CN103852592A - 磁传感器芯片、磁传感器、测速方法及测距方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种磁传感器芯片和磁传感器。该磁传感器芯片具有至少两个惠斯通电桥电路，并且至少有两个所述惠斯通电桥电路的对称中心线不重合。该磁传感器芯片体积小，结构简单，成本低，易于集成，便于批量生产，而且还具有响应速度快、灵敏度高、分辨率高、稳定性高、可靠性高和功耗低等优点，符合现代社会对磁传感器的微型化，集成化，低功耗及高性能等诸多发展要求。本发明还提供一种测量速度的方法和测量距离的方法。

Description

磁传感器芯片、磁传感器、测速方法及测距方法

技术领域

本发明属于磁传感器技术领域，具体涉及一种磁传感器芯片、磁传感器、测量速度的方法以及测量距离的方法。

背景技术

速度是在工业领域和日常生活中常见的参考量，例如卫星的发射速度、火车或汽车的行驶速度、机床的运转速度、自行车或跑步机的速度。因此，用于测量速度的测速装置在工业领域和日常生活中随处可见。

图1为目前常用的一种测量齿轮旋转速度的测速装置示意图。如图1所示，测速装置包括磁感应线圈1，磁感应线圈1作为测速磁传感器设置在凸形齿轮2的上方。当凸形齿轮2的齿顶和齿槽交替地扫过磁感应线圈1时，在磁感应线圈1中会输出近似正弦的脉冲信号，该脉冲信号的输出频率与凸形齿轮2的转速成正比，经计算，即可获得凸形齿轮的转速以及依附于该凸形齿轮的物体的运行速度。

在实际应用中，为满足测速装置的测量灵敏度和精度的要求，磁感应线圈1必须设置足够多匝绕组，这增加了测速装置的体积。而且，尽管可以通过增加绕组的匝数来提高测速装置的灵敏度和精度，然而，这种测速装置的灵敏度仍然较低。另外，目前广泛使用的测速装置制作还具有成本高、工艺复杂、响应慢、分辨率低、稳定性和可靠性较差等诸多缺陷，越来越不能适应现代社会发展的需要。

因此，需要开发一种高灵敏度、高分辨率且能够满足小型化要求的测速装置。

发明内容

本发明要解决的技术问题就是针对现有测速装置存在的上述缺陷，提供一种磁传感器芯片和磁传感器，其体积小，成本低,而且响应速度快，灵敏度、分辨率、稳定性和可靠性高。

为解决上述技术问题，本发明还提供一种测速方法，其能够准确地测出被测物体的速度。

为解决上述技术问题，本发明还提供一种测距方法，其能够准确地测出两个被测物体之间的距离。

为此，本发明提供一种磁传感器芯片，包括N个惠斯通电桥电路，所述每个惠斯通电桥电路包括至少一对磁感应膜，每对所述磁感应膜在其长度方向上的对称中心线为所述惠斯通电桥电路的对称中心线，至少有两个所述惠斯通电桥电路的对称中心线不重合，其中，N为≥2的整数。

其中，至少两个所述惠斯通电桥电路的对称中心线平行且相距一定距离。

其中，同一所述惠斯通电桥电路所包含的所述磁感应膜的钉扎方向相同。

其中，同一所述惠斯通电桥电路所包含的所述磁感应膜的钉扎方向相反。

其中，所述惠斯通电桥电路包括第一磁感应膜、第二磁感应膜、第一电极、第二电极和公共电极，所述第一电极设置在所述第一磁感应膜的首端，所述第二电极设置在所述第二磁感应膜的首端，所述公共电极将所述第一磁感应膜的尾端与所述第二磁感应膜的尾端电连接，利用导线和所述第一电极、所述第二电极、所述公共电极将所述第一磁感应膜和所述第二磁感应膜电连接成惠斯通半桥电路，而且所述第一电极和所述第二电极分别接地和接电源，所述公共电极作为所述惠斯通电桥电路的信号输出端。

其中，所述惠斯通电桥电路包括第一磁感应膜、第二磁感应膜、第三磁感应膜、第四磁感应膜、第一电极、第二电极、第三电极和第四电极，

其中，所述第一磁感应膜和所述第二磁感应膜构成一对磁感应膜，所述第三磁感应膜和所述第四磁感应膜构成另一对磁感应膜；

所述第一电极设置在所述第一磁感应膜和所述第二磁感应膜的首端,所述第二电极设置在所述第三磁感应膜和所述第四磁感应膜的尾端,所述第三电极设置在所述第一磁感应膜的尾端和所述第三磁感应膜的首端,所述第四电极设置在所述第二磁感应膜的尾端和所述第四磁感应膜的首端；

所述第一电极和所述第四电极分别接地和接电源，所述第二电极和所述第三电极作为所述惠斯通电桥电路的信号输出端。

其中，N个所述惠斯通电桥电路中的所述磁感应膜的端部齐平。

其中，M个所述惠斯通电桥电路中的所述磁感应膜的端部不与其它N-M个所述惠斯通电桥电路中的所述磁感应膜的端部齐平，1≤M≤N的整数。

其中，至少有一个所述惠斯通电桥电路的一个所述磁感应膜被设置在另一个所述惠斯通电桥电路中的两个所述磁感应膜之间。

其中，所述磁感应膜为连续不间断的薄膜。

其中，所述磁感应膜包括多段薄膜段，所述薄膜段通过导线依次电连接。

其中，所述磁敏感膜为霍尔效应膜、各向异性磁电阻膜、巨磁电阻膜、隧道磁电阻膜、巨磁阻抗膜或巨霍尔效应膜。

其中，所述磁传感器芯片用于测量速度和距离。

本发明还提供一种磁传感器，包括磁传感器芯片、印刷电路板、壳体和处理单元，所述磁传感器芯片用于感应被测物体上的磁标识，其固定于所述印刷电路板并与所述处理单元连接，所述磁传感器芯片和所述印刷电路板设于所述壳体内，且所述磁传感器芯片与设置在所述壳体上的导磁孔相对，所述磁传感器芯片采用本发明提供的所述的磁传感器芯片，所述处理单元根据所述磁传感器芯片获得的差分信号以及两个惠斯通电桥电路的对称中心线之间的距离获得被测物体的速度。

其中，所述壳体采用铁氧体材料或坡莫合金材料制作，或者采用金属材料制作，并在其表面涂覆由铁氧体材料或坡莫合金材料制作的镀层。

本发明还提供一种测速方法，包括以下步骤：

提供测速磁传感器，所述测速磁传感器本发明提供的所述磁传感器；

被测物体经过所述测速磁传感器时，所述磁传感器芯片中对称中心线不重合的所述惠斯通电桥电路分别获得各自的差分信号；

根据对称中心线不重合的两个所述惠斯通电桥电路的差分信号获得所述被测物体经过所述两个惠斯通电桥电路时的时差；

获取所述对称中心线不重合的两个惠斯通电桥电路的对称中心线之间的距离；

根据所述对称中心线不重合的两个惠斯通电桥电路的时差和距离获得所述被测物体的运动速度。

其中，两个所述惠斯通电桥电路的差分信号的相位差为所述被测物体通过该两个所述惠斯通电桥电路时的时差。

本发明还提供一种测量距离的方法，包括以下步骤：

获取磁传感器，所述磁传感器采用本发明提供的所述磁传感器；

使所述磁传感器恒速依次经过第一被测物体和第二被测物体；

所述磁传感器经过第一被测物体时，根据所述磁传感器的差分信号获得所述磁传感器经过所述第一被测物体时的时间t1；

所述磁传感器经过所述第二被测物体时，根据所述磁传感器的差分信号获得所述磁传感器经过所述第二被测物体时的时间t2；

根据磁传感器经过所述第一被测物体时的时间t1和经过所述第二被测物体时的时间t2获得磁传感器经过第一被测物体和第二被测物体的时间差Δt；

获得磁传感器的速度U；

根据磁传感器经过第一被测物体和第二被测物体的时间差Δt以及磁传感器的速度U获得第一被测物体和第二被测物体之间的距离。

优选地，所述磁传感器经过所述第一被测物体和所述第二被测物体时的时间由所述磁传感器中同一惠斯通电桥电路的差分信号获得。

附图说明

图1为目前常用的一种测量齿轮旋转速度的测速装置示意图；

图2a为本发明实施例磁传感器芯片的结构图；

图2b为本发明实施例磁传感器芯片测速的原理图；

图3a为本发明另一实施例磁传感器芯片的结构图；

图3b为本发明另一实施例磁传感器芯片的原理图；

图4a为本发明又一实施例磁传感器芯片的结构图，其中，构成两个惠斯通半桥的磁感应膜的端部不齐平；

图4b为本发明又一实施例磁传感器芯片的结构图，其中，构成两个惠斯通全桥的磁感应膜的端部不齐平；

图5a为本发明又一实施例磁传感器芯片的结构图，其中，第一惠斯通半桥嵌套在第二惠斯通半桥内；

图5b为本发明又一实施例磁传感器芯片的结构图，其中，第一惠斯通全桥嵌套在第二惠斯通全桥内；

图6a为本发明再一实施例磁传感器芯片的结构图，其中，磁传感器芯片包括三个惠斯通半桥；

图6b为本发明再一实施例磁传感器芯片的结构图，其中，磁传感器芯片包括三个斯通全桥；

图7为本发明实施例利用磁传感器芯片测量速度的波形图；

图8a为本发明实施例磁传感器的外形结构图；

图8b为本发明实施例磁传感器的分解图；

图9为本发明实施例测速方法的流程图；

图10为本发明实施例测量距离的方法的流程图。

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明提供的磁传感器芯片、磁传感器、测速方法和测量距离的方法进行详细描述。

本实施例提供的磁传感器芯片，包括N个惠斯通电桥电路，所述每个惠斯通电桥电路包括至少一对相互平行的磁感应膜，而且，相互平行的一对所述磁感应膜的对称中心线为所述惠斯通电桥电路的对称中心线，其中至少有两个所述惠斯通电桥电路的对称中心线不重合，N为≥2的整数。

图2a为本发明实施例磁传感器芯片的结构图。如图2a所示，磁传感器芯片包括两个惠斯通电桥电路，每一惠斯通电桥电路均包括一对相互平行的第一磁感应膜21a和第二磁感应膜21b，第一磁感应膜21a的首端设置第一电极22a，第二磁感应膜21b的首端设置第二电极22b，第一磁感应膜21a的尾端与第二磁感应膜21b的尾端设置公共电极22c，即公共电极22c将第一磁感应膜21a的尾端与第二磁感应膜21b的尾端电连接，利用导线（图中未示出）和第一电极22a、第二电极22b、公共电极22′将第一磁感应膜21a和第二磁感应膜21b电连接成惠斯通半桥电路。第一电极22a和第二电极22b分别接地和接电源，例如第一电极22a接地，第二电极22b接电源；或者第一电极22a接电源，第二电极22b接地；公共电极22′作为惠斯通半桥的信号输出端。

需要说明的是，为便于描述，上文以及下文所提及的磁感应膜的首端和尾端均是从读者的角度观察，磁感应膜的左端定义为磁感应膜的首端，磁感应膜的右端定义为磁感应膜的尾端。实际上，磁感应膜的首端和尾端仅是一个相对的概念。

图2b为本发明实施例磁传感器芯片的测速的原理图。如图2b所示，第一磁感应膜21a和第二磁感应膜21b的对称中心线为惠斯通半桥的对称中心线。本实施例两个惠斯通半桥的对称中心线相互平行，而且两个惠斯通半桥的对称中心线之间的距离为d。d值可以根据生产要求（如磁传感器芯片的体积）或测量精度要求任意设定。但在磁传感器芯片制作完成后，d值即确定。需要指出的是，即使两个惠斯通半桥的对称中心线不完全平行设置，也属于本发明的保护范围。但在实际应用中，惠斯通半桥的对称中心线平行的测量精度更高。

图2b中箭头表示磁感应膜的钉扎方向。本实施例第一磁感应膜21a和第二磁感应膜21b的钉扎方向相反，但本发明并不局限于此。第一磁感应膜21a和第二磁感应膜21b的钉扎方向也可以相同。不难理解，当构成磁传感器芯片的两个惠斯通电桥电路中，一个惠斯通电桥电路中的磁感应膜的钉扎方向相同，另一个惠斯通电桥电路中的磁感应膜的钉扎方向相反，同样属于本发明的保护范围。

在另一实施例中，如图3a所示，磁传感器芯片包括两个惠斯通电桥电路，每一惠斯通电桥电路均包括第一磁感应膜21a、第二磁感应膜21b、第三磁感应膜21c、第四磁感应膜21d、第一电极22a、第二电极22b、第三电极22c和第四电极22d，其中，第一磁感应膜21a和第二磁感应膜21b构成一对磁感应膜，第三磁感应膜21c和第四磁感应膜21b构成另一对磁感应膜。

第一电极22a设置在第一磁感应膜21a和第二磁感应膜21b的首端,即，第一电极22a电连接第一磁感应膜21a和第二磁感应膜21b的首端；第二电极22b设置在第三磁感应膜21c和第四磁感应膜21d的尾端,即，第二电极22b电连接第三磁感应膜21c和第四磁感应膜21d的尾端；第三电极22c设置在第一磁感应膜21a的尾端和第三磁感应膜21c的首端,即，第三电极22c电连接第一磁感应膜21a的尾端和第三磁感应膜21c的首端；第四电极22d设置在第二磁感应膜21b的尾端和第四磁感应膜21d的首端，即，第四电极22d电连接第二磁感应膜21b的尾端和第四磁感应膜21d的首端。利用导线、第一电极22a、第二电极22b、第三电极22c和第四电极22d将第一磁感应膜21a、第二磁感应膜21b、第三磁感应膜21c和第四磁感应膜21d电连接成惠斯通全桥电路。第一电极22a和第四电极22d分别接地和接电源，例如，第一电极22a接地，第四电极22d接电源；或者，第一电极22a接电源，第四电极22d接地；第二电极和第三电极作为惠斯通电桥电路的信号输出端。

图3b为本发明另一实施例磁传感器芯片的测速原理图。在图3b中，箭头表示磁感应膜的钉扎方向。两个惠斯通全桥电路中的磁感应膜均相反，即每一惠斯通全桥电路中，第一磁感应膜21a和第二磁感应膜21b的钉扎方向相反，第三磁感应膜21c和第四磁感应膜21d的钉扎方向相反。两个惠斯通全桥的对称中心线之间的距离为d。第一磁感应膜21a和第二磁感应膜的对称中心线为惠斯通全桥的对称中心线。

本实施例采用的磁敏感膜可以为霍尔效应膜、各向异性磁电阻膜、巨磁电阻膜、隧道磁电阻膜、巨磁阻抗膜或巨霍尔效应膜。磁敏感膜可以为连续不间断的薄膜，也可以包括多段薄膜段，而且薄膜段依次通过导线电连接。

此外，磁传感器芯片中惠斯通电桥电路的设置方式可以按照图2a和图3a所示方式设置，即，两个惠斯通电桥电路中的磁感应膜的端部在纵向（垂直于磁感应膜的方向）齐平，但本发明并不局限于此。两个惠斯通电桥电路中的磁感应膜的端部可以不齐平。如图4a所示，磁传感器芯片包括两个惠斯通半桥，其中，第一惠斯通半桥41的首端与第二惠斯通半桥42的首端在纵向方向不齐平，而且第一惠斯通半桥41的首端比第二惠斯通半桥42的首端偏左，当然，第一惠斯通半桥41的首端也可以比第二惠斯通半桥42的首端偏右。如图4b所示，磁传感器芯片包括两个惠斯通全桥，其中，第一惠斯通全桥41′的首端与第二惠斯通全桥42′的首端在纵向方向不齐平，即第一惠斯通全桥41′的首端比第二惠斯通全桥42′的首端偏左，当然，第一惠斯通全桥41′的首端也可以比第二惠斯通全桥42′的首端偏右。

换言之，如果磁传感器芯片包括N个惠斯通电桥电路，那么，其中的M个惠斯通电桥电路中的磁感应膜的端部不与其它N-M个惠斯通电桥电路中的磁感应膜的端部齐平，1≤M≤N的整数。

在上述实施例中，两个惠斯通电桥电路一上一下设置，即两个惠斯通电桥电路互不嵌套。两个惠斯通电桥电路也可以采用以下方式设置。如图5a所示，磁传感器芯片包括两个惠斯通半桥，其中，第一惠斯通半桥51的磁敏感膜设置在第二惠斯通半桥52的磁敏感膜的中间，即，将第一惠斯通半桥51嵌置在第二惠斯通半桥52内。再如图5b所示，磁传感器芯片包括两个惠斯通全桥，其中，第一惠斯通全桥51′的磁敏感膜设置在第二惠斯通全桥52′的磁敏感膜的中间，即，将第一惠斯通全桥51′嵌置在第二惠斯通全桥52′内。

上述实施例传感器芯片中仅设有两个惠斯通电桥电路，传感器芯片中也可以设置三个或更多个惠斯通电桥电路，如图6a所示，磁传感器芯片包括三个惠斯通半桥，三个惠斯通半桥依次平行设置。再如图6b所示，磁传感器芯片包括三个惠斯通全桥，三个惠斯通全桥依次平行设置。不管惠斯通电桥电路的如何设置，都要确保磁传感器芯片中至少有两个惠斯通电桥电路的对称中心线不重合。

不难理解，图4a、图4b、图5a、图5b、图6a以及图6b仅是示例性的介绍了几种磁传感器芯片的设置方式，这几种设置方式可以任意组合使用。例如，磁传感器芯片包括四个惠斯通电桥电路，其中，第二惠斯通电桥电路和第三惠斯通电桥电路嵌套在第一惠斯通电桥电路内，而且，第二惠斯通电桥电路和第三惠斯通电桥电路的首端不齐平，第四惠斯通电桥电路与第一惠斯通电桥电路的首端齐平。

另外，上述实施例中，磁感应膜的长度均相等，但磁感应膜的长度不等同样能达到本发明测速的目的，也属于本发明的保护范围。

本实施例磁传感器芯片的测速原理如下：当被测物体经过磁传感器芯片时，磁传感器芯片中的惠斯通电桥电路能够感应设置在被测物体上的磁标记并获得差分信号。磁传感器芯片中设有至少两个惠斯通电桥电路，不同的惠斯通电桥电路分别获得各自的差分信号（电压信号），两个差分信号的相位差T即是与之对应的两个惠斯通电桥电路的时差。两个惠斯通电桥电路的对称中心线之间的距离d在磁传感器芯片制作完成后即确定。用距离d除时差T即获得被测物体的速度。

图7为本发明实施例磁传感器芯片测量速度的波形图。在图7中，横坐标表示时间（t），单位秒（s），纵坐标表示惠斯通的差分信号（V），t1和t2分别表示两个惠斯通电桥电路的差分信号达到峰值时的时间。Δt表示差分信号的时差。

本实施例磁传感器芯片包括N个惠斯通电桥电路，N≥2，其中，至少有两个惠斯通电桥电路的对称中心线不重合，对称中心线不重合的两个惠斯通电桥电路根据被测物体磁标识而获得各自的差分信号，根据差分信号获得被测物体经过两个惠斯通电桥电路的时差，利用该时差和两个惠斯通电桥电路对称中心线之间的距离获得被测物体的速度。该磁传感器芯片体积小，结构简单，成本低，易于集成，便于批量生产，而且还具有响应速度快、灵敏度高、分辨率高、稳定性高、可靠性高和功耗低等优点，符合现代社会对磁传感器的微型化，集成化，低功耗及高性能等诸多发展要求。

本实施例还提供一种磁传感器，如图8a和图8b所示，磁传感器包括壳体81、磁传感器芯片82、印刷电路板83和处理单元（图中未示出）。其中，磁传感器芯片82固定于壳体81内并与设置在壳体81上的导磁孔811相对，其用于感应被测物体上的磁标识并输出差分信号，磁传感器芯片82输出至少两个差分信号。本实施例磁传感器芯片82的具体结构详见上文磁传感器芯片。

处理单元可以根据需要设于壳体81的内侧或壳体81的外侧。当处理单元设置在壳体81的外侧时，可以通过焊针85将磁传感器芯片82的信号输出端与处理单元连接。处理单元用于根据磁传感器芯片输出的两个差分信号以及与该差分信号对应的两个惠斯通电桥电路对称中心线之间的距离获得被测物体的速度。

壳体81采用铁氧体材料或坡莫合金材料制作，或者采用金属材料制作，并在其表面涂覆由铁氧体材料或坡莫合金材料制作的镀层。壳体81一方面可以防止磁传感器芯片被碰撞而损坏，另一方面可以减少外界其它磁场对磁传感器芯片的影响，从而提高磁传感器的精度。

本实施例提供的磁传感器由于采用磁传感器芯片来感应磁标识，因此具有体积小，成本低，易于集成的优点；而且还具有响应速度快，灵敏度、分辨率、稳定性和可靠性高等优点。

本实施例还提供一种测速方法，用于测量物体的运行速度。如图9所示，测速方法包括以下步骤：

步骤S11，提供测速磁传感器。

测速磁传感器采用本实施例提供的磁传感器。使用时，将测速磁传感器设置在能够感应到被测物体上磁标识的位置。

步骤S12，被测物体经过测速磁传感器时，磁传感器芯片中对称中心线不重合的所述惠斯通电桥电路分别获得各自的差分信号。

被测物体经过测速磁传感器时，磁传感器芯片中的惠斯通电桥电路将感应被测物体上的磁标识，并产生差分信号。在磁传感器芯片中可以设置两个以上惠斯通电桥电路，但至少有两个对称中心线不重合惠斯通电桥电路。本实施例以两个对称中心线不重合的惠斯通电桥电路为例，磁传感器获得两个对称中心线不重合的惠斯通电桥电路的差分信号。

步骤S13，根据对称中心线不重合的两个惠斯通电桥电路的差分信号获得被测物体经过两个惠斯通电桥电路时的时差。

两个惠斯通电桥电路差分信号的相位差ΔT即为被测物体经过两个惠斯通电桥电路时的时差Δt。

步骤S14，获取对称中心线不重合的两个惠斯通电桥电路的对称中心线之间的距离。

当磁传感器芯片制作完成后，对称中心线不重合的惠斯通电桥电路的对称中心线之间的距离即确定。因此，在使用磁传感器测速时，对称中心线不重合的惠斯通电桥电路的对称中心线之间的距离是已知的。

步骤S15，根据对称中心线不重合的两个惠斯通电桥电路的时差和距离获得被测物体的速度。

距离除去时差即获得被测物体的速度。

本实施例测速方法是根据磁传感器芯片获得差分信号获得被测物体的速度，该测速方法具有测速快，灵敏度、分辨率、稳定性和可靠性高等优点。

本发明还提供一种测量距离的方法。如图10所示，测量距离的方法包括以下步骤：

步骤S21，获取磁传感器。

所述磁传感器采用本实施例提供的所述磁传感器。使用时，将磁传感器设置在移动载体上，并使磁传感器能够感应到被测物体上磁标识的位置。

步骤S22，使磁传感器恒速依次经过第一被测物体和第二被测物体。

在移动载体的承载下，磁传感器依次经过第一被测物体和第二被测物体。当磁传感器经过第一被测物体和第二被测物体时，设置在磁传感器内的惠斯通电桥电路将感应磁标识而产生差分信号。使用者可以根据实际使用情况任意设定磁传感器的速度。

步骤S23，当磁传感器经过第一被测物体时，根据磁传感器获得的差分信号得到磁传感器经过第一被测物体时的时间（时刻）t1。

磁传感器经过第一被测物体时，磁传感器中的惠斯通电桥电路将感应第一被测物体的磁标识而获得差分信号,该差分信号的峰值即为磁传感器经过第一被测物体时的时间t1。

步骤S24，当磁传感器经过第二被测物体时，根据磁传感器获得的差分信号得到磁传感器经过第二被测物体时的时间t2。

磁传感器经过第二被测物体时，磁传感器中的惠斯通电桥电路将感应第二被测物体内的磁标识而获得的差分信号,该差分信号的峰值即为磁传感器经过第二被测物体时的时间t2。

在本实施例的磁传感器中设有两个以上惠斯通电桥电路，当磁传感器经过被测物体时，每一惠斯通电桥电路都会输出一个差分信号。为提高测量的精度，优选地，在步骤S23和步骤S24中，磁传感器经过第一被测物体和所述第二被测物体时的时间由磁传感器中同一惠斯通电桥电路的差分信号获得。不难理解，如果磁传感器中仅设置一个惠斯通电桥电路同样可以用于实施距离的测量，这也属于本实施例测量距离的方法的保护范围。

步骤S25，获得磁传感器经过第一被测物体和第二被测物体的时间差。

根据磁传感器经过第一被测物体时的时间t1和磁传感器经过第二被测物体时的时间t2获得磁传感器经过第一被测物体和第二被测物体的时间差Δt=t2-t1。

步骤S26，获取磁传感器的速度U。

磁传感器的速度U可以预先设定，即在测量距离之前首先设定磁传感器的速度。当然，磁传感器的速度U也可以在磁传感器的运行过程中实时获得，测速方法如上述实施例提供的测速方法，在此不再赘述。

需要说明的是，如果在测距之前预先设定磁传感器的速度U，那么磁传感器的速度U可以在步骤S22之前获取。如果磁传感器的速度U是在测距过程中实时获得，那么磁传感器的速度U可以在步骤S23或步骤S24中获得。具体地，当磁传感器经过第一被测物体时，磁传感器中的惠斯通电桥电路输出各自的差分信号，根据对称中心线不重合的两个惠斯通电桥电路获得的差分信号获得第一相位差ΔT1,ΔT1=t1′-t2′，t1′和t2′为对称中心线不重合的两个惠斯通电桥电路差分信号达到峰值时的时间，根据第一相位差ΔT1和与之对应的惠斯通电桥电路对称中线之间的d获得磁传感器的速度U。

当磁传感器经过第二被测物体时，磁传感器中的惠斯通电桥电路输出各自的差分信号，根据对称中心线不重合的两个惠斯通电桥电路获得的差分信号获得第二相位差ΔT2，ΔT2=t3′-t4′，t3′和t4′为对称中心线不重合的两个惠斯通电桥电路差分信号达到峰值时的时间，根据第二相位差ΔT2和与之对应的惠斯通电桥电路对称中线之间的d获得磁传感器的速度U。

步骤S27，根据磁传感器经过第一被测物体和第二被测物体的时间差以及磁传感器的速度获得第一被测物体和第二被测物体之间的距离。

第一被测物体和第二被测物体之间的距离S=U×(t1-t2)。

如果实时测量磁传感器的速度，那么，第一被测物体和第二被测物体之间的距离S=U×(t1′-t3′)或S=U×(t2′-t4′)。其中，t1′和t2′为磁传感器中同一惠斯通电桥经过第一被测物体和第二被测物体时的时间。

本实施例提供的测量距离的方法根据磁传感器芯片获得差分信号获得被测物体的速度，该距离的测量方法具有测速快，灵敏度、分辨率、稳定性和可靠性高等优点。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (19)

1.一种磁传感器芯片，包括N个惠斯通电桥电路，所述每个惠斯通电桥电路包括至少一对磁感应膜，每对所述磁感应膜在其长度方向上的对称中心线为所述惠斯通电桥电路的对称中心线，其特征在于，至少有两个所述惠斯通电桥电路的对称中心线不重合，其中，N为≥2的整数。

2.根据权利要求1所述的磁传感器芯片，其特征在于，至少两个所述惠斯通电桥电路的对称中心线平行且相距一定距离。

3.根据权利要求1所述的磁传感器芯片，其特征在于，同一所述惠斯通电桥电路所包含的所述磁感应膜的钉扎方向相同。

4.根据权利要求1所述的磁传感器芯片，其特征在于，同一所述惠斯通电桥电路所包含的所述磁感应膜的钉扎方向相反。

5.根据权利要求1所述的磁传感器芯片，其特征在于，所述惠斯通电桥电路包括第一磁感应膜、第二磁感应膜、第一电极、第二电极和公共电极，所述第一电极设置在所述第一磁感应膜的首端，所述第二电极设置在所述第二磁感应膜的首端，所述公共电极将所述第一磁感应膜的尾端与所述第二磁感应膜的尾端电连接，利用导线和所述第一电极、所述第二电极、所述公共电极将所述第一磁感应膜和所述第二磁感应膜电连接成惠斯通半桥电路，而且所述第一电极和所述第二电极分别接地和接电源，所述公共电极作为所述惠斯通电桥电路的信号输出端。

6.根据权利要求1所述的磁传感器芯片，其特征在于，所述惠斯通电桥电路包括第一磁感应膜、第二磁感应膜、第三磁感应膜、第四磁感应膜、第一电极、第二电极、第三电极和第四电极，

其中，所述第一磁感应膜和所述第二磁感应膜构成一对磁感应膜，所述第三磁感应膜和所述第四磁感应膜构成另一对磁感应膜；

所述第一电极设置在所述第一磁感应膜和所述第二磁感应膜的首端,所述第二电极设置在所述第三磁感应膜和所述第四磁感应膜的尾端,所述第三电极设置在所述第一磁感应膜的尾端和所述第三磁感应膜的首端,所述第四电极设置在所述第二磁感应膜的尾端和所述第四磁感应膜的首端；

所述第一电极和所述第四电极分别接地和接电源，所述第二电极和所述第三电极作为所述惠斯通电桥电路的信号输出端。

7.根据权利要求1所述的磁传感器芯片，其特征在于，N个所述惠斯通电桥电路中的所述磁感应膜的端部齐平。

8.根据权利要求1所述的磁传感器芯片，其特征在于，M个所述惠斯通电桥电路中的所述磁感应膜的端部不与其它N-M个所述惠斯通电桥电路中的所述磁感应膜的端部齐平，1≤M≤N的整数。

9.根据权利要求1所述的磁传感器芯片，其特征在于，至少有一个所述惠斯通电桥电路的一个所述磁感应膜被设置在另一个所述惠斯通电桥电路中的两个所述磁感应膜之间。

10.根据权利要求1所述的磁传感器芯片，其特征在于，所述磁感应膜为连续不间断的薄膜。

11.根据权利要求1所述的磁传感器芯片，其特征在于，所述磁感应膜包括多段薄膜段，所述薄膜段通过导线依次电连接。

12.根据权利要求1所述的磁传感器芯片，其特征在于，所述磁敏感膜为霍尔效应膜、各向异性磁电阻膜、巨磁电阻膜、隧道磁电阻膜、巨磁阻抗膜或巨霍尔效应膜。

13.根据权利要求1所述的磁传感器芯片，其特征在于，所述磁传感器芯片用于测量速度和距离。

14.一种磁传感器，包括磁传感器芯片、印刷电路板、壳体和处理单元，所述磁传感器芯片用于感应被测物体上的磁标识，其固定于所述印刷电路板并与所述处理单元连接，所述磁传感器芯片和所述印刷电路板设于所述壳体内，且所述磁传感器芯片与设置在所述壳体上的导磁孔相对，其特征在于，所述磁传感器芯片采用权利要求1-12任意一项所述的磁传感器芯片，所述处理单元根据所述磁传感器芯片获得的差分信号以及两个惠斯通电桥电路的对称中心线之间的距离获得被测物体的速度。

15.根据权利要求14所述的磁传感器，其特征在于，所述壳体采用铁氧体材料或坡莫合金材料制作，或者采用金属材料制作，并在其表面涂覆由铁氧体材料或坡莫合金材料制作的镀层。

16.一种测速方法，其特征在于，包括以下步骤：

提供测速磁传感器，所述测速磁传感器采用权利要求14-15任意一项所述磁传感器；

被测物体经过所述测速磁传感器时，所述磁传感器芯片中对称中心线不重合的所述惠斯通电桥电路分别获得各自的差分信号；

根据对称中心线不重合的两个所述惠斯通电桥电路的差分信号获得所述被测物体经过所述两个惠斯通电桥电路时的时差；

获取所述对称中心线不重合的两个惠斯通电桥电路的对称中心线之间的距离；

根据所述对称中心线不重合的两个惠斯通电桥电路的时差和距离获得所述被测物体的运动速度。

17.根据权利要求16所述的测速方法，其特征在于，两个所述惠斯通电桥电路的差分信号的相位差为所述被测物体通过该两个所述惠斯通电桥电路时的时差。

18.一种测量距离的方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取磁传感器，所述磁传感器为权利要求14-15任意一项所述磁传感器；

使所述磁传感器恒速依次经过第一被测物体和第二被测物体；

所述磁传感器经过第一被测物体时，根据所述磁传感器的差分信号获得所述磁传感器经过所述第一被测物体时的时间t1；

所述磁传感器经过所述第二被测物体时，根据所述磁传感器的差分信号获得所述磁传感器经过所述第二被测物体时的时间t2；

根据磁传感器经过所述第一被测物体时的时间t1和经过所述第二被测物体时的时间t2获得磁传感器经过第一被测物体和第二被测物体的时间差Δt；

获得磁传感器的速度U；

根据磁传感器经过第一被测物体和第二被测物体的时间差Δt以及磁传感器的速度U获得第一被测物体和第二被测物体之间的距离。

19.根据权利要求18所述的测量距离的方法，其特征在于，所述磁传感器经过所述第一被测物体和所述第二被测物体时的时间由所述磁传感器中同一惠斯通电桥电路的差分信号获得。

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