JP3399185B2 - 磁気検知装置及び磁気検知方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、外部磁界を検知す
る磁気検知装置に関し、特に磁性体にコイルが巻回され
てなる磁気センサを用いた磁気検知装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】外部磁界の変化を感知して何らかの応答
を示す磁気センサは、磁場検出器、各種測定器等の計測
用の装置から始まって近時においては磁気スイッチ、磁
気式ロータリ、エンコーダ、地磁気方位センサ等の民生
用のものとして広く使用されている。上記磁気センサの
主用部をなす磁気を検知する素子としては、ホール素
子、フラックスゲート・センサ、磁気抵抗効果素子等が
ある。

【０００３】上記ホール素子は、いわゆるホール効果を
利用した素子であり、磁界の変化によって発生するホー
ル電圧を用いるものである。ホール素子の厚みをｄとす
るとホール電圧Ｖｈは、以下に示す数式で表される。

【０００４】Ｖｈ＝Ｒｈ・Ｉ・Ｂ／ｄ （Ｒｈ：ホー
ル係数，Ｉ：電流，Ｂ：磁束） したがって、ホール係数Ｒｈが大きく厚みｄを小さくす
れば感度が向上するが、この感度は例えば地磁気程度の
微弱磁界（０．３ガウス程度）を検出するには不十分で
ある。

【０００５】フラックスゲート・センサは、微弱磁界の
対してもヒステリシス・カーブがシフトする特殊な高透
磁率材料を使用した素子である。このフラックスゲート
・センサにおいては、励磁コイルにより交流バイアス磁
界Ｈ_Bをパーマロイコア中に発生させ、バイアス磁界が
反転したときに発生するパルス状の電圧を信号として検
出する。このパルス状電圧の電圧値は、地磁気の方位に
よって変化するので、地磁気センサとして利用すること
ができる。

【０００６】しかしながら、このフラックスゲート・セ
ンサは、励磁コイルにより地磁気を電気信号に変換する
ため、感度を上げるためには電気信号出力用コイルの巻
き数を多くしたり、集束効果を高めるためにパーマロイ
コアの形状を大きくする必要がある。したがって、小型
化や低価格化は難しい。

【０００７】磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子）は、例えば
Ｎｉ−Ｚｎ合金等からなる強磁性薄膜の磁気抵抗効果を
利用した磁電変換素子であり、印加磁界の強度に応じて
その抵抗値が変化するという特性を有している。当該Ｍ
Ｒ素子に供給されるセンス電流Ｉｓの方向（ＭＲ素子の
長手方向）と外部磁界ＨによってこのＭＲ素子が磁化さ
れる磁化Ｍの方向とのなす角をθとすると、この角θと
ＭＲ素子の抵抗値Ｒとの関係は以下に示す数式で表され
る。

【０００８】Ｒ＝Ｒ１＋（Ｒ２−Ｒ１）ｃｏｓ² θ 上記ＭＲ素子のもつ抵抗変化率の最大値は２〜３％程度
であり、適当な大きさのバイアス磁界を加えて感度の優
れたところで使用しても、地磁気程度の微弱磁界では
０．０５％程度の変化しかしないため、微弱磁界の検出
には不十分である。さらに、ＭＲ素子は大きな温度係数
（約０．３％／℃）を有しているため、温度ドリフト等
の問題もある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来知
られる磁気センサでは、感度の点で不満を残しており、
また小型化、低価格化も難しい。

【００１０】そこで本発明は、かかる従来の実情に鑑み
て提案されたもので、実用的な感度を有し、しかも小型
化、低価格化が容易な磁気探知装置及び実用的な感度を
もって外部磁界を検知する磁気探知方法を提供すること
を目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の磁気探知装置
は、長尺の磁性体及び当該磁性体に巻回されてなる磁気
コイルを有してなる磁気センサを有するものである。

【００１２】この磁気探知装置は、上記磁気センサの磁
気コイルに直流電流と交流電流とを共に供給して上記磁
性体に直流バイアス磁界と交流バイアス磁界とを共に発
生させ、外部磁界の変化に応じた電気信号に交流バイア
ス磁界に応じた電気信号が重畳された混合信号を上記磁
気コイルから出力させる混合信号出力手段と、混合信号
出力手段から出力された混合信号から交流バイアス磁界
に応じた電気信号を除去して外部磁界の変化に応じた電
気信号のみを取り出して出力する除去手段とを備えたも
のである。

【００１３】この場合、上記磁気センサとして、複数の
長尺の磁性体が長尺の非磁性体に接合され、各磁性体が
接合された非磁性体に磁気コイルが巻回されてなるもの
を用いることも好適である。

【００１４】具体的に、上記除去手段としては、磁気コ
イルに供給される正方向の直流電流を順次反転させて逆
方向に切り換え、直流電流が正方向に流れる場合と直流
電流が逆方向に流れる場合のそれぞれについて上記磁気
コイルから出力する各混合信号を順次検波し、当該各混
合信号の差動を取ることにより外部磁界の変化に応じた
電気信号のみを取り出して出力するものが好適である。

【００１５】また、上記除去手段として、一端子が混合
信号出力手段と接続された磁気コイルの他端子と接続さ
れる可変直流電圧源と、磁気コイルの上記一端子と接続
され当該磁気コイルから出力する混合信号に対して正或
は負のピーク検波を行う検波回路とを備え、上記可変直
流電圧源における直流電圧値を調整することにより上記
検波回路から出力された電気信号から交流バイアス磁界
に応じた電気信号を除去して外部磁界の変化に応じた電
気信号のみを取り出して出力するものも好適である。

【００１６】さらに、上記除去手段として、磁気センサ
が同方向に巻線が施されてなる２種の磁気コイルを備え
るとともに、各磁気コイルに供給される直流電流をそれ
ぞれ相異なる方向に調節し、それぞれの磁気コイルから
出力する各混合信号を順次検波し、当該各混合信号の差
動を取ることにより外部磁界の変化に応じた電気信号の
みを取り出して出力するものも好適である。

【００１７】この場合、磁気センサが互いに巻回方向の
相異なる２種の磁気コイルを備えるとともに、各磁気コ
イルに供給される直流電流を同方向に調節し、それぞれ
の磁気コイルから出力する各混合信号を順次検波し、当
該各混合信号の差動を取ることにより外部磁界の変化に
応じた電気信号のみを取り出して出力するように上記除
去手段を構成しても好適である。

【００１８】また、上記除去手段として、同方向に巻線
が施されてなる磁気コイルを有する２本の磁気センサが
互いに長手方向に平行に並設されるとともに、各磁気セ
ンサの磁気コイルに供給される直流電流をそれぞれ相異
なる方向に調節し、それぞれの磁気コイルから出力する
各混合信号の差動を取ることにより外部磁界の変化に応
じた電気信号のみを取り出して出力するものも好適であ
る。

【００１９】この場合、それぞれ磁気コイルの巻回方向
が相異なる２本の磁気センサが互いに長手方向に平行に
並設されるとともに、各磁気センサの磁気コイルに供給
される直流電流を同方向に調節し、それぞれの磁気コイ
ルから出力する各混合信号の差動を取ることにより外部
磁界の変化に応じた電気信号のみを取り出して出力する
ように上記除去手段を構成することも好適である。

【００２０】本発明の磁気探知装置は、例えば地磁気の
方位を検出する地磁気方位検知装置として用いることが
好適である。

【００２１】この場合、例えば２本の磁気センサを互い
に直交する位置に配設し、Ｘ方向及びＹ方向の地磁気方
位をそれぞれ検知する。

【００２２】また、本発明の磁気検知方法は、長尺の磁
性体及び当該磁性体に巻回されてなる磁気コイルを有し
てなる磁気センサを用いて、上記磁気コイルに直流電流
と交流電流とを共に供給して上記磁性体に直流バイアス
磁界と交流バイアス磁界とを共に発生させ、外部磁界の
変化に応じた電気信号に交流バイアス磁界に応じた電気
信号が重畳された混合信号を上記磁気コイルから出力さ
せるとともに、上記混合信号から交流バイアス磁界に応
じた電気信号を除去して外部磁界の変化に応じた電気信
号のみを取り出して出力し、上記電気信号の除去は、磁
気コイルに供給される正方向の直流電流を順次反転させ
て逆方向に切り換え、直流電流が正方向に流れる場合と
直流電流が逆方向に流れる場合のそれぞれについて上記
磁気コイルから出力する各混合信号を順次検波し、当該
各混合信号の差動を取ることにより行ない、外部磁界の
変化に応じた電気信号のみを取り出して出力するもので
ある。

【００２３】本発明の磁気探知装置においては、混合信
号出力手段により磁気センサの磁気コイルに直流電流と
交流電流を供給すると上記磁性体に直流バイアス磁界と
交流バイアス磁界とが共に発生し、当該磁性体がその長
手方向に磁化される。この場合、外部磁界の変化に応じ
た電気信号は、外部磁界に比例し、当該外部磁界と直流
バイアス磁界とのなす角度に依存する。すなわち、外部
磁界のうち上記磁性体の長手方向成分のみが検出され、
この電気信号は方位情報を有している。このとき磁気コ
イルから出力される混合信号はこの外部磁界の変化に応
じた電気信号に交流バイアス磁界に応じた電気信号が重
畳されたものである。

【００２４】そして、除去手段において、混合信号出力
手段から出力された混合信号から交流バイアス磁界に応
じた電気信号が除去されて外部磁界の変化に応じた電気
信号のみが取り出されて出力されるために、高感度な磁
気探知が実現されることになる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明を適用した磁気探知
装置のいくつかの具体的な実施の形態について、図面を
参照しながら詳細に説明する。

【００２６】第１の実施の形態 先ず、第１の実施の形態に係る磁気探知装置について述
べる。この磁気探知装置は、磁性体にコイルが巻回され
た磁気センサ１と、この磁気コイルに直流電流と交流電
流とを共に供給して上記磁性体に直流バイアス磁界と交
流バイアス磁界とを共に発生させ、外部磁界の変化に応
じた電気信号に交流バイアス磁界に応じた電気信号が重
畳された混合信号を上記磁気コイルから出力させる混合
信号出力手段２と、当該混合信号出力手段２から出力さ
れた混合信号から交流バイアス磁界に応じた電気信号を
除去して外部磁界の変化に応じた電気信号のみを取り出
して出力する除去手段６とから構成されている。

【００２７】磁気センサ１は、図１に示すように、リボ
ン状或はワイヤ状とされた長尺の磁性体１１と、当該磁
性体１１に銅線等の線材が巻回されてなる磁気コイル１
２とから構成されている。

【００２８】ここで、磁気コイル１２の各端子Ｃ１，Ｃ
２に交流電流源１３を接続し、外部磁界Ｈｅｘを磁性体
１１の長手方向に加える。このときの磁性体１１への励
磁電流周波数ｆと磁気コイル１２のインピーダンスＺと
の関係を図２に示す。図示した各特性は、以下に示すも
のである。

【００２９】特性１：外部磁界Ｈｅｘ＝０のときの磁気
コイル１２のインダクタンスの変化 特性２：外部磁界Ｈｅｘが存するときの磁気コイル１２
のインダクタンスの変化 特性３：外部磁界Ｈｅｘ＝０のときの磁気コイル１２の
交流抵抗の変化 特性４：外部磁界Ｈｅｘが存するときの磁気コイル１２
の交流抵抗の変化 磁気コイル１２のインダクタンスは励磁電流周波数ｆが
高くなると小さくなり（特性１）、外部磁界Ｈｅｘが印
加されると小さくなる（特性２）。また、磁気コイル１
２の交流抵抗は励磁電流周波数ｆが高くなると大きくな
り（特性３）、外部磁界Ｈｅｘが印加されると小さくな
る（特性４）。

【００３０】そこで、これらの特性のうち、交流抵抗変
化（特性３，４）に着目し、外部磁界Ｈｅｘが磁性体１
１の長手方向に印加されたときに励磁電流周波数ｆのう
ち変化量が大きい周波数ｆｒにて磁気センサ１を動作さ
せ、外部磁界依存性について調べた。その結果、図３に
示すように、例えば地磁気程度の微弱な外部磁界（０．
３ガウス程度）の変化を交流抵抗ｒの変化として検出す
るには、感度及び線形性を向上させるために磁性体１１
に直流バイアス磁界Ｈｂを印加することが必要であるこ
とがわかる。

【００３１】この直流バイアス磁界Ｈｂは、磁気コイル
１２に直流電流Ｉｂを供給することにより磁性体１に与
えられる。したがって、磁気コイル１２に供給する電流
は、直流電流Ｉｂと交流抵抗変化を検出するための交流
電流ｉｂが必要である。磁気コイル１２に直流電流Ｉｂ
及び交流電流ｉｂを供給すると、磁性体１１がその長手
方向に磁化される。外部磁界Ｈｅｘの変化によって磁性
体１１の磁化量も変化し、これが磁気コイル１２の交流
抵抗ｒの変化として現れる。この抵抗ｒをもつ磁気コイ
ル１２に直流電流Ｉｂが供給されることにより電気信号
が当該磁気コイル１２から出力される。すなわち、磁気
コイル１２は、バイアス磁界が印加されるものであると
ともに磁電変換素子としても機能する。また、直流電流
Ｉｂは直流バイアスを惹起させる電流であるとともに磁
気センサ１の磁気コイル１２から電気信号を取り出すた
めのセンス電流としても機能する。

【００３２】混合信号出力手段２は、図４に示すよう
に、オペアンプ２１と、交流信号源２２と、オペアンプ
２１とともに帰還率１の負帰還アンプを構成するトラン
ジスタＱ１を有し、当該トランジスタＱ１のコレクタと
カスコード接続されて高値の周波数ｆｒに対応して周波
数特性を向上させる（トランジスタＱ１のベースとコレ
クタ間の容量に生じるミラー効果を低減させる）トラン
ジスタＱ２が設けられて構成されている。このトランジ
スタＱ２のコレクタが磁気センサ１の磁気コイル１２の
一端子と接続されている。

【００３３】この混合信号出力手段２においては、トラ
ンジスタＱ１のベースが入力端子、コレクタが出力端
子、エミッタがコモンのエミッタ接地アンプとされ、磁
気センサ１がコレクタ負荷抵抗となるように接続されて
いる。また、オペアンプ２１はインピーダンス変換器の
役割も果しており、交流信号源２２のインピーダンスＲ
ｖの影響が除去される。抵抗Ｒ１，Ｒ２はトランジスタ
Ｑ１のエミッタ電位を決定するバイアス抵抗であり、そ
の中点電位がＶｂとされる。この中点電位Ｖｂに交流信
号源２２の交流電圧信号ｖｂが重畳される。トランジス
タＱ１のエミッタ抵抗をＲｅとすると、磁気センサ１の
磁気コイル１２に供給される各電流は以下に示すように
なる。

【００３４】直流電流Ｉｂ＝Ｖｂ／Ｒｅ 交流電流ｉｂ＝ｖｂ／Ｒｅ 混合信号出力手段２によって得られた混合信号（出力電
圧）Ｖ₀ の波形と磁性体１１の長手方向に生じる磁化
（磁界）をベクトルで表したものとをそれぞれ図５，図
６に示す。磁気コイル１２に交流電流ｉｂを与えること
により生じる電気信号Ｖ₀ ｂの振幅変化量が、外部磁界
Ｈｅｘの変化に応じた電気信号Ｖ₀ ｅｘとなる。この電
気信号Ｖ₀ ｅｘは、外部磁界Ｈｅｘの強度に比例し、当
該外部磁界Ｈｅｘと直流バイアス磁界Ｈｂとのなす角θ
に依存し、方位情報を有している。すなわち、外部磁界
Ｈｅｘのうち、磁性体１１の長手方向の成分のみが磁気
センサ１で検出されることになる。具体的に、電気信号
Ｖ₀ ｅｘは以下に示す数式で表される。

【００３５】 Ｖ₀ ｅｘ＝α・Ｈｅｘ・ｃｏｓθ （α：係数） したがって、混合信号Ｖ₀ は、 Ｖ₀ ＝Ｖ₀ ｂ＋Ｖ₀ ｅｘ となる。

【００３６】ここで、必要な出力は電気信号Ｖ₀ ｅｘの
みであるため、以下に示す除去手段６によって電気信号
Ｖ₀ ｂを除去する。

【００３７】除去手段６は、磁気コイル１２に供給され
る正方向の直流電流Ｉｂを順次反転させて逆方向に切り
換え、直流電流Ｉｂが正方向に流れる場合と直流電流Ｉ
ｂが逆方向に流れる場合のそれぞれについて磁気コイル
１２から出力する各混合信号Ｖ₀ １，Ｖ₀ ２を順次検波
し、当該各混合信号Ｖ₀ １，Ｖ₀ ２の差動を取ることに
より外部磁界Ｈｅｘの変化に応じた電気信号Ｖ₀ ｅｘの
みを取り出して出力するものである。

【００３８】ここで、図５，図６に示す混合信号Ｖ₀ の
波形と磁性体１１の長手方向に生じる磁化（方向１の場
合）に対して、直流電流Ｉｂの向きを正方向から逆方向
に反転させた場合において、混合信号出力手段２によっ
て得られた混合信号Ｖ₀ の波形と磁性体１１の長手方向
に生じる磁化（方向２の場合）をベクトルで表したもの
とをそれぞれ図７，図８に示す。直流バイアス磁界Ｈｂ
は磁気コイル１２に直流電流Ｉｂに供給されることによ
り磁性体１１に印加される。

【００３９】方向１の場合：直流バイアス磁界Ｈｂの方
向と外部磁界Ｈｅｘにより生じる磁化方向とが同一方向
となる。

【００４０】方向２の場合：直流バイアス磁界Ｈｂの方
向と外部磁界Ｈｅｘにより生じる磁化方向とが逆方向と
なる。

【００４１】このように、方向１の場合と方向２の場合
とにおいて、各々の電気信号Ｖ₀ ｂは同じ大きさ且つ同
相の交流出力であり、各々の電気信号Ｖ₀ ｅｘは同じ大
きさ且つ逆相の交流出力である。各混合信号Ｖ₀ １，Ｖ
₀ ２を同時に出力させることはできないために、ピーク
検波や同期検波、サンプルホールド等の検波後に各混合
信号Ｖ₀ １，Ｖ₀ ２の差動を取ることにより外部磁界Ｈ
ｅｘの変化に応じた電気信号Ｖ₀ ｅｘのみが２倍の出力
として取り出される。すなわち、 方向１の場合：Ｖ₀ １＝Ｖ₀ ｂ＋Ｖ₀ ｅｘ 方向２の場合：Ｖ₀ ２＝Ｖ₀ ｂ−Ｖ₀ ｅｘ となる。

【００４２】電気信号Ｖ₀ ｅｘの上記角θに対する依存
性について図９に示す。ここでは、外部磁界Ｈｅｘの向
きと直流バイアス磁界Ｈｂの向きとが同一であるときに
方位角が０゜であると規定した。

【００４３】このように、任意に選んだ方位１とこの方
位１の場合に直流バイアス磁界Ｈｂの向きを反転させた
方位２は、それぞれ図示するような関係にあり、外部磁
界Ｈｅｘ＝０に対して線対称となるため、両者は差動の
関係にあることがわかる。

【００４４】ここで、混合信号出力手段２に接続された
磁気センサ１に対して、更に除去手段６が付加された磁
気探知装置を図１０に示す。

【００４５】除去手段６は、スイッチとして用いられる
ＭＯＳトランジスタＱ３〜Ｑ６と、各混合信号Ｖ₀ １，
Ｖ₀ ２の検波を行う検波回路２３と、混合信号Ｖ₀ １，
Ｖ₀２の差動を行う差動アンプ２４とから構成されてい
る。

【００４６】この除去手段６において、ＭＯＳトランジ
スタＱ３，Ｑ６がオフ、ＭＯＳトランジスタＱ４，Ｑ５
がオンのとき、図１０中の方向１の向きに直流電流Ｉｂ
が流れ、ＭＯＳトランジスタＱ４，Ｑ５がオフ、ＭＯＳ
トランジスタＱ３，Ｑ６がオンのとき、図１０中の方向
２の向きに直流電流Ｉｂが流れる。したがって、この除
去手段６によれば、直流電流Ｉｂの向きを反転させるこ
とが可能である。各混合信号Ｖ₀ １，Ｖ₀ ２は磁気セン
サ１の端子電圧、すなわち磁気センサの構成要素である
磁気コイル１２の端子Ｃ１−Ｃ２間の電圧である。上述
のように、各混合信号Ｖ₀ １，Ｖ₀ ２を同時に出力させ
ることはできないため、検波回路２３において検波を行
った後に、作動アンプ２４において各混合信号Ｖ₀ １，
Ｖ₀ ２の差動を取り、所望の外部磁界Ｈｅｘの変化に応
じた電気信号Ｖ₀ ｅｘの２倍の振幅をもつ交流出力のみ
が得られることになる。

【００４７】なお、上記除去手段としては、図１０に示
すように、ＭＯＳトランジスタＱ３〜Ｑ６をバイポーラ
・トランジスタで構成した除去手段６ａを用いてもよ
い。この場合、バイポーラ・トランジスタＱ３，Ｑ４
は、スイッチの他にカスコード接続の役割も果してい
る。また、ダイオードＤ１，Ｄ２は、バイポーラ・トラ
ンジスタＱ３，Ｑ４の飽和を防止するために設けられて
いる。

【００４８】このように、本第１の実施の形態に示した
磁気探知装置においては、混合信号出力手段２により磁
気センサ１の磁気コイル１２に直流電流Ｉｂと交流電流
ｉｂを供給すると磁性体１１に直流バイアス磁界Ｈｂと
交流バイアス磁界とが共に発生し、当該磁性体１１がそ
の長手方向に磁化される。この場合、外部磁界Ｈｅｘの
変化に応じた電気信号Ｖ₀ ｅｘは、外部磁界Ｈｅｘに比
例し、当該外部磁界Ｈｅｘと直流バイアス磁界Ｈｂとの
なす角θに依存する。すなわち、外部磁界のうち上記磁
性体の長手方向成分のみが検出され、この電気信号Ｖ₀
ｅｘは方位情報を有している。このとき磁気コイル１２
から出力される混合信号Ｖ₀ はこの外部磁界Ｈｅｘの変
化に応じた電気信号Ｖ₀ ｅｘに交流バイアス磁界に応じ
た電気信号Ｖ₀ ｂが重畳されたものである。

【００４９】そして、除去手段６或は６ａにおいて、混
合信号出力手段２から出力された混合信号Ｖ₀ から交流
バイアス磁界Ｈｂに応じた電気信号Ｖ₀ ｂが除去されて
外部磁界Ｈｅｘの変化に応じた電気信号Ｖ₀ ｅｘの２倍
の振幅をもつ交流出力のみが取り出されて出力されるた
めに、高感度な磁気探知が実現されることになる。

【００５０】変形例 続いて、第１の実施の形態に係る磁気検知装置の変形例
について述べる。この磁気検知装置は、第１の実施の形
態に係る磁気検知装置とほぼ同様の構造を有するが、そ
の磁気センサの構造が異なる点で相違する。なお、第１
の実施の形態に示した部材等と同一のものについては同
符号を記して説明を省略する。

【００５１】この磁気検知装置の構成要素である磁気セ
ンサ３は、図１２に示すように、２本の長尺の磁性体１
５ａ，１５ｂが長尺の非磁性体１６に接合され、各磁性
体１５ａ，１５ｂが接合された非磁性体１６に磁気コイ
ル１２が巻回されて構成されている。

【００５２】この場合、上記磁性体は２本に限定される
ものではなく、当該磁性体の本数が多いほど交流抵抗変
化量は大きくなる。

【００５３】この変形例の磁気探知装置においては、本
第１の実施の形態の場合と同様に、混合信号出力手段２
により磁気センサ３の磁気コイル１２に直流電流Ｉｂと
交流電流ｉｂを供給すると磁性体１５ａ，１５ｂに直流
バイアス磁界Ｈｂと交流バイアス磁界とが共に発生し、
当該磁性体１５ａ，１５ｂがその長手方向に磁化され
る。この場合、外部磁界Ｈｅｘの変化に応じた電気信号
Ｖ₀ ｅｘは、外部磁界Ｈｅｘに比例し、当該外部磁界Ｈ
ｅｘと直流バイアス磁界Ｈｂとのなす角θに依存する。
すなわち、外部磁界のうち上記磁性体の長手方向成分の
みが検出され、この電気信号Ｖ₀ ｅｘは方位情報を有し
ている。このとき磁気コイル１２から出力される混合信
号Ｖ₀ はこの外部磁界Ｈｅｘの変化に応じた電気信号Ｖ
₀ ｅｘに交流バイアス磁界に応じた電気信号Ｖ₀ ｂが重
畳されたものである。

【００５４】そして、除去手段６或は６ａにおいて、混
合信号出力手段２から出力された混合信号Ｖ₀ から交流
バイアス磁界Ｈｂに応じた電気信号Ｖ₀ ｂが除去されて
外部磁界Ｈｅｘの変化に応じた電気信号Ｖ₀ ｅｘの２倍
の振幅をもつ交流出力のみが取り出されて出力されるた
めに、高感度な磁気探知が実現されることになる。

【００５５】第２の実施の形態 続いて、第２の実施の形態に係る磁気検知装置について
述べる。この磁気検知装置は、第１の実施の形態に係る
磁気と検知装置ほぼ同様の構造を有するが、その構成要
素である除去手段が異なる点で相違する。なお、第１の
実施の形態に示した部材等と同一のものについては同符
号を記して説明を省略する。

【００５６】混合信号出力手段２に接続された磁気セン
サ１に対して、更に除去手段７が付加された磁気探知装
置を図１０に示す。

【００５７】除去手段７は、図１３に示すように、端子
Ｃ１が混合信号出力手段２と接続された磁気コイルの端
子Ｃ２と接続される可変直流電圧源２６と、磁気コイル
１２の上記一端子と接続され当該磁気コイル１２から出
力する混合信号Ｖ₀ に対して正或は負のピーク検波を行
う検波回路２７とを備え、可変直流電圧源２６の直流電
圧値Ｖ₀ ｓを調整することにより検波回路２７から出力
された電気信号Ｖ₀ ｄから交流バイアス磁界に応じた電
気信号Ｖ₀ ｂを除去して外部磁界Ｈｅｘの変化に応じた
電気信号Ｖ₀ ｅｘのみを取り出して出力するものであ
る。

【００５８】この除去手段７は、可変直流電圧源２６の
信号源インピーダンスＲ₀ ｓの影響を除去するためのエ
ミッタフォロアとしてトランジスタＱ３を配し、このト
ランジスタＱ３のエミッタに磁気コイル１２の端子Ｃ２
がコモン端子として接続される。さらに、除去手段７
は、検波回路２７から出力された電気信号Ｖ₀ ｄを以下
に示すように増幅するために、オペアンプ２８，基準直
流電圧源２９，及び抵抗Ｒ３〜Ｒ６を有して構成されて
いる。

【００５９】混合信号出力手段２から端子Ｃ１に出力さ
れる混合信号Ｖ₀ が正或は負のピーク検波を行う検波回
路２７に直流直結で入力され、直流の電気信号Ｖ₀ ｄが
得られる。これが基準直流電圧源２９及び抵抗Ｒ３〜Ｒ
６にて直流増幅され、電気信号Ｖ₀ ｔが得られる。通常
では、Ｒ３＝Ｒ５，Ｒ４＝Ｒ６となるように各抵抗値が
設定され、このときの電気信号Ｖ₀ ｔは、 Ｖ₀ ｔ＝（Ｒ４／Ｒ３）・（Ｖ₀ ｄ−Ｖｒｅｆ）＋Ｖｒ
ｅｆ となる。

【００６０】ここで、除去手段７において正のピーク検
波を行う場合の電気信号Ｖ₀ と電気信号Ｖ₀ ｄのタイム
チャートを図１４に示す。

【００６１】電気信号Ｖ₀ の直流電圧値Ｖｓを中心に電
気信号Ｖ₀ ｂが振れ、この振幅変化量が電気信号Ｖ₀ ｅ
ｘとなる。したがって、電気信号Ｖ₀ ｄが外部磁界Ｈｅ
ｘ＝０のとき基準直流電圧源２９の基準電圧値がＶｒｅ
ｆとなるように可変直流電圧源２６の直流電圧値Ｖ₀ ｓ
を調整することにより、すなわちＶ₀ ｄ＝Ｖｒｅｆとな
るように可変直流電圧源２６を調整することにより、電
気信号Ｖ₀ ｔと基準電圧値Ｖｒｅｆとが等しくなる。こ
のとき、電気信号Ｖ₀ ｅｘは外部磁界Ｈｅｘの変化に応
じて基準電圧値Ｖｒｅｆを中心に振れることになり、し
たがって電気信号Ｖ₀ から電気信号Ｖ₀ ｂを除去して必
要な電気信号Ｖ₀ ｅｘのみを得ることが可能となる。

【００６２】なお、ここでは除去手段７において正のピ
ーク検波を行う場合について示したが、負のピーク検波
を行う場合でも、上述と同様に電気信号Ｖ₀ から電気信
号Ｖ₀ ｂを除去して必要な電気信号Ｖ₀ ｅｘのみを得る
ことができる。

【００６３】このように、本第２の実施の形態の磁気探
知装置においては、本第１の実施の形態の場合と同様
に、混合信号出力手段２により磁気センサ１の磁気コイ
ル１２に直流電流Ｉｂと交流電流ｉｂを供給すると磁性
体１１に直流バイアス磁界Ｈｂと交流バイアス磁界とが
共に発生し、当該磁性体１１がその長手方向に磁化され
る。この場合、外部磁界Ｈｅｘの変化に応じた電気信号
Ｖ₀ ｅｘは、外部磁界Ｈｅｘに比例し、当該外部磁界Ｈ
ｅｘと直流バイアス磁界Ｈｂとのなす角θに依存する。
すなわち、外部磁界のうち上記磁性体の長手方向成分の
みが検出され、この電気信号Ｖ₀ ｅｘは方位情報を有し
ている。このとき磁気コイル１２から出力される混合信
号Ｖ₀ はこの外部磁界Ｈｅｘの変化に応じた電気信号Ｖ
₀ ｅｘに交流バイアス磁界に応じた電気信号Ｖ₀ ｂが重
畳されたものである。

【００６４】そして、除去手段７において、混合信号出
力手段２から出力された混合信号Ｖ₀ から交流バイアス
磁界Ｈｂに応じた電気信号Ｖ₀ ｂが除去されて外部磁界
Ｈｅｘの変化に応じた電気信号Ｖ₀ ｅｘのみが取り出さ
れて出力されるために、高感度な磁気探知が実現される
ことになる。

【００６５】第３の実施の形態 続いて、第３の実施の形態に係る磁気検知装置について
説明する。この磁気検知装置は、第１の実施の形態に係
る磁気と検知装置ほぼ同様の構造を有するが、その構成
要素である磁気センサ及び除去手段が若干異なる点で相
違する。なお、第１の実施の形態に示した部材等と同一
のものについては同符号を記して説明を省略する。

【００６６】この磁気検知装置の構成要素である磁気セ
ンサ４は、図１５に示すように、リボン状或はワイヤ状
とされた長尺の磁性体１１と、各々同方向に巻線が施さ
れてなる２種の磁気コイル１２ａ，１２ｂとから構成さ
れている。

【００６７】そして、混合信号出力手段２に接続された
磁気センサ４に対して、更に除去手段８が付加された当
該磁気探知装置を図１６に示す。

【００６８】この除去手段８は、各磁気コイル１２ａ，
１２ｂに供給される直流電流をそれぞれ相異なる方向に
調節し、それぞれの磁気コイル１２ａ，１２ｂから出力
する各混合信号Ｖ₀ １，Ｖ₀ ２を順次検波し、当該各混
合信号Ｖ₀ １，Ｖ₀ ２の差動を取ることにより外部磁界
Ｈｅｘの変化に応じた電気信号Ｖ₀ ｅｘのみを取り出し
て出力するものである。

【００６９】この除去手段８は、スイッチとして用いら
れ各磁気コイル１２ａ，１２ｂに直流電流Ｉｂを順次供
給するトランジスタＱ３，Ｑ４と、各混合信号Ｖ₀ １，
Ｖ₀２の検波を行う検波回路３１と、混合信号Ｖ₀ １，
Ｖ₀ ２の差動を行う差動アンプ３２とから構成されてい
る。

【００７０】ここでは、混合信号出力手段２のトランジ
スタＱ１，Ｑ２のベースが入力、コレクタが出力、エミ
ッタがコモンのエミッタ接地アンプとしてそれぞれ各磁
気コイル１２ａ，１２ｂに接続されている。

【００７１】この除去手段８において、トランジスタＱ
３がオフ、トランジスタＱ４がオンのとき、磁気コイル
１２ａに直流電流Ｉｂ及び交流電流ｉｂが供給され、当
該磁気コイル１２ａから電気信号Ｖ₀ １が出力される。
この場合、トランジスタＱ２がオフの状態にあるために
磁気コイル１２ｂには各電流は供給されない。

【００７２】一方、トランジスタＱ４がオフ、トランジ
スタＱ３がオンのとき、磁気コイル１２ｂに直流電流Ｉ
ｂ及び交流電流ｉｂが供給され、当該磁気コイル１２ｂ
から電気信号Ｖ₀ ２が出力される。この場合、トランジ
スタＱ１がオフの状態にあるために磁気コイル１２ａに
は各電流は供給されない。

【００７３】したがって、この除去手段８によれば、各
磁気コイル１２ａ，１２ｂに直流電流Ｉｂを順次供給す
ることが可能である。このとき、上記第１の実施の形態
と同様に、各混合信号Ｖ₀ １，Ｖ₀ ２を同時に出力させ
ることはできないため、検波回路３１において検波を行
った後に、作動アンプ３２において各混合信号Ｖ₀ １，
Ｖ₀ ２の差動を取り、所望の外部磁界Ｈｅｘの２倍の振
幅をもつ交流出力のみが得られることになる。

【００７４】ここで、各磁気コイル１２ａ，１２ｂの一
方の端子をコモンとして用いているため、いわゆるセン
ター・タップ化を行うことにより端子を３端子とするこ
とが可能である。

【００７５】なお、ここでは磁気コイル１２ａ，１２ｂ
を各々同方向に巻線が施されて形成されたものとした
が、巻回方向の相異なる２種の磁気コイルとしてもよ
い。この場合、各磁気コイルに供給される直流電流Ｉｂ
を同方向に調節し、それぞれの磁気コイルから出力する
各混合信号Ｖ₀ １，Ｖ₀ ２を順次検波し、当該各混合信
号Ｖ₀ １，Ｖ₀ ２の差動を取ることにより外部磁界Ｈｅ
ｘの変化に応じた電気信号Ｖ₀ ｅｘのみを取り出して出
力するように上記除去手段を構成すればよい。

【００７６】このように、本第３の実施の形態の磁気探
知装置においては、本第１の実施の形態の場合と同様
に、混合信号出力手段２により磁気センサ４の各磁気コ
イル１２ａ，１２ｂに直流電流Ｉｂと交流電流ｉｂを供
給すると磁性体１１に直流バイアス磁界Ｈｂと交流バイ
アス磁界とが共に発生し、当該磁性体１１がその長手方
向に磁化される。この場合、外部磁界Ｈｅｘの変化に応
じた電気信号Ｖ₀ ｅｘは、外部磁界Ｈｅｘに比例し、当
該外部磁界Ｈｅｘと直流バイアス磁界Ｈｂとのなす角θ
に依存する。すなわち、外部磁界のうち上記磁性体の長
手方向成分のみが検出され、この電気信号Ｖ₀ ｅｘは方
位情報を有している。このとき各磁気コイル１２ａ，１
２ｂから出力される混合信号Ｖ₀ はこの外部磁界Ｈｅｘ
の変化に応じた電気信号Ｖ₀ ｅｘに交流バイアス磁界に
応じた電気信号Ｖ₀ ｂが重畳されたものである。

【００７７】そして、除去手段８において、混合信号出
力手段２から出力された混合信号Ｖ₀ から交流バイアス
磁界Ｈｂに応じた電気信号Ｖ₀ ｂが除去されて外部磁界
Ｈｅｘの変化に応じた電気信号Ｖ₀ ｅｘの２倍の振幅を
もつ交流出力のみが取り出されて出力されるために、高
感度な磁気探知が実現されることになる。

【００７８】第４の実施の形態 続いて、第４の実施の形態に係る磁気検知装置について
説明する。この磁気検知装置は、第１の実施の形態に係
る磁気と検知装置ほぼ同様の構造を有するが、その構成
要素である磁気センサ及びその配置、並びに除去手段が
若干異なる点で相違する。なお、第１の実施の形態に示
した部材等と同一のものについては同符号を記して説明
を省略する。

【００７９】この磁気検知装置は、磁気センサ１と同様
な磁気センサを２本有している。すなわち、各磁気セン
サ１ａ，１ｂが、図１７に示すように、リボン状或はワ
イヤ状とされた長尺の磁性体１１と、当該磁性体１１に
銅線等の線材がそれぞれ同方向に巻回されてなる磁気コ
イル１２とからそれぞれ構成されている。

【００８０】そして、除去手段９は、各磁気センサ１
ａ，１ｂの磁気コイル１２に供給される直流電流Ｉｂを
それぞれ相異なる方向に調節し、それぞれの磁気コイル
１２から出力する各混合信号Ｖ₀ １，Ｖ₀ ２の差動を取
ることにより外部磁界Ｈｅｘの変化に応じた電気信号Ｖ
₀ ｅｘのみを取り出して出力するものである。

【００８１】具体的に、各混合信号出力手段２のトラン
ジスタＱ２のコレクタに一端子が接続された各磁気セン
サ１ａ，１ｂに対して、更に除去手段９が付加された当
該磁気探知装置を図１８に示す。

【００８２】この除去手段８は、各混合信号Ｖ₀ １，Ｖ
₀ ２の差動を取るための差動アンプ３３を有して構成さ
れている。この場合、各混合信号出力手段２から各磁気
センサ１ａ，１ｂの磁気コイル１２に供給される直流電
流Ｉｂが互いに相異なる方向に流れるように設定されて
おり、したがって各磁気センサ１ａ，１ｂの磁性体１１
には互いに逆方向の直流バイアス磁界Ｈｂが印加される
ことになる。そして、差動アンプ３３において各磁気コ
イル１２から出力された混合信号Ｖ₀ １，Ｖ₀２の差動
が取られて外部磁界Ｈｅｘの変化に応じた電気信号Ｖ₀
ｅｘの２倍の振幅をもつ交流出力のみが得られることに
なる。

【００８３】このように、本第４の実施の形態の磁気探
知装置においては、本第１の実施の形態の場合と同様
に、混合信号出力手段２により各磁気センサ１ａ，１ｂ
の磁気コイル１２に直流電流Ｉｂと交流電流ｉｂを供給
すると磁性体１１に直流バイアス磁界Ｈｂと交流バイア
ス磁界とが共に発生し、当該磁性体１１がその長手方向
に磁化される。この場合、外部磁界Ｈｅｘの変化に応じ
た電気信号Ｖ₀ ｅｘは、外部磁界Ｈｅｘに比例し、当該
外部磁界Ｈｅｘと直流バイアス磁界Ｈｂとのなす角θに
依存する。すなわち、外部磁界のうち上記磁性体の長手
方向成分のみが検出され、この電気信号Ｖ₀ ｅｘは方位
情報を有している。このとき各磁気コイル１２ａ，１２
ｂから出力される混合信号Ｖ₀ はこの外部磁界Ｈｅｘの
変化に応じた電気信号Ｖ₀ ｅｘに交流バイアス磁界に応
じた電気信号Ｖ₀ ｂが重畳されたものである。

【００８４】そして、除去手段９において、混合信号出
力手段２から出力された混合信号Ｖ₀ から交流バイアス
磁界Ｈｂに応じた電気信号Ｖ₀ ｂが除去されて外部磁界
Ｈｅｘの変化に応じた電気信号Ｖ₀ ｅｘの２倍の振幅を
もつ交流出力のみが取り出されて出力されるために、高
感度な磁気探知が実現されることになる。

【００８５】以上、本発明を適用した実施の形態につい
て説明してきたが、本発明がこれらの実施の形態に限定
されるわけではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で
形状、材質、寸法等、任意に変更することが可能であ
る。

【００８６】

【実施例】以下、上記第１の実施の形態に示した磁気探
知装置を、地磁気の方位を検出する地磁気方位検知装置
として用いた具体的な実施例について説明する。なお、
第１の実施の形態に示した部材等と同一のものについて
は同符号を記して説明を省略する。

【００８７】この地磁気方位検知装置は、互いに直交す
るＸ軸方向とＹ軸方向の地磁気方位出力Ｖ₀ ｅＸ，Ｖ₀
ｅＹを得るために、少なくとも互いに直交する２本の磁
気センサを配置する必要がある。

【００８８】本実施例の地磁気方位検知装置において
は、図１９に示すように、磁気センサ１と同様のもにを
用いて、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の地磁気方位出力Ｖ₀ ｅ
Ｘ，Ｖ₀ ｅＹをそれぞれ検出するための磁気センサ５
ａ，５ｂが互いに直交するように配置されている。

【００８９】ここで、各地磁気方位出力Ｖ₀ ｅＸ，Ｖ₀
ｅＹと地磁気ＨｅとＸ軸方向検出用の磁気センサ５ａの
印加される直流バイアス磁界Ｈｂとななす角θとの関係
について図２０に示す。ここでは、地磁気Ｈｅの方向と
直流バイアス磁界Ｈｂの方向が同一であるときに方位が
０゜となるものと規定されている。

【００９０】各地磁気方位出力Ｖ₀ ｅＸ，Ｖ₀ ｅＹは地
磁気Ｈｅの方位により変化する。すなわち、各地磁気方
位出力Ｖ₀ ｅＸ，Ｖ₀ ｅＹは、 Ｖ₀ ｅＸ＝α・Ｈｅ・ｃｏｓθ Ｖ₀ ｅＸ＝α・Ｈｅ・ｓｉｎθ となる。

【００９１】この場合、Ｖ₀ ｅＹとＶ₀ ｅＸとの比Ｖ₀
ｅＹ／Ｖ₀ ｅＸは、これら出力がＨｅ・ｓｉｎθ、Ｈｅ
・ｃｏｓθに比例することから、ｓｉｎθ／ｃｏｓθで
表わすことができる。

【００９２】 Ｖ₀ ｅＹ／Ｖ₀ ｅＸ＝ｓｉｎθ／ｃｏｓθ＝ｔａｎθ このとき、 θ＝ｔａｎ^-1（Ｖ₀ ｅＹ／Ｖ₀ ｅＸ） （ただし、０≦θ≦１８０゜のときＶ₀ ｅＹ≧０、１８
０゜＜θ＜３６０゜のときＶ₀ ｅＹ＜０である。）とな
る。したがって、地磁気Ｈｅの方位θを知ることができ
る。

【００９３】続いて、混合信号出力手段２に接続された
各磁気センサ５ａ，５ｂに対して、更に除去手段１０ａ
が付加された磁気探知装置を図２１に示す。

【００９４】スイッチとして用いられるトランジスタＱ
３Ａ〜Ｑ６Ａ，Ｑ３Ｂ〜Ｑ６Ｂと、各磁気センサ５ａ，
５ｂの磁気コイル１２に供給する直流バイアス電流Ｉｂ
を切り換えるための切換信号発生器３７と、各混合信号
Ｖ₀ １，Ｖ₀ ２の検波を行う検波回路３４と、混合信号
Ｖ₀ １，Ｖ₀ ２の差動を行う各差動アンプ３５，３６と
から構成されている。

【００９５】ここで、トランジスタＱ３Ａ〜Ｑ６ＡはＸ
軸方向検出用の磁気センサ５ａのスイッチとして、トラ
ンジスタＱ３Ｂ〜Ｑ６ＢはＹ軸方向検出用の磁気センサ
５ｂのスイッチとして機能する。また、混合信号出力手
段２のトランジスタＱ１Ａ，Ｑ１Ｂはカレントミラーと
され、これらトランジスタＱ１Ａ，Ｑ１Ｂには同一の電
流が流れることになる。さらに、トランジスタＱ３Ａ，
Ｑ４Ａ及びＱ３Ｂ，Ｑ４Ｂはそれぞれカスコード接続の
役割も果している。

【００９６】なお、各地磁気方位出力Ｖ₀ ｅＸ，Ｖ₀ ｅ
Ｙは同様な回路によって出力されるものであるので、こ
こでは地磁気方位出力Ｖ₀ ｅＸを検出する場合について
のみ説明することにする。

【００９７】この除去手段１０ａにおいて、トランジス
タＱ３Ａ，Ｑ６Ａがオフ、トランジスタＱ４Ａ，Ｑ５Ａ
がオンのとき、図２１中の方向１の向きに直流電流Ｉｂ
が流れ、トランジスタＱ４Ａ，Ｑ５Ａがオフ、トランジ
スタＱ３Ａ，Ｑ６Ａがオンのとき、図２１中の方向２の
向きに直流電流Ｉｂが流れる。したがって、この除去手
段１０ａによれば、直流電流Ｉｂの向きを反転させるこ
とが可能である。各混合信号Ｖ₀ １，Ｖ₀ ２は磁気セン
サ５ａの端子電圧、すなわち磁気センサの構成要素であ
る磁気コイル１２の端子Ｃ１−Ｃ２間の電圧である。上
述のように、各混合信号Ｖ₀ １，Ｖ₀ ２を同時に出力さ
せることはできないため、検波回路３４において検波を
行った後に、作動アンプ３５において各混合信号Ｖ
₀ １，Ｖ₀ ２の差動を取り、所望の地磁気Ｈｅの変化に
応じた地磁気方位出力Ｖ₀ ｅＸの２倍の振幅をもつ交流
出力のみが得られることになる。

【００９８】なお、当該地磁気方位探知装置としては、
そのＸ軸検出用回路とＹ軸検出用回路を共通化したもの
を用いてもよい。すなわち、図２２に示すように、混合
信号出力手段２において各磁気センサ５ａ，５ｂを駆動
するトランジスタをトランジスタＱ１のみに共通化し、
さらに直流電流Ｉｂの方向を反転させるためのトランジ
スタをトランジスタＱ３〜Ｑ８に共通化する。

【００９９】この場合、地磁気方位出力Ｖ₀ ｅＸを検出
するときには、トランジスタＱ３〜Ｑ６が動作し、トラ
ンジスタＱ７，Ｑ８はオフの状態とされる。また、地磁
気方位出力Ｖ₀ ｅＹを検出するときには、トランジスタ
Ｑ５〜Ｑ８が動作し、トランジスタＱ３，Ｑ４はオフの
状態とされる。その他の動作については上述の場合と同
様である。

【０１００】

【発明の効果】本発明によれば、実用的な感度を有し、
しかも小型化、低価格化が容易な磁気探知装置及び実用
的な感度をもって外部磁界を検知する磁気探知方法を提
供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した第１の実施の形態に係る磁気
探知装置の構成要素である磁気センサを模式的に示す正
面図である。

【図２】磁気コイルの励磁電流周波数とインピーダンス
との関係を示す特性図である。

【図３】外部磁界と磁気コイルの交流抵抗との関係を示
す特性図である。

【図４】磁気探知装置の構成要素である混合信号出力手
段を模式的に示す回路図である。

【図５】混合信号出力手段によって得られた電気信号波
形を示す特性図である。

【図６】磁性体の長手方向に生じる磁化をベクトル表示
した特性図である。

【図７】磁気コイルに図５の場合と逆方向に直流電流を
供給した場合において、混合信号出力手段によって得ら
れた電気信号波形を示す特性図である。

【図８】磁気コイルに図６の場合と逆方向に直流電流を
供給した場合において、磁性体の長手方向に生じる磁化
をベクトル表示した特性図である。

【図９】方位角と出力電圧との関係を示す特性図であ
る。

【図１０】第１の実施の形態において、混合信号出力手
段に接続された磁気センサに対して、更に除去手段が付
加された磁気探知装置を模式的に示す回路図である。

【図１１】混合信号出力手段に接続された磁気センサに
対して、図１０の場合と異なる除去手段が付加された磁
気探知装置を模式的に示す回路図である。

【図１２】第１の実施の形態の変形例に係る磁気探知装
置の構成要素である磁気センサを模式的に示す斜視図で
ある。

【図１３】第２の実施の形態において、混合信号出力手
段に接続された磁気センサに対して、更に除去手段が付
加された磁気探知装置を模式的に示す回路図である。

【図１４】正のピーク検波を行う場合のタイムチャート
を示す特性図である。

【図１５】第３の実施の形態に係る磁気探知装置の構成
要素である磁気センサを模式的に示す正面図である。

【図１６】第３の実施の形態において、混合信号出力手
段に接続された磁気センサに対して、更に除去手段が付
加された磁気探知装置を模式的に示す回路図である。

【図１７】第４の実施の形態に係る磁気探知装置の構成
要素である磁気センサを模式的に示す正面図である。

【図１８】第４の実施の形態において、混合信号出力手
段に接続された磁気センサに対して、更に除去手段が付
加された磁気探知装置を模式的に示す回路図である。

【図１９】本実施例に係る地磁気方位探知装置の構成要
素である各磁気センサを模式的に示す平面図である。

【図２０】地磁気方位と出力電圧との関係を示す特性図
である。

【図２１】本実施例に係る地磁気方位探知装置を模式的
に示す回路図である。

【図２２】本実施例に係る地磁気方位探知装置におい
て、その構成要素である除去手段を一部に他の構成を有
する除去手段に代えた様子を模式的に示す回路図であ
る。

【符号の説明】

１，３，４，５ａ，５ｂ 磁気センサ ２，混合信号出力手段 ６，６ａ，７，８，９，１０ａ，１０ｂ 除去手段 １１ 磁性体 １２ 磁気コイル Ｖ₀ 混合信号 Ｖ₀ ｂ，Ｖ₀ ｅｘ 電気信号 Ｈｅｘ 外部磁界 Ｈｂ 直流バイアス磁界 Ｉｂ 直流電流 ｉｂ 交流電流 Ｈｅ 地磁気

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭56−158967（ＪＰ，Ａ) 稲田和志、外四名，負磁歪アモルファ スＭＩ素子マルチバイブレータによるモ ータ磁束センサ，電気学会研究会資料 マグネティックス研究会 ＭＡＧ−93− 216〜223，日本，社団法人電気学会, 1993年11月19日，49−58 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01R 33/02 - 33/10

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 長尺の磁性体及び当該磁性体に巻回され
   てなる磁気コイルを有してなる磁気センサと、 上記磁気コイルに直流電流と交流電流とを共に供給して
   上記磁性体に直流バイアス磁界と交流バイアス磁界とを
   共に発生させ、外部磁界の変化に応じた電気信号に交流
   バイアス磁界に応じた電気信号が重畳された混合信号を
   上記磁気コイルから出力させる混合信号出力手段と、 混合信号出力手段から出力された混合信号から交流バイ
   アス磁界に応じた電気信号を除去して外部磁界の変化に
   応じた電気信号のみを取り出して出力する除去手段とを
   備え、上記除去手段は、磁気コイルに供給される正方向の直流
   電流を順次反転させて逆方向に切り換え、直流電流が正
   方向に流れる場合と直流電流が逆方向に流れる場合のそ
   れぞれについて上記磁気コイルから出力する各混合信号
   を順次検波し、当該各混合信号の差動を取ることにより
   外部磁界の変化に応じた電気信号のみを取り出して出力
   することを特徴とする磁気検知装置。
2. 【請求項２】 除去手段は、一端子が混合信号出力手段
   と接続された磁気コイルの他端子と接続される可変直流
   電圧源と、磁気コイルの上記一端子と接続され当該磁気
   コイルから出力する混合信号に対して正或は負のピーク
   検波を行う検波回路とを備え、 上記可変直流電圧源における直流電圧値を調整すること
   により上記検波回路から出力された電気信号から交流バ
   イアス磁界に応じた電気信号を除去して外部磁界の変化
   に応じた電気信号のみを取り出して出力することを特徴
   とする請求項１記載の磁気検知装置。
3. 【請求項３】 磁気センサが同方向に巻線が施されてな
   る２種の磁気コイルを備えるとともに、 除去手段は、各磁気コイルに供給される直流電流をそれ
   ぞれ相異なる方向に調節し、それぞれの磁気コイルから
   出力する各混合信号を順次検波し、当該各混合信号の差
   動を取ることにより外部磁界の変化に応じた電気信号の
   みを取り出して出力することを特徴とする請求項１記載
   の磁気検知装置。
4. 【請求項４】 磁気センサが互いに巻回方向の相異なる
   ２種の磁気コイルを備えるとともに、 除去手段は、各磁気コイルに供給される直流電流を同方
   向に調節し、それぞれの磁気コイルから出力する各混合
   信号を順次検波し、当該各混合信号の差動を取ることに
   より外部磁界の変化に応じた電気信号のみを取り出して
   出力することを特徴とする請求項１記載の磁気検知装
   置。
5. 【請求項５】 同方向に巻線が施されてなる磁気コイル
   を有する２本の磁気センサが互いに長手方向に平行に並
   設されるとともに、 除去手段は、各磁気センサの磁気コイルに供給される直
   流電流をそれぞれ相異なる方向に調節し、それぞれの磁
   気コイルから出力する各混合信号の差動を取ることによ
   り外部磁界の変化に応じた電気信号のみを取り出して出
   力することを特徴とする請求項１記載の磁気検知装置。
6. 【請求項６】 それぞれ磁気コイルの巻回方向が相異な
   る２本の磁気センサが互いに長手方向に平行に並設され
   るとともに、 除去手段は、各磁気センサの磁気コイルに供給される直
   流電流を同方向に調節し、それぞれの磁気コイルから出
   力する各混合信号の差動を取ることにより外部磁界の変
   化に応じた電気信号のみを取り出して出力することを特
   徴とする請求項１記載の磁気検知装置。
7. 【請求項７】 複数の長尺の磁性体が長尺の非磁性体に
   接合され、非磁性体に接合された磁性体に磁気コイルが
   巻回されてなることを特徴とする請求項１記載の磁気検
   知装置。
8. 【請求項８】 地磁気の方位を検出する地磁気方位検知
   装置として用いられることを特徴とする請求項１記載の
   磁気検知装置。
9. 【請求項９】 ２本の磁気センサを互いに直交する位置
   に配設することを特徴とする請求項８記載の磁気検知装
   置。
10. 【請求項１０】 長尺の磁性体及び当該磁性体に巻回さ
    れてなる磁気コイルを有してなる磁気センサを用いて、 上記磁気コイルに直流電流と交流電流とを共に供給して
    上記磁性体に直流バイアス磁界と交流バイアス磁界とを
    共に発生させ、外部磁界の変化に応じた電気信号に交流
    バイアス磁界に応じた電気信号が重畳された混合信号を
    上記磁気コイルから出力させるとともに、 上記混合信号から交流バイアス磁界に応じた電気信号を
    除去して外部磁界の変化に応じた電気信号のみを取り出
    して出力し、上記電気信号の除去は、磁気コイルに供給される正方向
    の直流電流を順次反転させて逆方向に切り換え、直流電
    流が正方向に流れる場合と直流電流が逆方向に流れる場
    合のそれぞれについて上記磁気コイルから出力する各混
    合信号を順次検波し、当該各混合信号の差動を取ること
    により行ない、外部磁界の変化に応じた電気信号のみを
    取り出して出力する ことを特徴とする磁気検知方法。