フラックスゲート型磁気検出装置
【課題】フラックスゲート型磁気検出素子のバルクハウゼンノイズの悪影響を充分に抑制する。
【解決手段】検出対象の磁気の強さ情報を含む第１誘起信号および第２誘起信号が発生する第１期間および第２期間は検出用コイル１３からの検出信号が窓回路５０を通過するが、第１期間および第２期間以外の期間は窓回路５０が「０」を出力する。
【効果】実質的にバルクハウゼンノイズのみを含む期間は、検出用コイルからの検出信号が窓回路を通過できないため、フラックスゲート型磁気検出素子のバルクハウゼンノイズの悪影響を充分に抑制することが出来る。
【解決手段】検出対象の磁気の強さ情報を含む第１誘起信号および第２誘起信号が発生する第１期間および第２期間は検出用コイル１３からの検出信号が窓回路５０を通過するが、第１期間および第２期間以外の期間は窓回路５０が「０」を出力する。
【効果】実質的にバルクハウゼンノイズのみを含む期間は、検出用コイルからの検出信号が窓回路を通過できないため、フラックスゲート型磁気検出素子のバルクハウゼンノイズの悪影響を充分に抑制することが出来る。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フラックスゲート型磁気検出装置に関し、さらに詳しくは、フラックスゲート型磁気検出素子のバルクハウゼンノイズの悪影響を充分に抑制することが出来るフラックスゲート型磁気検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、フラックスゲート型磁気検出素子を用いた磁気測定装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
他方、磁気抵抗効果素子のバルクハウゼンノイズの悪影響を抑制することが出来る地磁気方位センサーが知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１２１５２１号公報
【特許文献２】特開平７−３５５５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来の磁気測定装置では、フラックスゲート型磁気検出素子のバルクハウゼンノイズの悪影響を充分に抑制することが出来ない問題点がある。
他方、上記従来の地磁気方位センサーでは、フラックスゲート型磁気検出素子のバルクハウゼンノイズの悪影響を抑制することは考慮されていない。
そこで、本発明の目的は、フラックスゲート型磁気検出素子のバルクハウゼンノイズの悪影響を充分に抑制することが出来るフラックスゲート型磁気検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第１の観点では、本発明は、磁心および励磁用コイル及び検出用コイルを備えたフラックスゲート型磁気検出素子と、前記励磁用コイルに方形波励磁信号を入力する励磁部と、前記方形波励磁信号の反転時に対応して前記検出用コイルに誘起される第１誘起信号を含む第１期間および前記方形波励磁信号の反転時から所定時間遅れて前記検出用コイルに誘起される第２誘起信号を含む第２期間は前記検出用コイルからの検出信号を通過させるが前記第１期間および前記第２期間以外の期間は前記検出用コイルからの検出信号を通過させない窓回路とを具備したことを特徴とするフラックスゲート型磁気検出装置を提供する。
上記第１の観点によるフラックスゲート型磁気検出装置では、検出対象の磁気の強さ情報を含む第１誘起信号および第２誘起信号が発生する第１期間および第２期間は、検出用コイルからの検出信号が窓回路を通過するため、検出対象の磁気の強さを測定することが出来る。一方、第１期間および第２期間以外の期間は、検出用コイルからの検出信号が窓回路を通過できないが、この期間は実質的にバルクハウゼンノイズのみを含むため、フラックスゲート型磁気検出素子のバルクハウゼンノイズの悪影響を充分に抑制することが出来る。
【０００６】
第２の観点では、本発明は、上記構成のフラックスゲート型磁気検出装置において、前記窓回路は、前記第１期間および前記第２期間以外の期間は「０」を出力することを特徴とするフラックスゲート型磁気検出装置を提供する。
上記第２の観点によるフラックスゲート型磁気検出装置では、第１期間および第２期間以外の期間は「０」を出力するため、窓回路よりも後段で支障なく積分や直流増幅することが出来る。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のフラックスゲート型磁気検出装置によれば、フラックスゲート型磁気検出素子のバルクハウゼンノイズの悪影響を充分に抑制することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図に示す実施例により本発明をさらに詳細に説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
【実施例１】
【０００９】
図１は、実施例１にかかるフラックスゲート型磁気検出装置１００を示す構成図である。
このフラックスゲート型磁気検出装置１００は、フラックスゲート型磁気検出素子１０と、フラックスゲート型磁気検出素子１０の励磁用コイル１２に方形波励磁信号ｂを入力する励磁回路２０と、フラックスゲート型磁気検出素子１０の検出用コイル１３から出力される検出信号Ｉｓに帰還信号Ｉｂを重畳する重畳回路３１と、重畳回路３１の出力信号を非反転増幅する非反転アンプ３２と、非反転アンプ３２の出力信号ｃ（以下、非反転検出信号ｃという）を出力するか又は非反転検出信号ｃを反転した反転検出信号ｄを出力することを交互に行う反転回路４０と、反転回路４０の出力信号ｅ（以下、交互反転検出信号ｅという）を通過させるか又は「０」を出力することを交互に行う窓回路５０と、窓回路５０の出力信号Ｖｐ（以下、窓通過信号Ｖｐという）を処理して処理信号Ｖi1，Ｖi2及びＶi3を出力する処理回路６０と、処理信号Ｖi1，Ｖi2及びＶi3から帰還信号Ｉｂを生成する帰還回路７０とを具備している。
【００１０】
フラックスゲート型磁気検出素子１０は、例えばパーマロイまたはセンダストなどの軟磁気特性（保持力が小さく、透磁率が大きい。）を有する材料を環状に成形した磁心１１に、励磁用コイル１２および検出用コイル１３を設けた構造である。なお、棒状の磁心に励磁用コイルと検出用コイルとを付設した構造でもよい。
【００１１】
励磁回路２０は、例えば周波数２ｋＨｚの方形波の発振信号ａを発振する発振器２１と、発振器２１が発振した方形波を１／２分周する分周回路２２と、分周回路２２が出力する方形波に基づく励磁信号ｂを励磁用コイル１２に入力するコイル駆動回路２３とを含んでいる。
【００１２】
反転回路４０は、非反転検出信号ｃを反転し反転検出信号ｄを出力する反転アンプ４１と、入力されるスイッチ信号ｇが「Ｈ」のときは非反転検出信号ｃを通過させ「Ｌ」のときは反転検出信号ｄを通過させるように切り替える第０スイッチ回路４２と、発振信号ａを遅延時間τｇだけ遅延させてスイッチ信号ｇとして出力する第０遅延回路４３とを含んでいる。
【００１３】
窓回路５０は、入力される窓信号ｗが「Ｈ」のときは交互反転検出信号ｅを通過させ「Ｌ」のときは「０」を出力するように切り替える第１スイッチ回路５１と、発振信号ａを遅延時間τａだけ遅延させる第１遅延回路５２と、第１遅延回路５２の出力信号の立上りから時間幅Ｔ１だけ「Ｈ」になる第１窓信号ｗ１を出力する第１ワンショット回路５３と、発振信号ａを遅延時間τｂだけ遅延させる第２遅延回路５４と、第２遅延回路５４の出力信号の立上りから時間幅Ｔ２だけ「Ｈ」になる第２窓信号ｗ２を出力する第２ワンショット回路５５と、第１窓信号ｗ１と第２窓信号ｗ２の論理和を窓信号ｗとして出力するオア回路５６とを含んでいる。
【００１４】
処理回路６０は、窓回路５０からの窓通過信号Ｖｐを時定数τ１で積分し第１の処理信号Ｖi1を出力する第１の積分器４１と、第１の処理信号Ｖi1を時定数τ２（＞τ１）で積分し第２の処理信号Ｖi2を出力する第２の積分器４２と、第２の処理信号Ｖi2を時定数τ３（＞τ２）で積分し第３の処理信号Ｖi3を出力する第３の積分器４３とを含んでいる。
【００１５】
帰還回路７０は、第１〜第３の処理信号Ｖi1〜Ｖi3を減衰／増幅する第１〜第３の個別調整器７１〜７３と、個別調整器７１〜７３を経た第１〜第３の処理信号Ｖi1’〜Ｖi3’を加算して加算信号Ｖｄを出力する加算器７４と、感度を調整するべく加算信号Ｖｄを減衰／増幅する帰還量調整器７５と、帰還量調整器７５を経た加算信号Ｖｄ’にバイアス信号Ｖａを加えて帰還信号Ｉｂを出力するバイアス調整器７６とを含んでいる。なお、バイアス信号Ｖａは、ノイズの直流成分を打ち消すように調整しておく。
【００１６】
各積分器６１，６２，６３の時定数τ１，τ２，τ３を調整したり、個別調整器７１〜７３を調整することで、窓通過信号Ｖｐから抽出される信号成分の帯域を積分器ごとに変えることが可能となり、異なる複数の帯域の信号成分をそれぞれ処理信号として同時に得ることが出来る。すなわち、第１〜第３の積分信号Ｖi1〜Ｖi3のいずれか適当なものを選んで利用すればよい。
【００１７】
図２は、各信号のタイミングを示すタイムチャートである。
第１窓信号ｗ１は、第１遅延回路５２の遅延時間τａと第１ワンショット回路５３の出力パルス幅Ｔ１とを調整することによって、励磁信号ｂの反転時に対応して検出用コイル１３に誘起される第１誘起信号Ｉ１が第１スイッチ回路５１を通過しうる必要十分なタイミングを作っている。
第２窓信号ｗ２は、第２遅延回路５４の遅延時間τｂと第２ワンショット回路５５の出力パルス幅Ｔ２とを調整することによって、励磁信号ｂの反転時から所定時間遅れて検出用コイル１３に誘起される第２誘起信号Ｉ２が第１スイッチ回路５１を通過しうる必要十分なタイミングを作っている。
【００１８】
実施例１のフラックスゲート型磁気検出装置１００によれば、検出対象の磁気の強さ情報を含む第１誘起信号Ｉ１および第２誘起信号Ｉ２が発生する第１期間（Ｔ１）および第２期間（Ｔ２）は、検出用コイル１３からの検出信号が窓回路５０を通過するため、検出対象の磁気の強さを測定することが出来る。一方、第１期間および第２期間以外の期間は、検出用コイル１３からの検出信号が窓回路５０を通過できないため、この期間におけるフラックスゲート型磁気検出素子１０のバルクハウゼンノイズの悪影響を充分に抑制することが出来る。また、第１期間および第２期間以外の期間は窓回路５０が「０」を出力するため、処理回路６０で支障なく積分や直流増幅することが出来る。
【産業上の利用可能性】
【００１９】
地磁気や自動車のような磁性物体の存在を検知するのに利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施例１のフラックスゲート型磁気検出装置を示す構成図である。
【図２】実施例１のフラックスゲート型磁気検出装置の各信号のタイミングを示すタイムチャートである。
【符号の説明】
【００２１】
１０ フラックスゲート型磁気検出素子
１１ 磁心
１２ 励磁用コイル
１３ 検出用コイル
２０ 励磁回路
５０ 窓回路
１００ フラックスゲート型磁気検出装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フラックスゲート型磁気検出装置に関し、さらに詳しくは、フラックスゲート型磁気検出素子のバルクハウゼンノイズの悪影響を充分に抑制することが出来るフラックスゲート型磁気検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、フラックスゲート型磁気検出素子を用いた磁気測定装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
他方、磁気抵抗効果素子のバルクハウゼンノイズの悪影響を抑制することが出来る地磁気方位センサーが知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１２１５２１号公報
【特許文献２】特開平７−３５５５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来の磁気測定装置では、フラックスゲート型磁気検出素子のバルクハウゼンノイズの悪影響を充分に抑制することが出来ない問題点がある。
他方、上記従来の地磁気方位センサーでは、フラックスゲート型磁気検出素子のバルクハウゼンノイズの悪影響を抑制することは考慮されていない。
そこで、本発明の目的は、フラックスゲート型磁気検出素子のバルクハウゼンノイズの悪影響を充分に抑制することが出来るフラックスゲート型磁気検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第１の観点では、本発明は、磁心および励磁用コイル及び検出用コイルを備えたフラックスゲート型磁気検出素子と、前記励磁用コイルに方形波励磁信号を入力する励磁部と、前記方形波励磁信号の反転時に対応して前記検出用コイルに誘起される第１誘起信号を含む第１期間および前記方形波励磁信号の反転時から所定時間遅れて前記検出用コイルに誘起される第２誘起信号を含む第２期間は前記検出用コイルからの検出信号を通過させるが前記第１期間および前記第２期間以外の期間は前記検出用コイルからの検出信号を通過させない窓回路とを具備したことを特徴とするフラックスゲート型磁気検出装置を提供する。
上記第１の観点によるフラックスゲート型磁気検出装置では、検出対象の磁気の強さ情報を含む第１誘起信号および第２誘起信号が発生する第１期間および第２期間は、検出用コイルからの検出信号が窓回路を通過するため、検出対象の磁気の強さを測定することが出来る。一方、第１期間および第２期間以外の期間は、検出用コイルからの検出信号が窓回路を通過できないが、この期間は実質的にバルクハウゼンノイズのみを含むため、フラックスゲート型磁気検出素子のバルクハウゼンノイズの悪影響を充分に抑制することが出来る。
【０００６】
第２の観点では、本発明は、上記構成のフラックスゲート型磁気検出装置において、前記窓回路は、前記第１期間および前記第２期間以外の期間は「０」を出力することを特徴とするフラックスゲート型磁気検出装置を提供する。
上記第２の観点によるフラックスゲート型磁気検出装置では、第１期間および第２期間以外の期間は「０」を出力するため、窓回路よりも後段で支障なく積分や直流増幅することが出来る。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のフラックスゲート型磁気検出装置によれば、フラックスゲート型磁気検出素子のバルクハウゼンノイズの悪影響を充分に抑制することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図に示す実施例により本発明をさらに詳細に説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
【実施例１】
【０００９】
図１は、実施例１にかかるフラックスゲート型磁気検出装置１００を示す構成図である。
このフラックスゲート型磁気検出装置１００は、フラックスゲート型磁気検出素子１０と、フラックスゲート型磁気検出素子１０の励磁用コイル１２に方形波励磁信号ｂを入力する励磁回路２０と、フラックスゲート型磁気検出素子１０の検出用コイル１３から出力される検出信号Ｉｓに帰還信号Ｉｂを重畳する重畳回路３１と、重畳回路３１の出力信号を非反転増幅する非反転アンプ３２と、非反転アンプ３２の出力信号ｃ（以下、非反転検出信号ｃという）を出力するか又は非反転検出信号ｃを反転した反転検出信号ｄを出力することを交互に行う反転回路４０と、反転回路４０の出力信号ｅ（以下、交互反転検出信号ｅという）を通過させるか又は「０」を出力することを交互に行う窓回路５０と、窓回路５０の出力信号Ｖｐ（以下、窓通過信号Ｖｐという）を処理して処理信号Ｖi1，Ｖi2及びＶi3を出力する処理回路６０と、処理信号Ｖi1，Ｖi2及びＶi3から帰還信号Ｉｂを生成する帰還回路７０とを具備している。
【００１０】
フラックスゲート型磁気検出素子１０は、例えばパーマロイまたはセンダストなどの軟磁気特性（保持力が小さく、透磁率が大きい。）を有する材料を環状に成形した磁心１１に、励磁用コイル１２および検出用コイル１３を設けた構造である。なお、棒状の磁心に励磁用コイルと検出用コイルとを付設した構造でもよい。
【００１１】
励磁回路２０は、例えば周波数２ｋＨｚの方形波の発振信号ａを発振する発振器２１と、発振器２１が発振した方形波を１／２分周する分周回路２２と、分周回路２２が出力する方形波に基づく励磁信号ｂを励磁用コイル１２に入力するコイル駆動回路２３とを含んでいる。
【００１２】
反転回路４０は、非反転検出信号ｃを反転し反転検出信号ｄを出力する反転アンプ４１と、入力されるスイッチ信号ｇが「Ｈ」のときは非反転検出信号ｃを通過させ「Ｌ」のときは反転検出信号ｄを通過させるように切り替える第０スイッチ回路４２と、発振信号ａを遅延時間τｇだけ遅延させてスイッチ信号ｇとして出力する第０遅延回路４３とを含んでいる。
【００１３】
窓回路５０は、入力される窓信号ｗが「Ｈ」のときは交互反転検出信号ｅを通過させ「Ｌ」のときは「０」を出力するように切り替える第１スイッチ回路５１と、発振信号ａを遅延時間τａだけ遅延させる第１遅延回路５２と、第１遅延回路５２の出力信号の立上りから時間幅Ｔ１だけ「Ｈ」になる第１窓信号ｗ１を出力する第１ワンショット回路５３と、発振信号ａを遅延時間τｂだけ遅延させる第２遅延回路５４と、第２遅延回路５４の出力信号の立上りから時間幅Ｔ２だけ「Ｈ」になる第２窓信号ｗ２を出力する第２ワンショット回路５５と、第１窓信号ｗ１と第２窓信号ｗ２の論理和を窓信号ｗとして出力するオア回路５６とを含んでいる。
【００１４】
処理回路６０は、窓回路５０からの窓通過信号Ｖｐを時定数τ１で積分し第１の処理信号Ｖi1を出力する第１の積分器４１と、第１の処理信号Ｖi1を時定数τ２（＞τ１）で積分し第２の処理信号Ｖi2を出力する第２の積分器４２と、第２の処理信号Ｖi2を時定数τ３（＞τ２）で積分し第３の処理信号Ｖi3を出力する第３の積分器４３とを含んでいる。
【００１５】
帰還回路７０は、第１〜第３の処理信号Ｖi1〜Ｖi3を減衰／増幅する第１〜第３の個別調整器７１〜７３と、個別調整器７１〜７３を経た第１〜第３の処理信号Ｖi1’〜Ｖi3’を加算して加算信号Ｖｄを出力する加算器７４と、感度を調整するべく加算信号Ｖｄを減衰／増幅する帰還量調整器７５と、帰還量調整器７５を経た加算信号Ｖｄ’にバイアス信号Ｖａを加えて帰還信号Ｉｂを出力するバイアス調整器７６とを含んでいる。なお、バイアス信号Ｖａは、ノイズの直流成分を打ち消すように調整しておく。
【００１６】
各積分器６１，６２，６３の時定数τ１，τ２，τ３を調整したり、個別調整器７１〜７３を調整することで、窓通過信号Ｖｐから抽出される信号成分の帯域を積分器ごとに変えることが可能となり、異なる複数の帯域の信号成分をそれぞれ処理信号として同時に得ることが出来る。すなわち、第１〜第３の積分信号Ｖi1〜Ｖi3のいずれか適当なものを選んで利用すればよい。
【００１７】
図２は、各信号のタイミングを示すタイムチャートである。
第１窓信号ｗ１は、第１遅延回路５２の遅延時間τａと第１ワンショット回路５３の出力パルス幅Ｔ１とを調整することによって、励磁信号ｂの反転時に対応して検出用コイル１３に誘起される第１誘起信号Ｉ１が第１スイッチ回路５１を通過しうる必要十分なタイミングを作っている。
第２窓信号ｗ２は、第２遅延回路５４の遅延時間τｂと第２ワンショット回路５５の出力パルス幅Ｔ２とを調整することによって、励磁信号ｂの反転時から所定時間遅れて検出用コイル１３に誘起される第２誘起信号Ｉ２が第１スイッチ回路５１を通過しうる必要十分なタイミングを作っている。
【００１８】
実施例１のフラックスゲート型磁気検出装置１００によれば、検出対象の磁気の強さ情報を含む第１誘起信号Ｉ１および第２誘起信号Ｉ２が発生する第１期間（Ｔ１）および第２期間（Ｔ２）は、検出用コイル１３からの検出信号が窓回路５０を通過するため、検出対象の磁気の強さを測定することが出来る。一方、第１期間および第２期間以外の期間は、検出用コイル１３からの検出信号が窓回路５０を通過できないため、この期間におけるフラックスゲート型磁気検出素子１０のバルクハウゼンノイズの悪影響を充分に抑制することが出来る。また、第１期間および第２期間以外の期間は窓回路５０が「０」を出力するため、処理回路６０で支障なく積分や直流増幅することが出来る。
【産業上の利用可能性】
【００１９】
地磁気や自動車のような磁性物体の存在を検知するのに利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施例１のフラックスゲート型磁気検出装置を示す構成図である。
【図２】実施例１のフラックスゲート型磁気検出装置の各信号のタイミングを示すタイムチャートである。
【符号の説明】
【００２１】
１０ フラックスゲート型磁気検出素子
１１ 磁心
１２ 励磁用コイル
１３ 検出用コイル
２０ 励磁回路
５０ 窓回路
１００ フラックスゲート型磁気検出装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁心及び励磁用コイル及び検出用コイルを備えたフラックスゲート型磁気検出素子と、前記励磁用コイルに方形波励磁信号を入力する励磁部と、前記方形波励磁信号の反転時に対応して前記検出用コイルに誘起される第１誘起信号を含む第１期間および前記方形波励磁信号の反転時から所定時間遅れて前記検出用コイルに誘起される第２誘起信号を含む第２期間は前記検出用コイルからの検出信号を通過させるが前記第１期間および前記第２期間以外の期間は前記検出用コイルからの検出信号を通過させない窓回路とを具備したことを特徴とするフラックスゲート型磁気検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載のフラックスゲート型磁気検出装置において、前記窓回路は、前記第１期間および前記第２期間以外の期間は「０」を出力することを特徴とするフラックスゲート型磁気検出装置。
【請求項１】
磁心及び励磁用コイル及び検出用コイルを備えたフラックスゲート型磁気検出素子と、前記励磁用コイルに方形波励磁信号を入力する励磁部と、前記方形波励磁信号の反転時に対応して前記検出用コイルに誘起される第１誘起信号を含む第１期間および前記方形波励磁信号の反転時から所定時間遅れて前記検出用コイルに誘起される第２誘起信号を含む第２期間は前記検出用コイルからの検出信号を通過させるが前記第１期間および前記第２期間以外の期間は前記検出用コイルからの検出信号を通過させない窓回路とを具備したことを特徴とするフラックスゲート型磁気検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載のフラックスゲート型磁気検出装置において、前記窓回路は、前記第１期間および前記第２期間以外の期間は「０」を出力することを特徴とするフラックスゲート型磁気検出装置。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００６−１３８６３５（Ｐ２００６−１３８６３５Ａ）
【公開日】平成１８年６月１日（２００６．６．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３２５７７６（Ｐ２００４−３２５７７６）
【出願日】平成１６年１１月１０日（２００４．１１．１０）
【出願人】（５９３１６５４８７）学校法人金沢工業大学 (202)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年６月１日（２００６．６．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１１月１０日（２００４．１１．１０）
【出願人】（５９３１６５４８７）学校法人金沢工業大学 (202)
【Ｆターム（参考）】
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