格子の一方向における標
本化関数を畳み込むとともに、他の方向における標本化
関数を微分して得られる関数を畳み込んで測定点間を補
間するのであるから、任意の点の磁束が予め補間関数に
基づいて得られている必要がなく、簡単に磁束の偏微分
値を算出することができる。この結果、アローマップ表
示等を簡単に達成できる。
束計を用いて２次元格子状の複数の点における磁束を測
定し、測定値に対して、２次元格子の一方向における標
本化関数を畳み込むとともに、他の方向における標本化
関数を微分して得られる関数を畳み込んで測定点間を補
間するのであるから、任意の点の磁束が予め補間関数に
基づいて得られている必要がなく、簡単に磁束の偏微分
値を算出することができる。この結果、アローマップ表
示等を簡単に達成できる。
第２の発明の磁場測定装置であれば、複数個のSQUID磁
束計により２次元格子状の複数の点における磁束を測定
し、測定値に対して、補間関数算出手段により、２次元
格子の一方向における標本化関数および他の方向におけ
る標本化関数を微分した関数を畳み込んで補間関数を
得、得られた補間関数に基づいて偏微分値算出手段によ
り測定点間の任意の点の磁束の偏微分値を算出するので
あるから、任意の点の磁束が予め補間関数に基づいて得
られている必要がなく、簡単に磁束の偏微分値を算出す
ることができる。この結果、アローマップ表示等を簡単
に達成できる。
束計により２次元格子状の複数の点における磁束を測定
し、測定値に対して、補間関数算出手段により、２次元
格子の一方向における標本化関数および他の方向におけ
る標本化関数を微分した関数を畳み込んで補間関数を
得、得られた補間関数に基づいて偏微分値算出手段によ
り測定点間の任意の点の磁束の偏微分値を算出するので
あるから、任意の点の磁束が予め補間関数に基づいて得
られている必要がなく、簡単に磁束の偏微分値を算出す
ることができる。この結果、アローマップ表示等を簡単
に達成できる。
＜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１図はこの発明の磁場測定方法の一実施例を示すフロ
ーチャート、第２図は磁場測定動作を説明する概略図で
あり、ステップにおいて複数個のSQUID磁束計により
２次元格子状に磁束を測定し（第２図（Ａ）参照）、ス
テップにおいて、２次元格子状に測定した特定時刻の
磁場計測データをインパルス応答として取り扱った関数
ｆ（x,y）に対して、２次元格子の何れかの方向（ｘ方
向またはｙ方向）の標本化関数（sinπｘ）／πx,（sin
πｙ）／πｙおよび残余の方向の標本化関数をを微分し
て得た関数ｄ｛（sinπｙ）／πｙ｝/dy＝（y cos y−s
in y）/y2,またはｄ｛（sinπｘ）／πｘ｝/dx＝（x co
s x−sin x/x2を畳み込んで偏微分補間関数δｚ（x,y）
／δｙ＝δｈ（x,y）／δｙ＝ｆ（x,y）＊｛（sinπ
ｘ）／πｘ｝＊ｄ｛（sinπｙ）／πｙ｝/dy、またはδ
ｚ（x,y）／δｘ＝δｈ（x,y）／δｘ＝ｆ（x,y）＊ｄ
｛（sinπｘ）／πｘ｝/dx＊｛（sinπｙ）／πｙ｝を
得る（但し、＊はコンボリューション演算記号であ
る）。尚、標本化関数としてsinx/x,siny/yではなく、
（sinπｘ）／πx,（sinπｙ）／πｙを用いているの
は、２次元格子状の測定点間隔を１にするためである。
そして、ステップにおいて、上記補間関数に基づい
て、 （但し、ｎはｙ方向の測定点数、ｍはｘ方向の測定点数
である）の演算を行なうことにより任意の点の磁束の偏
微分値を算出する（第２図（Ｂ）中二点鎖線参照）。こ
の場合に、具体的には、第２図（Ｃ）に示すように、ｘ
方向の任意のラインを選定してこのライン上の測定値
（同図中丸印参照）に基づいて測定点間の任意の点（同
図中三角印参照）の値を得、次いで、この任意の点を含
むｙ方向のライン上の算出値（同図中三角印参照）に基
づいて任意の点（同図中Ｘ印参照）の値を得ることによ
り演算速度を向上できる。その後、ステップにおいて
必要な全ての点の磁束の偏微分値が算出されたか否かを
判別し、算出されていない点が存在すると判別された場
合には、再びステップの処理を行なうが、全ての点の
磁束の偏微分値が算出されたと判別された場合には、そ
のまま一連の処理を終了する。
ーチャート、第２図は磁場測定動作を説明する概略図で
あり、ステップにおいて複数個のSQUID磁束計により
２次元格子状に磁束を測定し（第２図（Ａ）参照）、ス
テップにおいて、２次元格子状に測定した特定時刻の
磁場計測データをインパルス応答として取り扱った関数
ｆ（x,y）に対して、２次元格子の何れかの方向（ｘ方
向またはｙ方向）の標本化関数（sinπｘ）／πx,（sin
πｙ）／πｙおよび残余の方向の標本化関数をを微分し
て得た関数ｄ｛（sinπｙ）／πｙ｝/dy＝（y cos y−s
in y）/y2,またはｄ｛（sinπｘ）／πｘ｝/dx＝（x co
s x−sin x/x2を畳み込んで偏微分補間関数δｚ（x,y）
／δｙ＝δｈ（x,y）／δｙ＝ｆ（x,y）＊｛（sinπ
ｘ）／πｘ｝＊ｄ｛（sinπｙ）／πｙ｝/dy、またはδ
ｚ（x,y）／δｘ＝δｈ（x,y）／δｘ＝ｆ（x,y）＊ｄ
｛（sinπｘ）／πｘ｝/dx＊｛（sinπｙ）／πｙ｝を
得る（但し、＊はコンボリューション演算記号であ
る）。尚、標本化関数としてsinx/x,siny/yではなく、
（sinπｘ）／πx,（sinπｙ）／πｙを用いているの
は、２次元格子状の測定点間隔を１にするためである。
そして、ステップにおいて、上記補間関数に基づい
て、 （但し、ｎはｙ方向の測定点数、ｍはｘ方向の測定点数
である）の演算を行なうことにより任意の点の磁束の偏
微分値を算出する（第２図（Ｂ）中二点鎖線参照）。こ
の場合に、具体的には、第２図（Ｃ）に示すように、ｘ
方向の任意のラインを選定してこのライン上の測定値
（同図中丸印参照）に基づいて測定点間の任意の点（同
図中三角印参照）の値を得、次いで、この任意の点を含
むｙ方向のライン上の算出値（同図中三角印参照）に基
づいて任意の点（同図中Ｘ印参照）の値を得ることによ
り演算速度を向上できる。その後、ステップにおいて
必要な全ての点の磁束の偏微分値が算出されたか否かを
判別し、算出されていない点が存在すると判別された場
合には、再びステップの処理を行なうが、全ての点の
磁束の偏微分値が算出されたと判別された場合には、そ
のまま一連の処理を終了する。
したがって、以上の一連の処理を行なうことにより、複
数個のSQUIDで規定される２次元格子状領域の全範囲に
おける磁束の偏微分値を簡単に、かつ正確に得ることが
できる。この結果、磁束の勾配分布等を測定することが
可能となり、ひいては、この偏微分値を用いて磁場解析
等を行なうことができる。また、ｆ（x,y）はx,yが整数
である場合にのみ値を有しており、測定の範囲内しか値
を有しないので、標本化関数（sinπｘ）／πx,（sinπ
ｙ）／πｙについても測定の範囲内のx,yについて要求
される補間分解能の間隔でのみ値を算出しておけばよ
く、予め必要周期分だけ値を算出しておくことにより演
算を高速化できる。
数個のSQUIDで規定される２次元格子状領域の全範囲に
おける磁束の偏微分値を簡単に、かつ正確に得ることが
できる。この結果、磁束の勾配分布等を測定することが
可能となり、ひいては、この偏微分値を用いて磁場解析
等を行なうことができる。また、ｆ（x,y）はx,yが整数
である場合にのみ値を有しており、測定の範囲内しか値
を有しないので、標本化関数（sinπｘ）／πx,（sinπ
ｙ）／πｙについても測定の範囲内のx,yについて要求
される補間分解能の間隔でのみ値を算出しておけばよ
く、予め必要周期分だけ値を算出しておくことにより演
算を高速化できる。
＜実施例２＞ 第３図はこの発明の磁場測定装置の一実施例を示すブロ
ック図であり、２次元格子状に磁束を測定する複数個の
SQUID磁束計（１）と、各SQUID磁束計（１）から出力さ
れる磁束測定データ（x,y）を一時的に保持する測定デ
ータ・メモリ（２）と、標本化関数（sinπｘ）／πx,
（sinπｙ）／πｙおよびこれら標本化関数を微分した
関数（x cos x−sin x）/x2,（y cos y−sin y）/y2の
値を保持する関数値テーブル（21）と、測定データ・メ
モリ（２）から順次データを読み出すとともに、関数値
テーブル（21）から（sinπｘ）／πｘおよび（y cos y
−sin y）/y2の値、または（sin πｙ）／πｙおよび
（x cos x−sin x）/x2の値を読み出して、 または、 の演算を行なう補間演算部（22）と、補間演算結果を一
時的に保持する補間結果メモリ（５）とを有している。
ック図であり、２次元格子状に磁束を測定する複数個の
SQUID磁束計（１）と、各SQUID磁束計（１）から出力さ
れる磁束測定データ（x,y）を一時的に保持する測定デ
ータ・メモリ（２）と、標本化関数（sinπｘ）／πx,
（sinπｙ）／πｙおよびこれら標本化関数を微分した
関数（x cos x−sin x）/x2,（y cos y−sin y）/y2の
値を保持する関数値テーブル（21）と、測定データ・メ
モリ（２）から順次データを読み出すとともに、関数値
テーブル（21）から（sinπｘ）／πｘおよび（y cos y
−sin y）/y2の値、または（sin πｙ）／πｙおよび
（x cos x−sin x）/x2の値を読み出して、 または、 の演算を行なう補間演算部（22）と、補間演算結果を一
時的に保持する補間結果メモリ（５）とを有している。
尚、上記SQUID磁束計（１）としては、例えば磁束検出
感度が高いdc−SQUIDを用い、磁束ロック・ループを組
み込むことにより超伝導ループに導かれる磁束を磁束−
電圧特性の谷に維持するとともに、dc−SQUIDからの出
力電圧の積分値を磁束検出信号として取り出すようにし
ている。但し、磁束を磁束−電圧特性の山、単調変化部
分の任意の点にロックすることが可能である。
感度が高いdc−SQUIDを用い、磁束ロック・ループを組
み込むことにより超伝導ループに導かれる磁束を磁束−
電圧特性の谷に維持するとともに、dc−SQUIDからの出
力電圧の積分値を磁束検出信号として取り出すようにし
ている。但し、磁束を磁束−電圧特性の山、単調変化部
分の任意の点にロックすることが可能である。
したがって、この実施例の場合にも、各点における磁束
ではなく、磁束の偏微分値を簡単に、かつ正確に得るこ
とができる。この結果、磁束の勾配分布等を測定するこ
とが可能となり、ひいては、この偏微分値を用いて磁場
解析等を行なうことができる。
ではなく、磁束の偏微分値を簡単に、かつ正確に得るこ
とができる。この結果、磁束の勾配分布等を測定するこ
とが可能となり、ひいては、この偏微分値を用いて磁場
解析等を行なうことができる。
＜発明の効果＞ 以上のように第１の発明は、補間関数を変更するだけで
簡単に磁束の偏微分値を算出することができ、アローマ
ップ表示等を簡単に達成できるという特有の効果を奏す
る。
簡単に磁束の偏微分値を算出することができ、アローマ
ップ表示等を簡単に達成できるという特有の効果を奏す
る。
第２の発明も、補間関数を変更するだけで簡単に磁束の
偏微分値を算出することができ、アローマップ表示等を
簡単に達成できるという特有の効果を奏する。
偏微分値を算出することができ、アローマップ表示等を
簡単に達成できるという特有の効果を奏する。
第１図はこの発明の磁場測定方法の一実施例を示すフロ
ーチャート、 第２図は磁場測定動作を説明する概略図、 第３図はこの発明の磁場測定装置の一実施例を示すブロ
ック図。 （１）……SQUID磁束計、（21）……関数値テーブル、
（22）……補間演算部
ーチャート、 第２図は磁場測定動作を説明する概略図、 第３図はこの発明の磁場測定装置の一実施例を示すブロ
ック図。 （１）……SQUID磁束計、（21）……関数値テーブル、
（22）……補間演算部
Claims (2)
- 【請求項１】複数個のSQUID磁束計（１）を用いて２次
元格子状の複数の点における磁束を測定し、測定値に対
して、２次元格子の一方向における標本化関数を畳み込
むとともに、他の方向における標本化関数を微分して得
られる関数を畳み込んで測定点間を補間することを特徴
とする磁場測定方法。 - 【請求項２】２次元格子状の複数の点における磁束を測
定する複数個のSQUID磁束計（１）と、測定値に対し
て、２次元格子の一方向における標本化関数および他の
方向における標本化関数を微分した関数を畳み込んで補
間関数を得る補間関数算出手段（21）（22）と、得られ
た補間関数に基づいて測定点間の任意の点の磁束の偏微
分値を算出する偏微分値算出手段（22）とを含むことを
特徴とする磁場測定装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2237962A JPH07104403B2 (ja) | 1990-09-07 | 1990-09-07 | 磁場測定方法、およびその装置 |
| FI914182A FI914182L (fi) | 1990-09-07 | 1991-09-04 | Maetningsfoerfarande foer magnetfaelt, maetningsapparat foer magnetfaelt, visningsfoerfarande foer magnetfaelt och visningsapparat foer magnetfaelt. |
| US07/755,571 US5204624A (en) | 1990-09-07 | 1991-09-05 | Method of magnetic field measurement including convolution steps in an interpolation operation to determine magnetic flux between points at which magnetic flux has been measured, and apparatus for carrying out the same |
| EP91115008A EP0474229B1 (en) | 1990-09-07 | 1991-09-05 | Magnetic field measurement method, magnetic field measurement apparatus, magnetic field display method and magnetic field display apparatus |
| DE69115176T DE69115176T2 (de) | 1990-09-07 | 1991-09-05 | Verfahren und Vorrichtung zur Messung und zur Anzeige von magnetischen Feldern. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2237962A JPH07104403B2 (ja) | 1990-09-07 | 1990-09-07 | 磁場測定方法、およびその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04116481A JPH04116481A (ja) | 1992-04-16 |
| JPH07104403B2 true JPH07104403B2 (ja) | 1995-11-13 |
Family
ID=17023047
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2237962A Expired - Lifetime JPH07104403B2 (ja) | 1990-09-07 | 1990-09-07 | 磁場測定方法、およびその装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5204624A (ja) |
| EP (1) | EP0474229B1 (ja) |
| JP (1) | JPH07104403B2 (ja) |
| DE (1) | DE69115176T2 (ja) |
| FI (1) | FI914182L (ja) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3204542B2 (ja) * | 1992-07-24 | 2001-09-04 | 株式会社東芝 | 磁場源測定装置 |
| FR2699287B1 (fr) * | 1992-12-14 | 1995-01-06 | Commissariat Energie Atomique | Procédé et dispositif de cartographie magnétique. |
| JPH0824234A (ja) * | 1994-07-14 | 1996-01-30 | Nec Corp | 脳内活動源推定装置 |
| DE19808985B4 (de) | 1997-03-07 | 2012-06-14 | Hitachi, Ltd. | Verfahren und Vorrichtung zur Biomagnetfeld-Messung |
| WO2000021288A1 (en) | 1998-10-01 | 2000-04-13 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Image signal conversion equipment |
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