JPH09257896A - Magnetometer - Google Patents
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- JPH09257896A JPH09257896A JP7208096A JP7208096A JPH09257896A JP H09257896 A JPH09257896 A JP H09257896A JP 7208096 A JP7208096 A JP 7208096A JP 7208096 A JP7208096 A JP 7208096A JP H09257896 A JPH09257896 A JP H09257896A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 電子回路の位相変動、振幅変動等による磁力
計の出力変動を防止して、磁界絶対値の計測誤差の少な
い磁力計を得ることを目的とする。
【解決手段】 校正用磁界を発生させる基準信号発生回
路、電流源及び磁界発生コイルと、駆動回路の出力から
校正用の校正信号を取り出し基準信号と比較するバンド
パスフィルタ及び比較回路と、上記駆動回路の出力から
校正信号を除去するフィルタと、このフィルタの出力と
上記比較回路の出力を基に磁力計の出力変動を補正する
補正回路を追加することにより、磁力計の出力変動が生
じないようにし、磁界絶対値の計測誤差の少ない磁力計
を得るようにした。
(57) Abstract: An object of the present invention is to obtain a magnetometer with a small error in measuring the absolute value of the magnetic field by preventing output fluctuations of the magnetometer due to phase fluctuations, amplitude fluctuations, etc. of electronic circuits. A reference signal generation circuit for generating a calibration magnetic field, a current source and a magnetic field generation coil, a bandpass filter and a comparison circuit for extracting a calibration signal for calibration from an output of a drive circuit and comparing it with a reference signal, and the above drive. By adding a filter that removes the calibration signal from the output of the circuit and a correction circuit that corrects the output fluctuation of the magnetometer based on the output of this filter and the output of the above comparison circuit, the fluctuation of the magnetometer output will not occur. In order to obtain a magnetometer with a small measurement error of the absolute value of the magnetic field.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は超伝導量子干渉素
子(Superconducting Quantum
Interference Device:以後略し
てSQUIDと呼ぶ)を用いた高感度な磁力計の改善に
関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a superconducting quantum interference device (Superconducting Quantum).
(Interference Device: hereinafter referred to as SQUID for short) relating to improvement of a highly sensitive magnetometer.
【0002】[0002]
【従来の技術】図13は、特開平3−152488号公
報に示された従来の磁力計のブロック図である。図にお
いて1A、1B、1Cはセンサブロック2の互いに所定
の角度をなす3平面上のそれぞれに固定したSQUID
であり、一例として所定の角度が約90度の場合を示し
ている。3A、3B、3CはそれぞれSQUID1A、
1B、1Cを駆動し所望の出力を得る駆動回路、4は上
記駆動回路3A、3B、3Cの出力を用いて未知数を算
出する未知数算出回路、5は上記未知数算出回路4の出
力及び上記駆動回路3A、3B、3Cの出力を用いて被
測定磁界を算出する磁界算出回路である。上記駆動回路
3A、3B、3CはFLL(Flux Locked
Loop)回路と呼ばれる公知のものであり、その動作
は、例えば、Review OfScientific
Instrument、1984年、第55巻、第9
52〜957ページに記載されている。なお、ここで
は、SQUID1A、1B、1Cを駆動する発振器はそ
れぞれ上記駆動回路3A、3B、3C中に設けられてい
るものとした。2. Description of the Related Art FIG. 13 is a block diagram of a conventional magnetometer disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 3-152488. In the figure, 1A, 1B, and 1C are SQUIDs fixed on the three planes of the sensor block 2 forming a predetermined angle with each other.
In addition, the case where the predetermined angle is about 90 degrees is shown as an example. 3A, 3B and 3C are SQUID 1A,
A driving circuit for driving 1B, 1C to obtain a desired output, 4 is an unknown number calculating circuit for calculating an unknown number using the outputs of the driving circuits 3A, 3B, 3C, 5 is an output of the unknown number calculating circuit 4 and the driving circuit It is a magnetic field calculation circuit that calculates the measured magnetic field using the outputs of 3A, 3B, and 3C. The drive circuits 3A, 3B, and 3C are FLL (Flux Locked).
A known circuit called a “Loop) circuit, and its operation is, for example, a Review Of Scientific.
Instrument, 1984, Volume 55, Volume 9
Pp. 52-957. Here, it is assumed that the oscillators that drive the SQUIDs 1A, 1B, and 1C are provided in the drive circuits 3A, 3B, and 3C, respectively.
【0003】次に図13中に記載した各信号について説
明する。Δum 、Δvm 、Δwm は時刻tm (m=1、
2、…、9)における駆動回路3A、3B、3Cの出
力、Δun 、Δvn 、Δwn は時刻tm 以後の時刻tn
における駆動回路3A、3B、3Cの出力、K1 、
K2 、…、K8 は未知数算出回路4の算出値、Fは磁界
算出回路5の算出値である。Next, each signal shown in FIG. 13 will be described. Δu m , Δv m , and Δw m are time t m (m = 1,
2, ..., a drive circuit 3A in 9), 3B, 3C output, Δu n, Δv n, Δw n the time t m after the time t n
Output of the drive circuits 3A, 3B, 3C, K 1 ,
K 2, ..., K 8 is the calculated value of the unknown quantities calculation circuit 4, F is the calculated value of the magnetic field calculation circuit 5.
【0004】次に従来の磁力計の動作について説明す
る。以下の説明では従来の磁力計が一例として航空機等
の移動物体に搭載されている場合を考え、地磁気を被測
定磁界とみなす。Next, the operation of the conventional magnetometer will be described. In the following description, the case where a conventional magnetometer is mounted on a moving object such as an aircraft is taken as an example, and the geomagnetism is regarded as the magnetic field to be measured.
【0005】まず、SQUID1A、1B、1Cを液体
ヘリウムに浸すなどして冷却し、超伝導に転移させる。
次に駆動回路3A、3B、3CからSQUID1A、1
B、1Cのそれぞれに直流バイアス電流を流す。次に駆
動回路3A、3B、3CによりSQUID1A、1B、
1Cを同時に磁束ロックする。磁束ロック後は磁束ロッ
ク値すなわち初期磁束を出力零の原点とし、そこからの
相対的な磁界変化量に比例した値が出力される。航空機
の旋回等に伴い地磁気の入射角度が変化するため、Δu
m 、Δvm 、Δwm は時々刻々と変化する。First, SQUIDs 1A, 1B, and 1C are cooled by immersing them in liquid helium or the like, and are transformed into superconductivity.
Next, drive circuits 3A, 3B, 3C to SQUIDs 1A, 1
A DC bias current is applied to each of B and 1C. Next, by the drive circuits 3A, 3B, 3C, SQUIDs 1A, 1B,
Magnetic flux locks 1C at the same time. After the magnetic flux lock, the magnetic flux lock value, that is, the initial magnetic flux is set as the origin of output zero, and a value proportional to the relative magnetic field change amount from that is output. Since the incident angle of the geomagnetic field changes with the turning of the aircraft, Δu
m , Δv m , and Δw m change every moment.
【0006】次に図14に示すようなxyz直交座標系
とuvw斜交座標系とを定め、u軸とv軸、v軸とw
軸、w軸とu軸とのなす角度をそれぞれ90+α、90
+β、90+γとする。図14においてz軸とw軸とが
一致しているが一般性は失われない。Next, an xyz orthogonal coordinate system and a uvw oblique coordinate system as shown in FIG. 14 are defined, and the u axis and v axis, and the v axis and w axis.
The angles formed by the axis, the w axis and the u axis are 90 + α and 90, respectively.
+ Β and 90 + γ. In FIG. 14, the z-axis and the w-axis match, but generality is not lost.
【0007】図15はSQUID1A、1B、1Cとu
vw斜交座標系との関係を図示したものである。u軸、
v軸、w軸はそれぞれSQUID1A、1B、1Cに対
して垂直で、それぞれSQUIDの感度軸に一致する。FIG. 15 shows SQUIDs 1A, 1B, 1C and u.
It is a diagram showing the relationship with the vw oblique coordinate system. u axis,
The v-axis and the w-axis are perpendicular to SQUIDs 1A, 1B, and 1C, respectively, and coincide with the sensitivity axes of SQUIDs, respectively.
【0008】上記座標系において、地磁気の絶対値Hの
uvw斜交座標系での成分表示ξm、ηm 、ζm とxy
z直交座標系での成分表示xm 、ym 、zm との間に
は、α、β、γを用いて次のような関係が成立する。In the above coordinate system, the component display ξ m , η m , ζ m and xy of the absolute value H of the earth's magnetism in the uvw oblique coordinate system.
The following relationships are established between the component representations x m , y m , and z m in the z orthogonal coordinate system by using α, β, and γ.
【0009】[0009]
【数1】 [Equation 1]
【0010】SQUID1A、1B、1Cの初期磁束を
それぞれu0 、v0 、w0 とし、SQUID1A、1
B、1Cの感度をそれぞれGu、Gv、Gwとし、磁界
変化量に比例した値Δum 、Δvm 、Δwm 及び式
(1)〜(3)を用いると地磁気Hは次式で表される。The initial magnetic fluxes of SQUIDs 1A, 1B, 1C are u 0 , v 0 , w 0 , respectively, and SQUIDs 1A, 1
When the sensitivities of B and 1C are Gu, Gv, and Gw, respectively, and the values Δu m , Δv m , and Δw m that are proportional to the amount of change in the magnetic field and the equations (1) to (3) are used, the geomagnetism H is represented by the following equation. .
【0011】[0011]
【数2】 [Equation 2]
【0012】式(5)を式(4)に代入し整理すると、
係数k1 〜k10を用いて次式のように表現できる。Substituting equation (5) into equation (4) and rearranging,
It can be expressed as the following equation using the coefficients k 1 to k 10 .
【0013】[0013]
【数3】 (Equation 3)
【0014】k1 〜k10はα、β、γ、u0 、v0 、w
0 、Gu、Gv、Gwによって表される係数である。こ
こで関数F(Δum 、Δvm 、Δwm )を式(7)のよ
うに定める。K 1 to k 10 are α, β, γ, u 0 , v 0 , w
0 , Gu, Gv, Gw. Here, the function F (Δu m , Δv m , Δw m ) is determined as in Expression (7).
【0015】[0015]
【数4】 (Equation 4)
【0016】但し、K1 =k2 /k1 、K2 =k3 /k
1 、K3 =k4 /k1 、K4 =k5/k1 、K5 =k6
/k1 、K6 =k7 /k1 、K7 =k8 /k1 、K8 =
k9/k1 Hが一定であれば、地磁気の入射角が変化してもFの値
は不変である。従って、時刻tm+1 においてもΔ
um+1 、Δvm+1 、Δwm+1 の間には式(8)が成立す
る。However, K 1 = k 2 / k 1 , K 2 = k 3 / k
1 , K 3 = k 4 / k 1 , K 4 = k 5 / k 1 , K 5 = k 6
/ K 1 , K 6 = k 7 / k 1 , K 7 = k 8 / k 1 , K 8 =
If k 9 / k 1 H is constant, the value of F does not change even if the incident angle of geomagnetism changes. Therefore, at time t m + 1 , Δ
Equation (8) is established between u m + 1 , Δv m + 1 , and Δw m + 1 .
【0017】[0017]
【数5】 (Equation 5)
【0018】式(7)及び式(8)よりHが一定であれ
ば任意のmについて式(9)が成立する。From the equations (7) and (8), if H is constant, the equation (9) holds for any m.
【0019】[0019]
【数6】 (Equation 6)
【0020】そこで、飛行高度を十分高くするなどして
地磁気Hを一定にした状態で旋回、または、回転機構で
回転させることによってセンサブロックの姿勢を変えな
がら、時刻t1 、t2 、…、t9 における駆動回路3
A、3B、3Cの出力の組(Δu1 、Δv1 、Δ
w1 )、(Δu2 、Δv2 、Δw2 )、…、(Δu9 、
Δv9、Δw9 )を計測し、未知数算出回路4に送る。
次に未知数算出回路4において、これら9組の数値を式
(7)に代入して連立一次方程式を解いてK1 、K2 、
…、K8 の値を算出し、算出値を磁界算出回路5に送
る。Therefore, while changing the attitude of the sensor block by turning or rotating by a rotating mechanism with the geomagnetism H kept constant by raising the flight altitude sufficiently, at times t 1 , t 2 , ... Drive circuit 3 at t 9
The set of outputs of A, 3B, and 3C (Δu 1 , Δv 1 , Δ
w 1 ), (Δu 2 , Δv 2 , Δw 2 ), ..., (Δu 9 ,
Δv 9 , Δw 9 ) is measured and sent to the unknown number calculation circuit 4.
Next, in the unknown number calculation circuit 4, these nine sets of numerical values are substituted into the equation (7) to solve the simultaneous linear equations, and K 1 , K 2 ,
The value of K 8 is calculated and the calculated value is sent to the magnetic field calculation circuit 5.
【0021】次に時刻tm 以後の時刻tn においては駆
動回路3A、3B、3Cの出力Δun 、Δvn 、Δwn
を磁界算出回路5に送る。磁界算出回路5は式(7)に
K1、K2 、…、K8 とΔun 、Δvn 、Δwn の値を
代入してF(Δun 、Δvn、Δwn )を算出する。こ
の出力は、例えば、Fの値の変化から地磁気の変化を検
出し、磁性体を発見するのに用いられる。Next, at the time t n after the time t m , the outputs Δu n , Δv n , and Δw n of the drive circuits 3A, 3B, and 3C.
To the magnetic field calculation circuit 5. K 1, K 2 to the magnetic field calculator 5 (7), ..., and calculates K 8 and Δu n, Δv n, F by substituting the values of Δw n (Δu n, Δv n , Δw n) a. This output is used, for example, to detect a change in the earth's magnetism from a change in the value of F and discover a magnetic substance.
【0022】[0022]
【発明が解決しようとする課題】上記のような磁力計で
は、駆動回路を構成している電子回路の出力変動等によ
って、最終的に磁力計出力が変動し、磁界計測誤差にな
るなどの問題点があった。また、飛行機の旋回、回転機
構の回転等によるセンサブロックの姿勢変化によって駆
動回路の出力9組を得ているが、飛行機や回転機構は機
体材料、モータ等による磁気を有しており、上記姿勢変
化時に、磁気の悪影響を受け、算出した係数に誤差が生
じるという問題点があった。さらに、SQUIDを液体
ヘリウムに浸すなどして冷却する際に、上記SQUID
は地磁気を直接受けながら、超伝導に転移するため、自
分自身に磁束を捕らえてしまう“磁束トラップ”と呼ば
れる現象を起こし、その結果、SQUIDの出力電圧が
低下して、計測感度が悪化したり、極端な場合磁力計と
して動作しないことがあった。In the above-described magnetometer, the output of the magnetometer eventually fluctuates due to the output fluctuation of the electronic circuit forming the drive circuit, which causes a magnetic field measurement error. There was a point. Further, 9 sets of outputs of the drive circuit are obtained by the attitude change of the sensor block due to the turning of the airplane, the rotation of the rotating mechanism, etc. The airplane and the rotating mechanism have magnetism due to the airframe material, the motor, etc. At the time of change, there is a problem that the calculated coefficient is affected by the adverse effect of magnetism and an error occurs. In addition, when cooling the SQUID by immersing it in liquid helium, the above SQUID
Causes a phenomenon called "flux trap" that catches magnetic flux on itself because it is directly transferred to superconductivity while directly receiving the earth's magnetism, and as a result, the output voltage of SQUID decreases and measurement sensitivity deteriorates. In some extreme cases, it did not work as a magnetometer.
【0023】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたものであり、駆動回路を構成している電
子回路の出力変動等によって生ずる磁力計出力の変動を
防止して、計測誤差の少ない磁力計を得ることを目的と
している。また、飛行機の旋回、回転機構の回転等によ
りセンサブロックの姿勢変化によって受ける磁気の悪影
響をなくし、係数推定誤差の小さい磁力計を得ることを
目的としている。さらに、磁束トラップすることなく確
実に動作する磁力計を得ることを目的としている。The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and prevents fluctuations in the magnetometer output caused by fluctuations in the output of the electronic circuit that constitutes the drive circuit to prevent measurement errors. The purpose is to obtain a magnetometer with less. Another object of the present invention is to eliminate the adverse effect of magnetism caused by the attitude change of the sensor block due to the turning of the airplane, the rotation of the rotating mechanism, etc., and to obtain a magnetometer with a small coefficient estimation error. Furthermore, it is intended to obtain a magnetometer that operates reliably without trapping magnetic flux.
【0024】[0024]
【課題を解決するための手段】この発明による磁力計に
おいては、センサブロックの互いに所定の角度をなす複
数平面のそれぞれに固定したSQUIDと、上記SQU
IDを駆動する駆動回路と、上記駆動回路の出力を用い
て軸アライメント誤差、センサ感度及びセンサ出力の基
準となる初期磁束値の関数である未知数値を多項式で近
似し算出する未知数算出回路と、上記駆動回路の出力及
び上記未知数算出回路の出力とを用いて被測定磁界を算
出する磁界算出回路とを備えた従来の磁力計に校正用磁
界を発生させる基準信号発生回路、電流源及び磁界発生
コイルと、上記駆動回路の出力から校正用の基準信号の
みを取り出し基準信号と比較するバンドパスフィルタ及
び比較回路と、上記駆動回路の出力から校正信号を除去
するフィルタと、このフィルタの出力と上記比較回路の
出力を基に磁力計の出力変動を補正する補正回路を追加
したものである。In a magnetometer according to the present invention, an SQUID fixed to each of a plurality of planes of a sensor block forming a predetermined angle with each other, and the SQUID described above.
A drive circuit that drives the ID, and an unknown number calculation circuit that uses an output of the drive circuit to approximate an unknown numerical value that is a function of an axis alignment error, a sensor sensitivity, and an initial magnetic flux value that is a reference of the sensor output by a polynomial. A reference signal generating circuit for generating a calibration magnetic field in a conventional magnetometer having a magnetic field calculating circuit for calculating a magnetic field to be measured using the output of the driving circuit and the output of the unknown number calculating circuit, a current source and a magnetic field generation. A coil, a bandpass filter and a comparison circuit that extracts only the reference signal for calibration from the output of the drive circuit and compares it with the reference signal, a filter that removes the calibration signal from the output of the drive circuit, the output of this filter and the above A correction circuit for correcting the output fluctuation of the magnetometer based on the output of the comparison circuit is added.
【0025】また、この発明による磁力計においては、
センサブロックの互いに所定の角度をなす複数平面のそ
れぞれに固定したSQUIDと、上記SQUIDを駆動
する駆動回路と、上記駆動回路の出力を用いて軸アライ
メント誤差、センサ感度及びセンサ出力の基準となる初
期磁束値の関数である未知数値を多項式で近似し算出す
る未知数算出回路と、上記駆動回路の出力及び上記未知
数算出回路の出力とを用いて被測定磁界を算出する磁界
算出回路とを備えた従来の磁力計に校正用磁界を発生さ
せる基準信号発生回路、電流源及び磁界発生コイルと、
上記駆動回路の出力から校正用の基準信号のみを取り出
し基準信号と比較するバンドパスフィルタ及び比較回路
と、上記バンドパスフィルタの出力を基に駆動回路の出
力から校正信号を除去する校正信号除去回路と、この校
正信号除去回路の出力と上記比較回路の出力を基に磁力
計の出力変動を補正する補正回路を追加したものであ
る。In the magnetometer according to the present invention,
An SQUID fixed to each of a plurality of planes forming a predetermined angle of the sensor block, a drive circuit that drives the SQUID, and an output that is the output of the drive circuit is used as a reference for an axis alignment error, a sensor sensitivity, and a sensor output. Conventionally provided with an unknown number calculation circuit for approximating and calculating an unknown value that is a function of the magnetic flux value with a polynomial, and a magnetic field calculation circuit for calculating the measured magnetic field using the output of the drive circuit and the output of the unknown number calculation circuit. A reference signal generating circuit for generating a calibration magnetic field in the magnetometer, a current source and a magnetic field generating coil,
A bandpass filter and a comparison circuit that extracts only the reference signal for calibration from the output of the drive circuit and compares it with the reference signal, and a calibration signal removal circuit that removes the calibration signal from the output of the drive circuit based on the output of the bandpass filter. And a correction circuit for correcting the output fluctuation of the magnetometer based on the output of the calibration signal removal circuit and the output of the comparison circuit.
【0026】この発明による磁力計においては、センサ
ブロックの互いに所定の角度をなす複数平面のそれぞれ
に固定したSQUIDと、上記SQUIDを駆動する駆
動回路と、上記駆動回路の出力を用いて軸アライメント
誤差、センサ感度及びセンサ出力の基準となる初期磁束
値の関数である未知数値を多項式で近似し算出する未知
数算出回路と、上記駆動回路の出力及び上記未知数算出
回路の出力とを用いて被測定磁界を算出する磁界算出回
路とを備えた従来の磁力計に校正用磁界を発生させ、か
つ、上記SQUIDへ入射する磁界の向きを変える基準
信号発生回路、磁界変化電流源、磁界変化校正コイル及
び地磁気測定用磁力計と、上記駆動回路の出力から校正
用の基準信号のみを取り出し基準信号と比較するバンド
パスフィルタ及び比較回路と、上記バンドパスフィルタ
の出力を基に駆動回路の出力から校正信号を除去する校
正信号除去回路と、この校正信号除去回路の出力と上記
比較回路の出力を基に磁力計の出力変動を補正する補正
回路を追加したものである。In the magnetometer according to the present invention, the SQUID fixed to each of a plurality of planes forming a predetermined angle of the sensor block, the drive circuit for driving the SQUID, and the axis alignment error using the output of the drive circuit. , The unknown magnetic field which is a function of the initial magnetic flux value which is the reference of the sensor sensitivity and the sensor output is calculated by approximating an unknown numerical value with a polynomial, and the output of the driving circuit and the output of the unknown vector calculating circuit. And a magnetic field calculation circuit for generating a calibration magnetic field, and changing the direction of the magnetic field incident on the SQUID, a reference signal generation circuit, a magnetic field change current source, a magnetic field change calibration coil, and a geomagnetism. A magnetometer for measurement and a bandpass filter for extracting only a reference signal for calibration from the output of the drive circuit and comparing it with the reference signal, A comparator circuit, a calibration signal removing circuit that removes the calibration signal from the output of the drive circuit based on the output of the band pass filter, and the output fluctuation of the magnetometer based on the output of the calibration signal removing circuit and the output of the comparison circuit. A correction circuit for correcting the is added.
【0027】また、この発明による磁力計においては、
センサブロックの互いに所定の角度をなす複数平面のそ
れぞれに固定したSQUIDと、上記SQUIDを駆動
する駆動回路と、上記駆動回路の出力を用いて軸アライ
メント誤差、センサ感度及びセンサ出力の基準となる初
期磁束値の関数である未知数値を多項式で近似し算出す
る未知数算出回路と、上記駆動回路の出力及び上記未知
数算出回路の出力とを用いて被測定磁界を算出する磁界
算出回路とを備えた従来の磁力計に校正用磁界を発生さ
せ、かつ、上記SQUIDへ入射する磁界の向きを変え
る基準信号発生回路、磁界変化電流源、磁界変化校正コ
イル及び地磁気測定用磁力計と、上記駆動回路の出力か
ら校正用の基準信号のみを取り出し基準信号と比較する
バンドパスフィルタ及び比較回路と、上記バンドパスフ
ィルタの出力を基に駆動回路の出力から校正信号を除去
する校正信号除去回路と、この校正信号除去回路の出力
と上記比較回路の出力を基に磁力計の出力変動を補正す
る補正回路を追加し、さらに、上記比較回路の出力があ
る一定の範囲を越えた場合に異常を知らせる良否判別回
路を追加したものである。Further, in the magnetometer according to the present invention,
An SQUID fixed to each of a plurality of planes forming a predetermined angle of the sensor block, a drive circuit that drives the SQUID, and an output that is the output of the drive circuit is used as a reference for an axis alignment error, a sensor sensitivity, and a sensor output. Conventionally provided with an unknown number calculation circuit for approximating and calculating an unknown value that is a function of the magnetic flux value with a polynomial, and a magnetic field calculation circuit for calculating the measured magnetic field using the output of the drive circuit and the output of the unknown number calculation circuit. Of the reference signal generating circuit, which changes the direction of the magnetic field incident on the SQUID, the magnetic field changing current source, the magnetic field changing calibration coil, and the magnetometer for measuring geomagnetism, and the output of the driving circuit. From the output of the bandpass filter and the comparison circuit that extracts only the reference signal for calibration from the A calibration signal removal circuit that removes the calibration signal from the output of the drive circuit, and a correction circuit that corrects the output fluctuation of the magnetometer based on the output of this calibration signal removal circuit and the output of the above comparison circuit are added. A good / bad judgment circuit is added to notify an abnormality when the output of the circuit exceeds a certain range.
【0028】この発明による磁力計においては、センサ
ブロックの互いに所定の角度をなす複数平面のそれぞれ
に固定したSQUIDと、上記SQUIDを駆動する駆
動回路と、上記駆動回路の出力を用いて軸アライメント
誤差、センサ感度及びセンサ出力の基準となる初期磁束
値の関数である未知数値を多項式で近似し算出する未知
数算出回路と、上記駆動回路の出力及び上記未知数算出
回路の出力とを用いて被測定磁界を算出する磁界算出回
路とを備えた従来の磁力計に校正用磁界を発生させ、か
つ、上記SQUIDへ入射する磁界の向きを変える基準
信号発生回路、磁界変化電流源、磁界変化校正コイル及
び地磁気測定用磁力計と、上記駆動回路の出力から校正
用の基準信号を取り出し基準信号と比較するバンドパス
フィルタ及び比較回路と、上記バンドパスフィルタの出
力を基に駆動回路の出力から校正信号を除去する校正信
号除去回路と、この校正信号除去回路の出力と上記比較
回路の出力を基に磁力計の出力変動を補正する補正回路
を追加し、さらに、上記磁界変化校正コイルの発生する
磁気歪みを補正する磁界補正回路及び補正コイルを追加
したものである。In the magnetometer according to the present invention, the SQUID fixed to each of a plurality of planes forming a predetermined angle of the sensor block, the drive circuit for driving the SQUID, and the axis alignment error using the output of the drive circuit. , The unknown magnetic field which is a function of the initial magnetic flux value which is the reference of the sensor sensitivity and the sensor output is calculated by approximating an unknown numerical value with a polynomial, and the output of the driving circuit and the output of the unknown vector calculating circuit. And a magnetic field calculation circuit for generating a calibration magnetic field, and changing the direction of the magnetic field incident on the SQUID, a reference signal generation circuit, a magnetic field change current source, a magnetic field change calibration coil, and a geomagnetism. Measurement magnetometer and bandpass filter and comparison that extracts the reference signal for calibration from the output of the drive circuit and compares it with the reference signal And a calibration signal removal circuit that removes a calibration signal from the output of the drive circuit based on the output of the bandpass filter, and the output fluctuation of the magnetometer based on the output of this calibration signal removal circuit and the output of the comparison circuit. A correction circuit for correction is added, and further a magnetic field correction circuit and a correction coil for correcting the magnetic distortion generated by the magnetic field change calibration coil are added.
【0029】また、この発明による磁力計においては、
センサブロックの互いに所定の角度をなす複数平面のそ
れぞれに固定したSQUIDと、上記SQUIDを駆動
する駆動回路と、上記駆動回路の出力を用いて軸アライ
メント誤差、センサ感度及びセンサ出力の基準となる初
期磁束値の関数である未知数値を多項式で近似し算出す
る未知数算出回路と、上記駆動回路の出力及び上記未知
数算出回路の出力とを用いて被測定磁界を算出する磁界
算出回路とを備えた従来の磁力計に校正用磁界を発生さ
せ、かつ、上記SQUIDへ入射する磁界の向きを変え
るとともに磁界を零に相殺する基準信号発生回路、相殺
電流源、磁界変化校正コイル及び地磁気測定用磁力計
と、上記駆動回路の出力から校正用の基準信号のみを取
り出し基準信号と比較するバンドパスフィルタ及び比較
回路と、上記バンドパスフィルタの出力を基に駆動回路
の出力から校正信号を除去する校正信号除去回路と、こ
の校正信号除去回路の出力と上記比較回路の出力を基に
磁力計の出力変動を補正する補正回路を追加したもので
ある。In the magnetometer according to the present invention,
An SQUID fixed to each of a plurality of planes forming a predetermined angle of the sensor block, a drive circuit that drives the SQUID, and an output that is the output of the drive circuit is used as a reference for an axis alignment error, a sensor sensitivity, and a sensor output. Conventionally provided with an unknown number calculation circuit for approximating and calculating an unknown value that is a function of the magnetic flux value with a polynomial, and a magnetic field calculation circuit for calculating the measured magnetic field using the output of the drive circuit and the output of the unknown number calculation circuit. A reference signal generating circuit for generating a magnetic field for calibration in the magnetometer, changing the direction of the magnetic field incident on the SQUID, and canceling the magnetic field to zero, a canceling current source, a magnetic field change calibration coil, and a magnetometer for measuring geomagnetism. A bandpass filter and a comparison circuit for extracting only a reference signal for calibration from the output of the drive circuit and comparing the reference signal with the reference signal; A calibration signal removal circuit that removes the calibration signal from the output of the drive circuit based on the output of the filter, and a correction circuit that corrects the output fluctuation of the magnetometer based on the output of this calibration signal removal circuit and the output of the comparison circuit. It was added.
【0030】[0030]
実施の形態1 図1はこの発明の実施の形態1を示すブロック図であ
る。図中、1A、1B、1C、2、3A、3B、3C、
4、5は従来と同一のもの、6は校正用の使用周波数帯
域外の正弦波の基準信号を発生する基準信号発生回路、
7は上記基準信号発生回路6の出力である基準信号を基
に、校正磁界用の電流を発生する電流源、8は上記SQ
UID1A、1B、1Cの周囲に配置し電流源7の出力
を用いて校正用の磁界を発生する磁界発生コイル、9
A、9B、9Cは上記駆動回路3A、3B、3Cの出力
から校正信号を除去するフィルタ、10A、10B、1
0Cは上記駆動回路3A、3B、3Cの出力から校正信
号を取り出すバンドパスフィルタ、11A、11B、1
1Cは上記バンドパスフィルタ10A、10B、10C
の出力と上記基準信号発生回路6の出力である基準信号
の大小を比較する比較回路、12A、12B、12Cは
上記比較回路11A、11B、11Cの出力を基に出力
変動を補正する補正回路、SK は上記基準信号発生回路
6から出力される基準信号、VHA、VHB、VHCは上記駆
動回路3A、3B、3Cから出力される信号、VFA、V
FB、VFCは上記フィルタ9A、9B、9Cから出力され
る磁界計測信号、SBA、SBB、SBCは上記バンドパスフ
ィルタ10A、10B、10Cから出力される校正信
号、SOA、SOB、SOCは上記比較回路11A、11B、
11Cから出力される変動信号、Δum 、Δvm 、Δw
m は時刻tm における駆動回路3A、3B、3Cの出
力、Δun 、Δvn 、Δwn は時刻tm 以後の時刻tn
における駆動回路3A、3B、3Cの出力、K1 、
K2 、…、K8 は未知数算出回路4の算出値、Fは磁界
算出回路5の算出値である。Embodiment 1 FIG. 1 is a block diagram showing Embodiment 1 of the present invention. In the figure, 1A, 1B, 1C, 2, 3A, 3B, 3C,
4, 5 are the same as the conventional one, 6 is a reference signal generating circuit for generating a reference signal of a sine wave outside the used frequency band for calibration,
Reference numeral 7 is a current source for generating a calibration magnetic field current based on the reference signal output from the reference signal generation circuit 6, and 8 is the SQ.
A magnetic field generating coil which is arranged around the UIDs 1A, 1B and 1C and which generates a magnetic field for calibration using the output of the current source 7, 9
A, 9B and 9C are filters for removing the calibration signal from the outputs of the drive circuits 3A, 3B and 3C, 10A, 10B and 1C.
0C is a bandpass filter for extracting a calibration signal from the outputs of the drive circuits 3A, 3B, 3C, 11A, 11B, 1
1C is the bandpass filter 10A, 10B, 10C
Of the reference signal which is the output of the reference signal generating circuit 6, and 12A, 12B and 12C are correction circuits that correct the output fluctuation based on the outputs of the comparison circuits 11A, 11B and 11C. S K is a reference signal output from the reference signal generation circuit 6, V HA , V HB , and V HC are signals output from the drive circuits 3A, 3B, and 3C, V FA , and V FA
FB and V FC are magnetic field measurement signals output from the filters 9A, 9B and 9C, S BA , S BB and S BC are calibration signals output from the band pass filters 10A, 10B and 10C, S OA and S OB. , S OC are the comparison circuits 11A, 11B,
The fluctuation signals output from 11C, Δu m , Δv m , and Δw
m driving circuits 3A at time t m, 3B, 3C output, Δu n, Δv n, Δw n the time t m after the time t n
Output of the drive circuits 3A, 3B, 3C, K 1 ,
K 2, ..., K 8 is the calculated value of the unknown quantities calculation circuit 4, F is the calculated value of the magnetic field calculation circuit 5.
【0031】図2は上記比較回路11A、11B、11
Cの構成を比較回路11Aを代表として示したブロック
図である。図中、13A、13Bは全波整流用のブリッ
ジ整流回路、14A、14Bは平滑用抵抗器、15A、
15B、15C、15Dは平滑用コンデンサ、16A、
16Bはノッチフィルタ、17Aは差動増幅器、SBAは
校正信号、SK は基準信号、SOAは上記差動増幅器17
Aから出力される変動信号である。FIG. 2 shows the comparison circuits 11A, 11B and 11 described above.
It is the block diagram which showed the structure of C on the basis of the comparison circuit 11A. In the figure, 13A and 13B are bridge rectifier circuits for full-wave rectification, 14A and 14B are smoothing resistors, 15A,
15B, 15C and 15D are smoothing capacitors, 16A,
16B is a notch filter, 17A is a differential amplifier, S BA is a calibration signal, S K is a reference signal, and S OA is the differential amplifier 17 described above.
This is a fluctuation signal output from A.
【0032】図3は上記補正回路12A、12B、12
Cの構成を補正回路12Aを代表として示したブロック
図である。図中18は電圧分圧用抵抗器、19はFET
(Field Efect Transister)、
D、G、Sはそれぞれ上記FET19のドレイン、ゲー
ト、ソース、20Aは増幅器、VFAは磁界計測信号、S
OAは変動信号である。FIG. 3 shows the correction circuits 12A, 12B, 12
FIG. 9 is a block diagram showing the configuration of C as a representative of a correction circuit 12A. In the figure, 18 is a voltage dividing resistor, 19 is a FET
(Field Effect Transistor),
D, G, and S are the drain, gate, and source of the FET 19 respectively, 20A is an amplifier, V FA is a magnetic field measurement signal, and S is S.
OA is a fluctuating signal.
【0033】次にこの発明の実施の形態1による磁力計
の動作について説明する。以下の説明では従来の磁力計
が一例として航空機等の移動物体に搭載されている場合
と考え、地磁気を被測定磁界とみなす。Next, the operation of the magnetometer according to the first embodiment of the present invention will be described. In the following description, assuming that the conventional magnetometer is mounted on a moving object such as an aircraft as an example, the geomagnetism is regarded as the magnetic field to be measured.
【0034】まず、SQUID1A、1B、1Cを液体
ヘリウムに浸すなどして冷却し、超伝導に転移させ、次
に駆動回路3A、3B、3CによりそれぞれSQUID
1A、1B、1Cを同時に磁束ロックさせ、この時刻に
於けるSQUID1A、1B、1Cの鎖交磁束を出力零
の原点とし、そこからの鎖交磁束の変化量を磁界変化量
に相当する電圧VHA、VHB、VHCとして出力する。First, SQUIDs 1A, 1B and 1C are cooled by immersing them in liquid helium to transform them into superconductivity, and then SQUIDs are respectively driven by drive circuits 3A, 3B and 3C.
1A, 1B, and 1C are magnetic flux locked at the same time, and the interlinkage magnetic flux of SQUIDs 1A, 1B, and 1C at this time is the origin of the output zero, and the change amount of the interlinkage magnetic flux from there is a voltage V corresponding to the magnetic field change amount. Output as HA , V HB , and V HC .
【0035】この時、駆動回路3A、3B、3Cを構成
する電子回路の位相変動、振幅変動等が生じると、これ
ら変動分に比例して磁力計の出力信号が変動して計測誤
差を生じようとするが、上記基準信号発生回路6、電流
源7、磁界発生コイル8、フィルタ9A、9B、9C、
バンドパスフィルタ10A、10B、10C、比較回路
11A、11B、11C及び補正回路12A、12B、
12Cが磁力計の出力変動を防いで、計測誤差を防止す
る。At this time, if phase fluctuations, amplitude fluctuations, etc. of the electronic circuits constituting the drive circuits 3A, 3B, 3C occur, the output signal of the magnetometer fluctuates in proportion to these fluctuations, which may cause a measurement error. However, the reference signal generating circuit 6, the current source 7, the magnetic field generating coil 8, the filters 9A, 9B, 9C,
Band pass filters 10A, 10B, 10C, comparison circuits 11A, 11B, 11C and correction circuits 12A, 12B,
12C prevents fluctuations in the output of the magnetometer and prevents measurement errors.
【0036】具体的には上記基準信号発生回路6は磁力
計の使用周波数帯域のDC〜10数kHz以外、例え
ば、数10kHz一定振幅の正弦波基準信号SK を発生
し、上記電流源7はこの基準信号SK を基に数10kH
zの正弦波電流を発生させ、上記磁界発生コイル8はこ
の電流を基に校正用の数10kHz一定振幅の正弦波磁
界を常時SQUID1A、1B、1Cに印加する。Specifically, the reference signal generating circuit 6 generates a sine wave reference signal S K having a constant amplitude of several tens of kHz, other than DC to several tens of kHz in the frequency band used by the magnetometer, and the current source 7 is Based on this reference signal S K , several tens of kHz
A sine wave current of z is generated, and the magnetic field generating coil 8 constantly applies a sine wave magnetic field having a constant amplitude of several tens of kHz to the SQUIDs 1A, 1B and 1C for calibration based on this current.
【0037】次にSQUID1A、1B、1Cと駆動回
路3A、3B、3Cにより外部磁界の大きさ及び上記校
正用の数10kHz一定振幅の正弦波磁界をそれぞれ磁
界計測信号、校正信号として両者が加算された状態で電
圧に変換するが、高域遮断周波数が10数kHzに設定
されているフィルタ9A、9B、9Cによって、この電
圧信号のうち、磁界計測信号VFA、VFB、VFCのみを取
り出し、上記バンドパスフィルタ10A、10B、10
Cは校正信号SBA、SBB、SBCのみを取り出す。Next, the SQUIDs 1A, 1B, 1C and the drive circuits 3A, 3B, 3C add the magnitude of the external magnetic field and the sine wave magnetic field having a constant amplitude of several tens of kHz for calibration as a magnetic field measurement signal and a calibration signal, respectively. The voltage is converted into a voltage in a closed state, but only the magnetic field measurement signals V FA , V FB , and V FC are taken out of this voltage signal by the filters 9A, 9B, and 9C whose high-frequency cutoff frequency is set to ten and several kHz. , The bandpass filters 10A, 10B, 10
C takes out only the calibration signals S BA , S BB and S BC .
【0038】上記基準信号SK とバンドパスフィルタ1
0Aで取り出された校正信号SBAは、それぞれ、比較回
路11Aのブリッジ整流回路13A、平滑用抵抗器14
A及び平滑用コンデンサ15A、15Bで構成される平
滑回路、ブリッジ整流回路13B、平滑用抵抗器14B
及び平滑用コンデンサ15C、15Dで構成される平滑
回路で正弦波の振幅に対応したDC電圧に変換され、さ
らに、DC電圧に変換された基準信号、校正信号は、数
10kHzの周波数のみを遮断するように設定されてい
るノッチフィルタ16A、16Bによって、それぞれ、
正弦波成分を完全に除去された後、上記差動増幅器17
Aによって後者から前者が減算されて両者の大小が比較
され、磁力計の変動分すなわち変動信号SOAとして出力
される。The reference signal S K and the bandpass filter 1
The calibration signal S BA extracted at 0 A is the bridge rectifier circuit 13A of the comparison circuit 11A and the smoothing resistor 14 respectively.
Smoothing circuit composed of A and smoothing capacitors 15A and 15B, bridge rectifier circuit 13B, smoothing resistor 14B
The DC voltage corresponding to the amplitude of the sine wave is converted by the smoothing circuit including the smoothing capacitors 15C and 15D, and the reference signal and the calibration signal converted into the DC voltage cut off only the frequency of several tens of kHz. With the notch filters 16A and 16B set as follows,
After the sine wave component is completely removed, the differential amplifier 17
The former is subtracted from the latter by A, the magnitudes of the two are compared, and the variation of the magnetometer, that is, the variation signal S OA is output.
【0039】同様にバンドパスフィルタ10B、10C
で取り出された校正信号SBB、SBCもそれぞれ比較回路
11B、11CでDC電圧に変換された基準信号と大小
が比較され、磁力計の変動分すなわち変動信号SOB、S
OCとして出力される。Similarly, the bandpass filters 10B and 10C are provided.
The calibration signals S BB and S BC extracted in step S11 are compared in magnitude with the reference signal converted into the DC voltage by the comparison circuits 11B and 11C, respectively, and the fluctuation amount of the magnetometer, that is, fluctuation signals S OB and S BC.
Output as OC .
【0040】次に上記磁界計測信号VFA、変動信号SOA
は上記補正回路12Aのそれぞれ電圧分圧用抵抗器1
8、FET19のゲートGに入力されて、変動信号SO
の電圧に逆比例して上記FET19のドレインD−ソー
スS間の動作抵抗RDSが変化するように制御し、この動
作抵抗RDSと上記電圧分圧用抵抗器18の抵抗値RB に
より次式に示す分圧比Kに分圧して、上記磁力計の変動
分を打ち消した磁界計測出力Δum として出力する。Next, the magnetic field measurement signal V FA and the fluctuation signal S OA
Are voltage dividing resistors 1 of the correction circuit 12A, respectively.
8. Input to the gate G of the FET 19 to change signal S O
The operating resistance R DS between the drain D and the source S of the FET 19 is controlled so as to change in inverse proportion to the voltage of the above voltage, and the operating resistance R DS and the resistance value R B of the voltage dividing resistor 18 are used to obtain the following equation. The voltage is divided into the partial pressure ratio K shown in (1), and the magnetic field measurement output Δu m is output by canceling the fluctuation of the magnetometer.
【0041】[0041]
【数7】 (Equation 7)
【0042】磁界計測信号VFB、VFC及び変動信号
SOB、SOCもそれぞれ上記補正回路12B、12Cに入
力されて、同様の方法で上記磁力計の変動分を打ち消し
磁界計測出力Δvm 、Δwm として出力する。The magnetic field measurement signals V FB and V FC and the fluctuation signals S OB and S OC are also input to the correction circuits 12B and 12C, respectively, and the fluctuation amount of the magnetometer is canceled by the same method, and the magnetic field measurement output Δv m , Output as Δw m .
【0043】上記磁界計測出力Δum 、Δvm 、Δwm
は航空機の旋回等に伴い地磁気の入射角度が変化するた
めに時々刻々と変化するが、飛行高度を十分高くするな
どして地磁気Hを一定にした状態で旋回、または、回転
機構で回転させることによってセンサブロックの姿勢を
変えながら、時刻t1 、t2 、…、t9 における駆動回
路3A、3B、3Cの出力の組(Δu1 、Δv1 、Δw
1 )、(Δu2 、Δv2 、Δw2 )、…、(Δu9 、Δ
v9 、Δw9 )を計測し、未知数算出回路4に送る。次
に未知数算出回路4において、これら9組の数値を式
(7)に代入して連立一次方程式を解いてK1 、K2 、
…、K8 の値を算出し、算出値を磁界算出回路5に送
る。The magnetic field measurement outputs Δu m , Δv m , and Δw m
Changes momentarily because the incident angle of the geomagnetism changes with the turning of the aircraft, etc., but turning or rotating with a rotating mechanism while keeping the geomagnetism H constant by raising the flight altitude sufficiently. While changing the attitude of the sensor block by using the set of outputs (Δu 1 , Δv 1 , Δw) of the drive circuits 3A, 3B, 3C at times t 1 , t 2 , ..., T 9 .
1 ), (Δu 2 , Δv 2 , Δw 2 ), ..., (Δu 9 , Δ
v 9 , Δw 9 ) is measured and sent to the unknown number calculation circuit 4. Next, in the unknown number calculation circuit 4, these nine sets of numerical values are substituted into the equation (7) to solve the simultaneous linear equations, and K 1 , K 2 ,
The value of K 8 is calculated and the calculated value is sent to the magnetic field calculation circuit 5.
【0044】次に時刻tm 以後の時刻tn においては駆
動回路3A、3B、3Cの出力Δun 、Δvn 、Δwn
を磁界算出回路5に送る。磁界算出回路5は式(7)に
K1、K2 、…、K8 とΔun 、Δvn 、Δwn の値を
代入してF(Δun 、Δvn、Δwn )を算出する。こ
の出力は、例えば、Fの値の変化から地磁気の変化を検
出し、磁性体を発見するのに用いられる。Next, at the time t n after the time t m , the outputs Δu n , Δv n , and Δw n of the drive circuits 3A, 3B, and 3C.
To the magnetic field calculation circuit 5. K 1, K 2 to the magnetic field calculator 5 (7), ..., and calculates K 8 and Δu n, Δv n, F by substituting the values of Δw n (Δu n, Δv n , Δw n) a. This output is used, for example, to detect a change in the earth's magnetism from a change in the value of F and discover a magnetic substance.
【0045】実施の形態2 図4はこの発明の実施の形態2を示すブロック図であ
る。図中、1A、1B、1C、2、3A、3B、3C、
4、5、6、7、8、10A、10B、10C、11
A、11B、11C、12A、12B、12Cは実施形
態1と同一のもの、21A、21B、21Cは上記バン
ドパスフィルタ10A、10B、10Cの出力を基に上
記駆動回路3A、3B、3Cの出力に含まれる校正信号
を除去する校正信号除去回路である。Second Embodiment FIG. 4 is a block diagram showing a second embodiment of the present invention. In the figure, 1A, 1B, 1C, 2, 3A, 3B, 3C,
4, 5, 6, 7, 8, 10A, 10B, 10C, 11
A, 11B, 11C, 12A, 12B and 12C are the same as those of the first embodiment, 21A, 21B and 21C are outputs of the drive circuits 3A, 3B and 3C based on the outputs of the band pass filters 10A, 10B and 10C. Is a calibration signal removal circuit that removes the calibration signal included in.
【0046】尚、図4中に記載したVHA、VHB、VHC、
VFA、VFB、VFC、SBA、SBB、SBC、SOA、SOB、S
OC、Δum 、Δvm 、Δwm 、Δun 、Δvn 、Δ
wn 、K1 、K2 、…、K8 、Fは図1で説明した信号
と同一のものである。Note that V HA , V HB , V HC shown in FIG.
V FA , V FB , V FC , S BA , S BB , S BC , S OA , S OB , S
OC, Δu m, Δv m, Δw m, Δu n, Δv n, Δ
w n , K 1 , K 2 , ..., K 8 and F are the same as the signals described in FIG.
【0047】図5は上記校正信号除去回路21A、21
B、21Cの構成を校正信号除去回路21Aを代表とし
て示した図である。図中、17Bは17Aと同一の差動
増幅器、20Bは20Aと同一の増幅器、SBA、V
HAは、それぞれ、校正信号、駆動回路3Aの出力であ
る。FIG. 5 shows the calibration signal removing circuits 21A and 21A.
It is the figure which showed the structure of B and 21C as the representative of the calibration signal removal circuit 21A. In the figure, 17B is the same differential amplifier as 17A, 20B is the same amplifier as 20A, S BA , V
HA is the calibration signal and the output of the drive circuit 3A, respectively.
【0048】次にこの発明の実施形態2による磁力計の
動作について説明する。まず、SQUID1A、1B、
1Cを液体ヘリウムに浸すなどして冷却し、超伝導に転
移させ、次に駆動回路3A、3B、3Cによりそれぞれ
SQUID1A、1B、1Cを同時に磁束ロックさせ、
この時刻に於けるSQUID1A、1B、1Cの鎖交磁
束を出力零の原点とし、そこからの鎖交磁束の変化量を
磁界変化量に相当する電圧VHA、VHB、VHCとして出力
する。Next, the operation of the magnetometer according to the second embodiment of the present invention will be described. First, SQUIDs 1A, 1B,
1C is cooled by immersing it in liquid helium, and then transferred to superconductivity. Then, SQUIDs 1A, 1B and 1C are magnetically locked simultaneously by drive circuits 3A, 3B and 3C, respectively.
The interlinkage magnetic flux of SQUIDs 1A, 1B, and 1C at this time is set as the origin of the output zero, and the change amount of the interlinkage magnetic flux from there is output as the voltages V HA , V HB , and V HC corresponding to the magnetic field change amount.
【0049】この時、駆動回路3A、3B、3Cを構成
する電子回路の位相変動、振幅変動等が生じると、これ
ら変動分に比例して磁力計の出力信号が変動して計測誤
差を生じようとするが、上記基準信号発生回路6、電流
源7、磁界発生コイル8及びバンドパスフィルタ10
A、10B、10Cにより、実施形態1と同様に校正用
の基準信号SK を発生させるとともに校正信号SBA、S
BB、SBCを算出し、さらに、上記比較回路11A、11
B、11Cで磁力計の変動分を変動信号SOA、SOB、S
OCとして出力する一方、上記校正信号SBA、駆動回路3
Aの出力VHAは、それぞれ、校正信号除去回路21Aの
増幅器20B、差動増幅器17Bに入力されて、先ず校
正信号SBAの振幅が駆動回路3Aの出力VHAに含まれて
いる校正信号の振幅に合わされて、次に、上記差動増幅
器17Bにより駆動回路3Aの出力VHAから上記振幅の
合わせた校正信号を減算して上記駆動回路3Aの出力V
HAに含まれている校正信号を除去し磁界計測信号VFAの
みを取り出す。At this time, if phase fluctuations, amplitude fluctuations, etc. of the electronic circuits constituting the drive circuits 3A, 3B, 3C occur, the output signal of the magnetometer fluctuates in proportion to these fluctuations, and a measurement error may occur. The reference signal generating circuit 6, the current source 7, the magnetic field generating coil 8 and the band pass filter 10
A, 10B, and 10C generate the reference signal S K for calibration as in the first embodiment, and the calibration signals S BA and S are generated.
BB and S BC are calculated, and the comparison circuits 11A and 11A
B and 11C show the fluctuations of the magnetometer as fluctuation signals S OA , S OB and S
While output as OC , the calibration signal S BA , the drive circuit 3
The output V HA of A is input to the amplifier 20B and the differential amplifier 17B of the calibration signal removing circuit 21A, respectively, and the amplitude of the calibration signal S BA is first included in the output V HA of the drive circuit 3A. Then, the differential amplifier 17B subtracts the calibration signal with the adjusted amplitude from the output V HA of the drive circuit 3A to obtain the output V of the drive circuit 3A.
The calibration signal contained in HA is removed and only the magnetic field measurement signal V FA is taken out.
【0050】校正信号SBB、SBC及び駆動回路3A、3
Bの出力VHB、VHCもそれぞれ校正信号除去回路21
B、21Cに入力され、同様にして、それぞれ上記駆動
回路3A、3Bの出力VHB、VHCに含まれている磁界計
測信号VFB、VFCのみを取り出す。Calibration signals S BB , S BC and drive circuits 3A, 3
The outputs V HB and V HC of B are also respectively the calibration signal removing circuit 21.
Similarly, only the magnetic field measurement signals V FB and V FC included in the outputs V HB and V HC of the drive circuits 3A and 3B, which are input to B and 21C, are extracted.
【0051】次に上記磁界計測信号VFA、VFB、VFC及
び変動信号SOA、SOB、SOCを上記補正回路12A、1
2B、12Cに送り込み、実施形態1と全く同様の方法
で磁力計の出力変動分を打ち消した磁界計測出力Δ
um 、Δvm 、Δwm として出力する。Next, the magnetic field measurement signals V FA , V FB and V FC and the fluctuation signals S OA , S OB and S OC are applied to the correction circuits 12A and 1A.
2B, 12C, and the magnetic field measurement output Δ in which the fluctuation in the output of the magnetometer is canceled by the same method as in the first embodiment.
Output as u m , Δv m , and Δw m .
【0052】上記磁界計測出力Δum 、Δvm 、Δwm
は航空機の旋回等に伴い地磁気の入射角度が変化するた
めに時々刻々と変化するが、実施形態1と全く同様に、
飛行高度を十分高くするなどして地磁気Hを一定にした
状態で旋回、または、回転機構で回転させることによっ
てセンサブロックの姿勢を変えながら、時刻t1 、
t2 、…、t9 における駆動回路3A、3B、3Cの出
力の組(Δu1 、Δv1 、Δw1 )、(Δu2 、Δ
v2 、Δw2 )、…、(Δu9 、Δv9 、Δw9 )を計
測し、連立一次方程式を解いてK1 、K2 、…、K8 の
値を算出し、さらに、磁界算出回路5により、式(7)
にK1 、K2 、…、K8 と時刻tm 以後の時刻tn にお
いて駆動回路3A、3B、3Cから出力される(Δ
un 、Δvn 、Δwn)の値を代入して、F(Δun 、
Δvn 、Δwn )を算出する。この出力は、例えば、F
の値の変化から地磁気の変化を検出し、磁性体を発見す
るのに用いられる。The magnetic field measurement outputs Δu m , Δv m , and Δw m
Changes from moment to moment because the incident angle of geomagnetism changes as the aircraft turns, etc., but just like in the first embodiment,
While changing the attitude of the sensor block by turning or rotating with a rotating mechanism while keeping the geomagnetism H constant by raising the flight altitude sufficiently, time t 1 ,
t 2, ..., a drive circuit 3A in t 9, 3B, the output of 3C set (Δu 1, Δv 1, Δw 1), (Δu 2, Δ
v 2, [Delta] w 2), ..., measured (Δu 9, Δv 9, Δw 9), K 1, K 2 by solving the simultaneous linear equations, ..., and calculates the value of K 8, further, the magnetic field calculator According to 5, the formula (7)
The K 1, K 2, ..., K 8 and time t m after the time t n in the driver circuit 3A, 3B, is output from the 3C (delta
Substituting the values of u n , Δv n , and Δw n ) into F (Δu n ,
Calculate Δv n , Δw n ). This output is, for example, F
It is used to detect changes in the earth's magnetism from changes in the value of and to discover magnetic substances.
【0053】実施の形態3 図6はこの発明の実施の形態3を示すブロック図であ
る。図中、1A、1B、1C、2、3A、3B、3C、
4、5、6、10A、10B、10C、11A、11
B、11C、12A、12B、12C、21A、21
B、21Cは実施形態2と同一のもの、22A、22
B、22Cは地磁気の3成分と後述するエレベーション
角、アジマス角を計測する地磁気測定用磁力計、23は
上記地磁気測定用磁力計22A、22B、22Cの出力
及び上記基準信号発生回路6の出力を基に校正磁界用の
電流及び磁界入射角変更用の電流を発生する磁界変化電
流源、24A、24B、24Cは上記磁界変化電流源2
3の電流を基に校正用の磁界を発生し、かつ、SQUI
D1A、1B、1Cに入射する磁界の向きを変える磁界
変化校正コイルで、ここでは磁界変化校正コイルは上記
SQUID1A、1B、1Cの周囲に直交三軸に配置す
る場合を示している。Third Embodiment FIG. 6 is a block diagram showing a third embodiment of the present invention. In the figure, 1A, 1B, 1C, 2, 3A, 3B, 3C,
4, 5, 6, 10A, 10B, 10C, 11A, 11
B, 11C, 12A, 12B, 12C, 21A, 21
B and 21C are the same as those of the second embodiment, 22A and 22C.
B and 22C are magnetometers for measuring geomagnetism which measure three components of geomagnetism and elevation angles and azimuth angles which will be described later, and 23 are outputs of the magnetometers 22A, 22B and 22C for measuring geomagnetism and outputs of the reference signal generating circuit 6. The magnetic field changing current sources 24A, 24B and 24C for generating a current for calibrating magnetic field and a current for changing magnetic field incident angle based on
Generates a magnetic field for calibration based on the current of 3 and SQUI
A magnetic field change calibration coil that changes the direction of the magnetic field incident on D1A, 1B, and 1C. Here, the magnetic field change calibration coil is shown arranged around the SQUIDs 1A, 1B, and 1C in three orthogonal axes.
【0054】尚、図6中に記載したVHA、VHB、VHC、
VFA、VFB、VFC、SBA、SBB、S BC、SOA、SOB、S
OC、Δum 、Δvm 、Δwm 、Δun 、Δvn 、Δ
wn 、K1 、K2 、…、K8 、Fは図1で説明した信号
と同一のものである。It should be noted that V shown in FIG.HA, VHB, VHC,
VFA, VFB, VFC, SBA, SBB, S BC, SOA, SOB, S
OC, Δum, Δvm, Δwm, Δun, Δvn, Δ
wn, K1, KTwo, ... K8, F are the signals described in FIG.
Is the same as
【0055】次にこの発明の実施形態3による磁力計の
動作について説明する。まず、SQUID1A、1B、
1Cを液体ヘリウムに浸すなどして冷却し、超伝導に転
移させ、次に駆動回路3A、3B、3Cによりそれぞれ
SQUID1A、1B、1Cを同時に磁束ロックさせ、
この時刻に於けるSQUID1A、1B、1Cの鎖交磁
束を出力零の原点とし、そこからの鎖交磁束の変化量を
磁界変化量に相当する電圧VHA、VHB、VHCとして出力
する。Next, the operation of the magnetometer according to the third embodiment of the present invention will be described. First, SQUIDs 1A, 1B,
1C is cooled by immersing it in liquid helium, and then transferred to superconductivity. Then, SQUIDs 1A, 1B and 1C are magnetically locked simultaneously by drive circuits 3A, 3B and 3C, respectively.
The interlinkage magnetic flux of SQUIDs 1A, 1B, and 1C at this time is set as the origin of the output zero, and the change amount of the interlinkage magnetic flux from there is output as the voltages V HA , V HB , and V HC corresponding to the magnetic field change amount.
【0056】この時、駆動回路3A、3B、3Cを構成
する電子回路の位相変動、振幅変動等が生じると、これ
ら変動分に比例して磁力計の出力信号が変動して計測誤
差を生じようとするが、上記磁界変化電流源23は上記
基準信号発生回路6の基準信号SK を基に校正用磁界の
3組の数10kHzの正弦波電流を発生させると共に後
述する磁界入射角変更用の電流を発生させるようになっ
ており、また、磁界変化校正コイル24A、24B、2
4Cは上記磁界変化電流源23の電流を基に校正用磁界
と後述する磁界入射角変更用の磁界をSQUID1A、
1B、1Cに印加するようになっており、これらと、バ
ンドパスフィルタ10A、10B、10Cにより、実施
形態2と同様に校正用の基準信号SK を発生させるとと
もに校正信号SBA、SBB、SBCを算出し、さらに、上記
比較回路11A、11B、11Cで磁力計の変動分を変
動信号SOA、SOB、SOCとして出力する一方、上記校正
信号SBA、駆動回路3Aの出力VHAは、それぞれ、校正
信号除去回路21Aの増幅器20B、差動増幅器17B
に入力されて、先ず校正信号SBAの振幅が駆動回路3A
の出力VHAに含まれている校正信号の振幅に合わされ
て、次に、上記差動増幅器17Bにより駆動回路3Aの
出力VHAから上記振幅の合わせた校正信号を減算して上
記駆動回路3Aの出力VHAに含まれている校正信号を除
去し磁界計測信号VFAのみを取り出す。At this time, if phase fluctuations, amplitude fluctuations, etc. of the electronic circuits constituting the drive circuits 3A, 3B, 3C occur, the output signal of the magnetometer fluctuates in proportion to these fluctuations, which may cause a measurement error. However, the magnetic field changing current source 23 generates three sets of sine wave currents of several tens of kHz of the calibration magnetic field based on the reference signal S K of the reference signal generating circuit 6 and changes the magnetic field incident angle described later. It is designed to generate an electric current, and the magnetic field change calibration coils 24A, 24B, 2
4C is based on the current of the magnetic field changing current source 23, the calibration magnetic field and the magnetic field for changing the magnetic field incident angle described later are SQUID 1A,
1B and 1C, and these and the bandpass filters 10A, 10B, and 10C generate the reference signal S K for calibration as in the second embodiment, and the calibration signals S BA , S BB , S BC is calculated, and further, the fluctuation amounts of the magnetometer are output as fluctuation signals S OA , S OB , and S OC in the comparison circuits 11A, 11B, and 11C, while the calibration signal S BA and the output V of the drive circuit 3A are output. HA is the amplifier 20B and the differential amplifier 17B of the calibration signal removal circuit 21A, respectively.
The amplitude of the calibration signal S BA is input to the drive circuit 3A.
Of the calibration signal included in the output V HA of the drive circuit 3A, and then the differential amplifier 17B subtracts the calibration signal of the adjusted amplitude from the output V HA of the drive circuit 3A. The calibration signal contained in the output V HA is removed and only the magnetic field measurement signal V FA is taken out.
【0057】校正信号SBB、SBC及び駆動回路3A、3
Bの出力VHB、VHCもそれぞれ校正信号除去回路21
B、21Cに入力され、同様にして、それぞれ上記駆動
回路3A、3Bの出力VHB、VHCに含まれている磁界計
測信号VFB、VFCのみを取り出す。Calibration signals S BB , S BC and drive circuits 3A, 3
The outputs V HB and V HC of B are also respectively the calibration signal removing circuit 21.
Similarly, only the magnetic field measurement signals V FB and V FC included in the outputs V HB and V HC of the drive circuits 3A and 3B, which are input to B and 21C, are extracted.
【0058】次に上記磁界計測信号VFA、VFB、VFC及
び変動信号SOA、SOB、SOCを上記補正回路12A、1
2B、12Cに送り込み、実施形態2と全く同様の方法
で磁力計の出力変動分を打ち消した磁界計測出力Δ
um 、Δvm 、Δwm として出力する。Next, the magnetic field measurement signals V FA , V FB and V FC and the fluctuation signals S OA , S OB and S OC are applied to the correction circuits 12A and 1A.
2B, 12C, and the magnetic field measurement output Δ in which the output fluctuation of the magnetometer is canceled in the same manner as in the second embodiment.
Output as u m , Δv m , and Δw m .
【0059】ここで地磁気HとSQUID1A、1B、
1Cとの入射角度の関係を直交座標系で考えてみる。図
7は地磁気Hとxyz直交座標系との関係を示したもの
であり、時刻tm での地磁気Hを極座標(H、Θm 、Φ
m )で表わすと地磁気Hの直交座標系での成分表示
Hxm、Hym、Hzmは次式のような関係が成立する。ここ
で、Θm はz軸と地磁気Hとのなす角度、Φm はxz平
面と地磁気Hとのなす角度である。(以後これらの角度
のことをそれぞれエレベーション角、アジマス角と呼
ぶ)Here, the geomagnetism H and SQUIDs 1A, 1B,
Consider the relationship of the incident angle with 1C in an orthogonal coordinate system. FIG. 7 shows the relationship between the geomagnetism H and the xyz orthogonal coordinate system. The geomagnetism H at time t m is represented by polar coordinates (H, Θ m , Φ).
When expressed by m ), the component representations H xm , H ym and H zm of the geomagnetism H in the orthogonal coordinate system have the following relationship. Here, Θ m is the angle between the z-axis and the geomagnetism H, and Φ m is the angle between the xz plane and the geomagnetism H. (Hereinafter, these angles are called elevation angle and azimuth angle, respectively)
【0060】[0060]
【数8】 (Equation 8)
【0061】ここで、Cは磁界変化校正コイル24A、
24B、24Cの寸法、取り付け位置等によって決まる
比例定数、Ixm、Iym、Izmはそれぞれ磁界変化校正コ
イル24A、24B、24Cにより、上記地磁気成分H
xm、Hym、Hzmと等価な磁界を発生させるのに必要な電
流である。Here, C is the magnetic field change calibration coil 24A,
24B, the dimensions of 24C, proportionality constant determined by the mounting position, etc., I xm, I ym, I zm each magnetic field change calibration coils 24A, 24B, by 24C, the geomagnetic components H
It is a current required to generate a magnetic field equivalent to xm , H ym and H zm .
【0062】図8は地磁気Hの大きさを変えずにSQU
ID1A、1B、1Cに入射する入射角度をエレベーシ
ョン、アジマス方向にそれぞれΔΘ、ΔΦだけ変化させ
た時の図である。その時の地磁気成分Hxm+1、Hym+1、
Hzm+1とこれと等価な磁界を発生させるのに必要な電流
Ixm+1、Iym+1、Izm+1は式(16)〜(18)のよう
に表わされる。FIG. 8 shows the SQU without changing the magnitude of the geomagnetism H.
It is a figure when the incident angle which injects into ID1A, 1B, 1C is changed by (DELTA) (theta) and (DELTA) (phi) in the elevation and the azimuth direction, respectively. Geomagnetic components H xm + 1 , H ym + 1 at that time,
The currents I xm + 1 , I ym + 1 , and I zm + 1 required to generate H zm + 1 and a magnetic field equivalent thereto are expressed by equations (16) to (18).
【0063】[0063]
【数9】 [Equation 9]
【0064】このとき、入射角度をエレベーション、ア
ジマス方向にそれぞれΔΘ、ΔΦだけ変えるのに必要な
電流ΔIx 、ΔIy 、ΔIZ は式(12)〜(15)及
び式(16)〜(18)より式(19)〜(21)で表
わされる。At this time, the currents ΔI x , ΔI y , and ΔI Z required to change the incident angle in the elevation and azimuth directions by ΔΘ and ΔΦ are expressed by equations (12) to (15) and (16) to (16). 18) is represented by the equations (19) to (21).
【0065】[0065]
【数10】 (Equation 10)
【0066】そこで、飛行高度を十分高くするなどして
地磁気Hを一定にした状態で、例えば、フラックスゲー
ト磁力計を使用した地磁気測定用磁力計22A、22
B、22Cで時刻t1 における地磁気成分(Hx1、
Hy1、Hz1)、エレベーション角Θ1 、アジマス角Φ1
を計測し、上記磁界変化電流源23に送る。Therefore, in a state where the geomagnetism H is kept constant by raising the flight altitude sufficiently, for example, the magnetometers 22A, 22A for geomagnetism measurement using a fluxgate magnetometer.
B, geomagnetic component (H x1 at time t 1 at 22C,
H y1 , H z1 ), elevation angle Θ 1 , azimuth angle Φ 1
Is measured and sent to the magnetic field changing current source 23.
【0067】次に磁界変化電流源23では、前述の校正
磁界用の正弦波電流を発生すると共に、式(19)〜
(21)により、入射角度をΔΘ、ΔΦだけ変えるのに
必要な電流ΔIx 、ΔIy 、ΔIZ を時々刻々算出し
て、上記磁界変化校正コイル24A、24B、24Cに
送り込み、地磁気Hの入射角度を(Hx2、Hy2、
Hz2)、(Hx3、Hy3、Hz3)、…、(Hx9、Hy9、H
z9)と電気的に変える。Next, the magnetic field changing current source 23 generates the above-mentioned sine wave current for the calibration magnetic field, and at the same time the equation (19)-
By (21), the currents ΔI x , ΔI y , and ΔI Z required to change the incident angle by Δθ and ΔΦ are calculated moment by moment, and sent to the magnetic field change calibration coils 24A, 24B, and 24C, and the geomagnetism H is incident. Let the angle be (H x2 , H y2 ,
H z2), (H x3, H y3, H z3), ..., (H x9, H y9, H
z9 ) and change electrically.
【0068】このように、地磁気測定用磁力計22A、
22B、22C、磁界変化電流源23及び磁界変化校正
コイル24A、24B、24Cを用いて校正用の正弦波
磁界を発生すると共に、地磁気Hの入射角度を電気的に
変えながら、時刻t1 、t2、…、t9 における駆動回
路3A、3B、3Cの出力の組(Δu1 、Δv1 、Δw
1 )、(Δu2 、Δv2 、Δw2 )、…、(Δu9 、Δ
v9 、Δw9 )を計測し、未知数算出回路4に送る。In this way, the geomagnetism measuring magnetometer 22A,
22B and 22C, the magnetic field change current source 23, and the magnetic field change calibration coils 24A, 24B, and 24C are used to generate a sinusoidal magnetic field for calibration, and the incident angle of the geomagnetism H is changed electrically, at times t 1 and t. 2, ..., a drive circuit 3A in t 9, 3B, the output of 3C set (Δu 1, Δv 1, Δw
1 ), (Δu 2 , Δv 2 , Δw 2 ), ..., (Δu 9 , Δ
v 9 , Δw 9 ) is measured and sent to the unknown number calculation circuit 4.
【0069】次に未知数算出回路4では、これら9組の
数値を式(9)に代入して連立一次方程式を解いて
K1 、K2 、…、K8 の値を算出し、算出値を磁界算出
回路5に送る。磁界算出回路5では式(8)にK1 、K
2 、…、K8 と時刻tm 以後の時刻tn において駆動回
路3A、3B、3Cから出力される(Δun 、Δvn 、
Δwn)の値を代入して、F(Δun 、Δvn 、Δ
wn )を算出する。この出力は、例えば、Fの値の変化
から地磁気の変化を検出し、磁性体を発見するのに用い
られる。Next, the unknown number calculation circuit 4 substitutes these nine sets of numerical values into the equation (9) to solve the simultaneous linear equations, calculates the values of K 1 , K 2 , ..., K 8 , and calculates the calculated values. It is sent to the magnetic field calculation circuit 5. In the magnetic field calculation circuit 5, K 1 and K are added to the equation (8).
2, ..., K 8 and time t m after the time t n in the driver circuit 3A, 3B, is output from the 3C (Δu n, Δv n,
By substituting the value of Δw n), F (Δu n , Δv n, Δ
w n ) is calculated. This output is used, for example, to detect a change in the earth's magnetism from a change in the value of F and discover a magnetic substance.
【0070】実施の形態4 図9はこの発明の実施の形態4を示すブロック図であ
る。図中、1A、1B、1C、2、3A、3B、3C、
4、5、6、10A、10B、10C、11A、11
B、11C、12A、12B、12C、21A、21
B、21C、22A、22B、22C、23、24A、
24B、24Cは実施形態3と同一のもの、25は上記
比較回路11A、11B、11Cの出力を基にSQUI
D及び回路の良否を判別する良否判別回路である。Fourth Embodiment FIG. 9 is a block diagram showing a fourth embodiment of the present invention. In the figure, 1A, 1B, 1C, 2, 3A, 3B, 3C,
4, 5, 6, 10A, 10B, 10C, 11A, 11
B, 11C, 12A, 12B, 12C, 21A, 21
B, 21C, 22A, 22B, 22C, 23, 24A,
24B and 24C are the same as those in the third embodiment, and 25 is SQUI based on the outputs of the comparison circuits 11A, 11B and 11C.
D is a pass / fail determination circuit that determines pass / fail of the circuit.
【0071】尚、図9中に記載したVHA、VHB、VHC、
VFA、VFB、VFC、SBA、SBB、SBC、SOA、SOB、S
OC、Δum 、Δvm 、Δwm 、Δun 、Δvn 、Δ
wn 、K1 、K2 、…、K8 、Fは図1で説明した信号
と同一のものである。Incidentally, V HA , V HB , V HC shown in FIG.
V FA , V FB , V FC , S BA , S BB , S BC , S OA , S OB , S
OC, Δu m, Δv m, Δw m, Δu n, Δv n, Δ
w n , K 1 , K 2 , ..., K 8 and F are the same as the signals described in FIG.
【0072】図10は上記良否判別回路25の構成の一
例を示すブロック図である。図中、26A、26B、2
6C、26D、26E、26Fはコンパレータ、27
A、27B、27C、27D、27E、27Fは基準電
圧源、SOA、SOB、SOCは変動信号である。FIG. 10 is a block diagram showing an example of the configuration of the pass / fail judgment circuit 25. In the figure, 26A, 26B, 2
6C, 26D, 26E and 26F are comparators, 27
A, 27B, 27C, 27D, 27E and 27F are reference voltage sources, and S OA , S OB and S OC are fluctuation signals.
【0073】次にこの発明の実施形態4による磁力計の
動作について説明する。まず、SQUID1A、1B、
1Cを液体ヘリウムに浸すなどして冷却し、超伝導に転
移させ、次に駆動回路3A、3B、3Cによりそれぞれ
SQUID1A、1B、1Cを同時に磁束ロックさせ、
この時刻に於けるSQUID1A、1B、1Cの鎖交磁
束を出力零の原点とし、そこからの鎖交磁束の変化量を
磁界変化量に相当する電圧VHA、VHB、VHCとして出力
する。Next, the operation of the magnetometer according to the fourth embodiment of the present invention will be described. First, SQUIDs 1A, 1B,
1C is cooled by immersing it in liquid helium, and then transferred to superconductivity. Then, SQUIDs 1A, 1B and 1C are magnetically locked simultaneously by drive circuits 3A, 3B and 3C, respectively.
The interlinkage magnetic flux of SQUIDs 1A, 1B, and 1C at this time is set as the origin of the output zero, and the change amount of the interlinkage magnetic flux from there is output as the voltages V HA , V HB , and V HC corresponding to the magnetic field change amount.
【0074】この時、駆動回路3A、3B、3Cを構成
する電子回路の位相変動、振幅変動等が生じると、これ
ら変動分に比例して磁力計の出力信号が変動して計測誤
差を生じようとするが、上記基準信号発生回路6、磁界
変化電流源23、磁界変化校正コイル24A、24B、
24C及びバンドパスフィルタ10A、10B、10C
により、実施形態3と全く同様に校正用の基準信号SK
を発生させるとともに校正信号SBA、SBB、SBCを算出
し、さらに、上記比較回路11A、11B、11Cで磁
力計の変動分を変動信号SOA、SOB、SOCとして出力す
る一方、上記校正信号除去回路21A、21B、21C
により駆動回路3A、3B、3Cの出力VHA、VHB、V
HCに含まれている校正信号SBA、SBB、SBCを除去して
磁界計測信号VFA、VFB、VFCのみを取り出す。At this time, if phase fluctuations, amplitude fluctuations, etc. of the electronic circuits constituting the drive circuits 3A, 3B, 3C occur, the output signal of the magnetometer fluctuates in proportion to these fluctuations, which may cause a measurement error. However, the reference signal generating circuit 6, the magnetic field change current source 23, the magnetic field change calibration coils 24A and 24B,
24C and bandpass filters 10A, 10B, 10C
Accordingly, the reference signal S K for calibration is exactly the same as in the third embodiment.
And the calibration signals S BA , S BB , and S BC are calculated, and the fluctuations of the magnetometer are output as fluctuation signals S OA , S OB , and S OC by the comparison circuits 11A, 11B, and 11C. The calibration signal removing circuits 21A, 21B, 21C
Output of drive circuits 3A, 3B, 3C by V HA , V HB , V
The calibration signals S BA , S BB , and S BC included in HC are removed to extract only the magnetic field measurement signals V FA , V FB , and V FC .
【0075】次に上記磁界計測信号VFA、VFB、VFC及
び変動信号SOA、SOB、SOCを上記補正回路12A、1
2B、12Cに送り込み、実施形態3と全く同様の方法
で磁力計の出力変動分を打ち消した磁界計測出力Δ
um 、Δvm 、Δwm として出力すると共に上記変動信
号SOA、SOB、SOCをそれぞれ良否判別回路25のコン
パレータ26A、26B及び基準電圧源27A、27B
で構成されたウィンドウコンパレータ、コンパレータ2
6C、26D及び基準電圧源27C、27Dで構成され
たウィンドウコンパレータ、コンパレータ26E、26
F及び基準電圧源27E、27Fで構成されたウィンド
ウコンパレータに送り込み、それぞれ、基準電圧源27
Aと27B、基準電圧源27Cと27D、基準電圧源2
7Eと27Fで、例えば、DC電圧に変換された基準信
号の1/2、2倍に設定されている下限値、上限値の範
囲内に入っているか否か判別し、範囲外の時には良否判
別信号VGA、VGB、VGCをLowレベルにして、それぞ
れ、SQUID1A、1B、1C及び駆動回路3A、3
B、3Cに異常があることを報知する。Next, the magnetic field measurement signals V FA , V FB and V FC and the fluctuation signals S OA , S OB and S OC are applied to the correction circuits 12A and 1A.
2B, 12C, and the magnetic field measurement output Δ in which the fluctuation in the output of the magnetometer is canceled by the same method as in the third embodiment.
u m , Δv m , and Δw m , and the fluctuation signals S OA , S OB , and S OC are output to the comparators 26A and 26B and the reference voltage sources 27A and 27B of the pass / fail judgment circuit 25, respectively.
Comparator 2, a window comparator composed of
6C, 26D and reference voltage sources 27C, 27D, window comparators, comparators 26E, 26
F and the reference voltage sources 27E and 27F, and sends them to the window comparator 27, respectively.
A and 27B, reference voltage sources 27C and 27D, reference voltage source 2
At 7E and 27F, for example, it is determined whether or not it is within the range of the lower limit value and the upper limit value that are set to 1/2 of the reference signal converted to the DC voltage and doubled. The signals V GA , V GB , and V GC are set to the low level, and the SQUIDs 1A, 1B, and 1C and the drive circuits 3A and 3A, respectively.
Notify that there is an abnormality in B and 3C.
【0076】次に地磁気測定用磁力計22A、22B、
22C、上記磁界変化電流源23、磁界変化校正コイル
24A、24B、24C及び未知数算出回路4によっ
て、実施形態3と全く同様に、地磁気Hの入射角度を電
気的に変えることにより、連立一次方程式を解いて
K1 、K2 、…、K8 の値を算出し、さらに、磁界算出
回路5により、式(8)にK1 、K2 、…、K8 と時刻
tm 以後の時刻tn において駆動回路3A、3B、3C
から出力される(Δun 、Δvn 、Δwn )の値を代入
して、F(Δun 、Δvn 、Δwn )を算出する。この
出力は、例えば、Fの値の変化から地磁気の変化を検出
し、磁性体を発見するのに用いられる。Next, magnetometers 22A and 22B for geomagnetism measurement,
22C, the magnetic field change current source 23, the magnetic field change calibration coils 24A, 24B, 24C and the unknown number calculation circuit 4 electrically change the incident angle of the geomagnetism H in exactly the same manner as in the third embodiment, thereby obtaining a simultaneous linear equation. solved K 1, K 2, ..., and calculates the value of K 8, further by the magnetic field calculator 5, K 1, K 2 in the formula (8), ..., K 8 and time t m after the time t n At drive circuits 3A, 3B, 3C
Output from the (Δu n, Δv n, Δw n) by substituting the value of is calculated F (Δu n, Δv n, Δw n) a. This output is used, for example, to detect a change in the earth's magnetism from a change in the value of F and discover a magnetic substance.
【0077】実施の形態5 図11はこの発明の実施の形態5を示すブロック図であ
る。図中、1A、1B、1C、2、3A、3B、3C、
4、5、6、10A、10B、10C、11A、11
B、11C、12A、12B、12C、21A、21
B、21C、22A、22B、22C、23、24A、
24B、24Cは実施形態3と同一のもの、28A、2
8B、28Cは上記磁界変化校正コイル24A、24
B、24Cの発生する磁気歪みを補正する補正コイルで
あり、ここでは一例として、上記磁界変化校正コイル2
4A、24B、24Cより寸法の小さいコイルを同心円
上に配置した場合を示している。29は上記磁界変化電
流源23の出力を用いて上記補正コイル24A、24
B、24Cに補正電流を供給する磁界補正回路である。Fifth Embodiment FIG. 11 is a block diagram showing a fifth embodiment of the present invention. In the figure, 1A, 1B, 1C, 2, 3A, 3B, 3C,
4, 5, 6, 10A, 10B, 10C, 11A, 11
B, 11C, 12A, 12B, 12C, 21A, 21
B, 21C, 22A, 22B, 22C, 23, 24A,
24B and 24C are the same as those in the third embodiment, 28A and 2A.
8B and 28C are the magnetic field change calibration coils 24A and 24
A correction coil for correcting the magnetic distortion generated by B and 24C, and here, as an example, the above-mentioned magnetic field change calibration coil 2
4A, 24B, and 24C show the case where coils smaller in size are arranged on concentric circles. 29 uses the output of the magnetic field changing current source 23 to correct the correction coils 24A, 24
This is a magnetic field correction circuit that supplies a correction current to B and 24C.
【0078】尚、図11中に記載したVHA、VHB、
VHC、VFA、VFB、VFC、SBA、SBB、SBC、SOA、S
OB、SOC、Δum 、Δvm 、Δwm 、Δun 、Δvn 、
Δwn 、K1 、K2 、…、K8 、Fは図1で説明した信
号と同一のものである。Incidentally, V HA , V HB shown in FIG.
V HC , V FA , V FB , V FC , S BA , S BB , S BC , S OA , S
OB, S OC, Δu m, Δv m, Δw m, Δu n, Δv n,
Δw n , K 1 , K 2 , ..., K 8 and F are the same as the signals described in FIG.
【0079】次にこの発明の実施形態5による磁力計の
動作について説明する。まず、SQUID1A、1B、
1Cを液体ヘリウムに浸すなどして冷却し、超伝導に転
移させ、次に駆動回路3A、3B、3Cによりそれぞれ
SQUID1A、1B、1Cを同時に磁束ロックさせ、
この時刻に於けるSQUID1A、1B、1Cの鎖交磁
束を出力零の原点とし、そこからの鎖交磁束の変化量を
磁界変化量に相当する電圧VHA、VHB、VHCとして出力
する。Next, the operation of the magnetometer according to the fifth embodiment of the present invention will be described. First, SQUIDs 1A, 1B,
1C is cooled by immersing it in liquid helium, and then transferred to superconductivity. Then, SQUIDs 1A, 1B and 1C are magnetically locked simultaneously by drive circuits 3A, 3B and 3C, respectively.
The interlinkage magnetic flux of SQUIDs 1A, 1B, and 1C at this time is set as the origin of the output zero, and the change amount of the interlinkage magnetic flux from there is output as the voltages V HA , V HB , and V HC corresponding to the magnetic field change amount.
【0080】この時、駆動回路3A、3B、3Cを構成
する電子回路の位相変動、振幅変動等が生じると、これ
ら変動分に比例して磁力計の出力信号が変動して計測誤
差を生じようとするが、上記基準信号発生回路6、磁界
変化電流源23、磁界変化校正コイル24A、24B、
24C及びバンドパスフィルタ10A、10B、10C
により、実施形態3と全く同様に校正用の基準信号SK
を発生させるとともに校正信号SBA、SBB、SBCを算出
し、さらに、上記比較回路11A、11B、11Cで磁
力計の変動分を変動信号SOA、SOB、SOCとして出力す
る一方、上記校正信号除去回路21A、21B、21C
により駆動回路3A、3B、3Cの出力VHA、VHB、V
HCに含まれている校正信号SBA、SBB、SBCを除去して
磁界計測信号VFA、VFB、VFCのみを取り出す。At this time, if phase fluctuations, amplitude fluctuations, etc. of the electronic circuits constituting the drive circuits 3A, 3B, 3C occur, the output signal of the magnetometer fluctuates in proportion to these fluctuations, which may cause a measurement error. However, the reference signal generating circuit 6, the magnetic field change current source 23, the magnetic field change calibration coils 24A and 24B,
24C and bandpass filters 10A, 10B, 10C
Accordingly, the reference signal S K for calibration is exactly the same as in the third embodiment.
And the calibration signals S BA , S BB , and S BC are calculated, and the fluctuations of the magnetometer are output as fluctuation signals S OA , S OB , and S OC by the comparison circuits 11A, 11B, and 11C. The calibration signal removing circuits 21A, 21B, 21C
Output of drive circuits 3A, 3B, 3C by V HA , V HB , V
The calibration signals S BA , S BB , and S BC included in HC are removed to extract only the magnetic field measurement signals V FA , V FB , and V FC .
【0081】次に上記磁界計測信号VFA、VFB、VFC及
び変動信号SOA、SOB、SOCを上記補正回路12A、1
2B、12Cに送り込み、実施形態3と全く同様の方法
で磁力計の出力変動分を打ち消した磁界計測出力Δ
um 、Δvm 、Δwm として出力する。Next, the magnetic field measurement signals V FA , V FB and V FC and the fluctuation signals S OA , S OB and S OC are applied to the correction circuits 12A and 1A.
2B, 12C, and the magnetic field measurement output Δ in which the fluctuation in the output of the magnetometer is canceled by the same method as in the third embodiment.
Output as u m , Δv m , and Δw m .
【0082】次に飛行高度を十分高くするなどして地磁
気Hを一定にした状態で、磁界変化校正コイル24A、
24B、24C、地磁気測定用磁力計22A、22B、
22C、磁界変化電流源23を用いて地磁気Hの入射角
度を(Hx2、Hy2、Hz2)、(Hx3、Hy3、Hz3)、
…、(Hx9、Hy9、Hz9)と電気的に変える。Next, with the geomagnetism H kept constant by raising the flight altitude sufficiently, the magnetic field change calibration coil 24A,
24B, 24C, magnetometers 22A, 22B for geomagnetic measurement,
22C, the incident angle of the geomagnetism H using the magnetic field changing current source 23 is (H x2 , H y2 , H z2 ), (H x3 , H y3 , H z3 ),
..., electrically change the (H x9, H y9, H z9).
【0083】しかし、入射角度をΔΘ、ΔΦだけ変える
のに必要な電流ΔIx 、ΔIy 、ΔIz を入力して上記
磁界変化校正コイル24A、24B、24Cが入射角度
変更用の磁界を発生する際に、SQUID1A、1B、
1C近傍の磁界を歪ませて、次式に示す磁気歪み(Δh
x 、Δhy 、Δhz )を生じる。However, by inputting the currents ΔI x , ΔI y , and ΔI z required to change the incident angle by Δθ and ΔΦ, the magnetic field change calibration coils 24A, 24B, and 24C generate a magnetic field for changing the incident angle. At this time, SQUIDs 1A, 1B,
The magnetic field in the vicinity of 1C is distorted, and the magnetic strain (Δh
x , Δh y , Δh z ).
【0084】[0084]
【数11】 [Equation 11]
【0085】ここで、M1、M2、M3は磁界変化校正
コイル24A、24B、24Cの寸法、取付け位置、上
記コイルに流す電流等によって決まる定数であり、Δi
x 、Δiy 、Δiz は上記磁気歪み(Δhx 、Δhy 、
Δhz )と等価な磁界を発生させるのに必要な電流であ
る。Here, M1, M2 and M3 are constants determined by the dimensions of the magnetic field change calibration coils 24A, 24B and 24C, the mounting position, the current flowing through the coils and the like, and Δi
x, Δi y, Δi z is the magnetic distortion (Δh x, Δh y,
Δh z ) is a current necessary to generate a magnetic field equivalent to Δh z ).
【0086】その結果、時刻t1 、t2 、…、t9 にお
ける駆動回路3A、3B、3Cの出力の組(Δu1 、Δ
v1 、Δw1 )、(Δu2 、Δv2 、Δw2 )、…、
(Δu9 、Δv9 、Δw9 )に若干の計測誤差を生じ
る。補正コイル28A、28B、28C及び磁界補正回
路29は上記磁界変化校正コイル24A、24B、24
Cが発生する磁気歪みを補正するためのものであり、ま
ず磁界補正回路29が磁界変化電流源23の電流出力Δ
Ix 、ΔIy 、ΔIz を入力して、式(22)〜(2
4)より、上記磁気歪みと逆向きの補正磁界(−Δ
hx 、−Δhy 、−Δhz )を発生するための補正電流
を上記補正コイル28A、28B、28Cに送り込む。[0086] As a result, the time t 1, t 2, ..., a drive circuit 3A in t 9, 3B, the output of 3C set (Delta] u 1, delta
v 1 , Δw 1 ), (Δu 2 , Δv 2 , Δw 2 ), ...,
A slight measurement error occurs in (Δu 9 , Δv 9 , Δw 9 ). The correction coils 28A, 28B, 28C and the magnetic field correction circuit 29 are composed of the magnetic field change calibration coils 24A, 24B, 24.
The magnetic field correction circuit 29 first corrects the magnetic distortion generated by C. First, the magnetic field correction circuit 29 outputs the current output Δ of the magnetic field changing current source 23.
By inputting I x , ΔI y , and ΔI z , equations (22) to (2
4), the correction magnetic field (−Δ
A correction current for generating h x , −Δh y , −Δh z ) is sent to the correction coils 28A, 28B, 28C.
【0087】次に上記補正コイル28A、28B、28
Cは上記補正電流を入力して、補正磁界(−Δhx 、−
Δhy 、−Δhz )を発生して上記磁気歪みを零に相殺
する。Next, the correction coils 28A, 28B, 28
C receives the correction magnetic field (−Δh x , −
Δh y , −Δh z ) is generated to cancel the magnetostriction to zero.
【0088】このように地磁気測定用磁力計22A、2
2B、22C、磁界変化電流源23、磁界変化校正コイ
ル24A、24B、24C、補正コイル28A、28
B、28C及び磁界補正回路29を用いて地磁気Hの入
射角度を磁気歪みを生じることなく(Hx2、Hy2、
Hz2)、(Hx3、Hy3、Hz3)、…、(Hx9、Hy9、H
z9)と電気的に変える。In this way, the magnetometers 22A, 2
2B, 22C, magnetic field change current source 23, magnetic field change calibration coils 24A, 24B, 24C, correction coils 28A, 28
B, 28C and the magnetic field correction circuit 29 are used to make the incident angle of the geomagnetism H (H x2 , H y2 ,
H z2), (H x3, H y3, H z3), ..., (H x9, H y9, H
z9 ) and change electrically.
【0089】次に実施形態3と全く同様に未知数算出回
路4に於いて連立一次方程式を解いてK1 、K2 、…、
K8 の値を算出し、さらに、磁界算出回路5により、式
(8)にK1 、K2 、…、K8 と時刻tm 以後の時刻t
n において駆動回路3A、3B、3Cから出力される
(Δun 、Δvn 、Δwn )の値を代入して、F(Δu
n 、Δvn 、Δwn )を算出する。この出力は、例え
ば、Fの値の変化から地磁気の変化を検出し、磁性体を
発見するのに用いられる。Next, in the same way as in the third embodiment, the simultaneous linear equations are solved in the unknown number calculation circuit 4 to obtain K 1 , K 2 , ...
The value of K 8 is calculated, and further, the magnetic field calculation circuit 5 adds K 1 , K 2 , ..., K 8 to the equation (8) at time t after time t m.
At n , the values of (Δu n , Δv n , Δw n ) output from the drive circuits 3A, 3B, and 3C are substituted, and F (Δu
n , Δv n , Δw n ) is calculated. This output is used, for example, to detect a change in the earth's magnetism from a change in the value of F and discover a magnetic substance.
【0090】実施の形態6 図12はこの発明の実施の形態6を示すブロック図であ
る。図中、1A、1B、1C、2、3A、3B、3C、
4、5、6、10A、10B、10C、11A、11
B、11C、12A、12B、12C、21A、21
B、21C、22A、22B、22C、23、24A、
24B、24Cは実施形態3と同一のもの、30は上記
基準信号発生回路6の出力及び地磁気測定用磁力計22
A、22B、22Cの出力を用いて、校正用磁界の電
流、磁界入射角変更用の電流及び上記SQUID1A、
1B、1Cを冷却する際にこれに入射する地磁気を零に
相殺する相殺磁界発生用の相殺電流とを発生し、上記磁
界変化校正コイル24A、24B、24Cに供給する相
殺電流源である。Sixth Embodiment FIG. 12 is a block diagram showing a sixth embodiment of the present invention. In the figure, 1A, 1B, 1C, 2, 3A, 3B, 3C,
4, 5, 6, 10A, 10B, 10C, 11A, 11
B, 11C, 12A, 12B, 12C, 21A, 21
B, 21C, 22A, 22B, 22C, 23, 24A,
24B and 24C are the same as those in the third embodiment, and 30 is the output of the reference signal generating circuit 6 and the magnetometer 22 for geomagnetism measurement.
Using the outputs of A, 22B, and 22C, the current of the calibration magnetic field, the current for changing the magnetic field incident angle, and the SQUID 1A,
When the 1B and 1C are cooled, a canceling current for generating a canceling magnetic field for canceling the earth magnetism incident on the 1B and 1C is generated and supplied to the magnetic field change calibration coils 24A, 24B and 24C.
【0091】尚、図12中に記載したVHA、VHB、
VHC、VFA、VFB、VFC、SBA、SBB、SBC、SOA、S
OB、SOC、Δum 、Δvm 、Δwm 、Δun 、Δvn 、
Δwn 、K1 、K2 、…、K8 、Fは図1で説明した信
号と同一のものである。Incidentally, V HA , V HB shown in FIG.
V HC , V FA , V FB , V FC , S BA , S BB , S BC , S OA , S
OB, S OC, Δu m, Δv m, Δw m, Δu n, Δv n,
Δw n , K 1 , K 2 , ..., K 8 and F are the same as the signals described in FIG.
【0092】次にこの発明の実施形態6による磁力計の
動作について説明する。まず、SQUID1A、1B、
1Cを液体ヘリウムに浸すなどして冷却し、超伝導に転
移させる。このとき上記SQUID1A、1B、1Cは
地磁気を直接受けながら、超伝導に転移するため、自分
自身に磁束を捕らえて、磁束トラップを起こし、その結
果、出力電圧が低下して、計測感度が悪化したり、極端
な場合磁力計として動作しないことがあったが、次のよ
うにして防止する。Next, the operation of the magnetometer according to the sixth embodiment of the present invention will be described. First, SQUIDs 1A, 1B,
1C is cooled by immersing it in liquid helium, and is transformed into superconductivity. At this time, since the SQUIDs 1A, 1B, and 1C directly receive the earth's magnetism and transfer to superconductivity, the magnetic flux is trapped by itself and causes a magnetic flux trap, resulting in a decrease in output voltage and deterioration in measurement sensitivity. Or, in some extreme cases, it did not work as a magnetometer, but prevent it as follows.
【0093】まず、SQUID1A、1B、1Cを冷却
する前に、地磁気測定用磁力計22A、22B、22C
で地磁気成分(Hx 、Hy 、Hz )を計測し、これを上
記相殺電流源30に送る。First, before cooling the SQUIDs 1A, 1B and 1C, the magnetometers 22A, 22B and 22C for geomagnetism measurement.
The geomagnetic components (H x , H y , H z ) are measured by and are sent to the canceling current source 30.
【0094】次に上記相殺電流源30は式(12)〜
(15)と同様の計算をして、上記地磁気成分(Hx 、
Hy 、Hz )と逆向きの地磁気成分(−Hx 、−Hy 、
−Hz)を発生させるのに必要な電流Ix 、Iy 、Iz
を算出し、上記磁界変化校正コイル24A、24B、2
4Cに供給する。Next, the canceling current source 30 is expressed by equations (12) to (12).
The same calculation as in (15) is performed, and the geomagnetic component (H x ,
H y, H z) opposite to the geomagnetic components (-H x, -H y,
Currents I x , I y , and I z required to generate −H z ).
To calculate the magnetic field change calibration coils 24A, 24B, 2
Supply to 4C.
【0095】次に駆動回路3A、3B、3Cによりそれ
ぞれSQUID1A、1B、1Cを同時に磁束ロックさ
せ、この時刻に於けるSQUID1A、1B、1Cの鎖
交磁束を出力零の原点とし、そこからの鎖交磁束の変化
量を磁界変化量に相当する電圧VHA、VHB、VHCとして
出力する。Then, the SQUIDs 1A, 1B, and 1C are simultaneously magnetic flux-locked by the drive circuits 3A, 3B, and 3C, and the interlinkage magnetic flux of the SQUIDs 1A, 1B, and 1C at this time is set as the origin of output zero, and the chain from there The change amount of the magnetic flux is output as the voltages V HA , V HB , and V HC corresponding to the change amount of the magnetic field.
【0096】この時、駆動回路3A、3B、3Cを構成
する電子回路の位相変動、振幅変動等が生じると、これ
ら変動分に比例して磁力計の出力信号が変動して計測誤
差を生じようとするが、上記基準信号発生回路6、相殺
電流源23、磁界変化校正コイル24A、24B、24
C及びバンドパスフィルタ10A、10B、10Cによ
り、実施形態2と全く同様に校正用の基準信号SK を発
生させるとともに校正信号SBA、SBB、SBCを算出し、
さらに、上記比較回路11A、11B、11Cで磁力計
の変動分を変動信号SOA、SOB、SOCとして出力する一
方、上記校正信号除去回路21A、21B、21Cによ
り駆動回路3A、3B、3Cの出力VHA、VHB、VHCに
含まれている校正信号SBA、SBB、SBCを除去して磁界
計測信号VFA、VFB、VFCのみを取り出す。At this time, if phase fluctuations, amplitude fluctuations, etc. of the electronic circuits constituting the drive circuits 3A, 3B, 3C occur, the output signal of the magnetometer fluctuates in proportion to these fluctuations, which may cause a measurement error. However, the reference signal generating circuit 6, the canceling current source 23, the magnetic field change calibration coils 24A, 24B, 24
C and the band-pass filters 10A, 10B, and 10C generate the reference signal S K for calibration and calculate the calibration signals S BA , S BB , and S BC exactly as in the second embodiment.
Further, the comparison circuits 11A, 11B and 11C output the fluctuations of the magnetometer as fluctuation signals S OA , S OB and S OC , while the calibration signal removal circuits 21A, 21B and 21C drive the driving circuits 3A, 3B and 3C. Of the magnetic field measurement signals V FA , V FB , and V FC are removed by removing the calibration signals S BA , S BB , and S BC included in the outputs V HA , V HB , and V HC .
【0097】次に上記磁界計測信号VFA、VFB、VFC及
び変動信号SOA、SOB、SOCを上記補正回路12A、1
2B、12Cに送り込み、実施形態3と全く同様の方法
で磁力計の出力変動分を打ち消した磁界計測出力Δ
um 、Δvm 、Δwm として出力する。以後の動作は実
施形態3の場合と同じである。Next, the magnetic field measurement signals V FA , V FB and V FC and the fluctuation signals S OA , S OB and S OC are applied to the correction circuits 12A and 1A.
2B, 12C, and the magnetic field measurement output Δ in which the fluctuation in the output of the magnetometer is canceled by the same method as in the third embodiment.
Output as u m , Δv m , and Δw m . The subsequent operation is the same as that of the third embodiment.
【0098】なお、実施形態1〜6では、SQUID1
A、1B、1Cは超伝導リング中に2つのジョセフソン
素子を含み直流バイアス電流を流して駆動するDC−S
QUIDを例として説明を行ったが、超伝導リング中に
1つのジョセフソン素子を含み交流バイアス電流で駆動
するRF−SQUIDを用いることもできる。In the first to sixth embodiments, SQUID1
A, 1B, and 1C are DC-Ss that include two Josephson elements in a superconducting ring and drive by applying a DC bias current.
Although the QUID has been described as an example, an RF-SQUID that includes one Josephson element in the superconducting ring and is driven by an alternating bias current may be used.
【0099】[0099]
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、以下に
記載されるような効果を得ることができる。As described above, according to the present invention, the following effects can be obtained.
【0100】この発明によれば、センサブロックの互い
に所定の角度をなす複数平面上のそれぞれに固定したS
QUIDと、上記SQUIDを駆動し所望の出力を得る
駆動回路と、上記駆動回路の出力を用いて軸アライメン
ト誤差、センサ感度及びセンサ出力の基準となる初期磁
束値の関数である未知数値を多項式で近似し算出する未
知数算出回路と、上記駆動回路の出力及び上記未知数算
出回路の出力とを用いて被測定磁界を算出する磁界算出
回路とを備えた従来の磁力計に、校正用の磁界を発生さ
せる基準信号発生回路、電流源及び磁界発生コイルと、
上記駆動回路の出力から校正信号を取り出し基準信号と
比較するバンドパスフィルタ及び比較回路と、上記駆動
回路の出力から校正信号を除去するフィルタと、このフ
ィルタの出力と上記比較回路の出力を基に磁力計の出力
変動を補正する補正回路を追加することにより、電子回
路の位相変動、振幅変動等による磁力計の出力変動が生
じないようにしたので計測誤差の少ない磁力計を得るこ
とができる。According to the present invention, S fixed on each of a plurality of planes of the sensor block forming a predetermined angle with each other.
Using the QUID, the drive circuit that drives the SQUID to obtain a desired output, and the output of the drive circuit, an unknown numerical value that is a function of the axis alignment error, the sensor sensitivity, and the initial magnetic flux value that serves as a reference for the sensor output is expressed by a polynomial. Generate a magnetic field for calibration in a conventional magnetometer equipped with an unknown number calculation circuit that approximates and calculates the magnetic field to be measured using the output of the drive circuit and the output of the unknown number calculation circuit. A reference signal generating circuit, a current source and a magnetic field generating coil,
A bandpass filter and a comparison circuit for extracting a calibration signal from the output of the drive circuit and comparing it with a reference signal, a filter for removing the calibration signal from the output of the drive circuit, and based on the output of this filter and the output of the comparison circuit. By adding a correction circuit for correcting the fluctuation of the output of the magnetometer, the fluctuation of the output of the magnetometer due to the phase fluctuation and the amplitude fluctuation of the electronic circuit is prevented, so that the magnetometer with a small measurement error can be obtained.
【0101】また、この発明によれば、センサブロック
の互いに所定の角度をなす複数平面上のそれぞれに固定
したSQUIDと、上記SQUIDを駆動し所望の出力
を得る駆動回路と、上記駆動回路の出力を用いて軸アラ
イメント誤差、センサ感度及びセンサ出力の基準となる
初期磁束値の関数である未知数値を多項式で近似し算出
する未知数算出回路と、上記駆動回路の出力及び上記未
知数算出回路の出力とを用いて被測定磁界を算出する磁
界算出回路とを備えた従来の磁力計に、校正用の磁界を
発生させる基準信号発生回路、電流源及び磁界発生コイ
ルと、上記駆動回路の出力から校正信号を取り出し基準
信号と比較するバンドパスフィルタ及び比較回路と、上
記バンドパスフィルタの出力を基に駆動回路の出力から
校正信号を除去する校正信号除去回路と、この校正信号
除去回路の出力と上記比較回路の出力を基に磁力計の出
力変動を補正する補正回路を追加することにより、電子
回路の位相変動、振幅変動等による磁力計の出力変動が
生じないようにしたので計測誤差の少ない磁力計を得る
ことができる。Further, according to the present invention, the SQUIDs fixed to each of the plurality of planes of the sensor block forming a predetermined angle, the drive circuit for driving the SQUID to obtain a desired output, and the output of the drive circuit. An unknown number calculation circuit that calculates by approximating an unknown numerical value that is a function of the initial magnetic flux value that is the reference of the axis alignment error, the sensor sensitivity and the sensor output using, and the output of the drive circuit and the output of the unknown number calculation circuit. A conventional magnetometer equipped with a magnetic field calculation circuit for calculating a magnetic field to be measured using a reference signal generation circuit for generating a magnetic field for calibration, a current source and a magnetic field generation coil, and a calibration signal from the output of the drive circuit. A bandpass filter and a comparison circuit for taking out and comparing with the reference signal, and removing the calibration signal from the output of the drive circuit based on the output of the bandpass filter. By adding a calibration signal removal circuit and a correction circuit that corrects the output variation of the magnetometer based on the output of the calibration signal removal circuit and the output of the comparison circuit, the magnetometer due to the phase variation and amplitude variation of the electronic circuit Since the output fluctuation of 1 is prevented, it is possible to obtain a magnetometer with less measurement error.
【0102】この発明によれば、センサブロックの互い
に所定の角度をなす複数平面上のそれぞれに固定したS
QUIDと、上記SQUIDを駆動し所望の出力を得る
駆動回路と、上記駆動回路の出力を用いて軸アライメン
ト誤差、センサ感度及びセンサ出力の基準となる初期磁
束値の関数である未知数値を多項式で近似し算出する未
知数算出回路と、上記駆動回路の出力及び上記未知数算
出回路の出力とを用いて被測定磁界を算出する磁界算出
回路とを備えた従来の磁力計に、校正用磁界を発生さ
せ、かつ、上記SQUIDへ入射する磁界の向きを変え
る基準信号発生回路、磁界変化電流源、磁界変化校正コ
イル及び地磁気測定用磁力計と、上記駆動回路の出力か
ら校正用の基準信号のみを取り出し基準信号と比較する
バンドパスフィルタ及び比較回路と、上記バンドパスフ
ィルタの出力を基に駆動回路の出力から校正信号を除去
する校正信号除去回路と、この校正信号除去回路の出力
と上記比較回路の出力を基に磁力計の出力変動を補正す
る補正回路を追加することにより、電子回路の位相変
動、振幅変動等による磁力計の出力変動が生じないよう
にしたので、計測誤差の少ない磁力計を得ることができ
る。また、上記未知数値を算出する際に、飛行機の旋回
や回転機構の回転によるセンサブロックの姿勢変化に頼
ることなく、SQUIDに入射する磁界を電気的に変化
させるようにしたので、飛行機の旋回、回転機構の回転
等による姿勢変化によって受ける磁気の悪影響を減少さ
せて、係数の推定誤差の小さい磁力計を得ることができ
る。According to the present invention, S fixed on each of a plurality of planes of the sensor block forming a predetermined angle with each other.
Using the QUID, the drive circuit that drives the SQUID to obtain a desired output, and the output of the drive circuit, an unknown numerical value that is a function of the axis alignment error, the sensor sensitivity, and the initial magnetic flux value that serves as a reference for the sensor output is expressed by a polynomial. A conventional magnetometer having an unknown number calculation circuit that approximates and calculates the magnetic field to be measured using the output of the drive circuit and the output of the unknown number calculation circuit is used to generate a calibration magnetic field. And a reference signal generating circuit for changing the direction of the magnetic field incident on the SQUID, a magnetic field changing current source, a magnetic field changing calibration coil, and a magnetometer for geomagnetism measurement, and extracting only a reference signal for calibration from the output of the driving circuit as a reference. A bandpass filter and a comparison circuit for comparing with the signal, and a calibration signal removal circuit for removing the calibration signal from the output of the drive circuit based on the output of the bandpass filter. By adding a correction circuit that corrects the output fluctuation of the magnetometer based on the output of the calibration signal removal circuit and the output of the comparison circuit, the fluctuation of the magnetometer output due to the phase fluctuation and amplitude fluctuation of the electronic circuit Since it is prevented from occurring, a magnetometer with less measurement error can be obtained. Moreover, when calculating the unknown value, the magnetic field incident on the SQUID is electrically changed without depending on the attitude change of the sensor block due to the turning of the airplane or the rotation of the rotating mechanism. It is possible to obtain a magnetometer with a small coefficient estimation error by reducing the adverse effect of magnetism caused by a change in posture due to rotation of the rotating mechanism.
【0103】また、この発明によれば、センサブロック
の互いに所定の角度をなす複数平面上のそれぞれに固定
したSQUIDと、上記SQUIDを駆動し所望の出力
を得る駆動回路と、上記駆動回路の出力を用いて軸アラ
イメント誤差、センサ感度及びセンサ出力の基準となる
初期磁束値の関数である未知数値を多項式で近似し算出
する未知数算出回路と、上記駆動回路の出力及び上記未
知数算出回路の出力とを用いて被測定磁界を算出する磁
界算出回路とを備えた従来の磁力計に、校正用磁界を発
生させ、かつ、上記SQUIDへ入射する磁界の向きを
変える基準信号発生回路、磁界変化電流源、磁界変化校
正コイル及び地磁気測定用磁力計と、上記駆動回路の出
力から校正用の基準信号のみを取り出し基準信号と比較
するバンドパスフィルタ及び比較回路と、上記バンドパ
スフィルタの出力を基に駆動回路の出力から校正信号を
除去する校正信号除去回路と、この校正信号除去回路の
出力と上記比較回路の出力を基に磁力計の出力変動を補
正する補正回路を追加し、さらに、上記比較回路の出力
がある一定の範囲を越えた場合に異常を知らせる良否判
別回路を追加することにより、電子回路の位相変動、振
幅変動等による磁力計の出力変動が生じないようにし、
かつ、上記比較回路の出力がある一定の範囲を越えた場
合に異常を知らせるようにしたので計測誤差の少ない磁
力計を得るとともにSQUIDや電子回路の良否判別が
自動的にできる。また、上記未知数値を算出する際に、
飛行機の旋回や回転機構の回転によるセンサブロックの
姿勢変化に頼ることなく、SQUIDに入射する磁界を
電気的に変化させるようにしたので、飛行機の旋回、回
転機構の回転等による姿勢変化によって受ける磁気の悪
影響を減少させて、係数の推定誤差の小さい磁力計を得
ることができる。Further, according to the present invention, SQUIDs fixed to a plurality of planes of the sensor block which form a predetermined angle with each other, a drive circuit for driving the SQUID to obtain a desired output, and an output of the drive circuit. An unknown number calculation circuit that calculates by approximating an unknown numerical value that is a function of the initial magnetic flux value that is the reference of the axis alignment error, the sensor sensitivity and the sensor output using, and the output of the drive circuit and the output of the unknown number calculation circuit. , A reference signal generating circuit for generating a calibration magnetic field and changing the direction of the magnetic field incident on the SQUID in a conventional magnetometer having a magnetic field calculating circuit for calculating a magnetic field to be measured using , A magnetic field change calibration coil and a magnetometer for measuring geomagnetism, and a bandpass filter that extracts only the reference signal for calibration from the output of the drive circuit and compares it with the reference signal. Filter and a comparison circuit, a calibration signal removal circuit that removes a calibration signal from the output of the drive circuit based on the output of the bandpass filter, and a magnetometer based on the output of the calibration signal removal circuit and the output of the comparison circuit. By adding a correction circuit that corrects output fluctuations, and by adding a pass / fail judgment circuit that reports an abnormality when the output of the comparison circuit exceeds a certain range, Prevent the output of the magnetometer from changing,
In addition, since the abnormality is notified when the output of the comparison circuit exceeds a certain range, a magnetometer with a small measurement error can be obtained and the quality of the SQUID and the electronic circuit can be automatically determined. Also, when calculating the unknown value,
The magnetic field incident on the SQUID is electrically changed without depending on the attitude change of the sensor block due to the turning of the airplane or the rotation of the rotating mechanism. It is possible to obtain a magnetometer having a small coefficient estimation error by reducing the adverse effect of
【0104】この発明によれば、センサブロックの互い
に所定の角度をなす複数平面上のそれぞれに固定したS
QUIDと、上記SQUIDを駆動し所望の出力を得る
駆動回路と、上記駆動回路の出力を用いて軸アライメン
ト誤差、センサ感度及びセンサ出力の基準となる初期磁
束値の関数である未知数値を多項式で近似し算出する未
知数算出回路と、上記駆動回路の出力及び上記未知数算
出回路の出力とを用いて被測定磁界を算出する磁界算出
回路とを備えた従来の磁力計に、校正用磁界を発生さ
せ、かつ、上記SQUIDへ入射する磁界の向きを変え
る基準信号発生回路、磁界変化電流源、磁界変化校正コ
イル及び地磁気測定用磁力計と、上記駆動回路の出力か
ら校正用の基準信号を取り出し基準信号と比較するバン
ドパスフィルタ及び比較回路と、上記バンドパスフィル
タの出力を基に駆動回路の出力から校正信号を除去する
校正信号除去回路と、この校正信号除去回路の出力と上
記比較回路の出力を基に磁力計の出力変動を補正する補
正回路を追加し、さらに、上記磁界変化校正コイルの発
生する磁気歪みを補正する磁界補正回路及び補正コイル
を追加することにより、電子回路の位相変動、振幅変動
等による磁力計の出力変動が生じないようにしたので、
計測誤差の少ない磁力計を得ることができる。また、上
記未知数値を算出する際に、飛行機の旋回や回転機構の
回転によるセンサブロックの姿勢変化に頼ることなく、
SQUIDに入射する磁界を電気的に変化させ、しか
も、磁界を変化させる時に磁気歪みを生じないようにし
たので、飛行機の旋回、回転機構の回転等による姿勢変
化によって受ける磁気の悪影響を減少させると共に、さ
らに、係数の推定誤差の小さい磁力計を得ることができ
る。According to the present invention, S fixed on each of a plurality of planes of the sensor block forming a predetermined angle with each other.
Using the QUID, the drive circuit that drives the SQUID to obtain a desired output, and the output of the drive circuit, an unknown numerical value that is a function of the axis alignment error, the sensor sensitivity, and the initial magnetic flux value that serves as a reference for the sensor output is expressed by a polynomial. A conventional magnetometer having an unknown number calculation circuit that approximates and calculates the magnetic field to be measured using the output of the drive circuit and the output of the unknown number calculation circuit is used to generate a calibration magnetic field. A reference signal generation circuit for changing the direction of the magnetic field incident on the SQUID, a magnetic field change current source, a magnetic field change calibration coil, and a magnetometer for geomagnetism measurement, and a reference signal for calibration taken out from the output of the drive circuit. A bandpass filter and a comparison circuit for comparing with the above, and a calibration signal removal circuit for removing the calibration signal from the output of the drive circuit based on the output of the bandpass filter. A correction circuit that corrects the output fluctuation of the magnetometer based on the output of the calibration signal removal circuit and the output of the comparison circuit is added, and further, a magnetic field correction circuit and correction that correct the magnetic distortion generated by the magnetic field change calibration coil. By adding a coil, the output fluctuations of the magnetometer due to phase fluctuations, amplitude fluctuations, etc. of the electronic circuit did not occur.
A magnetometer with less measurement error can be obtained. Further, when calculating the unknown value, without relying on the attitude change of the sensor block due to the turning of the airplane or the rotation of the rotating mechanism,
Since the magnetic field incident on the SQUID is electrically changed and magnetic distortion is not generated when the magnetic field is changed, the adverse effect of magnetism due to the attitude change due to the turning of the airplane, the rotation of the rotating mechanism, etc. is reduced and Moreover, it is possible to obtain a magnetometer with a small coefficient estimation error.
【0105】また、この発明によれば、センサブロック
の互いに所定の角度をなす複数平面上のそれぞれに固定
したSQUIDと、上記SQUIDを駆動し所望の出力
を得る駆動回路と、上記駆動回路の出力を用いて軸アラ
イメント誤差、センサ感度及びセンサ出力の基準となる
初期磁束値の関数である未知数値を多項式で近似し算出
する未知数算出回路と、上記駆動回路の出力及び上記未
知数算出回路の出力とを用いて被測定磁界を算出する磁
界算出回路とを備えた従来の磁力計に、校正用磁界を発
生させ、かつ、上記SQUIDへ入射する磁界の向きを
変えるとともに磁界を零に相殺する基準信号発生回路、
相殺電流源、磁界変化校正コイル及び地磁気測定用磁力
計と、上記駆動回路の出力から校正用の基準信号のみを
取り出し基準信号と比較するバンドパスフィルタ及び比
較回路と、上記バンドパスフィルタの出力を基に駆動回
路の出力から校正信号を除去する校正信号除去回路と、
この校正信号除去回路の出力と上記比較回路の出力を基
に磁力計の出力変動を補正する補正回路を追加すること
により、電子回路の位相変動、振幅変動等による磁力計
の出力変動が生じないようにしたので、計測誤差の少な
い磁力計を得ることができる。また、上記未知数値を算
出する際に、飛行機の旋回や回転機構の回転によるセン
サブロックの姿勢変化に頼ることなく、SQUIDに入
射する磁界を電気的に変化させるようにしたので、飛行
機の旋回、回転機構の回転等による姿勢変化によって受
ける磁気の悪影響を減少させて、係数の推定誤差の小さ
い磁力計を得ることができる。さらに、SQUIDを冷
却する際にこれに入射する磁界を零に相殺した状態で超
伝導に転移させるので、磁束トラップすることなく確実
に動作する磁力計を得ることができる。Further, according to the present invention, the SQUIDs fixed to each of the plurality of planes of the sensor block which form a predetermined angle with each other, the drive circuit for driving the SQUID to obtain a desired output, and the output of the drive circuit. An unknown number calculation circuit that calculates by approximating an unknown numerical value that is a function of the initial magnetic flux value that is the reference of the axis alignment error, the sensor sensitivity and the sensor output using, and the output of the drive circuit and the output of the unknown number calculation circuit. A reference signal for generating a calibration magnetic field in a conventional magnetometer equipped with a magnetic field calculation circuit for calculating a magnetic field to be measured by using, and changing the direction of the magnetic field incident on the SQUID and canceling the magnetic field to zero. Generation circuit,
A canceling current source, a magnetic field change calibration coil, and a magnetometer for geomagnetism measurement, a bandpass filter and a comparison circuit for extracting only a reference signal for calibration from the output of the drive circuit and comparing it with the reference signal, and an output of the bandpass filter. Based on the calibration signal removal circuit that removes the calibration signal from the output of the drive circuit,
By adding a correction circuit that corrects the output fluctuation of the magnetometer based on the output of this calibration signal removal circuit and the output of the comparison circuit, fluctuations in the output of the magnetometer due to phase fluctuations and amplitude fluctuations of the electronic circuit do not occur. Since this is done, it is possible to obtain a magnetometer with few measurement errors. Moreover, when calculating the unknown value, the magnetic field incident on the SQUID is electrically changed without depending on the attitude change of the sensor block due to the turning of the airplane or the rotation of the rotating mechanism. It is possible to obtain a magnetometer with a small coefficient estimation error by reducing the adverse effect of magnetism caused by a change in posture due to rotation of the rotating mechanism. Furthermore, when the SQUID is cooled, the magnetic field incident on the SQUID is transferred to superconductivity in a state of canceling it out to zero, so that it is possible to obtain a magnetometer that operates reliably without magnetic flux trapping.
【図1】この発明の実施の形態1を示すブロック図であ
る。FIG. 1 is a block diagram showing Embodiment 1 of the present invention.
【図2】比較回路11Aの構成の一例を示すブロック図
である。FIG. 2 is a block diagram showing an example of a configuration of a comparison circuit 11A.
【図3】補正回路12Aの構成の一例を示すブロック図
である。FIG. 3 is a block diagram showing an example of a configuration of a correction circuit 12A.
【図4】この発明の実施の形態2を示すブロック図であ
る。FIG. 4 is a block diagram showing a second embodiment of the present invention.
【図5】校正信号除去回路21Aの構成の一例を示すブ
ロック図である。FIG. 5 is a block diagram showing an example of a configuration of a calibration signal removal circuit 21A.
【図6】この発明の実施の形態3を示すブロック図であ
る。FIG. 6 is a block diagram showing a third embodiment of the present invention.
【図7】地磁気Hとxyz直交座標系との関係を示す図
である。FIG. 7 is a diagram showing a relationship between a geomagnetism H and an xyz rectangular coordinate system.
【図8】地磁気Hの入射角度をエレベーション、アジマ
ス方向にそれぞれΔΘ、ΔΦだけ変えた時のxyz直交
座標系との関係を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a relationship with the xyz orthogonal coordinate system when the incident angle of the geomagnetism H is changed by ΔΘ and ΔΦ in the elevation and azimuth directions, respectively.
【図9】この発明の実施の形態4を示すブロック図であ
る。FIG. 9 is a block diagram showing a fourth embodiment of the present invention.
【図10】良否判別回路25の構成の一例を示すブロッ
ク図である。10 is a block diagram showing an example of a configuration of a pass / fail judgment circuit 25. FIG.
【図11】この発明の実施の形態5を示すブロック図で
ある。FIG. 11 is a block diagram showing a fifth embodiment of the present invention.
【図12】この発明の実施の形態6を示すブロック図で
ある。FIG. 12 is a block diagram showing a sixth embodiment of the present invention.
【図13】従来の磁力計の一実施例を示すブロック図で
ある。FIG. 13 is a block diagram showing an example of a conventional magnetometer.
【図14】xyz直交座標系とuvw斜交座標系との関
係を示す図である。FIG. 14 is a diagram showing a relationship between an xyz rectangular coordinate system and a uvw oblique coordinate system.
【図15】uvw斜交座標系とSQUIDとの位置関係
を示す図である。FIG. 15 is a diagram showing a positional relationship between a uvw oblique coordinate system and an SQUID.
1A、1B、1C SQUID 2 センサブロック 3A、3B、3C 駆動回路 4 未知数算出回路 5 磁界算出回路 6 基準信号発生回路 7 電流源 8 磁界発生コイル 9A、9B、9C フィルタ 10A、10B、10C バンドパスフィルタ 11A、11B、11C 比較回路 12A、12B、12C 補正回路 13A、13B ブリッジ整流回路 14A、14B 平滑用抵抗器 15A、15B、15C、15D 平滑用コンデンサ 16A、16B ノッチフィルタ 17A、17B 差動増幅器 18 電圧分圧用抵抗器 19 FET 20A、20B 増幅器 21A、21B、21C 校正信号除去回路 22A、22B、22C 地磁気測定用磁力計 23 磁界変化電流源 24A、24B、24C 磁界変化校正コイル 25 良否判別回路 26A、26B、26C、26D コンパレータ 27A、27B、27C、27D 基準電源 28A、28B、28C、28D 補正コイル 29 磁界補正回路 30 相殺電流源 1A, 1B, 1C SQUID 2 Sensor block 3A, 3B, 3C Drive circuit 4 Unknown number calculation circuit 5 Magnetic field calculation circuit 6 Reference signal generation circuit 7 Current source 8 Magnetic field generation coil 9A, 9B, 9C filter 10A, 10B, 10C Band pass filter 11A, 11B, 11C Comparing circuit 12A, 12B, 12C Correction circuit 13A, 13B Bridge rectifying circuit 14A, 14B Smoothing resistor 15A, 15B, 15C, 15D Smoothing capacitor 16A, 16B Notch filter 17A, 17B Differential amplifier 18 Voltage Voltage dividing resistor 19 FET 20A, 20B Amplifier 21A, 21B, 21C Calibration signal removing circuit 22A, 22B, 22C Geomagnetism measuring magnetometer 23 Magnetic field changing current source 24A, 24B, 24C Magnetic field changing calibration coil 25 Pass / fail judgment circuit 26A, 26B 26C, 26D comparators 27A, 27B, 27C, 27D reference power source 28A, 28B, 28C, 28D correction coil 29 magnetic field correction circuit 30 cancels a current source
Claims (6)
す複数平面のそれぞれに固定した超伝導量子干渉素子
と、上記複数の超伝導量子干渉素子を駆動し所望の出力
を得る複数の駆動回路と、使用周波数帯域外の正弦波の
基準信号を発生する基準信号発生回路と、上記基準信号
発生回路の出力を基に校正磁界用の電流を発生する電流
源と、上記超伝導量子干渉素子の周囲に配置し上記電流
源の電流を用いて校正用磁界を発生する磁界発生コイル
と、上記複数の駆動回路の出力から校正信号を除去する
複数のフィルタと、上記複数の駆動回路の出力から校正
信号を取り出す複数のバンドパスフィルタと、上記複数
のバンドパスフィルタの出力と上記基準信号発生回路の
基準信号の大小を比較する複数の比較回路と、上記複数
の比較回路の出力を基に上記複数の駆動回路の出力変動
を補正する複数の補正回路と、上記複数の補正回路の出
力を用いて軸アライメント誤差、センサ感度及びセンサ
出力の基準となる初期磁束値の関数である未知数値を多
項式で近似し算出する未知数算出回路と、上記複数の補
正回路の出力及び上記未知数算出回路の出力とを用いて
被測定磁界を算出する磁界算出回路とを備えたことを特
徴とする磁力計。1. A superconducting quantum interference device fixed to each of a plurality of planes forming a predetermined angle of a sensor block, and a plurality of drive circuits for driving the plurality of superconducting quantum interference devices to obtain a desired output. A reference signal generation circuit that generates a reference signal of a sine wave outside the frequency band used, a current source that generates a current for a calibration magnetic field based on the output of the reference signal generation circuit, and around the superconducting quantum interference device. A magnetic field generating coil that is arranged to generate a calibration magnetic field using the current of the current source, a plurality of filters that remove a calibration signal from the outputs of the plurality of drive circuits, and a calibration signal from the outputs of the plurality of drive circuits. A plurality of band pass filters to be taken out, a plurality of comparison circuits for comparing the output of the plurality of band pass filters with the magnitude of the reference signal of the reference signal generating circuit, and an output of the plurality of comparison circuits. A plurality of correction circuits that correct the output fluctuations of the plurality of drive circuits, and an unknown numerical value that is a function of the initial magnetic flux value that serves as a reference for the axis alignment error, the sensor sensitivity, and the sensor output using the outputs of the plurality of correction circuits. A magnetic field calculation circuit that calculates a magnetic field to be measured using the outputs of the plurality of correction circuits and the outputs of the unknown number calculation circuits. .
す複数平面のそれぞれに固定した超伝導量子干渉素子
と、上記複数の超伝導量子干渉素子を駆動し所望の出力
を得る複数の駆動回路と、使用周波数帯域外の正弦波の
基準信号を発生する基準信号発生回路と、上記基準信号
発生回路の出力を基に校正磁界用の電流を発生する電流
源と、上記超伝導量子干渉素子の周囲に配置し上記電流
源の電流を用いて校正用磁界を発生する磁界発生コイル
と、上記複数の駆動回路の出力から校正信号を取り出す
複数のバンドパスフィルタと、上記複数のバンドパスフ
ィルタの出力を基に上記複数の駆動回路の出力に含まれ
ている校正信号を除去する複数の校正信号除去回路と、
上記複数のバンドパスフィルタの出力と上記基準信号発
生回路の基準信号の大小を比較する複数の比較回路と、
上記複数の比較回路の出力を基に上記複数の駆動回路の
出力変動を補正する複数の補正回路と、上記複数の補正
回路の出力を用いて軸アライメント誤差、センサ感度及
びセンサ出力の基準となる初期磁束値の関数である未知
数値を多項式で近似し算出する未知数算出回路と、上記
複数の補正回路の出力及び上記未知数算出回路の出力と
を用いて被測定磁界を算出する磁界算出回路とを備えた
ことを特徴とする磁力計。2. A superconducting quantum interference device fixed to each of a plurality of planes forming a predetermined angle of a sensor block, and a plurality of drive circuits for driving the plurality of superconducting quantum interference devices to obtain a desired output. A reference signal generation circuit that generates a reference signal of a sine wave outside the frequency band used, a current source that generates a current for a calibration magnetic field based on the output of the reference signal generation circuit, and around the superconducting quantum interference device. A magnetic field generating coil that is arranged to generate a calibration magnetic field using the current of the current source, a plurality of bandpass filters that extract a calibration signal from the outputs of the plurality of drive circuits, and an output of the plurality of bandpass filters. A plurality of calibration signal removal circuits for removing the calibration signals included in the output of the plurality of drive circuits,
A plurality of comparison circuits for comparing the output of the plurality of bandpass filters and the magnitude of the reference signal of the reference signal generation circuit,
A plurality of correction circuits that correct the output fluctuations of the plurality of drive circuits based on the outputs of the plurality of comparison circuits, and the outputs of the plurality of correction circuits are used as a reference for axis alignment error, sensor sensitivity, and sensor output. An unknown number calculation circuit that calculates an unknown value that is a function of the initial magnetic flux value by approximating with a polynomial, and a magnetic field calculation circuit that calculates the measured magnetic field using the outputs of the plurality of correction circuits and the output of the unknown number calculation circuit. A magnetometer characterized by having.
す複数平面のそれぞれに固定した超伝導量子干渉素子
と、上記複数の超伝導量子干渉素子を駆動し所望の出力
を得る複数の駆動回路と、使用周波数帯域外の正弦波の
基準信号を発生する基準信号発生回路と、地磁気を測定
する地磁気測定用磁力計と、上記基準信号発生回路の出
力及び上記地磁気測定用磁力計の出力を基に校正用及び
磁界入射角変更用の電流を発生する磁界変化電流源と、
上記超伝導量子干渉素子の周囲に配置し上記磁界変化電
流源の電流を用いて校正用磁界及び上記超伝導量子干渉
素子へ入射する磁界の向きを変える磁界変化校正コイル
と、上記複数の駆動回路の出力から基準信号のみを取り
出す複数のバンドパスフィルタと、上記複数のバンドパ
スフィルタの出力を基に上記複数の駆動回路の出力に含
まれている校正信号を除去する複数の校正信号除去回路
と、上記複数のバンドパスフィルタの出力と上記基準信
号発生回路の基準信号の大小を比較する複数の比較回路
と、上記複数の比較回路の出力を基に上記複数の駆動回
路の出力変動を補正する複数の補正回路と、上記複数の
補正回路の出力を用いて軸アライメント誤差、センサ感
度及びセンサ出力の基準となる初期磁束値の関数である
未知数値を多項式で近似し算出する未知数算出回路と、
上記複数の補正回路の出力及び上記未知数算出回路の出
力とを用いて被測定磁界を算出する磁界算出回路とを備
えたことを特徴とする磁力計。3. A superconducting quantum interference device fixed to each of a plurality of planes forming a predetermined angle of a sensor block, and a plurality of driving circuits for driving the plurality of superconducting quantum interference devices to obtain a desired output. Calibration based on a reference signal generation circuit that generates a sinusoidal reference signal outside the operating frequency band, a magnetometer for measuring geomagnetism, the output of the reference signal generation circuit, and the output of the magnetometer for geomagnetism measurement. And a magnetic field changing current source that generates a current for changing the magnetic field incident angle,
A magnetic field change calibration coil which is arranged around the superconducting quantum interference device and which changes the direction of the calibration magnetic field and the magnetic field incident on the superconducting quantum interference device by using the current of the magnetic field changing current source, and the plurality of drive circuits. A plurality of band pass filters that extract only the reference signal from the output of the plurality of, and a plurality of calibration signal removal circuit that removes the calibration signals included in the outputs of the plurality of drive circuits based on the outputs of the plurality of band pass filters, , A plurality of comparison circuits that compare the output of the plurality of band pass filters with the reference signal of the reference signal generation circuit, and the output fluctuations of the plurality of drive circuits are corrected based on the outputs of the plurality of comparison circuits. By using a plurality of correction circuits and the outputs of the plurality of correction circuits, an unknown numerical value that is a function of an axis alignment error, a sensor sensitivity, and an initial magnetic flux value serving as a reference of the sensor output is polynomialized. And unknowns calculation circuit approximate to calculate,
A magnetometer, comprising: a magnetic field calculation circuit for calculating a magnetic field to be measured using outputs of the plurality of correction circuits and outputs of the unknown number calculation circuit.
す複数平面のそれぞれに固定した超伝導量子干渉素子
と、上記複数の超伝導量子干渉素子を駆動し所望の出力
を得る複数の駆動回路と、使用周波数帯域外の正弦波の
基準信号を発生する基準信号発生回路と、地磁気を測定
する地磁気測定用磁力計と、上記基準信号発生回路の出
力及び上記地磁気測定用磁力計の出力を基に校正用及び
磁界入射角変更用の電流を発生する磁界変化電流源と、
上記超伝導量子干渉素子の周囲に配置し上記磁界変化電
流源の電流を用いて校正用磁界及び上記超伝導量子干渉
素子へ入射する磁界の向きを変える磁界変化校正コイル
と、上記複数の駆動回路の出力から基準信号のみを取り
出す複数のバンドパスフィルタと、上記複数のバンドパ
スフィルタの出力を基に上記複数の駆動回路の出力に含
まれている校正信号を除去する複数の校正信号除去回路
と、上記複数のバンドパスフィルタの出力と上記基準信
号発生回路の基準信号の大小を比較する複数の比較回路
と、上記複数の比較回路の出力を基に上記複数の駆動回
路の出力変動を補正する複数の補正回路と、上記複数の
補正回路の出力を用いて軸アライメント誤差、センサ感
度及びセンサ出力の基準となる初期磁束値の関数である
未知数値を多項式で近似し算出する未知数算出回路と、
上記複数の補正回路の出力及び上記未知数算出回路の出
力とを用いて被測定磁界を算出する磁界算出回路と、上
記複数の比較回路の出力がある一定の範囲を越えた場合
に異常を知らせる良否判別回路とを備えたことを特徴と
する磁力計。4. A superconducting quantum interference device fixed to each of a plurality of planes forming a predetermined angle of a sensor block, and a plurality of drive circuits for driving the plurality of superconducting quantum interference devices to obtain a desired output. Calibration based on a reference signal generation circuit that generates a sinusoidal reference signal outside the operating frequency band, a magnetometer for measuring geomagnetism, the output of the reference signal generation circuit, and the output of the magnetometer for geomagnetism measurement. And a magnetic field changing current source that generates a current for changing the magnetic field incident angle,
A magnetic field change calibration coil which is arranged around the superconducting quantum interference device and which changes the direction of the calibration magnetic field and the magnetic field incident on the superconducting quantum interference device by using the current of the magnetic field changing current source, and the plurality of drive circuits. A plurality of band pass filters that extract only the reference signal from the output of the plurality of, and a plurality of calibration signal removal circuit that removes the calibration signals included in the outputs of the plurality of drive circuits based on the outputs of the plurality of band pass filters, , A plurality of comparison circuits that compare the output of the plurality of band pass filters with the reference signal of the reference signal generation circuit, and the output fluctuations of the plurality of drive circuits are corrected based on the outputs of the plurality of comparison circuits. By using a plurality of correction circuits and the outputs of the plurality of correction circuits, an unknown numerical value that is a function of an axis alignment error, a sensor sensitivity, and an initial magnetic flux value serving as a reference of the sensor output is polynomialized. And unknowns calculation circuit approximate to calculate,
A magnetic field calculation circuit that calculates the magnetic field to be measured using the outputs of the plurality of correction circuits and the output of the unknown number calculation circuit, and whether or not the output of the plurality of comparison circuits exceeds a certain range indicates an abnormality. A magnetometer characterized by having a discrimination circuit.
す複数平面のそれぞれに固定した超伝導量子干渉素子
と、上記複数の超伝導量子干渉素子を駆動し所望の出力
を得る複数の駆動回路と、使用周波数帯域外の正弦波の
基準信号を発生する基準信号発生回路と、地磁気を測定
する地磁気測定用磁力計と、上記基準信号発生回路の出
力及び上記地磁気測定用磁力計の出力を基に校正用及び
磁界入射角変更用の電流を発生する磁界変化電流源と、
上記超伝導量子干渉素子の周囲に配置し上記磁界変化電
流源の電流を用いて校正用磁界及び上記超伝導量子干渉
素子へ入射する磁界の向きを変える磁界変化校正コイル
と、上記磁界変化校正コイルの発生する磁気歪みを補正
する補正コイルと、上記磁界変化電流源の出力を用いて
上記補正コイルに補正電流を供給する磁界補正回路と、
上記複数の駆動回路の出力から基準信号のみを取り出す
複数のバンドパスフィルタと、上記複数のバンドパスフ
ィルタの出力を基に上記複数の駆動回路の出力に含まれ
ている校正信号を除去する複数の校正信号除去回路と、
上記複数のバンドパスフィルタの出力と上記基準信号発
生回路の基準信号の大小を比較する複数の比較回路と、
上記複数の比較回路の出力を基に上記複数の駆動回路の
出力変動を補正する複数の補正回路と、上記複数の補正
回路の出力を用いて軸アライメント誤差、センサ感度及
びセンサ出力の基準となる初期磁束値の関数である未知
数値を多項式で近似し算出する未知数算出回路と、上記
複数の補正回路の出力及び上記未知数算出回路の出力と
を用いて被測定磁界を算出する磁界算出回路とを備えた
ことを特徴とする磁力計。5. A superconducting quantum interference device fixed to each of a plurality of planes of a sensor block forming a predetermined angle with each other, and a plurality of driving circuits for driving the plurality of superconducting quantum interference devices to obtain a desired output. Calibration based on a reference signal generation circuit that generates a sinusoidal reference signal outside the operating frequency band, a magnetometer for measuring geomagnetism, the output of the reference signal generation circuit, and the output of the magnetometer for geomagnetism measurement. And a magnetic field changing current source that generates a current for changing the magnetic field incident angle,
A magnetic field change calibration coil which is arranged around the superconducting quantum interference device and changes the direction of the calibration magnetic field and the magnetic field incident on the superconducting quantum interference device by using the current of the magnetic field change current source, and the magnetic field change calibration coil. A correction coil for correcting the magnetic distortion generated by the magnetic field correction circuit, and a magnetic field correction circuit for supplying a correction current to the correction coil by using the output of the magnetic field changing current source.
A plurality of bandpass filters for extracting only reference signals from the outputs of the plurality of drive circuits, and a plurality of removing the calibration signals contained in the outputs of the plurality of drive circuits based on the outputs of the plurality of bandpass filters. A calibration signal removal circuit,
A plurality of comparison circuits for comparing the output of the plurality of bandpass filters and the magnitude of the reference signal of the reference signal generation circuit,
A plurality of correction circuits that correct the output fluctuations of the plurality of drive circuits based on the outputs of the plurality of comparison circuits, and the outputs of the plurality of correction circuits are used as a reference for axis alignment error, sensor sensitivity, and sensor output. An unknown number calculation circuit that calculates an unknown value that is a function of the initial magnetic flux value by approximating with a polynomial, and a magnetic field calculation circuit that calculates the measured magnetic field using the outputs of the plurality of correction circuits and the output of the unknown number calculation circuit. A magnetometer characterized by having.
す複数平面のそれぞれに固定した超伝導量子干渉素子
と、上記複数の超伝導量子干渉素子を駆動し所望の出力
を得る複数の駆動回路と、使用周波数帯域外の正弦波の
基準信号を発生する基準信号発生回路と、地磁気を測定
する地磁気測定用磁力計と、上記基準信号発生回路の出
力及び上記地磁気測定用磁力計の出力を基に校正用の電
流、磁界入射角変更用の電流及び相殺電流を発生する相
殺電流源と、上記超伝導量子干渉素子の周囲に配置し上
記電流源の電流を用いて校正用磁界及び上記超伝導量子
干渉素子へ入射する磁界の向きを変えるとともに磁界を
零に相殺する磁界変化校正コイルと、上記複数の駆動回
路の出力から基準信号のみを取り出す複数のバンドパス
フィルタと、上記複数のバンドパスフィルタの出力を基
に上記複数の駆動回路の出力に含まれている校正信号を
除去する複数の校正信号除去回路と、上記複数のバンド
パスフィルタの出力と上記基準信号発生回路の基準信号
の大小を比較する複数の比較回路と、上記複数の比較回
路の出力を基に上記複数の駆動回路の出力変動を補正す
る複数の補正回路と、上記複数の補正回路の出力を用い
て軸アライメント誤差、センサ感度及びセンサ出力の基
準となる初期磁束値の関数である未知数値を多項式で近
似し算出する未知数算出回路と、上記複数の補正回路の
出力及び上記未知数算出回路の出力とを用いて被測定磁
界を算出する磁界算出回路とを備えたことを特徴とする
磁力計。6. A superconducting quantum interference device fixed to each of a plurality of planes forming a predetermined angle of a sensor block, and a plurality of drive circuits for driving the plurality of superconducting quantum interference devices to obtain a desired output. Calibration based on a reference signal generation circuit that generates a sinusoidal reference signal outside the operating frequency band, a magnetometer for measuring geomagnetism, the output of the reference signal generation circuit, and the output of the magnetometer for geomagnetism measurement. Current, a current for changing magnetic field incident angle, and a canceling current source for generating a canceling current, and a calibration magnetic field and the superconducting quantum interference arranged around the superconducting quantum interference device and using the current of the current source. A magnetic field change calibration coil that changes the direction of the magnetic field incident on the element and cancels the magnetic field to zero; a plurality of bandpass filters that extract only reference signals from the outputs of the plurality of drive circuits; A plurality of calibration signal removing circuits for removing the calibration signals contained in the outputs of the plurality of drive circuits based on the outputs of the bandpass filters of the above, the outputs of the plurality of bandpass filters and the reference of the reference signal generating circuit. A plurality of comparison circuits that compare the magnitude of signals, a plurality of correction circuits that correct the output fluctuations of the plurality of drive circuits based on the outputs of the plurality of comparison circuits, and an axis that uses the outputs of the plurality of correction circuits. Alignment error, using an unknown number calculation circuit that calculates an unknown numerical value that is a function of the sensor sensitivity and the initial magnetic flux value that is the reference of the sensor output by approximating with a polynomial, and the outputs of the plurality of correction circuits and the unknown number calculation circuit And a magnetic field calculating circuit for calculating a magnetic field to be measured by a magnetometer.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7208096A JPH09257896A (en) | 1996-03-27 | 1996-03-27 | Magnetometer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7208096A JPH09257896A (en) | 1996-03-27 | 1996-03-27 | Magnetometer |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09257896A true JPH09257896A (en) | 1997-10-03 |
Family
ID=13479087
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7208096A Pending JPH09257896A (en) | 1996-03-27 | 1996-03-27 | Magnetometer |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09257896A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010500536A (en) * | 2006-08-09 | 2010-01-07 | フラウンホーファーゲゼルシャフト ツール フォルデルング デル アンゲヴァンテン フォルシユング エー.フアー. | Magnetic 3D sensor that can be calibrated during measurement operation |
| JP2010537207A (en) * | 2007-08-31 | 2010-12-02 | フラウンホッファー−ゲゼルシャフト ツァ フェルダールング デァ アンゲヴァンテン フォアシュンク エー.ファオ | Calibrable multidimensional magnetic point sensor |
| CN116148133A (en) * | 2023-04-25 | 2023-05-23 | 西安热工研究院有限公司 | Method and device for evaluating the quality of oil in use by electric power |
-
1996
- 1996-03-27 JP JP7208096A patent/JPH09257896A/en active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010500536A (en) * | 2006-08-09 | 2010-01-07 | フラウンホーファーゲゼルシャフト ツール フォルデルング デル アンゲヴァンテン フォルシユング エー.フアー. | Magnetic 3D sensor that can be calibrated during measurement operation |
| US9024622B2 (en) | 2006-08-09 | 2015-05-05 | Fraunhofer Gesellschaft Zur Foerderung Der Angewandten Forschung E.V. | Magnetic field sensor calibratable during measurement operation and method for calibrating a magnetic field sensor during measurement operation |
| JP2010537207A (en) * | 2007-08-31 | 2010-12-02 | フラウンホッファー−ゲゼルシャフト ツァ フェルダールング デァ アンゲヴァンテン フォアシュンク エー.ファオ | Calibrable multidimensional magnetic point sensor |
| CN116148133A (en) * | 2023-04-25 | 2023-05-23 | 西安热工研究院有限公司 | Method and device for evaluating the quality of oil in use by electric power |
| CN116148133B (en) * | 2023-04-25 | 2023-08-29 | 西安热工研究院有限公司 | Method and device for evaluating quality of oil product of power in-use oil |
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