磁性傳感器制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)提供一種磁性傳感器，由通以脈沖電流的非結(jié)晶合金磁性線組成的感磁體１１和、旋繞在該感磁體１１周圍的檢測(cè)線圈１２、以及在切斷上述脈沖電流的同時(shí)計(jì)測(cè)在上述檢測(cè)線圈１２上產(chǎn)生出的感應(yīng)電壓值大小的采樣保持電路所構(gòu)成。其中的采樣保持電路包括了由電子開關(guān)Ｓ３１、電容Ｃ３２、電阻Ｒ３２、電阻Ｒ３３、以及高輸入電阻放大器Ａ３１組成的采樣保持部Ｂ３１和，與電子開關(guān)Ｓ３１控制接口相連接的由電阻Ｒ３１、電容Ｃ３１組成的延遲電路。（*該技術(shù)在2024年保護(hù)過(guò)期，可自由使用*）

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國(guó)外來(lái)華專利技術(shù)】技術(shù)領(lǐng)域本專利技術(shù)涉及一種測(cè)量微小磁場(chǎng)的高精度磁性傳感器。
技術(shù)介紹
至今為止，以磁性阻抗元件構(gòu)成的磁性傳感器是在非結(jié)晶合金磁性線的外周面旋繞了線圈所組成。這樣的磁性傳感器，在向非結(jié)晶合金磁性線通以上升時(shí)間為5ns的脈沖電流的時(shí)候，檢測(cè)在線圈上感應(yīng)出的振動(dòng)波形的第1脈沖，并取其與外部磁場(chǎng)Hex的比例，最終得到高靈敏度變化的電壓(請(qǐng)參考專利文獻(xiàn)1)。此外，專利文獻(xiàn)1公開展示其下述特性，即是，在非結(jié)晶合金磁性線的外周面旋繞了反饋線圈的同時(shí)，設(shè)置了反饋回路，通過(guò)不斷向該反饋線圈輸入與傳感器的輸出電壓成比例的負(fù)反饋電流進(jìn)行負(fù)反饋，可以得到直線性能良好且沒(méi)有滯后現(xiàn)象的高精度磁性傳感器特性。專利文獻(xiàn)1特開2000-258517號(hào)公報(bào)
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
但是，上述以往的磁性傳感器存在下述的問(wèn)題。即是，上述以往的磁性傳感器為了提高精度，必須設(shè)置上述那樣的反饋回路等，從而導(dǎo)致了回路構(gòu)成復(fù)雜且不利于實(shí)現(xiàn)小型化。從另一方面講，如果省略了上述反饋回路，將得不到高精度。特別是，對(duì)應(yīng)用于手機(jī)或攜帶終端機(jī)器等的方位測(cè)量用的磁性傳感器來(lái)說(shuō)，要求其用簡(jiǎn)單的回路構(gòu)成來(lái)實(shí)現(xiàn)高精度的方位檢測(cè)。因此，上述以往的磁性傳感器不能充分滿足上述要求。本專利技術(shù)提出了一種新型的磁性傳感器，它是由當(dāng)外部磁場(chǎng)的作用時(shí)其電磁特性產(chǎn)生變化的感磁體和、向該感磁體供給通電電流的驅(qū)動(dòng)回路、旋繞在上述感磁體周圍的檢測(cè)線圈、以及計(jì)測(cè)在上述檢測(cè)線圈上產(chǎn)生出的感應(yīng)電壓值大小的采樣保持電路所構(gòu)成。上述采樣保持電路，具有在上述驅(qū)動(dòng)回路將上述通電電流切斷的同時(shí)，計(jì)測(cè)上述感應(yīng)電壓值的特點(diǎn)。在此，可以認(rèn)為，向作為感磁體的非結(jié)晶合金磁性線通以瞬間電流，旋繞在非結(jié)晶合金磁性線周圍的檢測(cè)線圈將感應(yīng)出與作用于非結(jié)晶合金磁性線的外部磁場(chǎng)的大小相對(duì)應(yīng)的感應(yīng)電壓。圖13A及圖13B表示了，當(dāng)外部磁場(chǎng)為+2高斯的時(shí)候，旋繞在非結(jié)晶合金磁性線周圍的線圈所構(gòu)成的磁性檢測(cè)部的動(dòng)作例。圖13A是驅(qū)動(dòng)非結(jié)晶合金磁性線的電流波形的一個(gè)例子，所定的反復(fù)通電周期為35ns(納秒)。圖13B所示為在檢測(cè)線圈上所感應(yīng)出的電壓。與圖13A的脈沖電流上升的時(shí)候相對(duì)應(yīng)，圖13B所示了在檢測(cè)線圈上所感應(yīng)出的正的衰減振動(dòng)電壓Q1；與脈沖電流下降的時(shí)候相對(duì)應(yīng)，在檢測(cè)線圈上所感應(yīng)出的負(fù)的衰減振動(dòng)電壓Q2。該衰減振動(dòng)電壓的大小及正負(fù)的極性，是由外部磁場(chǎng)的大小、以及外部磁場(chǎng)的方向和非結(jié)晶合金磁性線的軸方向的夾角關(guān)系所構(gòu)成的矢量來(lái)決定。因此，可以通過(guò)衰減振動(dòng)電壓來(lái)測(cè)定外部磁場(chǎng)的大小。圖14表示了，向旋繞了檢測(cè)線圈的非結(jié)晶合金磁性線施加的作用磁場(chǎng)在±3G(高斯)的范圍內(nèi)變化的時(shí)候，脈沖電流上升時(shí)檢測(cè)線圈所感應(yīng)出的衰減振動(dòng)電壓的最大值p1的的變化。從圖上可以看出，產(chǎn)生了大約8％的非線性和大約6％的滯后誤差。因此，在脈沖電流的上升時(shí)通過(guò)檢測(cè)的上述電壓p1來(lái)計(jì)測(cè)外部磁場(chǎng)的方法，不適合用于精度要求高的方位測(cè)量。因此，本專利技術(shù)的專利技術(shù)者們，對(duì)在向非結(jié)晶合金磁性線施加脈沖電流時(shí)得到的上述檢測(cè)線圈感應(yīng)電壓和外部磁場(chǎng)大小的關(guān)系(請(qǐng)參考圖13A及圖13B)進(jìn)行了不懈的研究，完成了具有下述獨(dú)特見解的本專利技術(shù)。本專利技術(shù)具有，由通以脈沖電流的非結(jié)晶合金磁性線組成的感磁體和、旋繞在該感磁體周圍的檢測(cè)線圈、以及在切斷上述脈沖電流的同時(shí)計(jì)測(cè)上述檢測(cè)線圈上產(chǎn)生出的感應(yīng)電壓值大小的采樣保持電路所構(gòu)成的特點(diǎn)。并且，如圖13B中所示，使用采樣保持電路，切斷通向上述非結(jié)晶合金磁性線的脈沖電流，在其電流下降時(shí)檢測(cè)出檢測(cè)線圈的感應(yīng)電壓Q2。這樣，改善了非線性和滯后的特性，提高了計(jì)測(cè)精度。本專利技術(shù)的磁性傳感器，雖然省略了上述那樣的反饋回路，但是同樣確保了高的計(jì)測(cè)精度。因此，本專利技術(shù)的磁性傳感器，回路構(gòu)成簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)了小型化和薄型化。并且，省略上述反饋回路所必需的常時(shí)通電，抑制了電力消費(fèi)。附圖說(shuō)明圖1所示為本專利技術(shù)實(shí)施例1的磁性傳感器的回路圖。圖2所示為本專利技術(shù)實(shí)施例1的外部磁場(chǎng)與檢測(cè)線圈的最大電壓值的特性圖。圖3所示為本專利技術(shù)實(shí)施例2的磁性傳感器的回路圖。圖4A所示為本專利技術(shù)實(shí)施例2的脈沖電流的通電時(shí)間與非結(jié)晶合金磁性線的電流的特性圖。圖4B所示為本專利技術(shù)實(shí)施例2的脈沖電流的通電時(shí)間與檢測(cè)線圈的電壓的特性圖。圖5所示為本專利技術(shù)實(shí)施例2的外部磁場(chǎng)與檢測(cè)線圈的最大電壓值的特性圖。圖6A所示為本專利技術(shù)實(shí)施例3的脈沖電流的時(shí)間變化曲線圖。圖6B所示為本專利技術(shù)實(shí)施例3的脈沖電流與檢測(cè)線圈的電壓變化曲線圖。圖7所示為本專利技術(shù)實(shí)施例4的磁性傳感器的回路圖。圖8所示為本專利技術(shù)實(shí)施例4的脈沖電流變化曲線圖。圖9所示為本專利技術(shù)實(shí)施例5的磁性阻抗元件的正視圖。圖10所示為本專利技術(shù)實(shí)施例5的磁性阻抗元件圖的沿著A-A’線斷面的概念圖。圖11所示為本專利技術(shù)實(shí)施例5的溝內(nèi)的螺旋狀檢測(cè)線圈的配置形態(tài)的斜視圖。圖12所示為本專利技術(shù)實(shí)施例5的外部磁場(chǎng)(G)與檢測(cè)線圈的最大電壓值(V)的關(guān)系特性圖。圖13A所示為非結(jié)晶合金磁性線的通電電流的時(shí)間變化曲線圖。圖13B所示為向磁性檢測(cè)部作用+2G(高斯)的外部磁場(chǎng)的時(shí)候，檢測(cè)線圈的電壓的時(shí)間變化曲線圖。圖14所示為外部磁場(chǎng)(G)與脈沖電流上升的同時(shí)測(cè)量的檢測(cè)線圈的最大電壓值(V)的關(guān)系特性圖。圖15所示為以往技術(shù)的磁阻抗元件的一例的示意圖。具體實(shí)施例方式本專利技術(shù)中的上述采樣保持電路，在根據(jù)上述通電電流切斷時(shí)得到的上述感應(yīng)電壓的時(shí)間變化的衰減振動(dòng)波形中，計(jì)測(cè)在時(shí)間軸上最初出現(xiàn)的峰值最為理想。使用上述采樣保持電路，檢測(cè)上述感應(yīng)電壓的最初出現(xiàn)峰值的時(shí)候，如圖13B所示，可以檢測(cè)出上述的衰減振動(dòng)電壓Q2的峰值p2，從而可以實(shí)現(xiàn)上述磁性傳感器的高靈敏度化。上述采樣保持電路，還具有記憶切斷根據(jù)上述驅(qū)動(dòng)回路施加的通電電流的時(shí)機(jī)的記憶功能，并且在上述所定的時(shí)機(jī)切斷上述通電電流的時(shí)候，同步測(cè)量上述感應(yīng)電壓值。上述所定的切斷通電電流的時(shí)機(jī)，最好設(shè)定在切斷上述通電電流時(shí)使上述感磁體保持在磁場(chǎng)強(qiáng)度大約為零的外部磁場(chǎng)中，即作衰減振動(dòng)的上述感應(yīng)電壓值在時(shí)間軸上最初出現(xiàn)零交的時(shí)機(jī)。在此，所謂零交，是指上述作衰減振動(dòng)的上述感應(yīng)電壓值從正值(負(fù)值)轉(zhuǎn)變?yōu)樨?fù)值(正值)時(shí)的正負(fù)反轉(zhuǎn)為零的點(diǎn)。即使外部磁場(chǎng)大約為零，切斷通向上述感磁體的通電電流時(shí)候，在上述檢測(cè)線圈上仍然會(huì)感應(yīng)出電壓。該感應(yīng)電壓，來(lái)自于上述檢測(cè)線圈和上述感磁體之間，其發(fā)生與外部磁場(chǎng)無(wú)關(guān)系。因此，上述作衰減振動(dòng)的上述感應(yīng)電壓值為零交的時(shí)機(jī)，恰好是與外部磁場(chǎng)無(wú)關(guān)系時(shí)檢測(cè)線圈上產(chǎn)生的感應(yīng)電壓值為零的時(shí)機(jī)。上述磁性傳感器，具有記憶將作衰減振動(dòng)的上述感應(yīng)電壓值在時(shí)間軸上最初出現(xiàn)零交的時(shí)機(jī)作為上述所定的時(shí)機(jī)的功能，在該所定的時(shí)機(jī)，同步驅(qū)動(dòng)上述采樣保持電路進(jìn)行外部磁場(chǎng)的計(jì)測(cè)。為此，根據(jù)上述檢測(cè)線圈和上述感磁體之間的電磁感應(yīng)等，產(chǎn)生的與外部磁場(chǎng)無(wú)關(guān)的電壓成分中，誤差成分混入的可能性減少了很多。因此，使用上述磁性傳感器，可以高精度計(jì)測(cè)由于外部磁場(chǎng)的作用產(chǎn)生的上述感應(yīng)電壓值。再者，上述時(shí)間記憶功能，可以由適當(dāng)?shù)剡x擇線圈、電阻、電容組合的延遲回路來(lái)構(gòu)成實(shí)現(xiàn)。或者，也可以利用微型多用計(jì)算機(jī)的計(jì)時(shí)器機(jī)能等來(lái)構(gòu)成實(shí)現(xiàn)上述時(shí)間記憶功能。此外，上述驅(qū)動(dòng)回路的最佳構(gòu)成是，具有記憶用上述磁性傳感器檢測(cè)出的最小磁場(chǎng)強(qiáng)度的外部磁場(chǎng)作用于感磁體的時(shí)候上述采樣保持電路計(jì)測(cè)的上述感應(yīng)電壓值的最小電壓值的記憶功能，并且，在上述感應(yīng)電壓收束于上述最本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
本專利技術(shù)為一種磁性傳感器，具有以下的構(gòu)成和特點(diǎn)。具有隨著外部磁場(chǎng)的變化其電磁特性變化的感磁體、向感磁體供給通電電流的驅(qū)動(dòng)回路、旋繞在上述感磁體周圍的檢測(cè)線圈、以及計(jì)測(cè)上述檢測(cè)線圈上產(chǎn)生的感應(yīng)電壓值大小的采樣保持電路。并且，上述采樣保持電路，在上述驅(qū)動(dòng)回路切斷上述通電電流的同時(shí)，計(jì)測(cè)上述感應(yīng)電壓值。

【技術(shù)特征摘要】
【國(guó)外來(lái)華專利技術(shù)】...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：本藏義信，山本道治，幸谷吉晃，鷲見和正，森正樹，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：愛(ài)知制鋼株式會(huì)社，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：JP[日本]