フラックス・ゲートセンサ
フラックス・ゲートセンサの概要
フラックス・ゲートセンサは、外部の磁場を精密に測定するために設計された磁気センサです。このセンサは、励起コイルと受信コイル、高透磁率の軟磁性素材を用いたコア、そして励起と受信の回路から構成されています。コアには、一次コイルと二次コイルが逆向きに巻かれており、一次コイルに交流電流を流すことでコアを励磁します。この状態で外部から加わる直流磁界により、二次側で出力される電流から磁場の強さを算出します。
コア材料と性能の向上
フラックス・ゲートセンサでは、鉄芯の他に高透磁率のフェライトやアモルファス合金も使用されることがあります。このような材料の利用や技術の進歩により、フラックス・ゲートセンサはますます高い性能を発揮するようになっています。特に、2001年には九州大学の研究チームが、雑音を従来の1/100に抑える新技術を開発し、センサの精度が大幅に向上しました。今日では、心磁図などの生体磁気の計測など、より広範な応用が期待されています。
フラックス・ゲートセンサの利点
フラックス・ゲートセンサには、他の磁気センサに対するいくつかの大きな利点があります。具体的には、次のような特長があります:
- - 高い磁場分解能: 0.3nTという非常に高い精度で磁場を捉えることができます。
- - 広い測定範囲: DCから100Hzまでの磁界を測定でき、さまざまな環境で使用可能です。
- - 優れた温度安定性: 温度変化に影響されにくく、一貫した性能を発揮します。
- - 高い直線性: 入力磁場に対して非常に高い直線性を持ち、正確な測定が可能です。
- - コンパクトな設計: 磁力計が小型化できるため、様々な用途での利用が実現します。
- - リングコア型の特性: このタイプでは、磁芯の終端がないため、優れた特性を持つ磁力計を構築できます。
- - 極低温が不要: 他のセンサと異なり、冷却が不要で手軽に利用できます。
フラックス・ゲートセンサの欠点
一方で、フラックス・ゲートセンサにはいくつかの短所も存在します:
- - 空間分解能の不足: 磁気パターンの検出時に、空間分解能が他のセンサに劣ります。
- - 温度特性の影響: コイルの熱膨張や磁芯材料の性質により、ドリフトや温度の影響を受けることがあります。
- - 高コスト: 巻線構造が複雑で、製造コストが高くなる傾向があります。
- - 絶対精度の制約: プロトン磁力計と比較して、絶対精度では劣る場合があります。
主な用途
フラックス・ゲートセンサは、その高い性能を活かして、様々な分野で利用されています。主な用途には以下が含まれます:
このように、フラックス・ゲートセンサは科学技術の発展に寄与する重要なデバイスとして、今後も様々な場面での活用が期待されています。
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