JPH07218472A - 飽和磁束密度を測定する方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、サンプル素材の飽和磁束密度を測
定するための装置および方法を提供するものである。 【構成】 第１および第２のサンプルホルダ１１、１２
が円柱形状の永久磁石１３のそれぞれの側に対称的に配
置されている。コイル１６、１７がサンプルホルダ１
１、１２の周囲に配置されており、永久磁石１３が回転
される。サンプルホルダ１１、１２の１つに磁気素材が
存在しない場合には、コイル１６、１７において誘導さ
れる信号は、ナル信号を提供するように増幅器／メータ
１９に入力される。サンプルがサンプルホルダの１つに
置かれているときには、飽和磁束密度が測定される。こ
のデバイスは、液体に拡散されている磁気分子の濃度を
決定するのに特に応用されるものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一般に素材の磁気特性
の測定に関し、より詳細には、非磁気媒体に拡散された
磁気分子に関係がある磁気特性の測定方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】磁気分子が拡散されている液体などの非
磁気媒体において、媒体の磁気分子濃度などのパラメー
タの決定に磁気特性の測定が用いられてきた。従来の技
術において、磁気分子を含む液体に磁界をかけたときの
媒体の反応が、そこに浮遊している磁気分子の特性を測
定するために、そして結果的には液体そのものの特性を
決定するために用いられてきた。米国特許第４，６５
１，０９２号では、１組のコイルによって生成された磁
界が液体にかけられて、例えば、媒体の磁気分子の濃度
など液体媒体に浮遊している磁気分子の特性を決定す
る。開示されている構成においては、比較的小さい磁界
（約１０Ｏｅ）が生成される。米国特許第４，５２２，
５０１号では、液体媒体の磁気分子濃度は、液体媒体が
磁界から回転部材をシールドするときに渦電流の変化か
ら得られる回転導電部材のトルクの変化を測定すること
により決定される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このどちらの先行技術
においても、磁気媒体の磁気特性の決定において十分な
精度を提供しない。

【０００４】素材の磁気特性を測定するための装置は商
業的に入手可能である。例えば、ＬＤＪインコーポレイ
ティド（LDJ Incorporated）から入手可能なモデル７６
００Ａ ＢＨメータは、素材の磁気特性を測定するよう
に設計されたマイクロプロセッサ制御のデバイスであ
る。このようなデバイスは高価であり、またスペースを
取り、典型的には多くの状況において素材の特性にとっ
て重要でないパラメータを測定する可能性がある。

【０００５】従って、浮遊する磁気分子を有する液体の
拡散または磁気飽和を測定するための装置および関連す
る方法の必要性が感じられている。選択される装置は、
比較的簡素で、精密で、過度の複雑さを含んでいないも
のである。

【０００６】

【課題を解決するための手段及び作用】本発明は、上記
の問題の１つあるいはそれ以上を克服することを目指す
ものである。簡略に述べると、本発明の１つの側面によ
って、物理的に回転される円柱形状の永久磁石は、円柱
形状の磁石の軸に対して対称的に配置された１つのサン
プルコイルと１つの参照コイルとを有し、これらコイル
はそれぞれ永久磁石の軸の対向する側に配置されてい
る。サンプルコイルは素材のサンプルが置かれるサンプ
ルホルダに巻き付けられている。参照コイルおよびサン
プルコイルは、回転磁界に作用する磁気素材が存在しな
い場合には、増幅器／メータの入力端子に入力されたと
きにナル信号を提供するように調整可能である。素材サ
ンプルが素材サンプルホルダに置かれたとき、素材の磁
気分子が永久磁石の回転から得られる変化する磁界と相
互に作用する。電圧が素材サンプルと変化する磁界との
相互作用の結果として生成される。この電圧が素材の飽
和磁束を、そして結果的には素材の磁気分子の濃度を決
定するために用いられる。液体の素材サンプルをサンプ
ルホルダに流すことにより、この装置はプロセス制御応
用において用いることができる。

【０００７】本発明は、利点として、複雑な装置を用い
ることなく精密な飽和磁束の測定を行うことができる。
この測定方法により、素材の磁気分子の濃度を測定する
ことができる。この構成は、プロセス制御システムの一
部として用いるのに適している。

【０００８】

【実施例】図１（ａ）、（ｂ）を参照して、円柱形状の
永久磁石１３は矢印１３Ａによって示される方向、すな
わち、円柱形状の磁石の軸に直交する方向に磁化軸を有
する。円柱形状の永久磁石１３は、矢印１４Ｂによって
示される方向に軸１４Ａを中心にして装置（図示せず）
によって回転される。サンプルホルダ１１および１２
は、磁石の対向する側に円柱形状の磁石１３に対して対
称的に配置されている。各サンプルホルダは回転軸１４
Ａに直交する平面に配置されてた軸を有する。サンプル
ホルダ１１はその周囲にコイル１６が巻き付けられてお
り、サンプルホルダ１２はその周囲にコイル１７が巻き
付けられている。コイル１６および１７は、変化する磁
界によって（すなわち、回転する円柱形状の永久磁石１
３から）誘導される電圧が逆向きになるように連結され
ている。コイルは直列に連結されており、増幅器／メー
タ１９の入力端子に入力される。典型的には、コイル１
６および１７は、サンプル素材がない場合には電圧信号
が増幅器１９に入力されないように配置されている。

【０００９】磁気素材がサンプルホルダの１つに置かれ
ると、回転する円柱形状の永久磁石１３からの変化する
磁界により、磁気素材は（変化する）磁束を生成する。
変化する磁束は、他方のコイルにおいて重複しない関連
するコイルにおいて電圧を誘導する。結果的に、コイル
において誘導された信号はもはや平衡ではなく、電圧が
増幅器／メータ１９の出力端子に存在する。

【００１０】好ましい実施様態において、回転磁石Ｂ−
Ｈメータが塗布を施された素材の色素の濃度や飽和磁化
を測定するのに用いられる。磁石は直径１．５インチで
長さ２．０インチであり、ＮｄＦｅＢ素材から製作され
ている。磁石は、塗布を施されている素材において９０
０Ｏｅの飽和保磁力分子の飽和を確実にするように選択
されている約２４００Ｏｅの磁界を有する。１／８馬力
のモータが３，６００ＲＰＭで永久磁石を回転させて、
その結果磁界の周波数は６０Ｈｚである。コイル１６お
よび１７の巻線はそれぞれ１，０００巻である。サンプ
ル素材がデバイスに置かれていない場合には、コイルに
おいて誘導される一次電圧がキャンセルされる。動作に
おいて、塗布を施された素材がコイルの１つと関連する
サンプルホルダに置かれている。永久磁石からの磁界が
塗布を施された素材を磁化して、コイルにおいて誘導さ
れた電圧は得られた磁束の変化の時間率（time rate ）
に比例する。２，５００Ｏｅの絶対値はサンプルの飽和
保磁力の９００Ｏｅよりもかなり大きいので、磁石から
の磁界が大きい回転ベクトルであるので、測定されてい
る媒体の磁化は磁石からの磁界に平行して飽和される。
よって、磁化は一定の回転ベクトルであり、従って、コ
イルにおいて誘導される電圧は正弦波である。電圧の絶
対値はサンプルの飽和磁束密度に比例する。１マクスウ
ェルの磁束絶対値によって生成される６０Ｈｚの正弦波
信号の振幅は約６５ｍＶであり、約３０ｄＢの雑音比に
対して信号で検出することができる信号である。電子的
な統合化により、塗布された素材の飽和フラックス密度
を提供することができる。校正は、基準となる素材を第
２のサンプルホルダに挿入することによって行うことが
できる。

【００１１】ここで、サンプル媒体の飽和磁束密度を測
定するための装置および方法が示されたことが理解され
よう。サンプルホルダは直径１ｃｍのチューブであり、
媒体が連続してこのチューブを流れることが可能である
ことは明かである。このように、本発明の装置は、サン
プルホルダを流れる液体を連続してモニタするために用
いることも可能であり、またプロセス制御システムの一
部として組み込むことも可能である。プロセス制御シス
テムにおいて、磁気分子の濃度が連続してモニタされる
ことが可能であり、測定の結果として適切な調整が行わ
れる。

【００１２】本発明の動作は、以上の記述および図面か
ら明かであると信じられるが、強調のため、いくつか補
足する。開示されている装置は、磁気分子が拡散されて
いる素材の特性の決定において特に有効である。配置さ
れた装置は比較的単純で比較的コストの低い装置を用い
ているが、飽和磁束密度を精密に測定する。

【００１３】本発明は液体媒体を参照して記述された
が、本発明がサンプルホルダにほとんどすべての磁気素
材を入れた場合でも容易に適用されることは明かであ
る。磁気素材の効果的な飽和保磁力が回転する永久磁石
からの２５００Ｏｅの磁界よりも小さい場合に限り、誘
導される信号は単純な正弦波であり、飽和磁束密度を得
るための電子的な統合化は要求されない。飽和保磁力が
高いサンプルが測定される場合には、電子的な統合化が
必要な場合がある。

【００１４】本発明がある好ましい実施様態を特定に参
照することにより記述されたが、本発明から逸脱しない
限り、さまざまな変更がなされたり、あるいは同等要素
が好ましい実施様態の要素に取ってかわられたりしても
よい。また、本発明の実質的な開示内容から逸脱しない
限り、特定の状況および素材を本発明の開示内容に適応
するように多くの修正がなされてもよい。

【００１５】

【発明の効果】本発明により、比較的単純で、正確であ
り、過度の複雑さを含んでいない飽和磁気磁束密度を測
定するための装置および方法を提供することが可能にな
った。

【図面の簡単な説明】

【図１】 （ａ）は、円柱形状の磁石の対向するそれぞ
れの側に対称的に配置された２つのコイルの１つに配置
された磁気素材のサンプルの磁気特性を決定するのに用
いられる構成の側面略ブロック図であり、（ｂ）はこの
構成の端面略ブロック図である。

【符号の説明】

１１ 第１のサンプルホルダ、１２ 第２のサンプルホ
ルダ、１３ 円柱形状の永久磁石、１３Ａ 永久磁石の
磁化の方向、１４Ａ 永久磁石の回転軸、１４Ｂ 永久
磁石の回転方向、１６ 第１のサンプルホルダの周囲に
巻き付けられたコイル、１７ 第２のサンプルホルダの
周囲に巻き付けられたコイル、１９ 増幅器／メータ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 素材の磁気特性を測定するためのデバイ
   スであって、 半径方向に磁化された円柱形状の磁石と、 円柱の軸を中心にして磁石を回転するための回転装置
   と、 前記磁石の第１の側に配置され、円柱の軸に対して直交
   する面に軸を有する第１の誘導性ピックアップコイル
   と、 前記第１のコイルに関して円柱の軸の反対の側にほぼ対
   称的な位置に置かれた第２の誘導性ピックアップコイル
   と、を備え、 テストされる素材が前記第１のコイルに挿入され、前記
   ２つのコイルは電気的に連結されてテストされる素材が
   存在しない場合には回転する磁石によって誘導される信
   号をキャンセルすることを特徴とするデバイス。
2. 【請求項２】 素材の磁気特性を決定するための方法で
   あって、 第１の誘導性ピックアップコイルに素材を置くステップ
   と、 前記第１の誘導性ピックアップコイルに最も近い位置に
   回転する円柱形状の磁石を配置するステップと、 前記回転する円柱形状の磁石の反対の側の対称的な位置
   に第２の誘導性ピックアップコイルを配置するステップ
   と、 前記第１および第２の誘導性ピックアップコイルを電気
   的に連結して素材が存在しない場合には実質的にはナル
   信号を派生するステップと、からなることを特徴とする
   方法。
3. 【請求項３】 素材の少なくとも１つの磁気パラメータ
   を測定するための装置であって、 サンプルホルダの周囲に巻き付けられた第１のコイル
   と、 前記第１のコイルは永久磁石の幾何学上の軸に直交する
   面に軸を有し、円柱形状の永久磁石の幾何学上の軸に直
   交するように極化された円柱形状の永久磁石と、 前記第１のコイルから見て永久磁石の反対の側に前記第
   １のコイルに関してほぼ対称的に配置された第２のコイ
   ルと、 永久磁石の幾何学上の軸を中心にして前記円柱形状の永
   久磁石を回転する装置と、を備え、 素材のサンプルがサンプルホルダに存在しない場合には
   前記第１および第２のコイルを電気的に連結してゼロ出
   力電圧を提供することを特徴とする装置。