JP6701995B2 - 磁界測定装置 - Google Patents
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Description
上記測定用磁界が作用することによって上記測定対象物から発生した磁界である被測定磁界を測定するマグネトインピーダンスセンサとを備え、
該マグネトインピーダンスセンサは、感磁体と、該感磁体に巻回した検出コイルと、該検出コイルの出力電圧を測定する測定回路とを有し、
上記マグネトインピーダンスセンサは、上記感磁体に上記測定用磁界が作用する位置に配されており、
上記感磁体には、上記検出コイルと共に打消コイルが巻回されており、該打消コイルへの通電によって発生した磁界により、上記感磁体に作用する上記測定用磁界の、上記感磁体の感磁方向における成分を打ち消すよう構成されており、
上記検出コイルと上記打消コイルとのうちの一方のコイルは、上記感磁体の感磁方向において、上記検出コイルと上記打消コイルとのうちの他方のコイルの両端部よりも内側に収まるように配置されていることを特徴とする磁界測定装置にある(請求項1)。
そのため、感磁体に作用する上記測定用磁界の上記感磁方向における成分を、打消コイルへの通電によって発生した磁界により打ち消すことができる。したがって、感磁体に感磁方向へ磁界が作用しても、その作用分を打消コイルによってキャンセルすることにより、MIセンサの位置を調整しなくても、MIセンサの出力が飽和しないように、調整することができる。そのため、測定対象物から発生した磁界をMIセンサによって正確に測定することが可能になる。なお、本発明で言う「打ち消す」とは、必ずしも完全に0にすることまでは意味しない。勿論完全に0にしても問題ないが、MIセンサの出力が飽和しない程度に打ち消せば問題なく測定が可能となるからである。
上述しように、磁界測定装置では、本来は、測定用磁界が感磁方向に作用しないように、MIセンサを配置するのが基本である。しかし、本発明では打消コイルを設けているため、打消コイルに流す電流の強さの調整により、仮に、感磁方向に大きな測定用磁界が作用するようにMIセンサを配置した場合であっても、MIセンサの出力電圧が飽和しないように調整することは可能である。しかし、打消コイルに流す電流が大きいと、消費電力が大きくなるという問題がある。これに対し、請求項2の発明のように、感磁体に作用する測定用磁界を調整した場合には、感磁体に作用する測定用磁界の感磁方向成分が小さいため、打消コイルに大きな電流を流さなくても、この感磁方向成分を打ち消すことができる。そのため、磁界測定装置を省電力化することができる。
なお、上述したように、感磁体に、感磁方向に直交する方向へ強い磁界が作用しても、MIセンサの特性上、出力電圧は飽和しないため、特に大きな問題は生じない。
この場合には、電磁コイルから交流磁界を発生できる。そのため、例えば測定対象物が非磁性体であり、かつ導電性材料である場合、この測定対象物に渦電流を流すことができ、これに伴って発生した磁界をMIセンサによって測定することが可能になる。そのため、測定対象物が磁性体でなくても、測定対象物から発生した磁界を測定することができる。
なお、この場合、感磁体には、電磁コイルから発生した交流磁界(測定用磁界)が作用することになる。つまり、感磁体に、時間的に変化する測定用磁界が作用することになる。しかしながら、上記磁界測定装置では、電磁コイルに流す交流電流と同期した電流を打消コイルに流しているため、感磁体に作用する測定用磁界の感磁方向成分が時間的に変化しても、これを正確に打ち消すことができる。
この場合には、磁界発生部に電力を供給しなくても、磁界を発生することができる。そのため、磁界測定装置を省電力化できる。
この場合には、検出コイルと打消コイルとを軸方向に隣り合う位置に形成した場合と比べて、感磁体の軸方向長さを短くすることができる。そのため、MIセンサの製造コストを低減することができる。
上記磁界測定装置に係る実施形態につき、図1〜図6を用いて説明する。図1に示すごとく、本形態の磁界測定装置1は、磁界発生部2と、マグネトインピーダンスセンサ3(MIセンサ)とを備える。磁界発生部2は、測定対象物4に作用する磁界である測定用磁界H1を発生する。MIセンサ3は、測定用磁界H1が作用することにより測定対象物4から発生した磁界である被測定磁界H2を測定する。
図2に示すごとく、感磁体31に、打消コイル34を巻回してある。この打消コイル34への通電により発生した磁界H3により、感磁体31に作用する測定用磁界H1の、感磁体31の感磁方向(軸方向:X方向)における成分(以下、感磁方向成分H1Xとも記す)を打ち消すよう構成されている。
そのため、感磁体31に作用する測定用磁界H1の感磁方向成分H1Xを、打消コイル34への通電によって発生した磁界H3により打ち消すことができる。したがって、感磁体31に感磁方向へ強い磁界が作用しても、その感磁方向成分をキャンセルすることで、MIセンサ3の出力が飽和しないように調整することができる。そのため、測定対象物4から発生した被測定磁界H2を、MIセンサ3によって正確に測定することが可能になる。
このようにすると、感磁体31に作用する測定用磁界H1の感磁方向成分H1Xが小さいため、打消コイル31に大きな電流を流さなくても、この感磁方向成分H1Xを打ち消すことができる。そのため、磁界測定装置1を省電力化することができる。
なお、上述したように、感磁体31に、感磁方向に直交する方向へ強い磁界が作用しても、MIセンサ3の出力電圧VOは飽和しないため、特に大きな問題は生じない。
そのため、電磁コイル2Eから交流磁界を発生できる。したがって、例えば測定対象物4が非磁性体であり、かつ導電性材料である場合、この測定対象物4に渦電流を流すことができ、これに伴って発生した磁界を、MIセンサ3によって測定することが可能になる。そのため、測定対象物4が磁性体でなくても、測定対象物4から発生した磁界を測定することができる。
なお、この場合、感磁体31には、電磁コイル2から発生した交流磁界(測定用磁界H1)が作用することになる。つまり、感磁体31に、時間的に変化する測定用磁界H1が作用することになる。しかしながら、本形態では、電磁コイル2に流す交流電流iと同期した電流Iを打消コイル34に流しているため、感磁体31に作用する測定用磁界H1の感磁方向成分H1Xが時間的に変化しても、これを正確に打ち消すことができる。
そのため、打消コイル34を両側から挟む位置に2個の検出コイル32a,32bを配することができ、MI素子30の対称性を高めることができる。したがって、被測定磁界H2の測定精度を高めることができる。
本形態は、磁界発生部2の構成を変更した例である。図7に示すごとく、本形態では、磁界発生部2として永久磁石2Pを用いている。この永久磁石2Pから発生した測定用磁界H1を検出対象11に作用させている。そして実施形態1と同様に、検出対象11内に存在する異物(測定対象物4)から発生する被測定磁界H2を、MIセンサ3によって測定している。これにより、検出対象11に異物が混入しているか否かを確認するよう構成されている。
その他、実施形態1と同様の構成および作用効果を備える。
本形態は、磁界測定装置1の使用方法を変更した例である。図8に示すごとく、本形態では、磁界測定装置1を、歯車49(測定対象物4)の回転速度を測定する回転速度測定装置として用いている。歯車49は磁性体からなる。本形態では、磁界発生部2から発生した測定用磁界H1を歯車49に作用させている。これにより、歯車49を磁化させ、歯車49から被測定磁界H2を発生させている。歯車49が回転すると、歯車49の歯48から発生する被測定磁界H2が、MIセンサ3によって周期的に測定される。すなわち、歯車49の歯型の形状に応じて、MIセンサ3の出力電圧Voが周期的に強くなったり弱くなったりする。この出力電圧Voの周期を測定することにより、歯車49の回転速度を検出するよう構成されている。
その他、実施形態1と同様の構成および作用効果を備える。
本形態は、MI素子30の構成を変更した例である。図9に示すごとく、本形態のMI素子30は、第1打消コイル34aと第2打消コイル34bとの、2個の打消コイル34を備える。これら2個の打消コイル34a,34bの間に、検出コイル32を形成してある。
本形態は、MI素子30の構成を変更した例である。図10、図11に示すごとく、本形態では、検出コイル32と打消コイル34とを、感磁体31に同心状に巻回してある。打消コイル34は、検出コイル32の外側に巻回されている。感磁体31と検出コイル32との間、および検出コイル32と打消コイル34との間には、図示しない絶縁層が介在している。
また、上記構成にすると、実施形態1(図2参照)と比べて、感磁体31のX方向長さを長くすることなく、打消コイル34の巻数を増やすことができる。そのため、感磁体31のX方向長さを長くすることなく、打消コイル34から発生する磁界H3を強くすることができる。従って、感磁体31に、測定用磁界H1の感磁方向成分H1Xが強く作用しても、これを充分に打ち消すことができ、MIセンサ3が飽和することを抑制できる。
その他、実施形態1と同様の構成および作用効果を備える。
本形態は、MIセンサ3の配置位置を変更した例である。図12に示すごとく、本形態では、MIセンサ3を、磁界発生部2よりもベルトコンベア19に近い位置に配置してある。検査対象11がMIセンサ3に最も接近したときには、MIセンサ3から磁界発生部2までの距離よりも、MIセンサ3から検出対象11までの距離の方が短くなる。
その他、実施形態1と同様の構成および作用効果を備える。
本形態は、MIセンサ3の配置位置を変更した例である。図13に示すごとく、本形態ではMIセンサ3を、電磁コイル2Eの中心軸線Aの延長線上から外れた位置に配置してある。本形態では、MIセンサ3内の感磁体31に作用する測定用磁界H1の、感磁方向成分H1Xが、垂直方向成分H1Zよりも大きくなっている。
その他、実施形態1と同様の構成および作用効果を備える。
2 磁界発生部
2E 電磁コイル
2P 永久磁石
3 マグネトインピーダンスセンサ
31 感磁体
32 検出コイル
33 測定回路
34 打消コイル
4 測定対象物
Claims (7)
- 測定対象物に作用する磁界である測定用磁界を発生する磁界発生部と、
上記測定用磁界が作用することによって上記測定対象物から発生した磁界である被測定磁界を測定するマグネトインピーダンスセンサとを備え、
該マグネトインピーダンスセンサは、感磁体と、該感磁体に巻回した検出コイルと、該検出コイルの出力電圧を測定する測定回路とを有し、
上記マグネトインピーダンスセンサは、上記感磁体に上記測定用磁界が作用する位置に配されており、
上記感磁体には、上記検出コイルと共に打消コイルが巻回されており、該打消コイルへの通電によって発生した磁界により、上記感磁体に作用する上記測定用磁界の、上記感磁体の感磁方向における成分を打ち消すよう構成されており、
上記検出コイルと上記打消コイルとのうちの一方のコイルは、上記感磁体の感磁方向において、上記検出コイルと上記打消コイルとのうちの他方のコイルの両端部よりも内側に収まるように配置されていることを特徴とする磁界測定装置。 - 上記検出コイルは、互いに直列接続された第1検出コイルと第2検出コイルとを有し、上記打消コイルは、上記感磁体の感磁方向における上記第1検出コイルと上記第2検出コイルとの間に配されていることを特徴とする、請求項1に記載の磁界測定装置。
- 上記打消コイルは、互いに直列接続された第1打消コイルと第2打消コイルとを有し、上記検出コイルは、上記感磁体の感磁方向における上記第1打消コイルと上記第2打消コイルとの間に配されていることを特徴とする、請求項1に記載の磁界測定装置。
- 上記感磁体に作用する上記測定用磁界の、上記感磁方向における成分が、該感磁方向に直交する方向における成分よりも小さくなるように、上記感磁体の向きが定められていることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項に記載の磁界測定装置。
- 上記磁界発生部は電磁コイルであり、該電磁コイルに交流電流を流すよう構成され、該交流電流に同期した電流を上記打消コイルに流すよう構成されていることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一項に記載の磁界測定装置。
- 上記磁界発生部は永久磁石であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の磁界測定装置。
- 上記検出コイルと上記打消コイルとを、上記感磁体に同心状に巻回してあることを特徴とする、請求項1〜6のいずれか一項に記載の磁界測定装置。
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