| 研究概要 |
磁気インピーダンス(MI)センサーを用いて地磁気ベクトルを0.01nTの分解能で毎秒計測するベクトル磁力計の廉価な製作を試みた。同程度の仕様のベクトル磁力計の市場価格が一台あたり300万円程度のところ、本研究では2年間で計90万円の研究資金により、ベクトル磁力計二台分のセンサー及び計測回路部品、データ収録装置の構成を購入できた。
試作した磁力計により、MIセンサーの感度は地磁気水平成分(中部日本で30, 000nT程度)に対して100mV程度の電圧出力が得られ、センサーの公称の感度と同程度であることが確認できた。ただし毎秒計測で得られる電圧出力には、振幅が磁束密度強度に換算して数十nT相当の0.1mV程度の、10秒前後の周期を持つノイズが重畳することが分かった。この振幅は地磁気の日変化のそれと同程度であること、MIセンサー出力の温度補正のために同時計測している温度にはそのような周期のノイズが混入しないこと、などから前記のノイズはMIセンサーの計測値に固有のノイズであると判断され、その低減はセンサーの駆動回路の低ノイズ化や直流電源からの交流成分の除去など、アナログ回路の工夫を要するものと推測される。
本研究ではMIセンサーの出力電圧を5Hzのサンプリング周波数で24ビット分解能でAD変換し、2秒平均値を取ることで、地磁気強度に換算する出力電圧の毎秒値を得る構成とした。その際、正確な測定時刻を得るために電波時計を用い、連続的デジタルデータの平均値の出力を電波時計が出力する毎秒信号に同期させた。電波時計から得られるタイムスタンプを平均化デジタルデータにつけ、時刻データと電圧値データとを結合した一つのパケットをRS232出力する、正確な時計をもった汎用AD変換出力器を自作した。今後は、磁力計の高精度化だけでなく、この汎用AD変換出力器の他用途での活用も可能である。
|
