[實用新型]一種單芯片三軸線性磁傳感器

有效

• 申請號: 201420186737.2
• 申請日: 2014-04-17
• 公開（公告）號: CN203811787U
• 公開（公告）日: 2014-09-03
• 發明（設計）人: 詹姆斯·G·迪克
• 申請（專利權）人: 江蘇多維科技有限公司
• 主分類號: G01R33/09
• 分類號: G01R33/09;G01R33/04
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 李艷;孫仿衛

1.一種單芯片三軸線性磁傳感器，其特征在于，該傳感器包括：

一位于XY平面內的基片，所述基片上集成設置有一X軸傳感器、一Y軸傳感器和一Z軸傳感器，各自均包括一個或多個相同的相互電連接的磁電阻傳感元件，分別用于檢測磁場在X軸方向、Y軸方向、Z軸方向上的分量；

所述X軸傳感器包含有一參考電橋和至少兩個X-磁通量控制器，所述參考電橋的參考臂和感應臂交替排列，并且各自均包括所述一個或多個相同的相互電連接的磁電阻傳感元件；所述參考臂上的磁電阻傳感元件位于所述X-磁通量控制器的上方或下方，并沿著所述X-磁通量控制器的長度方向排列形成參考元件串；所述感應臂上的磁電阻傳感元件位于相鄰兩個所述X-磁通量控制器之間的間隙處，并沿著所述X-磁通量控制器的長度方向排列形成感應元件串；

所述Y軸傳感器包含有一推挽電橋，所述推挽電橋的推臂和挽臂上各自對應設置有至少兩個Y-磁通量控制器，所述推臂和所述挽臂交替排列，各自均包括所述一個或多個相同的相互電連接的磁電阻傳感元件，所述磁電阻傳感元件分別位于對應的兩個相鄰所述Y-磁通量控制器之間的間隙處；

所述Z軸傳感器包含有一推挽電橋和至少一個Z-磁通量控制器，所述推挽電橋的推臂和挽臂交替排列，各自均包括所述一個或多個相同的相互電連接的磁電阻傳感元件；所述推臂和所述挽臂上的磁電阻傳感元件分別位于所述Z-磁通量控制器的下方兩側或上方兩側，并均沿著所述Z-磁通量控制器的長度方向排列；

所述X軸傳感器、Y???????軸傳感器和Z軸傳感器中的所有所述磁電阻傳感元件的釘扎層的磁化方向均相同，在沒有磁通量控制器時，所有所述磁電阻傳感元件的感應方向為X軸方向；

其中，X軸、Y軸和Z軸兩兩正交。

2.根據權利要求1所述的單芯片三軸線性磁傳感器，其特征在于，所述磁電阻傳感元件為GMR自旋閥元件或者TMR傳感元件。

3.根據權利要求1所述的單芯片三軸線性磁傳感器，其特征在于，所述X-磁通量控制器、Y-磁通量控制器和Z-磁通量控制器均為矩形長條陣列，其組成材料均為軟鐵磁合金。

4.根據權利要求1所述的單芯片三軸線性磁傳感器，其特征在于，每個所述參考元件串與相鄰的所述感應元件串之間的間距均為L；當所述X-磁通量控制器的個數為偶數時，在所述X軸傳感器的正中間有兩個所述參考元件串相鄰，其間距為2L?；當所述X-磁通量控制器的個數為奇數時，在所述X軸傳感器的正中間有兩個所述感應元件串相鄰，其間距為2L，其中L為自然數。

5.根據權利要求1所述的單芯片三軸線性磁傳感器，其特征在于，所述X-磁通量控制器之間的間隙處的磁場的增益系數為1?<Asns?<100，所述X-磁通量控制器上方或者下方處的磁場的衰減系數為0?<Aref?<1。

6.根據權利要求1所述的單芯片三軸線性磁傳感器，其特征在于，對于所述Y軸傳感器，所述推臂和所述挽臂上的Y-磁通量控制器的數量相同；所述推臂上Y-磁通量控制器與X軸正向的夾角α為0°~90°，所述挽臂上Y-磁通量控制器與X軸正向的夾角β為-90°~0°；或；所述推臂上Y-磁通量控制器與X軸正向的夾角α為-90°~0°，所述挽臂上Y-磁通量控制器與X軸正向的夾角為β為0°~90°，其中，|α|=|β|。

7.根據權利要求6所述的單芯片三軸線性磁傳感器，其特征在于，對于所述Y軸傳感器，所述推臂和所述挽臂上的磁電阻傳感元件的數量相同并且相對位置上的磁電阻傳感元件之間相互平行；所述推臂和所述挽臂上的磁電阻傳感元件彼此的旋轉角度的幅度相同，但方向不同。

8.根據權利要求1所述的單芯片三軸線性磁傳感器，其特征在于，對于所述Z軸傳感器，所述推挽電橋的推臂和挽臂上的磁電阻傳感元件的數量相同。

9.根據權利要求1所述的單芯片三軸線性磁傳感器，其特征在于，所述Z軸傳感器的磁電阻傳感元件的長度與寬度之間的比值大于1。

10.根據權利要求1所述的單芯片三軸線性磁傳感器，其特征在于，相鄰兩個所述Z-磁通量控制器之間的間距S不小于所述Z-磁通量控制器的寬度Lx。

11.根據權利要求10所述的單芯片三軸線性磁傳感器，其特征在于，相鄰兩個所述Z-磁通量控制器之間的間距S>?2Lx。