测量所加磁场的（Ｈ）的至少一个分量（ｘ，ｙ，ｚ）的装置包括安置在芯片平面内的软磁材料表面区，它通过一个裂隙（６）被分为两个局部区域（５）。裂隙（６）由具有不同纵向的裂隙段组成并且多个磁场敏感元件（２）安置在一个或多个相互平行的裂隙段中。在优选实施方式中，磁场敏感元件（２）的灵敏度方向（４）和外侧的裂隙口的连线（６″）形成４５°或者９０°的角度。在其它装置中，在芯片平面内设有多个表面区，用于全部测量所有的磁场分量（ｘ，ｙ，ｚ）。作为磁场敏感元件（２），可有利地采用磁阻传感元件。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及测量磁场的一个或多个分量的装置。作为层状的磁场敏感测量元件， 可以使用对层平面内的磁场分量起反应的、例如磁阻层膜电阻或者竖向的霍尔元件。起作用的磁场分量的方向和强度由软磁磁通导向来确定。该装置适用于测量低强度磁场，例如用于实现电子指南针。
技术介绍
上述类型的装置是已知的。因此在公开文献US2002/00211M中提出一种传感器， 其中使用具有垂直于传感器层面形成的磁场灵敏度的霍尔传感器，用于确定平行于传感器层面经过的磁场方向。霍尔传感器靠近边缘地设置在圆形的软磁性磁通聚集面的下方，该磁通聚集面在应该确定其中的磁场方向的平面内延伸。在磁通聚集面的边缘附近出现了非常强的、垂直于其平面地定向的磁场分量，该磁场分量的方向在圆形面的对置边缘处是反过来的。因而，安置在那里的霍尔传感器提供大小相同的初始电压，但符号相反。在两个传感器的连线方向上的磁场强度可以由两个信号之差求出。与第一传感器对构成90°角的第二传感器对及其连线的使用因此允许确定在磁通聚集器平面内的磁场分量的情况，进而允许指明磁场方向。在公开文献US2007/0029998中提出了类似的装置，其采用通过使用许多霍尔传感器对来确定磁场方向的不同方法。上述装置的缺点一方面在于霍尔传感器的相对低的磁场灵敏度，另一方面在于磁通聚集器限制了场增大。为此，尽管有有利的差分方法，但是不产生足够高的霍尔电压以便在出现不可避免的传感器偏移电压的情况下在确定角度时获得足够小的误差。在公开文献DE19956361中描述了使用多层GMR条形电阻，它们设置在圆形的分成多个扇形段的磁通聚集器的裂隙中。多层GMR条形电阻确实具有比霍尔传感器高的场灵敏度，但其电阻变化与场方向是正是负与否无关。因此排除了信号倍增的差分测量。通过分成扇形段的磁通聚集器在裂隙中造成的场增强取决于距中心的距离和相对场的角度，并且在场转动时的偏离信号正弦性的程度增大，这在多层GMR条形电阻中一开始是没有的。但是，这是计算分析时的前提。在公开文献US2006/01262^中说明了一种用于在高场强时限制在磁通聚集器裂隙中的场增强的装置。但该装置仅用于确定场方向，不用于测量磁场分量强度。在国际公幵文献“NVE Corporation Catalog :Analog Sensors, Application Notes，p. 94，，中描述了如何可以用多层GMR条形电阻(尽管其在磁场中具有对称特性线)在初始信号与温度不太相关情况下实现具有高磁场灵敏度的桥电路。为此，在裂隙内的、两个沿对角线对置位于桥电路中的GMR-电阻条设置在一个场聚集器的两个软磁表面之间，另外两个沿对角线的 GMR电阻条设置在软磁表面的下方。于是，取消了对后两个GMR电阻条的待测场磁通影响。 增强的外磁场作用于裂隙内的GMR电阻条。当磁场沿纵向延伸方向施加时，在裂隙内的场增强近似由磁通聚集器在场方向上的纵向延伸尺寸与裂隙宽度之比得出。在出现方向偏差时，随着角度增大而出现与正弦形信号曲线更大的差，结果，一个分量测量被排除。因为其具有高的场灵敏度，所以自旋阀GMR传感器非常适用(A.Bart0S， “GMR-Sensoren fiir die Messung kleiner magnetischer FeldstSrken (用于测量小的磁场强度的 GMR 传感器)，，,9. Symposium Magnetoresistive Sensoren und Magnetische Systeme (磁阻传感器和磁力系统学术论坛)，13. -14. 03. 2007,ffetzlar, H 112页)。当如果要用该传感器制造用于不同的磁场分量的桥电路，则需要在两个不同方向上调节用于每个桥的自旋阀层系的自旋层的磁化。因为需要测量多达3个分量，所以出现6个调节方向。 为此要进行巨大的花费，如例如从公开文献DE19830344中看到的。还很困难的是，其反铁磁体能更容易地旋转(这简化了自旋层方向的调节过程)的自旋阀层系对于热和磁负荷或干扰(如在安装和钎焊作业时所出现的)是相对不稳定的。对于稳定的反铁磁体，没有任何经济的定向方法是已知的。
技术实现思路
本专利技术的任务在于提出一种用于测量磁场的至少一个分量的装置，该装置也能被用在指南针中并且允许简单的制造方法和即便在热磁干扰后的稳定运行。该任务将通过根据独立权利要求1的装置来完成。从属权利要求2-9给出了有利的实施方式。权利要求10描述了多个磁场分量的测量，在这里，在后续的权利要求中描述了其它有利的实施方式。对于磁场分量测量装置，使用磁通聚集器，它由软磁性表面区构成，该软磁性表面区通过一个裂隙被分为两个局部区域。该裂隙的走向是非直线的，而是由具有不同纵向的多个裂隙段组成。有至少这样一个裂隙段，其纵向与外边界与裂隙中心线的两个交点的连线形成一个角度，该角度的值近似为45°或者90°。在此裂隙段中，设置优选呈条形的至少一个磁场敏感元件(纵向尺寸明显大于横向尺寸)。因为该磁场敏感元件通过合适的已知的分析电路产生待测场的图像，所以以下将针对术语“磁场敏感元件”也使用术语“测量值产生元件”。通常，软磁性表面区以及磁场敏感元件按照薄膜方法被涂覆到载体材料(硅、陶瓷等)上，在这里，该单元以下被称为传感器芯片。上述的磁场敏感元件在一个与芯片表面平行的平面内具有灵敏方向。而且，最大灵敏方向的方向有利地被选择为垂直于容纳用裂隙段。一个待测的外磁场按照软磁性局部区域的导磁性和裂隙的导磁性而在软磁性表面区内经过并且根据与裂隙同软磁性表面区的外边界的两个交点的连线的方向相关的磁场场线方向作用于裂隙内的磁场敏感元件。如果外磁场场线方向与裂隙同软磁性表面区的外边界的两个交点的连线的方向重合，则在磁通聚集器内的磁场只在两个软磁性局部区域中经过，不会出现从一个软磁性局部区域经过分离用裂隙过渡到另一个软磁性局部区域。如果外磁场场线方向与裂隙同软磁性表面区的外边界的两个交点的连线的方向形成一个90 °角度，则在磁通聚集器内的整个磁场经过分离用裂隙并且可能被裂隙中的磁场敏感材料测到。对于外磁场方向，磁场敏感材料的影响最大，就是说，该装置对于该场方向具有最大的灵敏度。图4针对不同的场方向示出了在磁通聚集器的例如所选择的本专利技术形状中的外加磁场变化曲线的计算。因为其中设有磁场敏感材料的裂隙段与裂隙和软磁性表面区外边界的两个交点的连线形成一个45°或90°的角度，并且磁场敏感材料的最大灵敏方向垂直于裂隙段方向，这意味着，当外磁场的方向和磁场敏感材料的最大灵敏方向不同于现有技术地没有恰好重合，而是形成一个45°或90° 的角度时，磁场敏感元件则受到最强的影响。为了举例说明这些条件，参见图1、图2和图 9。可以有利地如此构成两个软磁性表面区之间的裂隙，在裂隙区即其中设有磁场敏感元件的裂隙段中，裂隙宽度明显小于在其它的裂隙段中。为此，在该裂隙段中从一个软磁性表面区转入另一个软磁性表面区的磁通部分是在整个裂隙处转入的磁通的主要部分。这样一来，在该磁场部分内的磁场强度与外加长的磁场强度相比显著增大，场方向与裂隙段纵向形成一个角度，该角度仅略微偏离90°。为了获得由该装置产生的测量值与外磁场方向的尽量呈正弦形的关联性，该裂隙宽度在软磁性表面区的外边缘附近本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种用于测量磁场的至少一个分量（９）的装置，具有至少一个安置在传感器芯片（１）上且对于芯片平面内的方向磁场敏感的元件（２）和软磁材料表面区（５），其特征在于，该软磁材料表面区被一个不具有软磁材料的裂隙分为两个局部区域（５），该裂隙由多个裂隙段组成，这些裂隙段具有多个不同的纵向，至少一个磁场敏感的元件（２）设置在该裂隙段中，并且该至少一个磁场敏感的元件的灵敏方向（４）不与容纳它的裂隙段的纵向重合。
【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：U·劳雷特，
申请(专利权)人：路斯特传感器技术有限公司，
类型：发明
国别省市：DE
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