2019 Fiscal Year Annual Research Report
Development of novel optical probe current sensor for in-situ current measurement of power circuit
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19H02152
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| Research Institution | Shinshu University |
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Principal Investigator |
曽根原 誠 信州大学, 学術研究院工学系, 准教授 (30456496)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐藤 敏郎 信州大学, 学術研究院工学系, 教授 (50283239)
宮地 幸祐 信州大学, 学術研究院工学系, 准教授 (80635467)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 磁界センサ / 磁気光学効果 / 磁性材料 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、電源回路の高効率化と安全性を高めるため電源回路のパワーデバイスの端子に流れる電流をリアルタイムにin-situで測定できるFaraday効果利用型光プローブ電流センサを開発することが目的である。以下の通り、項目①～⑤について研究を進める。
『項目①：高Faraday回転角θF、均一グラニュール粒形・分散をもつFeCo-MgF2グラニュラー磁性膜の開発』において、マトリックス材料はMgF2からBaF2に変更したが、θF≧1°/μmの目標に対しては-1.5°/μmで大幅に目標を上回った。飽和磁化、減衰係数、保磁力に関しては2020年度調査・検討する。『項目②：Ru下地層／グラニュラー磁性膜の光ファイバ端部研磨面への成膜技術の確立』に関しては、2020年度集中して実施する予定である。ただし、センサ感度が高くなるための新方式である空間伝搬光方式の採用を検討しているため、本項目の技術が不要でも最終目標を達成できる可能性がある。『項目③：磁性微粒子分散複合材料を用いた極小集磁ヨークの開発』に関しては、複素比透磁率の実部10程度、同虚部0.01以下の磁性微粒子絶縁体中分散複合材料を用いて集磁用超小型磁気ヨークの開発を目標にしたが、概ね達成し、センサ感度を約12倍高めることに成功した。S/N比の検討は2020年度実施する予定である。『項目④：光－電気変換及びダウンコンバージョン方式AD変換回路の開発』に関しては、DCオフセットの補正機構を備え、不要な帯域のノイズを除去できるAnalog Front End (AFE)回路を導入した容量型TIA (CTIA; Capacitive Transimpedance Amplifier) を考案した。
『項目⑤：高θF FeCo-MgF2グラニュラー磁性膜を用いた光プローブ電流センサシステムの開発と実証試験』に関しては2021年度に実施予定であるが、順調に進んだ場合、2020年度後半から検討を進める予定である。以上より、当初予定通りあるいはそれ以上の成果が得られた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
『項目①：高Faraday回転角θF、均一グラニュール粒形・分散をもつFeCo-MgF2グラニュラー磁性膜の開発』において、マトリックス材料はMgF2からBaF2に変更したが、θF≧1°/μmの目標に対しては-1.5°/μmで大幅に目標を上回った。飽和磁化、減衰係数、保磁力に関しては2020年度調査・検討する。
『項目②：Ru下地層／グラニュラー磁性膜の光ファイバ端部研磨面への成膜技術の確立』に関しては、2020年度集中して実施する予定である。ただし、センサ感度が高くなるための新方式である空間伝搬光方式の採用を検討しているため、本項目の技術が不要でも最終目標を達成できる可能性がある。
『項目③：磁性微粒子分散複合材料を用いた極小集磁ヨークの開発』に関しては、複素比透磁率の実部10程度、同虚部0.01以下の磁性微粒子絶縁体中分散複合材料を用いて集磁用超小型磁気ヨークの開発を目標にしたが、概ね達成し、センサ感度を約12倍高めることに成功した。S/N比の検討は2020年度実施する予定である。
『項目④：光－電気変換及びダウンコンバージョン方式AD変換回路の開発』に関しては、DCオフセットの補正機構を備え、不要な帯域のノイズを除去できるAnalog Front End (AFE)回路を導入した容量型TIA (CTIA; Capacitive Transimpedance Amplifier) を考案した。
以上より、当初予定通りあるいはそれ以上の成果が得られた。
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| Strategy for Future Research Activity |
2020年度は、2019年度に引き続き『項目①：高Faraday回転角θF、均一グラニュール粒形・分散をもつFeCo-MgF2グラニュラー磁性膜の開発』、『項目②：Ru下地層／グラニュラー磁性膜の光ファイバ端部研磨面への成膜技術の確立』、『項目③：磁性微粒子分散複合材料を用いた極小集磁ヨークの開発』、『項目④：光－電気変換及びダウンコンバージョン方式AD変換回路の開発』を進め、当初目標を満足するように研究分担者および研究協力者らと連携して進める。
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Research Products
(8 results)
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[Presentation] Fundamental Study of Aircraft Lightning Detection Sensor System using Optical Probe Magnetic Field Sensor with Nanogranular Film2019
Author(s)
Makoto Sonehara1, Kenta Shiota1, Kenta Yamazaki1, Koki Iwami1, Yuta Fujishiro1, Minamisawa Toshitaka1, Toshiro Sato1, Mitsunori Miyamoto2, Toshiya Kubo2, Kosuke Miyaji1 (1Shinshu Univ., 2Citizen Finedevice Co.,Ltd.)
Organizer
EM-NANO 2019
Int'l Joint Research
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