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JP7701233B2 - Gradient magnetic field sensor and magnetic object detection device - Google Patents
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JP7701233B2 - Gradient magnetic field sensor and magnetic object detection device - Google Patents

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JP7701233B2 JP2021160883A JP2021160883A JP7701233B2 JP 7701233 B2 JP7701233 B2 JP 7701233B2 JP 2021160883 A JP2021160883 A JP 2021160883A JP 2021160883 A JP2021160883 A JP 2021160883A JP 7701233 B2 JP7701233 B2 JP 7701233B2
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Description

本発明は、勾配磁界センサ、及び磁性物検出装置に関する。 The present invention relates to a gradient magnetic field sensor and a magnetic object detection device.

2つの異なる地点それぞれにおける磁界の強さの勾配を検出する勾配磁界センサについての研究、開発が行われている。ここで、当該勾配は、当該2つの異なる地点それぞれにおける磁界の強さの差分のことである。 Research and development is being conducted on gradient magnetic field sensors that detect the gradient of the magnetic field strength at two different points. Here, the gradient is the difference in the magnetic field strength at the two different points.

勾配磁界センサは、2つの異なる地点それぞれにおける磁界の強さを検出するため、2つのセンサヘッドを備える。勾配磁界センサでは、これら2つのセンサヘッドのうちの一方が、これら2つの異なる地点のうちの一方における磁界の強さを検出する。また、勾配磁界センサでは、これら2つのセンサヘッドのうちの他方が、これら2つの異なる地点のうちの他方における磁界の強さを検出する。そして、勾配磁界センサは、これら2つのセンサヘッドから出力される信号に応じて、これら2つの異なる地点における磁界の強さの勾配を検出する。これら2つの異なる地点における磁界の強さの勾配は、磁界を変化させることが可能な物体(例えば、磁性体等)の有無によって変化する。これを利用し、勾配磁界センサは、このような物体を検出対象物とし、検出対象物を検出することができる。 A gradient magnetic field sensor has two sensor heads to detect the strength of a magnetic field at each of two different points. In a gradient magnetic field sensor, one of the two sensor heads detects the strength of a magnetic field at one of the two different points. In a gradient magnetic field sensor, the other of the two sensor heads detects the strength of a magnetic field at the other of the two different points. The gradient magnetic field sensor detects the gradient of the strength of the magnetic field at these two different points according to the signals output from the two sensor heads. The gradient of the strength of the magnetic field at these two different points changes depending on the presence or absence of an object (e.g., a magnetic body) that can change the magnetic field. Using this, the gradient magnetic field sensor can detect such an object as a detection target.

しかしながら、勾配磁界センサが備える2つのセンサヘッドのそれぞれには、不感帯が存在し、検出対象物を検出することができないことがあった。 However, each of the two sensor heads in the gradient magnetic field sensor has a dead zone, which means that it is sometimes impossible to detect the target object.

これに関し、直線形状を含む磁性体で形成され、且つ、当該磁性体に励磁用の交流電流及び直流電流が通電される第1磁気コアに、磁性体における直線形状の一部に磁気結合する第1検出コイルを配設して形成される第1センサヘッドと、直線形状を含む磁性体で形成され、且つ、当該磁性体に第1磁気コアに通電される励磁用の交流電流及び直流電流と共通の電流が通電され、第1磁気コアに対向して平行に配設される第2磁気コアに、磁性体における直線形状の一部であって第1検出コイルとは回転対称位置に差動結合で磁気結合する第2検出コイルを配設して形成される第2センサヘッドと、第1及び第2の各センサヘッドから出力される検出電圧に基づいて、勾配磁界を出力するセンサ回路とを備える勾配磁界センサが知られている(特許文献1参照)。 In this regard, a gradient magnetic field sensor is known that includes a first sensor head formed by disposing a first detection coil that is magnetically coupled to a part of the linear shape of the magnetic body in a first magnetic core formed of a magnetic body including a linear shape, through which an excitation AC current and a DC current are passed, and a second sensor head formed by disposing a second detection coil that is magnetically coupled to a part of the linear shape of the magnetic body in a rotationally symmetrical position to the first detection coil in a second magnetic core formed of a magnetic body including a linear shape, through which a current common to the excitation AC current and DC current passed through the first magnetic core is passed and which is disposed in parallel to face the first magnetic core, and a sensor circuit that outputs a gradient magnetic field based on the detection voltages output from the first and second sensor heads is known (see Patent Document 1).

特開2020-165716号公報JP 2020-165716 A

ここで、特許文献1に記載された勾配磁界センサでは、第2検出コイルが第1検出コイルと回転対称位置に差動結合されるため、検出信号の波形は、検出対象物が磁気コアの長手方向の中心付近を通過した場合、2つの類似の山型のピークを有する双峰性の波形となる。しかしながら、当該勾配磁界センサでは、検出信号は、当該場合、第1検出コイルから出力される電圧の極性と、第2検出コイルから出力される電圧の極性とが同じ極性であるため、第1検出コイルと第2検出コイルとの差動結合の結果として、波高値が小さくなってしまうことがあった。更に、当該勾配磁界センサでは、検出信号の波形は、検出対象物が磁気コアの先端付近を通過した場合、極性及び大きさが異なる波高を有する単峰性の波形となってしまうことがあった。このように、当該勾配磁界センサでは、検出対象物の通過位置に応じて検出信号の波形が異なってしまうことがあった。これは、検出対象物の通過位置に応じて当該勾配磁界センサの感度が変わってしまうことを意味し、望ましいことではない。 Here, in the gradient magnetic field sensor described in Patent Document 1, the second detection coil is differentially coupled to the first detection coil in a rotationally symmetrical position, so that the waveform of the detection signal becomes a bimodal waveform having two similar mountain-shaped peaks when the detection object passes near the center of the longitudinal direction of the magnetic core. However, in this gradient magnetic field sensor, the detection signal has a small crest value as a result of the differential coupling between the first detection coil and the second detection coil, because the polarity of the voltage output from the first detection coil and the polarity of the voltage output from the second detection coil are the same in this case. Furthermore, in this gradient magnetic field sensor, when the detection object passes near the tip of the magnetic core, the waveform of the detection signal may become a unimodal waveform having a crest with a different polarity and magnitude when the detection object passes near the tip of the magnetic core. In this way, in this gradient magnetic field sensor, the waveform of the detection signal may differ depending on the passing position of the detection object. This means that the sensitivity of the gradient magnetic field sensor changes depending on the passing position of the detection object, which is not desirable.

本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、不感帯が生じてしまうことを抑制しつつ、検出対象物の通過位置に応じた感度の変動を抑制することができる勾配磁界センサ、及び磁性物検出装置を提供することを課題とする。 The present invention was made in consideration of these circumstances, and aims to provide a gradient magnetic field sensor and a magnetic object detection device that can suppress the occurrence of dead zones while suppressing fluctuations in sensitivity according to the passing position of the object to be detected.

本発明の一態様は、直線形状の部分を有する第1磁気コアと、直線形状の部分を有する第2磁気コアと、前記第1磁気コアが有する直線形状の部分に順に配置されているN個の第1コイルと、前記第2磁気コアが有する直線形状の部分に順に配置されているN個の第2コイルと、前記第1磁気コアと前記第2磁気コアとが設けられる本体部と、を備え、前記N個の第1コイルのうち前記第1磁気コアの先端側からn番目の第1コイルは、前記N個の第2コイルのうち前記第2磁気コアの先端側からn番目の第2コイルと差動接続され、Nは、2以上の整数であり、nは、1以上N以下の範囲内の整数である、勾配磁界センサである。 One aspect of the present invention is a gradient magnetic field sensor comprising a first magnetic core having a linear portion, a second magnetic core having a linear portion, N first coils arranged in sequence on the linear portion of the first magnetic core, N second coils arranged in sequence on the linear portion of the second magnetic core, and a main body in which the first magnetic core and the second magnetic core are provided, and the nth first coil from the tip side of the first magnetic core among the N first coils is differentially connected to the nth second coil from the tip side of the second magnetic core among the N second coils, where N is an integer of 2 or more and n is an integer in the range of 1 to N.

本発明によれば、不感帯が生じてしまうことを抑制しつつ、検出対象物の通過位置に応じた感度の変動を抑制することができる。 The present invention makes it possible to suppress the occurrence of dead zones while suppressing fluctuations in sensitivity according to the passing position of the object to be detected.

磁性物検出装置1の構成の一例を示す図である。1 is a diagram showing an example of the configuration of a magnetic object detection device 1. FIG. 勾配磁界センサ12の回路構成の一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an example of a circuit configuration of a gradient magnetic field sensor 12. 検出回路DT1の構成の一例を示す図である。なお、検出回路DT1~検出回路DT4のうちの一部又は全部は、勾配磁界センサ12が有する機能を損なわない範囲内において、互いに異なる構成であってもよい。1 is a diagram showing an example of the configuration of a detection circuit DT1. Note that some or all of the detection circuits DT1 to DT4 may have different configurations from each other as long as the functions of the gradient magnetic field sensor 12 are not impaired. 信号処理部PRの回路構成の一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an example of a circuit configuration of a signal processing unit PR. 第1センサヘッドS1及び第2センサヘッドS2のより詳細な構成の一例を示す図である。2 is a diagram showing an example of a more detailed configuration of a first sensor head S1 and a second sensor head S2. FIG. 勾配磁界センサ12に対する検出対象物の相対的な位置を変化させながら、検出コイルCL2nと差動接続された検出コイルCL1nから出力される差動信号の電圧をプロットしたグラフの一例を示す図である。1 is a diagram showing an example of a graph in which the voltage of a differential signal output from a detection coil CL1n differentially connected to a detection coil CL2n is plotted while changing the relative position of a detection object with respect to a gradient magnetic field sensor 12. FIG. 勾配磁界センサ12に対する検出対象物の相対的な位置を変化させながら、演算部O6から出力される検出信号の電圧をプロットしたグラフの一例を示す図である。13 is a diagram showing an example of a graph in which the voltage of the detection signal output from the calculation unit O6 is plotted while changing the relative position of the detection object with respect to the gradient magnetic field sensor 12. FIG. 実施形態の変形例1に係る勾配磁界センサ12Aの構成の一例を示す図である。11 is a diagram showing an example of the configuration of a gradient magnetic field sensor 12A according to a first modified example of the embodiment. FIG. 一様勾配磁界が印加された領域内に配置された勾配磁界センサ12Aにより直交方向に移動する所定の磁気モーメントが検出された場合において検出回路DT1、検出回路DT2、差動アンプDFのそれぞれから出力される検出信号の一例を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing an example of detection signals output from the detection circuit DT1, the detection circuit DT2, and the differential amplifier DF when a predetermined magnetic moment moving in an orthogonal direction is detected by a gradient magnetic field sensor 12A arranged in a region where a uniform gradient magnetic field is applied. 一様勾配磁界が印加された領域内に勾配磁界センサ12Aが配置されている場合において検出回路DT1、検出回路DT2、差動アンプDFのそれぞれから出力される検出信号の他の例を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing another example of detection signals output from the detection circuit DT1, the detection circuit DT2, and the differential amplifier DF when the gradient magnetic field sensor 12A is placed in a region to which a uniform gradient magnetic field is applied. 一様勾配磁界が印加された領域内に勾配磁界センサ12Aが配置されている場合において検出回路DT1、検出回路DT2、差動アンプDFのそれぞれから出力される検出信号の更に他の例を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing yet another example of the detection signals output from the detection circuit DT1, the detection circuit DT2, and the differential amplifier DF when the gradient magnetic field sensor 12A is placed in a region to which a uniform gradient magnetic field is applied. 勾配磁界センサ12Bの回路構成の一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an example of a circuit configuration of a gradient magnetic field sensor 12B.

<実施形態>
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
<Embodiment>
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

<磁性物検出装置の概要>
まず、本実施形態に係る磁性物検出装置の概要について説明する。
<Outline of magnetic object detection device>
First, an overview of the magnetic object detection device according to this embodiment will be described.

実施形態に係る磁性物検出装置は、実施形態に係る勾配磁界センサを備える。実施形態に係る勾配磁界センサは、第1磁気コアと、第2磁気コアと、N個の第1コイルと、N個の第2コイルと、本体部を備える。第1磁気コアは、直線形状の部分を有する。第2磁気コアは、直線形状の部分を有する。N個の第1コイルは、第1磁気コアが有する直線形状の部分に順に配置されている。N個の第2コイルは、第2磁気コアが有する直線形状の部分に順に配置されている。本体部は、第1磁気コアと第2磁気コアとが設けられる。そして、N個の第1コイルのうち第1磁気コアの先端側からn番目の第1コイルは、N個の第2コイルのうち第2磁気コアの先端側からn番目の第2コイルと差動接続される。ただし、Nは、2以上の整数である。そして、nは、1以上N以下の範囲内の整数である。 The magnetic object detection device according to the embodiment includes the gradient magnetic field sensor according to the embodiment. The gradient magnetic field sensor according to the embodiment includes a first magnetic core, a second magnetic core, N first coils, N second coils, and a main body. The first magnetic core has a linear portion. The second magnetic core has a linear portion. The N first coils are arranged in order on the linear portion of the first magnetic core. The N second coils are arranged in order on the linear portion of the second magnetic core. The main body includes a first magnetic core and a second magnetic core. Among the N first coils, the nth first coil from the tip side of the first magnetic core is differentially connected to the nth second coil from the tip side of the second magnetic core among the N second coils. However, N is an integer of 2 or more. And, n is an integer in the range of 1 to N.

これにより、実施形態に係る勾配磁界センサ、及び実施形態に係る磁性物検出装置は、不感帯が生じてしまうことを抑制しつつ、検出対象物の通過位置に応じた感度の変動を抑制することができる。 As a result, the gradient magnetic field sensor according to the embodiment and the magnetic object detection device according to the embodiment can suppress the occurrence of dead zones while suppressing the variation in sensitivity according to the passing position of the detection target.

以下では、実施形態に係る磁性物検出装置と、実施形態に係る勾配磁界センサとのそれぞれの構成について、詳しく説明する。 The configurations of the magnetic object detection device according to the embodiment and the gradient magnetic field sensor according to the embodiment are described in detail below.

<磁性物検出装置の構成>
以下、磁性物検出装置の一例として磁性物検出装置1を例に挙げて、実施形態に係る磁性物検出装置の構成について説明する。ここで、実施形態では、直流電力に応じた電気信号、又は交流電力に応じた電気信号を伝送する導体のことを、伝送路と称して説明する。伝送路は、例えば、基板上にプリントされた導体であってもよく、導体が線状に形成された導線であってもよく、他の導体であってもよい。また、実施形態では、電圧と称した場合、所定の基準となる電位からの電位差を意味し、基準となる電位についての図示及び説明を省略する。ここで、基準となる電位は、如何なる電位であってもよい。実施形態では、一例として、基準となる電位がグラウンド電位である場合について説明する。また、実施形態では、グラウンドと称した場合、同一のグラウンドを示す。また、本明細書において、各回路図のコイルが有する2つの端子のうちドットが付されている方の端子を、ホット側の端子と称して説明する。また、本明細書において、各回路図のコイルが有する2つの端子のうちドットが付されていない方の端子を、コールド側の端子と称して説明する。
<Configuration of magnetic object detection device>
Hereinafter, the configuration of the magnetic object detection device according to the embodiment will be described with reference to the magnetic object detection device 1 as an example of the magnetic object detection device. Here, in the embodiment, a conductor that transmits an electric signal corresponding to DC power or an electric signal corresponding to AC power will be referred to as a transmission line and described. The transmission line may be, for example, a conductor printed on a substrate, a conductor formed in a linear shape, or another conductor. In addition, in the embodiment, when it is referred to as a voltage, it means a potential difference from a predetermined reference potential, and the illustration and description of the reference potential are omitted. Here, the reference potential may be any potential. In the embodiment, as an example, a case where the reference potential is a ground potential will be described. In addition, in the embodiment, when it is referred to as a ground, it indicates the same ground. In addition, in this specification, the terminal with a dot among the two terminals of the coil in each circuit diagram will be described as the hot side terminal. In addition, in this specification, the terminal without a dot among the two terminals of the coil in each circuit diagram will be described as the cold side terminal.

図1は、磁性物検出装置1の構成の一例を示す図である。 Figure 1 shows an example of the configuration of a magnetic object detection device 1.

磁性物検出装置1は、検出対象物を磁界により検出する装置である。検出対象物は、磁界を変化させることが可能な物体のことである。検出対象物は、例えば、磁性体等のことである。 The magnetic object detection device 1 is a device that detects an object to be detected using a magnetic field. The object to be detected is an object that can change a magnetic field. The object to be detected is, for example, a magnetic body.

磁性物検出装置1は、例えば、枠体CSと、第1ローラRL1と、第2ローラRL2と、着磁装置11と、勾配磁界センサ12と、情報処理装置20を備える。そして、勾配磁界センサ12は、第1センサヘッドS1と第2センサヘッドS2との2つのセンサヘッドを備える。なお、図1では、図が煩雑になるのを防ぐため、磁性物検出装置1における情報処理装置20と他の部材とを接続するケーブルについては、省略している。また、磁性物検出装置1は、枠体CSと、第1ローラRL1と、第2ローラRL2と、着磁装置11と、情報処理装置20とのうちの一部又は全部を備えない構成であってもよい。また、磁性物検出装置1は、枠体CSと、第1ローラRL1と、第2ローラRL2と、着磁装置11と、情報処理装置20とのうちの一部又は全部に代えて、他の部材、他の装置等を、勾配磁界センサ12とともに備える構成であってもよい。また、磁性物検出装置1は、枠体CSと、第1ローラRL1と、第2ローラRL2と、着磁装置11と、情報処理装置20との全部に加えて、他の部材、他の装置等を、勾配磁界センサ12とともに備える構成であってもよい。 The magnetic object detection device 1 includes, for example, a frame body CS, a first roller RL1, a second roller RL2, a magnetization device 11, a gradient magnetic field sensor 12, and an information processing device 20. The gradient magnetic field sensor 12 includes two sensor heads, a first sensor head S1 and a second sensor head S2. In FIG. 1, in order to prevent the drawing from becoming complicated, the cable connecting the information processing device 20 in the magnetic object detection device 1 to other members is omitted. The magnetic object detection device 1 may be configured to not include some or all of the frame body CS, the first roller RL1, the second roller RL2, the magnetization device 11, and the information processing device 20. The magnetic object detection device 1 may be configured to include other members, other devices, etc. together with the gradient magnetic field sensor 12 instead of some or all of the frame body CS, the first roller RL1, the second roller RL2, the magnetization device 11, and the information processing device 20. Furthermore, the magnetic object detection device 1 may be configured to include, in addition to the frame body CS, the first roller RL1, the second roller RL2, the magnetization device 11, and the information processing device 20, other members, other devices, etc., along with the gradient magnetic field sensor 12.

枠体CSには、磁性物検出装置1の各部材が取り付けられる。枠体CSは、主として、図示しない天板と、図示しない底板と、天板と底板とを接続する複数の支柱とから構成される。図1に示した例では、枠体CSの外形状は、ほぼ直方体形状である。なお、枠体CSの外形状は、如何なる形状であってもよい。 The various components of the magnetic object detection device 1 are attached to the frame body CS. The frame body CS is mainly composed of a top plate (not shown), a bottom plate (not shown), and a number of supports connecting the top plate and the bottom plate. In the example shown in FIG. 1, the outer shape of the frame body CS is substantially a rectangular parallelepiped. However, the outer shape of the frame body CS may be any shape.

枠体CSの内部には、第1ローラRL1と、第2ローラRL2とが設けられている。 Inside the frame body CS, a first roller RL1 and a second roller RL2 are provided.

第1ローラRL1は、検出対象物の付着の有無を検査される対象となるシート部材STがロール状に巻かれたローラのことである。第2ローラRL2は、第1ローラRL1から引き出されたシート部材STを所定の経路に沿って搬送させながら巻き取るローラのことである。第2ローラRL2は、図示しないサーボモータ等により回転させられる。これにより、第2ローラRL2は、第1ローラRL1から引き出されたシート部材STを巻き取ることができる。すなわち、第2ローラRL2は、駆動ローラである。そして、第1ローラRL1は、第2ローラRL2の回転に応じてシート部材STが巻き取られながら回転する受動ローラである。なお、当該サーボモータは、例えば、後述する情報処理装置20により制御される。 The first roller RL1 is a roller on which the sheet material ST to be inspected for the presence or absence of a detection target is wound in a roll. The second roller RL2 is a roller that winds up the sheet material ST pulled out from the first roller RL1 while transporting it along a predetermined path. The second roller RL2 is rotated by a servo motor (not shown) or the like. This allows the second roller RL2 to wind up the sheet material ST pulled out from the first roller RL1. In other words, the second roller RL2 is a drive roller. The first roller RL1 is a passive roller that rotates while the sheet material ST is wound up in accordance with the rotation of the second roller RL2. The servo motor is controlled, for example, by the information processing device 20 described below.

シート部材STは、第1ローラRL1から引き出されて第2ローラRL2により巻き取られるまでの間に、着磁装置11により発生させられた磁界の中を搬送させられる。これにより、シート部材STに付着した検出対象物は、磁化する。シート部材STは、当該磁界の中を搬送させられた後、勾配磁界センサ12が検出対象物の有無を検出可能な所定の検出領域を搬送させられる。そして、シート部材STは、第2ローラRL2に巻き付けられる。 The sheet material ST is transported through a magnetic field generated by a magnetizing device 11 while being pulled out from the first roller RL1 and wound up by the second roller RL2. As a result, the detection object attached to the sheet material ST is magnetized. After being transported through the magnetic field, the sheet material ST is transported through a predetermined detection area where the gradient magnetic field sensor 12 can detect the presence or absence of the detection object. The sheet material ST is then wound around the second roller RL2.

ここで、着磁装置11は、所定の磁化領域に所定の強さの磁界を発生させ、磁化領域内に入った磁性体を磁化する装置である。着磁装置11については、既知の装置であるため、これ以上の詳細な説明を省略する。 The magnetizing device 11 is a device that generates a magnetic field of a predetermined strength in a predetermined magnetized area and magnetizes a magnetic body that enters the magnetized area. The magnetizing device 11 is a known device, so further detailed description is omitted.

勾配磁界センサ12は、前述の検出領域における2つの異なる地点のそれぞれに配置されたセンサヘッド、すなわち、第1センサヘッドS1と第2センサヘッドS2とにより、当該2つの異なる地点における磁界の強さの勾配を検出する。これにより、勾配磁界センサ12から出力される検出信号を取得する情報処理装置20は、検出信号に基づいて、検出領域を搬送されたシート部材STに検出対象物が付着していたか否かを判定することができる。なお、以下では、説明の便宜上、第1センサヘッドS1が配置された地点と第2センサヘッドS2が配置された地点との2つの地点における磁界の強さの勾配を、単に勾配と称して説明する。 The gradient magnetic field sensor 12 detects the gradient of the magnetic field strength at two different points in the detection area using sensor heads arranged at the two different points, i.e., the first sensor head S1 and the second sensor head S2. This allows the information processing device 20, which acquires the detection signal output from the gradient magnetic field sensor 12, to determine, based on the detection signal, whether or not a detection target has been attached to the sheet material ST transported through the detection area. For ease of explanation, the gradient of the magnetic field strength at the two points, the point where the first sensor head S1 is arranged and the point where the second sensor head S2 is arranged, will be referred to simply as the gradient below.

情報処理装置20は、勾配磁界センサ12と通信可能に接続される。そして、前述した通り、情報処理装置20は、勾配磁界センサ12から出力された検出信号に基づいて、検出領域を搬送されたシート部材STに検出対象物が付着していたか否かを判定する。 The information processing device 20 is communicatively connected to the gradient magnetic field sensor 12. As described above, the information processing device 20 determines whether or not a detection target is attached to the sheet material ST transported through the detection area based on the detection signal output from the gradient magnetic field sensor 12.

情報処理装置20は、例えば、検出領域を搬送されたシート部材STに検出対象物が付着していたと判定した場合、前述のサーボモータを制御して第2ローラRL2によるシート部材STの巻き取りを停止させるとともに、シート部材STに検出対象物が付着していたことを報知する報知処理を行う。報知処理は、例えば、情報処理装置20のディスプレイに、シート部材STに検出対象物が付着していたことを示す情報を表示させる処理である。これにより、磁性物検出装置1のユーザは、シート部材STから検出対象物を除去すること、シート部材STを不良品として特定すること等を行うことができる。なお、報知処理は、このような表示処理に代えて、当該情報を示す音声、振動、光等を出力する処理であってもよい。 For example, when the information processing device 20 determines that a detection target has been attached to the sheet material ST transported through the detection area, it controls the servo motor described above to stop the winding of the sheet material ST by the second roller RL2 and performs a notification process to notify the user that a detection target has been attached to the sheet material ST. The notification process is, for example, a process of displaying information indicating that a detection target has been attached to the sheet material ST on the display of the information processing device 20. This allows the user of the magnetic object detection device 1 to remove the detection target from the sheet material ST or identify the sheet material ST as a defective product. Note that the notification process may be a process of outputting sound, vibration, light, or the like that indicates the information, instead of such a display process.

情報処理装置20は、例えば、ノートPC(Personal Computer)、タブレットPC、デスクトップPC、ワークステーション、多機能携帯電話端末(スマートフォン)、携帯電話端末、PDA(Personal Digital Assistant)等である。なお、情報処理装置20は、マイコン等の他の情報処理装置であってもよい。 The information processing device 20 is, for example, a notebook PC (Personal Computer), a tablet PC, a desktop PC, a workstation, a multi-function mobile phone terminal (smartphone), a mobile phone terminal, a PDA (Personal Digital Assistant), etc. Note that the information processing device 20 may be another information processing device such as a microcomputer.

なお、磁性物検出装置1において、着磁装置11と、勾配磁界センサ12と、情報処理装置20とのうちの一部又は全部は、一体に構成されてもよい。 In addition, in the magnetic object detection device 1, some or all of the magnetization device 11, the gradient magnetic field sensor 12, and the information processing device 20 may be configured as an integrated unit.

また、検出対象物の付着の検査を磁性物検出装置1が行う対象は、シート部材STに代えて、検出対象物の有無の検査を行うことが可能な他の物体であってもよい。例えば、勾配磁界センサ12を備えた磁性物探知機は、地中における磁性物の有無を検出する。この場合、当該磁性物探知機は、磁性物検出装置1の一例である。また、地中における磁性物は、当該場合における検出対象物の一例である。 The object on which the magnetic object detection device 1 inspects for the attachment of a detection target may be, instead of the sheet member ST, another object capable of inspecting for the presence or absence of a detection target. For example, a magnetic object detector equipped with a gradient magnetic field sensor 12 detects the presence or absence of a magnetic object underground. In this case, the magnetic object detector is an example of a magnetic object detection device 1. Also, a magnetic object underground is an example of a detection target in this case.

<勾配磁界センサの回路構成>
以下、図2を参照し、勾配磁界センサ12の回路構成について説明する。図2は、勾配磁界センサ12の回路構成の一例を示す図である。
<Circuit configuration of gradient magnetic field sensor>
The circuit configuration of the gradient magnetic field sensor 12 will be described below with reference to Fig. 2. Fig. 2 is a diagram showing an example of the circuit configuration of the gradient magnetic field sensor 12.

勾配磁界センサ12は、交流電源接続端子CT1と、第1センサヘッドS1と、第2センサヘッドS2と、第0移相回路PS0と、交流電流制御部CC1と、検出回路DT1と、検出回路DT2と、検出回路DT3と、検出回路DT4と、信号処理部PRと、検出信号出力端子CT2を備える。 The gradient magnetic field sensor 12 includes an AC power supply connection terminal CT1, a first sensor head S1, a second sensor head S2, a zeroth phase shift circuit PS0, an AC current control unit CC1, a detection circuit DT1, a detection circuit DT2, a detection circuit DT3, a detection circuit DT4, a signal processing unit PR, and a detection signal output terminal CT2.

第1センサヘッドS1は、直線形状の部分を有する第1磁気コアCR1と、検出コイルCL11~検出コイルCL1NのN個の検出コイルCL1とを備える。そして、これらN個の検出コイルCL1は、第1磁気コアCR1が有する直線形状の部分に順に配置されている。換言すると、これらN個の検出コイルCL1は、第1磁気コアCR1が有する直線形状の部分に、第1磁気コアCR1の先端側から順に巻回される。この場合、N個の検出コイルCL1のそれぞれは、第1磁気コアCR1と磁気結合する。そして、第1センサヘッドS1に磁界が印加された場合、N個の検出コイルCL1のそれぞれに鎖交する磁束は、互いに等しくなる(又は、互いにほぼ等しくなる)。これは、これらN個の検出コイルCL1のそれぞれが、磁性体である第1磁気コアCR1の周りに巻回されており、且つ、磁性体の磁気抵抗が空気の磁気抵抗よりも低いためである。なお、第1磁気コアCR1は、例えば、アモルファスリボン製であるが、これに限られない。また、第1磁気コアCR1の直線形状の部分には、これらN個の検出コイルCL1に加えて、1個以上の他のコイルが配置されている構成であってもよい。この場合、第1磁気コアCR1の直線形状の部分において、これら1個以上の他のコイルは、N個の検出コイルCL1よりも第1磁気コアCR1の先端側又は第1磁気コアCR1の基端側に配置される。 The first sensor head S1 includes a first magnetic core CR1 having a linear portion and N detection coils CL1, CL11 to CL1N. These N detection coils CL1 are arranged in order on the linear portion of the first magnetic core CR1. In other words, these N detection coils CL1 are wound around the linear portion of the first magnetic core CR1 in order from the tip of the first magnetic core CR1. In this case, each of the N detection coils CL1 is magnetically coupled to the first magnetic core CR1. When a magnetic field is applied to the first sensor head S1, the magnetic fluxes interlinked with each of the N detection coils CL1 are equal to each other (or approximately equal to each other). This is because each of the N detection coils CL1 is wound around the first magnetic core CR1, which is a magnetic body, and the magnetic resistance of the magnetic body is lower than the magnetic resistance of air. The first magnetic core CR1 is made of, for example, an amorphous ribbon, but is not limited to this. In addition, in addition to the N detection coils CL1, one or more other coils may be arranged in the linear portion of the first magnetic core CR1. In this case, in the linear portion of the first magnetic core CR1, the one or more other coils are arranged closer to the tip end side of the first magnetic core CR1 or closer to the base end side of the first magnetic core CR1 than the N detection coils CL1.

第2センサヘッドS2は、直線形状の部分を有する第2磁気コアCR2と、検出コイルCL21~検出コイルCL2NのN個の検出コイルCL2とを備える。すなわち、第2センサヘッドS2は、第1センサヘッドS1が備える検出コイルCL1の数と同じ数の検出コイルCL2を備える。そして、これらN個の検出コイルCL2は、第2磁気コアCR2が有する直線形状の部分に順に配置されている。換言すると、これらN個の検出コイルCL2は、第2磁気コアCR2が有する直線形状の部分に、第2磁気コアCR2の先端側から順に巻回される。この場合、N個の検出コイルCL2のそれぞれは、第2磁気コアCR2と磁気結合する。そして、第2センサヘッドS2に磁界が印加された場合、N個の検出コイルCL2のそれぞれに鎖交する磁束は、互いに等しくなる(又は、互いにほぼ等しくなる)。これは、これらN個の検出コイルCL2のそれぞれが、磁性体である第2磁気コアCR2の周りに巻回されており、且つ、磁性体の磁気抵抗が空気の磁気抵抗よりも低いためである。なお、第2磁気コアCR2は、例えば、アモルファスリボン製であるが、これに限られない。また、第2磁気コアCR2の直線形状の部分には、これらN個の検出コイルCL2に加えて、1個以上の他のコイルが配置されている構成であってもよい。この場合、第2磁気コアCR2の直線形状の部分において、これら1個以上の他のコイルは、N個の検出コイルCL2よりも第2磁気コアCR2の先端側又は第2磁気コアCR2の基端側に配置される。 The second sensor head S2 has a second magnetic core CR2 having a linear portion and N detection coils CL2, ie, detection coils CL21 to CL2N. That is, the second sensor head S2 has the same number of detection coils CL2 as the number of detection coils CL1 of the first sensor head S1. These N detection coils CL2 are arranged in order on the linear portion of the second magnetic core CR2. In other words, these N detection coils CL2 are wound around the linear portion of the second magnetic core CR2 in order from the tip side of the second magnetic core CR2. In this case, each of the N detection coils CL2 is magnetically coupled to the second magnetic core CR2. When a magnetic field is applied to the second sensor head S2, the magnetic fluxes interlinked with each of the N detection coils CL2 are equal to each other (or approximately equal to each other). This is because each of the N detection coils CL2 is wound around the second magnetic core CR2, which is a magnetic material, and the magnetic resistance of the magnetic material is lower than the magnetic resistance of air. The second magnetic core CR2 is made of, for example, an amorphous ribbon, but is not limited to this. In addition to the N detection coils CL2, one or more other coils may be arranged in the linear portion of the second magnetic core CR2. In this case, in the linear portion of the second magnetic core CR2, the one or more other coils are arranged closer to the tip end side of the second magnetic core CR2 or closer to the base end side of the second magnetic core CR2 than the N detection coils CL2.

ここで、Nは、2以上の整数であれば、如何なる整数であってもよい。以下では、一例として、Nが4である場合について説明する。この場合、第1センサヘッドS1は、図2に示したように、第1磁気コアCR1と、検出コイルCL11~検出コイルCL14の4個の検出コイルとを備える。また、この場合、第2センサヘッドS2は、第2磁気コアCR2と、検出コイルCL21~検出コイルCL24の4個の検出コイルとを備える。 Here, N may be any integer equal to or greater than 2. In the following, as an example, a case where N is 4 will be described. In this case, as shown in FIG. 2, the first sensor head S1 has a first magnetic core CR1 and four detection coils, namely, detection coil CL11 to detection coil CL14. In this case, the second sensor head S2 has a second magnetic core CR2 and four detection coils, namely, detection coil CL21 to detection coil CL24.

第0移相回路PS0は、入力端子PS01と、出力端子PS02との2つの端子を有する。 The 0th phase shift circuit PS0 has two terminals: an input terminal PS01 and an output terminal PS02.

交流電流制御部CC1は、入力端子CC11と、入力端子CC12と、出力端子CC13と、出力端子CC14を有する。また、交流電流制御部CC1は、第1移相回路PS1と、第1可変抵抗VR11と、第1コンデンサC1、第2移相回路PS2と、第2可変抵抗VR12と、第2コンデンサC2を備える。 The AC current control unit CC1 has an input terminal CC11, an input terminal CC12, an output terminal CC13, and an output terminal CC14. The AC current control unit CC1 also includes a first phase shift circuit PS1, a first variable resistor VR11, a first capacitor C1, a second phase shift circuit PS2, a second variable resistor VR12, and a second capacitor C2.

検出回路DT1は、入力端子DT11と、入力端子DT12と、出力端子DT13との3つの端子を有する。 Detection circuit DT1 has three terminals: input terminal DT11, input terminal DT12, and output terminal DT13.

検出回路DT2は、入力端子DT21と、入力端子DT22と、出力端子DT23との3つの端子を有する。 The detection circuit DT2 has three terminals: input terminal DT21, input terminal DT22, and output terminal DT23.

検出回路DT3は、入力端子DT31と、入力端子DT32と、出力端子DT33との3つの端子を有する。 Detection circuit DT3 has three terminals: input terminal DT31, input terminal DT32, and output terminal DT33.

検出回路DT4は、入力端子DT41と、入力端子DT42と、出力端子DT43との3つの端子を有する。 Detection circuit DT4 has three terminals: input terminal DT41, input terminal DT42, and output terminal DT43.

信号処理部PRは、入力端子PR1と、入力端子PR2と、入力端子PR3と、入力端子PR4と、出力端子PR5との5つの端子を有する。 The signal processing unit PR has five terminals: input terminal PR1, input terminal PR2, input terminal PR3, input terminal PR4, and output terminal PR5.

また、勾配磁界センサ12は、伝送路を介して、交流電源P1と接続される。より具体的には、勾配磁界センサ12の交流電源接続端子CT1は、伝送路を介して、交流電源P1が有する2つの電源端子のうちの一方である第1電源端子P11と接続される。そして、交流電源P1が有する2つの電源端子のうちの他方である第2電源端子P12は、伝送路を介して、グラウンドに接地される。ここで、交流電源P1は、如何なる交流電源であってもよい。なお、交流電源接続端子CT1と第1電源端子P11との間には、勾配磁界センサ12が有する機能を損なわない範囲内において、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。また、第2電源端子P12とグラウンドとの間には、勾配磁界センサ12が有する機能を損なわない範囲内において、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。 The gradient magnetic field sensor 12 is connected to the AC power source P1 via a transmission line. More specifically, the AC power source connection terminal CT1 of the gradient magnetic field sensor 12 is connected to a first power source terminal P11, which is one of the two power source terminals of the AC power source P1, via a transmission line. The other of the two power source terminals of the AC power source P1, the second power source terminal P12, is grounded to the ground via the transmission line. Here, the AC power source P1 may be any AC power source. Note that other circuit elements, other devices, etc. may be connected between the AC power source connection terminal CT1 and the first power source terminal P11, as long as the function of the gradient magnetic field sensor 12 is not impaired. Also, other circuit elements, other devices, etc. may be connected between the second power source terminal P12 and the ground, as long as the function of the gradient magnetic field sensor 12 is not impaired.

また、勾配磁界センサ12は、伝送路を介して、情報処理装置20と接続される。より具体的には、勾配磁界センサ12の検出信号出力端子CT2は、伝送路を介して、情報処理装置20と接続される。なお、検出信号出力端子CT2と情報処理装置20との間には、勾配磁界センサ12が有する機能を損なわない範囲内において、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。 The gradient magnetic field sensor 12 is also connected to the information processing device 20 via a transmission line. More specifically, the detection signal output terminal CT2 of the gradient magnetic field sensor 12 is connected to the information processing device 20 via a transmission line. Note that other circuit elements, other devices, etc. may be connected between the detection signal output terminal CT2 and the information processing device 20 as long as the functions of the gradient magnetic field sensor 12 are not impaired.

また、交流電源接続端子CT1は、伝送路を介して、第0移相回路PS0が有する入力端子PS01と、検出回路DT1が有する入力端子DT11と、検出回路DT2が有する入力端子DT21と、検出回路DT3が有する入力端子DT31と、検出回路DT4が有する入力端子DT41とのそれぞれと接続される。そして、第0移相回路PS0が有する出力端子PS02は、伝送路を介して、交流電流制御部CC1が有する入力端子CC11と、交流電流制御部CC1が有する入力端子CC12とのそれぞれと接続される。なお、交流電源接続端子CT1と入力端子PS01との間には、勾配磁界センサ12が有する機能を損なわない範囲内において、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。また、交流電源接続端子CT1と入力端子DT11との間には、勾配磁界センサ12が有する機能を損なわない範囲内において、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。また、交流電源接続端子CT1と入力端子DT21との間には、勾配磁界センサ12が有する機能を損なわない範囲内において、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。また、交流電源接続端子CT1と入力端子DT31との間には、勾配磁界センサ12が有する機能を損なわない範囲内において、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。また、交流電源接続端子CT1と入力端子DT41との間には、勾配磁界センサ12が有する機能を損なわない範囲内において、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。また、出力端子PS02と入力端子CC11との間には、勾配磁界センサ12が有する機能を損なわない範囲内において、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。また、出力端子PS02と入力端子CC12との間には、勾配磁界センサ12が有する機能を損なわない範囲内において、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。 The AC power supply connection terminal CT1 is connected to the input terminal PS01 of the 0th phase shift circuit PS0, the input terminal DT11 of the detection circuit DT1, the input terminal DT21 of the detection circuit DT2, the input terminal DT31 of the detection circuit DT3, and the input terminal DT41 of the detection circuit DT4 through a transmission line. The output terminal PS02 of the 0th phase shift circuit PS0 is connected to the input terminal CC11 of the AC current control unit CC1 and the input terminal CC12 of the AC current control unit CC1 through a transmission line. Note that other circuit elements, other devices, etc. may be connected between the AC power supply connection terminal CT1 and the input terminal PS01 within a range that does not impair the function of the gradient magnetic field sensor 12. In addition, other circuit elements, other devices, etc. may be connected between the AC power supply connection terminal CT1 and the input terminal DT11, as long as the function of the gradient magnetic field sensor 12 is not impaired. In addition, other circuit elements, other devices, etc. may be connected between the AC power supply connection terminal CT1 and the input terminal DT21, as long as the function of the gradient magnetic field sensor 12 is not impaired. In addition, other circuit elements, other devices, etc. may be connected between the AC power supply connection terminal CT1 and the input terminal DT31, as long as the function of the gradient magnetic field sensor 12 is not impaired. In addition, other circuit elements, other devices, etc. may be connected between the AC power supply connection terminal CT1 and the input terminal DT41, as long as the function of the gradient magnetic field sensor 12 is not impaired. In addition, other circuit elements, other devices, etc. may be connected between the output terminal PS02 and the input terminal CC11, as long as the function of the gradient magnetic field sensor 12 is not impaired. In addition, other circuit elements, other devices, etc. may be connected between the output terminal PS02 and the input terminal CC12 as long as the functionality of the gradient magnetic field sensor 12 is not impaired.

また、交流電流制御部CC1において、入力端子CC11と出力端子CC13との間には、伝送路を介して、第1移相回路PS1と、第1可変抵抗VR11と、第1コンデンサC1とが直列に接続される。また、交流電流制御部CC1において、入力端子CC12と出力端子CC14との間には、伝送路を介して、第2移相回路PS2と、第2可変抵抗VR12と、第2コンデンサC2とが直列に接続される。なお、入力端子CC11と出力端子CC13との間には、勾配磁界センサ12が有する機能を損なわない範囲内において、第1移相回路PS1と、第1可変抵抗VR11と、第1コンデンサC1とともに、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。また、入力端子CC11と出力端子CC13との間において、第1移相回路PS1と、第1可変抵抗VR11と、第1コンデンサC1とは、如何なる順で直列に接続される構成であってもよい。また、入力端子CC12と出力端子CC14との間には、勾配磁界センサ12が有する機能を損なわない範囲内において、第2移相回路PS2と、第2可変抵抗VR12と、第2コンデンサC2とともに、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。また、入力端子CC12と出力端子CC14との間において、第2移相回路PS2と、第2可変抵抗VR12と、第2コンデンサC2とは、如何なる順で直列に接続される構成であってもよい。 In the AC current control unit CC1, the first phase shift circuit PS1, the first variable resistor VR11, and the first capacitor C1 are connected in series between the input terminal CC11 and the output terminal CC13 via a transmission line. In the AC current control unit CC1, the second phase shift circuit PS2, the second variable resistor VR12, and the second capacitor C2 are connected in series between the input terminal CC12 and the output terminal CC14 via a transmission line. In addition, other circuit elements, other devices, etc. may be connected between the input terminal CC11 and the output terminal CC13, together with the first phase shift circuit PS1, the first variable resistor VR11, and the first capacitor C1, within a range that does not impair the function of the gradient magnetic field sensor 12. In addition, the first phase shift circuit PS1, the first variable resistor VR11, and the first capacitor C1 may be connected in series in any order between the input terminal CC11 and the output terminal CC13. In addition, between the input terminal CC12 and the output terminal CC14, other circuit elements, other devices, etc. may be connected in addition to the second phase shift circuit PS2, the second variable resistor VR12, and the second capacitor C2, as long as the function of the gradient magnetic field sensor 12 is not impaired. In addition, between the input terminal CC12 and the output terminal CC14, the second phase shift circuit PS2, the second variable resistor VR12, and the second capacitor C2 may be connected in series in any order.

また、交流電流制御部CC1が有する出力端子CC13とグラウンドとの間には、伝送路を介して、第1センサヘッドS1の第1磁気コアCR1が接続される。また、交流電流制御部CC1の出力端子CC14とグラウンドとの間には、伝送路を介して、第2センサヘッドS2の第2磁気コアCR2が接続される。以下では、説明の便宜上、出力端子CC13から第1磁気コアCR1に流れる交流電流を、図2の矢印によって示されるように、第1交流励磁電流AC1と称して説明する。また、以下では、説明の便宜上、出力端子CC14から第2磁気コアCR2に流れる交流電流を、図2の矢印によって示されるように、第2交流励磁電流AC2と称して説明する。なお、交流電流制御部CC1が有する出力端子CC13とグラウンドとの間には、勾配磁界センサ12が有する機能を損なわない範囲内において、第1磁気コアCR1とともに、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。また、交流電流制御部CC1が有する出力端子CC14とグラウンドとの間には、勾配磁界センサ12が有する機能を損なわない範囲内において、第2磁気コアCR2とともに、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。 The first magnetic core CR1 of the first sensor head S1 is connected between the output terminal CC13 of the AC current control unit CC1 and the ground via a transmission line. The second magnetic core CR2 of the second sensor head S2 is connected between the output terminal CC14 of the AC current control unit CC1 and the ground via a transmission line. In the following, for convenience of explanation, the AC current flowing from the output terminal CC13 to the first magnetic core CR1 is referred to as the first AC excitation current AC1 as shown by the arrow in FIG. 2. In the following, for convenience of explanation, the AC current flowing from the output terminal CC14 to the second magnetic core CR2 is referred to as the second AC excitation current AC2 as shown by the arrow in FIG. In addition, other circuit elements, other devices, etc. may be connected between the output terminal CC13 of the AC current control unit CC1 and the ground within a range that does not impair the function of the gradient magnetic field sensor 12, together with the first magnetic core CR1. In addition, other circuit elements, other devices, etc. may be connected between the output terminal CC14 of the AC current control unit CC1 and ground, as long as the function of the gradient magnetic field sensor 12 is not impaired.

また、検出回路DT1が有する入力端子DT12は、伝送路を介して、検出コイルCL11が有する2つの端子のうちのホット側の端子と接続される。また、検出コイルCL11が有する2つの端子のうちのコールド側の端子は、伝送路を介して、検出コイルCL21が有する2つの端子のうちのコールド側の端子と接続される。そして、検出コイルCL21が有する2つの端子のうちのホット側の端子は、伝送路を介して、グラウンドに接地される。すなわち、検出コイルCL11と検出コイルCL21とは、差動接続される。なお、入力端子DT12と検出コイルCL11との間には、勾配磁界センサ12が有する機能を損なわない範囲内において、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。また、検出コイルCL11と検出コイルCL21との間には、勾配磁界センサ12が有する機能を損なわない範囲内において、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。また、検出コイルCL21とグラウンドとの間には、勾配磁界センサ12が有する機能を損なわない範囲内において、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。 The input terminal DT12 of the detection circuit DT1 is connected to the hot terminal of the two terminals of the detection coil CL11 through a transmission line. The cold terminal of the two terminals of the detection coil CL11 is connected to the cold terminal of the two terminals of the detection coil CL21 through a transmission line. The hot terminal of the two terminals of the detection coil CL21 is grounded to the ground through the transmission line. That is, the detection coil CL11 and the detection coil CL21 are differentially connected. Note that, other circuit elements, other devices, etc. may be connected between the input terminal DT12 and the detection coil CL11 within a range that does not impair the function of the gradient magnetic field sensor 12. Note that, other circuit elements, other devices, etc. may be connected between the detection coil CL11 and the detection coil CL21 within a range that does not impair the function of the gradient magnetic field sensor 12. In addition, other circuit elements, other devices, etc. may be connected between the detection coil CL21 and ground as long as the functionality of the gradient magnetic field sensor 12 is not impaired.

ここで、検出コイルCL11の自己インダクタンスは、検出コイルCL21の自己インダクタンスと同じ(又は略同じ)である。これにより、勾配磁界センサ12は、検出コイルCL11と検出コイルCL21とのそれぞれの一様磁界に対する感度を一致させることができる。換言すると、この場合、第1センサヘッドS1に所定の大きさX1の磁界を印加したことによって検出コイルCL11から出力される電圧を、第2センサヘッドS2に所定の大きさX1の磁界を印加したことによって検出コイルCL21から出力される電圧と、極性が反対の電圧、且つ、大きさが同じ電圧にすることができる。その結果、勾配磁界センサ12は、検出コイルCL11と検出コイルCL21との組み合わせによって一様磁界を検出してしまうことを抑制することができる。なお、一様磁界は、本明細書において、一様磁界以外の磁界が印加されていない領域内において強さが位置に依らず一様に変化する磁界のことであり、例えば、地磁気、遠方外乱磁界等のことである。また、検出コイルCL11の自己インダクタンスは、検出コイルCL21の自己インダクタンスと異なる構成であってもよい。この場合、勾配磁界センサ12は、例えば、第1センサヘッドS1に所定の大きさX1の磁界を印加した場合において検出コイルCL11から出力される電圧の大きさと、第2センサヘッドS2に所定の大きさX1の磁界を印加した場合において検出コイルCL21から出力される電圧の大きさとを一致させるような信号処理を行うことにより、一様磁界を検出してしまうことを抑制する。 Here, the self-inductance of the detection coil CL11 is the same (or approximately the same) as the self-inductance of the detection coil CL21. This allows the gradient magnetic field sensor 12 to match the sensitivity of the detection coil CL11 and the detection coil CL21 to the uniform magnetic field. In other words, in this case, the voltage output from the detection coil CL11 by applying a magnetic field of a predetermined magnitude X1 to the first sensor head S1 can be a voltage of the opposite polarity and the same magnitude as the voltage output from the detection coil CL21 by applying a magnetic field of a predetermined magnitude X1 to the second sensor head S2. As a result, the gradient magnetic field sensor 12 can suppress the detection of a uniform magnetic field by the combination of the detection coil CL11 and the detection coil CL21. In this specification, the uniform magnetic field refers to a magnetic field whose strength changes uniformly regardless of position in an area where no magnetic field other than the uniform magnetic field is applied, such as geomagnetism, distant disturbance magnetic field, etc. The self-inductance of the detection coil CL11 may be different from the self-inductance of the detection coil CL21. In this case, the gradient magnetic field sensor 12 performs signal processing to match the magnitude of the voltage output from the detection coil CL11 when a magnetic field of a predetermined magnitude X1 is applied to the first sensor head S1 with the magnitude of the voltage output from the detection coil CL21 when a magnetic field of a predetermined magnitude X1 is applied to the second sensor head S2, thereby preventing the detection of a uniform magnetic field.

また、検出回路DT2が有する入力端子DT22は、伝送路を介して、検出コイルCL12が有する2つの端子のうちのホット側の端子と接続される。また、検出コイルCL12が有する2つの端子のうちのコールド側の端子は、伝送路を介して、検出コイルCL22が有する2つの端子のうちのコールド側の端子と接続される。そして、検出コイルCL22が有する2つの端子のうちのホット側の端子は、伝送路を介して、グラウンドに接地される。すなわち、検出コイルCL12と検出コイルCL22とは、差動接続される。なお、入力端子DT22と検出コイルCL12との間には、勾配磁界センサ12が有する機能を損なわない範囲内において、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。また、検出コイルCL12と検出コイルCL22との間には、勾配磁界センサ12が有する機能を損なわない範囲内において、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。また、検出コイルCL22とグラウンドとの間には、勾配磁界センサ12が有する機能を損なわない範囲内において、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。 The input terminal DT22 of the detection circuit DT2 is connected to the hot terminal of the two terminals of the detection coil CL12 through a transmission line. The cold terminal of the two terminals of the detection coil CL12 is connected to the cold terminal of the two terminals of the detection coil CL22 through a transmission line. The hot terminal of the two terminals of the detection coil CL22 is grounded to the ground through the transmission line. That is, the detection coil CL12 and the detection coil CL22 are differentially connected. Note that, other circuit elements, other devices, etc. may be connected between the input terminal DT22 and the detection coil CL12 within a range that does not impair the function of the gradient magnetic field sensor 12. Note that, other circuit elements, other devices, etc. may be connected between the detection coil CL12 and the detection coil CL22 within a range that does not impair the function of the gradient magnetic field sensor 12. In addition, other circuit elements, other devices, etc. may be connected between the detection coil CL22 and ground as long as the functionality of the gradient magnetic field sensor 12 is not impaired.

ここで、検出コイルCL12の自己インダクタンスは、検出コイルCL22の自己インダクタンスと同じ(又は略同じ)である。これにより、勾配磁界センサ12は、検出コイルCL12と検出コイルCL22とのそれぞれの一様磁界に対する感度を一致させることができる。換言すると、この場合、第1センサヘッドS1に所定の大きさX1の磁界を印加したことによって検出コイルCL12から出力される電圧を、第2センサヘッドS2に所定の大きさX1の磁界を印加したことによって検出コイルCL22から出力される電圧と、極性が反対の電圧、且つ、大きさが同じ電圧にすることができる。その結果、勾配磁界センサ12は、検出コイルCL12と検出コイルCL22との組み合わせによって一様磁界を検出してしまうことを抑制することができる。なお、検出コイルCL12の自己インダクタンスは、検出コイルCL22の自己インダクタンスと異なる構成であってもよい。この場合、勾配磁界センサ12は、例えば、第1センサヘッドS1に所定の大きさX1の磁界を印加した場合において検出コイルCL12から出力される電圧の大きさと、第2センサヘッドS2に所定の大きさX1の磁界を印加した場合において検出コイルCL22から出力される電圧の大きさとを一致させるような信号処理を行うことにより、一様磁界を検出してしまうことを抑制する。 Here, the self-inductance of the detection coil CL12 is the same (or approximately the same) as the self-inductance of the detection coil CL22. This allows the gradient magnetic field sensor 12 to match the sensitivity of the detection coil CL12 and the detection coil CL22 to the uniform magnetic field. In other words, in this case, the voltage output from the detection coil CL12 by applying a magnetic field of a predetermined magnitude X1 to the first sensor head S1 can be a voltage of the opposite polarity and the same magnitude as the voltage output from the detection coil CL22 by applying a magnetic field of a predetermined magnitude X1 to the second sensor head S2. As a result, the gradient magnetic field sensor 12 can suppress the detection of a uniform magnetic field by the combination of the detection coil CL12 and the detection coil CL22. The self-inductance of the detection coil CL12 may be configured differently from the self-inductance of the detection coil CL22. In this case, the gradient magnetic field sensor 12 performs signal processing to match the magnitude of the voltage output from the detection coil CL12 when a magnetic field of a predetermined magnitude X1 is applied to the first sensor head S1 with the magnitude of the voltage output from the detection coil CL22 when a magnetic field of a predetermined magnitude X1 is applied to the second sensor head S2, thereby preventing the detection of a uniform magnetic field.

また、検出回路DT3が有する入力端子DT32は、伝送路を介して、検出コイルCL13が有する2つの端子のうちのホット側の端子と接続される。また、検出コイルCL13が有する2つの端子のうちのコールド側の端子は、伝送路を介して、検出コイルCL23が有する2つの端子のうちのコールド側の端子と接続される。そして、検出コイルCL23が有する2つの端子のうちのホット側の端子は、伝送路を介して、グラウンドに接地される。すなわち、検出コイルCL13と検出コイルCL23とは、差動接続される。なお、入力端子DT32と検出コイルCL13との間には、勾配磁界センサ12が有する機能を損なわない範囲内において、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。また、検出コイルCL13と検出コイルCL23との間には、勾配磁界センサ12が有する機能を損なわない範囲内において、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。また、検出コイルCL23とグラウンドとの間には、勾配磁界センサ12が有する機能を損なわない範囲内において、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。 The input terminal DT32 of the detection circuit DT3 is connected to the hot terminal of the two terminals of the detection coil CL13 through a transmission line. The cold terminal of the two terminals of the detection coil CL13 is connected to the cold terminal of the two terminals of the detection coil CL23 through a transmission line. The hot terminal of the two terminals of the detection coil CL23 is grounded to the ground through the transmission line. That is, the detection coil CL13 and the detection coil CL23 are differentially connected. Note that, other circuit elements, other devices, etc. may be connected between the input terminal DT32 and the detection coil CL13 within a range that does not impair the functions of the gradient magnetic field sensor 12. Note that, other circuit elements, other devices, etc. may be connected between the detection coil CL13 and the detection coil CL23 within a range that does not impair the functions of the gradient magnetic field sensor 12. In addition, other circuit elements, other devices, etc. may be connected between the detection coil CL23 and ground as long as the functionality of the gradient magnetic field sensor 12 is not impaired.

ここで、検出コイルCL13の自己インダクタンスは、検出コイルCL23の自己インダクタンスと同じ(又は略同じ)である。これにより、勾配磁界センサ12は、検出コイルCL13と検出コイルCL23とのそれぞれの一様磁界に対する感度を一致させることができる。換言すると、この場合、第1センサヘッドS1に所定の大きさX1の磁界を印加したことによって検出コイルCL13から出力される電圧を、第2センサヘッドS2に所定の大きさX1の磁界を印加したことによって検出コイルCL23から出力される電圧と、極性が反対の電圧、且つ、大きさが同じ電圧にすることができる。その結果、勾配磁界センサ12は、検出コイルCL13と検出コイルCL23との組み合わせによって一様磁界を検出してしまうことを抑制することができる。なお、検出コイルCL13の自己インダクタンスは、検出コイルCL23の自己インダクタンスと異なる構成であってもよい。この場合、勾配磁界センサ12は、例えば、第1センサヘッドS1に所定の大きさX1の磁界を印加した場合において検出コイルCL13から出力される電圧の大きさと、第2センサヘッドS2に所定の大きさX1の磁界を印加した場合において検出コイルCL23から出力される電圧の大きさとを一致させるような信号処理を行うことにより、一様磁界を検出してしまうことを抑制する。 Here, the self-inductance of the detection coil CL13 is the same (or approximately the same) as the self-inductance of the detection coil CL23. This allows the gradient magnetic field sensor 12 to match the sensitivity of the detection coil CL13 and the detection coil CL23 to the uniform magnetic field. In other words, in this case, the voltage output from the detection coil CL13 by applying a magnetic field of a predetermined magnitude X1 to the first sensor head S1 can be a voltage of the opposite polarity and the same magnitude as the voltage output from the detection coil CL23 by applying a magnetic field of a predetermined magnitude X1 to the second sensor head S2. As a result, the gradient magnetic field sensor 12 can suppress the detection of a uniform magnetic field by the combination of the detection coil CL13 and the detection coil CL23. The self-inductance of the detection coil CL13 may be configured differently from the self-inductance of the detection coil CL23. In this case, the gradient magnetic field sensor 12 performs signal processing to match the magnitude of the voltage output from the detection coil CL13 when a magnetic field of a predetermined magnitude X1 is applied to the first sensor head S1 with the magnitude of the voltage output from the detection coil CL23 when a magnetic field of a predetermined magnitude X1 is applied to the second sensor head S2, thereby preventing the detection of a uniform magnetic field.

また、検出回路DT4が有する入力端子DT42は、伝送路を介して、検出コイルCL14が有する2つの端子のうちのホット側の端子と接続される。また、検出コイルCL14が有する2つの端子のうちのコールド側の端子は、伝送路を介して、検出コイルCL24が有する2つの端子のうちのコールド側の端子と接続される。そして、検出コイルCL24が有する2つの端子のうちのホット側の端子は、伝送路を介して、グラウンドに接地される。すなわち、検出コイルCL14と検出コイルCL24とは、差動接続される。なお、入力端子DT42と検出コイルCL14との間には、勾配磁界センサ12が有する機能を損なわない範囲内において、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。また、検出コイルCL14と検出コイルCL24との間には、勾配磁界センサ12が有する機能を損なわない範囲内において、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。また、検出コイルCL24とグラウンドとの間には、勾配磁界センサ12が有する機能を損なわない範囲内において、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。 The input terminal DT42 of the detection circuit DT4 is connected to the hot terminal of the two terminals of the detection coil CL14 through a transmission line. The cold terminal of the two terminals of the detection coil CL14 is connected to the cold terminal of the two terminals of the detection coil CL24 through a transmission line. The hot terminal of the two terminals of the detection coil CL24 is grounded to the ground through the transmission line. That is, the detection coil CL14 and the detection coil CL24 are differentially connected. Note that, other circuit elements, other devices, etc. may be connected between the input terminal DT42 and the detection coil CL14 within a range that does not impair the functions of the gradient magnetic field sensor 12. Note that, other circuit elements, other devices, etc. may be connected between the detection coil CL14 and the detection coil CL24 within a range that does not impair the functions of the gradient magnetic field sensor 12. In addition, other circuit elements, other devices, etc. may be connected between the detection coil CL24 and ground as long as the functionality of the gradient magnetic field sensor 12 is not impaired.

ここで、検出コイルCL14の自己インダクタンスは、検出コイルCL24の自己インダクタンスと同じ(又は略同じ)である。これにより、勾配磁界センサ12は、検出コイルCL14と検出コイルCL24とのそれぞれの一様磁界に対する感度を一致させることができる。換言すると、この場合、第1センサヘッドS1に所定の大きさX1の磁界を印加したことによって検出コイルCL14から出力される電圧を、第2センサヘッドS2に所定の大きさX1の磁界を印加したことによって検出コイルCL24から出力される電圧と、極性が反対の電圧、且つ、大きさが同じ電圧にすることができる。その結果、勾配磁界センサ12は、検出コイルCL14と検出コイルCL24との組み合わせによって一様磁界を検出してしまうことを抑制することができる。なお、検出コイルCL14の自己インダクタンスは、検出コイルCL24の自己インダクタンスと異なる構成であってもよい。この場合、勾配磁界センサ12は、例えば、第1センサヘッドS1に所定の大きさX1の磁界を印加した場合において検出コイルCL14から出力される電圧の大きさと、第2センサヘッドS2に所定の大きさX1の磁界を印加した場合において検出コイルCL24から出力される電圧の大きさとを一致させるような信号処理を行うことにより、一様磁界を検出してしまうことを抑制する。 Here, the self-inductance of the detection coil CL14 is the same (or approximately the same) as the self-inductance of the detection coil CL24. This allows the gradient magnetic field sensor 12 to match the sensitivity of the detection coil CL14 and the detection coil CL24 to the uniform magnetic field. In other words, in this case, the voltage output from the detection coil CL14 by applying a magnetic field of a predetermined magnitude X1 to the first sensor head S1 can be a voltage of the opposite polarity and the same magnitude as the voltage output from the detection coil CL24 by applying a magnetic field of a predetermined magnitude X1 to the second sensor head S2. As a result, the gradient magnetic field sensor 12 can suppress the detection of a uniform magnetic field by the combination of the detection coil CL14 and the detection coil CL24. The self-inductance of the detection coil CL14 may be configured differently from the self-inductance of the detection coil CL24. In this case, the gradient magnetic field sensor 12 performs signal processing to match the magnitude of the voltage output from the detection coil CL14 when a magnetic field of a predetermined magnitude X1 is applied to the first sensor head S1 with the magnitude of the voltage output from the detection coil CL24 when a magnetic field of a predetermined magnitude X1 is applied to the second sensor head S2, thereby preventing the detection of a uniform magnetic field.

なお、検出コイルCL11と検出コイルCL21とのそれぞれの自己インダクタンスと、検出コイルCL12と検出コイルCL22とのそれぞれの自己インダクタンスと、検出コイルCL13と検出コイルCL23とのそれぞれの自己インダクタンスと、検出コイルCL14と検出コイルCL24とのそれぞれの自己インダクタンスとの一部又は全部は、互いに同じ自己インダクタンスであってもよく、互いに異なる自己インダクタンスであってもよい。ただし、検出コイルCL11と検出コイルCL21とのそれぞれの自己インダクタンスと、検出コイルCL12と検出コイルCL22とのそれぞれの自己インダクタンスと、検出コイルCL13と検出コイルCL23とのそれぞれの自己インダクタンスと、検出コイルCL14と検出コイルCL24とのそれぞれの自己インダクタンスとの全部が、互いに同じ自己インダクタンスであった場合、勾配磁界センサ12は、検出コイルCL11と検出コイルCL21との組み合わせの感度と、検出コイルCL12と検出コイルCL22との組み合わせの感度と、検出コイルCL13と検出コイルCL23との組み合わせの感度と、検出コイルCL14と検出コイルCL24との組み合わせの感度とを一致させることができる。その結果、勾配磁界センサ12は、一様磁界を検出してしまうことを抑制することができるとともに、後述するように、勾配磁界コイル等によって生じるような一様勾配磁界を検出してしまうことを抑制することができる。ある一様勾配磁界が印加された領域内では、当該領域内の各位置における磁界の強さが均一な磁界であり、且つ、当該領域内の各位置において一様に強度が周期的に変化する磁界のことである。一様勾配磁界が発生する要因としては、例えば、製造ラインを駆動するモータ等による振動等が挙げられる。例えば、製造ラインに設けられた勾配磁界センサ12は、磁気シールド等の磁性体によって覆われた状態で使用されることがある。この場合、製造ラインの振動に応じてこの磁性体も振動し、変動磁界が発生する。このような変動磁界は、勾配磁界センサ12によって一様勾配磁界として検出されることがある。このようにして発生する一様勾配磁界は、磁気ノイズとして振る舞うため、勾配磁界センサ12による検出対象物の検出を妨げてしまうことがある。勾配磁界センサ12は、このような一様勾配磁界を検出してしまうことを抑制することができる。 In addition, some or all of the self-inductances of the detection coils CL11 and CL21, the self-inductances of the detection coils CL12 and CL22, the self-inductances of the detection coils CL13 and CL23, and the self-inductances of the detection coils CL14 and CL24 may be the same or different from each other. However, if the self-inductances of the detection coils CL11 and CL21, the self-inductances of the detection coils CL12 and CL22, the self-inductances of the detection coils CL13 and CL23, and the self-inductances of the detection coils CL14 and CL24 are all the same, the gradient magnetic field sensor 12 can match the sensitivity of the combination of the detection coils CL11 and CL21, the sensitivity of the combination of the detection coils CL12 and CL22, the sensitivity of the combination of the detection coils CL13 and CL23, and the sensitivity of the combination of the detection coils CL14 and CL24. As a result, the gradient magnetic field sensor 12 can suppress the detection of a uniform magnetic field, and can suppress the detection of a uniform gradient magnetic field generated by a gradient magnetic field coil or the like, as described later. In a region where a uniform gradient magnetic field is applied, the strength of the magnetic field at each position in the region is uniform, and the strength of the magnetic field changes periodically at each position in the region. A cause of the generation of a uniform gradient magnetic field is, for example, vibration caused by a motor driving a production line. For example, the gradient magnetic field sensor 12 installed in the production line may be used while covered by a magnetic body such as a magnetic shield. In this case, the magnetic body also vibrates in response to the vibration of the production line, generating a fluctuating magnetic field. Such a fluctuating magnetic field may be detected as a uniform gradient magnetic field by the gradient magnetic field sensor 12. The uniform gradient magnetic field generated in this way behaves as magnetic noise, and may hinder the detection of the detection target by the gradient magnetic field sensor 12. The gradient magnetic field sensor 12 can suppress the detection of such a uniform gradient magnetic field.

ここで、検出コイルCL1nのインダクタンスと検出コイルCL2nのインダクタンスとは、例えば、検出コイルCL1nの単位長さあたりの巻き数と、検出コイルCL2nの単位長さあたりの巻き数とを一致させ、且つ、検出コイルCL1nの中心軸方向における長さと、検出コイルCL2nの中心軸方向における長さとを一致させることにより、一致させることができる。なお、検出コイルCL1nのインダクタンスと検出コイルCL2nのインダクタンスとを一致させる方法は、他の方法であってもよい。 The inductance of the detection coil CL1n and the inductance of the detection coil CL2n can be matched, for example, by matching the number of turns per unit length of the detection coil CL1n and the number of turns per unit length of the detection coil CL2n, and by matching the length of the detection coil CL1n in the central axis direction and the length of the detection coil CL2n in the central axis direction. Note that other methods may be used to match the inductance of the detection coil CL1n and the inductance of the detection coil CL2n.

また、信号処理部PRが有する入力端子PR1は、伝送路を介して、検出回路DT1が有する出力端子DT13と接続される。また、信号処理部PRが有する入力端子PR2は、伝送路を介して、検出回路DT2が有する出力端子DT23と接続される。また、信号処理部PRが有する入力端子PR3は、伝送路を介して、検出回路DT3が有する出力端子DT33と接続される。また、信号処理部PRが有する入力端子PR4は、伝送路を介して、検出回路DT4が有する出力端子DT43と接続される。また、信号処理部PRが有する出力端子PR5は、伝送路を介して、検出信号出力端子CT2と接続される。なお、入力端子PR1と出力端子DT13との間には、勾配磁界センサ12が有する機能を損なわない範囲内において、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。また、入力端子PR2と出力端子DT23との間には、勾配磁界センサ12が有する機能を損なわない範囲内において、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。また、入力端子PR3と出力端子DT33との間には、勾配磁界センサ12が有する機能を損なわない範囲内において、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。また、入力端子PR4と出力端子DT43との間には、勾配磁界センサ12が有する機能を損なわない範囲内において、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。また、出力端子PR5と検出信号出力端子CT2との間には、勾配磁界センサ12が有する機能を損なわない範囲内において、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。 The input terminal PR1 of the signal processing unit PR is connected to the output terminal DT13 of the detection circuit DT1 via a transmission line. The input terminal PR2 of the signal processing unit PR is connected to the output terminal DT23 of the detection circuit DT2 via a transmission line. The input terminal PR3 of the signal processing unit PR is connected to the output terminal DT33 of the detection circuit DT3 via a transmission line. The input terminal PR4 of the signal processing unit PR is connected to the output terminal DT43 of the detection circuit DT4 via a transmission line. The output terminal PR5 of the signal processing unit PR is connected to the detection signal output terminal CT2 via a transmission line. Note that other circuit elements, other devices, etc. may be connected between the input terminal PR1 and the output terminal DT13 within a range that does not impair the functions of the gradient magnetic field sensor 12. In addition, other circuit elements, other devices, etc. may be connected between the input terminal PR2 and the output terminal DT23, as long as the functions of the gradient magnetic field sensor 12 are not impaired. In addition, other circuit elements, other devices, etc. may be connected between the input terminal PR3 and the output terminal DT33, as long as the functions of the gradient magnetic field sensor 12 are not impaired. In addition, other circuit elements, other devices, etc. may be connected between the input terminal PR4 and the output terminal DT43, as long as the functions of the gradient magnetic field sensor 12 are not impaired. In addition, other circuit elements, other devices, etc. may be connected between the output terminal PR5 and the detection signal output terminal CT2, as long as the functions of the gradient magnetic field sensor 12 are not impaired.

次に、図3を参照し、検出回路DT1~検出回路DT4それぞれの回路構成について説明する。以下では、一例として、検出回路DT1~検出回路DT4のそれぞれが、互いに同じ構成である場合について説明する。このため、以下では、検出回路DT1の構成を例に挙げて検出回路DT1~検出回路DT4それぞれの構成を説明し、検出回路DT2~検出回路DT4それぞれの構成についての説明を省略する。図3は、検出回路DT1の構成の一例を示す図である。なお、検出回路DT1~検出回路DT4のうちの一部又は全部は、勾配磁界センサ12が有する機能を損なわない範囲内において、互いに異なる構成であってもよい。 Next, referring to FIG. 3, the circuit configuration of each of the detection circuits DT1 to DT4 will be described. In the following, as an example, a case will be described where each of the detection circuits DT1 to DT4 has the same configuration. For this reason, in the following, the configuration of each of the detection circuits DT1 to DT4 will be described using the configuration of the detection circuit DT1 as an example, and a description of the configuration of each of the detection circuits DT2 to DT4 will be omitted. FIG. 3 is a diagram showing an example of the configuration of the detection circuit DT1. Note that some or all of the detection circuits DT1 to DT4 may have different configurations from each other as long as the functions of the gradient magnetic field sensor 12 are not impaired.

検出回路DT1は、位相検波回路PDと、ローパスフィルタLFと、誤差アンプEAと、抵抗R1とを備える。そして、位相検波回路PDは、入力端子PD1と、入力端子PD2と、出力端子PD3との3つの端子を有する。 The detection circuit DT1 includes a phase detection circuit PD, a low-pass filter LF, an error amplifier EA, and a resistor R1. The phase detection circuit PD has three terminals: an input terminal PD1, an input terminal PD2, and an output terminal PD3.

検出回路DT1において、入力端子DT11は、伝送路を介して、位相検波回路PDが有する入力端子PD1と接続される。また、位相検波回路PDが有する出力端子PD3は、伝送路を介して、ローパスフィルタLFが有する入力端子と接続される。また、ローパスフィルタLFが有する出力端子は、伝送路を介して、誤差アンプEAが有する反転入力端子と接続される。また、誤差アンプEAが有する非反転入力端子は、伝送路を介して、グラウンドに接地される。また、誤差アンプEAが有する出力端子は、伝送路を介して、検出回路DT1が有する出力端子DT13と、抵抗R1が有する2つの端子のうちの一方とのそれぞれと接続される。また、抵抗R1が有する2つの端子のうちの他方は、伝送路を介して、位相検波回路PDが有する入力端子DT12と、第3コンデンサC3が有する2つの端子のうちの一方と接続される。また、第3コンデンサC3が有する2つの端子のうちの他方は、伝送路を介して、位相検波回路PDが有する入力端子PD2と接続される。このように、検出回路DT1は、PSD(Phase Sensitive Detector)回路である。なお、入力端子DT11と位相検波回路PDとの間には、検出回路DT1が有する機能を損なわない範囲内において、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。また、位相検波回路PDとローパスフィルタLFとの間には、検出回路DT1が有する機能を損なわない範囲内において、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。また、ローパスフィルタLFと誤差アンプEAとの間には、検出回路DT1が有する機能を損なわない範囲内において、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。また、誤差アンプEAとグラウンドとの間には、検出回路DT1が有する機能を損なわない範囲内において、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。また、誤差アンプEAと出力端子DT13との間には、検出回路DT1が有する機能を損なわない範囲内において、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。また、誤差アンプEAと抵抗R1との間には、検出回路DT1が有する機能を損なわない範囲内において、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。また、抵抗R1と第3コンデンサC3との間には、検出回路DT1が有する機能を損なわない範囲内において、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。また、第3コンデンサC3と位相検波回路PDとの間には、検出回路DT1が有する機能を損なわない範囲内において、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。また、抵抗R1と第3コンデンサC3とを接続する伝送路と入力端子DT12との間には、検出回路DT1が有する機能を損なわない範囲内において、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。 In the detection circuit DT1, the input terminal DT11 is connected to the input terminal PD1 of the phase detection circuit PD via a transmission line. The output terminal PD3 of the phase detection circuit PD is connected to the input terminal of the low-pass filter LF via a transmission line. The output terminal of the low-pass filter LF is connected to the inverting input terminal of the error amplifier EA via a transmission line. The non-inverting input terminal of the error amplifier EA is grounded to the ground via a transmission line. The output terminal of the error amplifier EA is connected to the output terminal DT13 of the detection circuit DT1 and one of the two terminals of the resistor R1 via a transmission line. The other of the two terminals of the resistor R1 is connected to the input terminal DT12 of the phase detection circuit PD and one of the two terminals of the third capacitor C3 via a transmission line. The other of the two terminals of the third capacitor C3 is connected to the input terminal PD2 of the phase detection circuit PD through a transmission line. In this way, the detection circuit DT1 is a PSD (Phase Sensitive Detector) circuit. Note that, between the input terminal DT11 and the phase detection circuit PD, other circuit elements, other devices, etc. may be connected within a range that does not impair the function of the detection circuit DT1. Also, between the phase detection circuit PD and the low-pass filter LF, other circuit elements, other devices, etc. may be connected within a range that does not impair the function of the detection circuit DT1. Also, between the low-pass filter LF and the error amplifier EA, other circuit elements, other devices, etc. may be connected within a range that does not impair the function of the detection circuit DT1. Also, between the error amplifier EA and ground, other circuit elements, other devices, etc. may be connected within a range that does not impair the function of the detection circuit DT1. In addition, other circuit elements, other devices, etc. may be connected between the error amplifier EA and the output terminal DT13, as long as the function of the detection circuit DT1 is not impaired. In addition, other circuit elements, other devices, etc. may be connected between the error amplifier EA and the resistor R1, as long as the function of the detection circuit DT1 is not impaired. In addition, other circuit elements, other devices, etc. may be connected between the resistor R1 and the third capacitor C3, as long as the function of the detection circuit DT1 is not impaired. In addition, other circuit elements, other devices, etc. may be connected between the third capacitor C3 and the phase detection circuit PD, as long as the function of the detection circuit DT1 is not impaired. In addition, other circuit elements, other devices, etc. may be connected between the transmission line connecting the resistor R1 and the third capacitor C3 and the input terminal DT12, as long as the function of the detection circuit DT1 is not impaired.

次に、図4を参照し、信号処理部PRの回路構成について説明する。図4は、信号処理部PRの回路構成の一例を示す図である。 Next, the circuit configuration of the signal processing unit PR will be described with reference to FIG. 4. FIG. 4 is a diagram showing an example of the circuit configuration of the signal processing unit PR.

信号処理部PRは、バッファB1~バッファB4の4つのバッファと、増幅部A1~増幅部A4の4つの増幅部と、演算部O1~演算部O6の6つの演算部と、差動アンプDAと、ハイパスフィルタHF1~ハイパスフィルタHF4の4つのハイパスフィルタと、全波整流器FR1~全波整流器FR3の3つの全波整流器と、ヒステリシスコンパレータHCと、インバータIVを備える。 The signal processing unit PR includes four buffers, buffer B1 through buffer B4, four amplifiers, amplifier A1 through amplifier A4, six calculation units, calculation units O1 through O6, a differential amplifier DA, four high-pass filters, high-pass filter HF1 through high-pass filter HF4, three full-wave rectifiers, full-wave rectifier FR1 through full-wave rectifier FR3, a hysteresis comparator HC, and an inverter IV.

バッファB1~バッファB4の4つのバッファのそれぞれは、例えば、ボルテージフォロワ等であるが、これに限られない。 Each of the four buffers, buffer B1 to buffer B4, is, for example, a voltage follower, but is not limited to this.

増幅部A1~増幅部A4の4つの増幅部のそれぞれは、例えば、オペアンプ等であるが、これに限られない。 Each of the four amplifiers A1 to A4 is, for example, an operational amplifier, but is not limited to this.

演算部O1~演算部O6の6つの演算部のそれぞれは、例えば、加算器であるが、これに限られない。 Each of the six calculation units O1 to O6 is, for example, an adder, but is not limited to this.

信号処理部PRにおいて、バッファB1が有する入力端子は、伝送路を介して、信号処理部PRの入力端子PR1と接続される。また、バッファB1が有する出力端子は、伝送路を介して、増幅部A1が有する入力端子と接続される。また、増幅部A1が有する出力端子は、伝送路を介して、演算部O1が有する2つの入力端子のうちの一方と、演算部O4が有する2つの入力端子のうちの一方とのそれぞれと接続される。また、バッファB2が有する入力端子は、伝送路を介して、信号処理部PRの入力端子PR2と接続される。また、バッファB2が有する出力端子は、伝送路を介して、増幅部A2が有する入力端子と接続される。また、増幅部A2が有する出力端子は、伝送路を介して、演算部O1が有する2つの入力端子のうちの他方と、演算部O2が有する2つの入力端子のうちの一方とのそれぞれと接続される。また、バッファB3が有する入力端子は、伝送路を介して、信号処理部PRの入力端子PR3と接続される。また、バッファB3が有する出力端子は、伝送路を介して、増幅部A3が有する入力端子と接続される。また、増幅部A3が有する出力端子は、伝送路を介して、演算部O2が有する2つの入力端子のうちの他方と、演算部O3が有する2つの入力端子のうちの一方とのそれぞれと接続される。また、バッファB4が有する出力端子は、伝送路を介して、増幅部A4が有する入力端子と接続される。また、増幅部A4が有する出力端子は、伝送路を介して、演算部O3が有する2つの入力端子のうちの他方と、演算部O4が有する2つの入力端子のうちの他方とのそれぞれと接続される。なお、入力端子PR1とバッファB1との間には、信号処理部PRが有する機能を損なわない範囲内において、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。また、バッファB1と増幅部A1との間には、信号処理部PRが有する機能を損なわない範囲内において、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。また、増幅部A1と演算部O1との間には、信号処理部PRが有する機能を損なわない範囲内において、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。また、増幅部A1と演算部O4との間には、信号処理部PRが有する機能を損なわない範囲内において、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。また、入力端子PR2とバッファB2との間には、信号処理部PRが有する機能を損なわない範囲内において、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。また、バッファB2と増幅部A2との間には、信号処理部PRが有する機能を損なわない範囲内において、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。また、増幅部A2と演算部O1との間には、信号処理部PRが有する機能を損なわない範囲内において、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。また、増幅部A2と演算部O2との間には、信号処理部PRが有する機能を損なわない範囲内において、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。また、入力端子PR3とバッファB3との間には、信号処理部PRが有する機能を損なわない範囲内において、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。また、バッファB3と増幅部A3との間には、信号処理部PRが有する機能を損なわない範囲内において、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。また、増幅部A3と演算部O2との間には、信号処理部PRが有する機能を損なわない範囲内において、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。また、増幅部A3と演算部O3との間には、信号処理部PRが有する機能を損なわない範囲内において、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。また、入力端子PR4とバッファB4との間には、信号処理部PRが有する機能を損なわない範囲内において、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。また、バッファB4と増幅部A4との間には、信号処理部PRが有する機能を損なわない範囲内において、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。また、増幅部A4と演算部O3との間には、信号処理部PRが有する機能を損なわない範囲内において、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。また、増幅部A4と演算部O4との間には、信号処理部PRが有する機能を損なわない範囲内において、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。 In the signal processing unit PR, the input terminal of the buffer B1 is connected to the input terminal PR1 of the signal processing unit PR via a transmission line. The output terminal of the buffer B1 is connected to the input terminal of the amplifier A1 via a transmission line. The output terminal of the amplifier A1 is connected to one of the two input terminals of the calculation unit O1 and one of the two input terminals of the calculation unit O4 via a transmission line. The input terminal of the buffer B2 is connected to the input terminal PR2 of the signal processing unit PR via a transmission line. The output terminal of the buffer B2 is connected to the input terminal of the amplifier A2 via a transmission line. The output terminal of the amplifier A2 is connected to the other of the two input terminals of the calculation unit O1 and one of the two input terminals of the calculation unit O2 via a transmission line. The input terminal of the buffer B3 is connected to the input terminal PR3 of the signal processing unit PR through a transmission line. The output terminal of the buffer B3 is connected to the input terminal of the amplifier A3 through a transmission line. The output terminal of the amplifier A3 is connected to the other of the two input terminals of the arithmetic unit O2 and one of the two input terminals of the arithmetic unit O3 through a transmission line. The output terminal of the buffer B4 is connected to the input terminal of the amplifier A4 through a transmission line. The output terminal of the amplifier A4 is connected to the other of the two input terminals of the arithmetic unit O3 and the other of the two input terminals of the arithmetic unit O4 through a transmission line. Note that other circuit elements, other devices, etc. may be connected between the input terminal PR1 and the buffer B1 within a range that does not impair the function of the signal processing unit PR. In addition, other circuit elements, other devices, etc. may be connected between the buffer B1 and the amplifier A1, within a range that does not impair the functions of the signal processing unit PR. In addition, other circuit elements, other devices, etc. may be connected between the amplifier A1 and the arithmetic unit O1, within a range that does not impair the functions of the signal processing unit PR. In addition, other circuit elements, other devices, etc. may be connected between the amplifier A1 and the arithmetic unit O4, within a range that does not impair the functions of the signal processing unit PR. In addition, other circuit elements, other devices, etc. may be connected between the input terminal PR2 and the buffer B2, within a range that does not impair the functions of the signal processing unit PR. In addition, other circuit elements, other devices, etc. may be connected between the buffer B2 and the amplifier A2, within a range that does not impair the functions of the signal processing unit PR. In addition, other circuit elements, other devices, etc. may be connected between the amplifier A2 and the arithmetic unit O1, within a range that does not impair the functions of the signal processing unit PR. In addition, other circuit elements, other devices, etc. may be connected between the amplifier A2 and the arithmetic unit O2 within a range that does not impair the functions of the signal processing unit PR. In addition, other circuit elements, other devices, etc. may be connected between the input terminal PR3 and the buffer B3 within a range that does not impair the functions of the signal processing unit PR. In addition, other circuit elements, other devices, etc. may be connected between the buffer B3 and the amplifier A3 within a range that does not impair the functions of the signal processing unit PR. In addition, other circuit elements, other devices, etc. may be connected between the amplifier A3 and the arithmetic unit O2 within a range that does not impair the functions of the signal processing unit PR. In addition, other circuit elements, other devices, etc. may be connected between the amplifier A3 and the arithmetic unit O3 within a range that does not impair the functions of the signal processing unit PR. In addition, other circuit elements, other devices, etc. may be connected between the input terminal PR4 and the buffer B4 within a range that does not impair the functions of the signal processing unit PR. In addition, other circuit elements, other devices, etc. may be connected between the buffer B4 and the amplifier A4, as long as the functions of the signal processing unit PR are not impaired. In addition, other circuit elements, other devices, etc. may be connected between the amplifier A4 and the calculation unit O3, as long as the functions of the signal processing unit PR are not impaired. In addition, other circuit elements, other devices, etc. may be connected between the amplifier A4 and the calculation unit O4, as long as the functions of the signal processing unit PR are not impaired.

また、信号処理部PRにおいて、演算部O1が有する出力端子は、伝送路を介して、差動アンプDAが有する2つの入力端子のうちの一方と接続される。また、演算部O3が有する出力端子は、伝送路を介して、差動アンプDAが有する2つの入力端子のうちの他方と接続される。差動アンプDAが有する出力端子は、伝送路を介して、ハイパスフィルタHF1が有する入力端子と接続される。また、ハイパスフィルタHF1が有する出力端子は、伝送路を介して、全波整流器FR1が有する入力端子と接続される。なお、演算部O1と差動アンプDAとの間には、信号処理部PRが有する機能を損なわない範囲内において、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。また、演算部O3と差動アンプDAとの間には、信号処理部PRが有する機能を損なわない範囲内において、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。また、差動アンプDAとハイパスフィルタHF1との間には、信号処理部PRが有する機能を損なわない範囲内において、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。また、ハイパスフィルタHF1と全波整流器FR1との間には、信号処理部PRが有する機能を損なわない範囲内において、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。 In addition, in the signal processing unit PR, the output terminal of the calculation unit O1 is connected to one of the two input terminals of the differential amplifier DA via a transmission line. In addition, the output terminal of the calculation unit O3 is connected to the other of the two input terminals of the differential amplifier DA via a transmission line. The output terminal of the differential amplifier DA is connected to the input terminal of the high-pass filter HF1 via a transmission line. In addition, the output terminal of the high-pass filter HF1 is connected to the input terminal of the full-wave rectifier FR1 via a transmission line. In addition, other circuit elements, other devices, etc. may be connected between the calculation unit O1 and the differential amplifier DA within a range that does not impair the function of the signal processing unit PR. In addition, other circuit elements, other devices, etc. may be connected between the calculation unit O3 and the differential amplifier DA within a range that does not impair the function of the signal processing unit PR. In addition, other circuit elements, other devices, etc. may be connected between the differential amplifier DA and the high-pass filter HF1, as long as the functions of the signal processing unit PR are not impaired. In addition, other circuit elements, other devices, etc. may be connected between the high-pass filter HF1 and the full-wave rectifier FR1, as long as the functions of the signal processing unit PR are not impaired.

また、信号処理部PRにおいて、演算部O2が有する出力端子は、伝送路を介して、ハイパスフィルタHF2が有する入力端子と接続される。また、ハイパスフィルタHF2が有する出力端子は、伝送路を介して、全波整流器FR2が有する入力端子と接続される。なお、演算部O2とハイパスフィルタHF2との間には、信号処理部PRが有する機能を損なわない範囲内において、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。また、ハイパスフィルタHF2と全波整流器FR2との間には、信号処理部PRが有する機能を損なわない範囲内において、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。 In the signal processing unit PR, the output terminal of the calculation unit O2 is connected to the input terminal of the high-pass filter HF2 via a transmission line. The output terminal of the high-pass filter HF2 is connected to the input terminal of the full-wave rectifier FR2 via a transmission line. Note that other circuit elements, other devices, etc. may be connected between the calculation unit O2 and the high-pass filter HF2, as long as the functions of the signal processing unit PR are not impaired. Note that other circuit elements, other devices, etc. may be connected between the high-pass filter HF2 and the full-wave rectifier FR2, as long as the functions of the signal processing unit PR are not impaired.

また、信号処理部PRにおいて、全波整流器FR1が有する出力端子は、伝送路を介して、演算部O5が有する2つの入力端子のうちの一方と接続される。また、全波整流器FR2が有する出力端子は、伝送路を介して、演算部O5が有する2つの入力端子のうちの他方と接続される。なお、全波整流器FR1と演算部O5との間には、信号処理部PRが有する機能を損なわない範囲内において、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。また、全波整流器FR2と演算部O5との間には、信号処理部PRが有する機能を損なわない範囲内において、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。 In the signal processing unit PR, the output terminal of the full-wave rectifier FR1 is connected to one of the two input terminals of the calculation unit O5 via a transmission line. The output terminal of the full-wave rectifier FR2 is connected to the other of the two input terminals of the calculation unit O5 via a transmission line. Note that other circuit elements, other devices, etc. may be connected between the full-wave rectifier FR1 and the calculation unit O5 as long as the functions of the signal processing unit PR are not impaired. Note that other circuit elements, other devices, etc. may be connected between the full-wave rectifier FR2 and the calculation unit O5 as long as the functions of the signal processing unit PR are not impaired.

また、信号処理部PRにおいて、演算部O4が有する出力端子は、伝送路を介して、ハイパスフィルタHF3が有する入力端子と接続される。また、ハイパスフィルタHF3が有する出力端子は、伝送路を介して全波整流器FR3が有する入力端子と接続される。なお、演算部O4とハイパスフィルタHF3との間には、信号処理部PRが有する機能を損なわない範囲内において、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。また、ハイパスフィルタHF3と全波整流器FR3との間には、信号処理部PRが有する機能を損なわない範囲内において、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。 In the signal processing unit PR, the output terminal of the calculation unit O4 is connected to the input terminal of the high-pass filter HF3 via a transmission line. The output terminal of the high-pass filter HF3 is connected to the input terminal of the full-wave rectifier FR3 via a transmission line. Note that other circuit elements, other devices, etc. may be connected between the calculation unit O4 and the high-pass filter HF3, as long as the functions of the signal processing unit PR are not impaired. Note that other circuit elements, other devices, etc. may be connected between the high-pass filter HF3 and the full-wave rectifier FR3, as long as the functions of the signal processing unit PR are not impaired.

また、信号処理部PRにおいて、演算部O5が有する出力端子は、伝送路を介して、演算部O6が有する2つの入力端子のうちの一方と接続される。また、全波整流器FR3が有する出力端子は、伝送路を介して、演算部O6が有する2つの入力端子のうちの他方と接続される。また、演算部O6が有する出力端子は、伝送路を介して、ハイパスフィルタHF4が有する入力端子と接続される。また、ハイパスフィルタHF4が有する出力端子は、伝送路を介して、ヒステリシスコンパレータHCが有する入力端子と接続される。ヒステリシスコンパレータHCが有する出力端子は、伝送路を介して、インバータIVが有する入力端子と接続される。また、インバータIVが有する出力端子は、伝送路を介して、信号処理部PRの出力端子PR5と接続される。なお、演算部O5と演算部O6との間には、信号処理部PRが有する機能を損なわない範囲内において、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。また、全波整流器FR3と演算部O6との間には、信号処理部PRが有する機能を損なわない範囲内において、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。また、演算部O6とハイパスフィルタHF4との間には、信号処理部PRが有する機能を損なわない範囲内において、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。また、ハイパスフィルタHF4とヒステリシスコンパレータHCとの間には、信号処理部PRが有する機能を損なわない範囲内において、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。また、ヒステリシスコンパレータHCとインバータIVとの間には、信号処理部PRが有する機能を損なわない範囲内において、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。また、インバータIVと出力端子PR5との間には、信号処理部PRが有する機能を損なわない範囲内において、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。 In the signal processing unit PR, the output terminal of the calculation unit O5 is connected to one of the two input terminals of the calculation unit O6 via a transmission line. The output terminal of the full-wave rectifier FR3 is connected to the other of the two input terminals of the calculation unit O6 via a transmission line. The output terminal of the calculation unit O6 is connected to the input terminal of the high-pass filter HF4 via a transmission line. The output terminal of the high-pass filter HF4 is connected to the input terminal of the hysteresis comparator HC via a transmission line. The output terminal of the hysteresis comparator HC is connected to the input terminal of the inverter IV via a transmission line. The output terminal of the inverter IV is connected to the output terminal PR5 of the signal processing unit PR via a transmission line. In addition, between the calculation unit O5 and the calculation unit O6, other circuit elements, other devices, etc. may be connected within a range that does not impair the function of the signal processing unit PR. In addition, between the full-wave rectifier FR3 and the calculation unit O6, other circuit elements, other devices, etc. may be connected within a range that does not impair the function of the signal processing unit PR. In addition, between the calculation unit O6 and the high-pass filter HF4, other circuit elements, other devices, etc. may be connected within a range that does not impair the function of the signal processing unit PR. In addition, between the high-pass filter HF4 and the hysteresis comparator HC, other circuit elements, other devices, etc. may be connected within a range that does not impair the function of the signal processing unit PR. In addition, between the hysteresis comparator HC and the inverter IV, other circuit elements, other devices, etc. may be connected within a range that does not impair the function of the signal processing unit PR. In addition, other circuit elements, other devices, etc. may be connected between the inverter IV and the output terminal PR5, as long as the functions of the signal processing unit PR are not impaired.

以上のような構成により、勾配磁界センサ12は、第1センサヘッドS1及び第2センサヘッドS2を用いた検出対象物の有無の検出を行うことができる。より具体的には、勾配磁界センサ12は、第1センサヘッドS1の4個の検出コイルCL1のそれぞれから出力される電圧と、第2センサヘッドS2の4個の検出コイルCL2から出力される電圧とに応じて、検出対象物の有無を検出することができる。 With the above configuration, the gradient magnetic field sensor 12 can detect the presence or absence of a detection target using the first sensor head S1 and the second sensor head S2. More specifically, the gradient magnetic field sensor 12 can detect the presence or absence of a detection target according to the voltages output from each of the four detection coils CL1 of the first sensor head S1 and the voltages output from the four detection coils CL2 of the second sensor head S2.

ここで、図5を参照し、第1センサヘッドS1及び第2センサヘッドS2のより詳細な構成について説明する。図5は、第1センサヘッドS1及び第2センサヘッドS2のより詳細な構成の一例を示す図である。また、図5は、第1磁気コアCR1の中心軸AX1と、第2磁気コアCR2の中心軸AX2との両方を含む平面において勾配磁界センサ12を切断した場合における勾配磁界センサ12の断面図でもある。 Now, referring to FIG. 5, a more detailed configuration of the first sensor head S1 and the second sensor head S2 will be described. FIG. 5 is a diagram showing an example of a more detailed configuration of the first sensor head S1 and the second sensor head S2. FIG. 5 is also a cross-sectional view of the gradient magnetic field sensor 12 when the gradient magnetic field sensor 12 is cut in a plane that includes both the central axis AX1 of the first magnetic core CR1 and the central axis AX2 of the second magnetic core CR2.

図5に示したように、勾配磁界センサ12は、第1センサヘッドS1と、第2センサヘッドS2と、本体部MBを備える。ここで、本体部MBは、第1磁気コアCR1と第2磁気コアCR2とが設けられる筐体である。本体部MBには、交流電源接続端子CT1と、第0移相回路PS0と、交流電流制御部CC1と、検出回路DT1と、検出回路DT2と、検出回路DT3と、検出回路DT4と、信号処理部PRと、検出信号出力端子CT2とのうちの少なくとも一部が備えられる。以下では、一例として、本体部MBには、交流電源接続端子CT1と、第0移相回路PS0と、交流電流制御部CC1と、検出回路DT1と、検出回路DT2と、検出回路DT3と、検出回路DT4と、信号処理部PRと、検出信号出力端子CT2との全部が備えられる場合について説明する。ただし、図5では、図を簡略化するため、本体部MBの内部の構成については、省略されている。 5, the gradient magnetic field sensor 12 includes a first sensor head S1, a second sensor head S2, and a main body MB. Here, the main body MB is a housing in which the first magnetic core CR1 and the second magnetic core CR2 are provided. The main body MB includes at least some of the AC power supply connection terminal CT1, the 0th phase shift circuit PS0, the AC current control unit CC1, the detection circuit DT1, the detection circuit DT2, the detection circuit DT3, the detection circuit DT4, the signal processing unit PR, and the detection signal output terminal CT2. In the following, as an example, a case will be described in which the main body MB includes all of the AC power supply connection terminal CT1, the 0th phase shift circuit PS0, the AC current control unit CC1, the detection circuit DT1, the detection circuit DT2, the detection circuit DT3, the detection circuit DT4, the signal processing unit PR, and the detection signal output terminal CT2. However, in order to simplify the illustration, the internal structure of the main body part MB is omitted in FIG.

第1磁気コアCR1の直線形状の部分は、第2磁気コアCR2の直線形状の部分と平行(又は略平行)である。図5に示した例では、第1磁気コアCR1は、全体が中心軸AX1とともに延伸する直線形状である。また、当該例では、第2磁気コアCR2は、全体が中心軸AX2とともに延伸する直線形状である。すなわち、当該例では、全体が直線形状の第1磁気コアCR1は、全体が直線形状の第2磁気コアCR2と平行(又は略平行)である。なお、第1磁気コアCR1の直線形状の部分は、第2磁気コアCR2の直線形状の部分と非平行であってもよい。 The linear portion of the first magnetic core CR1 is parallel (or approximately parallel) to the linear portion of the second magnetic core CR2. In the example shown in FIG. 5, the first magnetic core CR1 is linear in shape and extends along the central axis AX1. Also, in this example, the second magnetic core CR2 is linear in shape and extends along the central axis AX2. That is, in this example, the linear first magnetic core CR1 is parallel (or approximately parallel) to the linear second magnetic core CR2. The linear portion of the first magnetic core CR1 may be non-parallel to the linear portion of the second magnetic core CR2.

また、図5に示した例では、第1磁気コアCR1と第2磁気コアCR2とのそれぞれは、互いの直線形状の部分が略平行となるように本体部MBから予め決められた方向に突出している。予め決められた方向は、図5の紙面左方であるが、これに限られない。なお、第1磁気コアCR1の直線形状の部分と、第2磁気コアCR2の直線形状の部分とは、同軸上(又は略同軸上)に位置する構成であってもよい。 In the example shown in FIG. 5, the first magnetic core CR1 and the second magnetic core CR2 each protrude in a predetermined direction from the main body MB so that their linear portions are approximately parallel to each other. The predetermined direction is the left side of the paper in FIG. 5, but is not limited to this. The linear portion of the first magnetic core CR1 and the linear portion of the second magnetic core CR2 may be configured to be coaxial (or approximately coaxial).

また、図5に示した例では、第1磁気コアCR1の直線形状の部分は、第1磁気コアCR1の直線形状の部分及び第2磁気コアCR2の直線形状の部分とのそれぞれと直交する直交方向(すなわち、中心軸AX1及び中心軸AX2のそれぞれと直交する方向であり、且つ、中心軸AX1及び中心軸AX2を含む平面に沿った方向)から見た場合、第2磁気コアCR2の直線形状の部分とすべて(又は略すべて)重なっている。なお、第1磁気コアCR1の直線形状の部分は、当該場合、第2磁気コアCR2の直線形状の部分と一部が重なっている構成であってもよい。 In the example shown in FIG. 5, the linear portion of the first magnetic core CR1 overlaps entirely (or almost entirely) with the linear portion of the second magnetic core CR2 when viewed from an orthogonal direction (i.e., a direction orthogonal to each of the central axis AX1 and the central axis AX2, and along a plane including the central axis AX1 and the central axis AX2) that is perpendicular to each of the linear portions of the first magnetic core CR1 and the second magnetic core CR2. Note that in this case, the linear portion of the first magnetic core CR1 may be configured to overlap partially with the linear portion of the second magnetic core CR2.

また、図5に示した例では、N個の検出コイルCL1のうちのn番目の検出コイルCL1nは、直交方向から見た場合、N個の検出コイルCL2のうちのn番目の検出コイルCL2nとすべて(又は略すべて)重なっている。このため、当該例では、勾配磁界センサ12において、第1センサヘッドS1の形状(構造)は、第2センサヘッドS2の形状(構造)と同じ(又は略同じ)形状(構造)である。換言すると、勾配磁界センサ12において、4個の検出コイルCL1が巻回された第1磁気コアCR1と、4個の検出コイルCL2が巻回された第2磁気コアCR2とは、線対称に配置されている。これにより、勾配磁界センサ12は、第1センサヘッドS1の形状と、第2センサヘッドS2の形状との差異に起因した勾配磁界センサ12の感度の変動の発生を抑制することができる。換言すると、これにより、勾配磁界センサ12は、第1センサヘッドS1の感度分布と、第2センサヘッドS2の感度分布との対称性を担保することができる。 5, the n-th detection coil CL1n of the N detection coils CL1 overlaps (or almost overlaps) with the n-th detection coil CL2n of the N detection coils CL2 when viewed from the orthogonal direction. Therefore, in this example, in the gradient magnetic field sensor 12, the shape (structure) of the first sensor head S1 is the same (or almost the same) shape (structure) as the shape (structure) of the second sensor head S2. In other words, in the gradient magnetic field sensor 12, the first magnetic core CR1 around which the four detection coils CL1 are wound and the second magnetic core CR2 around which the four detection coils CL2 are wound are arranged line-symmetrically. This allows the gradient magnetic field sensor 12 to suppress the occurrence of fluctuations in the sensitivity of the gradient magnetic field sensor 12 caused by the difference between the shape of the first sensor head S1 and the shape of the second sensor head S2. In other words, this allows the gradient magnetic field sensor 12 to ensure symmetry between the sensitivity distribution of the first sensor head S1 and the sensitivity distribution of the second sensor head S2.

ここで、N個の検出コイルCL1のうちのn番目の検出コイルCL1nの予め決められた方向に対する巻回方向は、N個の検出コイルCL2のうちのn番目の検出コイルCL2nの予め決められた方向に対する巻回方向と逆方向である。そして、検出コイルCL1nが有する2つの端子のうちのコールド側の端子は、検出コイルCL2nが有する2つの端子のうちのコールド側の端子と接続される。これにより、検出コイルCL1nは、前述した通り、検出コイルCL2nと差動接続される。その結果、検出コイルCL1nから出力される電圧の極性は、検出コイルCL2nから出力される電圧の極性と反対である。なお、検出コイルCL1nと検出コイルCL2nとの差動接続は、他の方法により実現されてもよい。例えば、検出コイルCL1nと検出コイルCL2nとは、電圧の極性を反転させる素子(例えば、インバータ等)を介して差動接続される構成であってもよい。この場合、検出コイルCL1nの予め決められた方向に対する巻回方向と、検出コイルCL2nの予め決められた方向に対する巻回方向とを同じ方向であり、検出コイルCL1nのコールド側の端子は、電圧の極性を反転させる素子を介して、検出コイルCL2nのホット側の端子と接続される。その結果、この場合、検出コイルCL1nから出力される電圧の極性は、検出コイルCL2nから出力される電圧の極性と同じである。また、電圧の極性を反転させることは、例えば、検出回路DT1~検出回路DT4のそれぞれ、信号処理部PR等により行われてもよい。 Here, the winding direction of the n-th detection coil CL1n among the N detection coils CL1 in the predetermined direction is opposite to the winding direction of the n-th detection coil CL2n among the N detection coils CL2 in the predetermined direction. The cold terminal of the two terminals of the detection coil CL1n is connected to the cold terminal of the two terminals of the detection coil CL2n. As a result, the detection coil CL1n is differentially connected to the detection coil CL2n as described above. As a result, the polarity of the voltage output from the detection coil CL1n is opposite to the polarity of the voltage output from the detection coil CL2n. The differential connection between the detection coil CL1n and the detection coil CL2n may be realized by other methods. For example, the detection coil CL1n and the detection coil CL2n may be configured to be differentially connected via an element (e.g., an inverter, etc.) that inverts the polarity of the voltage. In this case, the winding direction of the detection coil CL1n relative to the predetermined direction is the same as the winding direction of the detection coil CL2n relative to the predetermined direction, and the cold side terminal of the detection coil CL1n is connected to the hot side terminal of the detection coil CL2n via an element that reverses the polarity of the voltage. As a result, in this case, the polarity of the voltage output from the detection coil CL1n is the same as the polarity of the voltage output from the detection coil CL2n. In addition, the polarity of the voltage may be reversed, for example, by each of the detection circuits DT1 to DT4, the signal processing unit PR, etc.

また、図5に示した例では、N個の検出コイルCL1において互いに隣り合う2個の検出コイルCL1同士は、絶縁され、且つ、接触している。また、当該例では、N個の検出コイルCL2において互いに隣り合う2個の検出コイルCL2同士は、絶縁され、且つ、接触している。換言すると、勾配磁界センサ12では、N個の検出コイルCL1において互いに隣り合う2個の検出コイルCL1同士は、互いの間に隙間がないように第1磁気コアCR1に巻回されている。また、勾配磁界センサ12では、N個の検出コイルCL2において互いに隣り合う2個の検出コイルCL2同士は、互いの間に隙間がないように第2磁気コアCR2に巻回されている。これにより、勾配磁界センサ12は、検出対象物から発生している磁束を第1磁気コアCR1及び第2磁気コアCR2へ効率的に取り込ませることができ、その結果、検出対象物の検出精度を向上させることができる。また、これにより、勾配磁界センサ12は、第1センサヘッドS1における4個の検出コイルCL1それぞれの磁気モーメントに対する感度の分布の周期を、これら4個の検出コイルCL1の配置間隔の周期と一致させることができる。また、勾配磁界センサ12は、第2センサヘッドS2における4個の検出コイルCL2それぞれの磁気モーメントに対する感度の分布の周期を、これら4個の検出コイルCL2の配置間隔の周期と一致させることができる。その結果、勾配磁界センサ12は、ノイズの影響を精度よく除去することができる。 In the example shown in FIG. 5, two adjacent detection coils CL1 in the N detection coils CL1 are insulated from each other and are in contact with each other. In the example, two adjacent detection coils CL2 in the N detection coils CL2 are insulated from each other and are in contact with each other. In other words, in the gradient magnetic field sensor 12, two adjacent detection coils CL1 in the N detection coils CL1 are wound around the first magnetic core CR1 so that there is no gap between them. In the gradient magnetic field sensor 12, two adjacent detection coils CL2 in the N detection coils CL2 are wound around the second magnetic core CR2 so that there is no gap between them. As a result, the gradient magnetic field sensor 12 can efficiently capture the magnetic flux generated from the detection object into the first magnetic core CR1 and the second magnetic core CR2, thereby improving the detection accuracy of the detection object. This also allows the gradient magnetic field sensor 12 to match the period of the distribution of sensitivity to the magnetic moment of each of the four detection coils CL1 in the first sensor head S1 with the period of the arrangement interval of these four detection coils CL1. Also, the gradient magnetic field sensor 12 can match the period of the distribution of sensitivity to the magnetic moment of each of the four detection coils CL2 in the second sensor head S2 with the period of the arrangement interval of these four detection coils CL2. As a result, the gradient magnetic field sensor 12 can accurately eliminate the effects of noise.

<実施形態に係る勾配磁界センサの動作>
次に、勾配磁界センサ12の動作について説明する。
<Operation of the gradient magnetic field sensor according to the embodiment>
Next, the operation of the gradient magnetic field sensor 12 will be described.

上記のような回路構成の勾配磁界センサ12において、交流電源P1は、交流電源接続端子CT1に交流電流を入力する。交流電源接続端子CT1に入力された交流電流は、2つに分岐される。2つに分岐された交流電流の一方は、交流励磁電流として第0移相回路PS0に入力される。また、2つの分岐された交流電流の他方は、参照信号として、検出回路DT1が有する入力端子DT11と、検出回路DT2が有する入力端子DT21と、検出回路DT3が有する入力端子DT31と、検出回路DT4が有する入力端子DT41とのそれぞれに入力される。 In the gradient magnetic field sensor 12 having the circuit configuration described above, the AC power supply P1 inputs an AC current to the AC power supply connection terminal CT1. The AC current input to the AC power supply connection terminal CT1 is branched into two. One of the two branched AC currents is input to the 0th phase shift circuit PS0 as an AC excitation current. The other of the two branched AC currents is input as a reference signal to the input terminal DT11 of the detection circuit DT1, the input terminal DT21 of the detection circuit DT2, the input terminal DT31 of the detection circuit DT3, and the input terminal DT41 of the detection circuit DT4.

第0移相回路PS0に入力された交流励磁電流は、第0移相回路PS0により移相された後、第1交流励磁電流AC1と第2交流励磁電流AC2との2つの交流励磁電流に分岐される。 The AC excitation current input to the 0th phase shift circuit PS0 is phase shifted by the 0th phase shift circuit PS0, and then branched into two AC excitation currents, the first AC excitation current AC1 and the second AC excitation current AC2.

第1交流励磁電流AC1は、第1移相回路PS1、第1可変抵抗VR11、第1コンデンサC1を介して第1磁気コアCR1に流れる。このため、第1交流励磁電流AC1は、第1移相回路PS1により移相され、第1可変抵抗VR11により振幅が調整される。これにより、4個の検出コイルCL1のうちのn番目の検出コイルCL1nには、第1磁気コアCR1に流れた第1交流励磁電流AC1と、検出コイルCL1nに印加された磁界の強さとに応じた電圧が誘起される。すなわち、これにより、検出コイルCL1nからは、当該電圧が出力される。そして、当該電圧は、外部から検出コイルCL1nに印加された磁界の強さに応じて変化する。以下では、説明の便宜上、検出コイルCL1nに誘起される電圧を、第1誘起電圧と称して説明する。なお、第1コンデンサC1は、AC(Alternating Current)カップリングのためのコンデンサである。第1コンデンサC1の存在により、勾配磁界センサ12では、直流電流が出力端子CC13から入力端子CC11へ流れてしまうことを抑制することができる。 The first AC excitation current AC1 flows through the first magnetic core CR1 via the first phase shift circuit PS1, the first variable resistor VR11, and the first capacitor C1. Therefore, the first AC excitation current AC1 is phase-shifted by the first phase shift circuit PS1, and the amplitude is adjusted by the first variable resistor VR11. As a result, a voltage corresponding to the first AC excitation current AC1 flowing through the first magnetic core CR1 and the strength of the magnetic field applied to the detection coil CL1n is induced in the n-th detection coil CL1n among the four detection coils CL1. That is, this voltage is output from the detection coil CL1n. And, this voltage changes according to the strength of the magnetic field applied to the detection coil CL1n from the outside. In the following, for convenience of explanation, the voltage induced in the detection coil CL1n will be referred to as the first induced voltage. Note that the first capacitor C1 is a capacitor for AC (Alternating Current) coupling. The presence of the first capacitor C1 prevents direct current from flowing from the output terminal CC13 to the input terminal CC11 in the gradient magnetic field sensor 12.

第2交流励磁電流AC2は、第2移相回路PS2、第2可変抵抗VR12、第2コンデンサC2を介して第2磁気コアCR2に流れる。このため、第2交流励磁電流AC2は、第2移相回路PS2により移相され、第2可変抵抗VR12により振幅が調整される。これにより、4個の検出コイルCL2のうちのn番目の検出コイルCL2nには、第2磁気コアCR2に流れた第2交流励磁電流AC2と、検出コイルCL2nに印加された磁界の強さとに応じた電圧が誘起される。すなわち、これにより、検出コイルCL2nからは、当該電圧が出力される。そして、当該電圧は、外部から検出コイルCL2nに印加された磁界の強さに応じて変化する。以下では、説明の便宜上、検出コイルCL2nに誘起される電圧を、第2誘起電圧と称して説明する。なお、第2コンデンサC2は、ACカップリングのためのコンデンサである。第2コンデンサC2の存在により、勾配磁界センサ12では、直流電流が出力端子CC14から入力端子CC12へ流れてしまうことを抑制することができる。 The second AC excitation current AC2 flows through the second magnetic core CR2 via the second phase shift circuit PS2, the second variable resistor VR12, and the second capacitor C2. Therefore, the second AC excitation current AC2 is phase-shifted by the second phase shift circuit PS2, and the amplitude is adjusted by the second variable resistor VR12. As a result, a voltage corresponding to the second AC excitation current AC2 flowing through the second magnetic core CR2 and the strength of the magnetic field applied to the detection coil CL2n is induced in the n-th detection coil CL2n among the four detection coils CL2. That is, the detection coil CL2n outputs the voltage. And the voltage changes according to the strength of the magnetic field applied to the detection coil CL2n from the outside. In the following, for convenience of explanation, the voltage induced in the detection coil CL2n is referred to as the second induced voltage. The second capacitor C2 is a capacitor for AC coupling. The presence of the second capacitor C2 prevents direct current from flowing from the output terminal CC14 to the input terminal CC12 in the gradient magnetic field sensor 12.

勾配磁界センサ12では、検出コイルCL11に誘起された第1誘起電圧と、検出コイルCL21に誘起された第2誘起電圧とに応じた信号が、差動信号Vout1として検出回路DT1が有する入力端子DT12に入力する。また、勾配磁界センサ12では、検出コイルCL12に誘起された第1誘起電圧と、検出コイルCL22に誘起された第2誘起電圧とに応じた信号が、差動信号Vout2として検出回路DT2が有する入力端子DT22に入力する。また、勾配磁界センサ12では、検出コイルCL13に誘起された第1誘起電圧と、検出コイルCL23に誘起された第2誘起電圧とに応じた信号が、差動信号Vout3として検出回路DT3が有する入力端子DT32に入力する。また、勾配磁界センサ12では、検出コイルCL14に誘起された第1誘起電圧と、検出コイルCL24に誘起された第2誘起電圧とに応じた信号が、差動信号Vout4として検出回路DT4が有する入力端子DT42に入力する。 In the gradient magnetic field sensor 12, a signal corresponding to the first induced voltage induced in the detection coil CL11 and the second induced voltage induced in the detection coil CL21 is input as a differential signal Vout1 to the input terminal DT12 of the detection circuit DT1. In the gradient magnetic field sensor 12, a signal corresponding to the first induced voltage induced in the detection coil CL12 and the second induced voltage induced in the detection coil CL22 is input as a differential signal Vout2 to the input terminal DT22 of the detection circuit DT2. In the gradient magnetic field sensor 12, a signal corresponding to the first induced voltage induced in the detection coil CL13 and the second induced voltage induced in the detection coil CL23 is input as a differential signal Vout3 to the input terminal DT32 of the detection circuit DT3. In addition, in the gradient magnetic field sensor 12, a signal corresponding to the first induced voltage induced in the detection coil CL14 and the second induced voltage induced in the detection coil CL24 is input as a differential signal Vout4 to an input terminal DT42 of the detection circuit DT4.

ここで、検出回路DT1~検出回路DT4のそれぞれは、入力される差動信号が異なるだけで、互いに同じ動作を行う。このため、以下では、検出回路DT1の動作を例に挙げて、検出回路DT1~検出回路DT4それぞれの動作について説明する。そして、本実施形態では、検出回路DT2~検出回路DT4それぞれの動作については、説明を省略する。 Here, each of the detection circuits DT1 to DT4 performs the same operation, but the only difference is the differential signal that is input. For this reason, the operation of each of the detection circuits DT1 to DT4 will be explained below using the operation of the detection circuit DT1 as an example. In this embodiment, the explanation of the operation of each of the detection circuits DT2 to DT4 will be omitted.

検出回路DT1の位相検波回路PDは、入力された差動信号Vout1と、交流電源P1から入力された参照信号とのずれに応じた信号を、検波信号としてローパスフィルタLFに入力する。ローパスフィルタLFは、位相検波回路PDから入力された検波信号から所定の第1周波数以上の成分を除去した出力信号を誤差アンプEAの反転入力端子に出力する。誤差アンプEAは、誤差アンプEAの反転入力端子に入力された出力信号の電位とグラウンド電位との電位差に応じた信号を検出信号として、検出信号出力端子CT2と抵抗R1とのそれぞれに出力する。なお、第3コンデンサC3は、ACカップリングのためのコンデンサである。また、第3コンデンサC3が有する端子のうち位相検波回路PDと接続された端子と反対側の端子には、バッファ回路(例えば、ボルテージフォロワ等)が接続される。このバッファ回路については、図を簡略化するため、図示を省略している。 The phase detection circuit PD of the detection circuit DT1 inputs a signal corresponding to the difference between the input differential signal Vout1 and the reference signal input from the AC power supply P1 to the low-pass filter LF as a detection signal. The low-pass filter LF outputs an output signal obtained by removing components of a predetermined first frequency or higher from the detection signal input from the phase detection circuit PD to the inverting input terminal of the error amplifier EA. The error amplifier EA outputs a signal corresponding to the potential difference between the potential of the output signal input to the inverting input terminal of the error amplifier EA and the ground potential as a detection signal to each of the detection signal output terminal CT2 and the resistor R1. The third capacitor C3 is a capacitor for AC coupling. A buffer circuit (e.g., a voltage follower, etc.) is connected to the terminal of the third capacitor C3 on the opposite side to the terminal connected to the phase detection circuit PD. This buffer circuit is not shown in the figure to simplify the drawing.

抵抗R1に入力された検出信号は、図示しないバッファ回路の存在により、第3コンデンサC3へ入力されることなく、帰還電流として入力端子DT12から検出コイルCL11に向かって流れていく。 The detection signal input to resistor R1 flows as a feedback current from input terminal DT12 to detection coil CL11 without being input to the third capacitor C3 due to the presence of a buffer circuit (not shown).

このような動作を行う検出回路DT1には、調整を行うことにより、差動信号Vout1の信号レベルが0[V]である場合、信号レベルが0[V]の検出信号を検出信号出力端子CT2から出力させ、差動信号Vout1の信号レベルが0[V]ではない場合、信号レベルが0[V]ではない検出信号を検出信号出力端子CT2から出力させることができる。なお、検出回路DT1の調整については、既知であるため、これ以上の詳細な説明を省略する。 By adjusting the detection circuit DT1 that performs such operations, when the signal level of the differential signal Vout1 is 0 [V], a detection signal with a signal level of 0 [V] can be output from the detection signal output terminal CT2, and when the signal level of the differential signal Vout1 is not 0 [V], a detection signal with a signal level other than 0 [V] can be output from the detection signal output terminal CT2. Note that since the adjustment of the detection circuit DT1 is known, further detailed explanation is omitted.

このようにして、検出回路DT1~検出回路DT4のそれぞれは、出力端子から検出信号を出力する。すなわち、検出回路DT1は、差動信号Vout1に応じた検出信号を信号処理部PRに出力する。また、検出回路DT2は、差動信号Vout2に応じた検出信号を信号処理部PRに出力する。検出回路DT3は、差動信号Vout3に応じた検出信号を信号処理部PRに出力する。また、検出回路DT4は、差動信号Vout4に応じた検出信号を信号処理部PRに出力する。ここで、この際、検出回路DT1~検出回路DT4のそれぞれは、検出信号の出力タイミングを同期させる。出力タイミングを同期させる方法は、既知の方法であってもよく、これから開発される方法であってもよい。 In this way, each of the detection circuits DT1 to DT4 outputs a detection signal from the output terminal. That is, the detection circuit DT1 outputs a detection signal corresponding to the differential signal Vout1 to the signal processing unit PR. Furthermore, the detection circuit DT2 outputs a detection signal corresponding to the differential signal Vout2 to the signal processing unit PR. The detection circuit DT3 outputs a detection signal corresponding to the differential signal Vout3 to the signal processing unit PR. Furthermore, the detection circuit DT4 outputs a detection signal corresponding to the differential signal Vout4 to the signal processing unit PR. Here, at this time, each of the detection circuits DT1 to DT4 synchronizes the output timing of the detection signals. The method of synchronizing the output timing may be a known method or a method to be developed in the future.

信号処理部PRは、検出回路DT1~検出回路DT4のそれぞれから入力された検出信号に対して、各種の信号処理を行う。信号処理部PRが有する機能のうちの一部又は全部は、ハードウェアにより実現されてもよく、ソフトウェアにより実現されてもよい。ただし、信号処理部PRが有する機能のうちの一部又は全部がソフトウェアにより実現される場合、信号処理部PRに入力される各検出信号は、A(Analog)/D(Digital)変換器によりデジタルデータに変換される。以下では、一例として、信号処理部PRの全部がハードウェアにより実現されている場合について説明する。 The signal processing unit PR performs various signal processing operations on the detection signals input from each of the detection circuits DT1 to DT4. Some or all of the functions of the signal processing unit PR may be realized by hardware or by software. However, if some or all of the functions of the signal processing unit PR are realized by software, each detection signal input to the signal processing unit PR is converted into digital data by an A (Analog)/D (Digital) converter. The following describes, as an example, a case where the entire signal processing unit PR is realized by hardware.

具体的には、信号処理部PRでは、例えば、検出回路DT1から入力された検出信号が、バッファB1により一時的に記憶される。図4に示した例では、当該検出信号は、○の中に1が入った記号によって示されている。以下では、説明の便宜上、当該記号を、○1によって示す。バッファB1に当該検出信号が記憶された後、増幅部A1は、バッファB1に記憶された当該検出信号を読み出し、読み出した当該検出信号を、予め決められたゲインに基づいて増幅する。増幅部A1により増幅された当該検出信号は、演算部O1と演算部O4とのそれぞれに入力される。なお、信号処理部PRは、バッファB1を備えない構成であってもよい。この場合、信号処理部PRでは、検出回路DT1から入力された検出信号は、増幅部A1に入力される。 Specifically, in the signal processing unit PR, for example, the detection signal input from the detection circuit DT1 is temporarily stored by the buffer B1. In the example shown in FIG. 4, the detection signal is indicated by a symbol of a circle with a 1 inside it. In the following, for convenience of explanation, the symbol is indicated by a circle with a 1. After the detection signal is stored in the buffer B1, the amplifier A1 reads out the detection signal stored in the buffer B1 and amplifies the read detection signal based on a predetermined gain. The detection signal amplified by the amplifier A1 is input to each of the calculation units O1 and O4. Note that the signal processing unit PR may not have a buffer B1. In this case, in the signal processing unit PR, the detection signal input from the detection circuit DT1 is input to the amplifier A1.

また、信号処理部PRでは、例えば、検出回路DT2から入力された検出信号が、バッファB2により一時的に記憶される。図4に示した例では、当該検出信号は、○の中に2が入った記号によって示されている。以下では、説明の便宜上、当該記号を、○2によって示す。バッファB2に当該検出信号が記憶された後、増幅部A2は、バッファB2に記憶された当該検出信号を読み出し、読み出した当該検出信号を、予め決められたゲインに基づいて増幅する。増幅部A2により増幅された当該検出信号は、演算部O1と演算部O2とのそれぞれに入力される。なお、信号処理部PRは、バッファB2を備えない構成であってもよい。この場合、信号処理部PRでは、検出回路DT2から入力された検出信号は、増幅部A2に入力される。 In addition, in the signal processing unit PR, for example, the detection signal input from the detection circuit DT2 is temporarily stored by the buffer B2. In the example shown in FIG. 4, the detection signal is indicated by a symbol of a circle with a 2 inside it. In the following, for convenience of explanation, the symbol is indicated by a circle 2. After the detection signal is stored in the buffer B2, the amplifier A2 reads out the detection signal stored in the buffer B2 and amplifies the read detection signal based on a predetermined gain. The detection signal amplified by the amplifier A2 is input to each of the calculation units O1 and O2. Note that the signal processing unit PR may not have a buffer B2. In this case, in the signal processing unit PR, the detection signal input from the detection circuit DT2 is input to the amplifier A2.

また、信号処理部PRでは、例えば、検出回路DT3から入力された検出信号が、バッファB3により一時的に記憶される。図4に示した例では、当該検出信号は、○の中に3が入った記号によって示されている。以下では、説明の便宜上、当該記号を、○3によって示す。バッファB3に当該検出信号が記憶された後、増幅部A3は、バッファB3に記憶された当該検出信号を読み出し、読み出した当該検出信号を、予め決められたゲインに基づいて増幅する。増幅部A3により増幅された当該検出信号は、演算部O2と演算部O3とのそれぞれに入力される。なお、信号処理部PRは、バッファB3を備えない構成であってもよい。この場合、信号処理部PRでは、検出回路DT3から入力された検出信号は、増幅部A3に入力される。 In the signal processing unit PR, for example, the detection signal input from the detection circuit DT3 is temporarily stored by the buffer B3. In the example shown in FIG. 4, the detection signal is indicated by a symbol of a circle with a 3 inside it. In the following, for convenience of explanation, the symbol is indicated by a circle 3. After the detection signal is stored in the buffer B3, the amplifier A3 reads out the detection signal stored in the buffer B3 and amplifies the read detection signal based on a predetermined gain. The detection signal amplified by the amplifier A3 is input to each of the calculation units O2 and O3. Note that the signal processing unit PR may not have a buffer B3. In this case, in the signal processing unit PR, the detection signal input from the detection circuit DT3 is input to the amplifier A3.

また、信号処理部PRでは、例えば、検出回路DT4から入力された検出信号が、バッファB4により一時的に記憶される。図4に示した例では、当該検出信号は、○の中に4が入った記号によって示されている。以下では、説明の便宜上、当該記号を、○4によって示す。バッファB4に当該検出信号が記憶された後、増幅部A4は、バッファB4に記憶された当該検出信号を読み出し、読み出した当該検出信号を、予め決められたゲインに基づいて増幅する。増幅部A4により増幅された当該検出信号は、演算部O3と演算部O4とのそれぞれに入力される。なお、信号処理部PRは、バッファB4を備えない構成であってもよい。この場合、信号処理部PRでは、検出回路DT4から入力された検出信号は、増幅部A4に入力される。 In addition, in the signal processing unit PR, for example, the detection signal input from the detection circuit DT4 is temporarily stored by the buffer B4. In the example shown in FIG. 4, the detection signal is indicated by a symbol of a circle with a 4 inside it. In the following, for convenience of explanation, the symbol is indicated by a circle 4. After the detection signal is stored in the buffer B4, the amplifier A4 reads out the detection signal stored in the buffer B4 and amplifies the read detection signal based on a predetermined gain. The detection signal amplified by the amplifier A4 is input to each of the calculation units O3 and O4. Note that the signal processing unit PR may not have a buffer B4. In this case, in the signal processing unit PR, the detection signal input from the detection circuit DT4 is input to the amplifier A4.

また、信号処理部PRでは、演算部O1は、例えば、増幅部A1により増幅された検出信号と、増幅部A2により増幅された検出信号とを加算する。演算部O1は、加算した後の検出信号を差動アンプDAに入力する。図4に示した例では、当該検出信号を、「○1+○2」によって示されている。 In the signal processing unit PR, the calculation unit O1 adds, for example, the detection signal amplified by the amplifier A1 and the detection signal amplified by the amplifier A2. The calculation unit O1 inputs the detection signal after addition to the differential amplifier DA. In the example shown in FIG. 4, the detection signal is represented by "○1+○2".

また、信号処理部PRでは、演算部O2は、例えば、増幅部A2により増幅された検出信号と、増幅部A3により増幅された検出信号とを加算する。演算部O2は、加算した後の検出信号をハイパスフィルタHF2に入力する。図4に示した例では、当該検出信号を、「○2+○3」によって示されている。 In the signal processing unit PR, the calculation unit O2 adds, for example, the detection signal amplified by the amplifier A2 and the detection signal amplified by the amplifier A3. The calculation unit O2 inputs the detection signal after the addition to the high-pass filter HF2. In the example shown in FIG. 4, the detection signal is represented by "○2+○3".

また、信号処理部PRでは、演算部O3は、例えば、増幅部A3により増幅された検出信号と、増幅部A4により増幅された検出信号とを加算する。演算部O3は、加算した後の検出信号を差動アンプDAに入力する。図4に示した例では、当該検出信号を、「○3+○4」によって示されている。 In the signal processing unit PR, the calculation unit O3 adds, for example, the detection signal amplified by the amplifier A3 and the detection signal amplified by the amplifier A4. The calculation unit O3 inputs the detection signal after addition to the differential amplifier DA. In the example shown in FIG. 4, the detection signal is represented by "○3+○4".

また、信号処理部PRでは、演算部O4は、例えば、増幅部A1により増幅された検出信号と、増幅部A4により増幅された検出信号とを加算する。演算部O4は、加算した後の検出信号をハイパスフィルタHF3に入力する。図4に示した例では、当該検出信号を、「○1+○4」によって示されている。 In the signal processing unit PR, the calculation unit O4 adds, for example, the detection signal amplified by the amplifier A1 and the detection signal amplified by the amplifier A4. The calculation unit O4 inputs the detection signal after the addition to the high-pass filter HF3. In the example shown in FIG. 4, the detection signal is represented by "○1+○4".

また、信号処理部PRでは、差動アンプDAは、例えば、演算部O1から入力された検出信号と、演算部O3から入力された検出信号との差動信号を新たな検出信号として生成し、生成した検出信号をハイパスフィルタHF1に入力する。これにより、ハイパスフィルタHF1は、当該検出信号から、直流成分を除去する。すなわち、ハイパスフィルタHF1は、当該検出信号から所定の第1周波数以下の成分を除去した信号を、新たな検出信号として全波整流器FR1に入力する。 In the signal processing unit PR, the differential amplifier DA generates, for example, a differential signal between the detection signal input from the calculation unit O1 and the detection signal input from the calculation unit O3 as a new detection signal, and inputs the generated detection signal to the high-pass filter HF1. As a result, the high-pass filter HF1 removes the DC component from the detection signal. In other words, the high-pass filter HF1 inputs the signal obtained by removing components below a predetermined first frequency from the detection signal to the full-wave rectifier FR1 as a new detection signal.

また、信号処理部PRでは、全波整流器FR1は、ハイパスフィルタHF1から入力された検出信号を全波整流し、全波整流した後の信号を新たな検出信号として演算部O5に入力する。 In addition, in the signal processing unit PR, the full-wave rectifier FR1 full-wave rectifies the detection signal input from the high-pass filter HF1, and inputs the full-wave rectified signal to the calculation unit O5 as a new detection signal.

また、信号処理部PRでは、ハイパスフィルタHF2は、演算部O2から入力された検出信号から、直流成分を除去する。すなわち、ハイパスフィルタHF2は、当該検出信号から第1周波数以下の成分を除去した信号を、新たな検出信号として全波整流器FR2に入力する。 In addition, in the signal processing unit PR, the high-pass filter HF2 removes DC components from the detection signal input from the calculation unit O2. That is, the high-pass filter HF2 removes components below the first frequency from the detection signal, and inputs the resultant signal to the full-wave rectifier FR2 as a new detection signal.

また、信号処理部PRでは、全波整流器FR2は、ハイパスフィルタHF2から入力された検出信号を全波整流し、全波整流した後の信号を新たな検出信号として演算部O5に入力する。 In addition, in the signal processing unit PR, the full-wave rectifier FR2 full-wave rectifies the detection signal input from the high-pass filter HF2, and inputs the full-wave rectified signal to the calculation unit O5 as a new detection signal.

また、信号処理部PRでは、演算部O5は、全波整流器FR1から入力された検出信号と、全波整流器FR2から入力された検出信号とを加算する。演算部O5は、加算した後の検出信号を演算部O6に入力する。 In the signal processing unit PR, the calculation unit O5 adds the detection signal input from the full-wave rectifier FR1 and the detection signal input from the full-wave rectifier FR2. The calculation unit O5 inputs the detection signal after the addition to the calculation unit O6.

また、信号処理部PRでは、ハイパスフィルタHF3は、演算部O4から入力された検出信号から、直流成分を除去する。すなわち、ハイパスフィルタHF3は、当該検出信号から第1周波数以下の成分を除去した信号を、新たな検出信号として全波整流器FR3に入力する。 In addition, in the signal processing unit PR, the high-pass filter HF3 removes DC components from the detection signal input from the calculation unit O4. That is, the high-pass filter HF3 removes components below the first frequency from the detection signal, and inputs the resultant signal to the full-wave rectifier FR3 as a new detection signal.

また、信号処理部PRでは、全波整流器FR3は、ハイパスフィルタHF3から入力された検出信号を全波整流し、全波整流した後の信号を新たな検出信号として演算部O6に入力する。 In addition, in the signal processing unit PR, the full-wave rectifier FR3 full-wave rectifies the detection signal input from the high-pass filter HF3, and inputs the full-wave rectified signal to the calculation unit O6 as a new detection signal.

また、信号処理部PRでは、演算部O6は、演算部O5から入力された検出信号と、全波整流器FR3から入力された検出信号とを加算する。演算部O6は、加算した後の検出信号をハイパスフィルタHF4に入力する。 In the signal processing unit PR, the calculation unit O6 adds the detection signal input from the calculation unit O5 and the detection signal input from the full-wave rectifier FR3. The calculation unit O6 inputs the detection signal after the addition to the high-pass filter HF4.

また、信号処理部PRでは、ハイパスフィルタHF4は、演算部O6から入力された検出信号から、直流成分を除去する。すなわち、ハイパスフィルタHF4は、当該検出信号から第1周波数以下の成分を除去した信号を、新たな検出信号としてヒステリシスコンパレータHCに入力する。 In addition, in the signal processing unit PR, the high-pass filter HF4 removes DC components from the detection signal input from the calculation unit O6. That is, the high-pass filter HF4 removes components below the first frequency from the detection signal, and inputs the signal to the hysteresis comparator HC as a new detection signal.

また、ヒステリシスコンパレータHCは、第1閾値と、第1閾値よりも低い第2閾値との2つの閾値を有する。信号処理部PRでは、ヒステリシスコンパレータHCは、ハイパスフィルタHF4から入力された検出信号の信号レベルが、第1閾値を超えて大きい場合、又は、第2閾値を超えて小さい場合、シグナルであると判定し、Lレベルの信号をインバータIVに入力する。一方、ヒステリシスコンパレータHCは、ハイパスフィルタHF4から入力された検出信号の信号レベルが、第1閾値と第2閾値との間の範囲内である場合、ノイズであると判定し、Hレベルの信号をインバータIVに入力する。これにより、勾配磁界センサ12は、当該検出信号がノイズであるか否かを判定することができ、その結果、検出対象物を精度よく検出することができる。 The hysteresis comparator HC also has two thresholds: a first threshold and a second threshold lower than the first threshold. In the signal processing unit PR, the hysteresis comparator HC determines that the detection signal input from the high-pass filter HF4 is a signal when the signal level is greater than the first threshold or greater than the second threshold, and inputs an L-level signal to the inverter IV. On the other hand, the hysteresis comparator HC determines that the detection signal input from the high-pass filter HF4 is noise when the signal level is within the range between the first and second thresholds, and inputs an H-level signal to the inverter IV. This allows the gradient magnetic field sensor 12 to determine whether the detection signal is noise or not, and as a result, it can detect the detection target with high accuracy.

また、信号処理部PRでは、インバータIVは、ヒステリシスコンパレータHCからHレベルの信号が入力された場合、Lレベルの信号を出力端子PR5から非検出信号として出力する。一方、インバータIVは、ヒステリシスコンパレータHCからLレベルの信号が入力された場合、Hレベルの信号を検出信号として出力端子PR5から出力する。従って、勾配磁界センサ12は、検出対象物を検出した場合、Hレベルの信号を検出信号として出力する。なお、インバータIVは、情報処理装置20への検出信号としてHレベルの信号を出力した方が情報処理装置20側で扱いやすいと考えられるため、勾配磁界センサ12に備えられている。このため、勾配磁界センサ12は、インバータIVを備えない構成であってもよい。この場合、勾配磁界センサ12は、Lレベルの信号を検出信号として出力する。 In the signal processing unit PR, when an H-level signal is input from the hysteresis comparator HC, the inverter IV outputs an L-level signal from the output terminal PR5 as a non-detection signal. On the other hand, when an L-level signal is input from the hysteresis comparator HC, the inverter IV outputs an H-level signal from the output terminal PR5 as a detection signal. Therefore, when the gradient magnetic field sensor 12 detects an object to be detected, it outputs an H-level signal as a detection signal. The inverter IV is provided in the gradient magnetic field sensor 12 because it is considered that it is easier for the information processing device 20 to handle if an H-level signal is output as a detection signal to the information processing device 20. Therefore, the gradient magnetic field sensor 12 may be configured not to include the inverter IV. In this case, the gradient magnetic field sensor 12 outputs an L-level signal as a detection signal.

なお、信号処理部PRでは、ヒステリシスコンパレータHCは、ハイパスフィルタHF4から入力された検出信号の信号レベルが、第1閾値を超えて大きい場合、又は、第2閾値を超えて小さい場合、シグナルであると判定し、Hレベルの信号を出力端子PR5から検出信号として出力する構成であってもよい。この場合、ヒステリシスコンパレータHCは、ハイパスフィルタHF4から入力された検出信号の信号レベルが、第1閾値と第2閾値との間の範囲内である場合、ノイズであると判定し、Lレベルの信号を出力端子PR5から非検出信号として出力する。そして、この場合、信号処理部PRは、インバータIVを備えない。 In the signal processing unit PR, the hysteresis comparator HC may be configured to determine that the detection signal input from the high-pass filter HF4 is a signal when its signal level exceeds a first threshold value or exceeds a second threshold value and outputs an H-level signal from the output terminal PR5 as the detection signal. In this case, the hysteresis comparator HC determines that the detection signal input from the high-pass filter HF4 is noise when its signal level is within the range between the first and second threshold values, and outputs an L-level signal from the output terminal PR5 as a non-detection signal. In this case, the signal processing unit PR does not include an inverter IV.

また、信号処理部PRでは、ヒステリシスコンパレータHCは、ハイパスフィルタHF4から入力された検出信号の信号レベルが、第1閾値を超えて大きい場合、又は、第2閾値を超えて小さい場合、シグナルであると判定し、Hレベルの信号をインバータIVに入力する構成であってもよい。この場合、ヒステリシスコンパレータHCは、ハイパスフィルタHF4から入力された検出信号の信号レベルが、第1閾値と第2閾値との間の範囲内である場合、ノイズであると判定し、Lレベルの信号をインバータIVに入力する。そして、この場合、インバータIVは、ヒステリシスコンパレータHCからLレベルの信号が入力された場合、Hレベルの信号を出力端子PR5から非検出信号として出力し、ヒステリシスコンパレータHCからHレベルの信号が入力された場合、Lレベルの信号を検出信号として出力端子PR5から出力する。 In addition, in the signal processing unit PR, the hysteresis comparator HC may be configured to determine that the detection signal input from the high-pass filter HF4 is a signal when the signal level is greater than the first threshold or greater than the second threshold, and input an H-level signal to the inverter IV. In this case, the hysteresis comparator HC determines that the detection signal input from the high-pass filter HF4 is noise when the signal level is within the range between the first and second thresholds, and inputs an L-level signal to the inverter IV. In this case, when an L-level signal is input from the hysteresis comparator HC, the inverter IV outputs an H-level signal from the output terminal PR5 as a non-detection signal, and when an H-level signal is input from the hysteresis comparator HC, the inverter IV outputs an L-level signal from the output terminal PR5 as a detection signal.

また、信号処理部PRでは、ヒステリシスコンパレータHCは、ハイパスフィルタHF4から入力された検出信号の信号レベルが、第1閾値を超えて大きい場合、又は、第2閾値を超えて小さい場合、シグナルであると判定し、Lレベルの信号を出力端子PR5から検出信号として出力する構成であってもよい。この場合、ヒステリシスコンパレータHCは、ハイパスフィルタHF4から入力された検出信号の信号レベルが、第1閾値と第2閾値との間の範囲内である場合、ノイズであると判定し、Hレベルの信号を出力端子PR5から非検出信号として出力する。そして、この場合、信号処理部PRは、インバータIVを備えない。 In addition, in the signal processing unit PR, the hysteresis comparator HC may be configured to determine that the detection signal input from the high-pass filter HF4 is a signal when its signal level exceeds a first threshold value or exceeds a second threshold value and outputs an L-level signal from the output terminal PR5 as the detection signal. In this case, the hysteresis comparator HC determines that the detection signal input from the high-pass filter HF4 is noise when its signal level is within the range between the first and second threshold values, and outputs an H-level signal from the output terminal PR5 as a non-detection signal. In this case, the signal processing unit PR does not include an inverter IV.

ここで、検出コイルCL2nと差動接続された検出コイルCL1nから出力される差動信号の電圧と、勾配磁界センサ12の不感帯との関係について説明する。図6は、勾配磁界センサ12に対する検出対象物の相対的な位置を変化させながら、検出コイルCL2nと差動接続された検出コイルCL1nから出力される差動信号の電圧をプロットしたグラフの一例を示す図である。図6に示したグラフの横軸は、直交方向から第1センサヘッドS1及び第2センサヘッドS2を見た場合における検出コイルCL12と検出コイルCL13との境界を横軸の原点とし、横軸の原点からの正負それぞれの方向への距離を示す。また、当該グラフの縦軸は、検出コイルCL21と差動接続された検出コイルCL11、検出コイルCL22と差動接続された検出コイルCL12、検出コイルCL23と差動接続された検出コイルCL13、検出コイルCL24と差動接続された検出コイルCL14のそれぞれから出力される差動信号の電圧を示す。ただし、これらの差動信号の電圧の極性は、Peak to Peakで定義されている。具体的には、この一例では、検出コイルCL1nの誘起電圧の極性が正の場合におけるこれら差動信号の電圧の極性が、正として定義されている。また、当該グラフにおける曲線F1は、第1センサヘッドS1及び第2センサヘッドS2のそれぞれと検出対象物との間の距離を一定に保ちながら、第1センサヘッドS1及び第2センサヘッドS2の先端側から第1センサヘッドS1及び第2センサヘッドS2の基端側まで検出対象物を移動させた場合において、検出コイルCL21と差動接続された検出コイルCL11から出力される差動信号の電圧をプロットした各点を順に繋いだ曲線である。また、当該グラフにおける曲線F2は、当該場合において、検出コイルCL22と差動接続された検出コイルCL12から出力される差動信号の電圧をプロットした各点を順に繋いだ曲線である。また、当該グラフにおける曲線F3は、当該場合において、検出コイルCL23と差動接続された検出コイルCL13から出力される差動信号の電圧をプロットした各点を順に繋いだ曲線である。また、当該グラフにおける曲線F4は、当該場合において、検出コイルCL24と差動接続された検出コイルCL14から出力される差動信号の電圧をプロットした各点を順に繋いだ曲線である。 Here, the relationship between the voltage of the differential signal output from the detection coil CL1n differentially connected to the detection coil CL2n and the dead zone of the gradient magnetic field sensor 12 will be described. FIG. 6 is a diagram showing an example of a graph plotting the voltage of the differential signal output from the detection coil CL1n differentially connected to the detection coil CL2n while changing the relative position of the detection object with respect to the gradient magnetic field sensor 12. The horizontal axis of the graph shown in FIG. 6 indicates the distance in each of the positive and negative directions from the origin of the horizontal axis, which is the boundary between the detection coil CL12 and the detection coil CL13 when the first sensor head S1 and the second sensor head S2 are viewed from the orthogonal direction. In addition, the vertical axis of the graph indicates the voltage of the differential signal output from each of the detection coil CL11 differentially connected to the detection coil CL21, the detection coil CL12 differentially connected to the detection coil CL22, the detection coil CL13 differentially connected to the detection coil CL23, and the detection coil CL14 differentially connected to the detection coil CL24. However, the polarity of the voltage of these differential signals is defined as peak to peak. Specifically, in this example, the polarity of the voltage of these differential signals is defined as positive when the polarity of the induced voltage of the detection coil CL1n is positive. Also, the curve F1 in the graph is a curve that connects in order each point on which the voltage of the differential signal output from the detection coil CL11 differentially connected to the detection coil CL21 is plotted when the detection object is moved from the tip side of the first sensor head S1 and the second sensor head S2 to the base side of the first sensor head S1 and the second sensor head S2 while keeping the distance between each of the first sensor head S1 and the second sensor head S2 and the detection object constant. Also, the curve F2 in the graph is a curve that connects in order each point on which the voltage of the differential signal output from the detection coil CL12 differentially connected to the detection coil CL22 is plotted in the case. Also, the curve F3 in the graph is a curve that connects in order the points on which the voltage of the differential signal output from the detection coil CL13 that is differentially connected to the detection coil CL23 is plotted in the case. Also, the curve F4 in the graph is a curve that connects in order the points on which the voltage of the differential signal output from the detection coil CL14 that is differentially connected to the detection coil CL24 is plotted in the case.

図6に示したように、勾配磁界センサ12では、従来において横軸の原点の位置に存在した不感帯が存在しない。例えば、横軸の原点から-25[mm]の位置では、曲線F1が示すように、検出コイルCL21と差動接続された検出コイルCL11から出力される差動信号の電圧は、0[mVpp]である。しかしながら、当該位置において、検出コイルCL22と差動接続された検出コイルCL12、検出コイルCL23と差動接続された検出コイルCL13、検出コイルCL24と差動接続された検出コイルCL14のそれぞれから出力される差動信号の電圧は、0[mVpp]ではない。すなわち、これは、勾配磁界センサ12において、当該位置が不感帯ではないことを示している。また、例えば、横軸の原点から-10[mm]の位置では、曲線F2が示すように、検出コイルCL22と差動接続された検出コイルCL12から出力される差動信号の電圧は、0[mVpp]である。しかしながら、当該位置において、検出コイルCL21と差動接続された検出コイルCL11、検出コイルCL23と差動接続された検出コイルCL13、検出コイルCL24と差動接続された検出コイルCL14のそれぞれから出力される差動信号の電圧は、0[mVpp]ではない。すなわち、これは、勾配磁界センサ12において、当該位置も不感帯ではないことを示している。また、例えば、横軸の原点から+5[mm]の位置では、曲線F3が示すように、検出コイルCL23と差動接続された検出コイルCL13から出力される差動信号の電圧は、0[mVpp]である。しかしながら、当該位置において、検出コイルCL21と差動接続された検出コイルCL11、検出コイルCL22と差動接続された検出コイルCL12、検出コイルCL24と差動接続された検出コイルCL14のそれぞれから出力される差動信号の電圧は、0[mVpp]ではない。すなわち、これは、勾配磁界センサ12において、当該位置も不感帯ではないことを示している。また、例えば、横軸の原点から+20[mm]の位置では、曲線F4が示すように、検出コイルCL24と差動接続された検出コイルCL14から出力される差動信号の電圧は、0[mVpp]である。しかしながら、当該位置において、検出コイルCL21と差動接続された検出コイルCL11、検出コイルCL22と差動接続された検出コイルCL12、検出コイルCL23と差動接続された検出コイルCL13のそれぞれから出力される差動信号の電圧は、0[mVpp]ではない。すなわち、これは、勾配磁界センサ12において、当該位置も不感帯ではないことを示している。 As shown in FIG. 6, the gradient magnetic field sensor 12 does not have a dead zone that existed at the origin of the horizontal axis in the past. For example, at a position of -25 [mm] from the origin of the horizontal axis, as shown by the curve F1, the voltage of the differential signal output from the detection coil CL11 differentially connected to the detection coil CL21 is 0 [mVpp]. However, at that position, the voltage of the differential signal output from each of the detection coil CL12 differentially connected to the detection coil CL22, the detection coil CL13 differentially connected to the detection coil CL23, and the detection coil CL14 differentially connected to the detection coil CL24 is not 0 [mVpp]. In other words, this indicates that the position is not a dead zone in the gradient magnetic field sensor 12. Also, for example, at a position of -10 [mm] from the origin of the horizontal axis, as shown by the curve F2, the voltage of the differential signal output from the detection coil CL12 differentially connected to the detection coil CL22 is 0 [mVpp]. However, at this position, the voltage of the differential signal output from each of the detection coil CL11 differentially connected to the detection coil CL21, the detection coil CL13 differentially connected to the detection coil CL23, and the detection coil CL14 differentially connected to the detection coil CL24 is not 0 [mVpp]. That is, this indicates that this position is not a dead zone in the gradient magnetic field sensor 12. Also, for example, at a position +5 [mm] from the origin of the horizontal axis, as shown by the curve F3, the voltage of the differential signal output from the detection coil CL13 differentially connected to the detection coil CL23 is 0 [mVpp]. However, at this position, the voltage of the differential signal output from each of the detection coil CL11 differentially connected to the detection coil CL21, the detection coil CL12 differentially connected to the detection coil CL22, and the detection coil CL14 differentially connected to the detection coil CL24 is not 0 [mVpp]. That is, this indicates that this position is not a dead zone in the gradient magnetic field sensor 12. Also, for example, at a position +20 [mm] from the origin on the horizontal axis, as shown by curve F4, the voltage of the differential signal output from detection coil CL14 differentially connected to detection coil CL24 is 0 [mVpp]. However, at that position, the voltage of the differential signal output from each of detection coil CL11 differentially connected to detection coil CL21, detection coil CL12 differentially connected to detection coil CL22, and detection coil CL13 differentially connected to detection coil CL23 is not 0 [mVpp]. In other words, this indicates that this position is not a dead zone in the gradient magnetic field sensor 12.

このように、勾配磁界センサ12では、4つの差動信号のうちの1つの電圧が0[mVpp]になることがあったとしても、4つの差動信号のうちの残りの3つの電圧が0[mVpp]にならない。このため、勾配磁界センサ12では、不感帯が存在しない。また、勾配磁界センサ12では、第1センサヘッドS1の形状と第2センサヘッドS2の形状とが同じであるため、第1センサヘッドS1の感度分布は、第2センサヘッドS2の感度分布と一致する。これらは、この一例のようにNが4である場合に特有のことではなく、Nが2、3等であっても同様であり、Nが5以上であっても同様である。 In this way, in the gradient magnetic field sensor 12, even if the voltage of one of the four differential signals becomes 0 [mVpp], the voltages of the remaining three of the four differential signals do not become 0 [mVpp]. For this reason, there is no dead zone in the gradient magnetic field sensor 12. Also, in the gradient magnetic field sensor 12, since the shape of the first sensor head S1 and the shape of the second sensor head S2 are the same, the sensitivity distribution of the first sensor head S1 matches the sensitivity distribution of the second sensor head S2. This is not unique to the case where N is 4 as in this example, but is also the same when N is 2, 3, etc., and is also the same when N is 5 or more.

また、図7は、勾配磁界センサ12に対する検出対象物の相対的な位置を変化させながら、演算部O6から出力される検出信号の電圧をプロットしたグラフの一例を示す図である。図7に示したグラフの横軸は、直交方向から第1センサヘッドS1及び第2センサヘッドS2を見た場合における検出コイルCL12と検出コイルCL13との境界を横軸の原点とし、横軸の原点からの正負それぞれの方向への距離を示す。また、当該グラフの縦軸は、演算部O6から出力される検出信号の電圧を示す。また、当該グラフにおける曲線F5は、第1センサヘッドS1及び第2センサヘッドS2のそれぞれと検出対象物との間の距離を一定に保ちながら、第1センサヘッドS1及び第2センサヘッドS2の先端側から第1センサヘッドS1及び第2センサヘッドS2の基端側まで検出対象物を移動させた場合において、演算部O6から出力される検出信号の電圧をプロットした各点を順に繋いだ曲線である。換言すると、曲線F5は、勾配磁界センサ12の感度分布を示す。一方、当該グラフにプロットされた曲線F6は、従来の勾配磁界センサの感度分布を示す。 Figure 7 is a diagram showing an example of a graph in which the voltage of the detection signal output from the calculation unit O6 is plotted while changing the relative position of the detection object with respect to the gradient magnetic field sensor 12. The horizontal axis of the graph shown in Figure 7 indicates the distance in the positive and negative directions from the origin of the horizontal axis, which is the boundary between the detection coil CL12 and the detection coil CL13 when the first sensor head S1 and the second sensor head S2 are viewed from the orthogonal direction. The vertical axis of the graph indicates the voltage of the detection signal output from the calculation unit O6. The curve F5 in the graph is a curve that sequentially connects each point on which the voltage of the detection signal output from the calculation unit O6 is plotted when the detection object is moved from the tip side of the first sensor head S1 and the second sensor head S2 to the base side of the first sensor head S1 and the second sensor head S2 while keeping the distance between each of the first sensor head S1 and the second sensor head S2 and the detection object constant. In other words, the curve F5 indicates the sensitivity distribution of the gradient magnetic field sensor 12. On the other hand, curve F6 plotted on the graph shows the sensitivity distribution of a conventional gradient magnetic field sensor.

図7に示したように、曲線F6が示す電圧は、第1センサヘッドS1及び第2センサヘッドS2の先端から第1センサヘッドS1及び第2センサヘッドS2の基端までの範囲(すなわち、-30[mm]~+30[mm]の範囲)に亘って、曲線F6が示す電圧の最大値の半分の値以上となっている。これは、曲線F6が示す従来の勾配磁界センサの感度分布と異なり、勾配磁界センサ12の感度分布に不感帯が存在しないことを意味する。また、曲線F6が示す感度分布は、勾配磁界センサ12に対する検出対象物の通過位置に応じた不感帯が存在していないことを示す。換言すると、当該感度分布では、勾配磁界センサ12に対する検出対象物の通過位置に応じた感度の落ち込みが抑制されており、勾配磁界センサ12に対する検出対象物の通過位置の違いによる感度の違いが、従来の勾配磁界センサの感度分布と比較して、小さくなっている(従来の勾配磁界センサの感度分布と比較して、均一な感度分布に近づいている)。すなわち、勾配磁界センサ12は、不感帯が生じてしまうことを抑制しつつ、検出対象物の通過位置に応じた感度の変動を抑制することができる。また、勾配磁界センサ12がこのような特徴を有するため、複数の勾配磁界センサ12は、互いのセンサヘッド同士を直交方向において重ならないように配置することで、アレイ化することもできる。 As shown in FIG. 7, the voltage indicated by the curve F6 is more than half the maximum value of the voltage indicated by the curve F6 over the range from the tip of the first sensor head S1 and the second sensor head S2 to the base of the first sensor head S1 and the second sensor head S2 (i.e., the range of -30 [mm] to +30 [mm]). This means that, unlike the sensitivity distribution of the conventional gradient magnetic field sensor indicated by the curve F6, there is no dead zone in the sensitivity distribution of the gradient magnetic field sensor 12. In addition, the sensitivity distribution indicated by the curve F6 indicates that there is no dead zone according to the passing position of the detection object relative to the gradient magnetic field sensor 12. In other words, in this sensitivity distribution, the drop in sensitivity according to the passing position of the detection object relative to the gradient magnetic field sensor 12 is suppressed, and the difference in sensitivity due to the difference in the passing position of the detection object relative to the gradient magnetic field sensor 12 is smaller than that of the conventional gradient magnetic field sensor (approaching a uniform sensitivity distribution compared to the sensitivity distribution of the conventional gradient magnetic field sensor). That is, the gradient magnetic field sensor 12 can suppress the occurrence of dead zones while suppressing the variation in sensitivity according to the passing position of the detection target. In addition, because the gradient magnetic field sensor 12 has such characteristics, multiple gradient magnetic field sensors 12 can be arrayed by arranging the sensor heads so that they do not overlap each other in the orthogonal direction.

なお、この一例では、勾配磁界センサ12の信号処理部PRは、検出回路DT1から出力された検出信号○1と、検出回路DT2から出力された検出信号○2と、検出回路DT3から出力された検出信号○3と、検出回路DT4から出力された検出信号○4とに基づいて、○1+○2、○2+○3、○3+○4、○1+○4の4つの信号を作り、その後、|(○1+○2)-(○3+○4)|と、|○2+○3|と、|○1+○4|との3つの信号を加算する信号処理を行っていた。この信号処理は、トライアンドエラーにより得られた信号処理であり、他の信号処理と比べて、勾配磁界センサ12の感度がよくなることに加えて、勾配磁界センサ12に対する検出対象物の通過位置に応じた感度の変動も小さい。しかしながら、信号処理部PRは、他の信号処理を行う構成であってもよい。この他の信号処理には、○1、○2、○3、○4のそれぞれが示す信号のうちの一部又は全部の減算が含まれてもよい。この場合、信号処理部PRは、減算器を備える。例えば、この場合、信号処理部PRが備える演算部O1~演算部O6のうちの一部又は全部は、減算器であってもよい。 In this example, the signal processing unit PR of the gradient magnetic field sensor 12 creates four signals, ○1 + ○2, ○2 + ○3, ○3 + ○4, and ○1 + ○4, based on the detection signal ○1 output from the detection circuit DT1, the detection signal ○2 output from the detection circuit DT2, the detection signal ○3 output from the detection circuit DT3, and the detection signal ○4 output from the detection circuit DT4, and then performs signal processing to add three signals, |(○1 + ○2) - (○3 + ○4)|, |○2 + ○3|, and |○1 + ○4|. This signal processing is signal processing obtained by trial and error, and in addition to improving the sensitivity of the gradient magnetic field sensor 12 compared to other signal processing, the sensitivity fluctuation according to the passing position of the detection target relative to the gradient magnetic field sensor 12 is also small. However, the signal processing unit PR may be configured to perform other signal processing. This other signal processing may include subtraction of some or all of the signals indicated by ○1, ○2, ○3, and ○4. In this case, the signal processing unit PR includes a subtractor. For example, in this case, some or all of the calculation units O1 to O6 included in the signal processing unit PR may be subtractors.

ここで、演算部O1~演算部O6のような加算器又は減算器を勾配磁界センサ12が備えることにより、勾配磁界センサ12は、擬似的にNの値を小さくすることができる。すなわち、この場合、勾配磁界センサ12は、検出コイルCL1及び検出コイルCL2それぞれの数を、擬似的に少なくすることができる。その結果、勾配磁界センサ12は、ユーザが所望する形状の感度分布で検出対象物の検出を行うことができる。 Here, by equipping the gradient magnetic field sensor 12 with adders or subtractors such as the calculation units O1 to O6, the gradient magnetic field sensor 12 can artificially reduce the value of N. That is, in this case, the gradient magnetic field sensor 12 can artificially reduce the number of detection coils CL1 and detection coils CL2. As a result, the gradient magnetic field sensor 12 can detect the detection target with a sensitivity distribution of the shape desired by the user.

また、増幅部A1~増幅部A4を勾配磁界センサ12が備えることにより、勾配磁界センサ12は、検出回路DT1~検出回路DT4のそれぞれから出力される検出信号の平衡調整を行うことが出来る。 In addition, by providing the amplifiers A1 to A4 in the gradient magnetic field sensor 12, the gradient magnetic field sensor 12 can perform balancing adjustments on the detection signals output from each of the detection circuits DT1 to DT4.

また、全波整流器FR1~全波整流器FR3を勾配磁界センサ12が備えることにより、勾配磁界センサ12は、極性の違いによって検出信号同士が打ち消し合ってしまうことを抑制することができる。 In addition, by providing the gradient magnetic field sensor 12 with full-wave rectifiers FR1 to FR3, the gradient magnetic field sensor 12 can prevent detection signals from canceling each other out due to differences in polarity.

<実施形態の変形例1>
以下、実施形態の変形例1について説明する。なお、実施形態の変形例1では、実施形態と同様な構成部に対して同じ符号を付して説明を省略する。実施形態の変形例1では、勾配磁界センサ12は、信号処理部PRに代えて、差動アンプDFを備える。また、当該変形例1では、一例として、N=2である場合について説明する。すなわち、当該変形例1では、勾配磁界センサ12は、検出コイルCL11~検出コイルCL14のうちの検出コイルCL13及び検出コイルCL14を備えず、検出コイルCL21~検出コイルCL24のうちの検出コイルCL23及び検出コイルCL24を備えず、検出回路DT1~検出回路DT4のうちの検出回路DT3及び検出回路DT4を備えない。図8は、実施形態の変形例1に係る勾配磁界センサ12の構成の一例を示す図である。以下では、説明の便宜上、当該変形例1に係る勾配磁界センサ12を、勾配磁界センサ12Aと称して説明する。
<First Modification of the Embodiment>
The following describes a first modification of the embodiment. In the first modification of the embodiment, the same components as those in the embodiment are denoted by the same reference numerals and the description thereof is omitted. In the first modification of the embodiment, the gradient magnetic field sensor 12 includes a differential amplifier DF instead of the signal processor PR. In the first modification, the case where N=2 is described as an example. That is, in the first modification, the gradient magnetic field sensor 12 does not include the detector coils CL13 and CL14 among the detector coils CL11 to CL14, does not include the detector coils CL23 and CL24 among the detector coils CL21 to CL24, and does not include the detector circuits DT3 and DT4 among the detector circuits DT1 to DT4. FIG. 8 is a diagram showing an example of the configuration of the gradient magnetic field sensor 12 according to the first modification of the embodiment. In the following, for convenience of description, the gradient magnetic field sensor 12 according to the first modification will be referred to as the gradient magnetic field sensor 12A.

図8に示したように、実施形態の変形例1では、検出回路DT1の出力端子DT13は、伝送路を介して、差動アンプDFが有する入力端子DF1と接続される。また、検出回路DT2の出力端子DT23は、伝送路を介して、差動アンプDFが有する入力端子DF2と接続される。そして、差動アンプDFが有する出力端子DF3は、伝送路を介して、検出信号出力端子CT2と接続される。なお、検出回路DT1と差動アンプDFとの間には、勾配磁界センサ12Aが有する機能を損なわない範囲内において、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。また、検出回路DT2と差動アンプDFとの間には、勾配磁界センサ12Aが有する機能を損なわない範囲内において、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。 As shown in FIG. 8, in the first modified embodiment, the output terminal DT13 of the detection circuit DT1 is connected to the input terminal DF1 of the differential amplifier DF via a transmission line. The output terminal DT23 of the detection circuit DT2 is connected to the input terminal DF2 of the differential amplifier DF via a transmission line. The output terminal DF3 of the differential amplifier DF is connected to the detection signal output terminal CT2 via a transmission line. Note that other circuit elements, other devices, etc. may be connected between the detection circuit DT1 and the differential amplifier DF as long as the functions of the gradient magnetic field sensor 12A are not impaired. Note that other circuit elements, other devices, etc. may be connected between the detection circuit DT2 and the differential amplifier DF as long as the functions of the gradient magnetic field sensor 12A are not impaired.

このような構成の勾配磁界センサ12Aにおいて、検出回路DT1は、入力された差動信号Vout1に応じた検出信号を差動アンプDFに入力する。 In the gradient magnetic field sensor 12A configured in this way, the detection circuit DT1 inputs a detection signal corresponding to the input differential signal Vout1 to the differential amplifier DF.

また、勾配磁界センサ12Aにおいて、検出回路DT2は、入力された差動信号Vout2に応じた検出信号を差動アンプDFに入力する。 In addition, in the gradient magnetic field sensor 12A, the detection circuit DT2 inputs a detection signal corresponding to the input differential signal Vout2 to the differential amplifier DF.

差動アンプDFは、検出回路DT1から入力された検出信号と、検出回路DT2から入力された検出信号との差動信号を新たな検出信号として、検出信号出力端子CT2に出力する。 The differential amplifier DF outputs the differential signal between the detection signal input from the detection circuit DT1 and the detection signal input from the detection circuit DT2 as a new detection signal to the detection signal output terminal CT2.

このような動作によって、勾配磁界センサ12Aは、実施形態に係る勾配磁界センサ12と同様に、不感帯が生じてしまうことを抑制しつつ、検出対象物の通過位置に応じた感度の変動を抑制することができる。また、勾配磁界センサ12Aは、実施形態に係る勾配磁界センサ12と同様に、勾配磁界コイル等によって生じるような一様勾配磁界を検出してしまうことを抑制することができる。 By this operation, the gradient magnetic field sensor 12A, like the gradient magnetic field sensor 12 according to the embodiment, can suppress the occurrence of dead zones while suppressing the variation in sensitivity according to the passing position of the detection target. Also, like the gradient magnetic field sensor 12 according to the embodiment, the gradient magnetic field sensor 12A can suppress the detection of a uniform gradient magnetic field such as that generated by a gradient magnetic field coil or the like.

図9は、一様勾配磁界が印加された領域内に配置された勾配磁界センサ12により直交方向に移動する所定の磁気モーメントが検出された場合において検出回路DT1、検出回路DT2、差動アンプDFのそれぞれから出力される検出信号の一例を示す図である。ただし、図9は、シミュレーションによって得られた検出信号を示している。図9に示したグラフの横軸は、経過時間を示す。ただし、当該グラフの横軸の原点は、第1センサヘッドS1と第2センサヘッドS2との両方から等距離になる位置を磁気モーメントが通過したタイミングを示す。当該グラフの縦軸は、検出回路DT1、検出回路DT2、差動アンプDFのそれぞれから出力される検出信号の電圧を示す。また、当該グラフにプロットされた曲線F7は、検出回路DT1から出力される検出信号の電圧の変化を示す。また、当該グラフにプロットされた曲線F8は、検出回路DT2から出力される検出信号の電圧の変化を示す。また、当該グラフにプロットされた曲線F9は、差動アンプDFから出力される検出信号の変化を示す。図9に示したように、当該グラフの横軸の原点周り以外では、曲線F7及び曲線F8は、ほぼ重なっている。そして、当該グラフの横軸の原点周り以外では、曲線F7及び曲線F8は、正弦波状の曲線となっている。これは、検出コイルCL11、検出コイルCL12、検出コイルCL21、検出コイルCL22のそれぞれが、一様勾配磁界を検出しているためである。一方、当該グラフの横軸の原点周りでは、曲線F7及び曲線F8は、磁気モーメントの検出に応じて、ピークを形作っている。ここで、差動アンプDFは、曲線F7が示す検出信号と、曲線F8が示す検出信号との差動信号を出力する。このため、曲線F9は、曲線F7と曲線F8との差分になっている。その結果、曲線F9では、当該グラフの横軸の原点周り以外では、電圧が0[V]になっている。これは、勾配磁界センサ12Aが一様勾配磁界を検出せず、磁気モーメントのみを検出していることを示している。 9 is a diagram showing an example of detection signals output from the detection circuit DT1, the detection circuit DT2, and the differential amplifier DF when a predetermined magnetic moment moving in an orthogonal direction is detected by the gradient magnetic field sensor 12 arranged in the region where the uniform gradient magnetic field is applied. However, FIG. 9 shows detection signals obtained by simulation. The horizontal axis of the graph shown in FIG. 9 indicates elapsed time. However, the origin of the horizontal axis of the graph indicates the timing when the magnetic moment passes a position equidistant from both the first sensor head S1 and the second sensor head S2. The vertical axis of the graph indicates the voltage of the detection signal output from each of the detection circuit DT1, the detection circuit DT2, and the differential amplifier DF. In addition, the curve F7 plotted on the graph indicates the change in the voltage of the detection signal output from the detection circuit DT1. In addition, the curve F8 plotted on the graph indicates the change in the voltage of the detection signal output from the detection circuit DT2. In addition, the curve F9 plotted on the graph indicates the change in the detection signal output from the differential amplifier DF. As shown in FIG. 9, the curves F7 and F8 are almost overlapped except around the origin of the horizontal axis of the graph. The curves F7 and F8 are sinusoidal curves except around the origin of the horizontal axis of the graph. This is because the detection coils CL11, CL12, CL21, and CL22 detect the uniform gradient magnetic field. Meanwhile, the curves F7 and F8 form peaks in response to the detection of the magnetic moment around the origin of the horizontal axis of the graph. Here, the differential amplifier DF outputs a differential signal between the detection signal indicated by the curve F7 and the detection signal indicated by the curve F8. Therefore, the curve F9 is the difference between the curves F7 and F8. As a result, the voltage of the curve F9 is 0 [V] except around the origin of the horizontal axis of the graph. This indicates that the gradient magnetic field sensor 12A does not detect the uniform gradient magnetic field, but only detects the magnetic moment.

図10は、一様勾配磁界が印加された領域内に勾配磁界センサ12が配置されている場合において検出回路DT1、検出回路DT2、差動アンプDFのそれぞれから出力される検出信号の他の例を示す図である。ただし、図10に示した例では、検出回路DT1及び検出回路DT2から、一様勾配磁界において発生すると推定される正弦波の信号を試験的な検出信号として出力させている。図10に示したグラフの横軸は、経過時間を示す。また、当該グラフの縦軸は、検出回路DT1、検出回路DT2、差動アンプDFのそれぞれから出力される検出信号の電圧を示す。また、当該グラフにプロットされた曲線F10は、検出回路DT1から出力される検出信号の電圧の変化を示す。また、当該グラフにプロットされた曲線F11は、検出回路DT2から出力される検出信号の電圧の変化を示す。また、当該グラフにプロットされた曲線F12は、差動アンプDFから出力される検出信号の変化を示す。この場合も、当該グラフに示したように、差動アンプDFから出力される検出信号の変化を示す曲線である曲線F12は、曲線F10と曲線F11との差分となっている。その結果、曲線F12では、図10において見えている全範囲において、電圧が0[V]になっている。 Figure 10 is a diagram showing another example of detection signals output from each of the detection circuit DT1, the detection circuit DT2, and the differential amplifier DF when the gradient magnetic field sensor 12 is placed in an area where a uniform gradient magnetic field is applied. However, in the example shown in Figure 10, the detection circuit DT1 and the detection circuit DT2 output a sine wave signal estimated to be generated in a uniform gradient magnetic field as a test detection signal. The horizontal axis of the graph shown in Figure 10 indicates the elapsed time. The vertical axis of the graph indicates the voltage of the detection signal output from each of the detection circuit DT1, the detection circuit DT2, and the differential amplifier DF. The curve F10 plotted on the graph indicates the change in the voltage of the detection signal output from the detection circuit DT1. The curve F11 plotted on the graph indicates the change in the voltage of the detection signal output from the detection circuit DT2. The curve F12 plotted on the graph indicates the change in the detection signal output from the differential amplifier DF. In this case, as shown in the graph, curve F12, which is a curve showing the change in the detection signal output from the differential amplifier DF, is the difference between curve F10 and curve F11. As a result, in curve F12, the voltage is 0 [V] over the entire range visible in FIG. 10.

図11は、一様勾配磁界が印加された領域内に勾配磁界センサ12が配置されている場合において検出回路DT1、検出回路DT2、差動アンプDFのそれぞれから出力される検出信号の更に他の例を示す図である。ただし、図11に示した例では、実際に第1センサヘッドS1及び第2センサヘッドS2により一様勾配磁界が検出された場合において検出回路DT1、検出回路DT2、差動アンプDFのそれぞれから出力される検出信号を示している。図11に示したグラフの横軸は、経過時間を示す。また、当該グラフの縦軸は、検出回路DT1、検出回路DT2、差動アンプDFのそれぞれから出力される検出信号の電圧を示す。また、当該グラフにプロットされた曲線F13は、検出回路DT1から出力される検出信号の電圧の変化を示す。また、当該グラフにプロットされた曲線F14は、検出回路DT2から出力される検出信号の電圧の変化を示す。また、当該グラフにプロットされた曲線F15は、差動アンプDFから出力される検出信号の変化を示す。この場合も、当該グラフに示したように、差動アンプDFから出力される検出信号の変化を示す曲線である曲線F15は、曲線F13と曲線F14との差分となっている。その結果、曲線F15では、図11において見えている全範囲において、電圧が0[V]になっている。これは、実際の勾配磁界センサ12Aでも一様勾配磁界を検出しないことを示している。 Figure 11 is a diagram showing yet another example of detection signals output from the detection circuit DT1, the detection circuit DT2, and the differential amplifier DF when the gradient magnetic field sensor 12 is arranged in an area where a uniform gradient magnetic field is applied. However, the example shown in Figure 11 shows detection signals output from the detection circuit DT1, the detection circuit DT2, and the differential amplifier DF when a uniform gradient magnetic field is actually detected by the first sensor head S1 and the second sensor head S2. The horizontal axis of the graph shown in Figure 11 indicates elapsed time. The vertical axis of the graph indicates the voltage of the detection signal output from the detection circuit DT1, the detection circuit DT2, and the differential amplifier DF. The curve F13 plotted on the graph indicates the change in the voltage of the detection signal output from the detection circuit DT1. The curve F14 plotted on the graph indicates the change in the voltage of the detection signal output from the detection circuit DT2. The curve F15 plotted on the graph indicates the change in the detection signal output from the differential amplifier DF. In this case, as shown in the graph, curve F15, which is a curve showing the change in the detection signal output from the differential amplifier DF, is the difference between curve F13 and curve F14. As a result, in curve F15, the voltage is 0 [V] over the entire range visible in FIG. 11. This indicates that the actual gradient magnetic field sensor 12A does not detect a uniform gradient magnetic field.

以上のように、勾配磁界センサ12Aは、勾配磁界コイル等によって生じるような一様勾配磁界を検出してしまうことを抑制することができる。 As described above, the gradient magnetic field sensor 12A can suppress the detection of a uniform gradient magnetic field such as that generated by a gradient magnetic field coil, etc.

ここで、勾配磁界センサ12Aにおいて一様勾配磁界が検出されてしまうことが抑制される原理について説明する。なお、この原理は、実施形態に係る勾配磁界センサ12において一様勾配磁界が検出されてしまうことが抑制される原理と同じである。 Here, the principle by which the gradient magnetic field sensor 12A is prevented from detecting a uniform gradient magnetic field will be described. Note that this principle is the same as the principle by which the gradient magnetic field sensor 12 according to the embodiment is prevented from detecting a uniform gradient magnetic field.

<勾配磁界センサ12において一様勾配磁界が検出されてしまうことが抑制される原理>
以下では、一例として、一様磁界及び一様勾配磁界が勾配磁界センサ12Aに印加されているとともに、所定の磁気モーメントが勾配磁界センサ12Aの検出領域内を搬送される場合を考える。また、以下では、説明の便宜上、時刻tにおいて磁気モーメントから第1センサヘッドS1に印加される磁界の強さをB(t)、時刻tにおいて磁気モーメントから第2センサヘッドS2に印加される磁界の強さをB(t)、時刻tにおいて第1センサヘッドS1及び第2センサヘッドS2に印加される一様磁界の強さをB(t)、時刻tにおける第1センサヘッドS1に印加される一様勾配磁界の強さをBg1(t)、時刻tにおいて第2センサヘッドS2に印加される一様勾配磁界の強さをBg2(t)によって表す。
<Principle of suppressing detection of uniform gradient magnetic field by gradient magnetic field sensor 12>
In the following, as an example, a case will be considered in which a uniform magnetic field and a uniform gradient magnetic field are applied to the gradient magnetic field sensor 12A, and a predetermined magnetic moment is transported within the detection area of the gradient magnetic field sensor 12A. In addition, in the following, for convenience of explanation, the strength of the magnetic field applied from the magnetic moment to the first sensor head S1 at time t will be represented by B 1 (t), the strength of the magnetic field applied from the magnetic moment to the second sensor head S2 at time t will be represented by B 2 (t), the strength of the uniform magnetic field applied to the first sensor head S1 and the second sensor head S2 at time t will be represented by B u (t), the strength of the uniform gradient magnetic field applied to the first sensor head S1 at time t will be represented by B g1 (t), and the strength of the uniform gradient magnetic field applied to the second sensor head S2 at time t will be represented by B g2 (t).

この場合、時刻tにおいて検出コイルCL11に誘起された第1誘起電圧V11(t)、及び、時刻tにおいて検出コイルCL12に誘起された第1誘起電圧V12(t)は、以下の式(1)によって表される。時刻tにおいて検出コイルCL21に誘起された第2誘起電圧V21(t)、及び、時刻tにおいて検出コイルCL22に誘起された第2誘起電圧V22(t)は、以下の式(2)によって表される。 In this case, the first induced voltage V11 (t) induced in the detection coil CL11 at time t and the first induced voltage V12 (t) induced in the detection coil CL12 at time t are expressed by the following formula (1). The second induced voltage V21 (t) induced in the detection coil CL21 at time t and the second induced voltage V22 (t) induced in the detection coil CL22 at time t are expressed by the following formula (2).

Figure 0007701233000001
Figure 0007701233000001
Figure 0007701233000002
Figure 0007701233000002

ここで、上記の式(1)及び式(2)におけるκは、磁界の強さを電圧に変換する比例定数を示す。また、上記の式(1)及び式(2)におけるNは、検出コイルCL11、検出コイルCL12、検出コイルCL21、検出コイルCL22それぞれの巻き数を示す。また、上記の式(1)及び式(2)におけるSは、検出コイルCL11、検出コイルCL12、検出コイルCL21、検出コイルCL22それぞれのコイル面の断面積を示す。あるコイルのコイル面は、当該コイルとして巻回された導体と、当該コイルが有する開口部とを含む厚みを持った仮想的な平面のことである。そして、当該コイル面の断面積は、当該平面の上面又は下面の面積のことである。 Here, κ in the above formulas (1) and (2) represents a proportional constant for converting the strength of the magnetic field into a voltage. In addition, Nc in the above formulas (1) and (2) represents the number of turns of each of the detection coils CL11, CL12, CL21, and CL22. In addition, S in the above formulas (1) and (2) represents the cross-sectional area of the coil surface of each of the detection coils CL11, CL12, CL21, and CL22. The coil surface of a certain coil is a virtual plane having a thickness that includes the conductor wound as the coil and the opening of the coil. The cross-sectional area of the coil surface is the area of the upper or lower surface of the plane.

検出対象物の通過位置xに応じた検出コイルCL11による磁気モーメントの検出感度をα11、検出対象物の通過位置xに応じた検出コイルCL12による磁気モーメントの検出感度をα12、検出対象物の通過位置xに応じた検出コイルCL21による磁気モーメントの検出感度をα21、検出対象物の通過位置xに応じた検出コイルCL22による磁気モーメントの検出感度をα22によって表すと、検出コイルCL11、検出コイルCL12、検出コイルCL21、検出コイルCL22それぞれの検出感度が等しい場合、以下の式(3)が成り立つ。なお、α11、α12、α21、α22のそれぞれは、検出対象物の通過位置xの関数である。 If the detection sensitivity of the magnetic moment by the detection coil CL11 according to the passing position x of the detection object is represented by α11 , the detection sensitivity of the magnetic moment by the detection coil CL12 according to the passing position x of the detection object is represented by α12 , the detection sensitivity of the magnetic moment by the detection coil CL21 according to the passing position x of the detection object is represented by α21 , and the detection sensitivity of the magnetic moment by the detection coil CL22 according to the passing position x of the detection object is represented by α22, when the detection sensitivities of the detection coils CL11, CL12, CL21, and CL22 are equal, the following formula (3) is established. Note that each of α11 , α12 , α21 , and α22 is a function of the passing position x of the detection object.

Figure 0007701233000003
Figure 0007701233000003

この場合、時刻tにおいて検出コイルCL11に誘起された第1誘起電圧と、時刻tにおいて検出コイルCL21に誘起された第2誘起電圧との差動信号V(t)は、以下の式(4)のように表される。また、この場合、時刻tにおいて検出コイルCL12に誘起された第1誘起電圧と、時刻tにおいて検出コイルCL22に誘起された第2誘起電圧との差動信号V(t)は、以下の式(5)のように表される。 In this case, a differential signal V1 (t) between the first induced voltage induced in the detection coil CL11 at time t and the second induced voltage induced in the detection coil CL21 at time t is expressed by the following equation (4): In this case, a differential signal V2(t) between the first induced voltage induced in the detection coil CL12 at time t and the second induced voltage induced in the detection coil CL22 at time t is expressed by the following equation (5):

Figure 0007701233000004
Figure 0007701233000004
Figure 0007701233000005
Figure 0007701233000005

式(4)に示すように、時刻tにおける差動信号V(t)は、時刻tにおいて検出コイルCL11に誘起される第1誘起電圧V11(t)と、時刻tにおいて検出コイルCL21に誘起される第2誘起電圧V21(t)との差により得られる。このため、差動信号V(t)では、一様磁界の強さB(t)の成分がキャンセルアウトしている。また、式(5)に示すように、時刻tにおける差動信号V(t)は、時刻tにおいて検出コイルCL12に誘起される第1誘起電圧V12(t)と、時刻tにおいて検出コイルCL22に誘起される第2誘起電圧V22(t)との差により得られる。このため、差動信号V(t)でも、一様磁界の強さB(t)の成分がキャンセルアウトしている。 As shown in formula (4), the differential signal V 1 (t) at time t is obtained by the difference between the first induced voltage V 11 (t) induced in the detection coil CL11 at time t and the second induced voltage V 21 (t) induced in the detection coil CL21 at time t. Therefore, in the differential signal V 1 (t), the component of the uniform magnetic field strength B u (t) is cancelled out. Also, as shown in formula (5), the differential signal V 2 (t) at time t is obtained by the difference between the first induced voltage V 12 (t) induced in the detection coil CL12 at time t and the second induced voltage V 22 (t) induced in the detection coil CL22 at time t. Therefore, in the differential signal V 2 (t), the component of the uniform magnetic field strength B u (t) is also cancelled out.

そして、時刻tにおいて差動アンプDFから出力される検出信号V(t)は、以下の式(6)に示したように、式(4)に示した差動信号V(t)と、式(5)に示した差動信号V(t)との差により得られる。 Then, the detection signal V 0 (t) output from the differential amplifier DF at time t is obtained from the difference between the differential signal V 1 (t) shown in equation (4) and the differential signal V 2 (t) shown in equation (5), as shown in the following equation (6).

Figure 0007701233000006
Figure 0007701233000006

上記の式(6)に示すように、検出信号V(t)では、一様勾配磁界の強さBg1(t)と、一様勾配磁界の強さBg2(t)との両方がキャンセルアウトしている。これは、勾配磁界センサ12Aでは、一様磁界が検出されてしまうことが抑制されているとともに、一様勾配磁界が検出されてしまうことが抑制されていることを示している。以上のような原理により、勾配磁界センサ12Aは、一様磁界を検出してしまうことを抑制することができるとともに、一様勾配磁界を検出してしまうことを抑制することができる。 As shown in the above formula (6), in the detection signal V 0 (t), both the intensity B g1 (t) of the uniform gradient magnetic field and the intensity B g2 (t) of the uniform gradient magnetic field are cancelled out. This indicates that the gradient magnetic field sensor 12A suppresses the detection of the uniform magnetic field and also suppresses the detection of the uniform gradient magnetic field. Based on the above principle, the gradient magnetic field sensor 12A can suppress the detection of the uniform magnetic field and also suppress the detection of the uniform gradient magnetic field.

<実施形態の変形例2>
以下、実施形態の変形例2について説明する。なお、実施形態の変形例2では、実施形態と同様な構成部に対して同じ符号を付して説明を省略する。また、以下では、説明の便宜上、実施形態の変形例2に係る勾配磁界センサ12を、勾配磁界センサ12Bと称して説明する。また、実施形態の変形例2において説明する事項は、実施形態のみならず、実施形態の変形例1に適用されてもよい。
<Modification 2 of the embodiment>
The second modification of the embodiment will be described below. In the second modification of the embodiment, the same components as those in the embodiment will be denoted by the same reference numerals and will not be described. For ease of explanation, the gradient magnetic field sensor 12 according to the second modification of the embodiment will be referred to as the gradient magnetic field sensor 12B. The matters described in the second modification of the embodiment may be applied not only to the embodiment but also to the first modification of the embodiment.

図12は、勾配磁界センサ12Bの回路構成の一例を示す図である。 Figure 12 shows an example of the circuit configuration of the gradient magnetic field sensor 12B.

勾配磁界センサ12Bは、交流電源接続端子CT1と、第1センサヘッドS1と、第2センサヘッドS2と、第0移相回路PS0と、交流電流制御部CC1と、検出回路DT1と、検出回路DT2と、検出回路DT3と、検出回路DT4と、信号処理部PRと、検出信号出力端子CT2とに加えて、直流電源接続端子CT3と、直流電流制御部CC2を備える。また、直流電流制御部CC2は、入力端子CC21と、出力端子CC22と、出力端子CC23を有する。また、直流電流制御部CC2は、第1可変抵抗VR21と、第1インダクタL1と、第2可変抵抗VR22と、第2インダクタL2を備える。 The gradient magnetic field sensor 12B includes an AC power supply connection terminal CT1, a first sensor head S1, a second sensor head S2, a 0th phase shift circuit PS0, an AC current control unit CC1, a detection circuit DT1, a detection circuit DT2, a detection circuit DT3, a detection circuit DT4, a signal processing unit PR, a detection signal output terminal CT2, a DC power supply connection terminal CT3, and a DC current control unit CC2. The DC current control unit CC2 has an input terminal CC21, an output terminal CC22, and an output terminal CC23. The DC current control unit CC2 includes a first variable resistor VR21, a first inductor L1, a second variable resistor VR22, and a second inductor L2.

また、勾配磁界センサ12Bは、伝送路を介して、交流電源P1に加えて、直流電源P2とも接続される。より具体的には、勾配磁界センサ12Bが有する直流電源接続端子CT3は、伝送路を介して、直流電源P2が有する正極電源端子と接続される。そして、直流電源P2が有する負極電源端子は、伝送路を介して、グラウンドに接地される。ここで、直流電源P2は、如何なる直流電源であってもよい。なお、直流電源接続端子CT3と当該正極電源端子との間には、勾配磁界センサ12Bが有する機能を損なわない範囲内において、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。また、当該負極電源端子とグラウンドとの間には、勾配磁界センサ12Bが有する機能を損なわない範囲内において、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。 The gradient magnetic field sensor 12B is connected to the DC power supply P2 in addition to the AC power supply P1 via a transmission line. More specifically, the DC power supply connection terminal CT3 of the gradient magnetic field sensor 12B is connected to the positive power supply terminal of the DC power supply P2 via a transmission line. The negative power supply terminal of the DC power supply P2 is grounded to the ground via the transmission line. Here, the DC power supply P2 may be any DC power supply. Note that other circuit elements, other devices, etc. may be connected between the DC power supply connection terminal CT3 and the positive power supply terminal as long as the function of the gradient magnetic field sensor 12B is not impaired. Note that other circuit elements, other devices, etc. may be connected between the negative power supply terminal and the ground as long as the function of the gradient magnetic field sensor 12B is not impaired.

また、直流電源接続端子CT3は、伝送路を介して、直流電流制御部CC2が有する入力端子CC21と接続される。なお、直流電源接続端子CT3と直流電流制御部CC2との間には、勾配磁界センサ12Aが有する機能を損なわない範囲内において、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。 The DC power supply connection terminal CT3 is connected to the input terminal CC21 of the DC current control unit CC2 via a transmission line. Note that other circuit elements, other devices, etc. may be connected between the DC power supply connection terminal CT3 and the DC current control unit CC2 as long as the functions of the gradient magnetic field sensor 12A are not impaired.

また、直流電流制御部CC2において、入力端子CC21と出力端子CC22との間には、伝送路を介して、第1可変抵抗VR21と、第1インダクタL1とが直列に接続される。また、直流電流制御部CC2において、入力端子CC21と出力端子CC23との間には、伝送路を介して、第2可変抵抗VR22と、第2インダクタL2とが直列に接続される。なお、入力端子CC21と出力端子CC22との間には、勾配磁界センサ12Aが有する機能を損なわない範囲内において、第1可変抵抗VR21と、第1インダクタL1とともに、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。また、入力端子CC21と出力端子CC22との間において、第1可変抵抗VR21と、第1インダクタL1とは、如何なる順で直列に接続される構成であってもよい。また、入力端子CC21と出力端子CC23との間には、勾配磁界センサ12Aが有する機能を損なわない範囲内において、第2可変抵抗VR22と、第2インダクタL2とともに、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。また、入力端子CC21と出力端子CC23との間において、第2可変抵抗VR22と、第2インダクタL2とは、如何なる順で直列に接続される構成であってもよい。 In addition, in the DC current control unit CC2, the first variable resistor VR21 and the first inductor L1 are connected in series between the input terminal CC21 and the output terminal CC22 via a transmission line. In addition, in the DC current control unit CC2, the second variable resistor VR22 and the second inductor L2 are connected in series between the input terminal CC21 and the output terminal CC23 via a transmission line. Note that, between the input terminal CC21 and the output terminal CC22, other circuit elements, other devices, etc. may be connected together with the first variable resistor VR21 and the first inductor L1 within a range that does not impair the function of the gradient magnetic field sensor 12A. In addition, between the input terminal CC21 and the output terminal CC22, the first variable resistor VR21 and the first inductor L1 may be connected in series in any order. In addition, between the input terminal CC21 and the output terminal CC23, other circuit elements, other devices, etc. may be connected in addition to the second variable resistor VR22 and the second inductor L2, as long as the function of the gradient magnetic field sensor 12A is not impaired. In addition, between the input terminal CC21 and the output terminal CC23, the second variable resistor VR22 and the second inductor L2 may be connected in series in any order.

また、直流電流制御部CC2の出力端子CC22は、交流電流制御部CC1が有する出力端子CC13と第1磁気コアCR1とを接続する伝送路と、他の伝送路を介して接続されている。なお、出力端子CC22と、交流電流制御部CC1が有する出力端子CC13と第1磁気コアCR1とを接続する伝送路との間には、勾配磁界センサ12Aが有する機能を損なわない範囲内において、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。 The output terminal CC22 of the DC current control unit CC2 is connected to the transmission line connecting the output terminal CC13 of the AC current control unit CC1 and the first magnetic core CR1 via another transmission line. Note that other circuit elements, other devices, etc. may be connected between the output terminal CC22 and the transmission line connecting the output terminal CC13 of the AC current control unit CC1 and the first magnetic core CR1, as long as the function of the gradient magnetic field sensor 12A is not impaired.

また、直流電流制御部CC2の出力端子CC23は、交流電流制御部CC1が有する出力端子CC14と第2磁気コアCR2とを接続する伝送路と、他の伝送路を介して接続されている。なお、出力端子CC23と、交流電流制御部CC1が有する出力端子CC14と第2磁気コアCR2とを接続する伝送路との間には、勾配磁界センサ12が有する機能を損なわない範囲内において、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。 The output terminal CC23 of the DC current control unit CC2 is connected to the transmission line connecting the output terminal CC14 of the AC current control unit CC1 and the second magnetic core CR2 via another transmission line. Note that other circuit elements, other devices, etc. may be connected between the output terminal CC23 and the transmission line connecting the output terminal CC14 of the AC current control unit CC1 and the second magnetic core CR2, as long as the function of the gradient magnetic field sensor 12 is not impaired.

次に、勾配磁界センサ12Bの動作について説明する。 Next, we will explain the operation of the gradient magnetic field sensor 12B.

上記のような回路構成の勾配磁界センサ12Bにおいて、直流電源P2は、直流電源接続端子CT3に直流電流を入力する。直流電源接続端子CT3に入力された直流電流は、直流励磁電流として直流電流制御部CC2に入力される。 In the gradient magnetic field sensor 12B having the circuit configuration described above, the DC power supply P2 inputs a DC current to the DC power supply connection terminal CT3. The DC current input to the DC power supply connection terminal CT3 is input to the DC current control unit CC2 as a DC excitation current.

直流電流制御部CC2に入力された直流励磁電流は、第1直流励磁電流DC1と第2直流励磁電流DC2との2つの直流励磁電流に分岐される。 The DC excitation current input to the DC current control unit CC2 is branched into two DC excitation currents: a first DC excitation current DC1 and a second DC excitation current DC2.

直流電流制御部CC2において、第1直流励磁電流DC1は、第1可変抵抗VR21により大きさが調整される。そして、第1直流励磁電流DC1は、出力端子CC22から第1磁気コアCR1に入力する。これにより、4個の検出コイルCL1のうちのn番目の検出コイルCL1nには、第1磁気コアCR1に流れた第1交流励磁電流AC1と、第1磁気コアCR1に流れた第1直流励磁電流DC1と、検出コイルCL1nに印加された磁界の強さとに応じた電圧が誘起される。すなわち、勾配磁界センサ12Bにおいても、当該電圧は、外部から検出コイルCL1nに印加された磁界の強さに応じて変化する。以下では、説明の便宜上、当該電圧を、第3誘起電圧と称して説明する。なお、第1インダクタL1は、DC(Direct Current)カップリングのためのインダクタである。第1インダクタL1の存在により、勾配磁界センサ12Bでは、交流電流が出力端子CC22から入力端子CC21へ流れてしまうことを抑制することができる。 In the DC current control unit CC2, the magnitude of the first DC excitation current DC1 is adjusted by the first variable resistor VR21. The first DC excitation current DC1 is input to the first magnetic core CR1 from the output terminal CC22. As a result, a voltage corresponding to the first AC excitation current AC1 flowing through the first magnetic core CR1, the first DC excitation current DC1 flowing through the first magnetic core CR1, and the strength of the magnetic field applied to the detection coil CL1n is induced in the n-th detection coil CL1n of the four detection coils CL1. That is, in the gradient magnetic field sensor 12B, the voltage also changes according to the strength of the magnetic field applied to the detection coil CL1n from the outside. In the following, for convenience of explanation, the voltage is referred to as the third induced voltage. The first inductor L1 is an inductor for DC (Direct Current) coupling. The presence of the first inductor L1 prevents AC current from flowing from the output terminal CC22 to the input terminal CC21 in the gradient magnetic field sensor 12B.

一方、直流電流制御部CC2において、第2直流励磁電流DC2は、第2可変抵抗VR22により大きさが調整される。そして、第2直流励磁電流DC2は、出力端子CC23から第2磁気コアCR2に入力する。これにより、4個の検出コイルCL2のうちのn番目の検出コイルCL2nには、第2磁気コアCR2に流れた第2交流励磁電流AC2と、第2磁気コアCR2に流れた第2直流励磁電流DC2と、検出コイルCL2nに印加された磁界の強さとに応じた電圧が誘起される。すなわち、勾配磁界センサ12Bにおいても、当該電圧は、外部から検出コイルCL2nに印加された磁界の強さに応じて変化する。以下では、説明の便宜上、当該電圧を、第4誘起電圧と称して説明する。なお、第2インダクタL2は、DCカップリングのためのインダクタである。第2インダクタL2の存在により、勾配磁界センサ12Bでは、交流電流が出力端子CC23から入力端子CC21へ流れてしまうことを抑制することができる。 On the other hand, in the DC current control unit CC2, the magnitude of the second DC excitation current DC2 is adjusted by the second variable resistor VR22. The second DC excitation current DC2 is input from the output terminal CC23 to the second magnetic core CR2. As a result, a voltage is induced in the n-th detection coil CL2n of the four detection coils CL2 according to the second AC excitation current AC2 flowing through the second magnetic core CR2, the second DC excitation current DC2 flowing through the second magnetic core CR2, and the strength of the magnetic field applied to the detection coil CL2n. That is, in the gradient magnetic field sensor 12B, the voltage also changes according to the strength of the magnetic field applied to the detection coil CL2n from the outside. In the following, for convenience of explanation, the voltage is referred to as the fourth induced voltage. The second inductor L2 is an inductor for DC coupling. The presence of the second inductor L2 prevents AC current from flowing from the output terminal CC23 to the input terminal CC21 in the gradient magnetic field sensor 12B.

勾配磁界センサ12Bでは、検出コイルCL11に誘起された第3誘起電圧と、検出コイルCL21に誘起された第4誘起電圧とに応じた信号が、差動信号Vout1として検出回路DT1が有する入力端子DT12に入力する。また、勾配磁界センサ12Bでは、検出コイルCL12に誘起された第3誘起電圧と、検出コイルCL22に誘起された第4誘起電圧とに応じた信号が、差動信号Vout2として検出回路DT2が有する入力端子DT22に入力する。また、勾配磁界センサ12Bでは、検出コイルCL13に誘起された第3誘起電圧と、検出コイルCL23に誘起された第4誘起電圧とに応じた信号が、差動信号Vout3として検出回路DT3が有する入力端子DT32に入力する。また、勾配磁界センサ12Bでは、検出コイルCL14に誘起された第3誘起電圧と、検出コイルCL24に誘起された第4誘起電圧とに応じた信号が、差動信号Vout4として検出回路DT4が有する入力端子DT42に入力する。 In the gradient magnetic field sensor 12B, a signal corresponding to the third induced voltage induced in the detection coil CL11 and the fourth induced voltage induced in the detection coil CL21 is input to the input terminal DT12 of the detection circuit DT1 as a differential signal Vout1. In the gradient magnetic field sensor 12B, a signal corresponding to the third induced voltage induced in the detection coil CL12 and the fourth induced voltage induced in the detection coil CL22 is input to the input terminal DT22 of the detection circuit DT2 as a differential signal Vout2. In the gradient magnetic field sensor 12B, a signal corresponding to the third induced voltage induced in the detection coil CL13 and the fourth induced voltage induced in the detection coil CL23 is input to the input terminal DT32 of the detection circuit DT3 as a differential signal Vout3. In addition, in the gradient magnetic field sensor 12B, a signal corresponding to the third induced voltage induced in the detection coil CL14 and the fourth induced voltage induced in the detection coil CL24 is input as a differential signal Vout4 to an input terminal DT42 of the detection circuit DT4.

なお、検出回路DT1、検出回路DT2、検出回路DT3、検出回路DT4、信号処理部PRのそれぞれの動作については、実施形態において説明した動作と同様の動作である。このため、以下では、これらの動作について、詳細な説明を省略する。 The operations of the detection circuit DT1, the detection circuit DT2, the detection circuit DT3, the detection circuit DT4, and the signal processing unit PR are the same as those described in the embodiment. Therefore, detailed descriptions of these operations will be omitted below.

以上のような構成であっても、勾配磁界センサ12Bは、実施形態に係る勾配磁界センサ12と同様に、不感帯が生じてしまうことを抑制しつつ、着磁された異物の通過位置に応じた感度の変動を抑制することができる。 Even with the above configuration, the gradient magnetic field sensor 12B, like the gradient magnetic field sensor 12 according to the embodiment, can suppress the occurrence of dead zones while suppressing the variation in sensitivity according to the passing position of a magnetized foreign object.

なお、実施形態に係る勾配磁界センサ12、実施形態の変形例1に係る勾配磁界センサ12A、実施形態の変形例2に係る勾配磁界センサ12Bのそれぞれは、第0移相回路PS0を備えない構成であってもよい。 Note that each of the gradient magnetic field sensor 12 according to the embodiment, the gradient magnetic field sensor 12A according to the first modified embodiment, and the gradient magnetic field sensor 12B according to the second modified embodiment may be configured without the zeroth phase shift circuit PS0.

また、実施形態に係る勾配磁界センサ12、実施形態の変形例1に係る勾配磁界センサ12A、実施形態の変形例2に係る勾配磁界センサ12Bのそれぞれは、第1移相回路PS1と第2移相回路PS2とのいずれか一方を備えない構成であってもよい。 In addition, each of the gradient magnetic field sensor 12 according to the embodiment, the gradient magnetic field sensor 12A according to the first modified example of the embodiment, and the gradient magnetic field sensor 12B according to the second modified example of the embodiment may be configured without including either the first phase shift circuit PS1 or the second phase shift circuit PS2.

また、実施形態に係る勾配磁界センサ12、実施形態の変形例1に係る勾配磁界センサ12A、実施形態の変形例2に係る勾配磁界センサ12Bのそれぞれは、第1可変抵抗VR11と第2可変抵抗VR12とのいずれか一方を備えない構成であってもよい。 In addition, each of the gradient magnetic field sensor 12 according to the embodiment, the gradient magnetic field sensor 12A according to the first modified example of the embodiment, and the gradient magnetic field sensor 12B according to the second modified example of the embodiment may be configured without either the first variable resistor VR11 or the second variable resistor VR12.

また、実施形態に係る勾配磁界センサ12、実施形態の変形例1に係る勾配磁界センサ12A、実施形態の変形例2に係る勾配磁界センサ12Bのそれぞれは、第1コンデンサC1と第2コンデンサC2との少なくとも一方を備えない構成であってもよい。ただし、前述した通り、これらはACカップリングのためのコンデンサである。このため、当該勾配磁界センサ12は、第1コンデンサC1と第2コンデンサC2との両方を備えている方が望ましい。 In addition, each of the gradient magnetic field sensor 12 according to the embodiment, the gradient magnetic field sensor 12A according to the first modified embodiment, and the gradient magnetic field sensor 12B according to the second modified embodiment may be configured without at least one of the first capacitor C1 and the second capacitor C2. However, as mentioned above, these are capacitors for AC coupling. For this reason, it is preferable that the gradient magnetic field sensor 12 includes both the first capacitor C1 and the second capacitor C2.

また、実施形態に係る勾配磁界センサ12、実施形態の変形例1に係る勾配磁界センサ12A、実施形態の変形例2に係る勾配磁界センサ12Bのそれぞれでは、交流電流制御部CC1は、第1可変抵抗VR11に代えて、又は、第1可変抵抗VR11に加えて、第1交流励磁電流AC1の振幅を増幅する第1増幅回路を備える構成であってもよい。 In addition, in each of the gradient magnetic field sensor 12 according to the embodiment, the gradient magnetic field sensor 12A according to the first modified embodiment, and the gradient magnetic field sensor 12B according to the second modified embodiment, the AC current control unit CC1 may be configured to include a first amplifier circuit that amplifies the amplitude of the first AC excitation current AC1 instead of the first variable resistor VR11 or in addition to the first variable resistor VR11.

また、実施形態に係る勾配磁界センサ12、実施形態の変形例1に係る勾配磁界センサ12A、実施形態の変形例2に係る勾配磁界センサ12Bのそれぞれでは、交流電流制御部CC1は、第2可変抵抗VR12に代えて、又は、第2可変抵抗VR12に加えて、第2交流励磁電流AC2の振幅を増幅する第2増幅回路を備える構成であってもよい。 In addition, in each of the gradient magnetic field sensor 12 according to the embodiment, the gradient magnetic field sensor 12A according to the first modified embodiment, and the gradient magnetic field sensor 12B according to the second modified embodiment, the AC current control unit CC1 may be configured to include a second amplifier circuit that amplifies the amplitude of the second AC excitation current AC2 instead of or in addition to the second variable resistor VR12.

また、実施形態に係る勾配磁界センサ12、実施形態の変形例1に係る勾配磁界センサ12A、実施形態の変形例2に係る勾配磁界センサ12Bのそれぞれは、交流電流制御部CC1の第1移相回路PS1の移相量、第1可変抵抗VR11の抵抗値、第2移相回路PS2の移相量、第2可変抵抗VR12の抵抗値のそれぞれを調整することにより、第1センサヘッドS1の感度と第2センサヘッドS2の感度とを近づけることができる。すなわち、これにより、実施形態に係る勾配磁界センサ12、実施形態の変形例1に係る勾配磁界センサ12A、実施形態の変形例2に係る勾配磁界センサ12Bのそれぞれは、第1センサヘッドS1の感度と第2センサヘッドS2の感度とを平衡させ、検出対象物を検出する精度を向上させることができる。 In addition, the gradient magnetic field sensor 12 according to the embodiment, the gradient magnetic field sensor 12A according to the modified example 1 of the embodiment, and the gradient magnetic field sensor 12B according to the modified example 2 of the embodiment can adjust the phase shift amount of the first phase shift circuit PS1 of the AC current control unit CC1, the resistance value of the first variable resistor VR11, the phase shift amount of the second phase shift circuit PS2, and the resistance value of the second variable resistor VR12 to bring the sensitivity of the first sensor head S1 and the sensitivity of the second sensor head S2 closer together. In other words, this allows the gradient magnetic field sensor 12 according to the embodiment, the gradient magnetic field sensor 12A according to the modified example 1 of the embodiment, and the gradient magnetic field sensor 12B according to the modified example 2 of the embodiment to balance the sensitivity of the first sensor head S1 and the sensitivity of the second sensor head S2, thereby improving the accuracy of detecting the detection target.

また、上記において説明した第1磁気コアCR1は、直列に接続された2以上の磁性体を含む構成であってもよい。この場合、第1磁気コアCR1は、これら2以上の磁性体のうちの一部又は全部は、非磁性の導体によって直列に接続される構成であってもよい。ここで、例えば、磁性体CR1Aと磁性体CR1Bとの2つの磁性体を第1磁気コアCR1が含んでいる場合、第1磁気コアCR1では、磁性体CR1Aと磁性体CR1Bとは、非磁性の導体によって接続される。そして、磁性体CR1Aが有する端部のうち導体と接続されている端部と反対側の端部には、交流電流制御部CC1の出力端子CC13と接続される端子が設けられる。また、磁性体CR1Bが有する端部のうち導体CR1Cと接続されている端部と反対側の端部には、グラウンドに接地される端子が設けられる。 The first magnetic core CR1 described above may also be configured to include two or more magnetic bodies connected in series. In this case, the first magnetic core CR1 may be configured such that some or all of these two or more magnetic bodies are connected in series by a non-magnetic conductor. Here, for example, when the first magnetic core CR1 includes two magnetic bodies, magnetic body CR1A and magnetic body CR1B, in the first magnetic core CR1, the magnetic body CR1A and magnetic body CR1B are connected by a non-magnetic conductor. Then, a terminal connected to the output terminal CC13 of the AC current control unit CC1 is provided at the end of the magnetic body CR1A opposite to the end connected to the conductor. Also, a terminal grounded to the ground is provided at the end of the magnetic body CR1B opposite to the end connected to the conductor CR1C.

また、上記において説明した第2磁気コアCR2は、直列に接続された2以上の磁性体を含む構成であってもよい。この場合、第2磁気コアCR2は、これら2以上の磁性体のうちの一部又は全部は、非磁性の導体によって直列に接続される構成であってもよい。なお、複数の磁性体を含む第2磁気コアCR2の構成については、複数の磁性体を含む第1磁気コアCR1の構成と同様の構成であるため、詳細な説明を省略する。 The second magnetic core CR2 described above may also be configured to include two or more magnetic bodies connected in series. In this case, the second magnetic core CR2 may be configured such that some or all of these two or more magnetic bodies are connected in series by a non-magnetic conductor. Note that the configuration of the second magnetic core CR2 including multiple magnetic bodies is similar to the configuration of the first magnetic core CR1 including multiple magnetic bodies, so a detailed description will be omitted.

また、上記において説明した第1センサヘッドS1では、第1磁気コアCR1に所定の磁界が印加された場合において検出コイルCL1nから出力される電圧の極性は、第1磁気コアCR1に所定の磁界が印加された場合において、検出コイルCL1n+1から出力される電圧の極性と同じであった。このため、上記において説明した第2センサヘッドS2でも、第2磁気コアCR2に所定の磁界が印加された場合において検出コイルCL2nから出力される電圧の極性は、第2磁気コアCR2に所定の磁界が印加された場合において、検出コイルCL2n+1から出力される電圧の極性と同じであった。これは、図4に示した回路図に応じた信号処理を信号処理部PRが効率よく行えるため、都合がよかったからである。このような事情から、上記において説明した第1センサヘッドS1では、第1磁気コアCR1に所定の磁界が印加された場合において、N個の検出コイルCL1のうちの一部から出力される電圧の極性は、信号処理部PRが行う信号処理の構成に応じて、第1磁気コアCR1に所定の磁界が印加された場合において、N個の検出コイルCL1のうちの残り全部から出力される電圧の極性と異なる構成であってもよい。この場合、上記において説明した第2センサヘッドS2では、第2磁気コアCR2に所定の磁界が印加された場合において、N個の検出コイルCL2のうちの一部から出力される電圧の極性も、信号処理部PRが行う信号処理の構成に応じて、第2磁気コアCR2に所定の磁界が印加された場合において、N個の検出コイルCL2のうちの残り全部から出力される電圧の極性と異なる。例えば、上記において説明した第1センサヘッドS1では、第1磁気コアCR1に所定の磁界が印加された場合において検出コイルCL12から出力される電圧の極性は、信号処理部PRが行う信号処理の構成に応じて、第1磁気コアCR1に所定の磁界が印加された場合において、検出コイルCL11、検出コイルCL13、検出コイルCL14のそれぞれから出力される電圧の極性と異なる構成であってもよい。この場合、上記において説明した第2センサヘッドS2でも、第2磁気コアCR2に所定の磁界が印加された場合において検出コイルCL22から出力される電圧の極性は、第2磁気コアCR2に所定の磁界が印加された場合において、検出コイルCL21、検出コイルCL23、検出コイルCL24のそれぞれから出力される電圧の極性と異なる。また、例えば、上記において説明した第1センサヘッドS1では、第1磁気コアCR1に所定の磁界が印加された場合において検出コイルCL1nから出力される電圧の極性は、信号処理部PRが行う信号処理の構成に応じて、第1磁気コアCR1に所定の磁界が印加された場合において、検出コイルCL1n+1から出力される電圧の極性と異なる構成であってもよい。この場合、上記において説明した第2センサヘッドS2でも、第2磁気コアCR2に所定の磁界が印加された場合において検出コイルCL2nから出力される電圧の極性は、第2磁気コアCR2に所定の磁界が印加された場合において、検出コイルCL2n+1から出力される電圧の極性と異なる。これらにより、実施形態に係る勾配磁界センサ12、実施形態の変形例1に係る勾配磁界センサ12A、実施形態の変形例2に係る勾配磁界センサ12Bのそれぞれは、信号処理部PRの信号処理の効率を向上させることができる。 In addition, in the first sensor head S1 described above, the polarity of the voltage output from the detection coil CL1n when a predetermined magnetic field is applied to the first magnetic core CR1 is the same as the polarity of the voltage output from the detection coil CL1n+1 when a predetermined magnetic field is applied to the first magnetic core CR1. Therefore, in the second sensor head S2 described above, the polarity of the voltage output from the detection coil CL2n when a predetermined magnetic field is applied to the second magnetic core CR2 is the same as the polarity of the voltage output from the detection coil CL2n+1 when a predetermined magnetic field is applied to the second magnetic core CR2. This is because the signal processing unit PR can efficiently perform signal processing according to the circuit diagram shown in FIG. 4, which is convenient. For this reason, in the first sensor head S1 described above, when a predetermined magnetic field is applied to the first magnetic core CR1, the polarity of the voltage output from some of the N detection coils CL1 may be different from the polarity of the voltage output from all the remaining of the N detection coils CL1 when a predetermined magnetic field is applied to the first magnetic core CR1, depending on the configuration of the signal processing performed by the signal processing unit PR. In this case, in the second sensor head S2 described above, when a predetermined magnetic field is applied to the second magnetic core CR2, the polarity of the voltage output from some of the N detection coils CL2 also differs from the polarity of the voltage output from all the remaining of the N detection coils CL2 when a predetermined magnetic field is applied to the second magnetic core CR2, depending on the configuration of the signal processing performed by the signal processing unit PR. For example, in the first sensor head S1 described above, the polarity of the voltage output from the detection coil CL12 when a predetermined magnetic field is applied to the first magnetic core CR1 may be different from the polarity of the voltage output from each of the detection coils CL11, CL13, and CL14 when a predetermined magnetic field is applied to the first magnetic core CR1, depending on the configuration of the signal processing performed by the signal processing unit PR. In this case, in the second sensor head S2 described above, the polarity of the voltage output from the detection coil CL22 when a predetermined magnetic field is applied to the second magnetic core CR2 is also different from the polarity of the voltage output from each of the detection coils CL21, CL23, and CL24 when a predetermined magnetic field is applied to the second magnetic core CR2. Also, for example, in the first sensor head S1 described above, the polarity of the voltage output from the detection coil CL1n when a predetermined magnetic field is applied to the first magnetic core CR1 may be configured to be different from the polarity of the voltage output from the detection coil CL1n+1 when a predetermined magnetic field is applied to the first magnetic core CR1, depending on the configuration of the signal processing performed by the signal processing unit PR. In this case, in the second sensor head S2 described above, the polarity of the voltage output from the detection coil CL2n when a predetermined magnetic field is applied to the second magnetic core CR2 is also different from the polarity of the voltage output from the detection coil CL2n+1 when a predetermined magnetic field is applied to the second magnetic core CR2. As a result, the gradient magnetic field sensor 12 according to the embodiment, the gradient magnetic field sensor 12A according to the first modification of the embodiment, and the gradient magnetic field sensor 12B according to the second modification of the embodiment can each improve the efficiency of the signal processing of the signal processing unit PR.

以上のように、実施形態に係る勾配磁界センサ(上記において説明した例では、勾配磁界センサ12、勾配磁界センサ12A、勾配磁界センサ12B)は、直線形状の部分を有する第1磁気コア(上記において説明した例では、第1磁気コアCR1)と、直線形状の部分を有する第2磁気コア(上記において説明した例では、第2磁気コアCR2)と、第1磁気コアが有する直線形状の部分に順に配置されているN個の第1コイル(上記において説明した例では、4個の検出コイルCL1)と、第2磁気コアが有する直線形状の部分に順に配置されているN個の第2コイル(上記において説明した例では、4個の検出コイルCL2)と、第1磁気コアと第2磁気コアとが設けられる本体部(上記において説明した例では、本体部MB)と、を備え、N個の第1コイルのうち第1磁気コアの先端側からn番目の第1コイル(上記において説明した例では、検出コイルCL1n)は、N個の第2コイルのうち第2磁気コアの先端側からn番目の第2コイル(上記において説明した例では、検出コイルCL2n)と差動接続され、Nは、2以上の整数であり、nは、1以上N以下の範囲内の整数である。これにより、勾配磁界センサは、不感帯が生じてしまうことを抑制しつつ、着磁された異物の通過位置に応じた感度の変動を抑制することができる。 As described above, the gradient magnetic field sensor according to the embodiment (in the examples described above, gradient magnetic field sensor 12, gradient magnetic field sensor 12A, gradient magnetic field sensor 12B) comprises a first magnetic core having a linear portion (in the examples described above, first magnetic core CR1), a second magnetic core having a linear portion (in the examples described above, second magnetic core CR2), N first coils (in the examples described above, four detection coils CL1) arranged in sequence in the linear portion of the first magnetic core, and N detection coils (in the examples described above, four detection coils CL2) arranged in sequence in the linear portion of the second magnetic core. The magnetic field sensor includes N second coils (four detection coils CL2 in the example described above) and a main body (main body MB in the example described above) in which the first magnetic core and the second magnetic core are provided, and the n-th first coil (detection coil CL1n in the example described above) from the tip side of the first magnetic core among the N first coils is differentially connected to the n-th second coil (detection coil CL2n in the example described above) from the tip side of the second magnetic core among the N second coils, where N is an integer of 2 or more and n is an integer in the range of 1 to N. This allows the gradient magnetic field sensor to suppress the occurrence of dead zones while suppressing the fluctuation in sensitivity according to the passing position of a magnetized foreign object.

また、勾配磁界センサでは、第1磁気コアの直線形状の部分は、第2磁気コアの直線形状の部分と略平行である、構成が用いられてもよい。 The gradient magnetic field sensor may also be configured such that the linear portion of the first magnetic core is substantially parallel to the linear portion of the second magnetic core.

また、勾配磁界センサでは、第1磁気コアの直線形状の部分と、第2磁気コアの直線形状の部分とは、略同軸上に位置している、構成が用いられてもよい。 The gradient magnetic field sensor may also be configured such that the linear portion of the first magnetic core and the linear portion of the second magnetic core are positioned approximately coaxially.

また、勾配磁界センサでは、第1磁気コアと第2磁気コアとのそれぞれは、互いの直線形状の部分が略平行となるように本体部から予め決められた方向に突出している、構成が用いられてもよい。 The gradient magnetic field sensor may also be configured such that the first magnetic core and the second magnetic core each protrude from the main body in a predetermined direction so that their linear portions are substantially parallel to each other.

また、勾配磁界センサでは、第1磁気コアの直線形状の部分は、第1磁気コアの直線形状の部分及び第2磁気コアの直線形状の部分のそれぞれと直交する直交方向から見た場合、第2磁気コアの直線形状の部分の少なくとも一部と重なっている、構成が用いられてもよい。 In addition, the gradient magnetic field sensor may be configured such that the linear portion of the first magnetic core overlaps at least a portion of the linear portion of the second magnetic core when viewed from an orthogonal direction perpendicular to each of the linear portions of the first magnetic core and the second magnetic core.

また、勾配磁界センサでは、第1磁気コアの直線形状の部分は、直交方向から見た場合、第2磁気コアの直線形状の部分と略すべて重なっている、構成が用いられてもよい。 The gradient magnetic field sensor may also be configured such that the linear portion of the first magnetic core overlaps substantially entirely with the linear portion of the second magnetic core when viewed from an orthogonal direction.

また、勾配磁界センサでは、n番目の第1コイルは、直交方向から見た場合、n番目の第2コイルと略すべて重なっている、構成が用いられてもよい。 The gradient magnetic field sensor may also be configured such that the nth first coil is substantially completely overlapped with the nth second coil when viewed from an orthogonal direction.

また、勾配磁界センサでは、N個の第1コイルにおいて互いに隣り合う2個の第1コイル同士は、絶縁され、且つ、接触しており、N個の第2コイルにおいて互いに隣り合う2個の第2コイル同士は、絶縁され、且つ、接触している、構成が用いられてもよい。 The gradient magnetic field sensor may also be configured such that, among the N first coils, two adjacent first coils are insulated from and in contact with each other, and, among the N second coils, two adjacent second coils are insulated from and in contact with each other.

また、勾配磁界センサでは、n番目の第1コイルの自己インダクタンスは、n番目の第2コイルの自己インダクタンスと略同じである、構成が用いられてもよい。 The gradient magnetic field sensor may also be configured such that the self-inductance of the nth first coil is approximately the same as the self-inductance of the nth second coil.

また、勾配磁界センサでは、N個の第1コイルそれぞれの自己インダクタンスの合計は、N個の第2コイルそれぞれの自己インダクタンスの合計と略同じである、構成が用いられてもよい。 The gradient magnetic field sensor may also be configured such that the sum of the self-inductances of the N first coils is approximately the same as the sum of the self-inductances of the N second coils.

また、勾配磁界センサでは、N個の第1コイルが巻回された第1磁気コアと、N個の第2コイルが巻回された第2磁気コアとは、線対称に配置されている、構成が用いられてもよい。 In addition, the gradient magnetic field sensor may be configured such that a first magnetic core around which N first coils are wound and a second magnetic core around which N second coils are wound are arranged in line symmetry.

また、勾配磁界センサでは、第1磁気コアに所定の磁界が印加された場合においてn番目の第1コイルから出力される電圧の極性は、第1磁気コアに所定の磁界が印加された場合において、N個の第1コイルのうち第1磁気コアの先端側からn+1番目の第1コイルから出力される電圧の極性と同じであり、第2磁気コアに所定の磁界が印加された場合においてn番目の第2コイルから出力される電圧の極性は、第2磁気コアに所定の磁界が印加された場合において、N個の第2コイルのうち第2磁気コアの先端側からn+1番目の第2コイルから出力される電圧の極性と同じである、構成が用いられてもよい。 In addition, the gradient magnetic field sensor may be configured such that the polarity of the voltage output from the nth first coil when a predetermined magnetic field is applied to the first magnetic core is the same as the polarity of the voltage output from the n+1th first coil from the tip side of the first magnetic core among the N first coils when a predetermined magnetic field is applied to the first magnetic core, and the polarity of the voltage output from the nth second coil when a predetermined magnetic field is applied to the second magnetic core is the same as the polarity of the voltage output from the n+1th second coil from the tip side of the second magnetic core among the N second coils when a predetermined magnetic field is applied to the second magnetic core.

また、勾配磁界センサでは、第1磁気コアに所定の磁界が印加された場合においてN個の第1コイルのうちの一部から出力される電圧の極性は、第1磁気コアに所定の磁界が印加された場合において、N個の第1コイルのうちの残り全部から出力される電圧の極性と反対であり、第2磁気コアに所定の磁界が印加された場合においてN個の第2コイルのうちの一部から出力される電圧の極性は、第2磁気コアに所定の磁界が印加された場合において、N個の第2コイルのうちの残り全部から出力される電圧の極性と反対である、構成が用いられてもよい。 In addition, the gradient magnetic field sensor may be configured such that the polarity of the voltage output from some of the N first coils when a predetermined magnetic field is applied to the first magnetic core is opposite to the polarity of the voltage output from all the remaining of the N first coils when a predetermined magnetic field is applied to the first magnetic core, and the polarity of the voltage output from some of the N second coils when a predetermined magnetic field is applied to the second magnetic core is opposite to the polarity of the voltage output from all the remaining of the N second coils when a predetermined magnetic field is applied to the second magnetic core.

また、勾配磁界センサは、n番目の第1コイルから出力される電圧と、n番目の第2コイルから出力される電圧との差分に応じた電圧が電圧信号として入力される信号処理部(上記において説明した例では、信号処理部PR)を更に備える、構成が用いられてもよい。 The gradient magnetic field sensor may also be configured to further include a signal processing unit (signal processing unit PR in the example described above) to which a voltage corresponding to the difference between the voltage output from the nth first coil and the voltage output from the nth second coil is input as a voltage signal.

また、勾配磁界センサでは、信号処理部は、電圧信号の加算又は減算を行う演算部(上記において説明した例では、演算部O1~演算部O6のそれぞれ)を備える、構成が用いられてもよい。 In addition, in the gradient magnetic field sensor, the signal processing unit may be configured to include a calculation unit (in the example described above, each of calculation units O1 to O6) that adds or subtracts voltage signals.

また、勾配磁界センサでは、信号処理部は、電圧信号を増幅する増幅部(上記において説明した例では、増幅部A1~増幅部A4)を備える、構成が用いられてもよい。 In addition, in the gradient magnetic field sensor, the signal processing unit may be configured to include an amplifier unit (in the example described above, amplifier unit A1 to amplifier unit A4) that amplifies the voltage signal.

また、勾配磁界センサでは、信号処理部は、電圧信号の絶対値を出力する絶対値出力部(上記において説明した例では、全波整流器FR1~全波整流器FR3のそれぞれ)を備える、構成が用いられてもよい。 In addition, in the gradient magnetic field sensor, the signal processing unit may be configured to include an absolute value output unit that outputs the absolute value of the voltage signal (in the example described above, each of full-wave rectifiers FR1 to FR3).

また、勾配磁界センサでは、信号処理部は、シグナルとノイズとを弁別する弁別部(上記において説明した例では、ヒステリシスコンパレータHC)を備える、構成が用いられてもよい。 In addition, in the gradient magnetic field sensor, the signal processing unit may be configured to include a discrimination unit (in the example described above, a hysteresis comparator HC) that discriminates between signals and noise.

また、実施形態に係る磁性物検出装置(上記において説明した例では、磁性物検出装置1)は、上記に記載の勾配磁界センサを備える。これにより、磁性物検出装置は、不感帯が生じてしまうことを抑制しつつ、着磁された異物の通過位置に応じた感度の変動を抑制することができる。 The magnetic object detection device according to the embodiment (magnetic object detection device 1 in the example described above) is equipped with the gradient magnetic field sensor described above. This allows the magnetic object detection device to suppress variations in sensitivity according to the passing position of a magnetized foreign object while suppressing the occurrence of dead zones.

以上、この発明の実施形態を、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない限り、変更、置換、削除等されてもよい。 The embodiment of the present invention has been described above in detail with reference to the drawings, but the specific configuration is not limited to this embodiment, and may be changed, replaced, deleted, etc., without departing from the spirit of the present invention.

1…磁性物検出装置、11…着磁装置、12、12A、12B…勾配磁界センサ、20…情報処理装置、A1、A2、A3、A4…増幅部、B1、B2、B3、B4…バッファ、C1…第1コンデンサ、C2…第2コンデンサ、C3…第3コンデンサ、CC1…交流電流制御部、CC2…直流電流制御部、CL1、CL1n、CL1N、CL2、CL2n、CL2N、CL11、CL12、CL13、CL14、CL21、CL22、CL23、CL24…検出コイル、CR1…第1磁気コア、CR2…第2磁気コア、CS…枠体、CT1…交流電源接続端子、CT2…検出信号出力端子、CT3…直流電源接続端子、DA、DF…差動アンプ、DT1、DT2、DT3、DT4…検出回路、EA…誤差アンプ、FR1、FR2、FR3…全波整流器、HC…ヒステリシスコンパレータ、HF1、HF2、HF3、HF4…ハイパスフィルタ、IV…インバータ、L1…第1インダクタ、L2…第2インダクタ、LF…ローパスフィルタ、MB…本体部、O1、O2、O3、O4、O5、O6…演算部、P1…交流電源、P2…直流電源、PD…位相検波回路、PR…信号処理部、PS0…第0移相回路、PS1…第1移相回路、PS2…第2移相回路、R1…抵抗、RL1…第1ローラ、RL2…第2ローラ、S1…第1センサヘッド、S2…第2センサヘッド、ST…シート部材、VR11…第1可変抵抗、VR12…第2可変抵抗、VR21…第1可変抵抗、VR22…第2可変抵抗 1...magnetic object detection device, 11...magnetization device, 12, 12A, 12B...gradient magnetic field sensor, 20...information processing device, A1, A2, A3, A4...amplification unit, B1, B2, B3, B4...buffer, C1...first capacitor, C2...second capacitor, C3...third capacitor, CC1...AC current control unit, CC2...DC current control unit, CL1, CL1n, CL1N, CL2, C L2n, CL2N, CL11, CL12, CL13, CL14, CL21, CL22, CL23, CL24...detection coil, CR1...first magnetic core, CR2...second magnetic core, CS...frame, CT1...AC power supply connection terminal, CT2...detection signal output terminal, CT3...DC power supply connection terminal, DA, DF...differential amplifier, DT1, DT2, DT3, DT4...detection circuit, EA ...Error amplifier, FR1, FR2, FR3...Full-wave rectifier, HC...Hysteresis comparator, HF1, HF2, HF3, HF4...High-pass filter, IV...Inverter, L1...First inductor, L2...Second inductor, LF...Low-pass filter, MB...Main body, O1, O2, O3, O4, O5, O6...Calculation unit, P1...AC power supply, P2...DC power supply, PD...Phase detection circuit, PR...Signal processing unit, PS0...0th phase shift circuit, PS1...First phase shift circuit, PS2...Second phase shift circuit, R1...Resistance, RL1...First roller, RL2...Second roller, S1...First sensor head, S2...Second sensor head, ST...Sheet member, VR11...First variable resistor, VR12...Second variable resistor, VR21...First variable resistor, VR22...Second variable resistor

Claims (17)

直線形状の部分を有する第1磁気コアと、
直線形状の部分を有する第2磁気コアと、
前記第1磁気コアが有する直線形状の第1部分に順に配置されているN個の第1コイルと、
前記第2磁気コアが有する直線形状の第2部分に順に配置されているN個の第2コイルと、
前記第1磁気コアと前記第2磁気コアとが設けられる本体部と、
を備え、
前記N個の第1コイルのうち前記第1磁気コアの先端側からn番目の第1コイルは、前記N個の第2コイルのうち前記第2磁気コアの先端側からn番目の第2コイルと差動接続され、
Nは、2以上の整数であり、
nは、1以上N以下の範囲内の整数であり、
前記第1磁気コアに所定の磁界が印加された場合において前記N個の第1コイルのうちの一部から出力される電圧の極性は、前記第1磁気コアに前記所定の磁界が印加された場合において、前記N個の第1コイルのうちの残り全部から出力される電圧の極性と反対であり、
前記第2磁気コアに前記所定の磁界が印加された場合において前記N個の第2コイルのうちの一部から出力される電圧の極性は、前記第2磁気コアに前記所定の磁界が印加された場合において、前記N個の第2コイルのうちの残り全部から出力される電圧の極性と反対である、
勾配磁界センサ。
A first magnetic core having a linear portion;
A second magnetic core having a linear portion;
N first coils arranged in sequence in a linear first portion of the first magnetic core;
N second coils arranged in sequence in a linear second portion of the second magnetic core;
a main body portion in which the first magnetic core and the second magnetic core are provided;
Equipped with
Among the N first coils, an n-th first coil from the tip side of the first magnetic core is differentially connected to an n-th second coil from the tip side of the second magnetic core among the N second coils,
N is an integer of 2 or more,
n is an integer ranging from 1 to N,
a polarity of a voltage output from a part of the N first coils when a predetermined magnetic field is applied to the first magnetic core is opposite to a polarity of a voltage output from all the remaining N first coils when the predetermined magnetic field is applied to the first magnetic core;
When the predetermined magnetic field is applied to the second magnetic core, the polarity of the voltage output from some of the N second coils is opposite to the polarity of the voltage output from all the remaining N second coils when the predetermined magnetic field is applied to the second magnetic core.
Gradient magnetic field sensor.
前記第1部分は、前記第2部分と略平行である、
請求項1に記載の勾配磁界センサ。
The first portion is generally parallel to the second portion.
The gradient magnetic field sensor according to claim 1 .
前記第1部分と、前記第2部分とは、略同軸上に位置している、
請求項2に記載の勾配磁界センサ。
The first portion and the second portion are positioned substantially coaxially.
The gradient magnetic field sensor according to claim 2 .
前記第1磁気コアと前記第2磁気コアとのそれぞれは、前記第1部分と前記第2部分とが略平行となるように前記本体部から予め決められた方向に突出している、
請求項2に記載の勾配磁界センサ。
Each of the first magnetic core and the second magnetic core protrudes from the main body in a predetermined direction such that the first portion and the second portion are substantially parallel to each other.
The gradient magnetic field sensor according to claim 2 .
前記第1部分は、前記第1部分及び前記第2部分のそれぞれと直交する直交方向から見た場合、前記第2部分の少なくとも一部と重なっている、
請求項4に記載の勾配磁界センサ。
The first portion overlaps with at least a part of the second portion when viewed from an orthogonal direction orthogonal to each of the first portion and the second portion.
5. A gradient magnetic field sensor according to claim 4.
前記第1部分は、前記直交方向から見た場合、前記第2部分と略すべて重なっている、
請求項5に記載の勾配磁界センサ。
The first portion substantially entirely overlaps with the second portion when viewed from the orthogonal direction.
The gradient magnetic field sensor according to claim 5 .
前記n番目の第1コイルは、前記直交方向から見た場合、前記n番目の第2コイルと略すべて重なっている、
請求項5又は6に記載の勾配磁界センサ。
the n-th first coil substantially entirely overlaps with the n-th second coil when viewed from the orthogonal direction;
7. A gradient magnetic field sensor according to claim 5 or 6.
前記N個の第1コイルにおいて互いに隣り合う2個の第1コイル同士は、絶縁され、且つ、接触しており、
前記N個の第2コイルにおいて互いに隣り合う2個の第2コイル同士は、絶縁され、且つ、接触している、
請求項1から7のうちいずれか一項に記載の勾配磁界センサ。
Any two adjacent first coils among the N first coils are insulated from and in contact with each other,
Any two adjacent second coils among the N second coils are insulated from and in contact with each other.
A gradient magnetic field sensor according to any one of claims 1 to 7.
前記n番目の第1コイルの自己インダクタンスは、前記n番目の第2コイルの自己インダクタンスと略同じである、
請求項1から8のうちいずれか一項に記載の勾配磁界センサ。
The self-inductance of the n-th first coil is substantially the same as the self-inductance of the n-th second coil.
A gradient magnetic field sensor according to any one of claims 1 to 8.
前記N個の第1コイルそれぞれの自己インダクタンスの合計は、前記N個の第2コイルそれぞれの自己インダクタンスの合計と略同じである、
請求項1から9のうちいずれか一項に記載の勾配磁界センサ。
A sum of the self-inductances of the N first coils is approximately equal to a sum of the self-inductances of the N second coils.
A gradient magnetic field sensor according to any one of the preceding claims.
前記N個の第1コイルが巻回された前記第1磁気コアと、前記N個の第2コイルが巻回された前記第2磁気コアとは、線対称に配置されている、
請求項1から10のうちいずれか一項に記載の勾配磁界センサ。
The first magnetic core around which the N first coils are wound and the second magnetic core around which the N second coils are wound are arranged in line symmetry.
A gradient magnetic field sensor according to any one of the preceding claims.
前記勾配磁界センサは、前記n番目の第1コイルから出力される電圧と、前記n番目の第2コイルから出力される電圧との差分に応じた電圧が電圧信号として入力される信号処理部を更に備える、
請求項1から11のうちいずれか一項に記載の勾配磁界センサ。
The gradient magnetic field sensor further includes a signal processing unit to which a voltage corresponding to a difference between a voltage output from the n-th first coil and a voltage output from the n-th second coil is input as a voltage signal.
A gradient magnetic field sensor according to any one of the preceding claims.
前記信号処理部は、電圧信号の加算又は減算を行う演算部を備える、
請求項12に記載の勾配磁界センサ。
The signal processing unit includes a calculation unit that adds or subtracts a voltage signal.
A gradient magnetic field sensor according to claim 12 .
前記信号処理部は、電圧信号を増幅する増幅部を備える、
請求項12又は13に記載の勾配磁界センサ。
The signal processing unit includes an amplifier unit that amplifies the voltage signal.
A gradient magnetic field sensor according to claim 12 or 13 .
前記信号処理部は、電圧信号の絶対値を出力する絶対値出力部を備える、
請求項12から14のうちいずれか一項に記載の勾配磁界センサ。
The signal processing unit includes an absolute value output unit that outputs an absolute value of the voltage signal.
A gradient magnetic field sensor according to any one of claims 12 to 14 .
前記信号処理部は、シグナルとノイズとを弁別する弁別部を備える、
請求項12から15のうちいずれか一項に記載の勾配磁界センサ。
The signal processing unit includes a discrimination unit that discriminates between a signal and noise.
A gradient magnetic field sensor according to any one of claims 12 to 15 .
請求項1から16のうちいずれか一項に記載の勾配磁界センサを備える、
磁性物検出装置。
Equipped with a gradient magnetic field sensor according to any one of claims 1 to 16 ,
Magnetic object detection device.
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