[實用新型]一種自旋閥磁阻零位控制結構

有效

• 申請號: 201220653725.7
• 申請日: 2012-11-30
• 公開（公告）號: CN202975297U
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發明（設計）人: 佘以軍;車振;黃春奎;李偉
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七一○研究所
• 主分類號: G01R33/09
• 分類號: G01R33/09
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 楊志兵;李愛英

技術領域

本實用新型涉及一種自旋閥磁阻零位控制結構，屬于弱磁矢量測量領域。?

背景技術

自旋閥（或隧道）磁阻器件的測磁范圍較霍爾磁性元件的測量范圍小許多，適用于更弱的磁場的測量，靈敏度也較高。從文獻報道和實際情況看，自旋閥磁阻器件與磁通門傳感器比較，性能指標在一個數量級上。相比較而言，磁通門傳感器技術要求高，頻率響應低，質量和體積比較大。而自旋閥磁阻器件體積小質量輕，具有較高的頻率響應。但磁阻傳感器由于自身的微磁電膜層的結構特點，存在輸出電壓零位隨機漂移范圍較大，不能使該種器件在軍民品中的廣泛應用。因此，若能解決自旋閥磁阻器件的電壓零位隨機漂移的不利影響，將在軍事、工業、民用等領域有更廣泛的使用空間。此外，不論是巨磁阻、自旋閥磁阻還是隧道式磁阻器件都存在納米層級原子結構的不理想，產生了磁滯區域較大，以及微分磁導率的離散性較大（尤其是在低頻磁場下工作時）。為了解決上述問題，國外有一些方法，如美國霍尼維爾公司采用了金屬帶包裹在磁阻元件上，然后在金屬帶內通過脈沖電流產生磁場，使磁阻元件充磁到飽和瞬態后可檢測被測磁場的阻值，通過后續電路對磁場信號提取和處理，即可得到被測磁場值。這種器件在較低頻率的磁場下使用能滿足要求，但磁場頻率較高時就不能用了，而且磁場靈敏度也不是很高。?

實用新型內容

本實用新型的目的是提供一種自旋閥磁阻零位控制結構，在自旋閥磁阻元件的特定方向上放置偏置永磁體，同時施加交變作用的高頻弱磁場，使原子磁矩在永磁勢能和交變磁勢能作用下，部分克服金屬化合物的磁粘滯、釘扎等影響，使微分磁導率的離散性減小，從而減小了自旋閥磁阻元件的電壓零位隨機漂移量，有利于提高元件的穩定性和靈敏度。所述控制結構也適用于隧道磁阻元件。?

為了實現上述目的，本實用新型的技術方案如下：?

一種自旋閥磁阻零位控制結構，所述控制結構包括印制電路板、偏置永磁體、交變磁場線圈、線圈架、自旋閥磁阻元件或隧道式磁阻元件；?

其中，所述偏置永磁體為長方體；?

所述交變磁場線圈包括第一線圈組和第二線圈組，每組包括相互平行的兩個線圈，第二線圈組位于第一線圈組之內；?

所述自旋閥磁阻零位控制結構的安裝方式如下：?

在印制電路板上安裝永磁體和自旋閥磁阻元件，永磁體長度方向的軸線與自旋閥磁阻元件的磁易敏感方向垂直；將交變磁場線圈通過線圈架安裝在印制電路板上；在交變磁場線圈的中心位置布置1個或2個自旋閥磁阻元件，第一線圈組和第二線圈組的軸線與自旋閥磁阻元件的磁易敏感方向平行或垂直。?

所述偏置永磁體由磁溫度系數較低的鋁鎳鈷材料制成；優選所述偏置永磁體長為5.0mm，截面為1.2×0.8mm；?

永磁體的作用為，提高了自旋閥磁阻元件的零位復位的能量，使產生磁粘滯、釘扎作用的原子磁矩容易向能量低點轉動；并且產生一個較高的恒磁場，提高和偏置自旋閥磁阻敏感件的測量零位點，避開在外磁場為零時，磁阻器件靈敏度較低的問題。?

所述交變磁場線圈包括第一線圈組和第二線圈組，每組包括相互平行的兩個線圈，第二線圈組位于第一線圈組之內，兩線圈組之間垂直設置；所述線圈結構類似于亥姆霍斯線圈。在兩組線圈的中心位置布置1個或2個自旋閥磁阻元件，兩組線圈的軸線與自旋閥磁阻元件的測量方向（磁易敏感方向）平行或垂直。兩組線圈的磁感應強度的振幅、頻率相同，相位差為90°。考慮到自旋閥磁阻敏感件的響應能力和后續電路的處理技術等因素，初選產生近似于圓的掃描磁場，掃描磁場的磁感應強度幅值為80nT，頻率為500kHz。該磁場的作用是將微觀的原子核、電子的磁矩向能量最低外磁場方向轉動；在宏觀上表現為各磁場測量點的離散性更小，從而提高磁測量靈敏度和穩定性。?

線圈架由塑料注塑成型，用于確定線圈的形狀和位置。?

所述自旋閥磁阻零位控制結構中，偏置永磁體、交變磁場線圈、自旋閥磁阻元件都安裝在印制電路板上，與信號處理電路、處理軟件等可組成不同的功能模塊。如水雷、魚雷、炮彈、火箭彈等測姿模塊、測姿近炸模塊、目標識別?模塊等，也可成為工業測量、控制的重要元件。?

有益效果?

本實用新型通過將偏置永磁體和高頻弱磁場作用在自旋閥磁阻傳感器的屏蔽層，使原子層面的金屬化合物部分不易改變方向原子磁矩，獲得振動能量后圍繞外磁場進動，減小了磁粘滯、釘扎等現象，使微分磁導率的離散性較小，從而減小了自旋閥磁阻元件（或隧道磁阻元件）的電壓零位隨機漂移量，經過信號處理，可測量恒弱至較高頻率的弱磁場。?

附圖說明

圖1是本實用新型的線圈掃描磁場電路原理圖。?