CN104569869B - 磁传感器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种磁传感器，包括磁芯片、永磁体、线路板以及焊针，还包括第一磁调制部件和第二磁调制部件，所述第一磁调制部件设有第一容纳空间，所述磁芯片设于所述第一容纳空间；所述第二磁调制部件设有第二容纳空间，所述磁芯片、所述永磁体和所述第一磁调制部件设于所述第二容纳空间，且所述第一磁调制部件位于所述磁芯片与所述永磁体之间；所述线路板用于将所述磁芯片的输入输出端与所述焊针对应电连接。该磁传感器灵敏度高，抗噪声能力强，多通道之间的一致性好。

Description

磁传感器

技术领域

本发明属于微纳米技术领域,具体涉及一种磁传感器。

背景技术

为了提高防伪能力，媒介中不仅设有强磁标识，而且设有弱磁标识。与之对应，磁传感器不仅要检测到媒介中的强磁标识，也要检测到媒介中的弱磁标识。然而，弱磁信号本身的磁场并不能被磁传感器所感应，但被预磁化后能够产生被磁传感器感应的磁场。

因此，在磁传感器中设置永磁体，该永磁体可以使弱磁标识获得瞬时磁性，并被磁传感器感应。在实际应用中，永磁体在预磁化弱磁标识的同时，降低了磁传感器的灵敏度。同时，环境中的噪声也会影响磁传感器的灵敏度。对于多通道磁传感器中，永磁体不仅会降低其灵敏度，而且会影响通道之间的一致性。

发明内容

本发明要解决的技术问题就是针对磁传感器中存在的上述缺陷，提供一种磁传感器，其灵敏度高，抗噪声能力强，还可以提高多通道之间的一致性。

为此，本发明提供一种磁传感器，包括磁芯片、永磁体、线路板以及焊针，还包括第一磁调制部件和第二磁调制部件，所述第一磁调制部件设有第一容纳空间，所述磁芯片设于所述第一容纳空间；所述第二磁调制部件设有第二容纳空间，所述磁芯片、所述永磁体和所述第一磁调制部件设于所述第二容纳空间，且所述第一磁调制部件位于所述磁芯片与所述永磁体之间；所述线路板用于将所述磁芯片的输入输出端与所述焊针对应电连接。

其中，所述磁芯片对称地布设于所述第一容纳空间，所述磁芯片、所述永磁体和所述第一磁调制部件对称地布设于所述第二容纳空间。

其中，所述第一磁调制部件采用导磁材料制作，第一容纳空间为凹槽或凹坑。

其中，所述第二磁调制部件采用导磁材料制作，第二容纳空间为凹槽或凹坑。

其中，所述导磁材料包括坡莫合金、硅钢片或铁氧体材料。

其中，所述磁芯片包括磁感应膜，所述磁感应膜连接成至少一个惠斯通电桥，每一惠斯通电桥对应一个通道。

其中，所述磁感应膜为巨磁阻薄膜、各向异性磁阻薄膜、隧穿效应磁阻薄膜、巨磁阻抗效应薄膜、霍尔效应薄膜或巨霍尔效应薄膜。

其中，所述线路板为硬质线路板或柔性线路板。

其中，还包括外壳，所述磁芯片、所述永磁体、所述线路板、所述第一磁调制部件和所述第二磁调制部件置于所述外壳内，所述焊针的一端自所述外壳内伸出。

其中，所述外壳采用坡莫合金、铁氧体或硅钢片制作，在所述外壳上设有开口，所述磁芯片与所述开口相对。

其中，所述外壳采用非导磁的金属或非金属制作，所述磁芯片靠近所述外壳的内侧。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供的磁传感器将磁芯片设于第一磁调制部件的第一容纳空间，第一磁调制部件可以减少第一容纳空间中永磁体的磁场的水平分量，从而减少永磁体对磁芯片的影响，进而提高磁传感器的灵敏度；同时，第一容纳空间周围的调制臂可以有效地屏蔽外界磁场进入第一容纳空间，从而提高磁传感器的抗噪声能力以及提高多通道之间的一致性。第二磁调制部件可以改变永磁体的磁场分布情况，即减少第二容纳空间中永磁体的磁场的水平分量，从而提高磁传感器的灵敏度；以及屏蔽外界磁场进入第二容纳空间，从而提高磁传感器的抗噪声能力以及提高多通道之间的一致性。换言之，磁传感器借助第一磁调制部件和第二磁调制部件可以减少永磁体对磁芯片的影响，从而提高磁传感器的灵敏度；以及屏蔽外界磁场，从而提高磁传感器的抗噪声能力以及提高多通道之间的一致性。

附图说明

图1为本发明实施例磁传感器的结构示意图；

图2为本发明实施例磁传感器的分解图；

图3为本发明实施例磁传感器的局部结构放大图；

图4为本发明实施例磁传感器的局部结构放大图；

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进行详细描述。

如图1和图2所示，磁传感器包括外壳1、磁芯片2、永磁体3、线路板4、第一磁调制部件5、第二磁调制部件6以及焊针7。磁芯片2、永磁体3、线路板4、第一磁调制部件5和第二磁调制部件6固定于外壳1内，磁芯片2置于第一磁调制部件5的第一容纳空间52，第一磁调制部件5置于磁芯片2与永磁体3之间，磁芯片2、永磁体3和第一磁调制部件5置于第二磁调制部件6的第二容纳空间62，焊针7既作为磁芯片2的输入输出端的延伸，即将磁芯片2的输入输出端自外壳1内引出；又作为磁传感器的支撑部件，用于支撑、固定磁传感器。线路板4将磁芯片2与焊针7对应电连接。

其中，磁芯片2用于感应磁场并输出信号。本实施例磁芯片2包括多条磁感应膜，将多条磁感应膜电连接可形成至少一个惠斯通电桥，每个惠斯通电桥对应一个通道。如磁芯片2包括两条磁感应膜，将两条磁感应膜电连接可获得惠斯通半桥，即该磁芯片2设有一个通道。再如，磁芯片2包括四条磁感应膜，这四条磁感应膜电连接可获得惠斯通全桥，即该磁芯片2设有一个通道。磁芯片2可以包括12条磁感应膜，将这12条磁感应膜电连接成三个惠斯通全桥，即该磁芯片2设有三个通道。不难理解，在磁芯片2中，磁感应膜的数量取决于通道的数量以及惠斯通电桥的结构(每个惠斯通半桥需要两条磁感应膜，每个惠斯通全桥需要四条磁感应膜)。磁芯片2感应磁场获得差分信号，根据该差分信号可判断媒介中的磁标识(强磁标识和弱磁标识)。

在本实施例中，磁感应膜为巨磁阻薄膜、各向异性磁阻薄膜、隧穿效应磁阻薄膜、巨磁阻抗效应薄膜、霍尔效应薄膜或巨霍尔效应薄膜。

永磁体3用于预磁化(媒介中的)弱磁标识，弱磁标识被永磁体3预磁化后，可以获得瞬时磁性，此时弱磁标识可被磁芯片2所感应。

线路板4将磁芯片2的输入输出端与焊针7对应电连接。线路板4可以是硬质线路板，如PCB板，也可以是柔性线路板，如FPC板。

如图2和图3所示，第一磁调制部件5包括导磁材料制作的第一本体51以及设于第一本体51上的第一容纳空间52。本实施例第一容纳空间52为凹槽，在第一容纳空间52的两侧形成调制臂53，调制臂53对垂直于磁芯片2的感应面的磁场(以下简称垂直磁场)没有影响，即垂直磁场仍然可以穿过第一调制装置5预磁化弱磁标识；但调制臂53可以约束平行于磁芯片2的感应面的磁场(以下简称水平磁场)，减少、甚至消除第一容纳空间52内的水平磁场，使得第一容纳空间52形成磁真空区域。将磁芯片2设于第一容纳空间52，借助第一容纳空间52两侧的调制臂53可以减少永磁体3对磁芯片2的影响，从而提高磁传感器的灵敏度。此外，调制臂53还可以屏蔽外界磁场进入第一容纳空间52，从而提高磁传感器的抗噪声能力。当磁芯片2包括多个通道时，将磁芯片2置于第一容纳空间52还可以提高多通道之间的一致性。

优选地，将磁芯片2设于第一容纳空间52的对称中心，即，磁芯片2的对称中心与两个调制臂53的对称中心重合，同时第一磁调制部件5的对称中心与永磁体3的对称中心重合。换言之，磁芯片2对称地布设于第一容纳空间52。磁芯片2处于第一磁调制部件5和永磁体3的对称位置，可以进一步提高磁传感器的灵敏度、抗噪声能力以及一致性。

需说明的是，第一容纳空间52并不局限于凹槽，第一容纳空间52也可以是凹坑。当第一容纳空间52为凹坑时，在第一容纳空间52均有调制臂53，借助调制臂53同样能够达到提高磁传感器的灵敏度、抗噪声能力以及一致性的能力。

如图2和图4所示，第二磁调制部件6包括导磁材料制作的第二本体61，在第二本体61上设有第二容纳空间62。第二容纳空间62可以为凹槽或凹坑，本实施例以凹槽为例进行说明。在第二容纳空间62的两侧形成调制臂63，调制臂63可以改变永磁体3的磁场分布情况，即减少第二容纳空间62中永磁体3的磁场的水平分量，从而提高磁传感器的灵敏度；以及屏蔽外界磁场进入第二容纳空间62，从而提高磁传感器的抗噪声能力以及提高多通道之间的一致性。另外，第二调节部件6还可用于支撑和定位永磁体3和第一磁调制部件5，提高装配效率以及装配精度。

优选地，将磁芯片2、永磁体3和第一磁调制部件5对称地布设于第二容纳空间62，这样可以进一步提高磁传感器的灵敏度、抗噪声能力以及一致性。

在本实施例中，在第一磁调制部件5和第二磁调制部件6上分别设置第一容纳空间52和第二容纳空间62，在第一容纳空间52和第二容纳空间62的两侧或四周分别形成调制臂53和调制臂63，利用调制臂53和调制臂63可以改变永磁体3的磁场分布情况，减少了第一容纳空间52内永磁体3的磁场的水平分量，从而提高磁传感器的灵敏度，以及屏蔽外界磁场进入第一容纳空间52，从而提高提高磁传感器的抗噪声能力以及提高多通道之间的一致性。

需要说明的是，制作第一磁调制部件5和第二磁调制部件6的导磁材料可以为坡莫合金、硅钢片或铁氧体材料。

在本实施例中，外壳1可以采用导磁材料制作，如坡莫合金、硅钢片或铁氧体材料；也可以采用非导磁材料制作，如铝、铜等金属以及塑料、环氧树脂等非金属。当外壳1采用导磁材料制作时，在外壳1上需设置开口，固定于外壳1内的磁芯片2与开口相对，磁芯片2通过开口感应媒介中的磁标识，即媒介中的磁标识的磁场通过开口进入外壳1内，并被磁芯片2感应。当外壳1采用非导磁材料制作时，在外壳1上不设置开口，磁芯片2紧靠外壳1的内侧设置，以使磁芯片2尽可能地接近媒介，以提高磁传感器的灵敏度。

如图4所示，线路板4的一部分设于第一容纳空间52，以与磁芯片2的输入输出端对应电连接，另一端与焊针7对应电连接。焊针7的一端插入外壳1内，另一端自外壳1内伸出。

本实施例提供的磁传感器将磁芯片设于第一磁调制部件的第一容纳空间，第一磁调制部件可以减少第一容纳空间中永磁体的磁场的水平分量，从而减少永磁体对磁芯片的影响，进而提高磁传感器的灵敏度；同时，第一容纳空间周围的调制臂可以有效地屏蔽外界磁场进入第一容纳空间，从而提高磁传感器的抗噪声能力以及提高多通道之间的一致性。第二磁调制部件可以改变永磁体的磁场分布情况，即减少第二容纳空间中永磁体的磁场的水平分量，从而提高磁传感器的灵敏度；以及屏蔽外界磁场进入第二容纳空间，从而提高磁传感器的抗噪声能力以及提高多通道之间的一致性。换言之，磁传感器借助第一磁调制部件和第二磁调制部件可以减少永磁体对磁芯片的影响，从而提高磁传感器的灵敏度；以及屏蔽外界磁场，从而提高磁传感器的抗噪声能力以及提高多通道之间的一致性。

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 (11)

1.一种磁传感器，包括磁芯片、永磁体、线路板以及焊针，其特征在于，还包括第一磁调制部件和第二磁调制部件，所述第一磁调制部件设有第一容纳空间，所述磁芯片设于所述第一容纳空间；所述第二磁调制部件设有第二容纳空间，所述磁芯片、所述永磁体和所述第一磁调制部件设于所述第二容纳空间，且所述第一磁调制部件位于所述磁芯片与所述永磁体之间；所述线路板用于将所述磁芯片的输入输出端与所述焊针对应电连接。

2.根据权利要求1所述的磁传感器，其特征在于，所述磁芯片对称地布设于所述第一容纳空间，所述磁芯片、所述永磁体和所述第一磁调制部件对称地布设于所述第二容纳空间。

3.根据权利要求1所述的磁传感器，其特征在于，所述第一磁调制部件采用导磁材料制作，第一容纳空间为凹槽或凹坑。

4.根据权利要求1所述的磁传感器，其特征在于，所述第二磁调制部件采用导磁材料制作，第二容纳空间为凹槽或凹坑。

5.根据权利要求3或4所述的磁传感器，其特征在于，所述导磁材料包括坡莫合金、硅钢片或铁氧体材料。

6.根据权利要求1所述的磁传感器，其特征在于，所述磁芯片包括磁感应膜，所述磁感应膜连接成至少一个惠斯通电桥，每一惠斯通电桥对应一个通道。

7.根据权利要求6所述的磁传感器，其特征在于，所述磁感应膜为巨磁阻薄膜、各向异性磁阻薄膜、隧穿效应磁阻薄膜、巨磁阻抗效应薄膜、霍尔效应薄膜或巨霍尔效应薄膜。

8.根据权利要求1所述的磁传感器，其特征在于，所述线路板为硬质线路板或柔性线路板。

9.根据权利要求1所述的磁传感器，其特征在于，还包括外壳，所述磁芯片、所述永磁体、所述线路板、所述第一磁调制部件和所述第二磁调制部件置于所述外壳内，所述焊针的一端自所述外壳内伸出。

10.根据权利要求9所述的磁传感器，其特征在于，所述外壳采用坡莫合金、铁氧体或硅钢片制作，在所述外壳上设有开口，所述磁芯片与所述开口相对。

11.根据权利要求9所述的磁传感器，其特征在于，所述外壳采用非导磁的金属或非金属制作，所述磁芯片靠近所述外壳的内侧。