磁性传感器制造技术

本发明专利技术提供一种磁性传感器，由通以脉冲电流的非结晶合金磁性线组成的感磁体１１和、旋绕在该感磁体１１周围的检测线圈１２、以及在切断上述脉冲电流的同时计测在上述检测线圈１２上产生出的感应电压值大小的采样保持电路所构成。其中的采样保持电路包括了由电子开关Ｓ３１、电容Ｃ３２、电阻Ｒ３２、电阻Ｒ３３、以及高输入电阻放大器Ａ３１组成的采样保持部Ｂ３１和，与电子开关Ｓ３１控制接口相连接的由电阻Ｒ３１、电容Ｃ３１组成的延迟电路。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】技术領域本专利技术涉及一种测量微小磁场的高精度磁性传感器。
技术介绍
至今为止，以磁性阻抗元件构成的磁性传感器是在非结晶合金磁性线的外周面旋绕了线圈所组成。这样的磁性传感器，在向非结晶合金磁性线通以上升时间为5ns的脉冲电流的时候，检测在线圈上感应出的振动波形的第1脉冲，并取其与外部磁场Hex的比例，最终得到高灵敏度变化的电压(请参考专利文献1)。此外，专利文献1公开展示其下述特性，即是，在非结晶合金磁性线的外周面旋绕了反馈线圈的同时，设置了反馈回路，通过不断向该反馈线圈输入与传感器的输出电压成比例的负反馈电流进行负反馈，可以得到直线性能良好且没有滞后现象的高精度磁性传感器特性。专利文献1特开2000-258517号公报
技术实现思路
但是，上述以往的磁性传感器存在下述的问题。即是，上述以往的磁性传感器为了提高精度，必须设置上述那样的反馈回路等，从而导致了回路构成复杂且不利于实现小型化。从另一方面讲，如果省略了上述反馈回路，将得不到高精度。特别是，对应用于手机或携带终端机器等的方位测量用的磁性传感器来说，要求其用简单的回路构成来实现高精度的方位检测。因此，上述以往的磁性传感器不能充分满足上述要求。本专利技术提出了一种新型的磁性传感器，它是由当外部磁场的作用时其电磁特性产生变化的感磁体和、向该感磁体供给通电电流的驱动回路、旋绕在上述感磁体周围的检测线圈、以及计测在上述检测线圈上产生出的感应电压值大小的采样保持电路所构成。上述采样保持电路，具有在上述驱动回路将上述通电电流切断的同时，计测上述感应电压值的特点。在此，可以认为，向作为感磁体的非结晶合金磁性线通以瞬间电流，旋绕在非结晶合金磁性线周围的检测线圈将感应出与作用于非结晶合金磁性线的外部磁场的大小相对应的感应电压。图13A及图13B表示了，当外部磁场为+2高斯的时候，旋绕在非结晶合金磁性线周围的线圈所构成的磁性检测部的动作例。图13A是驱动非结晶合金磁性线的电流波形的一个例子，所定的反复通电周期为35ns(纳秒)。图13B所示为在检测线圈上所感应出的电压。与图13A的脉冲电流上升的时候相对应，图13B所示了在检测线圈上所感应出的正的衰减振动电压Q1；与脉冲电流下降的时候相对应，在检测线圈上所感应出的负的衰减振动电压Q2。该衰减振动电压的大小及正负的极性，是由外部磁场的大小、以及外部磁场的方向和非结晶合金磁性线的轴方向的夹角关系所构成的矢量来决定。因此，可以通过衰减振动电压来测定外部磁场的大小。图14表示了，向旋绕了检测线圈的非结晶合金磁性线施加的作用磁场在±3G(高斯)的范围内变化的时候，脉冲电流上升时检测线圈所感应出的衰减振动电压的最大值p1的的变化。从图上可以看出，产生了大约8％的非线性和大约6％的滞后误差。因此，在脉冲电流的上升时通过检测的上述电压p1来计测外部磁场的方法，不适合用于精度要求高的方位测量。因此，本专利技术的专利技术者们，对在向非结晶合金磁性线施加脉冲电流时得到的上述检测线圈感应电压和外部磁场大小的关系(请参考图13A及图13B)进行了不懈的研究，完成了具有下述独特見解的本专利技术。本专利技术具有，由通以脉冲电流的非结晶合金磁性线组成的感磁体和、旋绕在该感磁体周围的检测线圈、以及在切断上述脉冲电流的同时计测上述检测线圈上产生出的感应电压值大小的采样保持电路所构成的特点。并且，如图13B中所示，使用采样保持电路，切断通向上述非结晶合金磁性线的脉冲电流，在其电流下降时检测出检测线圈的感应电压Q2。这样，改善了非线性和滞后的特性，提高了计测精度。本专利技术的磁性传感器，虽然省略了上述那样的反馈回路，但是同样确保了高的计测精度。因此，本专利技术的磁性传感器，回路构成简单，实现了小型化和薄型化。并且，省略上述反馈回路所必需的常时通电，抑制了电力消费。附图说明图1所示为本专利技术实施例1的磁性传感器的回路图。图2所示为本专利技术实施例1的外部磁场与检测线圈的最大电压值的特性图。图3所示为本专利技术实施例2的磁性传感器的回路图。图4A所示为本专利技术实施例2的脉冲电流的通电时间与非结晶合金磁性线的电流的特性图。图4B所示为本专利技术实施例2的脉冲电流的通电时间与检测线圈的电压的特性图。图5所示为本专利技术实施例2的外部磁场与检测线圈的最大电压值的特性图。图6A所示为本专利技术实施例3的脉冲电流的时间变化曲线图。图6B所示为本专利技术实施例3的脉冲电流与检测线圈的电压变化曲线图。图7所示为本专利技术实施例4的磁性传感器的回路图。图8所示为本专利技术实施例4的脉冲电流变化曲线图。图9所示为本专利技术实施例5的磁性阻抗元件的正视图。图10所示为本专利技术实施例5的磁性阻抗元件图的沿着A-A’线断面的概念图。图11所示为本专利技术实施例5的沟内的螺旋状检测线圈的配置形态的斜视图。图12所示为本专利技术实施例5的外部磁场(G)与检测线圈的最大电压值(V)的关系特性图。图13A所示为非结晶合金磁性线的通电电流的时间变化曲线图。图13B所示为向磁性检测部作用+2G(高斯)的外部磁场的时候，检测线圈的电压的时间变化曲线图。图14所示为外部磁场(G)与脉冲电流上升的同时测量的检测线圈的最大电压值(V)的关系特性图。图15所示为以往技术的磁阻抗元件的一例的示意图。具体实施例方式本专利技术中的上述采样保持电路，在根据上述通电电流切断时得到的上述感应电压的时间变化的衰减振动波形中，计测在时间轴上最初出现的峰值最为理想。使用上述采样保持电路，检测上述感应电压的最初出现峰值的时候，如图13B所示，可以检测出上述的衰减振动电压Q2的峰值p2，从而可以实现上述磁性传感器的高灵敏度化。上述采样保持电路，还具有记忆切断根据上述驱动回路施加的通电电流的时机的记忆功能，并且在上述所定的时机切断上述通电电流的时候，同步测量上述感应电压值。上述所定的切断通电电流的时机，最好设定在切断上述通电电流时使上述感磁体保持在磁场強度大约为零的外部磁场中，即作衰减振动的上述感应电压值在时间轴上最初出现零交的时机。在此，所谓零交，是指上述作衰减振动的上述感应电压值从正值(负值)转变为负值(正值)时的正负反转为零的点。即使外部磁场大约为零，切断通向上述感磁体的通电电流时候，在上述检测线圈上仍然会感应出电压。该感应电压，来自于上述检测线圈和上述感磁体之间，其发生与外部磁场无关系。因此，上述作衰减振动的上述感应电压值为零交的时机，恰好是与外部磁场无关系时检测线圈上产生的感应电压值为零的时机。上述磁性传感器，具有记忆将作衰减振动的上述感应电压值在时间轴上最初出现零交的时机作为上述所定的时机的功能，在该所定的时机，同步驱动上述采样保持电路进行外部磁场的计测。为此，根据上述检测线圈和上述感磁体之间的电磁感应等，产生的与外部磁场无关的电压成分中，误差成分混入的可能性减少了很多。因此，使用上述磁性传感器，可以高精度计测由于外部磁场的作用产生的上述感应电压值。再者，上述时间记忆功能，可以由适当地选择线圈、电阻、电容组合的延迟回路来构成实现。或者，也可以利用微型多用计算机的计时器机能等来构成实现上述时间记忆功能。此外，上述驱动回路的最佳构成是，具有记忆用上述磁性传感器检测出的最小磁场強度的外部磁场作用于感磁体的时候上述采样保持电路计测的上述感应电压值的最小电压值的记忆功能，并且，在上述感应电压收束于上述最本文档来自技高网...

【技术保护点】
本专利技术为一种磁性传感器，具有以下的构成和特点。具有随着外部磁场的变化其电磁特性变化的感磁体、向感磁体供给通电电流的驱动回路、旋绕在上述感磁体周围的检测线圈、以及计测上述检测线圈上产生的感应电压值大小的采样保持电路。并且，上述采样保持电路，在上述驱动回路切断上述通电电流的同时，计测上述感应电压值。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：本藏义信，山本道治，幸谷吉晃，鹫见和正，森正树，
申请(专利权)人：爱知制钢株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]