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磁界センサ コモンズ

国内特許コード P05P002699
整理番号 Y2003-P587
掲載日 2006年2月16日
出願番号 特願2004-136530
公開番号 特開2005-315812
登録番号 特許第4732705号
出願日 平成16年4月30日(2004.4.30)
公開日 平成17年11月10日(2005.11.10)
登録日 平成23年4月28日(2011.4.28)
発明者
  • 笹田 一郎
  • 臼井 崇
出願人
  • 独立行政法人科学技術振興機構
発明の名称 磁界センサ コモンズ
発明の概要

【課題】 簡略な構成で微弱磁界を高精度に検出できる磁界センサを提供する。
【解決手段】 検出コイル21、22が巻回される磁心1に正又は負の少なくとも一方にバイアスされた脈流からなる励磁電流iを流し、この磁心1に印加される被検出磁界Hexが存在しないときに検出コイル21、22に発生する誘起電圧V1、V2を相殺し、且つ前記被検出磁界Hexが存在するときに検出コイル21、22に発生する被検出磁界Hexで誘起される誘起電圧V1、V2を出力するようにしているので、真の検出対象である微弱磁界を磁心及び検出コイルの特性・構成に依存して発生する不用な誘起電圧の影響を受けることなく検出できることとなり、検出精度を向上させ、且つより安定した検出が実行できる。
【選択図】図1

従来技術、競合技術の概要


従来、この種の背景技術として特開2003-215220号公報に開示されているものがあり、これを図11に従来の磁界センサの原理回路構成図として示す。同図において従来の磁気センサは、磁性ワイヤ101と磁性ワイヤ101に巻回された検出コイル201を持ち、磁性ワイヤ101に発振器401から出力される極性が交番する電流に直流電源501からのバイアス電流を重畳させる直交フラックスゲート磁界センサであって、前記バイアス電流を直列電源501から供給して第1のスイッチ601によりこのバイアス電流の極性を周期的に切り換えて感度の正負を反転し、その差を求めることによってオフセットがほぼ完全に除去された出力を得る回路構成とし、励磁電流を直流を含むパルス列とし、このパルス列の極性を周期的に反転させるように構成される。



前記構成に基づく従来の磁気センサは、細長い磁性体からなる磁性ワイヤ101に巻回された検出コイル201を持ち、前記細長い磁性体からなる磁性ワイヤ101に極性が交番する電流にバイアス電流を重畳させる直交フラックスゲートの磁界センサとし、前記バイアス電流の極性を切換えて感度の正負を反転できるようにしたことにより、感度は大きさを保ちその極性を反転するが、オフセットはその大きさを保ちながら極性も不変に保つ。これにより、直流バイアス電流を正に設定し励磁磁界Hexに対し得た出力と、次に励磁磁界Hexが変化しない内に直流バイアス電流の極性を反転させ、同じように得た出力の差を取ることにより、オフセットがほぼ完全に除去された出力を得るものである。

【特許文献1】特開2003-215220号公報

産業上の利用分野


本発明は、検出コイルが巻回された磁性体に電流を流して磁界を検出する直交フラックスゲート型の磁気センサに関し、特に磁性体の磁気異方性に基づく検出精度の低下を防止して微弱磁界を高感度且つ高安定に検出する磁気センサに関する。



一般に磁気センサは、研界を情報媒体とするセンシング技術の基本となる構成要素であり、アクティブ磁気シールド、磁気による異物検出、環境磁気アセスメント、磁気による交通量計測、磁気非破壊検査、磁気モーションキャプチャ等に利用されている。

特許請求の範囲 【請求項1】
所定長さの磁性体からなる磁心と、当該磁心に巻回される検出コイルとを備え、前記磁心に励磁電流を流して前記検出コイルに誘起される誘起電圧により微小磁界を検出する直交フラックスゲートに基づく磁界センサにおいて、
前記磁心が、2本の磁性体を平行状態で配設され、当該2本の磁性体における一端側の端部同士を直列接続して形成され、
前記検出コイルが、前記2本の各磁性体に各々巻回して形成され、
前記2本の磁性体に各々巻回される検出コイルが、励磁電流による励磁磁界によって発生する誘起電圧を相殺するように各々極性を逆にして直列接続して形成され、
前記磁心には交流電流の振幅の大きさより大きい電流値の直流電流で当該交流電流をバイアスされた励磁電流を流し、
前記検出コイルは、前記磁心に印加される被検出磁界が存在せず、且つ励磁電流による励磁磁界が存在するときに発生する誘起電圧を相殺し、前記磁心に印加される被検出磁界が存在し、且つ励磁電流による励磁磁界が存在するときに当該被検出磁界で誘起される誘起電圧を出力することを
特徴とする磁界センサ。

【請求項2】
所定長さの磁性体からなる磁心と、当該磁心に巻回される検出コイルとを備え、前記磁心に励磁電流を流して前記検出コイルに誘起される誘起電圧により微小磁界を検出する直交フラックスゲートに基づく磁界センサにおいて、
前記磁心が、所定長さの磁性体を略U字状に屈曲形成し、当該略U字状の磁性体の平行部分に各々検出コイルを巻回され
前記磁性体の平行部分に各々巻回される検出コイルが、励磁電流による励磁磁界によって発生する誘起電圧を相殺するように各々極性を逆にして直列接続して形成され、
前記磁心には交流電流の振幅の大きさより大きい電流値の直流電流で当該交流電流をバイアスされた励磁電流を流し、
前記検出コイルは、前記磁心に印加される被検出磁界が存在せず、且つ励磁電流による励磁磁界が存在するときに発生する誘起電圧を相殺し、前記磁心に印加される被検出磁界が存在し、且つ励磁電流による励磁磁界が存在するときに当該被検出磁界で誘起される誘起電圧を出力することを
特徴とする磁界センサ。

【請求項3】
前記請求項1又は2に記載の磁界センサにおいて、
前記磁心が、断面円形状の磁性体で形成されることを
特徴とする磁界センサ。

【請求項4】
所定長さの磁性体からなる磁心と、当該磁心に巻回される複数の検出コイルとを備え、前記磁心に励磁電流を流して前記検出コイルに誘起される誘起電圧により微小磁界を検出する直交フラックスゲートに基づく磁界センサにおいて、
前記磁心が、2本の磁性体を平行状態で配設され、当該2本の磁性体における一端側の端部同士を直列接続して形成され、
前記検出コイルが、前記2本の各磁性体に極性を異ならせて各々巻回して形成され、
前記磁心には交流電流の振幅の大きさより大きい電流値の直流電流で当該交流電流をバイアスされた励磁電流を流し、
前記複数の検出コイルは、前記磁心に印加される被検出磁界が存在せず、且つ励磁電流による励磁磁界が存在するときに発生する誘起電圧を各々出力し、減算器は、当該誘起電圧に対応した信号に基づいて各直流の誘起電圧の差分を求め、
前記複数の検出コイルは、前記磁心に印加される被検出磁界が存在し、且つ励磁電流による励磁磁界が存在するときに発生する誘起電圧を各々出力し、前記減算器は、当該被検出磁界で誘起される各誘起電圧に対応した信号に基づいて各直流の誘起電圧の差分を求め、
前記減算器は、前記磁心に印加される被検出磁界が存在しない場合に求めた各直流の誘起電圧の差分と、前記磁心に印加される被検出磁界が存在する場合に求めた各直流の誘起電圧の差分とに基づき、前記被検出磁界の値を直流出力として検出することを
特徴とする磁界センサ。
産業区分
  • 測定
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2004136530thum.jpg
出願権利状態 権利存続中
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