JP2531194B2 - スクイッド磁力計 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、磁気探査の分野に利用されるスクイッド磁
力計に関し、更に詳述すれば、航空機、船舶、車両等に
搭載されるスクイッド磁力計に関する。

従来の技術 かかるスクイッド磁力計としては、航空機等に搭載
し、航行しながら地磁気を測定する利用形態が挙げられ
る。つまり地磁気の大きさをスクイッド磁力計で高精度
で測定し、得られた地磁気の微細な変化を検出すること
により、磁気探査を行う。

第３図は、従来のスクイッド磁力計の簡略構成図を示
している。

そこでは、液体窒素55が貯液されている横型の極低温
装置50に挿入され、且つ地磁気の大きさをベクトル成分
毎に検知するスクイッドセンサ10と、検知された各ベク
トル成分を信号として夫々増幅する増幅器20と、増幅さ
れた信号を受けて、各ベクトル成分を合成することによ
り地磁気の大きさを算出する演算部40とを備える基本構
成となっている。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、航空機の進行方向が変化するような状
態で地磁気の測定を行う場合には、次に述べるような不
都合がある。

即ち、航空機に対して固定状態にあるスクイッドセン
サ10は非常に高感度で、しかも測定すべき範囲は広域に
わたっていることから、航空機の進行方向が穏やかに変
化する場合であっても、地磁気の時間的変化は実質上相
当大きくなってしまい、スクイッドセンサ10での検知は
正常であるが、地磁気の時間的変化に増幅器20が応答ぜ
ず、結果として地磁気の微細な変化を測定することが不
可能である。つまり磁気探査を行う上では、探査区域を
自由に航行しながら地磁気の測定を行うのが望ましいに
もかかわらず、上記従来例による場合には、規制された
状態において磁気探査が行われる。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、飛
行機等の進行方向が変化する状態であっても、地磁気の
微細な変化を測定できることになるスクイッド磁力計を
提供することを目的とする。

問題点を解決するための手段 本発明にかかるスクイッド磁力計は、任意に対応づけ
た互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向を夫々検知方向
として３個設けてあり、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向における
地磁気のベクトル成分を夫々検知するスクイッドセンサ
と、このスクイッドセンサの検知結果を受けて、検知さ
れた各ベクトル成分を合成することにより地磁気の大き
さを算出する演算部と、スクイッドセンサを回転自在に
支持する支持機構と、地磁気の方向とＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸
方向のいずれか一つの検知方向とを常に一致させるべ
く、残りの二つの検知方向の各ベクトル成分に基づいて
スクイッドセンサを回転させるサーボ機構とを具備して
いる。

作用 かかるスクイッド磁力計によれば、スクイッドセンサ
は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向のいずれかの検知方向と地磁
気の方向とが常に一致するように回転制御されているの
で、検知される地磁気の時間的変化は実質的に抑止でき
ることになる。

実施例 以下、本発明にかかるスクイッド磁力計の実施例を図
面を参照しつつ説明する。第１図はスクイッド磁力計の
簡略構成図、第２図はスクイッドセンサと支持機構とを
併せて示す斜視図である。

本実施例で説明するスクイッド磁力計は、航空機に搭
載されており、航行しながら地磁気の大きさを高精度で
測定する装置であって、得られたデータは、図示されて
いないデータ処理用コンピュータに連続的に導かれて、
これにより磁気探査が行われるようになっている。

かかるスクイッド磁力計は、超伝導状態で動作するス
クイッドセンサ10で、地磁気の大きさをベクトル成分毎
に検出し、得られた検出結果を増幅器20を介して演算部
40に導入し、この演算部40でベクトル合成を行い地磁気
の大きさを算出するようになっている。更に検知された
地磁気の方向と後述するＺ軸方向とを常に一致させるべ
く、サーボ機構30によりスクイッドセンサ10を回転させ
る基本構成となっている。なお、スクイッドセンサ10
は、支持機構70に回転自在に支持されており、そのうえ
で、液体窒素55を貯液した極低温容器50に挿入して、こ
の状態で地磁気の検知が行われるようになっている。以
下、各部の機械的構成の詳細について説明する。

極低温容器50は、円筒形状をなした横型のもので、液
体窒素55が貯液されている。また極低温容器50の開口を
塞ぐフランジ53の裏面には、スクイッドセンサ10等を出
し入れするための磁力計プローブ60が固着されている。
即ち、この磁力計プローブ60の先端内部には、スクイッ
ドセンサ10と支持機構70とが設けられている。なお、フ
ランジ53の外面中央部には、サーボ機構30の一部を構成
するサーボモータ32a、32b（32bは図示されていない）
が夫々取付けられており、この回転軸（図示せず）に夫
々取付けられているフレキシブルワイヤ321a、321bは、
磁力計プローブ60を通して支持機構70に機械連結される
ようになっている。

以下、この支持機構70の詳細について第２図を参照し
て説明する。

支持機構70は、スクイッドセンサ10が載置されている
円盤載置台71を回転自在に支持するものであって、円盤
載置台71の両外側に設けた支持軸711、711は、回転枠72
の内面に回転自在に支持されており、回転枠72の両外側
に設けた支持軸722a、722bは、磁束計プローブ60の内部
壁（図示せず）に回転自在に支持されている。更に円盤
載置台71には、ラックを形成したリング712が外嵌され
ており、回転枠72の外側にも、ラックを形成したリング
721が同様に外嵌されている。

つまり回転枠72は、フレキシブルワイヤ321aの先端に
設けたピニオン73をリング721に設けたラックに噛み合
わせることにより、上記したサーボモータ32aに連動し
てｂ方向に回動するようになっている。なお、フレキシ
ブルワイヤ321aの先端部は、磁束計プローブ60の内部壁
（図示せず）に回転自在に支持されている。

そのうえで円盤載置台71は、フレキシブルワイヤ321b
の先端に設けたピニオン74をリング712に設けたラック
に噛み合わせることにより、サーボモータ32bに連動し
てａ方向に回動されるようになっている。なお、支持軸
722aの内部を通して導いてあるフレキシブルワイヤ321b
の先端部は、回転枠72の貫通孔に回転自在に支持されて
いる。

かくしてサーボモータ32a、32bが回転すれば、回転枠
72、円盤載置台71が回動するに応じてスクイッドセンサ
10の向きが変化することになる。

このように方向が２軸制御されるスクイッドセンサ10
は、例えば樹脂等からなる正方形のボビン14の各面に、
スクイッド11、12、13を夫々ねじ込んで設けてなる構成
となっている。

ここで、スクイッド11の検知方向をＸ軸、スクイッド
12の検知方向をＹ軸、スクイッド13の検知方向をＺ軸と
した直交座標系を定義する。つまりこのXYZ直交座標系
は、回転載置台71に固着されているスクイッドセンサ10
を基準とするものである。なお、スクイッドセンサ10の
各リード線は、回転枠72、支持軸722b、フランジ53を介
して外部に導かれている。但し、スクイッドセンサ10周
りの部材は、全て非磁性体から構成されている。

次に再び第１図に戻ってスクイッド磁力計の電気的構
成の詳細について説明する。

地磁気の大きさのＸ軸成分は、検知信号111としてス
クイッド11から出力されており、同様にＹ軸成分は、検
知信号121としてスクイッド12から、Ｚ軸成分は検知信
号131としてスクイッド13か夫々出力されている。これ
らの信号は、増幅器20を構成するＸ軸増幅器21、Ｙ軸増
幅器22、Ｚ軸増幅器23に夫々導かれている。なお、この
増幅器は全て同一回路である。

つまり検知信号111をＸ軸増幅器21で信号増幅した信
号211は、演算部40及び後述するＸ軸サーボアンプ31aに
導いてあり、同様に検知信号121をＹ軸増幅器22で信号
増幅した信号221は、演算部40及び後述するＹ軸サーボ
アンプ31bに導いてある。更に検知信号231をＺ軸増幅器
23で信号増幅した信号231は演算部40のみに導いてあ
る。

この演算部40は、図示されていないが、平方回路、加
算回路、開平回路等を組み合わした電子回路であって、
信号211、221、231を介して夫々導いたＸ軸成分、Ｙ軸
成分、Ｚ軸成分をベクトル合成することにより、地磁気
の大きさを算出するようになっている。そして測定した
地磁気の大きさを信号41として上記したデータ処理用コ
ンピュータ（図示せず）に導くようになっている。

ところでサーボ機構30は、信号211、221を夫々導いて
あるＸ軸サーボアンプ31a、Ｙ軸サーボアンプ31bと、こ
れから出力される制御信号311a、311bに基づいて制御さ
れるサーボモータ32a、32bとを備える構成となってい
る。つまりサーボモータ32a、32bは、信号211、221をフ
ィードバック入力として制御されており、第２図に示す
ようにフレキシブルワイヤ321a、321bを介して回転枠7
2、円盤載置台71を夫々回動せしめるようになってい
る。

以下、上述したように構成されたスクイッド磁力計の
動作説明を行う。

かかるスクイッド磁力計を搭載した航空機が、地磁気
の方向とＺ軸方向とが一致していないような下で航行し
ている場合には、スクイッドセンサ10で検知される地磁
気の大きさのＸ軸成分とＹ軸成分とは有限値となるの
で、サーボモータ32a、32bはこの値に見合った分だけ回
転することになり、これによりスクイッドセンサ10は、
地磁気の方向とＺ軸方向とが一致するような方向に回転
することになる。しかもこの状態は飛行機の進行方向が
変化するような場合であっても維持されることになる。

このように地磁気の方向とＺ軸方向とが常に一致して
いるような状態にスクイッドセンサ10が置かれているこ
とにより、航空機の進行方向が穏やかに変化する場合で
あっても、従来例による場合に比較して地磁気の時間的
変化は実質的に抑止できることになる。従って、検知信
号111、121、131における時間的変化がＸ軸増幅器21、
Ｙ軸増幅器22、Ｚ軸増幅器23のスルーレート以上になる
ようなことは回避できることになり、即ち、正常な信号
増幅が行われ、飛行機の進行方向に規制されることな
く、地磁気の大きさの微細な変化を検知できることにな
る。

但し、地磁気の大きさは、理論的には時間的変化の小
さいＺ軸成分のみとなるが、Ｘ軸、Ｙ軸成分も完全に零
とはならないので、この成分も考慮して演算部40で地磁
気の大きさを算出している。

なお、本発明にかかるスクイッド磁力計は、本実施例
に限定されず、例えば船舶、車両等に搭載しつつ、磁気
探査を行う利用形態が考えられる。

また、スクイッドセンサ10の種類によっては、極低温
容器50を要しない形態であっても構わない。

更に、支持機構70については、スクイッドセンサ10を
回転自在に支持できる形態であれば、どのうような構成
でも構わないことは当然である。

発明の効果 以上の本案スクイッド磁力計による場合には、Ｘ軸、
Ｙ軸、Ｚ軸方向のいずれかの検知方向と地磁気の方向と
が常に一致するようにスクイッドセンサを回転せしめる
ように構成されているので、航空機等の進行方向が変化
するような状態においても、地磁気の時間的変化を実質
的に抑止できることになる。従ってこのような状態にお
いても、地磁気の微細な変化を測定できることになると
いう効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は、本発明にかかるスクイッド磁力計
の実施例を説明する図であり、第１図は、スクイッド磁
力計の簡略構成図、第２図はスクイッドセンサと支持機
構とを併せて示す斜視図、第３図は従来のスクイッド磁
力計の簡略構成図である。 10……スクイッドセンサ 20……増幅器 30……サーボ機構 40……演算部 50……極低温容器 70……支持機構

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】地磁気の大きさを測定するスクイッド磁力
   計において、任意に対応づけた互いに直交するＸ軸、Ｙ
   軸、Ｚ軸方向を夫々検知方向として３個設けてあり、前
   記Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向における地磁気のベクトル成分
   を夫々検知するスクイッドセンサと、このスクイッドセ
   ンサの検知結果を受けて、検知された各ベクトル成分を
   合成することにより前記地磁気の大きさを算出する演算
   部と、前記スクイッドセンサを回転自在に支持する支持
   機構と、前記地磁気の方向と前記Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向
   のいずれか一つの検知方向とを常に一致させるべく、残
   りの二つの検知方向の各ベクトル成分に基づいて前記ス
   クイッドセンサを回転させるサーボ機構とを具備するこ
   とを特徴とするスクイッド磁力計。