JPH02502853A - 磁束平衝磁力計 - Google Patents

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】 磁束平衡磁力計 （技術分野） 本発明は、磁力計即ち磁界の検出および測定のための計器に関する。特に、本発 明は、検出軸当たり単線巻きのみを有するコイルを使用し、磁束平衡原理に従っ て作動する新しい形式の磁力計に関する。

（背景技術） 磁力計は、磁界を測定して磁界の強さと関連する信号を生じる装置である。磁力 計は、長い間周知であり、多（の用途を有する。性格的に機械的なものおよび電 気的および電子的なものを含むいくつかの形式の磁力計が存在する。１つの一般 的な電子磁力計の形式は、磁束ゲート磁力計と呼ばれる。磁束ゲート磁力計は、 検出巻線が周囲に設けられる磁芯を飽和および不飽和状態にすることにより作動 する。磁芯の飽和および不飽和の作用は、同じ磁芯における駆動巻線に対し加え られる駆動信号により生じる。この駆動巻線は、検出巻線を介して磁力線を交互 に集中して磁力線を弛張させる。

このため、このような構成は磁束に対するゲートあるいは弁として働く。外部の 磁界は、検出巻線と接続された電子回路を介して検出することができるように検 出巻線により生成された磁界と相互に作用する。磁束ゲート磁力計の出力信号は 、外部の磁界と線形的に比例する電圧である。このような特性を持つ装置からコ ンパスを容易に構成できることが理解されよう。

このようなコンパスは、例えば自動車、船舶および航空機の運行において有用で ある。

コンパスの用途においては、検出軸当たり少なくとも１つずつ２つ以上の磁力計 が一般に使用される。電子回路は、２つの直交軸に沿う磁界の変化についての情 報を処理して向きの情報を得る。２つの磁力計が通常同じ設計ならびに構造であ るため、各軸について個々に考察することができる。測定の信号／ノイズ比を向 上させるため、あるいは伏角を検出するため２つ以上の軸が時に使用される。

従来の磁力計は、２つ以上のコイル巻線と多数の電子回路からなっている。巻線 の一方は電子信号により駆動され、他の巻線の少な（とも一方は、駆動信号のみ で１よなくこれらの巻線の向きの変化の運動により生じる駆動される巻線および 検出巻線内の磁束の変化にも依存する出力を生じる。例えば、１９８１年１２月 ８日発行のＤｅｄｉｎａ　Ｏ，Ｍａｃｈ等の名義の米国特許第４．３０５．０３ ５号においては、各軸心に沿って検出するため２個のコイルが使用される。各コ イル対はそれ自体の電子要素を持ち、各コイル対は別個の小さな磁芯材料片上に 巻付、けられ、これらコイルは、電子コンパスとして使用されるジンバル付き支 持部に定置されている。６対のコイルの一方は、駆動信号が加えられる駆動コイ ルであり、他方のコイルは磁界検出コイルである。２軸コンパスの用途において は、検出コイルの各々が１つの面内の磁界の成分のみを検出し、１つの出力がコ イルの一方の軸に沿った磁界を表わし、他方は他のコイルの軸に沿った磁界を表 わす。各駆動コイルに加えられる駆動信号は三角形の波形を呈して、交互に反対 方向にコイル芯１部を飽和させる。加えられた磁界は、付勢サイクルの半分にお いて加算効果を有し、他の半分のサイクルにおいては減算効果を有して、検出さ れた波形に正味のＤＣレベルを確立する傾向を生じる。

このＤＣ成分は除去され、これを行うため必要な信号が印加磁界強さの表示とし て使用される。前記米国特許の第１図に示されるように、この発明の３つの示さ れた実施態様は上記の複数のコイルを要する許りでなく（各軸毎に）６つの演算 増幅器と多数の別の構成要素を必要とする。

２軸の検出のため３つのコイルと１つの駆動巻線を使用する磁束ゲート磁力計が 、米国ロードアイランド州ミドルトン市のＫＶＨＩｎｄｕｓｔｒｉｅｓ、　Ｉｎ ｃ、によりそのＫＶＨＰＣ１０３型磁束ゲート・コンパスおよび関連製品の一部 として販売されている。Ｋ　７１１社の文献によれば、そのセンサは、中心部に 自由に浮遊するリングコアを持つ円環体状の磁束ゲート磁力計を使用している。

このコアは、パーマロイ（登録商標）ブランドのテープで巻付けられたステンレ ス鋼リボンから作られている。

駆動磁界はこのコアに加えられ、駆動磁界との外部磁界の相互作用がコアの磁束 の非対称的な変化を生じる。

コアの磁束のこの変化が、コア上の二次巻線により検出され、その結果生じる信 号が次に処理される。

他の多重巻線磁束ゲート磁力計コンパスが、例えば、米国特許第３．８９９．８ ３４号および同第４．２７７、７５１号に示されている。

（発明の要約） しかし、小型の比較的安い磁界センサに対する用途が存在する。上記の米国特許 第４．２７７、７５１号は、例えば、ワット損が少ない磁力計の必要を示してい る。

従って、本発明の目的は、非常に低コストの磁力計の提供にある。

少なくとも上記の一部によれば、本発明の別の目的は、少゛ないコイル巻線数を 用いる磁力計の提供にある。

本発明の更に別の目的は、従来技術の磁力計より少ない回路構成要素を用いる磁 力計の提供にある。

（以下の詳細な説明を読めば更に明らかになろう）本発明の上記および他の目的 および利点は、１つの軸に沿って磁界を検出するため僅かに１つのコイル巻線し か必要としない磁力計を用いて達成される。磁力計は、高い透磁率の飽和し得る 磁芯材料の使用に依存し、作用力平衡フィードバック・ループを使用する。

磁芯の形状は用途に依存し、電流の検出のためには円環体状の磁芯が使用できる が、地磁界の検出には円筒状の磁芯が使用できる。

機能的には、本発明は、発振器、積分器および電圧制御された電流ソースを含む 。この発振器は、磁界検出要素としても働く飽和誘導子を使用する。この誘導子 の付勢は、下記の如（正と負の間で交番する。即ち、要約すれば、この誘導子は 、磁芯が飽和されたことを示す値を越えるまで電流誘導子が正の電圧で駆動され るまで誘導子が正の電圧で駆動され、この時駆動電圧は等しい大きさの負の値へ 切換わる。この負の駆動電圧は、誘導子に流れる電流が磁芯が反対方向に飽和さ れることを示す値を越えるまで印加され、この時駆動電圧は再び正の値へ切換わ る。外部から磁界が加えられなければ、零の平均誘導子電流が得られる。

しかし、外部から加えられた磁界は、磁芯をより容易に１つの方向に飽和させ、 他の方向にはそれほど容易には飽和させず、その結果平均誘導子電流の変化を生 じる。

駆動電圧のデユーティ・サイクルの公称値５０％からの逸脱は、零でない誘導子 電流の副次効果である。積分器は、平均電流における変化の補償を証するため用 いられる。この積分器からの補償電圧出力は更に、計器の出力信号を提供する。

本発明は、低電力量および低製造コストを伴う、使用の平衡により、また構造と 電子素子の簡素化によって、各軸毎に僅かに１回のコイル巻線しか必要としない ことで他と差別化される。

本発明については、参考として本文に包含される付随図面に関して読まれるべき 以降の詳細な説明を参照することにより更によく理解されよう。

（図面の簡単な説明） 図において、 第１図は、磁束平衡磁性材料の部分ブロック回路図、 第２図は、飽和し得る磁性材料における典型的な単純Ｂカーブの理想化図、 第３図は、本発明の誘導子に対する磁芯材料として使用できる３つの磁性材料の 観察されたＢ−Ｈカーブ、 第４図は、外部から加えられた磁界の効果を示す典型的なり−Ｈカーブの個々の 線形近似図、第５図は、誘導子の正味電流の計算に用いられた領域における印加 磁界の効果を示す図、 第６図は、本発明による磁力計の第１の実施態様の概略回路図、 第７図は、本発明による磁力計の第２の実施態様の概略回路図、および 暑８図は、補償駆動信号が補助巻線を介して検出巻線に対して加えられた、本発 明による磁力計の第３の実施態様の部分ブロック回路図である。

（実施例） 次に、本発明による基本的な磁束平衡磁力計の更に完全な機能の説明を、第１図 および後で識別される各図に関して行う。

第１図は、本発明のブロック図のみではなく、ブロックのいくつかの非常に基本 的な構成をも示している。要約すれば、磁力計ｌＯは、発振器１２、積分器１４ および電圧制御された電流ソース１６を含んでいる。

発振器１２の飽和誘導子２０は、磁界に応答する検出要素である。

電圧制御される電流ソース１６は、積分器１４の出力と誘導子２０の一端部間に 接続された１つの抵抗２２により提供される（誘導子２０の池端部はアースと接 続されている）。このため、電流ソースは積分器の出方側の可変電圧により駆動 され、この電圧はノード２１における電圧の積分値である。コンパレータ２４は 、誘導子に対する（従って、積分器に対する）駆動電圧の極性を制御する。コン パレータ２４は、誘導子２ｏの両端の電圧をその非反転入力側で受取り、基準電 圧がコンパレータの反転入力側へ与えられる。この基準電圧は、コンパレータの 出力側とアース間に直列に、バイポーラ電圧ソース（即ち、１対の逆接続された ツェナー・ダイオード）２６および抵抗２８を入れることにより得られ、この抵 抗はアースとバイポーラ電圧ソースソース間に接続されている。基準電圧は、ノ ード３４（抵抗２８とソース２６との接合点）における電圧である。コンパレー タ２４の出力はまた、ソース１６（即ち、抵抗２２）と誘導子２０とに直列抵抗 ３２を介して接続されている。

作動においては、誘導子２０は、誘導子に対する電流が誘導子の磁芯が飽和状態 にあることを示す値（この値はノード３４における基準電圧により確立される） を越えるまで、正の電圧で駆動される。この時、ノード３３における電圧は零に 変化し、コンパレータ３０は状態を切換え、これによりコンパレータ出力におけ る駆動電圧の極性が変化する。コンパレータは、抵抗３２の両端の電圧が電圧ソ ース２６を越える時切換わる。磁芯が逆の方向に飽和すると、類似の切換え動作 が生じる。磁芯の飽和を示す電流の値は、バイポーラ電圧ソース２６および抵抗 ２８により設定される。（このバイポーラ・ソースは抵抗で置換してもよいが、 コンパレータが切換わる電流がコンパレータ２４からの出力電圧の非対称性によ り、また誘導子２０の透磁率が飽和状態においては零ではないという事実によっ て影響を受けるおそれがあるため、エラーが増大しよう。）このため、飽和電流 の閾値は下式により与えられる。即ち、 但し、１１１．は飽和電流を表わし、ｖｌ　はバイポーラ電圧ソース出力の（無 符号の）大きさく即ち、コンパレータ２４の出力の制限された振り）を表わし、 Ｒ３２は抵抗３２の抵抗値を表わす。コンパレータ２４の出力における振りの値 は、コンパレータそれ自体により設定され、使用される電源の関数である。正お よび負のコンパレータ出力の振りの大きさの非対称性が二次エラーを生じる。も し電圧ソース２６が理想的であれば、このエラーは消滅する。

このように、発振の周波数は、駆動電圧、電流限界および誘導子磁芯の特性によ り決定される。誘導子の両端の長期の平均電圧は、周知のとおり零でなければな らない。このことは、フィードバック・ループが破壊されて（即ち、抵抗２２に 電流が流れない）誘導子２０を流れる電流は下式で与えられることを示唆する。

但し、’Ｖ　＊　ｗ　＋　＋　ｃ　ｈはコンパレータ２４の出力電圧を表し、Ｉ Ｌは誘導子２０に流れる電流電流を表す。組合わされた括弧［および］は、括弧 で括られた変数即ち数式の比較的長い期間にわたる平均を表す。

上記のごとく、外部から加えられる磁界は、１つの方向において磁芯の飽和を「 助け」、他の方向においては磁芯の飽和を「妨げる」。このことは、誘導子の平 均電流を零から離れて変化させるという結果を有する。

フィードバック・ループが抵抗２２において破壊されて平均導通電流が零でない 時、平均電圧は抵抗３２の両端に現れなければならない。このため、抵抗３２は 電流検出抵抗として働く。従って、外部の磁界が存在する場合は、誘導子２０に 対して加えられる駆動電圧は、抵抗３２が零でない値を有するという事実の直接 的な結果として他のものより半サイクルだけ低い。これは、更に、駆動電圧のデ ユーティ・サイクルを５０％から逸脱させる。

誘導子の両端の電圧の時間的平均値（即ち、［Ｖ＋、］）は零であるため、誘導 子２０の「頂部」の（即ち、接地されない）端部におけるノード３３は電流を加 算するノードとして使用することができ、このことは演算増幅器回路の反転入力 において「仮想アース」をとる使用法と類似の分析をもたらす。このため、積分 器１４の出力は抵抗２２の第１の端部と接続されるが、その他端部は加算ノード ３３と結合される。ノード３３に対するこの他方の接続は、コンパレータ２４の 非反転入力（仮想的に電流を流さない）と、抵抗３２の一端部である。その結果 、抵抗２２は電圧制御される電流ソースの如くに働き、フィードバック・ループ が閉じられると、積分器１４は抵抗２２を介する直流で抵抗３２を流れる平均電 流を置換するように機能する。

理想的な積分器を仮定すると、抵抗３２を流れる平均重責は零となり、発振器は ５０％のデニーテイ・サイクルへ戻る。抵抗３２を流れる電流は、外部の磁界を 丁度打ち消すため必要な誘導子の巻線に流れる電流である。

この作用が理想から外れる程度（即ち、この作用が理想から外れる程度（即ち、 打ち消しの程度）は、実現可能な積分器の有限の利得によって限定される。゛例 えば、温度による磁芯における透磁率の変化は、（実際の程度として抵抗２２を 流れる電流に影響を及ぼさない。この変化は積分器の出力電圧を変化させること もない。

積分器の電圧出力は、ノード３５における計器の出力信号である。出力電圧にお けるリップルは、積分器の時定数と発振器の周波数に依存している。

第１図において使用されるフィードバック・ループは、作用力平衡型のものであ る。単線巻きのトポロジーを可能にすることに加えて、このループは磁界の変動 に対する応答を線形化して計器の入力範囲を拡張する。

外部の磁界の印加が如何にして発振器の作動に影響を及ぼすかの更に詳細な説明 については、第２図に示した簡単なり−Ｈカーブ５０を参照されたい。同図にお いて、ｙ軸はボルト・秒／メートル単位で測定される磁束密度Ｂを表す。円筒状 の誘導子の巻線内の領域に注目して、磁束密度は印加電圧の積分に比例して増加 することになる。即ち、 但し、Ａは平方メートル単位の円筒の断面積である。

ｙ軸は磁界強さＩ］を表し、これはアンペア回数／メートル単位で測定すること ができる。この場合、「メートル」は「有効磁力線経路長さ」の測定を表す。

これは、小さな断面の円環体状磁芯の周囲として見做すのが最も容易である。円 筒状の磁芯の場合は、前記経路の一部は磁芯内にあり、一部は周囲の空気中にあ る。

磁界の強さは、電流の値が全アンペア回数に対して同じであるため、与えられた 電流においては誘導子における巻数に比例する。即ち、 但し、ＴＬは誘導子の電流を表し、Ｎ、は巻数を表し、ｍは磁力線経路の長さを 表す。

磁力計の作動は、誘導子の磁芯におけるヒステリシス効果に感応し、そのため磁 芯材料は適正なヒステリシス品質を求めて選定されなければならない。一般に、 磁芯材料の残留磁化５２が小さければ小さいほど、ヒステリシスにより影響を受 けやすいオフセット電流が小さくなる。

第３図は、いくつかの磁芯材料に対する典型的なり−Ｈカーブ、即ちスーパーマ ロイに対するカーブ５４．０ｒｔｈｏｎｏｌ　Ｃ３ｐａｎｇ＆　Ｃｏｍｐａｎｙ 、米国ペンシルバニア州パトラ−）に対するカーブ５６、およびＳｉｌｅｃｔｒ ｏｎ（Ａｌｌｅｇｈｅｎｙ　Ｌｕｄｌｕｍ　５ｔｅｅｌ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏ ｎ、同国ペンシルバニア州ピッツバーグの登録商標）に対するカーブ５８を示し ている。各材料は、その飽和磁束密度ＣＢ　、、、）、透磁率（Ｕ）およびＢ− Ｈカーブ（特に、「隅部」の形状）と特徴とする。スーツく一マロイは、「方形 ル−プ材」と呼ばれ、一方５ｉｌｅｃｔｒｏｎは「円形ループ」と呼ばれること もある。

説明を更に簡単にするため、Ｂ−Ｈカーブに対して近似法を用い、ヒステリシス を無視してカーブ形状番二対する個々の線形モデルを提起する。この近似法（よ 第４図に示される。同図において、Ｈ＊　ａ　ｔより大きなＨの値については、 Ｂは零ではなくｕより実質的に小さな透磁率Ｕ、１．で増加する。透磁率Ｕは、 Ｂ　ｓａｔ／　Ｈｓａｔとして定義することができる。外部の磁界Ｈｅ　ｘ　ｔ 　　が存在する場合、発振器はあたかもＢ−Ｈカーブ６０がＨ軸に沿って原点か ら（例えば、カーブ６２の位置へ）ずれるかのように働くことになる。この動き は、定常電流により二次巻線により、あるいは単一巻線と並列の電流ソースによ って生じるものと等しいことになる。

このため、電流波形１＋、（１）における非対称性をもたらす。

グラフの説明もまた行い、第５図に関して論述しよう。Ｒ３□が小さく飽和時の 透磁率が零である仮定すると、「動作点」は、飽和透磁率が零であるため、電圧 Ｖの符号と共にＢ軸に沿って−Ｂ　ｌｉｗ＋と＋Ｂ１６．の間に一定の早さで電 流限界、即ち「隅部」にお（Ｘで方向を変化しながら移動する。外部の磁界の存 在特番こ番よ、動作点はＢ軸の片側において他の側よりも更に時間を費やし、従 って正味の誘導子電流の計算に用いる結果として得る面積（即ち、第５図に示さ れるＱとｒ）は等しくない。このことは、誘導子電流の平均値が印加磁界により 生じるものと丁度大きさが等しく方向が反対であることを示唆する。

この作動についての別の考え方は、発振器の動作点が「平均化」できＢ−Ｈカー ブ上の１つの点として表すことができることである。磁芯の明瞭なり−Ｈカーブ は全てのＨ，ｅ　ｊ　ｔに対してＨ軸に関して対称的であるため、平均値Ｂは常 に零となる。このことは、前にそうであったように、誘導子の両端の時間的な平 均電圧が零であるとしたものと同じである。「平均値」ＨはＨ，、、と大きさが 等しく方向が反対となる。飽和の「曲折部（ｋｎｅｅｓ）　Ｊ即ち「隅部」は、 Ｂを既知の値Ｂ１．．に強制考えることができる。即ち、 電流制限の変化に対するＢ１、の感度がｕ　ｓｓｔに反比例することに注意。

半サイクルにわたる平均誘導子電流は、これは、第５図における２つの面積ｑお よびｒの和である。即ち、 第６図は、全ての成分値を示す本発明の簡単な実施態様の完全な概略図を提示す る。増幅器２４および７２は、同じパッケージにおける同じ基板上の多数の市販 される演算増幅器でよく、これがコストおよび大きさを最小限度に抑えることに なる。積分器は、回路の設計者には周知の形式の一般的な非反転積分器により提 供される。

ソース２６におけるツェナー・ダイオード２６Ａおよび２６Ｂは、６．２　　ボ ルトのツェナー電圧を定格とする。コンデンサ８４を用いて、コンパレータが両 方のその入力および出力が全て零となる安定状態に捕捉状態となることを阻止す ることにより発振を保証し、コンデンサ８４の付設により、両入力はコンパレー タ出力が零に経て切換わると同時に零にならないようになる。このような計器を 用いて、約１０ｍＶ／ｍＧａｕｓｓの感度が観察では、要素２４は、実際には通 常の演算増幅器ではなく真の電圧コンパレータである。バイポーラ電圧ソース２ ６において示したツェナー・ダイオードは、その入力に対して出力を反転させる 積分器（即ち、要素９４および関連要素）を持ち、この積分器の二次側（即ち、 要素１０６および関連要素）が積分器の出力の適正位相に再び反転する。誘導子 は、米国ペンシルバニア州パトラ−のｌｌａｇｎｅｔｉｃｓ、　　Ｉｎｃ、製の モデル５００８６−２Ｆ円環体状磁芯上の約５０回の巻線を有する。コンパレー タの固有のヒステリシスがコンデンサ８４の必要をなくすことに注目されたい。

本発明についてはその多くの実施態様を記述したが、本文に明示的に記載されな い種々の変更、修正および改善がそれにも拘わらず示唆され、かつ本発明が関与 する技術に習熟する者には容易に恋着されよう筈である。例えば、本発明の実施 態様は単線巻きの誘導子組立体の使用に限定される必要はない。同じ原理が２回 以上の巻線の装置において使用することもできる。

例えば、第８図に示されるように、補償電流は、誘導子の電流の零からの逸脱を （直接あるいは間接的に）検出して、抵抗２２の代わりに別の（補助的な）巻線 １１２を介して補償駆動電圧を供給する回路１１０により供給することもできる 。このため、本文の論議は例示であり限定するものではない。記載から明らかに なる程度に、これらの変更、修正は以降の請求の範囲およびこれに相当するもの によってのみ限定される。

ＦＩＧ、１ 浄書（内容に変更なし） 浄書（内容に変更なし） 第　３　回 浄書（内容に変更なし） 第　４ｖＪ −電：、穴Ｊ艮早　　　寸Ｊル）Ｏ≠がＦ　ＩＧ、６ ３コＯｆ 浄書（内容に変更なし） 補正書の翻訳文提出書 （特許法第１８４条の８） 特許庁長官　　吉　１）文毅　殿 １、特許出願の表示 ＰＣＴ／ＵＳ８８１０２９２７ ２、発明の名称 磁束平衡磁力計 ３、特許出願人 住　所　　アメリカ合衆国マサチューセッツ州０２０６２．ノーウ・ソド。

インダストリアル・パーク、ルート　１名　称　　アナロルデイバイセス・イン コーホレーテッド４、代理人 住所　　東京都千代田区大手町二丁目２番１号新大手町ビル　２０６区 ５、補正書の提出日 → 明　　　　細　　　　書 磁束平衡磁力計 （技術分野） 本発明は、磁力計即ち磁界の検出および測定のための計器に関する。特に、本発 明は、１回以上の巻線を持つ検出軸当たり単線巻きのみを有するコイルを使用し 、磁束平衡原理に従って作動する新しい形式の磁力計に関する。

（背景技術） 磁力計は、磁界を測定して磁界の強さと関連する信号を生じる装置である。磁力 計は、長い間周知であり、多くの用途を有する。性格的に機械的なものおよび電 気的および電子的なものを含むいくつかの形式の磁力計が存在する。１つの一般 的な電子磁力計の形式は、磁束ゲート磁力計と呼ばれる。磁束ゲート磁力計は、 検出巻線が周囲に設けられる磁芯を飽和および不飽和状態にすることにより作動 する。磁芯の飽和および不飽和の作用は、同じ磁芯における駆動巻線に対し加え られる駆動信号により生じる。この駆動巻線は、検出巻線を介して磁力線を交互 に集中して磁力線を弛張させる。このため、このような構成は磁束に対するゲー トあるいは弁として働く。外部の磁界は、検出巻線と接続された電子回路を介し て検出することができるように検出巻線により生成された磁界と相互に作用する 。磁束ゲート磁力計の出力信号は、外部の磁界と線形的に比例する電圧である。

このような特性を持つ装置からコンパスを容易に構成できることが理解されよう 。このようなコンパスは、例えば自動車、船舶および航空機の運行において有用 である。

コンパスの用途においては、検出軸当たり少なくとも１つずつ２つ以上の磁力計 が一般に使用される。電子回路は、２つの直交軸に沿う磁界の変化についての情 報を処理して向きの情報を得る。２つの磁力計が通常同じ設計ならびに構造であ るため、各軸について個々に考察することができる。測定の信号／ノイズ比を向 上させるため、あるいは伏角を検出するため２つ以上の軸が時に使用される。

従来の磁力計は、２つ以上のボイル巻線と多数の電子回路からなっている。巻線 の一方は電子信号により駆動され、他の巻線の少なくとも一方は、駆動信号のみ ではなくこれらの巻線の向きの変化の運動により生じる駆動される巻線および検 出巻線内の磁束の変化にも依存する出力を生じる。

例えば、１９６９年８月１２日発行の八ｎｄｅｒｓｏｎの米国特許第３．４６１ ．３８２号は、第１の誘導子を相反する方何の飽和状態に交互に駆動するための 駆動回路を有する磁力計を開示している。この駆動回路の出力はまた、条件付は 回路を経て誘導子に与えられる。外部の磁界の存在は、駆動回路のデユーティ・ サイクルを５０％から逸脱させる。誘導子はこのデユーティ・サイクルを平均化 して、外部の磁界の関数である出力電流を生じる。誘導子のこの平均電流出力は １、第１の巻線における平均電流を補償する磁芯上の二次巻線に対して与えられ る。

別の１９８１年１２月８日発行のＤｅｄｉｎａ　Ｏ，Ｍａｃｈ等の名義の米国特 許第４．３０５．０３５号（以下本文においては、Ｍａｃｈ）は、抵抗を介して 誘導子と接続された積分器を備えた磁力計を開示している。この積分器の出力に おける信号は、磁界の強さと関連付けられている。Ｍａｃｈにおいては、２個の コイルが各軸に沿って検出するために用いられている。

各コイル対は、それ自体の電子素子を持ち、各コイル対は個々の小さな芯部材料 片上に巻付けられ、これらコイルは電子コンパスとして使用されるためジンバル 付きの支持部に定置される。６対のコイルの一方は駆動信号が加えられる駆動コ イルであり、他方のコイルは磁界検出コイルである。２軸コンパスの用途におい ては、検出コイルの各々が１つの面内の磁界の成分のみを検出し、１つの出力が コイルの一方の軸に沿った磁界を表わし、他方は池のコイルの軸に沿った磁界を 表す。

各駆動コイルに加えられる駆動信号は三角形の波形を呈して、交互に反対方向に コイル磁芯を飽和させる。

加えられた磁界は、付勢サイクルの半分において加算効果を有し、他の半分のサ イクルにおいては減算効果を有して、検出された波形に正味のＤＣレベルを確立 する傾向を生じる。このＤＣ成分は除去され、これを行うため必要な信号が印加 磁界強さの表示として使用される。前記米国特許の第１図に示されるように、こ の発明の３つの示された実施態様は上記の複数のコイルを要する詐りでなく（各 軸毎に）６つの演算増幅器と多数の別の構成要素をも必要とする。

２軸の検出のため３つのコイルと１つの駆動巻線を使用する磁束ゲート磁力計が 、米国ロードアイランド州ミドルトン市のＫＶＩＩ　Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ、　 Ｉｎｃ、によりそのＫＶＩＩ　ＰＣ１０３型磁束ゲート・コンパスおよび関連製 品の一部として販売されている。Ｋ　Ｖ　１１社の文献によれば、そのセンサは 、中心部に自由に浮遊するリングコアを持つ円環体状の磁束ゲート磁力計を使用 している。このコアは、パーマロイ（登録商標）ブランドのテープで巻付けられ たステンレス鋼リボンから作られている。

駆動磁界はこのコアに加えられ、駆動磁界との外部磁界の相互作用がコアの磁束 の非対称的な変化を生じる。コアの磁束のこの変化が、コア上の二次巻線により 検出され、その結果生じる信号が次に処理される。

ヨーロッパ特許出願第００６５５８９号は、規則的な方形波形を持つコイルを指 向するため飽和し得るコア上に巻付けられたコイルおよび回路を含む磁力計を開 示している。外部の磁界の存在が、誘導子の両端に生じる電圧のデユーティ・サ イクルを外部磁界の強さと比例的に変化させる。本装置は、次に、デユーティ・ サイクルと標準的なデユーティ・サイクル間のさせを測定して、外部磁界の強さ を決定する。

他の多重巻線磁束ゲート磁力計コンパスが、例えば、米国特許第３．８９９．８ ３４号および同第４．２７７、７５１号に示されている。米国特許第４．２７７ 、７５１号は、磁力計の駆動巻線に流れる電流を平均化する積分器を使用する。

この積分器の出力は、抵抗を介して誘導子と接続されている。この積分器の接続 は、誘導子に対して外部磁界により生じる平均電流を補償する信号を与える。

（発明の要約） しかし、小型の比較的安い磁界センナに対する用途が存在す志。上記の米国特許 第４．２７７、７５１号は、例えば、ワット損が少ない磁力計の必要を示してい る。

従って、本発明の目的は、非常に低コストの磁力計の提供にある。

少なくとも上記の一部によれば、本発明の別の目的は、少ないコイル巻線数を用 いる磁力計の提供にある。

本発明の更に別の目的は、従来技術の磁力計より少ない回路構成要素を用いる磁 力計の提供にある。

（以下の詳細な説明を読めば更に明らかになろう）本発明の上記および他の目的 および利点は、１つの軸に沿って磁界を検出するため１回以上の巻線を持つ１つ のコイル巻線しか必要としない磁力計を用いて達成される。磁力計は、高い透磁 率の飽和し得る磁芯材料の使用に依存し、作用力平衡フィードバック・ループを 使用する。磁芯の形状は用途に依存し、電流の検出のためには円環体状の磁芯が 使用できるが、地磁界の検出には円筒状の磁芯が使用できる。

機能的には、本発明は、発振器、積分器および電圧制御された電流ソースを含む 。この発振器は、磁界検出要素としても働く飽和誘導子を使用する。この誘導子 の付勢は、下記の如く正と負の間で交番する。即ち、要約すれば、この誘導子は 、誘導子に流れる電流が磁芯が飽和されたことを示す値を゛越えるまで正の電圧 で駆動され、この時駆動電圧は等しい大きさの負の値へ切換わ名。この負の駆動 電圧は、誘導子に流れる電流が磁芯が反対方向に飽和されることを示す値を越え るまで印加され、この時駆動電圧は再び正の値へ切換わる。

外部から磁界が加えられなければ、零の平均誘導子電流が得られる。しかし、外 部から加えられた磁界は、磁芯をより容易に１つの方向に飽和させ、他の方向° にはそれほど容易には飽和させず、その結果平均誘導子電流の変化を生じる。駆 動電圧のデユーティ・サイクルの公称値５０％からの逸脱は、零でない誘導子電 流の副次効果である。積分器は、平均電流における変化の補償を証するため用い られる。この積分器からの補償電圧出力は更に、計器の出力信号を提供する。

本発明は、低電力量および低製造コストを伴う、使用の平衡により、また構造と 電子素子の簡素化によって、各軸毎に僅かに１回のコイル巻線しか必要としない ことで他と差別化される。

本発明については、参考として本文に包含される付随図面に関して読まれるべき 以降の詳細な説明を参照することにより更によく理解されよう。

（図面の簡単な説明） 図において、 第１図は、磁束平衡磁性材料の部分ブロック回路図、 第２図は、飽和し得る磁性材料における典型的な単純Ｂカーブの理想化図、 第３図は、本発明の誘導子に対する磁芯材料として使用できる３つの磁性材料の 観察されたＢ−Ｈカーブ、 第４図は、外部から加えられた磁界の効果を示す典型的なり　−Ｈカーブの個々 の線形近似図、第５図は、誘導子の正味電流の計算に用いられた領域における印 加磁界の効果を示す図、 第６図は、本発明による磁力計の第１の実施態様の概略回路図、 第７図は、本発明による磁力計の第２の実施態様の概略回路図、および 第８図は、補償駆動信号が補助巻線を介して検出巻線に対して加えられた、本発 明による磁力計の第３の実施態様の部分ブロック回路図である。

（実施例） 次に、本発明による基本的な磁束平衡磁力計の更に完全な機能の説明を、第１図 および後で識別される各図に関して行う。

第１図は、本発明のブロック図のみではなく、ブロックのいくつかの非常に基本 的な構成をも示している。要約すれば、磁力計１０は、発振器１２、積分器１４ および電圧制御された電流ソース１６を含んでいる。

発振器１２の飽和誘導子２０は、磁界に応答する検出要素である。

電圧制御される電流ソース１６は、積分器１４の出力と誘導子２０の一端部間に 接続された１つの抵抗２２により提供される（誘導子２０の他端部はアースと接 続されている）。このため、電流ソースは積分器の出力側の可変電圧により駆動 され、この電圧はノード２１における電圧の積分値である。コンパレータ２４は 、誘導子に対する（従って、積分器に対する）駆動電圧の極性を制御する。コン パレータ２４は、誘導子２０の両端の電圧をその非反転入力側で受取り、基準電 圧がコンパレータの反転入力側へ与えられる。この基準電圧は、コンパレータの 出力側とアース間に直列に、バイポーラ電圧ソース（即ち、１対の逆接続された ツェナー・ダイオード）２６および抵抗２８を入れることにより得られ、この抵 抗はアースとバイポーラ電圧ソース間に接続されている。

基準電圧は、ノード３４（抵抗２８とソース２６との接合点）における電圧であ る。コンパレータ２４の出力はまた、ソース１６（即ち、抵抗２２）と誘導子２ ０とに直列抵抗３２を介して接続されている。

作動においては、誘導子２０は、誘導子に対する電流が誘導子の磁芯が飽和状態 にあることを示す値（この値はノード３４における基準電圧により確立される） を越えるまで、正の電圧で駆動される。この時、ノード３３における電圧は零に 変化し、コンパレータ３０は状態を切換え、これによりコンパレータ出力におけ る駆動電圧の極性が変化する。コンパレータは、抵抗３２の両端の電圧がソース ２６の両端の電圧を越える時切換わる。磁芯が逆の方向に飽和すると、類似の切 換え動作が生じる。

磁芯の飽和を示す電流の値は、バイポーラ電圧ソース２６および抵抗２８により 設定される。（このバイポーラ・ソースは抵抗で置換してもよいが、コンパレー タが切換わる電流がコンパレータ２４からの出力電圧の非対称性により、また誘 導子２０の透磁率が飽和状態においては零ではないという事実によって影響を受 けるおそれがあるため、エラーが増大しよう。）このため、飽和電流の閾値は下 式により与えられる。即ち、Ｖ２ 但し、Ｉ　Ｉ＋、は飽和電流を表わし、ｖｌ　はバイポーラ電圧ソース出力の（ 無符号の）大きさく即ち、コンパレータ２４の出力の制限された振り）を表わし 、Ｒ８，は抵抗３２の抵抗値を表わす。コンパレータ２４の出力における振りの 値は、コンパレータそれ自体により設定され、使用される電源の関数である。正 および負のコンパレータ出力の振りの大きさの非対称性が二次エラーを生じる。

もし電圧ソース２６が理想的であれば、このエラーは消滅する。

このように、発振の周波数は、駆動電圧、電流限界および誘導子磁芯の特性によ り決定される。誘導子の両端の長期の平均電圧は、周知のとおり零でなければな らない。このことは、フィニドバック・ループが破壊されて（即ち、抵抗２２に 電流が流れない）誘導子２０を流れる電流は下式で与えられることを示唆する。

但し、Ｖ　５ｗ１ｔｃｈはコンパレータ２４の出力電圧を表し、１、は誘導子２ ０に流れる電流電流を表す。組合わされた括弧［および］は、括弧で括られた変 数即ち数式の方向において磁芯の飽和を「助け」、池の方向においては磁芯の飽 和を「妨げる」。このことは、誘導子の平均電流を零から離れて変化させるとい う結果を有する。

フィードバック・ループが抵抗２２において破壊されて平均導通電流が零でない 時、平均電圧は抵抗３２の両端に現れなければならない。このため、抵抗３２は 電流検出抵抗として働く。従って、外部の磁界が存在する場合は、誘導子２０に 対して加えられる駆動電圧は、抵抗３２が零でない値を有するという事実の直接 的な結果として池のものより半サイクルだけ低い。これは、更に、駆動電圧のデ ユーティ・サイクルを５０％から逸脱させる。

誘導子の両端の電圧の時間的平均値（即ち、［Ｖ、］　）は零であるため、誘導 子２０の「頂部」の（即ち、接地されない）端部におけるノード３３は電流を加 算するノードとして使用することができ、このことは演算増幅器回路の反転入力 において「仮想アース」をとる使用法と類似の分析をもたらす。このため、積分 器１４の出力は抵抗２２の第１の端部と接続されるが、その他端部は加算ノード ３３と結合される。ノード３３に対するこの他方の接続は、コンパレータ２４の 非反転入力（仮想的に電流を流さない）と、抵抗３２の一端部である。その結果 、抵抗２２は電圧制御される電流ソースの如くに働き、フィードバック・ループ が閉じられると、積分器１４は抵抗２２を介する直流で抵抗３２を流れる平均電 流を置換するように機能する。

理想的な積分器を仮定すると、抵抗３２を流れる平均電流は零となり、発振器は ５０％のデユーティ・サイクルへ戻る。抵抗３２を流れる電流は、外部の磁界を 丁度打ち消すため必要な誘導子の巻線に流れる電流である。この作用が理想から 外れる程度（即ち、打ち消しの程度）は、実現可能な積分器の有限の利得によっ て限定される。例えば、温度による磁芯における透磁率の変化は、（実際の程度 として抵抗２２を流れる電流に影響を及ぼさない。この変化は積分器の出力電圧 を変化させる積分器の電圧出力は、ノード３５における計器の出力信号である。

出力電圧におけるリップルは、積分器の時定数と発振器の周波数に依存している 。

第１図において使用されるフィードバック・ループは、作用力平衡型のものであ る。単線巻きのトポロジーを可能にすることに加えて、このループは磁界の変動 に対する応答を線形化して計器の入力範囲を拡張する。

外部の磁界の印加が如何にして発振器の作動に影響を及ぼすかの更に詳細な説明 については、第２図に示した簡単なり　−Ｈカーブ５０を参照されたい。同図に おいて、ｙ軸はボルト・秒／メートル単位で測定される磁束密度Ｂを表す。円筒 状の誘導子の巻線内の領域に注目して、磁束密度は印加電圧の積分に比例して増 加することになる。即ち、 但し、Ａは平方メートル単位の円筒の断面積である。

ｙ軸は磁界強さＬｌを表し、これはアンペア回数／メートル単位で測定すること ができる。この場合、「メートル」は「有効磁力線経路長さ」の測定を表す。

これは、小さな断面の円環体状磁芯の周囲として見做すのが最も容易である。円 筒状の磁芯の場合は、前記経路の一部は磁芯内にあり、一部は周囲の空気中にあ る。磁界の強さは、電流の値が全アンペア回数に対して同じであるため、与えら れた電流においては誘導子における巻数に比例する。即ち、但し、ＩＬは誘導子 の電流を表し、Ｎ、は巻数を表し、ｍは磁力線経路の長さを表す。

磁力計の作動は、誘導子の磁芯におけるヒステリシス効果に感応し、そのため磁 芯材料は適正なヒステリシス品質を求めて選定されなければならない。一般に、 磁芯材料の残留磁化５２が小さければ小さいほど、ヒステリシスにより影響を受 けやすいオフセット電流が小さくなる。

第３図は、いくつかの磁芯材料に対する典型的なり−Ｈカーブ、即ちスーパーマ ロイに対するカーブ５４、０ｒｔｈｏｎｏｌ　（Ｓｐａｎｇ　＆　Ｃｏｍｐａｎ ｙ、米国ペンシルバニア州パトラ−）に対するカーブ５６、およびＳｉｌｅｃｔ ｒｏｎ（Ａｌｌｅｇｈｅｎｙ　Ｌｕｄｌｕｍ　５ｔｅｅｌ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉ ｏｎ、同国ペンシルバニア州ビッッパーグの登録商標）に対するカーブ５８を示 している。各材料は、その飽和磁束密度ＣＢ、、、）、透磁率（Ｕ）およびＢ　 −Ｈカーブ（特に、「隅部」の形状）と特徴とする。スーパーマロイは、「方形 ループ材」と呼ばれ、一方５ｉｌｅｃｔｒｏｎは「円形ループ」と呼ばれること もある。

説明を更に簡単にするため、Ｂ−１４カーブに対して近似法を用い、ヒステリシ スを無視してカーブ形状に対する個々の線形モデルを提起する。この近似法は第 ４図に示される。同図において、１−１　、　、　、より大きなＨの値について は、Ｂは零ではなくｕより実質的に小さな透磁率μｓａｔで増加する。透磁率μ は、Ｂ　＠　ａ　ｌ　／　Ｈ＠　ＩＩ　１として定義することができる。外部の 磁界Ｈ、、、が存在する場合、発振器はあたかもＢ−Ｈカーブ６ｏがＨ軸に沿っ て原点から（例えば、カーブ６２の位置へ）ずれるかのように働くことになる。

この動きは、定常電流により二次巻線により、あるいは単一巻線と並列の電流ソ ースによって生じるものと等しいことになる。

このため、電流波形１．、（ｔ）における非対称性をもたらす。

グラーフの説明もまた行い、第５図に関して論述しよう。Ｒ３□が小さく飽和時 の透磁率が零である仮定すると、「動作点」は、飽和透磁率が零であるため、電 圧Ｖの符号と共にＢ軸に沿って−Ｂ１．．と十Ｂ　ｌｉｅの間に一定の早さで電 流限界、即ち「隅部」において方向を変化しながら移動する。外部の磁界の存在 時には、動作点はＢ軸の片側において他の側よりも更に時間を費やし、従って正 味の誘導子電流の計算に用いる結果として得る面積（即ち、第５図に示されるＱ とｒ）は等しくない。このことは、誘導子電流の平均値が印加磁界により生じる ものと丁度大きさが等しく方向が反対であることを示唆する。

この作動についての別の考え方は、発振器の動作点が「平均化」できＢ−Ｈカー ブ上の１つの点として表すことができることである。磁芯の明瞭なり−Ｈカーブ は全てのＨｃ　ｔ　＋に対してＨ軸に関して対称的であるため、平均値Ｂは常に 零となる。このことは、前にそうであったように、誘導子の両端の時間的な平均 電圧が零であるとしたものと同じである。「平均値」ＨはＨｅ　Ｊ　Ｉと大きさ が等しく方向が反対となる。飽和の「曲折部（ｋｎｅｅｓ）　Ｊ即ち「隅部」は 、Ｂを既知の値Ｂ　ｍａｔに強制することにより、積分定数Ｃをリセットする一 方法と考えることができる。即ち、 Ｂ　　＝　　Ｖｄｔ＝　　Ｊ　　Ｖｄｔ＝　　）Ｖｄｔ＋　　Ｃ，−−０電流制 限の変化に対するＢ９．、の感度がμ、１に反比例することに注意。

半サイクルにわたる平均誘導子電流は、これは、第５図におＩｆる２つの面積ｑ およびｒの和である。即ち、 第６図は、全ての成分値を示す本発明の簡単な実施態様の完全な概略図を提示す る。増幅器２４および７２は、同じパッケージにおける同じ基板上の多数の市販 される演算増幅器でよく、これがコストおよび大きさを最小限度に抑えることに なる。積分器は、回路の設計者には周知の形式の一般的な非反転積分器により提 供される。ソース２６におけるツェナー・ダイオード２６Ａおよび２６Ｂは、６ ．２ボルトのツェナー電圧を定格とする。コンデンサ８４を用いて、コンパレー タが両方のその入力および出力が全て零となる安定状態に捕捉状態となることを 阻止することにより発振を保証し、コンデンサ８４の付設により、両入力はコン パレータ出力が零に経て切換わると同時に零にならないようになる。

このような計器を用いて、約１００Ｃ）　ｖｏｌｔ−秒／ボの感度が観察された 。

僅かにより精密な構成が第７図に示されている。同図では、要素２４は、実際に は通常の演算増幅器ではなく真の電圧コンパレータである。バイポーラ電圧ソー ス２６において示したツェナー・ダイオードは、その入力に対して出力を反転さ せる積分器（即ち、要素９４および関連要素）を持ち、この積分器の二次側（即 ち、要素１０６および関連要素）が積分器の出力の適正位相に再び反転する。誘 導子は、米国ペン゛シルバニア州パトラ−のＭａｇｎｅｔｉｃｓ、　Ｉｎｃ、製 のモデル５００８６−２Ｆ円環体状磁芯上の約５０回の巻線を有する。コンパレ ータの固有のヒステリシスがコンデンサ８４の必要をなくすことに注目されたい 。

本発明およびその多くの実施態様を記述したが、本文に明示的に記載されない種 々の変更、修正および改善がそれにも拘わらず示唆され、かつ本発明が関与する 技術に習熟する者には容易に恋着されよう。例えば、本発明の実施態様は単線巻 きの誘導子組立体の使用に限定される必要はない。同じ原理が２回以上の巻線の 装置において使用することもできる。例えば、第８図に示されるように、補償電 流は、誘導子の電流の零からの逸脱を（直接あるいは間接的に）検出して、抵抗 ２２の代わりに別の（補助的な）巻線１１２を介して補償駆動電圧を供給する回 路１１０により供給することもできる。このため、本文の論議は例示であり限定 するものではない。記載から明らかになる程度に、これらの変更、修正は以降の 請求の範囲およびこれに相当するものによってのみ限定される。

請求の範囲 １．飽和し得る材料の磁芯上に巻付けられた１巻き以上の巻線を有する１つのコ イル（２０）を有する誘導子を含み、該誘導子は第１および第２のリードを有し 、該第２のリードはアースと接続され、出力が第１の正の電圧と第２の負の電圧 との間で切換え自在である電圧ソース（２４）を含み、該第１および第２の電圧 は実質的に等しい大きさであり、第１の抵抗（３２）を含み、該第１の抵抗は前 記電圧ソースの出力と接続された第１のリードを有し、入力と出力とを持つ積分 器（１４）と、第２の抵抗（２２）とを含み、該第２の抵抗は前記積分器の出力 と接続された第１のリードを有し、前記電圧ソースの出力に応答して基準電圧を 生じる手段（２６）を含み、前記誘導子により検出された磁界の強さ切換えが制 御条件に応答し、該制御条件は前記基準電圧および誘導子の両端の電圧の振幅間 の差であり、該差は前記磁芯の飽和を示し、 前記第１および第２の抵抗は各々第２のリードを有し、該第２のリードは前記誘 導子の前記第１のリードと接続され、 ・前記積分器の入力は、電圧ソースの出力と接続されることを特徴とする計器。

２、第１のリードが接地された飽和し得る磁芯の誘導子を用いる発振器（１０） と、入力結線と出力結線とを有して該出力結線において前記入力結線に対して加 えられた電圧の積分を実質的に表す信号を生じる積分器（１４）と、前記誘導子 の第２のリードに対して該誘導子の出力と共に変化する電流を与えることにより 、該誘導子の出力結線における信号が誘導子に存在する磁界の強さと直接関連さ せられる手段（２２または１１０）を含み、前記発振器は電圧ソース（２４）を 有する磁界を測定する計器において、 前記電圧ソースの出力を、 （ｉ）前記誘導子の磁芯の１つの方向における飽和に応答して、第１の正の電圧 から第２の負の電圧へ、（ｉｉ）前記誘導子の磁芯の反対の方向における飽和に 応答して、前記第２の負の電圧から前記第１の正の切換えさせる手段を設け、 前記積分器の入力結線が前記電圧ソースの出力と接続されることを特徴とする計 器。

３、前記積分器の出力と共に変化する電流を誘導子に加える手段が、電圧制御さ れる電流ソース（２２）を含むことを特徴とする請求項２記載の計器。

４、前記電圧制御される電流ソース（２２）が前記積分器（１４）の出力と前記 誘導子（２０）間に接続された抵抗（２２）であることを特徴とする請求項３記 載の５、前記磁芯上の第２の巻線を更に含み、前記誘導子に対して前記積分器の 出力と共に変化する電流を加える計器。

手段が、該積分器の出力に応答して前記第２の巻線を駆動する手段を含むことを 特徴とする請求項２記載の計器。

６、前記電圧ソースの出力を切換えさせる前記手段が、 （ｉ）該前記電圧ソースの出力と前記誘導子の前記第２のリードとの間に接続さ れた抵抗（３２）と、（ｉ）前記誘導子の磁芯の飽和を表わす該誘導子の前記一 方のリードにおける電圧の変化を検出する手段とを含むことを特徴とすることを 特徴とする２項記載の計器。

７、電位エネルギの蓄積のため誘導子を主たる要素として誘導子を有する磁力計 であって、飽和し得る磁芯材料上に巻付けられた１回以上の巻線を有する単一の 巻線（２０）と、該誘導子の巻線の第１のリードと接続された第１のリードを有 する第１の抵抗（３２）と、接地された誘導子巻線の第２のリードと、入力と出 力とを有する積分器（１４）と、該積分器の出力と前記誘導子の第１のリードと の間に接続されて、該誘導子に対して外部の磁界により生じる平均誘導子電流に おける変化を補償する信号を与える手段（２２または１１０）とを有し、前記磁 力計の出力が前記誘導子の出力に現れる磁力計において、 反転入力と、非反転入力と、出力とを有するコンパレータ（２４）設け、 該コンパレータの非反転入力が前記誘導子巻線（２０）の第１のリードと接続さ れ、 前記コンパレータの出力と接続されて、該コンパレータの出力から得る基準電圧 を確立する手段（２６）を設け、 前記コンパレータの反転入力が前記基準電圧を受取るよう接続され、 前記積分器の入力が前記コンパレータの出力と接続される ことを特徴とする磁力計。

８、前記誘導子に対し補償する信号を与える前記手段が、前記積分器の出力と前 記誘導子巻線の第１のリードとの間に作用的に接続された第２の抵抗（２２）を 含むことを特徴とする請求項７記載の磁力計。

９、前記積分器の出力と共に変化する信号を前記誘導子に対して加える前記手段 が、磁芯上の第２の巻線（１１２）と前記積分器の出力信号に応答して該第２の 巻線を駆動する手段（１１０）とを含むことを特徴とする請求項７記載の磁力計 。

１０、基準電圧を確立する前記手段が、（ｉ）一方のリードが前記コンパレータ の出力と接続される、直列に逆接続された１一対のツェナー・ダイオード（２６ ）と、 （ｉｉ）該ツェナー・ダイオード対の他方のリードとアースとの間に接続された 抵抗（２８）とを含み、前記コンパレータの反転入力が前記第２の抵抗と前記ツ ェナー・ダイオード対との接合点と接続されることを特徴とすることを特徴とす る７項記載の磁力計。

特許庁長官　吉　１）文　毅　殿 １、事件の表示 ＰＣＴ／ＵＳ　８８１０２９２７ ２、発明の名称 磁束平衡磁力計 ３、補正をする者 事件との関係　　　特許出願人 住　　所 名　　称　アナログ・ディバイセス・インコーホレーテッド４、代理人 住　　所　　東京都千代田区大手町二丁目２番１号新大手町ビル２０６区 ５、補正命令の日付　平５５２年　５月　８日（発送日）国際調査報告 ＳＡ　　　　　　２４６３５

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．磁界を測定するための計器において、ａ．飽和し得る材料の磁芯上に巻付け られたコイルを含む誘導子と、 ｂ．１つの制御条件に応答して、第１の正の電圧と第２の負の電圧との間に出力 が切換わり得る電圧ソースとを設け、該第１および第２の電圧は実質的に等しい 大きさであり、 ｃ．第１の抵抗を設け、該第１の抵抗は前記電圧ソースの出力と前記誘導子の一 方のリードとの間に直列に接続され、 ｄ．第１および第２の出力を有する積分器を設け、該積分器の入力は電圧ソース の出力と接続され、ｅ．第２の抵抗を設け、該第２の抵抗は前記積分器の出力と 前記誘導子の前記一方のリードとの間に接続され、 ｆ．前記電圧ソースの出力に対して基準電圧を与える手段を設け、 ｇ．前記制御条件が、前記基準電圧と前記誘導子の両端の電圧との間の差であり 、 以て、誘導子の両端の出力電圧が、誘導子により検出される磁界の強さを表わす 信号を生じる ことを特徴とする計器。
2. ２．磁界を測定する計器において、 ａ．飽和し得る磁芯の誘導子をその主な要素として潜在エネルギの蓄積のため使 用し、かつ第１および第２の電圧間で出力が振動する電圧ソースを備えた発振器 と、 ｂ．入力の接続と出力の接続とを有し、かつ該出力接続において前記入力接続に 対して加えられる電圧の積分を実質的に表わす信号を生じる積分器とを設け、該 積分器の前記入力接続が前記発振器における電圧ソースの出力と接続され、 ｃ．前記誘導子に対し前記積分器からの出力と共に変化する電流を加える手段と 、 ｄ．前記発振器は更に、前記電圧ソースの出力を、（ｉ）前記誘導子の磁芯が１ つの方向において飽和する時前記第１の電圧から第２の電圧へ、（ｉｉ）前記誘 導子の磁芯が反対の方向において飽和する時前記第２の電圧から第１の電圧へ切 換えきせる手段とを設け、 以て、前記誘導子の出力接続における信号が、該誘導子の位置に存在する少なく とも磁界の成分の強さと直接関連付けられることを特徴とする計器。
3. ３．前記積分器の出力と共に変化する電流を誘導子に加える手段が、電圧制御さ れる電流ソースを含むことを特徴とする請求項２記載の計器。
4. ４．前記電圧制御される電流ソースが前記積分器と誘導子の出力間に接続された 抵抗であることを特徴とする請求項３記載の計器。
5. ５．前記磁芯上の第２の巻線を更に含み、前記誘導子に対して前記積分器の出力 と共に変化する電流を加える手段が、前記第２の巻線を駆動する積分器の出力に 応答する手段を含むことを特徴とする請求項２記載の計器。
6. ６．前記電圧ソースの出力を切換えさせる前記手段が、 （ｉ）該前記電圧ソースの出力と誘導子の一方のリードとの間に接続された抵抗 と、 （ｉｉ）前記誘導子の磁芯の飽和を表わす該誘導子の前記一方のリードにおける 電圧の変化を検出する手段とを含むことを特徴とすることを特徴とする２項記載 の計器。
7. ７．ａ．反転入力と、非反転入力と、出力とを有するコンパレータと、 ｂ．飽和し得る磁芯材料上に巻付けられた単一巻線を含む誘導子と、 ｃ．前記コンパレータの出力と前記誘導子の巻線の第１のリードとの間に直列に 接続された第１の抵抗とを設け、 ｄ．前記誘導子の巻線の第２のリードがアースに接続され、 ｅ．前記コンパレータの非反転入力が前記誘導子巻線の第１のリードと接続され 、 ｆ．前記コンパレータの出力と接続されて、該コンパレータの出力から得る基準 電圧を確立する手段を設け、 ｇ．前記コンパレータの反転入力が前記基準電圧を受取るように接続され、 ｈ．入力と出力とを有する積分器を設け、該積分器の入力が前記コンパレータの 出力と接続され、ｉ．前記積分器の出力と前記誘導子の第１のリードとの間に作 用的に接続されて、該誘導子に対し外部の磁界により生じる平均誘導子電流にお ける変化を補償する信号を加える手段を設け、前記磁力計の出力が前記誘導子の 出力に現れることを特徴とする磁力計。
8. ８．前記誘導子に対し補償する信号を加える前記手段が、該誘導子の出力と前記 誘導子の第１のリードとの間に作用的に接続された第２の抵抗を含むことを特徴 とする請求項７記載の磁力計。
9. ９．前記磁芯上の第２の巻線を更に含み、前記誘導子に対して前記積分器の出力 と共に変化する電流を加える手段が、前記第２の巻線を駆動する積分器の出力に 応答する手段を含むことを特徴とする請求項７記載の磁力計。
10. １０．基準電圧を確立する前記手段が、（ｉ）一方のリードが前記コンパレータ の出力と接続される、直列に逆接続された１対のツェナー・ダイオードと、 （ｉｉ）該ツェナー・ダイオード対の他方のリードとアースとの間に接続された 抵抗とを含み、前記コンパレータの反転入力が前記抵抗と前記ツェナー・ダイオ ード対との接合点と接続されることを特徴とすることを特徴とする７項記載の磁 力計。