[發明專利]磁場檢測傳感器

在審

• 申請號: 201711242210.1
• 申請日: 2017-11-30
• 公開（公告）號: CN108152765A
• 公開（公告）日: 2018-06-12
• 發明（設計）人: 谷川純也;杉山洋貴;石居真;莊田隆博
• 申請（專利權）人: 矢崎總業株式會社
• 主分類號: G01R33/06
• 分類號: G01R33/06
• 代理公司: 北京奉思知識產權代理有限公司 11464
• 代理人: 吳立;鄒軼鮫

一種磁場檢測傳感器，包括：第一磁阻抗元件和第二磁阻抗元件，其分別具有磁性材料；偏置線圈，該偏置線圈將偏置磁場施加到第一磁阻抗元件的磁體；高頻振蕩電路，該高頻振蕩電路將高頻電流供給至第一磁阻抗元件和第二磁阻抗元件的磁體；交流偏置電路，該交流偏置電路將交流偏置電流供給至偏置線圈；第一檢測電路，基于第一磁阻抗元件在被施加偏置磁場和外部磁場的狀態下的阻抗變化，該第一檢測電路生成第一檢測信號；以及第二檢測電路，基于第二磁阻抗元件在被施加外部磁場且不被施加偏置磁場的狀態下的阻抗變化，該第二檢測電路生成第二檢測信號。

技術領域

本發明涉及一種利用磁阻抗效應的磁場檢測傳感器。

背景技術

在例如專利文獻1至3中公開了現有技術的磁傳感器，其包括利用磁阻抗效應的磁阻抗(MI)元件。例如，在諸如非晶合金線這樣的高磁導率合金磁體中，阻抗由于趨膚效應的影響而靈敏地根據外部磁場變化。這就是磁阻抗效應。

在專利文獻1公開的配置中，MI元件被并入到考畢茲(Colpitts)振蕩電路中。通過使交流偏置電流流向纏繞在MI元件上的線圈，使交流偏置磁場施加到MI元件。振蕩電路根據MI元件取決于外部磁場和偏置磁場的阻抗變化而輸出調幅波形。調幅波形的高度的差異對應于外部磁場的強度。檢測調幅波形，并且從檢測到的波形中去除直流分量。然后，比較器將合成的檢測波形與電壓進行比較，以獲取帶有已經被脈寬調制了的數字波形的信號。即，基于振蕩電路的輸出的振幅中的變化量而獲得外部磁場的強度。

在專利文獻2中公開的配置中，從振蕩電路輸出的高頻正弦波電流經由緩沖電路而被施加到薄膜磁阻抗元件的磁芯的兩端。檢測器電路基于高頻電流根據施加到磁阻抗元件的外部磁場所變化的變化量來檢測外部磁場的變化量。為消除磁阻抗元件的磁滯而設置有磁滯消除電路。偏置線圈被施加有電流，用以偏移磁阻抗元件的操作點。此外，負反饋線圈被施加有與檢測到的磁場一致的電流。

專利文獻3中公開的磁場檢測傳感器采用了具有特定配置的磁阻抗元件。即，磁阻抗元件的長度方向與磁場檢測方向匹配，并且磁阻抗元件被配置為具有磁各向異性，使得磁性薄膜的易磁化的軸與長度方向匹配。通過使磁場檢測方向的方向與磁性薄膜的易磁化的軸匹配，能夠實現錐形的磁阻抗特性。從而，不需要如在M形特性的情況下一樣地施加達到阻抗變化的傾斜度變得急劇這樣的水平的直流或交流偏置。而且，因為錐形特性展現了比M形特性小的磁滯，所以能夠提高檢測精度。此外，因為錐形特性遍及整個范圍具有預定的傾斜度，所以能夠確保較寬的檢測范圍。因此，能夠減小電流消耗，能夠提高檢測精度，并且能夠實現較寬的檢測范圍。

[專利文獻1]JP-A-9-127218

[專利文獻2]JP-A-2000-180521

[專利文獻3]JP-A-2015-92144

然而，如在專利文獻1和2中公開的利用磁阻抗效應的現有技術的磁場檢測傳感器具有以下問題。(1)磁場的檢測范圍是窄的。(2)由于磁阻抗元件的磁阻抗特性是M型特性，所以在使用交流偏置的情況下，除非將交流偏置施加到阻抗變化的傾斜度變大這樣的等級，否則不能夠實現靈敏度高的測量。結果，增大了電流消耗。(3)具有M形特性的磁阻抗元件展現了比具有錐形特性的磁阻抗元件大的磁滯。從而，檢測精度劣化。

另一方面，在采用如專利文獻3中公開的具有錐形磁阻抗特性的磁阻抗元件的情況下，能夠改善前述的問題(2)和(3)。然而，在利用如專利文獻3的圖1所示地配置的電路檢測磁場的情況下，當外部磁場的大小變為大時，要求的脈沖沒有出現在專利文獻3的圖6(d)中所示的微分電路的輸出中。從而，不能夠感測到脈沖的相位，并且因此不能夠檢測到磁場。結果，不能夠解決前述的問題(1)。

發明內容

一個以上的實施例提供了一種磁場檢測傳感器，其能夠減小電流消耗，提高檢測精度并且擴大磁場檢測范圍。