JPH1164474A

JPH1164474A - 磁気センサ及び磁気方位センサ

Info

Publication number: JPH1164474A
Application number: JP24207697A
Authority: JP
Inventors: Takashi Sato; 崇志佐藤; Yasunari Yamanobe; 康徳山野邊
Original assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Priority date: 1997-08-22
Filing date: 1997-08-22
Publication date: 1999-03-05

Abstract

(57)【要約】【課題】回路及びその調整部位の低減、動作安定性と
温度安定性の改善が図れる磁気センサと磁気方位センサ
を提供する。【解決手段】高周波電流が通電される単一のアモルフ
ァス磁性体ワイヤ１と、ワイヤ１にバイアス磁界を与え
る単一のコイル２とで主要部が構成される磁気測定部３
を備えた磁気センサであって、上記コイル２に流す直流
電流の値を変化させて外部の測定磁界と同じ大きさで逆
向きの磁界を発生させる直流電流値を検出する検出手段
を設け、検出した直流電流値から磁気測定部の長手方向
の磁界の強さと向きを測定するようにしたことを特徴と
する。また、磁気方位センサは二組又は三組の上記磁気
センサを直交して配置し構成した磁気方位測定部を備え
ることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、地磁気等の微弱磁
界を検出し、これ等微弱磁界の強さ、向き、方向を測定
するための磁気センサ及び磁気方位センサに係り、特
に、これ等センサにおける回路並びにその調整部位の低
減が図れ、かつ、動作安定性並びに温度安定性の改善が
図れる磁気センサ及び磁気方位センサの改良に関するも
のである。

【０００２】尚、以下の記述で磁界の強さは地磁気の場
合は全磁力、向きは一次元における方向を意味する。

【０００３】

【従来の技術】従来、例えば地磁気（数万ｎＴ、数十Ａ
／ｍ）を精度よく検出する磁気方位センサとして、フラ
ックスゲート型磁気センサが最もよく使われている。フ
ラックスゲート型磁気センサは、パーマロイ等の高透磁
率磁心の対称なＢ−Ｈ飽和特性が、外部磁界により変化
することを利用して磁界測定を行うもので、±１°の方
位測定精度を有する。しかし、地磁気検出用フラックス
ゲート型磁気センサは、原理的な理由により大型の磁心
を必要とし、センサ全体の寸法、形状を小さくすること
が不可能である。フラックスゲート型磁気センサ以外の
磁気センサとしては、半導体を用いたホール素子、磁性
体（以下、強磁性体のことを単に磁性体と称する）薄膜
を用いた磁気抵抗素子等がある。しかし、これ等は寸法
・形状は小さいものの、磁界に対する感度は、地磁気を
検出するには精度が一桁足りず、正確に地磁気の検出を
行えない欠点があった。

【０００４】この様な技術的背景の下、本発明者等は、
小型でかつ地磁気を検出するのに十分な精度を有する磁
気センサ並びに磁気方位センサ等を既に提案している
（特開平７−２４８３６５号公報参照）。

【０００５】すなわち、この磁気センサは、図１０に示
すように高周波電流が通電されるアモルファス磁性体ワ
イヤａと、このアモルファス磁性体ワイヤａにバイアス
磁界を与えるコイルｂとで磁気測定部ｃの主要部が構成
され、かつ、一対の磁気測定部ｃを互いに平行に配置し
て構成されるものであった。

【０００６】尚、図１０中、ｄは上記アモルファス磁性
体ワイヤａに高周波電流を通電するための高周波電源、
ｅは抵抗、ｆは増幅器、ｇは検波器、ｈは低域フィル
タ、ｉは差動増幅器をそれぞれ示している。

【０００７】そして、この磁気センサにおいて、上記ア
モルファス磁性体ワイヤａの長手方向に高周波電源ｄに
より高周波電流を通電すると、アモルファス磁性体ワイ
ヤａにワイヤ両端電圧を生ずると共にアモルファス磁性
体ワイヤａの周囲に円周磁界Ｈ₀が発生する（図１１参
照）。このとき、アモルファス磁性体ワイヤａは磁性体
であるので、電流変化を阻止する自己誘導性を示す自己
インダクタンスＬを有する。ここで、アモルファス磁性
体ワイヤａの長手方向に外部磁界Ｈ_exをかけると、外部
磁界Ｈ_exの強さに応じた角度ψ（０°＜ψ＜９０°）だ
けアモルファス磁性体ワイヤａの磁化ベクトルＭが傾斜
する（図１１参照）。この結果、インダクタンスとして
働く円周方向の有効な磁化成分は、Ｍ・ｃｏｓψ（０＜
ｃｏｓψ＜１）となり、自己インダクタンスＬは減少す
ることになる。この自己インダクタンスＬの変化から、
アモルファス磁性体ワイヤａの長手方向にかけられた外
部磁界Ｈ_exの強さが検出でき、逆に自己インダクタンス
Ｌの変化は、アモルファス磁性体ワイヤａの長手方向に
高周波電流を通電したときのワイヤ両端電圧の変化から
求められる。

【０００８】図１２は、アモルファス磁性体ワイヤａの
長手方向に外部磁界Ｈ_ex（Ａ／ｍ）をかけ、高周波電源
ｄからの高周波電流をアモルファス磁性体ワイヤａの両
端に通電したときのワイヤ両端電圧（ｍＶｐ−ｐ）を測
定するための基本回路を示したものである。組成が（Ｆ
ｅ₆Ｃｏ₉₄）_72.5Ｓｉ_12.5Ｂ₁₅のアモルファス磁性体ワ
イヤａに、抵抗値１００Ωの抵抗ｅを直列に配置し、高
周波電流の周波数が３００ｋＨｚの場合の、外部磁界Ｈ
_ex（Ａ／ｍ）に対するワイヤ両端電圧（ｍＶｐ−ｐ）の
変化を図１３のグラフ図で示してある。

【０００９】図１３のグラフ図は、外部磁界Ｈ_ex±２０
０（Ａ／ｍ）付近において、ワイヤ両端電圧が最大値と
なり、外部磁界Ｈ_ex０を境界に左右対称になっている。
アモルファス磁性体ワイヤａの材質、形状、通電する高
周波電流の周波数等によってグラフ図の曲線の状態は異
なるが、いずれにおいても磁界０（Ａ／ｍ）における縦
座標軸を対称軸として、図１３の双峰型や図１４の山型
（図１３の場合と異なり上記アモルファス磁性体ワイヤ
に通電される高周波電流の周波数は７０ｋＨｚである）
のような対称型の曲線となる。図１３のグラフ図の曲線
状態では、ワイヤ両端電圧から外部磁界Ｈ_exの向きは分
からず、また、ワイヤ両端電圧が５５ｍＶｐ−ｐ以上の
場合は、外部磁界Ｈ_exの強さも多価となって決まらず、
外部磁界Ｈ_exを検出することができない。また、図１４
のグラフ図の曲線状態でも、ワイヤ両端電圧から外部磁
界Ｈ_exの向きを検出することができない。

【００１０】そこで、本発明者等が開発したこの磁気セ
ンサは、図１０に示したようにアモルファス磁性体ワイ
ヤａと、このアモルファス磁性体ワイヤａにバイアス磁
界を与えるコイルｂとで磁気測定部ｃの主要部が構成さ
れ、かつ、二つの磁気測定部ｃが対をなして互いに平行
に配置して構成せしめたものである。

【００１１】そして、各アモルファス磁性体ワイヤａの
それぞれに高周波電流を通電し、また、対をなすコイル
ｂに強さが等しく向きが正反対のバイアス磁界を発生さ
せ、各アモルファス磁性体ワイヤａのワイヤ両端電圧の
差を検出して磁気測定部ｃの長手方向の外部磁界Ｈ_exの
強さと向きを求めるようにしている。

【００１２】すなわち、図１３において例えばバイアス
磁界をそれぞれ−５００Ａ／ｍ、＋５００Ａ／ｍとすれ
ば、＋２００Ａ／ｍ〜＋５００Ａ／ｍ、及び、−２００
Ａ／ｍ〜−５００Ａ／ｍの範囲の曲線が利用可能であ
り、一対のワイヤ両端電圧の差を求めれば、±３００Ａ
／ｍの範囲で外部磁界Ｈ_exの強さと向きを測定すること
ができる。

【００１３】図１５は、二成分センサの場合における磁
気方位センサの磁気方位測定部の構成図であり、作用説
明のためにｘ−ｙ座標軸も記載してある。この磁気方位
センサの磁気方位測定部は、上述した磁気センサにおけ
る磁気測定部の二組（二成分センサの場合）又は三組
（三成分センサの場合）を、互いに直交するように配置
して構成してある。図１５の場合、磁気方位センサの磁
気方位測定部は、磁気センサの磁気測定部ｃｘと磁気測
定部ｃｙを互いに直交するように配置して構成されてい
る。磁気測定部ｃｘの出力値がＸ、磁気測定部ｃｙの出
力値がＹであれば、磁界の強さＦ、図示してあるｘ軸か
らの偏りの角（偏角）θは、それぞれ下記の式（１）、
式（２）で示される。

【００１４】Ｆ＝（Ｘ² ＋Ｙ²）^1/2 （１） θ ＝ｔａｎ^-1（Ｙ／Ｘ）（２）また、地磁気を対象とする三成分センサの場合は、図１
５のｘ−ｙ座標軸に対して鉛直下向きにｚ軸をとる。二
成分センサの場合と同様にして、磁気測定部ｃｘの出力
値がＸ、磁気測定部ｃｙの出力値がＹ、磁気測定部ｃｚ
の出力値がＺであれば、ｘ軸からの偏りの角（偏角）θ
は、上記式（２）で示され、全磁力Ｆ、水平面からの磁
場ベクトルの傾き（伏角）χは、下記の式（３）、式
（４）でそれぞれ示される。

【００１５】Ｆ＝（Ｘ² ＋Ｙ² ＋Ｚ²）^1/2 （３） χ ＝ｔａｎ^-1［Ｚ／（Ｘ² ＋Ｙ²）^1/2］（４）そして、二成分センサによる測定では式（１）、式
（２）を、地磁気を対象とする三成分センサによる測定
では式（２）、式（３）及び式（４）を計算して、それ
ぞれの磁界の強さＦとｘ軸からの偏角θ、全磁力Ｆとｘ
軸からの偏角θ及び水平面からの磁場ベクトルの伏角χ
を算出する。

【００１６】尚、地磁気を対象とする場合、北向きにｘ
軸、東向きにｙ軸、鉛直下向きにｚ軸をとり、偏角θは
北から東回りに測り、東偏を正に西偏を負にとる。ま
た、伏角χは水平面から下向きを正、上向きに負をと
る。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、本発明者等
が開発した上記磁気センサ等のセンサ回路は、上述した
理由から、図１０に示したように２本のアモルファス磁
性体ワイヤａを平行に配置し、これ等アモルファス磁性
体ワイヤａにそれぞれ逆方向のバイアス磁界を定常的に
印加することによって各アモルファス磁性体ワイヤａ間
に発生する電圧差を検出する構成を採っている。

【００１８】従って、アモルファス磁性体ワイヤａとコ
イルｂとでその主要部が構成される磁気測定部ｃを２つ
必要とする分、センサ回路が複雑となってコスト的に不
利となり、かつ、差動出力から出力を得るため、各磁気
測定部ｃの磁気感度が一致していない場合にその出力は
誤差となってしまうことから、その回避のための調整を
要する問題があった。

【００１９】また、各磁気測定部ｃの温度に対する特性
が一致していない場合には、大きな温度ドリフトを生じ
てしまう問題点を有していた。

【００２０】本発明はこの様な問題点に着目してなされ
たもので、その課題とするところは、磁気センサ等にお
ける回路並びにその調整部位の低減が図れ、かつ、動作
安定性並びに温度安定性の改善が図れる磁気センサ及び
磁気方位センサを提供することにある。

【００２１】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明者等は上
記課題を解決するため鋭意研究を継続した結果、単一の
磁気測定部により磁気測定が可能な測定原理を考案し
た。すなわち、アモルファス磁性体ワイヤのインピーダ
ンスをモニターしながらその周囲に配置されたコイルに
直流電流を加えて磁界を発生させる。このコイルから発
生する磁界が外部の測定磁界を打ち消すように、外部磁
界と逆向きで大きさが同一の磁界がコイルにより加えら
れた時、磁界とワイヤー両端電圧との関係がその材質、
形状、周波数等の設定により図１３の双峰型曲線の特性
を示すアモルファス磁性体ワイヤにおいてはそのインピ
ーダンスは極小となり、また、磁界とワイヤー両端電圧
との関係が図１４の山型曲線の特性を示すアモルファス
磁性体ワイヤにおいてはそのインピーダンスは極大とな
る。このときのコイルから発生される磁界は直流電流か
ら一義的に決まることから、コイルに流れる直流電流を
計測することにより外部の測定磁界の向きと大きさを知
ることができる。

【００２２】つまり、コイルに流す直流電流の値を変化
させ、アモルファス磁性体ワイヤのインピーダンスが極
小若しくは極大となるコイル電流から外部磁界が検出で
きる。この場合、１つの磁気測定部から方向を含め磁界
の大きさが決定できるため、差動出力をとる場合のよう
に磁気測定部を２つ配置する必要もない。また、アモル
ファス磁性体ワイヤのその周辺磁界が０のとき、そのイ
ンピーダンスが極小若しくは極大となる特性のみを利用
しているため、インピーダンスの磁界に対する変化量が
変化しても、その検出結果に影響を与えない利点も有し
ている。例えば、温度によってアモルファス磁性体ワイ
ヤの特性が変化し、その磁界に対するインピーダンスの
変化量が変わっても、０磁界でインピーダンスが極小若
しくは極大となるアモルファス磁性体ワイヤの特性は変
わらないため、インピーダンスが極小若しくは極大のと
きのコイルに流れる直流電流の値を測定することによ
り、外部磁界を正確に検出することが可能となる。本発
明はこの様な技術的検討を経て完成されたものである。

【００２３】すなわち、請求項１に係る発明は、高周波
電流が通電される単一のアモルファス磁性体ワイヤと、
このアモルファス磁性体ワイヤにバイアス磁界を与える
コイルとでその主要部が構成される磁気測定部を備えた
磁気センサを前提とし、上記コイルに流す直流電流の値
を変化させて外部の測定磁界と同じ大きさで逆向きの磁
界を発生させる直流電流値を検出する検出手段を設け、
検出した直流電流値から磁気測定部の長手方向の磁界の
強さと向きを測定するようにしたことを特徴とするもの
である。

【００２４】尚、磁界とワイヤー両端電圧との関係がそ
の材質、形状、周波数等の設定により図１３の双峰型曲
線の特性を示すアモルファス磁性体ワイヤと図１４の山
型曲線の特性を示すアモルファス磁性体ワイヤとを比較
した場合、本発明を適用するに際し図１３の双峰型曲線
の特性を示すアモルファス磁性体ワイヤにおいてはその
測定領域が略−４００Ａ／ｍ〜略＋４００Ａ／ｍの範囲
に限られてしまうため（この範囲外においては０磁界の
インピーダンスよりインピーダンスの値が低い磁界が存
在することから、インピーダンスの極小値より外部磁界
を測定することができないため）、図１４の山型曲線の
特性を示すアモルファス磁性体ワイヤを適用した方が有
利である。請求項２に係る発明は、その材質、形状、周
波数等の設定により図１４の山型曲線の特性を示すアモ
ルファス磁性体ワイヤを適用した場合の上記検出手段の
構成を特定した発明に関する。

【００２５】すなわち、請求項２に係る発明は、請求項
１記載の発明に係る磁気センサを前提とし、上記検出手
段が、コイルに鋸状波電流を通電する鋸状波発振器と、
上記アモルファス磁性体ワイヤの両端電圧からモニター
される高周波インピーダンスの波形信号からそのピーク
を検出するピーク検出回路と、ピーク検出回路からのピ
ーク信号に同期してパルスを発振するワンショット発振
器と、ワンショット発振器からのパルス信号に同期して
上記鋸状波発振器からの鋸状波電流をサンプリングしか
つその電流を保持するサンプル＆ホールド回路とでその
主要部を構成することを特徴とするものである。

【００２６】また、請求項３に係る発明は、請求項１若
しくは請求項２に係る磁気センサを複数組み合わせて構
成される磁気方位センサに関する。

【００２７】すなわち、請求項３に係る発明は、磁界の
強さと方位を測定する磁気方位センサを前提とし、請求
項１または２記載の磁気センサの二組又は三組を互いに
直交するように配置して構成された磁気方位測定部を備
え、各磁気センサにおける磁気測定部の長手方向の磁界
の強さと向きを測定しかつこれ等を合成して磁界の強
さ、方位を測定するようにしたことを特徴とするもので
ある。

【００２８】尚、本発明において適用されるアモルファ
ス磁性体ワイヤは、特開平７−２４８３６５号公報に記
載された磁気センサ等のワイヤと同様、ＣｏＳｉＢ系、
ＦｅＣｏＳｉＢ系、その他の組成の合金を溶融した後、
液体超急冷して断面が円形の線状としてある。更に、磁
歪定数λ_s、磁気異方性を調整するために張力アニール
を施したもので、アモルファス磁性体ワイヤの円周方向
に強い磁気異方性を有する。磁歪定数λ_sについていえ
ば、磁歪定数λ_sの絶対値が１０^-6より小さくなると、
後述するワイヤ両端電圧が小さくなり検出し難くなるの
で、−１０^-6＜λ_s≦０の範囲のものを使用することが
望ましい。また、アモルファス磁性体ワイヤの直径は、
３０μｍから１５０μｍの範囲が検出感度が大きくて好
ましく、長さは１ｍｍ程度以上から使用可能であるが、
出力の容易さから３ｍｍ以上が望ましい。

【００２９】また、アモルファス磁性体ワイヤの材質、
磁気センサの構造にもよるが、インピーダンスの変化を
効率的に取り出すためにアモルファス磁性体ワイヤに通
電する高周波電流の周波数ｆは、５０ｋＨｚ〜１０ＭＨ
ｚの範囲が望ましい（請求項４及び請求項５）。この範
囲以外では磁界に対する感度が著しく低下するからであ
る。

【００３０】この様に本発明に係る磁気センサ及び磁気
方位センサによれば、基本となる磁気センサについて２
本のアモルファス磁性体ワイヤを必要とした従来の磁気
センサに較べてアモルファス磁性体ワイヤの本数を１本
に低減でき、これにより磁気測定部を単一のアモルファ
ス磁性体ワイヤと単一のコイルにて構成させることがで
きるため、部品点数の低減とセンサの小型化が図れ、か
つ、２回路分あったアナログ信号処理系統も一つになる
ためバランス調整が不要となり、その分、回路構成にお
ける調整部位の低減が図れる。

【００３１】また、アモルファス磁性体ワイヤの特性や
回路特性は温度によって変動するが、上述したように基
本となる磁気センサのアモルファス磁性体ワイヤの本数
が１本となり、かつ、アモルファス磁性体ワイヤの特性
が温度によって変化したとしても０磁界でインピーダン
スが極小若しくは極大となる特性は変わらないことか
ら、複雑な回路構成を採ることなく動作安定性と温度安
定性の改善が図れる。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。

【００３３】図１は本発明に係る磁気センサの回路概念
図を示しており、この磁気センサは、高周波電源（正弦
波発振器）４から高周波電流（正弦波）が通電される単
一のアモルファス磁性体ワイヤ１と、鋸状波発振器１０
から鋸状波電流が通電される単一のコイル２とで主要部
が構成される磁気測定部３を有しており、かつ、外部の
測定磁界と同じ大きさで逆向きの磁界を発生させる上記
コイル２の直流電流値を検出する検出手段が設けられて
いる。

【００３４】すなわち、この検出手段は、上記コイル２
に鋸状波電流を通電する鋸状波発振器１０と、上記アモ
ルファス磁性体ワイヤ１の両端電圧から検波器８、低域
フィルタ（ＬＰＦ）９を介しモニターされる高周波イン
ピーダンスの波形信号αからそのピークを検出するピー
ク検出回路１２と、このピーク検出回路１２からのピー
ク信号に同期してパルスを発振するワンショット発振器
１３と、このワンショット発振器１３からのパルス信号
に同期して上記鋸状波発振器１０からの鋸状波電流をサ
ンプリングしかつその電流を保持するサンプル＆ホール
ド回路（Ｓ／Ｈ回路）１４とでその主要部が構成されて
いる。

【００３５】そして、この磁気センサにおいては、上記
アモルファス磁性体ワイヤ１に高周波電源（正弦波発振
器）４から高周波電流（正弦波）が通電され、かつ、コ
イル２に鋸状波発振器１０から図２の（ａ）で示す鋸状
波電流（単位時間ごと繰り返しその電流値が直線的に増
大しかつ初期値に設定される直流電流）が通電される
と、鋸状波電流の値の変化に対応してアモルファス磁性
体ワイヤ１の両端電圧からモニターされる高周波インピ
ーダンスの値も変化し、図２の（ｂ）で示すような高周
波インピーダンスの波形信号αが出力されると共にこの
波形信号αが上記ピーク検出回路１２に入力される。

【００３６】次に、上記ピーク検出回路１２が高周波イ
ンピーダンスの波形信号αからそのピーク値を検出する
と、これに同期してワンショット発振器１３がパルスを
発振し、このパルス信号に同期してサンプル＆ホールド
回路（Ｓ／Ｈ回路）１４が上記鋸状波発振器１０からの
鋸状波電流をサンプリングしかつその電流を保持して図
２の（ｃ）に示すようにセンサー出力（ＤＣ出力）す
る。

【００３７】このＤＣ出力は、上記アモルファス磁性体
ワイヤ１の両端電圧からモニターされる高周波インピー
ダンスの波形信号αがピーク時における上記鋸状波発振
器１０からコイル２に供給された電流値である。すなわ
ち、この電流値は、センサ外部の測定磁界と同じ大きさ
で逆向きの磁界がコイル２から発生した時点の直流電流
値に他ならない。従って、このＤＣ出力から外部の測定
磁界の向きと大きさを求めることが可能となる。

【００３８】そして、この磁気センサについて従来の磁
気センサと較べた場合の最大の利点は、磁気測定部を単
一のアモルファス磁性体ワイヤと単一のコイルにて構成
させることができる点と、アモルファス磁性体ワイヤの
特性が温度によって変化したとしても０磁界でインピー
ダンスが極大となる特性は変わらないことから複雑な回
路構成を採ることなく動作安定性と温度安定性の改善が
図れる点である。

【００３９】尚、この磁気センサにおいては、高周波イ
ンピーダンスの波形信号αがピーク（すなわち極大値）
の時点を検出して外部磁界を測定する方式を採用した関
係上、図３に示す山型曲線の特性を有するアモルファス
磁性体ワイヤが適用されている。具体的には、その組成
が（Ｆｅ₆Ｃｏ₉₄）_72.5Ｓｉ_12.5Ｂ₁₅、磁歪定数λ_s＝−
１０^-7、直径５０μｍ、有効長さ５ｍｍのアモルファス
磁性体ワイヤを適用している。また、測定磁界と同じ大
きさで逆向きの磁界を発生させるコイル２には、巻き数
３００、コイル直径３ｍｍのものを適用した。

【００４０】また、上記アモルファス磁性体ワイヤ１に
は、高周波電源（正弦波発振器）４から７０ｋＨｚ、８
ｍＡの高周波電流（正弦波）を通電し、コイル２には、
鋸状波発振器１０から１００Ｈｚ、±５０ｍＡの鋸状波
電流を通電している。

【００４１】図４は、この磁気センサの具体的回路構成
例を示している。

【００４２】すなわち、この磁気センサは、高周波電流
が通電される単一のアモルファス磁性体ワイヤ１と、鋸
状波電流が通電される単一のコイル２とで主要部が構成
される磁気測定部３を有し、かつ、測定磁界と同じ大き
さで逆向きの磁界を発生させる上記コイル２の直流電流
値を検出する検出手段が設けられている。

【００４３】すなわち、この検出手段は、上記コイル２
に鋸状波電流を通電する鋸状波発振器１０と、アモルフ
ァス磁性体ワイヤ１の両端電圧から検波器８、低域フィ
ルタ９を介しモニターされる高周波インピーダンスの波
形信号からそのピークを検出するピーク検出回路１２
と、このピーク検出回路１２からのピーク信号に同期し
てパルスを発振するワンショット発振器１３と、このワ
ンショット発振器１３からのパルス信号に同期して鋸状
波発振器１０からの鋸状波電流をサンプリングしかつそ
の電流を保持するサンプル＆ホールド回路（Ｓ／Ｈ回
路）１４とでその主要部が構成されている。尚、図４
中、４は高周波電源、５、７、１１、１５は増幅器、６
は抵抗である。

【００４４】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。

【００４５】図４で示した本発明の磁気センサの磁気測
定部３の二組を互いに直交するように配置して、図５に
示すような磁気方位測定部１００を備えた磁気方位セン
サを製造した。尚、図５中、１と２は一方の磁気測定部
３を構成するアモルファス磁性体ワイヤとコイルを、ま
た、１’と２’は他方の磁気測定部３’を構成するアモ
ルファス磁性体ワイヤとコイルをそれぞれ示し、また、
１０１は基板、１０２は一方の磁気測定部の一部を構成
する電極を示している。

【００４６】また、磁気測定部が二組になったことに伴
い、図６に示すように追加された磁気センサの回路構成
が付加されている。尚、図６中、６’は抵抗、７’は増
幅器、８’は検波器、９’は低域フィルタ、１２’はピ
ーク検出回路、１３’はワンショット発振器、１４’は
サンプル＆ホールド回路（Ｓ／Ｈ回路）をそれぞれ示し
ている。また、図４と同一符号が付されたものは図４の
それと同一のものを示している。

【００４７】尚、この磁気方位センサにおいて上記アモ
ルファス磁性体ワイヤ１、１’には、組成が（Ｆｅ₆Ｃ
ｏ₉₄）_72.5Ｓｉ_12.5Ｂ₁₅で、磁歪定数λ_s＝−１０^-7、
直径５０μｍ、有効長さ５ｍｍのものがそれぞれ適用さ
れている。また、上記コイル２、２’は、巻き数３０
０、コイル直径３ｍｍである。また、抵抗６、６’の抵
抗値は１００Ω、各アモルファス磁性体ワイヤ１、１’
に通電する高周波電流は７０ｋＨｚ、８ｍＡ、各コイル
２、２’に通電する鋸状波電流は１００Ｈｚ、±５０ｍ
Ａである。

【００４８】そして、この磁気方位センサを用いて磁気
方位を測定した。この結果を図７及び図８に示す。すな
わちｘ軸正方向からｙ軸正方向回りに測った角度を方位
角φとして、方位角φが０°〜３６０°の範囲における
磁気測定部３のＸ出力（Ｖ）、磁気測定部３’のＹ出力
（Ｖ）を測定した結果、図７に示すような方位角φに対
して位相差が９０°の二つの正弦曲線が得られた。図７
は磁気測定部３のＸ出力（Ｖ）、磁気測定部３’のＹ出
力（Ｖ）の方位角依存性を示している。

【００４９】また、各方位角φにおけるＸ出力、Ｙ出力
の値をマイクロコンピュータで演算して、これ等の比よ
りｔａｎθ及び方位出力の値を求めた。尚、方位出力
は、方位角φに対して１対１に対応して得られる回路中
の出力値を表している任意単位の数値である。

【００５０】この結果、得られた図８は方位出力の方位
角依存性を示している。図８のグラフ図は直線性がよ
く、特開平７−２４８３６５号公報に記載された磁気方
位センサと同様、方位精度±１°で磁気方位が測定でき
ることが分かる。

【００５１】次に、図９は、実施例に係る磁気方位セン
サと特開平７−２４８３６５号公報に記載された磁気方
位センサ（比較例）における温度と出力との関係を示し
たグラフ図である。すなわち、２０℃の値で規格化した
各センサにおけるセンサ出力の温度依存性を示したもの
である。

【００５２】そして、このグラフ図から、実施例に係る
磁気方位センサの温度安定性が著しく改善されているこ
とが確認される。

【００５３】

【発明の効果】請求項１〜５記載の発明に係る磁気セン
サ及び磁気方位センサによれば、基本となる磁気センサ
について２本のアモルファス磁性体ワイヤを必要とした
従来の磁気センサに較べてアモルファス磁性体ワイヤの
本数を１本に低減でき、これにより磁気測定部を単一の
アモルファス磁性体ワイヤと単一のコイルにて構成させ
ることができるため、部品点数の低減とセンサの小型化
が図れ、かつ、２回路分あったアナログ信号処理系統も
一つになるためバランス調整が不要となり、その分、回
路構成における調整部位の低減が図れる効果を有する。

【００５４】また、アモルファス磁性体ワイヤの特性や
回路特性は温度によって変動するが、基本となる磁気セ
ンサのアモルファス磁性体ワイヤの本数が１本となり、
かつ、アモルファス磁性体ワイヤの特性が温度によって
変化したとしても０磁界でインピーダンスが極小若しく
は極大となる特性は変わらないことから、複雑な回路構
成を採ることなく動作安定性と温度安定性の改善が図れ
る効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る磁気センサの回路概念図。

【図２】磁気センサにおける信号処理の流れを示したタ
イミングチャート図。

【図３】磁気センサのバイアス磁界とアモルファス磁性
体ワイヤ両端電圧との関係を示すグラフ図。

【図４】本発明に係る磁気センサの回路構成例を示すブ
ロック図。

【図５】実施例に係る磁気方位センサの磁気方位測定部
の概略斜視図。

【図６】実施例に係る磁気方位センサの回路構成例を示
すブロック図。

【図７】実施例に係る磁気方位センサの実施例で得られ
た磁気測定部のＸ、Ｙ出力の方位角依存性を示すグラフ
図。

【図８】実施例に係る磁気方位センサの実施例で得られ
た方位出力の方位角依存性を示すグラフ図。

【図９】実施例と比較例に係る磁気方位センサの温度と
センサ出力との関係を示したグラフ図。

【図１０】従来例に係る磁気センサの回路構成例を示す
ブロック図。

【図１１】アモルファス磁性体ワイヤに高周波電流を通
電した際の特性を説明するための説明図。

【図１２】従来例に係る磁気センサにおいてアモルファ
ス磁性体ワイヤの長手方向に外部磁界をかけ両端に高周
波電流を通電したときのワイヤ両端電圧を測定するため
の基本的回路の構成例を示すブロック図。

【図１３】図１２の測定回路を用いて測定した外部磁界
とアモルファス磁性体ワイヤ両端電圧との関係を示した
グラフ図。

【図１４】図１２の測定回路を用いかつアモルファス磁
性体ワイヤへ通電する高周波電流の周波数が７０ｋＨｚ
の場合における測定した外部磁界とアモルファス磁性体
ワイヤ両端電圧との関係を示したグラフ図。

【図１５】従来例に係る磁気方位センサの回路構成例を
示すブロック図。

【符号の説明】

１アモルファス磁性体ワイヤ２コイル３磁気測定部４高周波電源（正弦波発振器）８検波器９低域フィルタ（ＬＰＦ）１０鋸状波発振器１２ピーク検出回路１３ワンショット発振器１４サンプル＆ホールド回路（Ｓ／Ｈ回路）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高周波電流が通電される単一のアモルファ
ス磁性体ワイヤと、このアモルファス磁性体ワイヤにバ
イアス磁界を与えるコイルとでその主要部が構成される
磁気測定部を備えた磁気センサにおいて、上記コイルに流す直流電流の値を変化させて外部の測定
磁界と同じ大きさで逆向きの磁界を発生させる直流電流
値を検出する検出手段を設け、検出した直流電流値から
磁気測定部の長手方向の磁界の強さと向きを測定するよ
うにしたことを特徴とする磁気センサ。
【請求項２】上記検出手段が、コイルに鋸状波電流を通
電する鋸状波発振器と、上記アモルファス磁性体ワイヤ
の両端電圧からモニターされる高周波インピーダンスの
波形信号からそのピークを検出するピーク検出回路と、
ピーク検出回路からのピーク信号に同期してパルスを発
振するワンショット発振器と、ワンショット発振器から
のパルス信号に同期して上記鋸状波発振器からの鋸状波
電流をサンプリングしかつその電流を保持するサンプル
＆ホールド回路とでその主要部を構成することを特徴と
する請求項１記載の磁気センサ。
【請求項３】請求項１または２記載の磁気センサの二組
又は三組を互いに直交するように配置して構成された磁
気方位測定部を備え、各磁気センサにおける磁気測定部
の長手方向の磁界の強さと向きを測定しかつこれ等を合
成して磁界の強さ、方位を測定するようにしたことを特
徴とする磁気方位センサ。
【請求項４】上記アモルファス磁性体ワイヤに通電され
る高周波電流の周波数が５０ｋＨｚ〜１０ＭＨｚである
ことを特徴とする請求項１または２記載の磁気センサ。
【請求項５】上記アモルファス磁性体ワイヤに通電され
る高周波電流の周波数が５０ｋＨｚ〜１０ＭＨｚである
ことを特徴とする請求項３記載の磁気方位センサ。