CN105122075A - 磁场成像系统 - Google Patents

Abstract

根据多个实施例，将多轴磁传感器(磁强计)设置在一个阵列或多个阵列中。所述磁传感器可设置在形成所述阵列的模块上。所述磁传感器可各自感测与相应传感器一致的局域磁场。对应于所述局域磁场的数据可通过磁场分析电路进行分析并汇编以形成对于所感测的磁场的图像。所述磁场分析电路可输出对应于近场磁特征的图像。

Description

磁场成像系统

相关申请的交叉引用

本申请要求于2013年3月12日提交的名称为“MAGNETICSENSOR”(磁传感器)的美国临时专利申请No.61/778,326的优先权权益；其每一者在不与本文的公开内容不一致的程度下以引用方式并入。

发明内容

根据一个实施例，磁场成像仪包括：传感器基板，其包括顶部表面和底部表面；多个磁传感器，其布置在阵列中并设置在传感器基板的底部表面之下或上；以及微控制器，其设置在传感器基板上并被配置成控制多个磁传感器的感测。数据接口可操作地耦合到微控制器并被配置成使得能够在微控制器与磁场分析电路之间进行数据通信。

根据一个实施例，生成对应于磁场的图像的方法包括：操作在磁传感器阵列中的多个磁传感器以生成对应于与磁传感器中的每一个一致的磁场强度的相应多个数据值，将所述多个数据值传递到磁场分析电路，通过磁场分析电路生成对应于所述多个数据值的磁场图像，以及输出磁场图像。

附图说明

图1根据一个实施例的磁场成像仪的示意图。

图2是根据一个实施例的图1的磁场传感器的实施例的侧面剖视图。

图3A是根据一个实施例的响应于第一近场磁场模式的图1的磁场分析电路的第一磁图输出。

图3B是根据一个实施例的响应于第二近场磁场模式的图1的磁场分析电路的第二磁图输出。

图4是根据一个实施例的包括图像传感器的磁场成像仪的框图。

图5是根据一个实施例的显示生成对应于磁场的图像的方法的流程图。

具体实施方式

在以下具体实施方式中，参考形成本文一部分的附图。除非在上下文中另外指明，否则在附图中类似的符号通常表示类似的部件。在不脱离本发明的精神或范围的前提下，可采用其他实施例和/或可进行其他更改。

如本文所用，术语“底部表面”和“顶部表面”是相对的。传感器基板可在边缘倾斜，例如，这将导致底部表面在基板的一侧上而顶部表面在基板的相对侧上。一般来讲，术语“底部表面”是指旨在指向磁场源的表面，而术语“顶部表面”是指旨在远离磁场源的表面。在自动化电路测试设备(ATE)系统中，使所测试的电路板水平呈现给磁成像系统，该系统朝着受测电路板向下“看”，因而这样选择术语。出于确定范围的目的，发明人的意图是，术语“顶部表面”和“底部表面”(及相关术语，诸如“之上”和“之下”)将被一般解释为基板的相对表面，该表面旨在相应地远离和指向待检测和表示以观察或进一步处理的磁场源。

如本文所用的术语“磁场图像”是指穿过和跨过设置在磁传感器阵列中的若干磁强计的每一个的磁场强度的图形表示。示意性图解说明包括表面图或热图。磁场图像可使用样条函数以形成跨越阵列中磁传感器之间的间隙的连续图像而生成。

图1是根据一个实施例的磁场成像仪100的示意图。磁场成像仪100包括传感器基板102。传感器基板102限定顶部表面104和底部表面106。多个磁传感器108布置在阵列110中。多个磁传感器108可设置在传感器基板102的底部表面106之下或上。在一个实施例中，多个磁传感器包括多个标量磁强计。在另一个实施例中，多个磁传感器包括多个矢量磁强计。

微控制器112也可设置在传感器基板102上。微控制器112被配置成控制多个磁传感器108的感测。数据接口114可操作地耦合到微控制器112并被配置成在微控制器112与磁场分析电路116之间提供数据通信接口。

磁场成像仪100可被配置成在无低温冷却的情况下操作。例如，磁场成像仪100被配置成在无冷却、仅有传导冷却、仅有对流冷却或仅有传导和对流冷却的正常室内环境条件下操作。

多种类型的磁传感器108可用在磁传感器阵列110中。一般来讲，磁传感器108作为磁强计操作，并可被配置为标量或矢量(例如，3轴)磁强计。可根据例如系统对灵敏度、捕获时间、成本和传感器密度的要求而选择磁传感器技术。

根据多种实施例，磁传感器108可包括自旋电子传感器、无自旋交换弛豫(SERF)磁强计、磁阻传感器、磁感传感器、磁通门磁强计和/或霍尔效应磁强计。根据多个实施例，磁传感器108包括非低温冷却的传感器，其磁场灵敏度比地球磁场强度低至少两个数量级。

图2是根据一个实施例的图1的磁场传感器的实施例200的侧面剖视图。传感器基板102可包括印刷电路板118。微控制器112可设置在印刷电路板118的顶部表面104上。多个磁传感器108可设置在印刷电路板118的底部上或附近以感测下面的近场电磁特征，并可与印刷电路板118的底部间隔开。

多个磁传感器108可设置在多个传感器模块202中，这些模块物理耦合到印刷电路板118的底部。多个传感器模块202中至少一部分的每一个可包括传感器模块。传感器模块可被配置成响应于沿着至少三条轴的磁场而感测局域磁场。多个传感器模块202中的每一个可包括X轴磁传感器204、Y轴磁传感器206、Z轴磁传感器208和集成电路控制器210。集成电路控制器210可包括专用集成电路(ASIC)或其他可编程电路。专用集成电路(ASIC)或其他可编程电路可被配置成与微控制器112以及与传感器模块上的多个磁传感器204、206、208连接。

例如，每个传感器模块可以是由美国加利福利亚州圣罗莎的PNI传感器公司(PNISensorCorporationofSantaRosa，California，USA)生产的型号为RM3000F的传感器模块。又如，每个传感器模块可以是可得自美国德克萨斯州奥斯丁的飞思卡尔半导体公司(FreescaleSemiconductorInc.ofAustin，Texas，USA)的磁传感器模块。又如，每个传感器模块可以是诸如可得自瑞士日内瓦的意法半导体(STMicroelectronicsofGeneva，Switzerland)的LIS3MDL型的磁传感器模块。

传感器基板102可包括设置在磁传感器阵列之上的接地层212。电源层214可设置在接地层212之上。一个或多个信号层216可设置在电源层214之上。绝缘层217通常设置在传感器基板102的表面上和传导层212、214、216、216之间。至少接地层212可被配置成将磁传感器阵列与从微控制器112传导的电磁信号屏蔽开。

磁场成像仪100根据一个实施例可包括磁屏蔽218。磁屏蔽218可设置在传感器基板102之下或传感器基板102的底部表面106上。多个磁传感器204、206、208可设置在磁屏蔽218之下。磁屏蔽218可包含mu-metal(高导磁合金)。除了mu-metal之外或作为另外一种选择，可以使用多种磁屏蔽材料。例如，可单独使用或组合使用的磁屏蔽材料包括Co-Netic、supermalloy(超透磁合金)、supermumetal(超导磁合金)、nilomag、sanbold、钼坡莫合金、Sendust、M-1040、Hipernom、HyMu-80和Amumetal。

参见图1和图2，多个磁传感器204、206、208可被布置为传感器模块。每个传感器模块可被配置成感测沿着多条感测轴的局域磁场。

多个磁传感器204、206、208可被布置为多个传感器模块202。微控制器112可被配置成一次仅使一个传感器模块操作以感测与每个相应传感器模块一致的相应局域磁场。微控制器112可被配置成当传感器模块正在操作以感测局域磁场时暂停读写操作。除此之外或作为另外一种选择，微控制器112可被配置成暂停读写操作直到正在操作的传感器模块切换接口针脚或直到发生超时。

多个磁传感器204、206、208可被布置为多个传感器模块202。微控制器112可通过串行外围设备接口总线可操作地耦合到每个传感器模块。

微控制器112可被配置成一次仅使多个磁传感器204、206、208中的一个磁传感器或一组磁传感器检测相应的局域磁场。

磁成像仪可被配置成在约100毫秒或更短的时间内检测电磁图像。

数据接口114可包括通用串行总线(usb)端口。磁成像仪可被配置为usb端口上的外围设备。微控制器112可被配置成当微控制器112导致磁传感器或磁传感器模块检测局域磁场时断开usb端口的数据线与从usb端口接收的电源或接地之间的导通。

将usb端口的数据线与电源或接地断开可用于使主机作为磁场分析电路116操作以停止通过usb端口进行数据传输。这可用于减小从主机传导的信号干扰磁场检测的机会。

磁传感器108的阵列110可包括2×2或更大的阵列大小。磁传感器可布置在模块中，而每个模块包括多条检测轴。2×2或更大的阵列包括2×2阵列模块。除此之外或作为另外一种选择，磁传感器阵列可包括4×4或更大的阵列大小。

微控制器112可包括具有引导ROM和RAM的ARMCortexM3。根据一个实施例，磁成像仪可包括被配置成从5V降至3.3V的线性稳压器。可屏蔽线性稳压器。

可提供传感器阵列选择器(其可例如包括跳线阵列)以向微控制器112提供关于磁传感器阵列特性的信息。例如，跳线可用于设定阵列大小。这可使得一些传感器模块不被填充。

磁场分析电路116可被配置成从微控制器112接收多个数据值，所述多个数据值相应地对应于由多个磁传感器204、206、208中的每一个测得的磁场强度；并计算对应于所述多个数据值的磁图。例如，磁场分析电路116可包括被配置成运行磁场成像程序的通用计算机。通用计算机可包括平板电脑。

所述多个数据值中的每一个可包括对应于沿着一条轴的磁场强度的至少一个值。

除此之外和/或作为另外一种选择，所述多个数据值中的每一个可包括对应于沿着三条轴中的每一条的磁场强度的三个值。磁场分析电路116当计算磁图时可被配置成将形成所述多个数据值中的每一个的三个值合并，以生成对应于在整个阵列110上的磁场强度的对应多个矢量长度。例如，可将所述值各自形成为数据值b1、b2和b3。可将这些数据值平方并相加。可取二次方值的和的平方根，以产生对应于(标量)局域磁场强度的单个数据值B。根据一个可供选择的实施例，作为另外一种选择可将单个数据值B确定为数据值b1、b2和b3的点积。根据一个实施例，可将数据值b1、b2和b3中的每一个形成为三字节数据。

图3A是根据一个实施例的响应于第一近场磁场模式的图1的磁场分析电路116的第一磁图300输出。图3B是根据一个实施例的响应于第二近场磁场模式的图1的磁场分析电路116的第二磁图301输出。磁场分析电路116可被配置成使用矢量长度生成在整个阵列110上的磁场强度的表面图302a、302b。磁场分析电路116可被配置成使用样条函数以在矢量长度之间内插并使矢量长度平滑化而生成磁场强度的磁场图像302a、302b。

磁场分析电路116可被配置成生成在整个阵列110上的磁场强度的热图304a、304b。

磁场分析电路116可被配置成输出对应于所计算的磁图的磁场图像302a、302b或热图304a、304b。

图4是根据一个实施例的包括图像传感器402的磁场成像仪400的框图。磁场成像仪400可包括与磁传感器阵列配准并且可以可操作地耦合到磁场分析电路116的可见光、紫外线或红外线成像仪402。磁场分析电路116可被配置成输出与可见光、紫外线或红外线成像仪402所产生的可见光、紫外线或红外线图像配准的磁场图像。

图5是根据一个实施例的显示生成对应于磁场的图像的方法500的流程图。生成对应于磁场的图像的方法500包括步骤504：操作磁传感器阵列中的多个磁传感器以生成对应于与磁传感器中的每一个一致的局域磁场强度的相应多个数据值。在步骤506中，将所述多个数据值传递到磁场分析电路。继续步骤508，通过磁场分析电路生成对应于所述多个数据值的磁场图像。在步骤510中，输出磁场图像。

磁场分析电路可包括被配置成执行磁场分析计算机程序的通用计算机。

生成对应于磁场的图像的方法500还可以包括步骤502：可将磁传感器阵列中的多个磁传感器与操作磁传感器的微控制器磁屏蔽开。

将磁传感器阵列中的多个磁传感器与操作磁传感器的微控制器磁屏蔽开可包括将微控制器提供在磁传感器基板的第一侧上。将磁传感器阵列中的多个磁传感器与操作磁传感器的微控制器磁屏蔽开可包括与磁传感器基板的第一侧相邻提供耦合到磁传感器基板中的微控制器的信号层。将磁传感器阵列中的多个磁传感器与操作磁传感器的微控制器磁屏蔽开可包括在磁传感器基板的第二侧上或与之相邻提供磁传感器。在另一个实施例中，将磁传感器阵列中的多个磁传感器与操作磁传感器的微控制器磁屏蔽开可包括在磁传感器与信号层之间与磁传感器基板的第二侧相邻提供电源层或接地层中的至少一个。

在步骤502中，将磁传感器阵列中的多个磁传感器与操作磁传感器的微控制器磁屏蔽开可包括在微控制器与磁传感器之间提供磁屏蔽。在微控制器与磁传感器之间提供磁屏蔽可包括提供由mu-metal形成的磁屏蔽。

在步骤504中，操作磁传感器阵列中的多个磁传感器包括相继测量与多个磁传感器中的每一个一致的局域磁场。

生成对应于磁场的图像的方法500可包括向磁传感器阵列提供基本上由传导冷却、对流冷却、或传导冷却和对流冷却组成的冷却。在一些特定的实施例中，向磁传感器阵列提供冷却不包括提供低温冷却。

参见步骤504，操作磁阵列中的多个磁传感器包括操作多个传感器模块中的每一个以响应于沿着每个传感器模块至少三条轴的(矢量)磁场而感测相应的矢量磁场分量。在一个实施例中，操作多个传感器模块中的每一个以响应于沿着每个传感器模块至少三条轴的磁场而感测相应的局域磁场分量可包括针对每个传感器模块并在每个传感器模块上的三个磁传感器的每一个中测量固定极角铁磁层与感应极性铁磁层和/或顺磁层之间的电阻的变化。感应极性可响应于与每个相应磁传感器一致的沿着其相应轴的磁场强度。在其他实施例中，测量每个磁场分量(轴)可包括操作与每条轴对准的磁通门磁强计、操作与每条轴对准的磁感磁强计、操作与每条轴对准的磁阻磁强计、操作与每条轴对准的SERF磁强计或操作与每条轴对准的霍尔效应磁强计。针对传感器阵列中的每个位置重复测量，以提供与阵列中的每个传感器位置一致的局域磁场数据。

操作磁阵列中的多个磁传感器可包括操作多个X轴磁传感器、多个Y轴磁传感器和多个Z轴磁传感器。操作磁阵列中的多个磁传感器可包括操作相等数量的X轴磁传感器、Y轴磁传感器和Z轴磁传感器。除此之外和/或作为另外一种选择，操作磁阵列中的多个磁传感器可包括操作不等数量的X轴磁传感器、Y轴磁传感器和Z轴磁传感器。

操作磁阵列中的多个磁传感器可包括操作被配置成与对应于多个传感器模块中的每一个的多个磁传感器连接的专用集成电路(ASIC)和/或其他可编程电路。

操作磁传感器阵列中的多个磁传感器可包括操作布置在传感器模块中的多个磁传感器，每个传感器模块被配置成感测与每个传感器一致的在多条感测轴上的局域磁场。

操作磁传感器阵列中的多个磁传感器包括操作微控制器以一次仅使一个传感器模块操作以感测局域磁场。当传感器模块正在操作以感测局域磁场时，可通过微控制器暂停读写操作。当传感器模块正在操作时通过微控制器暂停读写操作可包括暂停读写操作直到正在操作的传感器模块切换接口针脚或直到发生超时。

磁成像仪可被配置成在约100毫秒或更短的时间内检测电磁图像。

方法500可包括当多个磁传感器正在操作时断开可操作地耦合到磁场分析电路的通用串行总线(usb端口)的数据线与从usb端口接收的电源或接地之间的导通。

参见步骤504，操作磁传感器阵列中的多个磁传感器可包括操作具有2×2或更大的阵列大小的磁传感器阵列中的多个磁传感器。操作具有2×2或更大的阵列大小的磁传感器阵列中的多个磁传感器可包括操作布置在2×2或更大阵列大小的模块中的磁传感器，而每个模块包括多条检测轴。在另一个实施例中，步骤504可包括操作具有4×4或更大的阵列大小的磁传感器阵列中的多个磁传感器。

参见步骤508，通过磁场分析电路生成对应于多个数据值的磁场图像可包括针对磁传感器阵列中的每个位置选择对应于沿着一条轴的磁场强度的至少一个值并使用所选的值作为磁场图像的输入。针对磁传感器阵列中的每个位置选择对应于沿着一条轴的磁场强度的至少一个值可包括选择对应于沿着三条轴中的每一条的磁场强度的三个值中的最大值。

在步骤508中，通过磁场分析电路生成对应于多个数据值的磁场图像可包括针对磁传感器阵列中的每个位置合并对应于沿着多条轴的一致磁场强度的数据值以独立于任一条轴确定磁场强度。在另一个实施例中，通过磁场分析电路生成对应于多个数据值的磁场图像可包括针对磁传感器阵列中的每个位置将对应于沿着三条轴中的每一条的磁场强度的值平方，对二次方值求和并取二次方值的和的平方根。二次方值的和的平方根可表示对应于磁场强度的矢量大小的数据值。

步骤508可包括针对磁传感器阵列中的每个位置作为一系列计算机可执行指令计算对应于对下式求解的磁场强度：

1)B＝sqrt(b1**2+b2**2+b3**2)；

其中：

B是对应于局域磁场强度的标量值，

b1是对应于沿着第一轴的局域磁场强度的标量值，

b2是对应于沿着与第一轴正交的第二轴的局域磁场强度的标量值，并且

b3是对应于沿着与第一和第二轴正交的第三轴的局域磁场强度的标量值。

值b1、b2和b3可各自基本上由从磁传感器108(例如，正交传感器204、206和208中的每一个)在单个成像帧期间接收的数据值或转化数据值(例如，二进制或十六进制值的十进制等效值)组成。

作为另外一种选择，可计算值b1、b2和b3以补偿远场磁场。在一个实施例中，可通过在无可测对象处于对应于传感器阵列的范围的视野内时的间隔期间产生(计算)图像而建立参考系。“无可测对象”是指旨在进行磁成像的对象。在一些情况下，当测量参考系时，可存在基本上静态近场磁极。当呈现对象以进行磁成像时将存在基本上静态近场磁极时，这种布置是优选的。

当随后(或之前)在当被测对象处于对应于传感器阵列的范围的视野内时的时间间隔期间捕获磁图像时，将每个参考系值b1_ref、b2_ref、b3_ref从对应的测量系值b1_meas、b2_meas、b3_meas减去以计算用于确定每个标量场强B的数据b1、b2、b2，所述标量场强B用于确定磁图像。

换句话讲：

2)B＝sqrt(b1**2+b2**2+b3**2)；

其中：

B是对应于局域磁场强度的标量值，

3)b1＝b1_meas-b1_ref，

4)b2＝b2_meas-b2_ref，并且

5)b3＝b3_meas-b3_ref

其中变量如上所述进行定义。

所述一系列计算机可执行指令可包括浮点运算。

在步骤508中，通过磁场分析电路生成对应于多个数据值的磁场图像可基本上由生成表面图组成和/或可基本上由生成热图组成。在另一个实施例中，步骤508可包括生成叠加在表面图上的热图或生成叠加在热图上的表面图。

通过磁场分析电路生成对应于多个数据值的磁场图像可包括内插对应于磁传感器之间的位置的磁场强度。

通过磁场分析电路生成对应于多个数据值的磁场图像可包括响应于数据值或数据值的函数执行样条函数。

生成对应于磁场的图像的方法500可包括操作可见光、紫外线或红外线成像仪以捕获生成一个或多个磁场的近场对象的图像。方法500可包括将近场对象的图像的一个或多个特征与一个或多个磁场相关联。

可将成像仪与磁传感器阵列配准并且可以可操作地耦合到磁场分析电路。

输出磁场图像可包括输出与可见光、紫外线或红外线成像仪所产生的可见光、紫外线或红外线图像配准的磁场图像。

本文所述的方法或方法部分可具体体现为由非暂时性计算机可读介质携带的计算机可执行指令。例如，非暂时性计算机可读介质可包括读写存储器电路(RAM)、只读存储器电路(ROM)、电可擦可编程只读存储器(EEPROM)、闪存、被配置为通用串行总线(usb)驱动器的闪存、光盘(诸如CD-RAM、CD-ROM或DVD光盘)或旋转磁介质。

虽然本文已经公开了各个方面和实施例，但也可设想其他方面和实施例。本文所公开的各个方面和实施例出于说明性目的，而并非旨在进行限制，其具有由以下权利要求书所指示的真实范围和精神。

Claims (70)

1.一种磁场成像仪，包括：

传感器基板，所述传感器基板包括顶部表面和底部表面；

多个磁传感器，所述多个磁传感器布置在阵列中并设置在所述传感器基板之下；

微控制器，所述微控制器设置在所述传感器基板上并被配置成控制所述多个磁传感器的感测；以及

数据接口，所述数据接口可操作地耦合到所述微控制器并被配置成在所述微控制器与磁场分析电路之间进行数据通信。

2.根据权利要求1所述的磁场成像仪，其中所述多个磁传感器设置在所述传感器基板的底部表面上。

3.根据权利要求2所述的磁场成像仪，其中所述磁场成像仪被配置成在无冷却、仅有传导冷却、仅有对流冷却或仅有传导和对流冷却的正常室内环境条件下操作。

4.根据权利要求1所述的磁场成像仪，其中所述传感器基板包括印刷电路板；

其中所述微控制器设置在所述印刷电路板的顶部表面上；并且

其中所述多个磁传感器设置在所述印刷电路板的底部上或附近以感测下面的近场电磁特征并与所述印刷电路板的底部间隔开。

5.根据权利要求4所述的磁场成像仪，其中所述多个磁传感器设置在物理耦合到所述印刷电路板的底部的多个传感器模块中。

6.根据权利要求5所述的磁场成像仪，其中所述多个传感器模块中的至少一部分的每一个包括被配置成响应于沿着至少三条轴的磁场而感测局域磁场的传感器模块。

7.根据权利要求5所述的磁场成像仪，其中所述多个传感器模块中的每一个包括X轴磁传感器、Y轴磁传感器和Z轴磁传感器。

8.根据权利要求5所述的磁场成像仪，其中所述多个传感器模块中的每一个包括集成电路控制器，其包括被配置成与所述微控制器和与所述传感器模块上的多个磁传感器连接的专用集成电路(ASIC)或其他可编程电路。

9.根据权利要求1所述的磁场成像仪，其中所述传感器基板还包括：

接地层，所述接地层设置在所述磁传感器阵列之上；

电源层，所述电源层设置在所述接地层之上；以及

一个或多个信号层，所述一个或多个信号层设置在所述电源层之上；

其中至少所述接地层被配置成将所述磁传感器阵列与从所述微控制器传导的电磁信号屏蔽开。

10.根据权利要求1所述的磁场成像仪，还包括：

磁屏蔽，所述磁屏蔽设置在所述传感器基板之下或所述传感器基板的底部表面上；

其中所述多个磁传感器设置在所述磁屏蔽之下。

11.根据权利要求10所述的磁场成像仪，其中所述磁屏蔽包含mu-metal。

12.根据权利要求1所述的磁场成像仪，其中所述多个磁传感器被布置为传感器模块，每个传感器模块被配置成感测多条感测轴上的局域磁场。

13.根据权利要求1所述的磁场成像仪，其中所述多个磁传感器被布置为多个传感器模块；

其中所述微控制器被配置成一次仅使一个传感器模块操作以感测相应的局域磁场；并且

其中所述微控制器被配置成当传感器模块正在操作以感测所述局域磁场时暂停读写操作。

14.根据权利要求13所述的磁场成像仪，其中所述微控制器被配置成暂停读写操作直到正在操作的传感器模块切换接口针脚或直到发生超时。

15.根据权利要求1所述的磁场成像仪，其中所述多个磁传感器被布置为多个传感器模块；并且

其中所述微控制器通过串行外围设备接口总线可操作地耦合到每个传感器模块。

16.根据权利要求1所述的磁场成像仪，其中所述微控制器被配置成一次仅使所述多个磁传感器中的一个磁传感器或一组磁传感器检测相应的局域磁场。

17.根据权利要求1所述的磁场成像仪，其中所述磁成像仪被配置成在约100毫秒或更短的时间内检测电磁图像。

18.根据权利要求1所述的磁场成像仪，其中所述数据接口包括通用串行总线(usb)端口。

19.根据权利要求18所述的磁场成像仪，其中所述微控制器被配置成当所述微控制器导致磁传感器或磁传感器模块检测局域磁场时断开所述usb端口的数据线与从所述usb端口接收的电源或接地之间的导通。

20.根据权利要求1所述的磁场成像仪，其中所述磁传感器阵列包括2×2或更大的阵列大小。

21.根据权利要求20所述的磁场成像仪，其中所述磁传感器被布置在模块中，而每个模块包括多条检测轴；并且

其中所述2×2或更大的阵列包括2×2阵列模块。

22.根据权利要求20所述的磁场成像仪，其中所述磁传感器阵列为4×4磁强计阵列，其中所述阵列中的每个磁强计包括具有x轴矢量磁强计、y轴矢量磁强计和z轴矢量磁强计的模块。

23.根据权利要求1所述的磁场成像仪，还包括：

所述磁场分析电路，其被配置成：

从所述微控制器接收多个数据值，所述多个数据值相应地对应于由所述多个磁传感器中的每一个测得的局域磁场；以及

计算对应于所述多个数据值的磁图。

24.根据权利要求23所述的磁场成像仪，其中所述多个数据值中的每一个包括对应于沿着一条轴的局域磁场强度的至少一个值。

25.根据权利要求23所述的磁场成像仪，其中所述多个数据值中的每一个包括对应于沿着三条轴中的每一条的局域磁场强度的三个值。

26.根据权利要求25所述的磁场成像仪，其中所述磁场分析电路当计算所述磁图时被配置成将形成所述多个数据值中的每一个的三个值合并，以生成对应于磁传感器在整个所述阵列上的位置的对应多个局域标量磁场强度。

27.根据权利要求26所述的磁场成像仪，其中所述磁场分析电路还被配置成使用所述局域标量磁场强度生成在整个所述阵列上的所述磁场强度的磁场图像。

28.根据权利要求27所述的磁场成像仪，其中所述磁场分析电路被配置成使用在局域标量磁场强度之间内插的样条函数生成所述磁场强度的磁场图像。

29.根据权利要求26所述的磁场成像仪，其中所述磁场分析电路还被配置成生成在整个所述阵列上的所述局域磁场强度的热图。

30.根据权利要求23所述的磁场成像仪，其中所述磁场分析电路还被配置成输出对应于所述计算的磁图的表面图或热图。

31.根据权利要求1所述的磁场成像仪，还包括：

可见光、紫外线或红外线成像仪，所述可见光、紫外线或红外线成像仪与所述磁传感器阵列配准并且可操作地耦合到所述磁场分析电路。

32.根据权利要求31所述的磁场成像仪，其中所述磁场分析电路被配置成输出与所述可见光、紫外线或红外线成像仪所产生的可见光、紫外线或红外线图像配准的磁场图像。

33.一种生成对应于磁场的图像的方法，包括：

操作在由基板支承的磁传感器阵列中的多个磁传感器以生成对应于与所述磁传感器中的每一个一致的磁场强度的相应多个数据值；

将所述多个数据值传递到磁场分析电路；

通过所述磁场分析电路生成对应于所述多个数据值的磁场图像；以及

经由所述磁场分析电路的数据接口部分输出所述磁场图像。

34.根据权利要求33所述的生成对应于磁场的图像的方法，其中所述磁场分析电路包括被配置成执行磁场分析计算机程序的通用计算机。

35.根据权利要求33所述的生成对应于磁场的图像的方法，还包括：

将所述磁传感器阵列中的所述多个磁传感器与操作所述磁传感器的微控制器磁屏蔽开。

36.根据权利要求35所述的生成对应于磁场的图像的方法，其中将所述磁传感器阵列中的所述多个磁传感器与操作所述磁传感器的所述微控制器磁屏蔽开还包括：

在磁传感器基板的第一侧上提供所述微控制器；

与所述磁传感器基板的第一侧相邻提供耦合到所述磁传感器基板中的所述微控制器的信号层；

在所述磁传感器基板的第二侧上或与之相邻提供所述磁传感器；以及

在所述磁传感器与所述信号层之间与所述磁传感器基板的第二侧相邻提供电源层或接地层中的至少一个。

37.根据权利要求35所述的生成对应于磁场的图像的方法，其中将所述磁传感器阵列中的所述多个磁传感器与操作所述磁传感器的所述微控制器磁屏蔽开还包括：

在所述微控制器与所述磁传感器之间提供磁屏蔽。

38.根据权利要求37所述的生成对应于磁场的图像的方法，其中在所述微控制器与所述磁传感器之间提供磁屏蔽包括提供由mu-metal形成的磁屏蔽。

39.根据权利要求33所述的生成对应于磁场的图像的方法，其中操作所述磁传感器阵列中的所述多个磁传感器包括相继测量与所述多个磁传感器中的每一个一致的局域磁场。

40.根据权利要求33所述的生成对应于磁场的图像的方法，还包括：

向所述磁传感器阵列提供基本上由传导冷却、对流冷却、或传导冷却和对流冷却组成的冷却。

41.根据权利要求33所述的生成对应于磁场的图像的方法，其中操作所述磁阵列中的所述多个磁传感器包括操作多个传感器模块中的每一个以响应于沿着每个传感器模块至少三条轴的磁场而感测相应的局域磁场。

42.根据权利要求41所述的生成对应于磁场的图像的方法，其中操作多个传感器模块中的每一个以感测沿着每个传感器模块至少三条轴的相应局域磁场包括针对每个传感器模块并在每个传感器模块上的三个磁传感器的每一个中测量固定角铁磁层与感应角铁磁层或顺磁层之间的电阻的变化；并且

其中感应自旋响应于与每个相应磁传感器一致的沿着其相应轴的磁场强度。

43.根据权利要求33所述的生成对应于磁场的图像的方法，其中操作所述磁阵列中的所述多个磁传感器包括操作多个X轴磁传感器、多个Y轴磁传感器和多个Z轴磁传感器。

44.根据权利要求43所述的生成对应于磁场的图像的方法，其中操作所述磁阵列中的所述多个磁传感器包括操作相等数量的X轴磁传感器、Y轴磁传感器和Z轴磁传感器。

45.根据权利要求43所述的生成对应于磁场的图像的方法，其中操作所述磁阵列中的所述多个磁传感器包括操作不等数量的X轴磁传感器、Y轴磁传感器和Z轴磁传感器。

46.根据权利要求33所述的生成对应于磁场的图像的方法，其中操作所述磁阵列中的所述多个磁传感器包括操作被配置成与对应于多个传感器模块中的每一个的多个磁传感器连接的专用集成电路(ASIC)或其他可编程电路。

47.根据权利要求33所述的生成对应于磁场的图像的方法，其中操作磁传感器阵列中的多个磁传感器包括操作布置在传感器模块中的多个磁传感器，每个传感器模块被配置成感测多条感测轴上的局域磁场。

48.根据权利要求33所述的生成对应于磁场的图像的方法，其中操作磁传感器阵列中的多个磁传感器包括操作微控制器以一次仅使一个传感器模块操作以感测相应的局域磁场；以及

当传感器模块正在操作时通过所述微控制器暂停读写操作。

49.根据权利要求48所述的生成对应于磁场的图像的方法，其中当传感器模块正在操作时通过所述微控制器暂停读写操作包括暂停读写操作直到正在操作的传感器模块切换接口针脚或直到发生超时。

50.根据权利要求33所述的生成对应于磁场的图像的方法，其中操作磁传感器阵列中的多个磁传感器；并且

其中所述磁成像仪被配置成在约100毫秒或更短的时间内检测电磁图像。

51.根据权利要求33所述的生成对应于磁场的图像的方法，还包括：

当所述多个磁传感器正在操作时断开可操作地耦合到所述磁场分析电路的通用串行总线(usb端口)的数据线与从所述usb端口接收的电源或接地之间的导通。

52.根据权利要求33所述的生成对应于磁场的图像的方法，其中操作磁传感器阵列中的多个磁传感器包括操作具有2×2或更大的阵列大小的磁传感器阵列中的多个磁传感器。

53.根据权利要求52所述的生成对应于磁场的图像的方法，操作具有2×2或更大的阵列大小的磁传感器阵列中的多个磁传感器包括操作布置在2×2或更大阵列大小的模块中的磁传感器，而每个模块包括多条检测轴。

54.根据权利要求52所述的生成对应于磁场的图像的方法，其中操作磁传感器阵列中的多个磁传感器包括操作具有4×4或更大的阵列大小的磁传感器阵列中的多个磁传感器。

55.根据权利要求33所述的生成对应于磁场的图像的方法，其中通过所述磁场分析电路生成对应于所述多个数据值的磁场图像包括针对所述磁传感器阵列中的每个位置选择对应于沿着一条轴的磁场强度的至少一个值并使用所选的值作为所述磁场图像的输入。

56.根据权利要求55所述的生成对应于磁场的图像的方法，其中针对所述磁传感器阵列中的每个位置选择对应于沿着一条轴的磁场强度的至少一个值包括选择对应于沿着三条轴中的每一条的磁场强度的三个值中的最大值。

57.根据权利要求33所述的生成对应于磁场的图像的方法，其中通过所述磁场分析电路生成对应于所述多个数据值的磁场图像包括针对所述磁传感器阵列中的每个位置合并对应于沿着多条轴的一致磁场强度的数据值以独立于任一条轴确定磁场强度。

58.根据权利要求33所述的生成对应于磁场的图像的方法，其中通过所述磁场分析电路生成对应于所述多个数据值的磁场图像包括针对所述磁传感器阵列中的每个位置将对应于沿着三条轴中的每一条的所述磁场强度的值平方，对所述二次方值求和并取所述二次方值的和的平方根；

其中所述二次方值的和的平方根表示对应于标量磁场强度的数据值。

59.根据权利要求33所述的生成对应于磁场的图像的方法，其中通过所述磁场分析电路生成对应于所述多个数据值的磁场图像包括针对所述磁传感器阵列中的每个位置作为一系列计算机可执行指令计算对应于对下式求解的磁场强度：

B＝sqrt(b1**2+b2**2+b3**2)；

其中：

B是对应于磁场强度的标量值，

b1是对应于沿着第一轴的磁场强度的标量值，

b2是对应于沿着与所述第一轴正交的第二轴的磁场强度的标量值，并且

b3是对应于沿着与所述第一和第二轴正交的第三轴的磁场强度的标量值。

60.根据权利要求59所述的生成对应于磁场的图像的方法，其中所述一系列计算机可执行指令包括浮点运算。

61.根据权利要求59所述的生成对应于磁场的图像的方法，其中所述一系列计算机可执行指令被配置成使得对下式求解：

B＝sqrt(b1**2+b2**2+b3**2)；

其中：

b1＝b1_meas-b1_ref，

b2＝b2_meas-b2_ref，并且

b3＝b3_meas-b3_ref；

其中：

bl_meas是在当被测对象处于对应于所述传感器阵列的范围的视野内时的时间间隔期间对应于沿着第一轴的磁场强度的标量值，

b1_ref是在当无可测对象处于对应于所述传感器阵列的范围的视野内时的时间间隔期间对应于沿着所述第一轴的磁场强度的标量值，

b2_meas是在当被测对象处于对应于所述传感器阵列的范围的视野内时的时间间隔期间对应于沿着第二轴的磁场强度的标量值，

b2_ref是在当无可测对象处于对应于所述传感器阵列的范围的视野内时的时间间隔期间对应于沿着所述第二轴的磁场强度的标量值，

b3_meas是在当被测对象处于对应于所述传感器阵列的范围的视野内时的时间间隔期间对应于沿着第三轴的磁场强度的标量值，且

b3_ref是在当无可测对象处于对应于所述传感器阵列的范围的视野内时的时间间隔期间对应于沿着所述第三轴的磁场强度的标量值。

62.根据权利要求33所述的生成对应于磁场的图像的方法，其中通过所述磁场分析电路生成对应于所述多个数据值的磁场图像基本上由生成表面图组成。

63.根据权利要求33所述的生成对应于磁场的图像的方法，其中通过所述磁场分析电路生成对应于所述多个数据值的磁场图像基本上由生成热图组成。

64.根据权利要求33所述的生成对应于磁场的图像的方法，其中通过所述磁场分析电路生成对应于所述多个数据值的磁场图像包括生成叠加在表面图上的热图或生成叠加在热图上的表面图。

65.根据权利要求33所述的生成对应于磁场的图像的方法，其中通过所述磁场分析电路生成对应于所述多个数据值的磁场图像包括内插对应于所述磁传感器之间的位置的磁场强度。

66.根据权利要求33所述的生成对应于磁场的图像的方法，其中通过所述磁场分析电路生成对应于所述多个数据值的磁场图像包括响应于所述数据值或所述数据值的函数执行样条函数。

67.根据权利要求33所述的生成对应于磁场的图像的方法，还包括：

操作可见光、紫外线或红外线成像仪以捕获生成一个或多个所述磁场的近场对象的图像。

68.根据权利要求67所述的生成对应于磁场的图像的方法，还包括：将所述近场对象的图像的一个或多个特征与一个或多个所述磁场相关联。

69.根据权利要求67所述的生成对应于磁场的图像的方法，其中将所述成像仪与所述磁传感器阵列配准并可操作地耦合到所述磁场分析电路。

70.根据权利要求67所述的生成对应于磁场的图像的方法，其中作为对应于所述磁场的所述图像输出所述磁场图像包括输出与所述可见光、紫外线或红外线成像仪所产生的可见光、紫外线或红外线图像配准的磁场图像。