JPS59132380A

JPS59132380A - 三次元磁束検出コイル

Info

Publication number: JPS59132380A
Application number: JP695683A
Authority: JP
Inventors: Akira Ibuka; 丹井深; Seiichi Naito; 内藤　誠一
Original assignee: Yokogawa Hokushin Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 1983-01-19
Filing date: 1983-01-19
Publication date: 1984-07-30

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、３組のスクイド（５ＱＵＩＤ　）磁束計を用
い、生体から発生するような微小な磁気信号のＸ。

ｙ、ｚ方向成分を測定する場合に使用される三次元磁束
検出コイルに関するものである。

第１図は、従来の三次元磁束検出コイルの一例を示す構
成説明図である。この装置は、石英で構成した立方体の
コイルボビン１の各表面にコイル１１〜１６を設け、互
いに対向するコイルを組にしてそれぞれ差動接続し、Ｘ
軸、Ｙ軸、Ｚ軸の６軸方向成分をそれぞれ検出し、３組
のスクイド磁束計Ｄ□、　Ｄ２．　Ｄ３で測定するよう
托したものである。

しかしながら、このような従来装置においては、例えば
２軸コイル１１．１２についてみれば、各コイルの直径
と２つのコイル１１．１２間の距離がほぼ等しいために
、ノイズ（周囲磁界によって生ずる）と信号との分離が
余シ良好でないという欠点がある。差動接続したコイル
（−次微分コイル）において、ノイズと信号との分離を
良好にするためには、コイル直径に対し、コイル間距ｍ
「を直径の少なくとも６倍以上とる必要があるが、これ
ＫはＸ。

Ｙ、ｚ軸方向に直交する３個のコイルボビンが必要であ
って、大型になるという問題点がある。

ここにおいて、本発明はノイズと信号との分離が良好で
あって、しかも小型な三次元磁束検出コイルを実現しよ
うとするものである。

本発明においては、絶縁材で構成された１本の丸棒の両
端に、互いに直交する５面を形成するとともに、これら
の各面上にコイルを設け、各両端において互いに対向す
る面上に設けたコイルを組にしてそれぞれ差動接続する
ようにし九点岬省がある。

第２図は本発明に係る装置の一例を示す構成説明図で、
（イ）は側面図、←）は平面図（底面図）、（ハ）は（
イ）において矢印（ハ）方向からみた面のひとつを示す
説明図である。

これらの図において、１は例えば石英のような絶縁材で
構成された１本の丸棒、２１．２２．　（２３）及び３
１．３２．　（３３）は丸棒１の両端（所定の距離りだ
け離れている）に互いに直交するように形成した面（２
３，３３は（イ）図では向こう側にあって見え々い）で
、一方の端に形成された３面は、（ロ）図に示す平面図
で見ると、その境界が円形を１２０・ごとに分割したも
のとなっておシ、三角錐を構成している。

両端に形成された３面において、２１と３１．２２と３
２及び２３と３３は互いに平行となっている。

このような形状は、丸棒１の一方の端部を、丸棒１の軸
Ｃｔに対して所定の角度αで削り、平面状に研摩してひ
とつの面２１を形成し、同様に他方の端部も面２１に対
して平行（軸Ｃｔに対してαの角度）な面を形成し、以
後、１２０・づつ丸棒１を回転して同様に各面を形成し
てつくることができる。

４１、４２．４３はそれぞれ面２１．２２．２３上に設
置したコイル、５１．５２．　（５３）はそれぞれ面３
１．’　３２．　（３３）上に設置したコイルで、互い
に平行な面２１と３１゜２２と３２．２３と３３上に設
置さ、れたコイル４１と５１．４２と５２．４３と５３
はそれぞれ差動接続されて、−次微分形コイルを構成し
ている。

第３図は、各コイル４１〜４３　、５１〜５３の接続を
示す接続図である。所定の距離だけ離れた一対のコイル
４１と５１．４２と５２及び４３と５３の差動接続で構
成された３組の一次徹分コイルは、それぞれ直交する配
置関係となっており、各−次微分コイルからの出力信号
は、それぞれスクイドリングを有するスクイド磁束計Ｄ
□〜Ｄ３に印加され、３軸方向ｘ、　ｙ。

２成分の磁束測定がなされる。また、必要に応じてベク
トル表示等がなされる。

ここで、３組の一次徹分コイルによる直交６軸Ｘ＋　ｙ
＋　Ｚ　は、丸棒１の中心軸ｃｔを２軸とするＸ、　Ｙ
。

ｚ軸とは、異なったものとなっている（：Ｘ、ｙ面がｘ
、　ｙ面に対しく　９０・−α）だけ傾斜している）。

それ故に、各スクイド磁束計Ｄ１．Ｄ２．Ｄ３がらのＸ
、ｙ、ｚ軸の各信号を、Ｘ、　Ｙ、　ｚ軸成分の信号に
変換することが要望される８この場合には、各スクイド磁束計Ｄ１．　Ｄ２．　’ｏ
３がう（’）　各信号ｓｘ、　ｓｙ、　ｓｚを例えば、
マイクロブｏセッサに印加し、（１）、　（２）　、（
５）式のような座標変換のための演算を行なわせれば１
．　Ｘ、　Ｙ、　Ｚ軸信号ｓｘ、　ｓｙ。

ｓｚを得ることができる。

ＳＸ　＝　ｓｘ　ｃｏｓβ−ｃｏｓ３０°−ｓｚ　ｃｏ
ｓβ°ｃｏｓ３０６（１）ＳＹ　＝　ｉｓｘ　８０８Ｂ
　−ｃｏｓ６０°十ｓｙ　ｃｏｓβ−ｓｚ　ｃｏｓβ−
ｃｏｓ６０’　　（２）ｓｚ　＝ｓｘ　ＣＯ８α＋５ｙ
ｃｏｓａ＋５ｚｃｏｓαただし、α十β＝９０゜第４図は、（１）〜（３）式を得るだめのベクトル図を
示す。ここでは、丸棒１の中心軸Ｃｔが、ｘ、　ｙ、　
ｚ軸座標の２軸と一致するように配置させた場合を想定
している。

なお、（１）〜（３）式において、ｃｏｓ３０°−σ／
２゜ｅｏｓ６０°ニ１／２　　であるから、（１）〜（
３）式は（４）式のようなマトリックスで書き表わすこ
とができる。

（４）（４）式を解くと、ｃｏｓ　ａ　＝　１．／１Ｔｊ３と
なり、また、βは９０°−αであることから、α、βの
角度が次のように求められる。

β＝９０°−５４．７４う３５．２６゜したがって、こ
の場合、丸棒１の両端に形成する６面の中心軸Ｃｔに対
する傾斜角度αは’１５４．７４゜に選定することが望
ましい。

第５図は本発明の他の実施例を示す構成説明図である。

この実施例においては、第２図に示した構成のものを２
組使用し、これを各丸棒の軸が同一軸上になるように設
置するとともに、各コイルを互いに逆接続し、二次微分
形の磁束検出コイルを構成したものである。

以上説明したように、本発明によれば、−次微分コイル
を構成する２つのコイルの間隔を十分大きくすることが
でき、しかも３組の直交する配置関係にある一次微分コ
イルを１本の丸棒土に構成することができる。従って、
本発明によれば、ノイズ−信号分離が良好で、しかも小
型な三次元磁束検出コイルが実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の三次元磁束検出コイルの一例を示す構
成説明図、第２図は本発明に係る装置の一例を示す構成
説明図で、（イ）は側面図、（ロ）は平面図、（ハ）は
（イ）図において矢印＆）方向からみた面のひとつを示
す図、第３図は第２図において各コイルの接続を示す図
、第４図は座標軸変換のための説明図、第５図は本発明
の他の実施例を示す構成説明図である。１・・・丸棒、２１〜２３．３１〜３３°°°平面、４
１〜４３．５１〜５３・・・コイル、Ｄ１〜Ｄ３・・・
スクイド磁束計。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）絶縁材で構成した１本の丸棒の両端部に、互いに
直交する一３面を形成するとともに、これらの各面上に
それぞれコイルを設置し、前記各両端部において互いに
平行する面上に設けられたコイルを組にしてそれぞれ差
動接続し３組の一次微分磁束検出コイルを構成するよう
にした三次元磁束検出コイル。
（２）　　丸棒の両端部に設けた各面は、前記丸棒の中
心軸に対して５４．７４°傾斜させて形成されている特
許請求の範囲第１項記載の三次元磁束検出コイル。
（３）３組の一次微分磁束検出コイルから得られる各信
号に座標軸変換のための所定の演算を施すようにした特
許請求の範囲第１項記載の三次元磁束検出コイル。