JP2929173B2 - 低雑音ｓｑｕｉｄ磁束計 - Google Patents
低雑音ｓｑｕｉｄ磁束計Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はジョセフソン効果を
利用したＳＱＵＩＤ磁束計に関するものであり、更に詳
しくは、ＳＱＵＩＤに直結される増幅器の雑音を低減し
た磁束計の回路構成に関するものである。
利用したＳＱＵＩＤ磁束計に関するものであり、更に詳
しくは、ＳＱＵＩＤに直結される増幅器の雑音を低減し
た磁束計の回路構成に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、公知のＳＱＵＩＤ磁束計は、液体
ヘリウムをためておくデュワー（またはクライオスタッ
ト）と、液体ヘリウム中で動作するＳＱＵＩＤプローブ
と、室温動作のアンプ及びコントローラで構成され、液
体ヘリウム中のＳＱＵＩＤプローブと室温アンプは同軸
ケーブルで接続されている。
ヘリウムをためておくデュワー（またはクライオスタッ
ト）と、液体ヘリウム中で動作するＳＱＵＩＤプローブ
と、室温動作のアンプ及びコントローラで構成され、液
体ヘリウム中のＳＱＵＩＤプローブと室温アンプは同軸
ケーブルで接続されている。
【０００３】通常、この室温アンプを介してＦＬＬ（磁
束ロックループ：Flux Lock Loop）と呼ばれる線形動作
のためのフィードバックを構成することによりゼロ位法
が成り立つように制御される。生体磁気計測など多数点
の磁気計測を同時に行なう場合、デュワー内には数十個
〜数百個のＳＱＵＩＤをアレイ状に配置して磁場の空間
分布をとる。
束ロックループ：Flux Lock Loop）と呼ばれる線形動作
のためのフィードバックを構成することによりゼロ位法
が成り立つように制御される。生体磁気計測など多数点
の磁気計測を同時に行なう場合、デュワー内には数十個
〜数百個のＳＱＵＩＤをアレイ状に配置して磁場の空間
分布をとる。
【０００４】この際、各ＳＱＵＩＤに同数のＦＬＬ回路
が接続されるため、チャンネル数が多い大規模なシステ
ムの場合、回路規模が大きくなることが問題とされる。
が接続されるため、チャンネル数が多い大規模なシステ
ムの場合、回路規模が大きくなることが問題とされる。
【０００５】通常は、磁束を変調してＦＬＬをかけるロ
ックアンプの手法が用いられるが、これは回路構成が複
雑となる。従って、回路を小型にするために直結、無変
調のＦＬＬ回路が提案されており、一部で実用化されて
いる。
ックアンプの手法が用いられるが、これは回路構成が複
雑となる。従って、回路を小型にするために直結、無変
調のＦＬＬ回路が提案されており、一部で実用化されて
いる。
【０００６】一方、ＳＱＵＩＤの出力電圧は数十μＶと
小さいため電子回路の電流性雑音や電圧性雑音でも低周
波の成分は問題になる。生体磁気計測においては数Hz〜
数１０Hzの帯域が重要な情報を含んでいるため、回路雑
音の低周波成分の１／ｆノイズや増幅器のドリフトがＳ
／Ｎ比を悪化させていた。
小さいため電子回路の電流性雑音や電圧性雑音でも低周
波の成分は問題になる。生体磁気計測においては数Hz〜
数１０Hzの帯域が重要な情報を含んでいるため、回路雑
音の低周波成分の１／ｆノイズや増幅器のドリフトがＳ
／Ｎ比を悪化させていた。
【０００７】これは、変調型で使われる交流増幅器には
なかった直流増幅器に固有の問題であり、とりわけ、直
結型で採用されるＡＰＦとよばれるＳＱＵＩＤに正帰還
をかけて磁束電圧変換率を向上させることにより増幅器
とノイズマッチングを取る方法では、ＳＱＵＩＤのダイ
ナミック抵抗が増加するため、増幅器の電流性雑音が問
題となっていた。
なかった直流増幅器に固有の問題であり、とりわけ、直
結型で採用されるＡＰＦとよばれるＳＱＵＩＤに正帰還
をかけて磁束電圧変換率を向上させることにより増幅器
とノイズマッチングを取る方法では、ＳＱＵＩＤのダイ
ナミック抵抗が増加するため、増幅器の電流性雑音が問
題となっていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】更に、シリーズＳＱＵ
ＩＤアレイのような手法で出力電圧を増加させる場合に
おいてもダイナミック抵抗がＳＱＵＩＤの接続個数に比
例して増加するため、同様の問題を生じており、直結型
のＦＬＬ回路を持つＳＱＵＩＤ磁束計は特に超低周波の
信号を取り扱う用途には向かなかないという問題を有し
ていた。
ＩＤアレイのような手法で出力電圧を増加させる場合に
おいてもダイナミック抵抗がＳＱＵＩＤの接続個数に比
例して増加するため、同様の問題を生じており、直結型
のＦＬＬ回路を持つＳＱＵＩＤ磁束計は特に超低周波の
信号を取り扱う用途には向かなかないという問題を有し
ていた。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明はこのような従来
技術の問題点に鑑みてなされたもので、ｄｃ−ＳＱＵＩ
Ｄ（以下ＳＱＵＩＤと記す）を磁場検出用のセンサとす
る磁束計において、センサＳＱＵＩＤである第一のＳＱ
ＵＩＤと、該第一のＳＱＵＩＤの出力電圧を電流として
取り出す抵抗と、該抵抗に直結するコイルと、該コイル
に磁気的に結合した第二のＳＱＵＩＤか若しくはＳＱＵ
ＩＤアレイと、該第二のＳＱＵＩＤか若しくはＳＱＵＩ
Ｄアレイの電圧出力を直接受ける室温動作の増幅器と、
上記第一のＳＱＵＩＤのバイアス電流をＯＮ／ＯＦＦす
るためのスイッチ手段と、該スイッチ手段の駆動装置か
ら構成され、上記スイッチ手段のＯＮ状態での出力電圧
からＯＦＦ状態の出力電圧を減算する減算手段を設けた
低雑音ＳＱＵＩＤ磁束計を提供するものである。
技術の問題点に鑑みてなされたもので、ｄｃ−ＳＱＵＩ
Ｄ（以下ＳＱＵＩＤと記す）を磁場検出用のセンサとす
る磁束計において、センサＳＱＵＩＤである第一のＳＱ
ＵＩＤと、該第一のＳＱＵＩＤの出力電圧を電流として
取り出す抵抗と、該抵抗に直結するコイルと、該コイル
に磁気的に結合した第二のＳＱＵＩＤか若しくはＳＱＵ
ＩＤアレイと、該第二のＳＱＵＩＤか若しくはＳＱＵＩ
Ｄアレイの電圧出力を直接受ける室温動作の増幅器と、
上記第一のＳＱＵＩＤのバイアス電流をＯＮ／ＯＦＦす
るためのスイッチ手段と、該スイッチ手段の駆動装置か
ら構成され、上記スイッチ手段のＯＮ状態での出力電圧
からＯＦＦ状態の出力電圧を減算する減算手段を設けた
低雑音ＳＱＵＩＤ磁束計を提供するものである。
【００１０】本発明は、磁束電圧変換率dV/dΦの上記Ｓ
ＱＵＩＤアレイに抵抗Rnと結合コイルMnから構成され、
帰還率β=(dV/dΦ)×Mn/Rn≧１となるように負帰還回路
を設け、且つ動作点をΦ−Ｖ曲線（磁束電圧変換曲線）
の斜面の略中点に位置させるための磁束バイアス回路を
設けた低雑音ＳＱＵＩＤ磁束計を提供するものである。
ＱＵＩＤアレイに抵抗Rnと結合コイルMnから構成され、
帰還率β=(dV/dΦ)×Mn/Rn≧１となるように負帰還回路
を設け、且つ動作点をΦ−Ｖ曲線（磁束電圧変換曲線）
の斜面の略中点に位置させるための磁束バイアス回路を
設けた低雑音ＳＱＵＩＤ磁束計を提供するものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下に本発明の動作原理を説明す
る。先ず、センサＳＱＵＩＤである第一のＳＱＵＩＤの
磁束電圧変換率を(dV/dΦ)１、第二のＳＱＵＩＤか若し
くはＳＱＵＩＤアレイの磁束電圧変換率を(dV/dΦ)２と
し、第二のＳＱＵＩＤか若しくはＳＱＵＩＤアレイのダ
イナミック抵抗をRdとする。
る。先ず、センサＳＱＵＩＤである第一のＳＱＵＩＤの
磁束電圧変換率を(dV/dΦ)１、第二のＳＱＵＩＤか若し
くはＳＱＵＩＤアレイの磁束電圧変換率を(dV/dΦ)２と
し、第二のＳＱＵＩＤか若しくはＳＱＵＩＤアレイのダ
イナミック抵抗をRdとする。
【００１２】また、結合用抵抗の抵抗値をRl、連結コイ
ルの相互インダクタンスをMl、室温増幅器の電流性雑音
および電圧性雑音の内の低周波成分（温度ドリフトを含
む1/f雑音） をそれぞれIn、Vnとおく。
ルの相互インダクタンスをMl、室温増幅器の電流性雑音
および電圧性雑音の内の低周波成分（温度ドリフトを含
む1/f雑音） をそれぞれIn、Vnとおく。
【００１３】即ち、第一のＳＱＵＩＤに入力する磁束が
ΔΦのとき、第二のＳＱＵＩＤの出力ΔＶonは下記に示
す数式１で与えられる。
ΔΦのとき、第二のＳＱＵＩＤの出力ΔＶonは下記に示
す数式１で与えられる。
【００１４】
【数１】
【００１５】ここで、数式１の第一項は信号成分であ
る。この際、増幅器の揺らぎ（温度ドリフトを含む1/f
雑音） の低周波成分は、ごく短い時間内では時系列上
の相関があるため、第一のＳＱＵＩＤのバイアス電流を
高速にＯＮ／ＯＦＦしたときのデータ上では、互いに隣
り合うか時間的に近いデータ間では第二、第三項はそれ
ぞれ等しいと見ることができる。
る。この際、増幅器の揺らぎ（温度ドリフトを含む1/f
雑音） の低周波成分は、ごく短い時間内では時系列上
の相関があるため、第一のＳＱＵＩＤのバイアス電流を
高速にＯＮ／ＯＦＦしたときのデータ上では、互いに隣
り合うか時間的に近いデータ間では第二、第三項はそれ
ぞれ等しいと見ることができる。
【００１６】従って、ＯＦＦ時の電圧出力をΔＶoff と
すると、バイアス電流がＯＦＦの時は（dV/dΦ）1＝0で
あるから下記に示す数式２で与えられる。
すると、バイアス電流がＯＦＦの時は（dV/dΦ）1＝0で
あるから下記に示す数式２で与えられる。
【００１７】
【数２】
【００１８】そして、数式１、２のデータを一時的に蓄
えておき、減算した結果をΔＶとおけば下記に示す数式
３で与えられる。
えておき、減算した結果をΔＶとおけば下記に示す数式
３で与えられる。
【００１９】
【数３】
【００２０】この際、ΔΦ以外は定数であるので、信号
以外の成分が除去できることがわかる。
以外の成分が除去できることがわかる。
【００２１】図１は本発明の一実施形態における低雑音
ＳＱＵＩＤ磁束計の回路図である。図において１は磁場
を検知するための１個以上のセンサＳＱＵＩＤでピック
アップコイルやシャント抵抗は省略して記載してある。
また、図２で説明する負帰還回路も省略してあるが、負
帰還回路は必ずしも付属してなくてもよい。
ＳＱＵＩＤ磁束計の回路図である。図において１は磁場
を検知するための１個以上のセンサＳＱＵＩＤでピック
アップコイルやシャント抵抗は省略して記載してある。
また、図２で説明する負帰還回路も省略してあるが、負
帰還回路は必ずしも付属してなくてもよい。
【００２２】２、３は各ＳＱＵＩＤにバイアス電流を供
給するための制限抵抗である。２に流れる電流はスイッ
チ４（アナログスイッチまたはメカニカルスイッチ）を
用いて、開閉制御信号源５の出力によってＯＮ／ＯＦＦ
制御される。
給するための制限抵抗である。２に流れる電流はスイッ
チ４（アナログスイッチまたはメカニカルスイッチ）を
用いて、開閉制御信号源５の出力によってＯＮ／ＯＦＦ
制御される。
【００２３】また、６はバイアス電流を供給するための
電源である。７はＳＱＵＩＤか若しくは複数のＳＱＵＩ
Ｄを直列に接続したＳＱＵＩＤアレイで、図１において
はＳＱＵＩＤアレイでの構成例を示しており、且つ出力
電圧端子に抵抗８を接続して負帰還をかけることによ
り、図２で説明するΦ−Ｖ特性の動作点付近の線形性を
向上させているものである。
電源である。７はＳＱＵＩＤか若しくは複数のＳＱＵＩ
Ｄを直列に接続したＳＱＵＩＤアレイで、図１において
はＳＱＵＩＤアレイでの構成例を示しており、且つ出力
電圧端子に抵抗８を接続して負帰還をかけることによ
り、図２で説明するΦ−Ｖ特性の動作点付近の線形性を
向上させているものである。
【００２４】更に、これらのＳＱＵＩＤは負帰還を用い
ずに非対称にバイアス電流を注入することにより、Φ−
Ｖ特性を変形させて線形な領域を用いてもよい。
ずに非対称にバイアス電流を注入することにより、Φ−
Ｖ特性を変形させて線形な領域を用いてもよい。
【００２５】そして、スイッチ４がＯＮされたセンサＳ
ＱＵＩＤ１は、バイアス電流が供給されるため、電圧状
態に転移する。従って、入力磁束に応じた出力電圧を発
生する。
ＱＵＩＤ１は、バイアス電流が供給されるため、電圧状
態に転移する。従って、入力磁束に応じた出力電圧を発
生する。
【００２６】一方、ＯＦＦ状態にあるセンサＳＱＵＩＤ
１は超伝導状態にあるため電圧は発生しない。このよう
にしてセンサＳＱＵＩＤ１で発生した電圧は抵抗９で制
限された値だけ、次段のＳＱＵＩＤアレイ７にインプッ
トコイル１０を通じて伝達される。
１は超伝導状態にあるため電圧は発生しない。このよう
にしてセンサＳＱＵＩＤ１で発生した電圧は抵抗９で制
限された値だけ、次段のＳＱＵＩＤアレイ７にインプッ
トコイル１０を通じて伝達される。
【００２７】ここで、センサＳＱＵＩＤ１の磁場感度を
η、センサＳＱＵＩＤ１、およびＳＱＵＩＤアレイ７の
磁束電圧変換率を各々dV/dΦ１、dV/dΦ２、抵抗９の抵
抗値をＲ、インプットコイル１０とＳＱＵＩＤアレイ７
とのカップリングをＭｎとすると、入力磁場Ｂに対する
７の出力電圧Ｖo は下記に示す数式４で与えられる。
η、センサＳＱＵＩＤ１、およびＳＱＵＩＤアレイ７の
磁束電圧変換率を各々dV/dΦ１、dV/dΦ２、抵抗９の抵
抗値をＲ、インプットコイル１０とＳＱＵＩＤアレイ７
とのカップリングをＭｎとすると、入力磁場Ｂに対する
７の出力電圧Ｖo は下記に示す数式４で与えられる。
【００２８】
【数４】
【００２９】１１はセンサＳＱＵＩＤ１の動作点を設定
するためにバイアス磁束を与えるための磁束入力コイル
で電流制限用抵抗１２、電圧設定用電源１３と共にΦ−
Ｖ曲線の斜面の中点付近に動作点がくるように調整され
る。同様に、ＳＱＵＩＤアレイ７の動作点を設定するた
めに磁束入力コイル１４、電流制限用抵抗１５、電圧設
定用電源１６で示すバイアス磁束設定用回路を設ける。
するためにバイアス磁束を与えるための磁束入力コイル
で電流制限用抵抗１２、電圧設定用電源１３と共にΦ−
Ｖ曲線の斜面の中点付近に動作点がくるように調整され
る。同様に、ＳＱＵＩＤアレイ７の動作点を設定するた
めに磁束入力コイル１４、電流制限用抵抗１５、電圧設
定用電源１６で示すバイアス磁束設定用回路を設ける。
【００３０】そして、ＳＱＵＩＤアレイ７の出力は電圧
増幅器１７、１８で増幅される。この際、ＳＱＵＩＤア
レイ７の出力はバイアス電圧をはいているので、バイア
ス電圧調整用電源１９で出力の変動範囲を設定する。
増幅器１７、１８で増幅される。この際、ＳＱＵＩＤア
レイ７の出力はバイアス電圧をはいているので、バイア
ス電圧調整用電源１９で出力の変動範囲を設定する。
【００３１】電圧増幅器１８はセンサＳＱＵＩＤ１の出
力がＯＮ／ＯＦＦされると上述した数式１、２で示され
る電圧が増幅された値を交互に出力するためサンプルホ
ールド回路２０ａ、２０ｂの何れかで出力電圧のそれぞ
れの値を一時ホールドして差動増幅器２１で減算して数
式３の値に相当する出力を得る。
力がＯＮ／ＯＦＦされると上述した数式１、２で示され
る電圧が増幅された値を交互に出力するためサンプルホ
ールド回路２０ａ、２０ｂの何れかで出力電圧のそれぞ
れの値を一時ホールドして差動増幅器２１で減算して数
式３の値に相当する出力を得る。
【００３２】尚、サンプルホールド回路２０ａ、２０ｂ
及び差動増幅器２１は図にはしめさないがフライングキ
ャパシタを用いた減算器で構成しても同様な効果を得る
ことができる。
及び差動増幅器２１は図にはしめさないがフライングキ
ャパシタを用いた減算器で構成しても同様な効果を得る
ことができる。
【００３３】以下、図２、図３及び図４を用いて上述し
た実施形態の細部を説明する。先ず、ＳＱＵＩＤの出力
は図４の細線で示すように入力磁束に対して出力電圧は
正弦波状に変化する。
た実施形態の細部を説明する。先ず、ＳＱＵＩＤの出力
は図４の細線で示すように入力磁束に対して出力電圧は
正弦波状に変化する。
【００３４】従って、通常はＦＬＬ回路とよばれる磁束
ロック回路で入力磁束の変化に対して出力電圧が直線的
にでるようにゼロ位法が成り立つようなフィードバック
補正がなされる。しかしながら、このような補正は従来
技術の欠点に述べたようなロック飛の問題がある。
ロック回路で入力磁束の変化に対して出力電圧が直線的
にでるようにゼロ位法が成り立つようなフィードバック
補正がなされる。しかしながら、このような補正は従来
技術の欠点に述べたようなロック飛の問題がある。
【００３５】そこで、図２に示すような抵抗とコイルか
ら構成される負帰還回路を設けることで出力電圧の線形
化を図る。抵抗２２の抵抗値をＲn 、コイル２３とＳＱ
ＵＩＤの相互結合インダクタンスをＭn 、ＳＱＵＩＤ２
４の磁束電圧変換率をdV/dΦとすると帰還率βは下記に
示す数式５で与えられる。
ら構成される負帰還回路を設けることで出力電圧の線形
化を図る。抵抗２２の抵抗値をＲn 、コイル２３とＳＱ
ＵＩＤの相互結合インダクタンスをＭn 、ＳＱＵＩＤ２
４の磁束電圧変換率をdV/dΦとすると帰還率βは下記に
示す数式５で与えられる。
【００３６】
【数５】
【００３７】ここで、β≧０とするとき図４で示す太線
のようにΦ−Ｖ曲線は変形する。このときの帰還後の磁
束電圧変換率は、下記に示す数式６で与えられる。
のようにΦ−Ｖ曲線は変形する。このときの帰還後の磁
束電圧変換率は、下記に示す数式６で与えられる。
【００３８】
【数６】
【００３９】この際、βが１から３の範囲においては、
正弦波状のΦ−Ｖ曲線は鋸波状となり図４に示す太線の
斜面は線形性が増加する。また、帰還のないとき線形範
囲はΦ１がΦo／２ 以下であるのに対し、Φ２で示す範
囲のように線形部がβの値に応じて（βが２付近で）Φ
o 付近まで拡大される。
正弦波状のΦ−Ｖ曲線は鋸波状となり図４に示す太線の
斜面は線形性が増加する。また、帰還のないとき線形範
囲はΦ１がΦo／２ 以下であるのに対し、Φ２で示す範
囲のように線形部がβの値に応じて（βが２付近で）Φ
o 付近まで拡大される。
【００４０】このとき、（図４に示す）線形部の中央に
磁束バイアスを加えることで、外部から加わる磁場の変
動はこの点を中心に振れることになる。
磁束バイアスを加えることで、外部から加わる磁場の変
動はこの点を中心に振れることになる。
【００４１】通常、計測する磁場の大きさは、生体磁気
計測の場合、数１０pT程度であるが、磁場感度ηはピッ
クアップコイルからＳＱＵＩＤまでの伝達効率を含めて
数nT/Φo程度であるため、信号のダイナミックレンジは
Φo/10以下である。
計測の場合、数１０pT程度であるが、磁場感度ηはピッ
クアップコイルからＳＱＵＩＤまでの伝達効率を含めて
数nT/Φo程度であるため、信号のダイナミックレンジは
Φo/10以下である。
【００４２】一方、直流的な磁場変動は地磁気の日変化
で５０nT/Φo程度であり、磁気シールドルーム内の環境
下では１／１００程度であるためバイアス点の変動は比
較的小さい。従って、線形性さえ得られれば開ループで
も計測に支障は生じない。
で５０nT/Φo程度であり、磁気シールドルーム内の環境
下では１／１００程度であるためバイアス点の変動は比
較的小さい。従って、線形性さえ得られれば開ループで
も計測に支障は生じない。
【００４３】図３はＳＱＵＩＤアレイにおいても同様な
負帰還を設けることで、出力電圧の線形化を図るもので
ある。ＳＱＵＩＤアレイ２７に負帰還抵抗２６とコイル
２５からなる負帰還回路を設けると線形化と引替に室温
動作の増幅器とのノイズマッチングが低下する。
負帰還を設けることで、出力電圧の線形化を図るもので
ある。ＳＱＵＩＤアレイ２７に負帰還抵抗２６とコイル
２５からなる負帰還回路を設けると線形化と引替に室温
動作の増幅器とのノイズマッチングが低下する。
【００４４】即ち、図１のセンサＳＱＵＩＤ１で負帰還
をしたものを直接電圧増幅器１７に接続すると信号対雑
音比が低下する。これは増幅器の雑音をＶn とすると、
入力換算磁場雑音がVn/(dV/dΦ)'で与えられるためであ
る。
をしたものを直接電圧増幅器１７に接続すると信号対雑
音比が低下する。これは増幅器の雑音をＶn とすると、
入力換算磁場雑音がVn/(dV/dΦ)'で与えられるためであ
る。
【００４５】ＳＱＵＩＤアレイ７でセンサＳＱＵＩＤ１
の出力電圧を受けるのはこのためで、ここで、増幅する
ことによりＳ／Ｎ比の改善をしている。
の出力電圧を受けるのはこのためで、ここで、増幅する
ことによりＳ／Ｎ比の改善をしている。
【００４６】以上、本発明を実施形態に基づいて説明し
たが、本発明は上記した実施形態に限定されるものでは
なく、特許請求の範囲に記載した構成を変更しない限
り、どのようにでも実施できる。例えば、サンプルホー
ルド回路の代わりに、電圧出力をAD変換してデジタルデ
ータとして蓄え、時系列上でＯＮ、ＯＦＦ時のデータを
減算してもよい。
たが、本発明は上記した実施形態に限定されるものでは
なく、特許請求の範囲に記載した構成を変更しない限
り、どのようにでも実施できる。例えば、サンプルホー
ルド回路の代わりに、電圧出力をAD変換してデジタルデ
ータとして蓄え、時系列上でＯＮ、ＯＦＦ時のデータを
減算してもよい。
【００４７】
【発明の効果】以上に述べたように、本発明における低
雑音ＳＱＵＩＤ磁束計においては、低周波雑音を低減で
きるため、生体磁気計測でも特に低い信号成分を計測す
ることができる。また、ＳＱＵＩＤアレイを用いること
によって、更に超低雑音の増幅が可能であると共に、電
子回路は極めて単純な構成のため、低コストで且つ高い
Ｓ／Ｎ比が確保できる。
雑音ＳＱＵＩＤ磁束計においては、低周波雑音を低減で
きるため、生体磁気計測でも特に低い信号成分を計測す
ることができる。また、ＳＱＵＩＤアレイを用いること
によって、更に超低雑音の増幅が可能であると共に、電
子回路は極めて単純な構成のため、低コストで且つ高い
Ｓ／Ｎ比が確保できる。
【００４８】一方、開ループで計測するため、過大入力
や電源雑音などで計測が一時的に阻害されても、継続し
て計測を続けることが出きる等、優れた効果を奏する。
や電源雑音などで計測が一時的に阻害されても、継続し
て計測を続けることが出きる等、優れた効果を奏する。
【図１】本発明の一実施形態における低雑音ＳＱＵＩＤ
磁束計の要部回路図である。
磁束計の要部回路図である。
【図２】ＳＱＵＩＤの負帰還回路の構成を示す回路図で
ある。
ある。
【図３】ＳＱＵＩＤアレイの負帰還回路の構成を示す回
路図である。
路図である。
【図４】ＳＱＵＩＤの入出力特性を示す特性図である。
１ センサＳＱＵＩＤ ２、３、１２、１５ 電流制限抵抗 ４ スイッチ ５ 開閉制御信号源 ６ バイアス電流供給用電圧源 ７、２７ ＳＱＵＩＤアレイ ８、２２、２６ 負帰還抵抗 ９ 結合用抵抗 １０、２２、２５ インプットコイル １１、１４ 磁束入力コイル １３、１６ 電圧設定用電源 １７、１８ 電圧増幅器 １９ バイアス電源 ２０ａ、２０ｂ サンプルホールド回路 ２１ 差動増幅器
Claims (2)
- 【請求項１】 ｄｃ−ＳＱＵＩＤ（以下ＳＱＵＩＤと記
す）を磁場検出用のセンサとする磁束計において、 センサＳＱＵＩＤである第一のＳＱＵＩＤと、該第一の
ＳＱＵＩＤの出力電圧を電流として取り出す抵抗と、該
抵抗に直結するコイルと、該コイルに磁気的に結合した
第一のＳＱＵＩＤアレイと、該第一のＳＱＵＩＤアレイ
の電圧出力を直接受ける室温動作の増幅器と、上記第一
のＳＱＵＩＤのバイアス電流をＯＮ／ＯＦＦするための
スイッチ手段と、該スイッチ手段の駆動装置から構成さ
れ、上記スイッチ手段のＯＮ状態での出力電圧からＯＦ
Ｆ状態の出力電圧を減算する減算手段を設けたことを特
徴とする低雑音ＳＱＵＩＤ磁束計。 - 【請求項２】 磁束電圧変換率dV/dΦの上記ＳＱＵＩＤ
アレイに抵抗Rnと結合コイルMnから構成され、帰還率β
=(dV/dΦ)×Mn/Rn≧１となるように負帰還回路を設け、
且つ動作点をΦ−Ｖ曲線（磁束電圧変換曲線）の斜面の
略中点に位置させるための磁束バイアス回路を設けたこ
とを特徴とする請求項１に記載の低雑音ＳＱＵＩＤ磁束
計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6023896A JP2929173B2 (ja) | 1996-02-23 | 1996-02-23 | 低雑音ｓｑｕｉｄ磁束計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6023896A JP2929173B2 (ja) | 1996-02-23 | 1996-02-23 | 低雑音ｓｑｕｉｄ磁束計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09230014A JPH09230014A (ja) | 1997-09-05 |
| JP2929173B2 true JP2929173B2 (ja) | 1999-08-03 |
Family
ID=13136406
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6023896A Expired - Lifetime JP2929173B2 (ja) | 1996-02-23 | 1996-02-23 | 低雑音ｓｑｕｉｄ磁束計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2929173B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10725141B2 (en) * | 2018-07-31 | 2020-07-28 | United States Of America As Represented By Secretary Of The Navy | Electromagnetic signal phase discrimination using superconductive sensors and a nonlinear detector |
-
1996
- 1996-02-23 JP JP6023896A patent/JP2929173B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09230014A (ja) | 1997-09-05 |
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