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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-05-29
(45)【発行日】2024-06-06
(54)【発明の名称】勾配磁界センサ、及び磁性物検出装置
(51)【国際特許分類】
G01R 33/022 20060101AFI20240530BHJP
G01R 33/02 20060101ALI20240530BHJP
G01N 27/72 20060101ALI20240530BHJP
【ＦＩ】
G01R33/022
G01R33/02 Z
G01N27/72
【請求項の数】
17
(21)【出願番号】P 2020122886
(22)【出願日】2020-07-17
(65)【公開番号】P2022019194
(43)【公開日】2022-01-27
【審査請求日】2023-04-11
(73)【特許権者】
【識別番号】000003067
【氏名又は名称】ＴＤＫ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100106909
【弁理士】
【氏名又は名称】棚井 澄雄
(74)【代理人】
【識別番号】100163496
【弁理士】
【氏名又は名称】荒 則彦
(74)【代理人】
【識別番号】100188558
【弁理士】
【氏名又は名称】飯田 雅人
(74)【代理人】
【識別番号】100169694
【弁理士】
【氏名又は名称】荻野 彰広
(72)【発明者】
【氏名】松田 篤史
(72)【発明者】
【氏名】長久保 洋介
【審査官】永井 皓喜
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２０１５／０６０３４４（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１５－２００５２４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００５－３１５８１２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭４８－８４６１２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１３－５７６４５（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｒ ３３／０２
Ｇ０１Ｒ ３３／０４
Ｇ０１Ｎ ２７／７２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
交流電源が有する第１電源端子が接続される交流電源接続端子と、前記交流電源接続端子とグラウンドとの間に接続される第１磁気コアと、
前記交流電源接続端子とグラウンドとの間において前記第１磁気コアと並列に接続される第２磁気コアと、
前記交流電源接続端子と、前記第１磁気コアと前記第２磁気コアとの少なくとも一方との間に接続され、前記第１磁気コアと前記第２磁気コアとの少なくとも一方に流れる交流電流を制御する交流電流制御部と、
前記第１磁気コアに巻回される第１検出コイルと、
前記第２磁気コアに巻回され、且つ、前記第１検出コイルと差動接続される第２検出コイルと、
前記第１検出コイルから出力される第１電圧と、前記第２検出コイルから出力される第２電圧との差分に応じた電圧を検出する検出回路と、
を備え、
前記交流電流制御部は、前記交流電源接続端子から前記第１磁気コアに流れる第１交流電流と、前記交流電源接続端子から前記第２磁気コアに流れる第２交流電流との少なくとも一方を移相する移相部を含む、
勾配磁界センサ。
【請求項2】
前記交流電源が有する第２電源端子がグラウンドに接地される前記交流電源を備える、請求項１に記載の勾配磁界センサ。
【請求項3】
前記交流電流制御部は、前記交流電源接続端子から前記第１磁気コアに流れる第１交流電流と、前記交流電源接続端子から前記第２磁気コアに流れる第２交流電流との少なくとも一方の振幅を調整する振幅調整部を含む、請求項１又は２に記載の勾配磁界センサ。
【請求項4】
前記交流電流制御部は、前記交流電源接続端子と前記第１磁気コアとの間に接続される第１増幅回路及び第１１可変抵抗器の少なくとも一方と、前記交流電源接続端子と前記第２磁気コアとの間に接続される第２増幅回路及び第１２可変抵抗器の少なくとも一方とを、前記振幅調整部として含む、請求項３に記載の勾配磁界センサ。
【請求項5】
前記交流電流制御部は、前記交流電源接続端子から前記第１磁気コアに流れる第１交流電流と前記交流電源接続端子から前記第２磁気コアに流れる第２交流電流との少なくとも一方の位相を反転させる反転回路を含む、請求項１から４のうちいずれか一項に記載の勾配磁界センサ。
【請求項6】
前記交流電流制御部は、前記第１磁気コアに前記第１交流電流として流す交流電流を、前記反転回路によって位相を反転させた交流電流と、前記反転回路によって位相を反転させていない交流電流とのいずれかに切り替える第１切替回路と、前記第２磁気コアに前記第２交流電流として流す交流電流を、前記反転回路によって位相を反転させた交流電流と、前記反転回路によって位相を反転させていない交流電流とのいずれかに切り替える第２切替回路との少なくとも一方を含む、請求項５に記載の勾配磁界センサ。
【請求項7】
前記交流電流制御部は、前記交流電源接続端子と前記第１磁気コアとの間に接続されるＡＣカップリング用の第１コンデンサと、前記交流電源接続端子と前記第２磁気コアとの間に接続されるＡＣカップリング用の第２コンデンサと含む、請求項１から６のうちいずれか一項に記載の勾配磁界センサ。
【請求項8】
直流電源が有する正極電源端子が接続される直流電源接続端子と、前記直流電源接続端子と前記第１磁気コアとの間に接続される第２１抵抗器と、
前記直流電源接続端子と前記第１磁気コアとの間において前記第２１抵抗器と直列に接続される第１インダクタと、
前記直流電源接続端子と前記第２磁気コアとの間に接続される第２２抵抗器と、
前記直流電源接続端子と前記第２磁気コアとの間において前記第２２抵抗器と直列に接続される第２インダクタと、
を更に備える請求項１から７のうちいずれか一項に記載の勾配磁界センサ。
【請求項9】
前記第２１抵抗器と、前記第２２抵抗器との少なくとも一方は、可変抵抗器である、請求項８に記載の勾配磁界センサ。
【請求項10】
前記直流電源が有する負極電源端子がグラウンドに接地される前記直流電源を備える、請求項８又は９に記載の勾配磁界センサ。
【請求項11】
前記検出回路は、ＰＳＤ（Phase Sensitive Detector）回路を含む、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。
【請求項12】
前記検出回路は、前記ＰＳＤ回路から出力される信号から所定の第１周波数以上の成分を除去するローパスフィルタを備える、請求項１１に記載の勾配磁界センサ。
【請求項13】
前記検出回路は、前記ＰＳＤ回路から出力される信号から所定の第２周波数以下の成分を除去するハイパスフィルタを備える、請求項１１又は１２に記載の勾配磁界センサ。
【請求項14】
請求項１から１３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。
【請求項15】
交流電源が有する第１電源端子が接続される交流電源接続端子と、
前記交流電源接続端子とグラウンドとの間に接続される第１磁気コアと、
前記交流電源接続端子とグラウンドとの間において前記第１磁気コアと並列に接続される第２磁気コアと、
前記交流電源接続端子と、前記第１磁気コアと前記第２磁気コアとの少なくとも一方との間に接続され、前記第１磁気コアと前記第２磁気コアとの少なくとも一方に流れる交流電流を制御する交流電流制御部と、
前記第１磁気コアに巻回される第１検出コイルと、
前記第２磁気コアに巻回され、且つ、前記第１検出コイルと差動接続される第２検出コイルと、
前記第１検出コイルから出力される第１電圧と、前記第２検出コイルから出力される第２電圧との差分に応じた電圧を検出する検出回路と、
を備え、
前記検出回路は、ＰＳＤ（Phase Sensitive Detector）回路と、前記ＰＳＤ回路から出力される信号から所定の第２周波数以下の成分を除去するハイパスフィルタを備える、
勾配磁界センサ。
【請求項16】
前記検出回路は、前記ＰＳＤ回路から出力される信号から所定の第１周波数以上の成分を除去するローパスフィルタを備える、請求項１５に記載の勾配磁界センサ。
【請求項17】
請求項１５又は１６に記載の勾配磁界センサを備える、磁性物検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、勾配磁界センサ、及び磁性物検出装置に関する。
【背景技術】
【0002】
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。
【0003】
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。
【0004】
ここで、前述した通り、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の勾配を検出する。一方、一様磁界領域内では、如何なる地点においても同時刻の磁界の強さは、等しい。このため、勾配磁界センサは、当該領域内では、磁界の強さの勾配を検出することがないはずである。なお、一様磁界領域は、本明細書において、一様磁界が印加された領域であり、且つ、一様磁界以外の磁界が印加されていない領域のことである。また、ある領域内に印加された一様磁界は、本明細書において、当該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る。
【0005】
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は、個体差が大きく、互いに感度が異なることが少なくない。このため、一様磁界領域内であっても、勾配磁界センサは、磁界の強さの勾配を検出してしまう場合があった。このような感度の異なりは、検出対象物の有無の検出における検出精度を低下させる原因となるため、望ましくない。
【0006】
これに関し、直流励磁電流及び交流励磁電流のそれぞれが直列に流される２つのセンサヘッドを備え、２つのセンサヘッドそれぞれに流れる直流励磁電流量を調整することにより、２つのセンサヘッドそれぞれの感度を調整可能な勾配磁界センサが知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【文献】特開２０１９－００２６８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
ここで、特許文献１に記載されたような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は、直流励磁電流とともに交流励磁電流が流される磁気コアと、磁気コアから発生する磁界により電圧が誘起される検出コイルとにより構成されている。そして、当該２つのセンサヘッドそれぞれの検出コイルは、差動接続されている。このため、一様磁界領域内では、当該２つのセンサヘッドそれぞれの感度が互いに等しい場合、２つの検出コイルのそれぞれに誘起される電圧は、振幅が互いに等しくなる。その結果、当該領域内では、当該場合、２つの検出コイルのそれぞれに誘起される電圧は、位相が互いに逆位相であれば、互いに打ち消し合う。
【0009】
しかしながら、特許文献１に記載されたような勾配磁界センサが備える２つのセンサヘッドそれぞれの感度が互いに等しい場合であっても、一様磁界領域内において、２つの検出コイルのそれぞれに誘起される電圧は、位相が互いに逆位相にならない場合がある。すなわち、当該場合であっても、当該領域内において、２つの検出コイルのそれぞれに誘起される電圧は、互いに打ち消し合わない場合がある。これは、当該領域内であっても、当該勾配磁界センサが、磁界の強さの勾配を検出してしまうことを意味し、望ましくない。なお、２つの検出コイルのそれぞれに誘起された電圧の位相が互いに逆位相とならない原因としては、当該２つのセンサヘッドを含む磁気回路における磁気結合の影響、当該２つのセンサヘッドそれぞれの磁気コアの磁気特性のバラつき等が挙げられる。
【0010】
本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、磁界を用いた検出対象物の検出精度を向上させ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。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本発明の一態様は、交流電源が有する第１電源端子が接続される交流電源接続端子と、
前記交流電源接続端子とグラウンドとの間に接続される第１磁気コアと、前記交流電源接続端子とグラウンドとの間において前記第１磁気コアと並列に接続される第２磁気コアと、前記交流電源接続端子と、前記第１磁気コアと前記第２磁気コアとの少なくとも一方との間に接続され、前記第１磁気コアと前記第２磁気コアとの少なくとも一方に流れる交流電流を制御する交流電流制御部と、前記第１磁気コアに巻回される第１検出コイルと、前記第２磁気コアに巻回され、且つ、前記第１検出コイルと差動接続される第２検出コイルと、前記第１検出コイルから出力される第１電圧と、前記第２検出コイルから出力される第２電圧との差分に応じた電圧を検出する検出回路と、を備える勾配磁界センサである。
前記交流電源接続端子とグラウンドとの間に接続される第１磁気コアと、前記交流電源接続端子とグラウンドとの間において前記第１磁気コアと並列に接続される第２磁気コアと、前記交流電源接続端子と、前記第１磁気コアと前記第２磁気コアとの少なくとも一方との間に接続され、前記第１磁気コアと前記第２磁気コアとの少なくとも一方に流れる交流電流を制御する交流電流制御部と、前記第１磁気コアに巻回される第１検出コイルと、前記第２磁気コアに巻回され、且つ、前記第１検出コイルと差動接続される第２検出コイルと、前記第１検出コイルから出力される第１電圧と、前記第２検出コイルから出力される第２電圧との差分に応じた電圧を検出する検出回路と、を備える勾配磁界センサである。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、磁界を用いた検出対象物の検出精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】磁性物検出装置１の構成の一例を示す図である。
【図2】勾配磁界センサ１２の回路構成の一例を示す図である。
【図3】勾配磁界センサ１２に交流電流調整を行う前後における第１誘起電圧、第２誘起電圧、差動信号、検波信号、検出信号のそれぞれの時間的な変化の一例を示す図である。
【図4】勾配磁界センサ１２に交流電流調整を行う前後において、巻数が１回のコイルによる磁気モーメントを勾配磁界センサ１２が検出した場合の検出信号、差動信号、検波信号のそれぞれの時間的な変化の一例を示す図である。
【図6】勾配磁界センサ１２Ａの回路構成の一例を示す図である。
【図7】交流電流制御部ＣＣ３の回路構成の一例を示す図である。
【図8】ハイパスフィルタＨＦを更に備える検出回路ＤＴの回路構成の一例を示す図である。
【図9】勾配磁界センサ１２Ｄの回路構成の一例を示す図である。
【図10】複数の磁性体を含む第１磁気コアＣＲ１の構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
＜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。
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。
【0015】
＜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。
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。
【0016】
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、交流電源接続端子と、第１磁気コアと、第２磁気コアと、交流電流制御部と、第１検出コイルと、第２検出コイルと、検出回路を備える。ここで、交流電源接続端子は、交流電源が有する第１電源端子が接続される端子である。第１磁気コアは、交流電源接続端子とグラウンドとの間に接続される磁気コアである。第２磁気コアは、交流電源接続端子とグラウンドとの間において第１磁気コアと並列に接続される磁気コアである。交流電流制御部は、交流電源接続端子と、第１磁気コアと第２磁気コアとの少なくとも一方との間に接続される。そして、交流電流制御部は、第１磁気コアと第２磁気コアとの少なくとも一方に流れる交流電流を制御する。第１検出コイルは、第１磁気コアに巻回されるコイルである。第２検出コイルは、第２磁気コアに巻回されるコイルである。そして、第２検出コイルは、第１検出コイルと差動接続される。検出回路は、第１検出コイルから出力される第１電圧と、第２検出コイルから出力される第２電圧との差分に応じた電圧を検出する回路である。
【0017】
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、一様磁界領域内において磁界の強さの勾配を検出してしまうことを抑制することができ、その結果、磁界を用いた検出対象物の検出精度を向上させることができる。
【0018】
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。
【0019】
＜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。
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。
【0020】
図１は、磁性物検出装置１の構成の一例を示す図である。
【0021】
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。ただし、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り、例えば、磁性体のことである。
【0022】
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、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勾配磁界センサ１２と、情報処理装置２０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。
【0023】
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。
【0024】
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。
【0025】
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。
【0026】
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。
【0027】
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。
【0028】
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。
【0029】
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。
【0030】
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。
【0031】
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。
【0032】
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。
【0033】
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。
【0034】
【0035】
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ＤＴと、検出信号出力端子ＣＴ２を備える。また、第１センサヘッドＳ１は、第１磁気コアＣＲ１と、第１検出コイルＣＬ１を備える。また、第２センサヘッドＳ２は、第２磁気コアＣＲ２と、第２検出コイルＣＬ２を備える。また、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。また、交流電流制御部ＣＣ１は、第１入力端子ＣＣ１１と、第２入力端子ＣＣ１２と、第１出力端子ＣＣ１３と、第２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。また、検出回路ＤＴは、第１入力端子ＤＴ１と、第２入力端子ＤＴ２と、出力端子ＤＴ３を有する。また、検出回路ＤＴ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、第３コンデンサＣ３を備える。また、位相検波回路ＰＤは、第１入力端子ＰＤ１と、第２入力端子ＰＤ２と、出力端子ＰＤ３を有する。
【0036】
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。
【0037】
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。
【0038】
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ＤＴが有する第１入力端子ＤＴ１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が有する第１入力端子ＣＣ１１と、交流電流制御部ＣＣ１が有する第２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と第１入力端子ＤＴ１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と第１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と第２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。
【0039】
また、交流電流制御部ＣＣ１において、第１入力端子ＣＣ１１と第１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、第２入力端子ＣＣ１２と第２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、第１入力端子ＣＣ１１と第１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、第１入力端子ＣＣ１１と第１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、第２入力端子ＣＣ１２と第２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、第２入力端子ＣＣ１２と第２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。
【0040】
また、交流電流制御部ＣＣ１が有する第１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の第２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、第１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、第２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が有する第１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が有する第２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。
【0041】
また、検出回路ＤＴにおいて、第１入力端子ＤＴ１は、伝送路を介して、位相検波回路ＰＤが有する第１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が有する図示しない入力端子と接続される。また、ローパスフィルタＬＦが有する図示しない出力端子は、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ＤＴが有する出力端子ＤＴ３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が有する第２入力端子ＤＴ２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が有する第２入力端子ＰＤ２と接続される。また、抵抗Ｒ１と第３コンデンサＣ３とを接続する伝送路は、他の伝送路を介して、検出回路ＤＴが有する第２入力端子ＤＴ２と接続される。このように、検出回路ＤＴは、ＰＳＤ（Phase Sensitive Detector）回路である。なお、第１入力端子ＤＴ１と第１入力端子ＰＤ１との間には、検出回路ＤＴ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ＰＤ３とローパスフィルタＬＦが有する入力端子との間には、検出回路ＤＴ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が有する出力端子と誤差アンプＥＡが有する反転入力端子との間には、検出回路ＤＴ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が有する非反転入力端子とグラウンドの間には、検出回路ＤＴ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が有する出力端子と出力端子ＤＴ３との間には、検出回路ＤＴ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が有する出力端子と抵抗Ｒ１との間には、検出回路ＤＴ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ＤＴ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と第２入力端子ＰＤ２との間には、検出回路ＤＴ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第２入力端子ＤＴ２との間には、検出回路ＤＴ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。
【0042】
また、検出回路ＤＴが有する第２入力端子ＤＴ２は、伝送路を介して、第１検出コイルＣＬ１が有する２つの端子のうちの一方と接続される。また、第１検出コイルＣＬ１が有する２つの端子のうちの他方は、伝送路を介して、第２検出コイルＣＬ２が有する２つの端子のうちの一方と接続される。そして、第２検出コイルＣＬ２が有する２つの端子のうちの他方は、伝送路を介して、グラウンドに接地される。ただし、第２検出コイルＣＬ２は、第１検出コイルＣＬ１と差動接続される。なお、第２入力端子ＤＴ２と第１検出コイルＣＬ１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１検出コイルＣＬ１と第２検出コイルＣＬ２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検出コイルＣＬ２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。
【0043】
＜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。
次に、勾配磁界センサ１２の動作について説明する。
【0044】
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ＤＴが有する第１入力端子ＤＴ１に入力される。
【0045】
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。
【0046】
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、第１検出コイルＣＬ１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検出コイルＣＬ１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、当該電圧は、外部から第１検出コイルＣＬ１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、第１検出コイルＣＬ１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、直流電流が第１出力端子ＣＣ１３から第１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。
【0047】
一方、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、第２検出コイルＣＬ２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検出コイルＣＬ２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、当該電圧は、外部から第２検出コイルＣＬ２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、第２検出コイルＣＬ２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、直流電流が第２出力端子ＣＣ１４から第２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。
【0048】
勾配磁界センサ１２では、このようにして誘起された第１誘起電圧及び第２誘起電圧に応じた信号が、差動信号Ｖｏｕｔとして検出回路ＤＴが有する第２入力端子ＤＴ２に入力する。検出回路ＤＴの位相検波回路ＰＤは、このようにして入力された差動信号Ｖｏｕｔ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。
【0049】
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、帰還電流として第２入力端子ＤＴ２から第１検出コイルＣＬ１に向かって流れていく。
【0050】
このような動作を行う検出回路ＤＴには、調整を行うことにより、差動信号Ｖｏｕｔ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Ｖｏｕｔ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ＤＴ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。
【0051】
以上のような動作により、勾配磁界センサ１２は、勾配を検出する。しかしながら、勾配磁界センサ１２は、第１誘起電圧及び第２誘起電圧のそれぞれについての調整を行わない場合、一様磁界領域内においても、勾配を検出してしまう場合がある。これは、検出対象物が存在しないにも拘わらず、検出対象物が存在しているとして誤検出してしまうことに繋がるため、望ましくない。そこで、勾配磁界センサ１２は、以下において説明する所定の調整方法によって調整されることにより、磁界を用いた検出対象物の検出精度を向上させることができる。そこで、以下では、勾配磁界センサ１２における第１誘起電圧及び第２誘起電圧のそれぞれについての調整方法について説明する。
【0052】
＜勾配磁界センサにおける第１誘起電圧及び第２誘起電圧のそれぞれについての調整方法＞
以下、勾配磁界センサ１２における第１誘起電圧及び第２誘起電圧のそれぞれについての調整方法について説明する。
以下、勾配磁界センサ１２における第１誘起電圧及び第２誘起電圧のそれぞれについての調整方法について説明する。
【0053】
まず、勾配磁界センサ１２により検出される磁界の強さと、勾配磁界センサ１２から出力される検出信号との関係について説明する。
【0054】
ある時刻ｔにおいて第１センサヘッドＳ１に印加される磁界の強さＢ１（ｔ）が以下の式（１）によって表され、時刻ｔにおいて第２センサヘッドＳ２に印加される磁界の強さＢ２（ｔ）が以下の式（２）によって表される場合を考える。ただし、ここでは、一例として、一様磁界が勾配磁界センサ１２に印加されているとともに、磁化された検出対象物が勾配磁界センサ１２の検出領域内を搬送される場合を考えている。なお、以下では、説明の便宜上、検出対象物から第１センサヘッドＳ１に印加される磁界を、第１磁界と称して説明する。また、以下では、説明の便宜上、検出対象物から第２センサヘッドＳ２に印加される磁界を、第２磁界と称して説明する。
【0055】
【数1】
【数2】
【0056】
ここで、上記の式（１）のＢ０１（ｔ）は、時刻ｔにおける第１磁界の強さを示す関数である。また、式（２）のＢ０２（ｔ）は、時刻ｔにおける第２磁界の強さを示す関数である。また、式（１）及び式（２）のＢｃｏｓ（ωｎｔ）は、時刻ｔにおける一様磁界の強さを示す関数である。ただし、ωｎは、一様磁界の強さの時間的な変化についての角振動数を示す。また、Ｂは、一様磁界の最大の強さを示す。
【0057】
また、時刻ｔにおける参照信号の大きさが、以下の式（３）に示したＶｒ（ｔ）によって表される場合を考える。ただし、以下の式（３）のＡは、参照信号の振幅を示す。また、以下の式（３）のωは、交流信号である参照信号の角振動数を示す。
【0058】
【数3】
【0059】
また、時刻ｔにおける差動信号Ｖｏｕｔの大きさが、以下の式（４）に示したＶｉ（ｔ）によって表される場合を考える。
【0060】
【数4】
【0061】
ここで、上記の式（４）に示したθは、第０移相回路ＰＳ０による交流励磁電流の移相量を示す。また、式（４）に示したαは、第１移相回路ＰＳ１による第１交流励磁電流ＡＣ１の移相量を示す。また、式（４）に示したβは、第２移相回路ＰＳ２による第２交流励磁電流ＡＣ２の移相量を示す。また、式（４）のａは、第１可変抵抗ＶＲ１１による第１交流励磁電流ＡＣ１の振幅の調整量を示す。また、式（４）のｂは、第２可変抵抗ＶＲ１２による第２交流励磁電流ＡＣ２の振幅の調整量を示す。また、差動信号Ｖｏｕｔは、第１磁界がＡＭ変調された結果として誘起された第１誘起電圧と、第２磁界がＡＭ変調された結果として誘起された第２誘起電圧との差分によって得られる。これらのＡＭ変調の変調指数（すなわち、磁気感度）が、式（４）に示したｋ１及びｋ２である。なお、ｋ１は、第１磁界のＡＭ変調の変調指数である。また、ｋ２は、第２磁界のＡＭ変調の変調指数である。
【0062】
位相検波回路ＰＤは、上記の式（３）によって示される参照信号の大きさＶｒ（ｔ）と、上記の式（４）に依って示される差動信号Ｖｏｕｔの大きさＶｉ（ｔ）とに基づいて、以下に示す式（５）のような信号を、時刻ｔにおける検波信号の大きさＶ０（ｔ）として出力する。
【0063】
【数5】
【0064】
上記の式（５）の最下段の右辺は、加法定理を用いて、以下の式（６）のように変形できる。
【0065】
【数6】
【0066】
上記の式（６）の右辺のｃｏｓ（θ＋α）及びｃｏｓ（θ＋β）は、時刻ｔによって変動しない項、すなわち、直流成分である。この直流成分は、ローパスフィルタＬＦにより除去可能である。そこで、式（６）から当該直流成分を除去した式が、以下の式（７）である。
【0067】
【数7】
【0068】
ここで、上記の式（７）において、第０移相回路ＰＳ０による移相量θと第１移相回路ＰＳ１による移相量αとの和である（θ＋α）と、第０移相回路ＰＳ０による移相量θと第２移相回路ＰＳ２による移相量βとの和である（θ＋β）との差（α－β）が－πであることを要請する。この要請は、第１誘起電圧の位相と、第２誘起電圧の位相とを逆位相にさせる要請である。そして、この要請は、第１移相回路ＰＳ１の移相量αと、第２移相回路ＰＳ２の移相量βとの少なくとも一方を調整することにより、実現可能である。また、上記の式（７）において、第１可変抵抗ＶＲ１１による調整量ａと変調指数ｋ１との積と、第２可変抵抗ＶＲ１２による調整量ｂと変調指数ｋ２との積とが等しいこと（すなわち、ａｋ１＝ｂｋ２）を要請する。この要請は、第１誘起電圧の振幅と、第２誘起電圧の振幅とを等しくさせる要請である。そして、この要請は、第１可変抵抗ＶＲ１１の調整量ａと、第２可変抵抗ＶＲ１２の調整量ｂとの少なくとも一方を調整することにより、実現可能である（なお、この調整を行うために変調指数ｋ１及び変調指数ｋ２の値を知る必要はない）。この２つの要請を式（７）に適用すると、式（７）は、式（８）のように変形される。
【0069】
【数8】
【0070】
上記の式（８）から、上記のような２つの調整を行うことにより、検出信号の大きさＶ０（ｔ）から一様磁界の成分Ｂｃｏｓ（ωｎｔ）を打ち消し合わせることができることが分かる。以下では、説明の便宜上、これら２つの調整を、交流電流調整と称して説明する。すなわち、交流電流調整を行うことにより、勾配磁界センサ１２は、一様磁界の強さを検出せずに、勾配を検出することができる。その結果、勾配磁界センサ１２は、磁界を用いた検出対象物の検出精度を向上させることができる。なお、上記の式（８）の右辺の大括弧内第２項は、オフセット成分である。このオフセット成分は、誤差として検出信号に含まれることになる。このオフセット成分の大きさを知るためには、変調指数ｋ１及び変調指数ｋ２の値を知るか、変調指数ｋ１と変調指数ｋ２との比を知る必要がある。しかしながら、このオフセット成分は、後述するように、信号処理により除去することが可能である。信号処理によってオフセット成分を除去する場合、変調指数ｋ１及び変調指数ｋ２の値を知るか、変調指数ｋ１と変調指数ｋ２との比を知る必要はない。なお、このオフセット成分は、一般的に、上記の式（８）の右辺の大括弧内第１項よりも小さい。このため、実施形態では、このオフセット成分を除去せずに誤差として扱う場合について説明する。
【0071】
ここで、図３は、勾配磁界センサ１２に交流電流調整を行う前後における第１誘起電圧、第２誘起電圧、差動信号、検波信号、検出信号のそれぞれの時間的な変化の一例を示す図である。
【0072】
図３に示した４つのグラフのうち「調整前」というラベルによって囲まれた左側の２つのグラフは、交流電流調整を行う前の勾配磁界センサ１２における第１誘起電圧、第２誘起電圧、差動信号、検波信号、検出信号のそれぞれの時間的な変化を示す図である。また、当該４つのグラフのうちの「調整後」というラベルによって囲まれた右側の２つのグラフは、交流電流調整を行なった後の勾配磁界センサ１２における第１誘起電圧、第２誘起電圧、差動信号、検波信号、検出信号のそれぞれの時間的な変化を示す図である。ただし、これら４つのグラフのうちの上側２つのグラフは、強さが５０Ｈｚの正弦波状に変化する一様磁界領域内において巻数が１回のコイルによる磁気モーメントを検出させた場合におけるグラフである。また、これら４つのグラフのうちの下側２つのグラフは、磁界が印加されていない領域内に配置された勾配磁界センサ１２における第１誘起電圧、第２誘起電圧、差動信号、検波信号、検出信号のそれぞれの時間的な変化を示す図である。また、これら４つのグラフの横軸は、経過時間を示す。また、これら４つのグラフの縦軸は、電圧を示す。
【0073】
図３の「調整前」の下側のグラフを見ると、第１誘起電圧と第２誘起電圧の位相が互いに逆位相になっていないため、磁界が印加されていない領域内に勾配磁界センサ１２が配置されているにもかかわらず、差動信号の信号レベルが０［Ｖ］になっていない。このため、図３の「調整前」の下側のグラフでは、検波信号の信号レベルが０［Ｖ］になっておらず、その結果、検出信号の信号レベルも０［Ｖ］になっていない。この場合、勾配磁界センサ１２は、上記の式（８）における検出信号の大きさＶ０（ｔ）から一様磁界の成分Ｂｃｏｓ（ωｎｔ）を打ち消し合わせることができないため、一様磁界領域内に配置されると、一様磁界を検出してしまう。このような事情から、交流電流調整を行う前の勾配磁界センサ１２では、図３の「調整前」の上側のグラフに示される通り、磁界が印加されていない領域内に勾配磁界センサ１２が配置されている場合における検出信号が、一様磁界領域内において巻数が１回のコイルによる磁気モーメントを検出させた場合における検出信号に重畳される。その結果、図３の「調整前」の上側のグラフでは、例えば、－４０ｍｓｅｃ～－２０ｍｓｅｃの範囲内、２０ｍｓｅｃ～４０ｍｓｅｃの範囲内等において、検出信号の信号レベルが０［Ｖ］とならず、検出信号の信号レベルが０．１［Ｖ］付近で振動している。そして、このような検出信号の振動は、勾配磁界センサ１２による勾配の検出における誤差となる。このため、交流電流調整を行う前の勾配磁界センサ１２では、検出する勾配が小さいと、このような振動による誤差に埋もれて検出信号が見えなくなる可能性が高い。
【0074】
一方、図３の「調整後」の下側のグラフを見ると、第１誘起電圧と第２誘起電圧の位相が互いに逆位相になっているため、磁界が印加されていない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、差動信号の信号レベルが０［Ｖ］になっている。このため、図３の「調整後」の下側のグラフでは、検波信号の信号レベルがほぼ０［Ｖ］になっており（実際には、ノイズ等によって小さく振動しているため、完全に０［Ｖ］となっているわけではない）、その結果、検出信号の信号レベルがほぼ０［Ｖ］になっている。この場合、勾配磁界センサ１２は、上記の式（８）における検出信号の大きさＶ０（ｔ）から一様磁界の成分Ｂｃｏｓ（ωｎｔ）を打ち消し合わせることができるため、一様磁界領域内に配置された場合であっても、一様磁界を検出しない。このような事情から、交流電流調整を行った後の勾配磁界センサ１２では、図３の「調整後」の上側のグラフに示される通り、磁界が印加されていない領域内に勾配磁界センサ１２が配置されている場合における検出信号が、一様磁界領域内において巻数が１回のコイルによる磁気モーメントを検出させた場合における検出信号に重畳されない。その結果、図３の「調整後」の上側のグラフでは、例えば、－４０ｍｓｅｃ～－２０ｍｓｅｃの範囲内、２０ｍｓｅｃ～４０ｍｓｅｃの範囲内等において、検出信号の信号レベルがほぼ０［Ｖ］になる。その結果、交流電流調整を行った後の勾配磁界センサ１２では、検出する勾配が小さくても、勾配を示す検出信号が誤差に埋もれることがない。換言すると、交流電流調整を行った後の勾配磁界センサ１２は、一様磁界の強さを検出せずに、勾配を検出することができる。すなわち、交流電流調整を行った後の勾配磁界センサ１２は、検出対象物の検出を精度よく行うことができる。
【0075】
また、図４は、勾配磁界センサ１２に交流電流調整を行う前後において、巻数が１回のコイルによる磁気モーメントを勾配磁界センサ１２が検出した場合の検出信号、差動信号、検波信号のそれぞれの時間的な変化の一例を示す図である。
【0076】
図４に示した「調整前」というラベルによって囲まれた上側の２つのグラフのうちの右側のグラフは、交流電流調整を行う前の勾配磁界センサ１２における差動信号及び検波信号の時間的な変化を示す図である。また、当該グラフは、磁界が印加されていない領域内に勾配磁界センサ１２が配置されている場合における差動信号及び検波信号の時間的な変化を示す図である。一方、図４に示した「調整後」というラベルによって囲まれた下側の２つのグラフのうちの右側のグラフは、交流電流調整を行った後の勾配磁界センサ１２における差動信号及び検波信号の時間的な変化を示す図である。当該グラフは、磁界が印加されていない領域内に勾配磁界センサ１２が配置されている場合における差動信号及び検波信号の時間的な変化を示す図である。これら２つのグラフを比較すると、交流電流調整を行った後における差動信号は、交流電流調整を行う前における差動信号よりも振幅が２桁程度小さくなっていることが分かる。その結果、交流電流調整を行った後における検波信号も、交流電流調整を行う前における検波信号よりも振幅が２桁程度小さくなっている。このような事情から、「調整前」というラベルによって囲まれた下側の２つのグラフのうちの右側のグラフの縦軸の目盛間隔を、「調整前」というラベルによって囲まれた上側の２つのグラフのうちの右側のグラフの縦軸の目盛間隔と同じ目盛間隔に変えた場合、交流電流調整を行った後における差動信号及び検波信号それぞれの振動は、図３の右下のグラフにおける差動信号及び検波信号それぞれの振動のように、見えなくなる。
【0077】
図４に示した「調整前」というラベルによって囲まれた上側の２つのグラフのうちの左側のグラフは、交流電流調整を行う前の勾配磁界センサ１２における検出信号の時間的な変化を示す図である。また、当該グラフは、一様磁界領域内において巻数が１回のコイルによる磁気モーメントを検出させた場合における検出信号の時間的な変化を示す図である。一方、図４に示した「調整後」というラベルによって囲まれた下側の２つのグラフのうちの左側のグラフは、交流電流調整を行った後の勾配磁界センサ１２における検出信号の時間的な変化を示す図である。また、当該グラフは、一様磁界領域内において巻数が１回のコイルによる磁気モーメントを検出させた場合における検出信号の時間的な変化を示す図である。これら２つのグラフを比較すると、勾配磁界センサ１２から出力される検出信号のノイズは、交流電流調整により小さくなっていることが分かる。これは、図４の右下のグラフに示したように、交流電流調整により、磁界が印加されていない領域内に勾配磁界センサ１２が配置されている場合における差動信号及び検波信号の振幅が小さくなり、その結果、勾配磁界センサ１２が一様磁界を検出しないためである。
【0078】
ここで、図５は、図４に示した検出信号についての２つのグラフそれぞれの一部を拡大した図である。図５に示した「調整前」というラベルによって囲まれた上側のグラフは、交流電流調整を行う前の勾配磁界センサ１２における検出信号の時間的な変化を示す図である。一方、図５に示した「調整後」というラベルによって囲まれた下側のグラフは、交流電流調整を行った後の勾配磁界センサ１２における検出信号の時間的な変化を示す図である。これら２つのグラフを比較すると、勾配磁界センサ１２から出力される検出信号のノイズは、交流電流調整により小さくなっていることが、図４に示したグラフと比べてより明確に分かる。
【0079】
このように、これら図３～図５に示したグラフから、勾配磁界センサ１２は、交流電流調整を行うことにより一様磁界の強さを検出せずに勾配を検出することができ、その結果、磁界を用いた検出対象物の検出精度を向上させることができることが分かる。そして、これを実現させている回路構成の一例が、図２に示した回路構成である。
【0080】
なお、実施形態に係る勾配磁界センサ１２は、第０移相回路ＰＳ０を備えない構成であってもよい。何故なら、前述した通り、第０移相回路ＰＳ０の移相量θは、前述の２つの要請において如何なる値であっても無関係だからである。ただし、当該勾配磁界センサ１２が第０移相回路ＰＳ０を備えることにより、当該勾配磁界センサ１２では、第１移相回路ＰＳ１による移相量αと、第２移相回路ＰＳ２による移相量βとの関係α－β＝－πを保ったまま、検出信号の振幅を調整することができる。
【0081】
また、実施形態に係る勾配磁界センサ１２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。何故なら、前述の２つの要請において、第１移相回路ＰＳ１の移相量αと第２移相回路ＰＳ２の移相量βとの差が－πであることが重要だからである。これは、当該勾配磁界センサ１２が第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ことが、移相量αと移相量βとのいずれか一方を０とした場合に相当することからも明らかである。
【0082】
また、実施形態に係る勾配磁界センサ１２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。何故なら、前述の２つの要請において、第１可変抵抗ＶＲ１１の調整量ａと変調指数ｋ１との積と、第２可変抵抗ＶＲ１２の調整量ｂと変調指数ｋ２との積とが等しいことが重要だからである。これは、当該勾配磁界センサ１２が第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ことが、調整量ａと調整量ｂとのいずれか一方を１とした場合に相当することからも明らかである。
【0083】
また、実施形態に係る勾配磁界センサ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。
【0084】
また、実施形態に係る勾配磁界センサ１２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。
【0085】
また、実施形態に係る勾配磁界センサ１２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。
【0086】
以上のように、実施形態に係る勾配磁界センサ１２は、交流電源Ｐ１が有する第１電源端子Ｐ１１が接続される交流電源接続端子ＣＴ１と、交流電源接続端子ＣＴ１とグラウンドとの間に接続される第１磁気コアＣＲ１と、交流電源接続端子ＣＴ１とグラウンドとの間において第１磁気コアＣＲ１と並列に接続される第２磁気コアＣＲ２と、交流電源接続端子ＣＴ１と、第１磁気コアＣＲ１と第２磁気コアＣＲ２との少なくとも一方との間に接続され、第１磁気コアＣＲ１と第２磁気コアＣＲ２との少なくとも一方に流れる交流電流を制御する交流電流制御部ＣＣ１と、第１磁気コアＣＲ１に巻回される第１検出コイルＣＬ１と、第２磁気コアＣＲ２に巻回され、且つ、第１検出コイルＣＬ１と差動接続される第２検出コイルＣＬ２と、第１検出コイルＣＬ１から出力される第１誘起電圧と、第２検出コイルＣＬ２から出力される第２誘起電圧との差分に応じた電圧を、検出信号として検出する検出回路ＤＴと、を備える。これにより、当該勾配磁界センサ１２は、磁界を用いた検出対象物の検出精度を向上させることができる。
【0087】
なお、勾配磁界センサ１２は、交流電源Ｐ１が有する第２電源端子Ｐ１２がグラウンドに接地される交流電源Ｐ１を備える、構成が用いられてもよい。
【0088】
また、勾配磁界センサ１２では、交流電流制御部ＣＣ１は、交流電源接続端子ＣＴ１から第１磁気コアＣＲ１に流れる第１交流励磁電流ＡＣ１と、交流電源接続端子ＣＴ１から第２磁気コアＣＲ２に流れる第２交流励磁電流ＡＣ２との少なくとも一方を移相する移相部を含む、構成が用いられてもよい。前述の第１移相回路ＰＳ１と第２移相回路ＰＳ２のそれぞれは、当該位相部の一例である。
【0089】
また、勾配磁界センサ１２では、交流電流制御部ＣＣ１は、第１交流励磁電流ＡＣ１と、第２交流励磁電流ＡＣ２との少なくとも一方の振幅を調整する振幅調整部を含む、構成が用いられてもよい。前述の第１可変抵抗ＶＲ１１と第２可変抵抗ＶＲ１２とのそれぞれは、当該振幅調整部の一例である。
【0090】
また、勾配磁界センサ１２では、交流電流制御部ＣＣ１は、交流電源接続端子ＣＴ１と第１磁気コアＣＲ１との間に接続される第１増幅回路及び第１１可変抵抗器の少なくとも一方と、交流電源接続端子ＣＴ１と第２磁気コアＣＲ２との間に接続される第２増幅回路及び第１２可変抵抗器の少なくとも一方とを、振幅調整部として含む、構成が用いられてもよい。前述の第１可変抵抗ＶＲ１１は、当該第１１可変抵抗器の一例である。また、前述の第２可変抵抗ＶＲ１２は、当該第１２可変抵抗器の一例である。
【0091】
＜実施形態の変形例１＞
以下、図６を参照し、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。また、以下では、説明の便宜上、実施形態の変形例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。また、実施形態の変形例１において説明する事項は、実施形態のみならず、後述する実施形態の他の変形例のいずれに適用されてもよい。
以下、図６を参照し、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。また、以下では、説明の便宜上、実施形態の変形例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。また、実施形態の変形例１において説明する事項は、実施形態のみならず、後述する実施形態の他の変形例のいずれに適用されてもよい。
【0092】
図６は、勾配磁界センサ１２Ａの回路構成の一例を示す図である。
【0093】
勾配磁界センサ１２Ａ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ＤＴ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、第１出力端子ＣＣ２２と、第２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。
【0094】
また、勾配磁界センサ１２Ａ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１２Ａ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、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。
【0095】
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と入力端子ＣＣ２１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。
【0096】
また、直流電流制御部ＣＣ２において、入力端子ＣＣ２１と第１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と第２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と第１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と第２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と第１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と第２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。
【0097】
また、直流電流制御部ＣＣ２の第１出力端子ＣＣ２２は、交流電流制御部ＣＣ１が有する第１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、第１出力端子ＣＣ２２と、交流電流制御部ＣＣ１が有する第１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。
【0098】
また、直流電流制御部ＣＣ２の第２出力端子ＣＣ２３は、交流電流制御部ＣＣ１が有する第２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、第２出力端子ＣＣ２３と、交流電流制御部ＣＣ１が有する第２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。
【0099】
次に、勾配磁界センサ１２Ａの動作について説明する。
【0100】
上記のような回路構成の勾配磁界センサ１２Ａ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。
【0101】
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。
【0102】
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、第１出力端子ＣＣ２２から第１磁気コアＣＲ１に入力する。これにより、第１検出コイルＣＬ１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、第１検出コイルＣＬ１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１２Ａにおいても、当該電圧は、外部から第１検出コイルＣＬ１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１２Ａでは、交流電流が第１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。
【0103】
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、第２出力端子ＣＣ２３から第２磁気コアＣＲ２に入力する。これにより、第２検出コイルＣＬ２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、第２検出コイルＣＬ２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１２Ａにおいても、当該電圧は、外部から第２検出コイルＣＬ２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１２Ａでは、交流電流が第２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。
【0104】
勾配磁界センサ１２Ａでは、このようにして誘起された第３誘起電圧及び第４誘起電圧に応じた信号が、検出回路ＤＴが有する第２入力端子ＤＴ２に差動信号Ｖｏｕｔ２として入力する。検出回路ＤＴの位相検波回路ＰＤは、このようにして入力された差動信号Ｖｏｕｔ２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。
【0105】
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、帰還電流として第２入力端子ＤＴ２から第１検出コイルＣＬ１に向かって流れていく。
【0106】
このような動作を行う検出回路ＤＴには、調整を行うことにより、差動信号Ｖｏｕｔ２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Ｖｏｕｔ２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。
【0107】
以上のような動作により、勾配磁界センサ１２Ａは、勾配を検出する。しかしながら、勾配磁界センサ１２Ａは、第３誘起電圧及び第４誘起電圧のそれぞれについての調整を行わない場合、実施形態に係る勾配磁界センサ１２と同様に、一様磁界領域内においても、勾配を検出してしまう場合がある。これは、検出対象物が存在しないにも拘わらず、検出対象物が存在しているとして誤検出してしまうことに繋がるため、望ましくない。そこで、勾配磁界センサ１２Ａには、前述の交流電流調整とともに、直流電流調整が行われる。これにより、勾配磁界センサ１２Ａは、磁界を用いた検出対象物の検出精度を、より確実に向上させることができる。
【0108】
直流電流調整は、すなわち、第１磁気コアＣＲ１に流れる電流の大きさと、第２磁気コアＣＲ２に流れる電流の大きさとを一致させる調整のことである。すなわち、直流電流調整は、第１直流励磁電流ＤＣ１の大きさと、第２直流励磁電流ＤＣ２の大きさとを等しくする調整である。そして、このような直流電流調整は、第１可変抵抗ＶＲ２１の抵抗値と、第２可変抵抗ＶＲ２２の抵抗値との少なくとも一方を調整することにより行うことができる。
【0109】
なお、実施形態の変形例１に係る勾配磁界センサ１２Ａは、第１可変抵抗ＶＲ２１と第２可変抵抗ＶＲ２２とのいずれか一方を備えない構成であってもよい。また、実施形態の変形例１に係る勾配磁界センサ１２Ａは、第１可変抵抗ＶＲ２１と第２可変抵抗ＶＲ２２とのいずれか一方に代えて、抵抗値を変化させることができない抵抗素子を備える構成であってもよい。何故なら、第１直流励磁電流ＤＣ１と第２直流励磁電流ＤＣ２との少なくとも一方の大きさを調整することにより、直流電流調整を行うことが可能だからである。
【0110】
また、実施形態の変形例１に係る勾配磁界センサ１２Ａは、事前の試験等の結果を踏まえた上で、上記において説明した第１可変抵抗ＶＲ２１及び第２可変抵抗ＶＲ２２それぞれの抵抗値と同じ抵抗値の抵抗素子を用意できる場合、第１可変抵抗ＶＲ２１と第２可変抵抗ＶＲ２２とのいずれか一方又は両方に代えて、抵抗値を変化させることができない抵抗素子を備える構成であってもよい。
【0111】
また、実施形態に係る勾配磁界センサ１２Ａは、第１インダクタＬ１と第２インダクタＬ２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ＤＣ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１２Ａは、第１インダクタＬ１と第２インダクタＬ２との両方を備えている方が望ましい。
【0112】
以上のように、実施形態の変形例１に係る勾配磁界センサ１２Ａは、実施形態に係る勾配磁界センサ１２が備える部材に加えて、直流電源Ｐ２が有する正極電源端子が接続される直流電源接続端子ＣＴ３と、直流電源接続端子ＣＴ３と第１磁気コアＣＲ１との間に接続される第１可変抵抗ＶＲ２１と、直流電源接続端子ＣＴ３と第１磁気コアＣＲ１との間において第１可変抵抗ＶＲ２１と直列に接続される第１インダクタＬ１と、直流電源接続端子ＣＴ３と第２磁気コアＣＲ２との間に接続される第２可変抵抗ＶＲ２２と、直流電源接続端子ＣＴ３と第２磁気コアＣＲ２との間において第２可変抵抗ＶＲ２２と直列に接続される第２インダクタＬ２と、を更に備える。これにより、勾配磁界センサ１２Ａは、磁界を用いた検出対象物の検出精度を、より確実に向上させることができる。
【0113】
また、勾配磁界センサ１２Ａは、直流電源Ｐ２が有する負極電源端子がグラウンドに接地される直流電源Ｐ２を備える、構成が用いられてもよい。
【0114】
＜実施形態の変形例２＞
以下、図７を参照し、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、実施形態の変形例１に適用されてもよい。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、後述する実施形態の他の変形例に適用されてもよい。
以下、図７を参照し、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、実施形態の変形例１に適用されてもよい。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、後述する実施形態の他の変形例に適用されてもよい。
【0115】
勾配磁界センサ１２Ｂは、交流電流制御部ＣＣ１に代えて、交流電流制御部ＣＣ３を備える。
【0116】
図７は、交流電流制御部ＣＣ３の回路構成の一例を示す図である。なお、図７では、交流電流制御部ＣＣ３と他の部材との接続態様を明確に示すため、交流電流制御部ＣＣ３とともに、交流電源Ｐ１と、交流電源接続端子ＣＴ１と、第０移相回路ＰＳ０と、第１磁気コアＣＲ１と、第２磁気コアＣＲ２とのそれぞれを示している。
【0117】
交流電流制御部ＣＣ３は、入力端子ＣＣ３１と、第１出力端子ＣＣ３２と、第２出力端子ＣＣ３３を有する。また、交流電流制御部ＣＣ３は、反転回路ＲＶＣと、第１切替回路ＳＷＣ１と、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、第２切替回路ＳＷＣ２と、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。また、反転回路ＲＶＣは、入力端子ＲＶＣ１と、出力端子ＲＶＣ２を有する。また、第１切替回路ＳＷＣ１は、第１入力端子ＳＷＣ１１と、第２入力端子ＳＷＣ１２と、出力端子ＳＷＣ１３を有する。また、第２切替回路ＳＷＣ２は、第１入力端子ＳＷＣ２１と、第２入力端子ＳＷＣ２２と、出力端子ＳＷＣ２３を有する。
【0118】
交流電流制御部ＣＣ３が有する入力端子ＣＣ３１は、伝送路を介して、第０移相回路ＰＳ０が有する出力端子ＰＳ０２と接続される。なお、入力端子ＣＣ３１と出力端子ＰＳ０２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。
【0119】
また、交流電流制御部ＣＣ３において、入力端子ＣＣ３１は、伝送路を介して、反転回路ＲＶＣが有する入力端子ＲＶＣ１と、第１切替回路ＳＷＣ１が有する第２入力端子ＳＷＣ１２と、第２切替回路ＳＷＣ２が有する第２入力端子ＳＷＣ２２とのそれぞれと接続される。なお、入力端子ＣＣ３１と入力端子ＲＶＣ１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、入力端子ＣＣ３１と第２入力端子ＳＷＣ１２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、入力端子ＣＣ３１と第２入力端子ＳＷＣ２２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。
【0120】
また、反転回路ＲＶＣが有する出力端子ＲＶＣ２は、伝送路を介して、第１切替回路ＳＷＣ１が有する第１入力端子ＳＷＣ１１と、第２切替回路ＳＷＣ２が有する第１入力端子ＳＷＣ２１とのそれぞれと接続される。なお、出力端子ＲＶＣ２と第１入力端子ＳＷＣ１１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、出力端子ＲＶＣ２と第１入力端子ＳＷＣ２１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。
【0121】
また、第１切替回路ＳＷＣ１が有する出力端子ＳＷＣ１３と交流電流制御部ＣＣ３が有する第１出力端子ＣＣ３２との間には、第１移相回路ＰＳ１と、第１可変抵抗ＶＲ１１と、第１コンデンサＣ１とが直列に接続される。そして、第１出力端子ＣＣ３２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。この場合、第１交流励磁電流ＡＣ１は、第１出力端子ＣＣ３２から第１磁気コアＣＲ１に流れる交流電流のことである。なお、交流電流制御部ＣＣ３が有する第１出力端子ＣＣ３２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、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、出力端子ＳＷＣ１３と第１出力端子ＣＣ３２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。
【0122】
また、第２切替回路ＳＷＣ２が有する出力端子ＳＷＣ２３と交流電流制御部ＣＣ３が有する第２出力端子ＣＣ３３との間には、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。そして、第２出力端子ＣＣ３３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。この場合、第２交流励磁電流ＡＣ２は、第２出力端子ＣＣ３３から第２磁気コアＣＲ２に流れる交流電流のことである。なお、交流電流制御部ＣＣ３が有する第２出力端子ＣＣ３３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、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。また、出力端子ＳＷＣ２３と第２出力端子ＣＣ３３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。
【0123】
次に、交流電流制御部ＣＣ３の動作について説明する。
【0124】
上記のような回路構成の交流電流制御部ＣＣ３において、入力端子ＣＣ３１から入力された交流電流は、２つに分岐される。
【0125】
２つに分岐された交流電流の一方は、第１１交流励磁電流ＡＣ１１として反転回路ＲＶＣに入力される。これにより、第１１交流励磁電流ＡＣ１１の位相は、反転回路ＲＶＣにより反転される。そして、反転回路ＲＶＣから出力された第１１交流励磁電流ＡＣ１１は、第１切替回路ＳＷＣ１が有する第１入力端子ＳＷＣ１１と第２切替回路ＳＷＣ２が有する第１入力端子ＳＷＣ２１とのそれぞれに入力される。
【0126】
一方、２つに分岐された交流電流の他方は、第１２交流励磁電流ＡＣ１２として、第１切替回路ＳＷＣ１が有する第２入力端子ＳＷＣ１２と第２切替回路ＳＷＣ２が有する第２入力端子ＳＷＣ２２とのそれぞれに入力される。
【0127】
ここで、第１切替回路ＳＷＣ１は、入力された第１１交流励磁電流ＡＣ１１と、入力された第１２交流励磁電流ＡＣ１２とのいずれか一方を、第１交流励磁電流ＡＣ１として第１移相回路ＰＳ１に出力する。また、第２切替回路ＳＷＣ２は、入力された第１１交流励磁電流ＡＣ１１と、入力された第１２交流励磁電流ＡＣ１２とのいずれか一方を、第２交流励磁電流ＡＣ２として第２移相回路ＰＳ２に出力する。
【0128】
すなわち、勾配磁界センサ１２Ｂでは、反転回路ＲＶＣと、第１切替回路ＳＷＣ１と、第２切替回路ＳＷＣ２とのそれぞれによって、第１交流励磁電流ＡＣ１と第２交流励磁電流ＡＣ２とのそれぞれを、互いに位相が反転している電流とするか、互いに位相が同じ電流とするかを切り替えることができる。その結果、勾配磁界センサ１２Ｂは、第１移相回路ＰＳ１と第２移相回路ＰＳ２とのそれぞれとして、互いに位相を進ませる移相回路を備える構成であってもよく、互いに位相を遅らせる移相回路を備える構成であってもよく、位相を遅らせる移相回路と位相を進ませる移相回路とを備える構成であってもよい。すなわち、勾配磁界センサ１２Ｂが交流電流制御部ＣＣ３を備えることにより、勾配磁界センサ１２Ｂは、回路設計の自由度を向上させることができる。
【0129】
なお、勾配磁界センサ１２Ｂは、第１切替回路ＳＷＣ１と第２切替回路ＳＷＣ２との少なくとも一方を備えない構成であってもよい。
【0130】
以上のように、実施形態の変形例２に係る勾配磁界センサ１２Ｂでは、交流電流制御部ＣＣ３は、第１交流励磁電流ＡＣ１と第２交流励磁電流ＡＣ２との少なくとも一方の位相を反転させる反転回路ＲＶＣを含む、構成が用いられてもよい。
【0131】
また、勾配磁界センサ１２Ｂでは、交流電流制御部ＣＣ３は、第１磁気コアＣＲ１に第１交流励磁電流ＡＣ１として流す交流電流を、反転回路ＲＶＣによって位相を反転させた交流電流と、反転回路によって位相を反転させていない交流電流とのいずれかに切り替える第１切替回路ＳＷＣ１と、第２磁気コアＣＲ２に第２交流励磁電流ＡＣ２として流す交流電流を、反転回路ＲＶＣによって位相を反転させた交流電流と、反転回路ＲＶＣによって位相を反転させていない交流電流とのいずれかに切り替える第２切替回路ＳＷＣ２との少なくとも一方を含む、構成が用いられてもよい。
【0132】
これにより、勾配磁界センサ１２Ｂは、回路設計の自由度を向上させることができる。
【0133】
＜実施形態の変形例３＞
以下、図８を参照し、実施形態の変形例３について説明する。なお、実施形態の変形例３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１２Ｃと称して説明する。また、実施形態の変形例３において説明する事項は、実施形態の変形例１、実施形態の変形例２のそれぞれに適用されてもよい。また、実施形態の変形例３において説明する事項は、実施形態のみならず、後述する実施形態の他の変形例のいずれに適用されてもよい。
以下、図８を参照し、実施形態の変形例３について説明する。なお、実施形態の変形例３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１２Ｃと称して説明する。また、実施形態の変形例３において説明する事項は、実施形態の変形例１、実施形態の変形例２のそれぞれに適用されてもよい。また、実施形態の変形例３において説明する事項は、実施形態のみならず、後述する実施形態の他の変形例のいずれに適用されてもよい。
【0134】
勾配磁界センサ１２Ｃの検出回路ＤＴは、ハイパスフィルタＨＦを更に備える。
【0135】
図８は、ハイパスフィルタＨＦを更に備える検出回路ＤＴの回路構成の一例を示す図である。
【0136】
図８に示した例では、検出回路ＤＴにおいて、誤差アンプＥＡと抵抗Ｒ１との間を接続する伝送路と、出力端子ＤＴ３との間には、伝送路を介して、ハイパスフィルタＨＦが接続される。なお、誤差アンプＥＡと抵抗Ｒ１との間を接続する伝送路と、ハイパスフィルタＨＦとの間には、検出回路ＤＴ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ＨＦと、出力端子ＤＴ３との間には、検出回路ＤＴ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。
【0137】
ハイパスフィルタＨＦは、誤差アンプＥＡから出力された検出信号から所定の第２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出力端子ＤＴ３に出力する。これにより、勾配磁界センサ１２Ｃは、前述のオフセット成分を除去することができる。その結果、勾配磁界センサ１２Ｃは、磁界を用いた検出対象物の検出精度を、より確実に向上させることができる。
【0138】
以上のように、勾配磁界センサ１２Ｃでは、検出回路ＤＴは、ＰＳＤ（Phase Sensitive Detector）回路を含む、構成が用いられてもよい。そして、勾配磁界センサ１２Ｃは、ＰＬＬ回路から出力される信号から所定の第２周波数以下の成分を除去するハイパスフィルタＨＦを備える、構成が用いられてもよい。これにより、勾配磁界センサ１２Ｃは、磁界を用いた検出対象物の検出精度を、より確実に向上させることができる。
【0139】
＜実施形態の変形例４＞
以下、図９を参照し、実施形態の変形例４について説明する。なお、実施形態の変形例４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４に係る勾配磁界センサ１２を、勾配磁界センサ１２Ｄと称して説明する。また、実施形態の変形例４において説明する事項は、実施形態の変形例１、実施形態の変形例２、実施形態の変形例３のそれぞれに適用されてもよい。
以下、図９を参照し、実施形態の変形例４について説明する。なお、実施形態の変形例４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４に係る勾配磁界センサ１２を、勾配磁界センサ１２Ｄと称して説明する。また、実施形態の変形例４において説明する事項は、実施形態の変形例１、実施形態の変形例２、実施形態の変形例３のそれぞれに適用されてもよい。
【0140】
実施形態の変形例４では、実施形態の変形例２と同様に、直流励磁電流を第１磁気コアＣＲ１及び第２磁気コアＣＲ２へと流す。しかしながら、実施形態の変形例４に係る勾配磁界センサ１２Ｄは、実施形態の変形例１に係る勾配磁界センサ１２Ａと異なり、直流電流制御部ＣＣ２を備えない。
【0141】
図９は、勾配磁界センサ１２Ｄの回路構成の一例を示す図である。
【0142】
勾配磁界センサ１２Ｄ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ＤＴ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、抵抗Ｒ２と、第３インダクタＬ３と、第４インダクタＬ４と、第４コンデンサＣ４を備える。
【0143】
また、勾配磁界センサ１２Ｄ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１２Ｄ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１２Ｄ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１２Ｄ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。
【0144】
また、直流電源接続端子ＣＴ３は、伝送路を介して、抵抗Ｒ２が有する２つの端子のうちの一方と接続される。また、抵抗Ｒ２が有する２つの端子のうちの他方は、伝送路を介して、第３インダクタＬ３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インダクタＬ３が有する２つの端子のうちの他方は、交流電流制御部ＣＣ１が有する第１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る。なお、直流電源接続端子ＣＴ３と抵抗Ｒ２との間には、勾配磁界センサ１２Ｄ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Ｒ２と第３インダクタＬ３との間には、勾配磁界センサ１２Ｄ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インダクタＬ３と、交流電流制御部ＣＣ１が有する第１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１２Ｄ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。なお、第３インダクタＬ３は、ＤＣカップリングのためのインダクタである。第３インダクタＬ３の存在により、勾配磁界センサ１２Ｄでは、交流電流が、交流電流制御部ＣＣ１が有する第１出力端子ＣＣ１３と第１磁気コアＣＲ１とを接続する伝送路から直流電源接続端子ＣＴ３へ流れてしまうことを抑制することができる。
【0145】
また、交流電流制御部ＣＣ１が有する第１出力端子ＣＣ１３とグラウンドとの間には、第１出力端子ＣＣ１３側からグラウンド側に向かって、第１磁気コアＣＲ１、第４コンデンサＣ４の順に、第１磁気コアＣＲ１と、第４コンデンサＣ４とが直列に接続される。なお、この第４コンデンサＣ４は、ＡＣカップリングのためのコンデンサである。また、第１磁気コアＣＲ１と第４コンデンサＣ４とを接続する伝送路と、交流電流制御部ＣＣ１が有する第２出力端子ＣＣ１４と第２磁気コアＣＲ２との間を接続する伝送路との間には、他の伝送路を介して、第４インダクタＬ４が接続される。この第４インダクタＬ４は、ＤＣカップリングのためのインダクタである。なお、第１磁気コアＣＲ１と第４コンデンサＣ４との間には、勾配磁界センサ１２Ｄ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４コンデンサＣ４とグラウンドとの間には、勾配磁界センサ１２Ｄ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１磁気コアＣＲ１と第４コンデンサＣ４とを接続する伝送路と、第４インダクタＬ４との間には、勾配磁界センサ１２Ｄ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４インダクタＬ４と、第２出力端子ＣＣ１４と第２磁気コアＣＲ２との間を接続する伝送路との間には、勾配磁界センサ１２Ｄ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。
【0146】
次に、勾配磁界センサ１２Ｄの動作について説明する。
【0147】
上記のような回路構成の勾配磁界センサ１２Ｄ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、抵抗Ｒ２、第３インダクタＬ３を介して、第１磁気コアＣＲ１に直流励磁電流ＤＣ３として入力される。このため、第１磁気コアＣＲ１には、第１交流励磁電流ＡＣ１とともに、直流励磁電流ＤＣ３が流れる。また、第１磁気コアＣＲ１に入力された直流励磁電流ＤＣ３は、第４インダクタＬ４を介して、第２磁気コアＣＲ２にも入力される。このため、第２磁気コアＣＲ２には、第２交流励磁電流ＡＣ２とともに、直流励磁電流ＤＣ３が流れる。なお、第４コンデンサＣ４及び第４インダクタＬ４により、第１磁気コアＣＲ１から第２磁気コアＣＲ２に向かって第１交流励磁電流ＡＣ１が流れることは、ほぼない。同様に、第４インダクタＬ４により、第２磁気コアＣＲ２から第１磁気コアＣＲ１に向かって第２交流励磁電流ＡＣ２が流れることは、ほぼない。
【0148】
このように、勾配磁界センサ１２Ｄでは、第１磁気コアＣＲ１及び第２磁気コアＣＲ２のそれぞれに対して、同じ大きさの直流電流である直流励磁電流ＤＣ３を流すことができる。これにより、勾配磁界センサ１２Ｄは、実施形態の変形例２よりも単純な回路構成を用いて、磁界を用いた検出対象物の検出精度を、より確実に向上させることができる。
【0149】
なお、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、図１０は、複数の磁性体を含む第１磁気コアＣＲ１の構成の一例を示す図である。図１０に示した例では、第１磁気コアＣＲ１は、２つの磁性体を含んでいる。より具体的には、当該例では、第１磁気コアＣＲ１は、磁性体ＣＲ１Ａと、磁性体ＣＲ１Ｂと、非磁性の導体ＣＲ１Ｃと、端子ＣＲ１Ｄと、端子ＣＲ１Ｅを有する。そして、磁性体ＣＲ１Ａと磁性体ＣＲ１Ｂとは、導体ＣＲ１Ｃによって接続されている。また、磁性体ＣＲ１Ａ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、端子ＣＲ１Ｄが設けられている。端子ＣＲ１Ｄは、例えば、図２において、交流電流制御部ＣＣ１の第１出力端子ＣＣ１３と接続されている端子である。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、端子ＣＲ１Ｅが設けられている。端子ＣＲ１Ｅは、例えば、図２において、グラウンドに接地されている端子である。
【0150】
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、図示による説明を省略する。
【0151】
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、勾配磁界センサ１２Ｃ、勾配磁界センサ１２Ｄ）は、交流電源（上記において説明した例では、交流電源Ｐ１）が有する第１電源端子（上記において説明した例では、第１電源端子Ｐ１１）が接続される交流電源接続端子（上記において説明した例では、交流電源接続端子ＣＴ１）と、交流電源接続端子とグラウンドとの間に接続される第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、交流電源接続端子とグラウンドとの間において第１磁気コアと並列に接続される第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、交流電源接続端子と、第１磁気コアと第２磁気コアとの少なくとも一方との間に接続され、第１磁気コアと第２磁気コアとの少なくとも一方に流れる交流電流（上記において説明した例では、第１交流励磁電流ＡＣ１）を制御する交流電流制御部（上記において説明した例では、交流電流制御部ＣＣ１、交流電流制御部ＣＣ３）と、第１磁気コアに巻回される第１検出コイル（上記において説明した例では、第１検出コイルＣＬ１）と、第２磁気コアに巻回され、且つ、第１検出コイルと差動接続される第２検出コイル（上記において説明した例では、第２検出コイルＣＬ２）と、第１検出コイルから出力される第１電圧（上記において説明した例では、第１誘起電圧、第３誘起電圧）と、第２検出コイルから出力される第２電圧（上記において説明した例では、第２誘起電圧、第４誘起電圧）との差分に応じた電圧を検出する検出回路（上記において説明した例では、検出回路ＤＴ）と、を備える。これにより、勾配磁界センサは、磁界を用いた検出対象物の検出精度を向上させることができる。
【0152】
また、勾配磁界センサは、交流電源が有する第２電源端子がグラウンドに接続される交流電源を備える、構成が用いられてもよい。
【0153】
また、勾配磁界センサでは、交流電流制御部は、交流電源接続端子から第１磁気コアに流れる第１交流電流（上記において説明した例では、第１交流励磁電流ＡＣ１）と、交流電源接続端子から第２磁気コアに流れる第２交流電流（上記において説明した例では、第２交流励磁電流ＡＣ２）との少なくとも一方を移相する移相部（上記において説明した例では、第１移相回路ＰＳ１、第２移相回路ＰＳ２の少なくとも一方）を含む、構成が用いられてもよい。
【0154】
また、勾配磁界センサでは、交流電流制御部は、交流電源接続端子から第１磁気コアに流れる第１交流電流と、交流電源接続端子から第２磁気コアに流れる第２交流電流との少なくとも一方の振幅を調整する振幅調整部（上記において説明した例では、第１可変抵抗ＶＲ１１、第２可変抵抗ＶＲ１２の少なくとも一方）を含む、構成が用いられてもよい。
【0155】
また、勾配磁界センサでは、交流電流制御部は、交流電源接続端子と第１磁気コアとの間に接続される第１増幅回路及び第１１可変抵抗器（上記において説明した例では、第１可変抵抗ＶＲ１１）の少なくとも一方と、交流電源接続端子と第２磁気コアとの間に接続される第２増幅回路及び第１２可変抵抗器（上記において説明した例では、第２可変抵抗ＶＲ１２）の少なくとも一方とを、振幅調整部として含む、構成が用いられてもよい。
【0156】
また、勾配磁界センサでは、交流電流制御部は、交流電源接続端子から第１磁気コアに流れる第１交流電流と交流電源接続端子から第２磁気コアに流れる第２交流電流との少なくとも一方の位相を反転させる反転回路（上記において説明した例では、反転回路ＲＶＣ）を含む、構成が用いられてもよい。
【0157】
また、勾配磁界センサでは、交流電流制御部は、第１磁気コアに第１交流電流として流す交流電流を、反転回路によって位相を反転させた交流電流（上記において説明した例では、第１１交流励磁電流ＡＣ１１）と、反転回路によって位相を反転させていない交流電流（上記において説明した例では、第１２交流励磁電流ＡＣ１２）とのいずれかに切り替える第１切替回路（上記において説明した例では、第１切替回路ＳＷＣ１）と、第２磁気コアに第２交流電流として流す交流電流を、反転回路によって位相を反転させた交流電流と、反転回路によって位相を反転させていない交流電流とのいずれかに切り替える第２切替回路（上記において説明した例では、第２切替回路ＳＷＣ２）との少なくとも一方を含む、構成が用いられてもよい。
【0158】
また、勾配磁界センサでは、交流電流制御部は、交流電源接続端子と第１磁気コアとの間に接続されるＡＣカップリング用の第１コンデンサ（上記において説明した例では、第１コンデンサＣ１）と、交流電源接続端子と第２磁気コアとの間に接続されるＡＣカップリング用の第２コンデンサ（上記において説明した例では、第２コンデンサＣ２）と含む、構成が用いられてもよい。
【0159】
また、勾配磁界センサは、直流電源（上記において説明した例では、直流電源Ｐ２）が有する正極電源端子が接続される直流電源接続端子（上記において説明した例では、直流電源接続端子ＣＴ３）と、直流電源接続端子と第１磁気コアとの間に接続される第２１抵抗器（上記において説明した例では、第１可変抵抗ＶＲ２１）と、直流電源接続端子と第１磁気コアとの間において第２１抵抗器と直列に接続される第１インダクタ（上記において説明した例では、第１インダクタＬ１）と、直流電源接続端子と第２磁気コアとの間に接続される第２２抵抗器（上記において説明した例では、第２可変抵抗ＶＲ２２）と、直流電源接続端子と第２磁気コアとの間において第２２抵抗器と直列に接続される第２インダクタ（上記において説明した例では、第２インダクタＬ２）と、を更に備える、構成が用いられてもよい。
【0160】
また、勾配磁界センサでは、第２１抵抗器と、第２２抵抗器との少なくとも一方は、可変抵抗器である、構成が用いられてもよい。
【0161】
また、勾配磁界センサは、直流電源が有する負極電源端子がグラウンドに接続される直流電源を備える、構成が用いられてもよい。
【0162】
また、勾配磁界センサでは、検出回路は、ＰＳＤ（Phase Sensitive Detector）回路を含む、構成が用いられてもよい。
【0163】
また、勾配磁界センサでは、検出回路は、ＰＳＤ回路から出力される信号から所定の第１周波数以上の成分を除去するローパスフィルタ（上記において説明した例では、ローパスフィルタＬＦ）を備える、構成が用いられてもよい。
【0164】
また、勾配磁界センサでは、検出回路は、ＰＳＤ回路から出力される信号から所定の第２周波数以下の成分を除去するハイパスフィルタ（上記において説明した例では、ハイパスフィルタＨＦ）を備える、構成が用いられてもよい。
【0165】
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、磁界を用いた検出対象物の検出精度を向上させることができる。
【0166】
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。
【符号の説明】
【0167】
１…磁性物検出装置、１１…着磁装置、１２、１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄ…勾配磁界センサ、２０…情報処理装置、ＡＣ１…第１交流励磁電流、ＡＣ２…第２交流励磁電流、ＡＣ１１…第１１交流励磁電流、ＡＣ１２…第１２交流励磁電流、Ｃ１…第１コンデンサ、Ｃ２…第２コンデンサ、Ｃ３…第３コンデンサ、Ｃ４…第４コンデンサ、ＣＣ１、ＣＣ３…交流電流制御部、ＣＣ２…直流電流制御部、ＣＬ１…第１検出コイル、ＣＬ２…第２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、ＤＴ…検出回路、ＤＣ１…第１直流励磁電流、ＤＣ２…第２直流励磁電流、ＤＣ３…直流励磁電流、ＥＡ…誤差アンプ、ＨＦ…ハイパスフィルタ、Ｌ１…第１インダクタ、Ｌ２…第２インダクタ、Ｌ３…第３インダクタ、Ｌ４…第４インダクタ、ＬＦ…ローパスフィルタ、Ｐ１…交流電源、Ｐ２…直流電源、ＰＤ…位相検波回路、ＰＳ０…第０移相回路、ＰＳ１…第１移相回路、ＰＳ２…第２移相回路、Ｒ１、Ｒ２…抵抗、ＲＬ１…第１ローラ、ＲＬ２…第２ローラ、ＲＶＣ…反転回路、Ｓ１…第１センサヘッド、Ｓ２…第２センサヘッド、ＳＴ…シート部材、ＳＷＣ１…第１切替回路、ＳＷＣ２…第２切替回路、Ｖｏｕｔ…差動信号、Ｖｏｕｔ２…差動信号、ＶＲ１１、ＶＲ２１…第１可変抵抗、ＶＲ１２、ＶＲ２２…第２可変抵抗
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】