JPH09512361A - 磁気素子の励磁及び検出方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 共振素子（１０）を機械的に自己発振させるように、磁気励磁信号が、少なくとも１つの励磁手段（１２）により発生されて、共振素子に供給されることにより、自己発振による磁気信号が検出されることを特徴とする調査領域（１１）における磁気共振素子（１０）の励磁及び検出のための方法。励磁信号は、互いにある距離に配置された少なくとも２つの励磁手段（１２）により発生され、これにより、励磁信号のための対称平面（１４）が励磁手段（１２）間に得られる。自己発振による磁気信号は対称平面（１４）の両側において対称的に記録され、そして、共振素子は励磁手段（１２）と対称平面（１４）間に位置され、それにより記録された自己発振による磁気信号に依存するが励磁信号によらない信号を含む。

Description

【発明の詳細な説明】 磁気素子の励磁及び検出方法及び装置 発明の属する分野 外部磁界に依存し又は影響される磁気的又は磁気−機械的特性の材料で作られ た素子は、磁気検出手段により検出し得る。そのような素子の磁気的及び機械的 特性は、該素子がいわゆるバイアスフィールド(bias field)に曝されると変化を する。基本的に受動的な素子から信号を得る一般的な方法は、素子を機械的共振 に励起することである。そのような共振素子の自己発振は、磁気的に検出可能で ある。 従来技術の説明 例えば、国際公開第８８／０１４２７号パンフレットでは、目標物の自動的及 び遠隔識別のための方法及び装置が開示され、説明されている。その目標物は、 高磁気−機械的結合の材料のテープを含むラベルとして供給される。そのテープ は、機械的に移動可能であり、励磁手段からの磁気信号により、機械的に自己発 振させられる。 テープ即ち国際公開第８８／０１４２７号パンフレットによる共振素子から放 射された磁気信号が記録されるとき、１つの問題が生じる。共振素子からの信号 は、励磁信号と同時に、又はそれに続いて即時に表れる。更に、共振素子からの 信号は同一周波数を有する。その結果、通常はかなり強い励磁信号が、検出用に 用いられるかなり弱い、同時に入ってくる共振素子信号を隠蔽してしまう。 上記問題点を避ける目的のため、種々のシステムが提案されてき た。通常の方法は、共振素子をその基本周波数で励磁し、高調波周波数で検出す る。あるいは、励磁信号は完全に異なる周波数の２つの信号の合計であっても良 い。 上述の解決方法における欠点は、高調波は、基本波より一般的にかなり弱いと いうこと及び、基本波と高調波との周波数関係は、特に、磁気−弾性素子の場合 に、複雑であることにある。 本発明の簡単な説明 本発明の目的は、上述の問題点を実質的に排除することである。本発明によれ ば、共振素子からの信号は、励磁信号と同一周波数で、励磁信号の放射と直接関 連して検出される。これらは、検出信号が、調査領域内の対称平面の両側におい ては、対称的に記録されるという事実により可能となる。励磁信号は、対称平面 の異なる側に位置する２つの励磁手段により発生するという事実により、対称的 に記録された検出信号は、励磁信号からの影響を完全に受けない。 図は、本発明による磁気共振素子の励磁及び検出のための配置の概要を示す。 詳細な説明 好適な実施形態においては、２つの励磁手段１２は、２つのドライバ及び増幅 ユニット１６Ａ及び１６Ｂを介して、電子コントローラ１５に接続される。励磁 手段１２Ａ及び１２Ｂは、互いに平行で同軸上に配置された磁気コイルとして実 現される。その結果、対称平面１４が、励磁コイルにより発生した励磁磁界に関 連して、励磁コイルの間に得られる。もし、両励磁コイルからの信号強度が等し ければ、対称平面は、コイル間の距離の半分のところに得られる。好適には磁気 コイルで形成される２つの検出手段は、対称平面の各 側に、１つの手段が対称的に配置される。検出コイル１３Ａ及び１３Ｂは、中央 電子コントローラ１５に機能的に接続される。図示の実施形態においては、検出 コイル１３Ａ及び１３Ｂは、増幅ユニット１７Ａ及び１７Ｂにそれぞれ接続され てから、コントローラ１５に接続される。 図示の配置を使用することにより、同一の励磁信号が、コントローラ１５によ り２つの励磁コイル１２Ａ及び１２Ｂ中に発生させられる。２つの検出コイル１ ３Ａ及び１３Ｂからの信号は、増幅器１７Ａ及び１７Ｂにより増幅され、そして 、検出コイル中に記録された信号間の差に相当する信号は、中央コントローラ１ ５で判定される。もし、全ての信号が完全に対称的に発生されるならば、検出さ れた信号は、同一信号が各検出コイル１３Ａ及び１３Ｂに記録されるので、もし 、共振素子が存在しなければ０の値を有する筈である。 要求される対称性は幾何学的なものでなければならない必要性はない。電子的 に所望の対称性を得ることもまた可能である。例えば、製造及び／又は組み立て 段階でのエラー及び欠陥、偏差及びそれに類似のもの、又は、その他の検出コイ ルに対する励磁信号において対称性を失う原因を保証するために、動的バランス を使用することも更に可能である。もし、各励磁コイルへの信号が個々に制御さ れるならば、そのような動的バランスは容易に達成できる。選択された段階にお いて、検出コイルからの異なる信号中の励磁信号のレベルがモニタされ、そして 、励磁制御は、励磁信号に関する差信号が再び０になるように調整される。 例えば、検出側における差動増幅器のような手段により、差信号を直接バラン スさせるように調整することもまた可能である。 一方、もし、共振素子１０が、対称平面１４の同一側にある励磁 コイル１２Ａ，１２Ｂ及び、対応する検出コイル１３Ａ及び１３Ｂの間にある調 査領域に置かれると、検出が行われる。この理由は、共振素子により発生する信 号は、対称平面の反対側に、対応する対称素子を有さないということである。共 振素子１０と検出コイル１３Ａ間の距離は、共振素子１０と他の検出コイル１３ Ｂ間の距離とは異なり、各検出コイルからの信号の信号強度が異なるという結果 をもたらす。この差信号は、又、共振信号が対称平面の一方の側から生じている か、又は他の側から生じているかによって、異なる極性をもつこととなる。した がって、上述のことは、又、信号極性による分離をすることで、各側からの信号 の同時検出を容易にする。 図示の実施形態においては、励磁及び検出は、１座標軸に対してのみ説明され ている。好適には、共振素子の方位及び位置に依存して正確に検出できるように 、異なる軸方向に対応して追加の軸が使用される。例えば、図示による配置を、 ｘ−，ｙ−及びｚ−軸の各々に対して適用できる。 励磁信号は、共振素子の共振周波数を含む周波数掃引により実現される。共振 周波数を通過した時、共振素子からの励磁信号及び検出信号間の励磁及び位相に 特有なシフトが発生する。この位相シフトは９０°であるが、検出コイル１３Ａ 及び１３Ｂその他における、いわゆるニクビスト効果(Nykvist effects)によっ て、検出回路により検出される位相シフトは、数度にすぎない。特に、共振が狭 い(narrow)場合は、位相クリッピング(phase clipping)が、この急な相転移にお いて非常に急激に発生し、そして、それによって、位相微分検出手段により信号 を検出することが可能となる。

【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９６年５月９日 【補正内容】 請求の範囲 １．磁気的及び／又は機械的特性が外部磁界に影響される磁気素子（１０）を 機械的に共振発振するように、磁気励磁信号が、少なくとも２つの励磁手段（１ ２）により発生されて、前記磁気素子に供給されることにより、そして、前記共 振発振による磁気信号が検出されることにより、調査領域中の磁気素子（１０） の検出を行う方法において、 調査領域における第１の座標軸に対する前記励磁信号が、該励磁信号に対する 対称平面（１４）が励磁手段（１２）間に得られるように、互いにある距離をも って配置された少なくとも２つの励磁手段（１２）により発生され、 前記磁気素子は前記励磁手段（１２）及び前記対称平面（１４）の間に位置さ れ、 前記２つの磁気信号は、前記対称平面（１４）の異なる側に配置された２つの 検出手段（１３）により、前記対称平面（１４）の両側で対称的に検出され、 前記２つの検出された磁気信号間の差が検出され、この差信号は、共振発振に 依存するが、励磁信号によらない磁気信号を含む ことを特徴とする磁気素子の検出方法。 ２．前記差信号は、周波数掃引信号を有する励磁信号との比較において、信号 位相に関して連続的に解析され、そして、 位相の急激な変化が、前記励磁信号の現在の周波数における共振周波数により 磁気素子の存在として解釈される ことを特徴とする請求項１記載の磁気素子の検出方法。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．磁気的及び／又は機械的特性が外部磁界に影響される共振素子である磁気 共振素子（１０）を機械的に自己発振するように、磁気励磁信号が、少なくとも １つの励磁手段（１２）により発生されて、前記共振素子に供給されることによ り、そして、前記自己発振による磁気信号が検出されることにより、調査領域（ １１）中の磁気共振素子（１０）の励磁及び検出を行う方法において、 調査領域における第１の座標軸に対する励磁信号が、互いにある距離をもって 配置された少なくとも２つの励磁手段（１２）により発生され、それにより、励 磁信号に対する対称平面（１４）が前記励磁手段（１２）の間に得られ、 磁気信号は前記対称平面（１４）の両側で対称的に記録され、そして、 前記共振素子は前記励磁手段（１２）及び前記対称平面（１４）の間に位置さ れ、前記記録された信号は、自己共振に依存するが、励磁信号によらない磁気信 号を含む ことを特徴とする磁気素子の励磁及び検出方法。 ２．前記自己発振による磁気信号は、前記対称平面（１４）の異なる側に配置 された２つの検出手段（１３）からの差信号として記録されることを特徴とする 請求の範囲第１項記載の磁気素子の励磁及び検出方法。 ３．前記記録された信号は、励磁及び周波数掃引信号の比較において、信号位 相に関して連続的に解析され、そして、 位相の急激な変化が、周波数掃引信号の現在の周波数における共振周波数によ り共振素子が存在すると解釈される ことを特徴とする請求項１記載の磁気素子の励磁及び検出方法。