[發明專利]一種磁阻傳感器溫度補償方法

有效

• 申請號: 201611032480.5
• 申請日: 2016-11-18
• 公開（公告）號: CN106706005B
• 公開（公告）日: 2019-02-19
• 發明（設計）人: 歐陽勇;胡軍;何金良;王善祥;王中旭;趙根;曾嶸;莊池杰;張波;余占清
• 申請（專利權）人: 清華四川能源互聯網研究院;清華大學
• 主分類號: G01D3/036
• 分類號: G01D3/036
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 徐靜

本發明涉及傳感器設計領域，針對現有技術存在的問題，提供一種磁阻傳感器溫度補償方法，其在現有的磁阻傳感器的放大電路或者磁阻傳感器供電電源部分進行特殊設計，對磁阻傳感器的溫度特性進行補償，以取得更高的精度。本發明通過基準電源給磁阻傳感器供電；溫度補償運放放大電路對磁阻傳感器溫度進行補償及放大，當溫度補償運放放大電路中增益電阻器R_g與第三級運算放大器兩輸入端電阻是NTC電阻時，則根據NTC式磁阻傳感器靈敏度計算模塊計算靈敏度；當溫度補償運放放大器的第三級運算放大器增益電阻和第三級運算放大器接地電阻是PTC電阻，則根據PTC式磁阻傳感器靈敏度計算模塊計算靈敏度。

技術領域

本發明涉及傳感器設計領域，尤其是一種磁阻傳感器溫度補償方法。

背景技術

磁阻傳感器被廣泛應用于數據儲存領域(計算機硬盤、MRAM)，電流的測量領域，位置測量，物體的移動和速度，角度及角速度等的測量領域。

磁阻傳感器本體有多層膜結構、自旋閥結構、隧道結結構等。隨著磁場測量需求的增加，磁阻磁場傳感器越來越多的吸引了科研工作者的注意力，在磁阻傳感器的諸多性質中，溫度依賴性一直為人所熱切關注。現有減小溫度漂移的方法是將磁傳感芯片內部電阻以惠斯通全橋形式配置，但實驗證明，惠斯通全橋配置下的磁傳感芯片的溫度漂移仍然不可忽略。

實驗用磁阻傳感器電橋芯片溫度特性如圖1所示。芯片傳感曲線隨溫度變化如1所示，從傳感曲線可知，其靈敏度和磁電阻變化率隨溫度升高而降低。芯片0～±40Oe線性范圍的靈敏度和零漂隨溫度變化如圖2所示。

在-40～80℃范圍內，磁阻芯片靈敏度隨溫度升高而降低，近似線性關系。以芯片在20℃的傳感特性為基準，靈敏度變化溫度系數約為770PPM/K，即芯片靈敏度每度變化0.077％，在-40～80℃范圍內靈敏度最大可能變化9.24％。芯片零漂隨溫度升高而近似線性升高，以20℃時為基準，零漂變化溫度系數約為59PPM/K。由于芯片內部橋臂電阻使用性能非常相近對稱的電阻，其零漂變化很小。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：針對現有技術存在的問題，提供一種磁阻傳感器溫度補償方法，其在現有的磁阻傳感器的放大電路或者磁阻傳感器供電電源部分進行特殊設計，達到在特殊高精度應用場合下，對磁阻傳感器的溫度特性進行補償，以取得更高的精度。

本發明采用的技術方案如下：

進一步的，一種磁阻傳感器溫度補償方法包括：

步驟1：磁傳感器件單位電源電壓下的靈敏度可表示為式1：

S₁(T)＝S_T0(1+a(T-T₀)) (1)

式中，T為溫度，T₀為參考溫度，S_T0為溫度T₀時的靈敏度，a為傳感器靈敏度的溫度變化系數；

在實際傳感應用中，必須為傳感器件配備電源及信號調理電路，此時整體磁傳感器的靈敏度為式2：

S(T)＝pV_SS_T0(1+a(T-T₀)) (2)

式中，S為整體磁阻傳感器靈敏度，p為后端處理電路放大倍數,Vs為磁傳感器件供電電壓；

步驟2：由于在p或Vs中引入了溫度變化項，式2延伸出2種形式，進行磁傳感器的非侵入式溫度補償方程式為公式(3)和公式(4)：

S(T)＝pV_SS_T0(1+a(T-T₀))(1+b(T-T₀)) (3)