CN100568014C - 用于测量磁场的探头 - Google Patents

Abstract

用于测量磁场的探头，包括至少一个磁电阻传感器，其对沿着预定所选测量轴的磁场敏感。它包括至少两个磁电阻传感器(14、16)，它们彼此刚性连接，从而其位置使得它们的所选测量轴平行，并且在与它们所选测量轴垂直的方向上相互偏移，该探头包括专属于每个磁电阻传感器的输出端，以便提供一个代表由每个传感器测得的并沿着其所选测量轴的磁场的信号。

Description

用于测量磁场的探头

技术领域

本发明涉及一种用于测量磁场的探头，其包括至少一个磁电阻或磁电导(magnetoinductive)传感器，该传感器对沿着所选测量轴的磁场敏感。

背景技术

可以设想，为了测量电子电路在工作期间产生的磁场，可以使用磁电阻传感器，更精确地，使用GMR(巨磁电阻器)型或TMR(隧道磁电阻)型传感器。这些被称作MTJ(磁隧道结)和SDT(自旋依赖隧道)。

这种类型的磁电阻传感器是一种电阻随所在磁场而改变的电子元件。

在目前已知的设备中，布置在被分析电子电路上方的磁电阻传感器与一个处理链相连。

因此，磁电阻传感器允许获得代表电子电路在工作期间在一个点产生的磁场的数值。这种类型的探头不能够精确地对电路进行表征，特别是不能精确地确定电路的结构，特别是电路所含迹线的位置。

发明内容

本发明的目的是提供一种测量探头，除了由电路产生的磁场之外，其还能够提供与被分析电路有关的其它信息。

为了实现这个目的，本发明涉及一种上述类型的用于测量磁场的探头，其特征在于，包括至少两个磁电阻或磁电导传感器，它们彼此刚性连接，其位置使得它们所选测量轴平行并且在与它们所选测量轴垂直的方向上相互偏移，其特征还在于，该探头包括专属于每个磁电阻或磁电导传感器的输出端，以便提供一个代表由每个传感器测得的沿着其所选测量轴的磁场的信号。

根据本发明的具体实施例，该测量探头具有一个或多个下述特征：

-它包括至少两对磁电阻或磁电导传感器，同一对传感器的所选轴平行，并且在与它们所选测量轴垂直的方向上相互偏移，不同对的传感器的所选测量轴在角度上相互偏移；

-它包括至少9个磁电阻或磁电导传感器，它们3个传感器为一组，分成3个三元组，同一三元组的3个传感器的所选测量轴平行，并且在与它们所选测量轴垂直的方向上相互偏移，不同三元组的传感器的所选测量轴在角度上相互偏移；

-探头的所有磁电阻或磁电导传感器分成两层；

-不同层的传感器的所选测量轴的角度相互偏移；

-相同层的传感器的所选测量轴平行；和

-探头的所有磁电阻或磁电导传感器分布在同一层上。

本发明进一步涉及一种用于在电路工作期间对电路进行分析的设备，其包括至少一个如上所述的探头，专属于每个磁电阻传感器的处理链，和用于处理来自各个处理链的信号的装置，该处理装置适合于估计由两个磁电阻或磁电导传感器测得的场数值之差的比例，其中两个磁电阻或磁电导传感器的所选测量轴平行，并且以分开两个磁电阻或磁电导传感器的距离横向地相互偏移。

在一个变型中：

-它包括用于显示由两个磁电阻或磁电导传感器测得的场数值之差的比例的装置，其中两个磁电阻或磁电导传感器的所选测量轴平行，并且以分开两个磁电阻或磁电导传感器的距离横向地相互偏移，并且其特征在于，该设备适合于手持和人工移动。

-一种用于分析磁场的设备，其具有一个传感器，其中处理装置能够为每对传感器估计由两个磁电阻或磁电导传感器测得的场数值之差的比例，其中两个磁电阻或磁电导传感器的所选测量轴平行，并且横向地相互偏移至分开两个磁电阻或磁电导传感器的距离，并且该处理装置能够从估计的比例之差计算电流的至少一个分量；且

-它包括用于显示电流的至少一个计算分量的装置，该设备适合于手持并人工移动。

附图说明

通过阅读下面的说明书并参考附图，可对本发明有更好的理解，这些说明只是出于举例的目的，附图中：

图1是一种用于分析集成电路的便携式设备的透视图；

图2是根据本发明的用于测量磁场的设备的第一实施例的示意图；

图3和4与图2相似，只是显示的测量设备的结构不同；

图5是根据本发明的一个不同结构的探头的示意图；

图6设备的透视图；

图7是用于分析集成电路的设备的透视图；

图8是用于解释图7中设备的工作的流程图；

图9是探头的三维表示，其具有9个传感器，适合于在三个空间方向上测量场变分；

图10是用于一系列集成电路的检验设备；

图11是测量探头矩阵的第一实施例的示意图；

图12是测量探头矩阵的第二实施例的示意图。

具体实施方式

图1所示的便携式设备用于测量沿单一方向在电路中流动的电流。

设备呈细长工具的形式，其Z-Z轴的形状和尺寸大致与钢笔相同。因此，该设备适合于在工作时人工放置在电路上方，使其Z-Z轴与电路的平面垂直。

该设备在其一端包括探头12，其包括两个磁电阻传感器14、16，它们布置在两个与Z-Z轴垂直的平行平面内。在附图中，两个传感器沿着Z-Z轴连续布置。实际上，它们有利地在Z-Z轴的一侧和另一侧横向地略微偏移，以防止磁场屏蔽的潜在问题。

下文将参考附图对探头12的结构进行详细说明。

每一个磁电阻传感器的所选测量轴由箭头示意地表示。传感器的电阻主要受沿着该所选测量轴的磁场分量的影响。

根据本发明，两个传感器14、16的所选测量轴彼此平行。在所考察的实例中，这些轴线与设备的X-X轴平行地延伸，并且与设备的Z-Z轴垂直。

设备10包括用于向两个传感器供电的装置18。下面将参考附图对这些装置进行详细说明。

以相同的方式，探头12包括专属于每个传感器14、16的输出端，其能够接收代表由该传感器测得的磁场的信号。

每个传感器14、16与一个专门的处理链20、22相连，其中处理链处理来自传感器的信号。这些处理链与一个数据处理单元24相连，该数据处理单元能够处理代表在处理链20、22的输出端获得的磁场分量的信号。该设备进一步包括显示屏26，其受数据处理单元24的控制。

屏幕26能够显示磁场B沿着设备X-X轴的分量相对于延伸通过两个传感器14、16的纵向方向Z-Z的导数值dB_x/dz。

根据本发明的设备10以如下的方式工作。在处理链的输出端，获得磁场B沿X-X方向的分量的两个数值，记为B_x1和B_x2。它们相应于传感器14和16位置处的场。根据这两个测量值和传感器14和16沿Z-Z轴测得的已知距离，数据处理单元24根据如下的比例确定磁场沿X-X方向的分量相对于Z-Z方向的导数估计值B_x/dz： $\frac{d{B}_x}{\mathrm{dz}}=\frac{B_{x2}-B_{x1}}{z_2-z_1},$ 其中z₂和z₁是传感器14和16沿着Z-Z轴的位置。

电路中沿着与X-X和Z-Z两个方向垂直的Y-Y方向流动的电流值j_y等于dB_x/dz，从而由数据处理单元24计算得到的数值便是该电流值。该电流值显示在屏幕26上。

在图2中，只示出了包括传感器12和14的集成电路108。而且，只示出了与传感器12有关的处理电路20，因为传感器14的处理电路与此相同。

如图2所示，磁电阻传感器12集成在Weston桥301中，该桥包括另外三个具有预定值的固定电阻器302、303和304。四个电阻器串联连接从而形成一个回路，其本身在Weston桥结构中是已知的。Weston桥的两个相对接线端形成探头100的测量输出端112A、112B。Weston桥的另外两个接线端114A、114B形成Weston桥的电力供应输入端。它们与发生器116的接线端相连，其中该发生器产生具有预定频率的正弦信号，该频率例如为160kHz。

而且，如已知的，测量探头包括与外部交变电压源120相连的绕组118。该绕组118适合于在磁电阻传感器的区域中产生极化场，以降低传感器的磁滞。

以相同的方式，磁电阻传感器14也集成在Weston桥305中，该桥包括三个电阻器306、307和308，并具有第二线圈309，从而在磁电阻传感器14的区域中产生极化场，以降低磁滞。如上所述，Weston桥和绕组与专门的电力供应装置相连，出于简化考虑，该电力供应装置没有画出。

下面只说明用于处理来自磁电阻传感器12的信号的电路，因为与传感器14相连的电路与此相同。

测量探头的输出端112A、112B与处理链20相连。

它们在输入端与微分放大级122相连，该微分放大级通过两个高通滤波器124A、124B形成减法器，其中两个高通滤波器的输入端分别与输出端112A和112B相连。

该微分放大级122被配置成产生例如等于100的增益。

高通滤波器是RC型无源滤波器，其包括一个电容器126，该电容器的一个接线端通过电阻器128与地相连。

微分放大级可以是任何合适的已知类型，包括例如运算放大器130，其反馈回路具有一个电阻器132，该运算放大器的倒相和非倒相输入端通过两个输入电阻器134与滤波器124A、124B的输出端相连。运算放大器的非倒相输入端通过电阻器136与地相连，用于固定输入电压。

微分放大器122的输出端与装置138的输入端相连，装置138用于隔离代表来自测量探头的磁场的信号的预定频率成分。该待确定场分量的频率记为FI。该频率是例如160kHz。

在图2所示的实施例中，这些隔离装置138包括一个带通型有源选择滤波器，其通带以待隔离频率成分的频率FI为中心。该频率等于电路C的激励频率F。

该滤波器包括一个运算放大器140，其非倒相端接地。该滤波器的倒相端通过输入电阻器142与微分放大级122的输出端相连。微分放大器140的反馈回路包括一个电容器144，其与电阻器146并联，而电阻器146自身与线圈148串联。

在输出端，选择滤波器138具有一个BAT型二极管150，之后是两个无源低通滤波器152、154，其中构成每一个无源低通滤波器的电阻器的输出端通过电容器158与地相连。

处理链20允许使用非常简单的电路获得被磁电阻传感器探测的磁场的频率成分。

在用于磁场测量的设备工作期间，磁电阻传感器12的电阻值随沿着传感器所选测量轴的磁场的幅度而改变。因此，在输出端112A、112B处测得的信号振幅随磁场而变化。

两个高通滤波器124A、124B对由于外部环境导致的干扰频率进行过滤。

微分放大电路122在输出端产生一个信号，其幅度与两接线端112A、112B之间的电势差成比例。以电路C的激励频率为中心的选择滤波器138将该频率的场的频率成分隔离。

两个低通滤波器152、154执行一个新的过滤操作，能够抑制干扰成分。

能够有利地添加一个输出级160，从而输出在未负载传感器的接线端测得的连续电压值。为实现这一目的，再次使用微分放大器。将先前的输出信号施加给微分放大器的倒相输入端，而将连续参考电压施加给非倒相输入端。

通过调节可调节电阻的数值对参考电压进行控制，使得在第二微分放大器的输出端测得一个零值。该测量的执行是通过将传感器磁极化(以补偿磁滞循环)，而不将电路C极化。

来自处理链的信号由数据处理单元接收。

这样，可以理解，处理链允许非常快速地获得磁场的测量值，更精确地讲，是磁场分量的测量值。

图3和4示出了根据本发明的测量设备的结构变型。在这些实施例中，与图2中相同或相似的元件用相同的指代数字表示。

在这两种不同的结构中，由于在微分放大级122的下游使用的装置，只有处理链不同。

在这两个实例中，用于隔离具有预定频率的磁场的频率成分的装置包括一个乘法电路180，其允许将来自微分放大级122的信号与一个参考信号结合，该参考信号的频率FC大于或者等于由激励电路施加的电路工作频率f。乘法器的使用对频率的选择(160kHz)提供了灵活性。

在图3的实施例中，隔离装置包括一个模拟乘法电路180，其一个输入端与微分放大级122的输出端相连，另一个输入端与正弦电压发生器182相连，该正弦电压发生器的参考频率F大于待隔离频率成分的预定频率FI。

低通滤波器184由一个电阻器186构成，并且在乘法电路的输出端提供一个电容器188。有利地，在低通滤波器184的输出端提供一个减法电路190，从而将在输出端获得的经过滤波的信号与所施加参考信号Vref进行比较。该减法电路包括一个运算放大器192，其反馈回路具有一个合适的电阻器194，并且向其非倒相端施加电压Vref。

正如在图2的实施例中那样，在减法电路的输出端布置一个输出级160。

根据一个具体的实施例，电压源182由向Weston桥201供电的电压源116形成。

在本实施例中，传感器的电源频率与所寻求(sought)的频率成分的频率相同。

在图6的实施例中，用于隔离预定频率成分的装置由一个数字处理器形成，其将在微分放大级122的输出端获得的信号与参考信号相乘。

如图4所示，在微分放大级的输出端提供一个由电阻器202和电容器204构成的低通滤波器200。滤波器200的输出端与一个模拟/数字转换器206相连，以保证将信号数字化。

而且，如上所述，处理链包括一个正弦参考电压源，其也用182表示。模拟/数字转换器208与该源182的输出端相连。模拟/数字转换器的采样频率远远大于所接收信号的频率。也就是，例如大于500kHz。

在处理链中提供一个高速处理器210，例如一个DSP型电路，其输入端接收来自两个模拟数字转换器206和208的信号，并被编程将两个信号相乘。

这样，将经过相乘的信号发送到数据处理单元24。

在此实例中，两个信号的乘法运算由处理器210执行。在图3和4中由输出级160执行的减法操作也由处理器210执行。

图5示出了一个根据本发明的设备的结构变型。在该附图中，与图1中相同或相似的元件用相同的指代数字表示。

在该实施例中，探头用600表示并且在图6中被放大地显示，其包括6个磁电阻传感器，它们分成3对传感器，同一对传感器的所选测量轴彼此平行。三个传感器对的所选测量轴彼此垂直，因此沿着三个主空间方向延伸。

相同对的传感器在相对于它们共同的所选测量轴横向的方向上相互偏移。

在该实施例中，4个传感器602、604、606、608布置在第一集成电路上，而另外两个传感器610、612布置在与第一个垂直的另一个集成电路上。

传感器602、604、606、608沿着两个平行的平面分布。

和图1的实施例一样，传感器602和604沿着Z-Z轴相互偏移，而它们的所选测量轴沿着X-X轴延伸。以同样的方式，传感器606、608沿着Z-Z轴相互偏移，但它们的所选测量轴沿着与X-X轴和Z-Z轴垂直的Y-Y轴延伸。

最后，传感器610和612沿着X-X轴相互偏移，它们的所选测量轴与Z-Z轴平行。

如图5示意性显示的，每个传感器均与测量设备的一个特定处理链20、22相关，6个处理链的输出端与设备的数据处理单元24相连。

在该实施例中，数据处理单元24适合于计算磁场沿着X-X、Y-Y和Z-Z每一个方向的分量变分的数值。

每一个变分，其分别记为dB_x、dB_y和dB_z，定义为在同一对的两个传感器之间进行的场测量结果之差。

而且，数据处理单元24提供场变分的模的计算，该模由下确定：

$\left|\mathrm{dB}\right|=\sqrt{{\mathrm{dB}}_x^2}+{\mathrm{dB}}_y^2+{\mathrm{dB}}_z^2$

使用沿着X-X和Y-Y方向的两个传感器的两个平面，可以考察沿着与设备Z-Z轴垂直的平面内的电流。在成对的传感器之间进行微分场测量：dB_x/dz和dB_y/dz，使得有可能利用麦克斯韦方程得出电流的矢量表达：Jx和Jy，因为如果电流只在垂直于设备轴的平面内流动，那么dB_z/dy和dB_z/dx等于0。

图7所示的设备710用于在工作期间对集成电路进行分析。

该设备基本上包括一个用于支持集成电路C的平板712，一个以预定频率FC激励集成电路的电路714，一个用于分析电路C在工作期间产生的磁场的设备716，和用于处理在用于分析磁场的设备716的输出端获得的结果的装置718。而且，本设备还包括用于在工作期间对集成电路进行观察的装置720。这些装置本身是人们熟知的，不再详细说明。

放置电路C的支架712由一个镍铁高导磁合金(mu metal)平板构成，或者在其下部远离该电路的位置，包括一个镍铁高导磁合金平板，形成一个对磁场的屏障。有利地，电路C被一种镍铁高导磁合金盒封闭。

激励电路714由例如频率发生器形成，其能够以预定的频率FC向电路提供功率。该激励频率FC是例如160kHz。

分析装置716包括一个操作臂722，在其自由端具有一个测量探头724，其能够确定探头位置处的磁场特征的数值。

操作臂722与一个用于布置探头的机构726相连，正如已知的，其允许探头沿着三个彼此垂直的方向加以布置，并能够以一种精确的方式使探头相对于电路的位置可知。

而且，分析装置716包括与探头724相连的处理链728，以处理来自探头的信号。这些处理链与参考图2、3和4说明的处理链相同。它们与处理装置718相连，从而向该装置提供一个或多个由探头724测得的磁场的处理值。

处理装置718由例如一个PC型计算机构成，其包括与处理链728的输出端相连的输入卡。它进一步包括控制卡，其能够控制分析装置716，更精确地讲，控制位移装置726、处理链728和激励电路714。

处理装置718包括软件模块，其能够控制用于分析磁场的装置716，更特别地，控制激励电路714、位移装置726和处理链728。这些软件模块进一步包括用于处理来自场分析装置的信号的软件模块。

特别地，处理装置718能够执行图8所示的算法，其中为算法的每一步提供软件模块。

为了在工作期间对电子电路进行分析，首先在步骤750根据电路的示意性表示对电路进行建模。该例如向量化的建模可以用任何合适的软件工具执行。该建模意在确定构成电路C的各种迹线和各种电子部件的位置。

在建模完成以后，在步骤752对电路的工作进行模拟。通过该模拟，特别是通过应用麦克斯韦方程，确定在电路每个点处电路上方的磁场的特性。这样，为电路的每个元件确定其中的电流，并确定磁场在电路正上方测量点处的和在测量探头724可以占据的不同预定点处的三个分量B_x、B_y和B_z。

与建模和模拟步骤平行地，处理装置718在模拟期间利用场分析装置716在相关测量点处控制磁场的有效测量(effectivemeasurement)。

在步骤760期间，场分析装置716首先被初始化和校准。它们的正确操作也被验证。而且，在已知的校准测试件上进行参考测量，其中它产生的磁场的分量是已知的。

然后在步骤762，采集各个测量点。该步骤包括在工作期间测量在电路C上方数个预定测量点处的磁场的至少一个分量。为实现这一目的，使探头处于位移装置726的控制之下，以便例如沿着左右行交互方式的路径对电路表面进行扫描。在每次测量采集之前，将探头停止在测量点处，从而使测量结果不受探头移动的影响。

下面说明每次测量的实际采集。

有利地但非必需地，当电路C不工作时，步骤762也进行测量点的采集，以便测量环境磁场在每个测量点处的分量。

在步骤764期间，处理为每个测量点获取的信号，以便尤其是修正测量所产生的误差和差异，这些误差和差异借助涉及在步骤760期间从参考测试件采集的数据表进行比较的技术加以修正。

在步骤764期间，计算沿一个或多个方向的来自场测量值B_x，B_y和B_z，特别是沿着三个方向的场分量的空间变分，记为dB_x/dy，dB_x/dzdB_y/dz，dB_y/dx，dB_z/dx和dB_z/dy。

而且，通过应用麦克斯韦定律J＝Rot B，确定测量点下方电路中电流的幅度和方向特性，其中J是电流矢量，B是磁场矢量。

在步骤766期间，比较来自信号处理步骤764的数值与在步骤752期间进行模拟之后获得的数值，以便推断电路的实际工作是否正确，并确定在工作期间理论电路与实际电路之间的差异带。

如图9所示，测量头724由例如探头1000构成。该探头适合于在三个垂直的方向上成对地执行场微分测量。

这种类型的探头包括9个传感器。这9个传感器分成3个三元组的形式，同一三元组中的传感器的所选测量轴彼此平行。而且，这些传感器在与特征化该三元组的所选测量轴垂直的两个方向上相互偏移。

更精确地讲，在图9所示的实施例中，三个传感器1002A、1002B、1002C的所选测量轴与Z-Z轴平行布置。传感器1002A和1002B沿着X-X轴相互偏移，而传感器1002A和1002B沿着X-X轴相互偏移。以相同的方式，传感器1004A、1004B、1004C的所选测量轴与Y-Y轴平行，传感器1004C沿着X-X轴与传感器1004A相互偏移，而传感器1004B沿着Z-Z轴与传感器1004A相互偏移。最后，三个传感器1006A、1006B、1006C的测量轴与轴X-X平行地延伸，传感器1006A和1006B分别沿着Z-Z轴和沿着Y-Y轴与传感器1006A相互偏移。

在参考图7和8描述的设备中，每个传感器都与一个特定的处理链相连，并且向处理装置718提供9个场数值。而且，处理装置718知道同一三元组中各个传感器之间在与该三元组传感器的所选测量轴垂直的方向上的距离。这样，对于每个测量点，处理装置从由传感器测得的分量确定磁场沿每个方向的每一分量的变分。根据这些不同的变分，利用如下的比例计算被测电路C中电流在三个垂直方向X-X、Y-Y和Z-Z上的各个分量j_x、j_y和j_z：

$J_x=\frac{{\mathrm{dB}}_z}{\mathrm{dy}}-\frac{{\mathrm{dB}}_y}{\mathrm{dz}}$

$J_y=\frac{d{B}_x}{\mathrm{dz}}-\frac{d{B}_z}{\mathrm{dx}}$

$J_z=\frac{d{B}_y}{\mathrm{dx}}-\frac{d{B}_x}{\mathrm{dy}}$

可以想见，利用这种类型的设备，能够以精确的方式为每个测量点确定电路中的电流。通过相乘这些测量点，能够以精确的方式重建被测电路的结构，并能够分析其动态操作。

图10示出了图7的一个变型。在该实施例中，测量头724被一个矩阵1100代替，该矩阵包括一系列以规则的方式布置成行和列的传感器。该传感器矩阵允许由硅晶片1102携带的一系列的集成电路被检测，这些电路并排布置。该传感器矩阵包括多组传感器，它们布置成行和列，并且每一个都相应于一个属于晶片1102的待测电路。

图11中部分地显示了一组传感器。该组传感器包括例如5000个磁电阻传感器，它们自身布置成行和列。这些传感器的每一个都通过一个特定的处理电路与分析设备相连。多个组的传感器包括这样的传感器，它们所选测量轴在两个相互垂直的方向上彼此平行。这些垂直的方向在与被测电路的主平面平行的平面内延伸。与电路的主平面垂直的电流分量通常是不感兴趣的。

使用该矩阵是为了快速获得集成电路晶片的磁场图像。对于一个给定尺寸的矩阵，传感器分布在两个平面上，一个平面沿着X方向，另一个平面沿着Y方向。

有利地，使用与上述矩阵相同的第二矩阵，且旋转90°。下平面(先前的X)变为平面Y，上平面变为平面X。通过使用这两个矩阵，提供一个用于测量位于两个给定高度Z处的场X和场Y的组件。通过以微分的方法组合这两个高度之间的测量结果，可以获得根据麦克斯韦方程的电流的表达。

在图11的实施例中，传感器矩阵包括两个叠加层1202、1204。每一层包括一个磁电阻传感器的规则网络。第一层的传感器1206与它们的所选测量轴平行，传感器分布成相互垂直的行和列。以相同的方式，第二层包括传感器1208，它们的所选测量轴彼此平行，并且与第一层传感器的测量轴垂直。

在这两层上，传感器沿着与其所选测量轴垂直的方向彼此间隔，并且该方向在载有具有已知预定节距的传感器的层的平面中延伸。以这种方式，在所考虑的实例中，在每个传感器的区域内，处理装置根据如下的关系确定电路主平面中电流的分量j_x和j_y：

$J_x=-\frac{\mathrm{dBy}}{\mathrm{dz}}$

$J_y=-\frac{\mathrm{dBx}}{\mathrm{dz}}$

为了获得这些数值，矩阵沿着被测电路的Z-Z方向连续地分成两个分离的间隔位置。在这两个相距dz的位置中执行测量，并通过减去所测得的数值来计算dB_y和dB_x的值。

图12示出了根据本发明的探头的另一个实施例，该探头构成图10中传感器矩阵1100的一组传感器。

在该实施例中，在超导材料的相同层1302上限定各种磁电阻传感器。每个传感器呈矩形形式，磁电阻元件只由附图中方框所示传感器的中心部分构成。

该探头由多行所选测量轴沿第一方向X-X的传感器和一行所选测量轴沿Y-Y延伸的传感器交替布置构成。更精确地讲，5行所选测量轴与X-X轴平行的磁电阻传感器1304顺序地沿着X-X轴布置。一行传感器与另一行传感器偏移等于磁电阻传感器长度的1/5的距离，其中该长度是垂直于所选测量轴而取的。由1306表示的传感器行(其所选测量轴的取向沿着另一个测量方向)由一排严格沿着相同轴对准的磁电阻传感器构成。

该布置考虑到了磁电阻传感器的矩形特征。根据相对于位于矩形中心的有源场测量元件的矩形尺寸，比值1/5进行了修改。

有利地，第二矩阵布置成与第一矩阵上方的平面平行。该第二矩阵以相类比的方式组织，但选择地，沿着Y-Y轴的传感器组位于沿X-X轴的传感器组的上方，沿X-X的传感器位于沿Y-Y轴的传感器的上方。这样，在扫描之后，可以获得两个平面之间沿X-X轴的传感器之间的微分测量结果。在如下的传感器测量之间成对地执行微分测量，即位于给定位置的沿着下平面X-X轴的传感器和位于相同位置的沿着上平面X-X轴的传感器。扫描之后，两个平面上(两个高度z)所有点的场B_x和B_y的测量涵盖整个表面。

在一种变型中，磁电阻传感器用磁电导传感器代替。

Claims (13)

1.一种用于在工作期间对电路进行分析的设备，包括：

至少一个用于测量磁场的探头(12)，包括至少一个对沿着所选测量轴的磁场敏感的磁电阻或磁电导传感器，两个磁电阻或磁电导传感器(14，16)彼此刚性连接，其位置使得它们的所选测量轴平行且相对于它们的所选测量轴沿横向方向相互偏移，该探头包括专用于每个磁电阻或磁电导传感器的输出接线端，以便提供代表由每个传感器沿着其所选测量轴测得的磁场的信号，以及

专用于每个磁电阻或磁电导传感器(14，16)的处理链(20，22)；

用于处理来自各个处理链的信号的装置(24，26)，该处理装置包括用于估计由两个磁电阻或磁电导传感器测得的场数值之差比上分开这两个磁电阻或磁电导传感器的距离的比例的装置，所述两个磁电阻或磁电导传感器的所选测量轴平行，并且横向地相互偏移。

2.根据权利要求1的设备，其特征在于，它包括至少两对磁电阻或磁电导传感器(602，604，606，608，610，612)，同一对传感器的所选测量轴平行并且在相对于它们所选测量轴的横向方向上相互偏移，两个不同对的传感器的所选测量轴在角度上相互偏移。

3.根据权利要求2的设备，其特征在于，它包括至少9个磁电阻或磁电导传感器(1002A，1002B，1002C，1004A，1004B，1004C，1006A，1006B，1006C)，它们3个一组，分成3个三元组，同一三元组中的3个传感器的所选测量轴平行并且沿着相对于它们所选测量轴的横向方向相互偏移，不同三元组中的传感器的所选测量轴在角度上相互偏移。

4.根据权利要求3的设备，其特征在于，探头的所有磁电阻或磁电导传感器(602，604，606，608；1206，1208)分布成两层(1202，1204)。

5.根据权利要求4的设备，其特征在于，不同层的传感器的所选测量轴在角度上相互偏移。

6.根据权利要求5的设备，其特征在于，同一层的传感器(1206，1208)的所选测量轴平行。

7.根据权利要求1-6中任何一个的设备，其特征在于，探头的所有磁电阻或磁电导传感器(1304，1306)分布在同一层上。

8.根据权利要求1的设备，其特征在于，它包括用于显示由两个磁电阻或磁电导传感器(14，16)测得的场数值之差比上分开这两个磁电阻或磁电导传感器的距离的比例的装置(26)，其中两个磁电阻或磁电导传感器的所选测量轴平行，并且横向地相互偏移，并且其特征在于，该设备适合于手持和人工移动。

9.根据权利要求2的设备，其中处理装置能够为每对传感器(602，604，606，608)估计由两个磁电阻或磁电导传感器测得的场数值之差比上分开这两个磁电阻或磁电导传感器的距离的比例，其中两个磁电阻或磁电导传感器的所选测量轴平行，并且横向地相互偏移，并且该处理装置能够从估计的比例之差计算电流的至少一个分量。

10.根据权利要求9的设备，其特征在于，它包括用于显示电流的至少一个计算分量的装置(26)，并且该设备适合于手持和人工移动。

11.根据权利要求1的设备，所述两个传感器被布置在集成电路上。

12.根据权利要求1的设备，其中它包括用于向每一个磁电阻或磁电导传感器提供预定频率的正弦信号的装置，该处理链包括以预定频率为中心的带通型的隔离装置。

13.根据权利要求1的设备，其中所述比例是沿着第一方向在电路中流动的电流值，该场数值是具有沿着第二方向延伸的所选测量轴的磁电阻或磁电导传感器的场数值，所述第二方向垂直于所述第一方向。

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