| 【発明の名称】 |
磁気測定装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】赤松 里志
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| 【要約】 |
【課題】磁界・電磁波ノイズの大きさの他に、周波数や各周波数帯域毎の磁界・電磁波ノイズの大きさ等を表示することができる磁気測定装置を提供する。
【解決手段】磁気センサ２により磁界を検出し、その検出信号を計測部３の増幅回路１０により増幅し、演算部４のローパスフィルタ１３により高周波ノイズを除去した後Ａ−Ｄ変換回路１４でディジタル信号に変換し、演算回路１５により検出した磁界の時間軸領域のデータ及び周波数領域のデータを演算算出し、表示部６に表示する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 磁界を検出する磁気センサと、前記磁気センサの出力信号を増幅する増幅回路と、前記増幅器の出力信号に基づいて前記検出した磁界の時間軸領域のデータ及び周波数領域のデータを算出する演算手段と、前記算出された各データを表示する表示手段とを備えたことを特徴とする磁気測定装置。
【請求項２】 前記演算手段は、高速フーリエ変換演算回路を備えることを特徴とする請求項１に記載の磁気測定装置。
【請求項３】 前記増幅回路から出力された信号の実効値を出力する実効値演算回路と、前記実効値を表示する表示手段とを更に備えたことを特徴とする請求項１に記載の磁気測定装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁界を検出してその大きさ、時間軸領域のデータ、周波数領域のデータ等を表示する磁気測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、電磁波ノイズ対策が強く要求されてきている。この電磁波ノイズ対策は、ＥＭＣ（電磁環境適合性、或いは電磁波干渉）と称され、テレビ、携帯電話器、複写機、工具、工作機械等の全ての電気・電子機器から電磁波ノイズを出さないエミッション（電磁エネルギ放射現象）対策と、他の電気・電子機器から放射された電磁波ノイズを受けても誤動作しないイミュニティ（電磁エネルギ感受現象）対策の両方を考慮する必要がある。
【０００３】ところで、磁界を測定する磁気測定装置としてガウスメータと称される測定器がある。このガウスメータは、磁界を検出するホールセンサ等の磁気センサと、この磁気センサから出力される電気信号を増幅する増幅回路と、増幅された信号により検出した磁界の大きさ（強さ）を表示する表示回路等により構成されており、各種の電気・電子機器の磁界を測定するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従来の磁気測定装置は、磁界の大きさを測定して単に表示する（実効値表示）だけのものであり、例えば、モータ等の磁界波形の解析や、各種の装置や電気・電子機器から放射される磁界・電磁波ノイズの周波数、パワースペクトル、オーバオール値等を解析することができず、磁界・電磁波ノイズの全体像を把握することができない。このため、各種モータを設計する際の磁界の最適化を図ったり、或いは、各種の電気・電子機器から放射される磁界・電磁波ノイズに対して有効な対策をとることができない。
【０００５】従って、場合によっては、必要以上の電磁波ノイズ対策例えば、直流磁界を含む低周波ノイズから電磁波に至る高周波ノイズまでの広範囲に亘る磁界・電磁波ノイズに対処するために、パーマロイ等の高価な磁気シールド部材を施すことがあり、コストが非常に高くなる等の問題がある。このため、有効なＥＭＣ対策を図る上で磁界や電磁波ノイズの大きさ（強さ）の他に、周波数、パワースペクトル、オーバオール値等を正確に測定して表示することができる磁気測定装置が要望されている。
【０００６】本発明は、上述の点に鑑みてなされたもので、磁界・電磁波ノイズの大きさの他に、周波数や各周波数帯域毎の磁界・電磁波ノイズの大きさ等を表示することができる磁気測定装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために請求項１の発明では、磁界を検出する磁気センサと、前記磁気センサの出力信号を増幅する増幅回路と、前記増幅器の出力信号に基づいて前記検出した磁界の時間軸領域のデータ及び周波数領域のデータを算出する演算手段と、前記算出された各データを表示する表示手段とを備えたことを特徴とする。
【０００８】磁気センサにより磁界を検出し、この磁気センサの出力信号に基づいて演算手段により前記検出した磁界の時間軸領域のデータや、周波数領域のデータ等を表示部に表示する。請求項２の発明では、前記演算手段は、高速フーリエ変換演算回路を備えることを特徴とする。
【０００９】演算手段として高速フーリエ変換演算回路を使用することで、検出した磁界の解析及び演算処理を迅速に、且つ高精度に行うことが可能となる。請求項３の発明では、前記増幅回路から出力された信号の実効値を出力する実効値演算回路と、前記実効値を表示する表示手段とを更に備えたことを特徴とする。
【００１０】磁気測定装置は、検出した磁界の実効値を表示することで、通常の磁気測定装置としての機能を持たせることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面により詳細に説明する。図１は、本発明に係る磁気測定装置の回路構成を示すブロック図である。図１において、磁気測定装置１は、磁気センサ２と、計測部３、演算部４及び表示部５、６等により構成されている。磁気センサ２は、磁界を検出して対応する電気信号を出力する。この磁気センサ２としては、例えば、ホール素子、磁気抵抗素子（ＭＲ素子）、磁気インピーダンス効果素子（ＭＩ素子）等がある。ホール素子は、比較的大きな磁界（数マイクロテスラ（μＴ）〜数テスラ（Ｔ））の測定に、磁気抵抗素子及び磁気インピーダンス効果素子は、微小な磁界（数マイクロテスラ（μＴ）〜ナノテスラ（ｎＴ））の測定に適している。
【００１２】計測部３は、磁気センサ２の不平衡電圧を取り除くためのバランス回路１０と、磁気センサ２の出力信号を増幅する増幅回路１１とを備えている。演算部４は、増幅回路１１の出力信号の実効値を演算して実効値信号を出力する実効値演算回路１２、増幅回路１１の出力信号に含まれる高周波ノイズ成分（例えば、２０ｋＨｚ以上）を除去するローパスフィルタ１３と、ローパスフィルタ１３を通して入力されるアナログ信号を対応するディジタル信号に変換するアナログ−ディジタル変換回路（以下Ａ−Ｄ変換回路）という）１４と、入力されるディジタル信号を高速演算処理する高速演算回路１５等により構成されている。高速演算回路１５は、例えば、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）演算回路により構成されており、入力するディジタル信号のフーリエ変換を高速で行い、検出した磁界・電磁波ノイズを解析して時間軸領域のデータとしての時間軸波形、及び周波数領域のデータとしてのパワースペクトルやオーバオール値等を演算算出する。高速演算回路１５は、時間軸波形信号を一定の周波数に分割し各周波数帯域毎の磁界の強度を周波数の関数として表したパワースペクトルに変換したり、各周波数帯域毎のパワースペクトルの磁界強度を表す値（オーバオール値）を算出する。
【００１３】表示部５は、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）表示部とされ、実効値演算回路１２から出力される実効値信号に基づいて検出した磁界・電磁波ノイズの実効値を表示する。表示部６は、液晶（ＬＣＤ）表示部とされ、高速演算回路１５から出力される信号に基づいて検出した磁界・電磁波ノイズの時間軸波形、パワースペクトル、オーバオール値等を表示する。表示部６における前記各表示は、切替スイッチを切り換えることで表示される。
【００１４】以下に回路動作を説明する。磁気センサ２は、磁界が無い（磁界０）状態でバランス回路１０により不平衡電圧が除去され、この状態で測定すべき磁界を検出し、磁界に応じた電気信号を出力する。この電気信号は、増幅回路１１により増幅されて実効値演算回路１２及びローパスフィルタ１３に入力される。実効値演算回路１２は、増幅器１１から入力された信号の実効値を演算して表示部５に表示する。これにより、検出した磁界・電磁波ノイズの大きさ（強さ）が実効値表示される。
【００１５】また、増幅回路１１から出力された信号は、ローパスフィルタ１３により高周波成分（例えば、２０ｋＨｚ以上）が除去され、Ａ−Ｄ変換回路１４により対応するディジタル信号に変換されて高速演算回路１５に入力される。高速演算回路１５は、入力するディジタル信号を高速でフーリエ変換して、検出した磁界・電磁波ノイズの時間軸波形、パワースペクトル、オーバオール値を算出する。そして、高速演算回路１５は、表示部６に図２に示すような検出した磁界・電磁波ノイズの時間軸波形を表示する。また、高速演算回路１５は、切替スイッチを切り換えることで、表示部６に図３に示すような基本波（１ST）、第２高調波（２ND）、第３高調波（３RD）等のパワースペクトルを表示する。これにより、検出した磁界・電磁波ノイズの周波数成分の分析ができ、シールド対策での材料の選択が容易となる。
【００１６】更に、高速演算回路１５は、前記切替スイッチを切り換えることで、図３に示すパワースペクトルの基本波（１ST）、第２高調波（２ND）、及び第３高調波（３RD）の各磁界強度を表す値であるオーバオール値を演算して図４に示すように表示部６に表示する。オーバオール値は、次式により算出する。
オーバオール値＝√((B1)2＋(B2)2＋(B3)2＋…＋(Bn)2)ここに、各値B1、B2、B3、…、Bnは、基本波、第２高調波、第３高調波、…、第ｎ高調波の磁界強度を表す。尚、図４においてオーバオール値134.5（μT）は、図３に示す基本波から第ｎ高調波までを含めたオーバオール値を示し、O−P：100.0（μＴ）は、図２に示す時間軸波形のピーク値を示す。
【００１７】これにより、基本波、第２高調波、第３高調波等の各磁界強度（パワースペクトル）を定量的に解析することができ、磁界・電磁波ノイズの値、電磁波干渉（ＥＭＣ）のエミッション（電磁エネルギ放射現象）、イミュニティ（電磁エネルギ感受現象）の定量測定が容易となる。従って、各種装置や電気・電子機器の放射する磁界・電磁波ノイズの測定が容易となり、これらの各種装置や電気・電子機器の誤動作レベルの限界値の測定が容易となる。
【００１８】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明では、磁気センサにより磁界を検出し、この磁気センサの出力信号に基づいて演算手段により前記検出した磁界の時間軸領域のデータや、周波数領域のデータを表示部に表示することで、各種の電子・電気機器から放射される磁界・電磁波ノイズの全体像を把握することが可能となり、前記磁界・電磁波ノイズの周波数の確定をすることができ、磁界や電磁波ノイズのシールド部材の選択が容易となり、適切なシールドを行うことが可能となる。
【００１９】また、周波数領域のデータにより各周波数帯域毎の磁界の強さを定量的に解析することができるために、各種電気・電子機器から放射される磁界・電磁波ノイズの測定が容易となり、電気・電子装置や機器の誤動作レベルの限界値の測定が容易となる。請求項２の発明では、演算手段として高速フーリエ変換演算回路を使用することで、検出した磁界の解析及び演算処理を迅速に、且つ高精度に行うことが可能となる。
【００２０】請求項３の発明では、検出した磁界の実効値を表示する手段を更に備えることで、通常の磁気測定装置の機能をも持たせることができ、汎用性のある磁気測定装置とすることができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】５９１０１１７７５
【氏名又は名称】電子磁気工業株式会社
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| 【出願日】 |
平成９年（１９９７）１２月１８日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】長門 侃二
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| 【公開番号】 |
特開平１１−１８３５３６ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）７月９日 |
| 【出願番号】 |
特願平９−３４９６５６ |
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