[發(fā)明專利]磁元件控制裝置、磁元件控制方法、以及磁檢測裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201380024770.3
• 申請日: 2013-05-15
• 公開（公告）號: CN104321662A
• 公開（公告）日: 2015-01-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 及川靖
• 申請（專利權(quán)）人: 株式會社藤倉
• 主分類號: G01R33/04
• 分類號: G01R33/04
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 舒艷君;李洋

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及信號處理用電路、使用了信號處理用電路的物理量測量裝置，尤其涉及對時間分解型磁通門(Fluxgate)方式(以下表示為FG方式。)的磁元件進行驅(qū)動的磁元件控制裝置、磁元件控制方法、以及使用磁元件控制方法來檢測磁場的磁檢測裝置。

本申請基于2012年5月15日申請的日本特愿2012-111670號而主張優(yōu)先權(quán)，這里引用其內(nèi)容。

背景技術(shù)

一般，F(xiàn)G方式的磁元件與同樣作為檢測磁的磁元件的霍爾元件或者磁阻元件相比，由于檢測磁場的靈敏度高且能夠小型化，因此被用于便攜電子設(shè)備等方位檢測裝置等。

圖10是表示時間分解型FG方式的磁元件(磁場比例式測定)的構(gòu)成例的圖。如圖10所示，對FG方式的磁元件而言，針對由高磁導(dǎo)率材料形成的磁性體芯的外周面纏繞有勵磁繞組和檢測繞組。纏繞有勵磁繞組的區(qū)域作為勵磁線圈而被勵磁信號驅(qū)動，纏繞有檢測繞組的區(qū)域作為檢測線圈而輸出檢測信號。

圖11是使用時間分解型FG方式的磁元件來說明磁場比例式中的磁場檢測的原理的波形圖。圖11的PART(a)表示對磁元件的勵磁線圈供給的勵磁電流，縱軸表示勵磁電流的電流值，橫軸表示時刻。圖11的PART(b)表示磁元件的勵磁線圈使磁性體芯內(nèi)產(chǎn)生的磁場的磁通密度，縱軸表示磁通密度，橫軸表示時刻。圖11的PART(c)表示磁元件的檢測線圈因感應(yīng)電動勢而產(chǎn)生的脈沖的電壓值，橫軸表示時刻。

在圖11中為了驅(qū)動勵磁線圈，將勵磁電流Id的信號(以下稱為勵磁信號)作為一定周期交替的電流的勵磁信號、即如圖11的PART(b)所示那樣作為三角波形狀的勵磁信號(即，三角波電流信號)施加于勵磁線圈的端子TI1與端子TI2之間。

由此，在勵磁電流的朝向變化的時間(勵磁電流的正負的交替時間段)中，在圖11的PART(c)的情況下，在時刻t1和時刻t2檢測線圈產(chǎn)生因感應(yīng)電動勢引起的正負的脈沖，將該脈沖的電壓Vp作為檢測信號。該檢測信號與三角波電流信號的周期對應(yīng)地作為連續(xù)具有正負極性的電壓的脈沖而產(chǎn)生于檢測線圈的端子間。

在對該磁元件施加了貫通由磁性體芯的勵磁繞組和檢測繞組所形成的圓筒空間的穩(wěn)定磁場Hex的情況下，在勵磁繞組中流過與該穩(wěn)定磁場對應(yīng)的穩(wěn)定電流。即，上述的穩(wěn)定電流作為偏移(offset)被疊加于對勵磁繞組施加的勵磁信號的勵磁電流Id。

結(jié)果，通過該偏移，使得因交替的勵磁信號引起的勵磁線圈的驅(qū)動狀態(tài)發(fā)生變化，即勵磁電流Id流動的方向發(fā)生變化的時刻在被施加穩(wěn)定磁場Hex的情況下和未被施加穩(wěn)定磁場Hex的情況下變化。

此時，如圖11的PART(a)所示，施加有與勵磁線圈產(chǎn)生的磁場相同方向的穩(wěn)定磁場Hex的(Hex＞0)情況與未施加穩(wěn)定磁場Hex的(Hex＝0)情況相比，勵磁電流Id流動的方向發(fā)生變化的橫軸L1在橫軸L2的位置變化。另一方面，施加有與勵磁線圈產(chǎn)生的磁場相反方向的穩(wěn)定磁場Hex的(Hex＜0)情況與未施加穩(wěn)定磁場Hex的情況相比，勵磁電流Id流動的方向發(fā)生變化的橫軸L1在橫軸L2的位置變化。

由此，根據(jù)該勵磁電流Id流動的方向發(fā)生改變的定時而變化的磁性體芯內(nèi)的磁通密度φ的變化也對應(yīng)于疊加于勵磁電流Id的穩(wěn)定電流而變化。

而且，在磁通的方向發(fā)生了變化時，針對檢測線圈在將磁通的變化抵消的方向產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，即在勵磁電流Id從正向負變化的定時，檢測信號作為負電壓的脈沖而產(chǎn)生。另一方面，在勵磁電流Id從負向正變化的定時，檢測信號作為正電壓的脈沖而產(chǎn)生。

因此，F(xiàn)G型的磁元件通過將未被施加穩(wěn)定電流Hex的情況下的檢測信號被輸出的定時與施加有穩(wěn)定電流Hex的情況下的檢測信號被輸出的定時進行比較，能夠間接地測定穩(wěn)定磁場Hex的大小。即，在被施加了穩(wěn)定磁場Hex的情況下，由于在驅(qū)動用線圈流動特定的穩(wěn)定電流，所以勵磁信號中疊加有一定的偏移，負電壓和正電壓的脈沖狀的檢測信號的時間間隔發(fā)生變化。

因此，使用了FG型的磁元件的磁場檢測裝置通過測定負電壓和正電壓的脈沖狀的檢測信號產(chǎn)生的時間間隔，來測定從外部施加的穩(wěn)定磁場Hex的強度(例如，參照專利文獻1、專利文獻2、以及專利文獻3)。

這里，將施加于勵磁線圈的勵磁電流Id的最大值設(shè)定為產(chǎn)生成為磁性體芯的飽和磁通密度以上的磁場的值。由此，磁元件的測定磁場范圍由勵磁信號的一個周期的時間、和與作為因施加穩(wěn)定磁場Hex而引起的偏移(offset)的穩(wěn)定電流的電流值對應(yīng)的時間變化(以下稱為勵磁效率)來決定。