[發明專利]一種高Z向分辨力的一體化低功耗三軸磁場傳感器

有效

• 申請號: 201711023266.8
• 申請日: 2017-10-27
• 公開（公告）號: CN107894576B
• 公開（公告）日: 2019-11-29
• 發明（設計）人: 胡佳飛;潘孟春;胡靖華;田武剛;杜青法;陳棣湘;李雨桐;潘龍;孫琨;李裴森;彭俊平;邱偉成
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: G01R33/09
• 分類號: G01R33/09
• 代理公司: 43008 湖南兆弘專利事務所(普通合伙)
• 代理人: 譚武藝<國際申請>=<國際公布>=<進入

1.一種高Z向分辨力的一體化低功耗三軸磁場傳感器，其特征在于：包括絕緣基底（1）、變軌軟磁塊（2）和四個磁測量單元（3），所述四個磁測量單元（3）呈中心對稱布置于絕緣基底（1）的表面，所述變軌軟磁塊（2）以四個磁測量單元（3）的中心點為中心對稱放置在四個磁測量單元（3）上，每一個磁測量單元（3）的一部分位于變軌軟磁塊（2）的正下方；所述磁測量單元（3）包括磁力線聚集器（31）、補償線圈（32）和磁敏感單元（33），所述磁力線聚集器（31）為中部設有中軸（311）的環狀結構，所述中軸（311）上設有間隙（312），所述補償線圈（32）繞設在中軸（311）的間隙（312）兩側，所述磁敏感單元（33）為由兩個敏感磁電阻（331）和兩個參考磁電阻（332）組成的惠斯通電橋，所述兩個敏感磁電阻（331）布置于絕緣基底（1）的間隙（312）內，所述兩個參考磁電阻（332）位于磁力線聚集器（31）下方的磁場屏蔽區域內，所述補償線圈（32）的兩個驅動電極、磁敏感單元（33）的兩個驅動電極以及輸出電極均布置于絕緣基底（1）上。

2.根據權利要求1所述的高Z向分辨力的一體化低功耗三軸磁場傳感器，其特征在于：所述間隙（312）與中軸（311）呈45°角布置，且所有磁測量單元（3）中的間隙（312）的朝向方向相同。

3.根據權利要求1所述的高Z向分辨力的一體化低功耗三軸磁場傳感器，其特征在于：所述磁力線聚集器（31）通過高導磁性膜生長在絕緣基底（1）上制成，或者在絕緣基底（1）上通過電鍍或濺射制成。

4.根據權利要求1所述的高Z向分辨力的一體化低功耗三軸磁場傳感器，其特征在于：所述中軸（311）的兩端的寬度向中部逐漸變小。

5.根據權利要求1所述的高Z向分辨力的一體化低功耗三軸磁場傳感器，其特征在于：所述補償線圈（32）包括上層線圈（321）和下層線圈（322），所述上層線圈（321）位于中軸（311）的上表面，所述下層線圈（322）位于中軸（311）的下表面，上層線圈（321）和下層線圈（322）共同形成環形線圈狀結構并繞制在中軸（311）的兩端。

6.根據權利要求5所述的高Z向分辨力的一體化低功耗三軸磁場傳感器，其特征在于：所述上層線圈（321）和下層線圈（322）采用電鍍成膜的方式制成。

7.根據權利要求2所述的高Z向分辨力的一體化低功耗三軸磁場傳感器，其特征在于：所述敏感磁電阻（331）和參考磁電阻（332）均為隧道磁電阻傳感器TMR。

8.根據權利要求1所述的高Z向分辨力的一體化低功耗三軸磁場傳感器，其特征在于：所述變軌軟磁塊（2）通過環氧膠鍵合的方式固定在磁力線聚集器（31）、補償線圈（32）構成的平面結構上。

9.根據權利要求1～8中任意一項所述的高Z向分辨力的一體化低功耗三軸磁場傳感器，其特征在于：所述絕緣基底（1）為表面通過氣相化學反應沉積一層絕緣層的本征硅。