CN105372605B - 针对差分竖直位置传感器的目标信号最大化以及偏置分量消除 - Google Patents

Abstract

公开了针对差分竖直位置传感器的目标信号最大化以及偏置分量消除。实施例涉及传感器器件配置。在一个实施例中，传感器器件包括偏置磁体、场传感器管芯、一个或多个磁场传感器元件的第一集合、一个或多个磁场传感器元件的第二集合、存储器以及电路。所述传感器器件被配置为：组合来自所述第一集合中的所述磁场传感器元件中的每一个的所感测的量值以获得第一集合输出；利用修正值的集合中的一个来修正来自所述第二集合中的所述一个或多个磁场传感器元件中的每一个的所感测的量值以获得第二集合输出；以及将所述第二集合输出与所述第一集合输出进行组合以提供输出信号。

Description

针对差分竖直位置传感器的目标信号最大化以及偏置分量 消除

技术领域

实施例一般涉及磁场传感器，并且更特别地涉及竖直磁场位置传感器的配置和布置以及有关方法。

背景技术

各种常规传感器测量磁场的量值。一些这样的传感器测量与传感器（例如霍尔效应传感器）的主体垂直的磁场，而其它传感器测量平面内的磁场（例如磁阻传感器）。除了其它方面以外，磁阻传感器（xMR传感器）包括各向异性磁阻（AMR）传感器、巨磁阻（GMR）传感器、巨大磁阻（CMR）传感器以及隧穿磁阻（TMR）传感器。通常，xMR传感器是包括易受由于外部磁场的磁化的影响但是当移除外部磁场时并不保留这样的磁化的感测层的多层器件。随着感测层的磁化被磁场定向，xMR传感器的阻抗改变。

线性位置传感器通常使用被布置在目标附近的偏置磁体和传感器器件。偏置磁体创建通过传感器器件和目标的磁场。软磁目标具有大的相对磁导率（通常大于300，优选地大于1500或4000），从而它被偏置磁体的磁场有效率地磁化，并且生成具有与其对于偏置磁体的接近度成比例的场强度的响应磁场。传感器器件可以包括诸如上面描述的那些的xMR传感器。通常，目标具有带齿的或齿状的外边缘，以使得随着目标的表面上的齿和间隙在偏置磁体之下通过，由目标生成的磁场波动。在已知目标的齿间隔的情况下，可以通过测量由传感器封装所测量的磁场中的波动的频率来确定目标的速度。

常规的位置传感器必须在由偏置场源引起的磁场与和目标的位置有关的场之间进行区分。通常，偏置场比目标场更大得多，并且来自周围器件的磁场中的波动可能使目标位置的精确测量复杂。

发明内容

实施例涉及传感器器件以及用于传感器器件的使用的方法。

在实施例中，一种传感器系统包括：偏置磁体，被配置为生成对于总磁场的偏置磁场贡献；以及至少一个传感器管芯，被机械地耦合到所述偏置磁体。所述传感器系统包括：一个或多个磁场传感器元件的第一集合，被布置在所述至少一个传感器管芯上，其中，所述第一集合中的所述一个或多个磁场传感器元件中的每一个被配置为感测在第一方向上的总磁场。所述传感器系统进一步包括：一个或多个磁场传感器元件的第二集合，被布置在所述至少一个传感器管芯上，并且被通过距离而与所述第一集合的所述磁场传感器元件分离开，其中，所述第二集合的所述一个或多个磁场传感器元件中的每一个被配置为感测在所述第一方向上的总磁场。存储器被配置为存储修正值集合，并且电路被配置为提供输出信号。

在实施例中，磁场感测系统包括至少一个传感器管芯、偏置磁体、一个或多个磁场传感器元件的第一集合和第二集合、存储器、电路以及目标。所述偏置磁体被配置为生成对于总磁场的偏置磁场贡献。所述偏置磁体和所述至少一个传感器管芯被机械地耦合。所述一个或多个磁场传感器元件的第一集合被布置在所述至少一个传感器管芯的第一表面上，并且所述一个或多个磁场传感器元件的第一集合中的每一个被配置为感测在第一方向上的总磁场。所述一个或多个磁场传感器元件的第二集合被布置在所述至少一个传感器管芯的第二表面上，并且与所述第一集合的磁场传感器元件间隔开，并且所述一个或多个磁场传感器元件的第二集合中的每一个被配置为感测在所述第一方向上的总磁场。所述存储器被配置为存储修正值集合。所述电路被配置为：组合来自所述第一集合的所述一个或多个磁场传感器元件中的每一个的被感测的磁场以形成第一集合输出；并且将所述第二集合的所述一个或多个磁场传感器元件中的至少一个的被感测的磁场乘以所述修正值集合中的至少一个修正值，并且据此推导第二集合输出。所述目标被通过距离而与所述至少一个场传感器管芯分离开，以使得与所述目标有关的被感测的磁场具有在所述一个或多个磁场传感器元件的第一集合处的第一场值以及在所述一个或多个磁场传感器元件的第二集合处的第二场值。

在实施例中，一种校准磁传感器的方法包括：通过感测在第一传感器集合的所述至少一个传感器中的每一个处的总磁场来生成第一传感器集合信号。所述方法进一步包括：组合所述第一传感器集合的所述至少一个传感器元件的被感测的磁场以形成第一传感器集合信号。所述方法进一步包括：通过感测在第二传感器集合的至少一个传感器元件中的每一个处的总磁场来生成第二传感器集合信号；按修正值集合中的一个修正值来对所述第二传感器集合的所述至少一个传感器元件的被感测的磁场中的每一个进行加权；以及组合所述第二传感器集合的所述至少一个传感器元件的被加权的磁场以形成第二传感器集合信号。所述方法进一步包括：组合所述第一传感器集合信号和所述第二传感器集合信号以生成输出信号。

附图说明

与随附附图有关地考虑本发明各个实施例的以下详细描述，可以更完整地理解本发明，在附图中：

图1是根据实施例的目标转盘和传感器器件的立体图。

图2A-图2E是目标转盘的立体图。

图3是现有技术目标转盘和常规的磁场传感器器件的局部截面图。

图4是根据实施例的目标转盘和具有下场传感器和上场传感器的传感器器件的局部截面图。

图5是根据实施例的目标转盘和具有下场传感器、中场传感器和上场传感器的传感器器件的局部截面图。

图6是根据实施例的用于计算来自目标转盘和具有很多场传感器的传感器器件的磁场贡献的方法的示意图。

图7是图解根据实施例的作为沿着z轴的位置的函数的图5的z方向上的磁场强度B的图线。

图8是根据实施例的对扭转不灵敏（twist-insensitive）传感器器件配置的立体图。

图9A-图9C是根据三个实施例的对扭转不灵敏传感器器件配置的磁场示图。

图10是根据实施例的目标转盘和具有交错（interdigitated）场传感器的传感器器件的局部截面图。

尽管实施例会经受各种修改和替换形式，但是其特性已经在附图中通过示例的方式示出并且将被详细描述。然而，应当理解，本发明并不限制于所描述的特定实施例。相反，本发明将要覆盖落入到所附权利要求的精神和范围内的所有修改、等同物和替换。

具体实施方式

在实施例中，按距目标的变化的距离来布置一个或若干个传感器集合。可以修正并且组合传感器的输出，以在使目标贡献最大化的同时抑制对于磁场信号的偏置贡献。在一些实施例中，还按对扭转不灵敏的安装配置来布置传感器。为了实现对扭转不灵敏性，传感器被定位为使得在距目标的任何给定距离处，在与该距离正交的方向上的相对扭转不影响最终信号读取。

贯穿本申请（包括在附图中）使用包括x轴、y轴和z轴的笛卡尔坐标系统。贯穿本申请，按惯例，z方向被限定为（多个）传感器芯片和目标被沿着其间隔开的方向。x方向通常被限定为目标随着目标经过传感器而沿着其行进的方向。磁场分量B是由下面描述的系统中的磁场传感器中的每一个测量的主要兴趣量。由此，B表示分量，其可以是B_x或B_y或B_z或其任何组合。在一些实施例中，测量B_z，因为其对于对扭转不灵敏传感器而言是理想的。如果对扭转不灵敏传感器围绕z轴旋转，则B_z保持恒定，而B_x和B_y根据投影定律而变化。如果想要对扭转不灵敏设计，则所使用的这样的偏置磁体的几何形状还应当具有旋转对称性。所示出的坐标系统仅为了清楚的目的而使用，并且不应当被理解为以任何方式进行限制。应当理解的是，各种替换的坐标系统或布置可以被用于描述与在此所描述的那些相同或相似的系统。

图1是包括目标转盘10和传感器器件12的磁场感测系统8的立体图。磁场感测系统8生成表示目标转盘10与传感器器件12之间的距离的信号输出Sig。Sig中的波动的频率与齿14T经过传感器器件12的频率相同（即，Sig是目标转盘10相对于传感器器件12的旋转位置的函数）。该频率可以被用于断定目标转盘10的旋转速度和/或旋转位置。

目标转盘10包括若干齿14T，其包括被规则间隔开的齿14T_R和不规则的齿14T_I。传感器器件12可以包括外壳16以及至少一个引线18。空气间隙20是目标转盘10与传感器器件12之间沿着z轴的距离。旋转轴A_y仅在y方向上延伸，并且近似穿过目标转盘10的重心。在一些实施例中，目标转盘10与凸轮轴传感器关联。齿-凹槽过渡可以指示气缸头部的具体位置，并且提供用以关闭或打开用于燃料的入口/出口阀的指示，以触发用于点火的火花等。齿的数量可以与电机的气缸的数量对应。

目标转盘10是旋转组件，诸如附接到凸轮轴或曲轴的环。目标转盘10关于旋转轴A_y在x-z平面中是可旋转的。可以由软磁材料（诸如铁磁金属合金）来制成目标转盘10。像这样，在实施例中，目标转盘10具有相对高的磁化率。在替换的实施例中，目标转盘10可以是具有沿着其周缘布置的交替的北极和南极的硬磁材料。在那些实施例中，因为目标转盘10生成其自身的场，所以传感器器件12不需要生成任何磁场。在被永久磁化的目标的情况下，偏置磁体可以被用于对磁场传感器元件进行偏置，特别是如果它们是磁阻器。在替换的实施例中，可以采用并非目标转盘的各种其它目标。例如，目标可以包括鼓、盘或线性几何形状（如标尺或嵌齿轨）。

偏置磁体生成贯穿本申请被提及为B_b的偏置场，其可能由易磁化的目标的移动所调制或影响。可以感测并且分析贯穿本申请被提及为目标贡献B_t的这种调制，以确定目标自身的位置。偏置磁体生成对在传感器附近移动的软磁目标进行磁化的偏置场（B_b）。这种被磁化的目标生成目标场（B_t）。由此，B_t是与中间/直接偏置场B_b不同的B_b的间接后果。附加的背景场也可能在任何点处影响总场。通常地，这些背景场贯穿感测系统基本上是同类的。背景场可以是由传感器系统外部的环境所生成的任何场,其起干扰的作用并且是传感器输出中的可能的误差源。

偏置磁体不仅激励目标，而且还可以稳定传感器器件12内的元件的工作点—也就是说，偏置磁体可以提供足够的场以激活磁阻元件。常规地，后偏置磁体被用于磁化移动目标转盘。为此，目标转盘通常包括具有300或更大（通常1500或更大）的相对磁导率的软磁材料。例如，可以由含铁材料来制成常规的目标转盘。例如，在磁阻器的情况下，常规的后偏置磁体也可以被用于对感测元件进行偏置。像这样，后偏置磁体将提供传感器元件上的场的主要部分，由此限定传感器元件的磁工作点。目标转盘可以于是在该后偏置场周围引起场的小波动。虽然相似的、相对地可透过的目标转盘可以与在此所描述的系统结合而被使用，但是关于这些系统可以使用偏置磁体（不一定是后偏置磁体，因为它不需要被定位于传感器之后）。

传感器器件12可以包括生成磁场的元件，并且也可以包括能够测量这些具有来自一个或多个源的贡献的磁场的元件。偏置磁场B_b从包含偏置磁体的传感器器件12发出。可以通过例如对永磁体进行定向以在各个传感器元件处生成具有在特定方向（诸如例如z方向）上的分量的磁场来生成偏置磁场B_b，如关于图4-图5更详细地描述的那样。

如先前描述的那样，包括但不限制于AMR传感器、GMR传感器、CMR传感器和TMR传感器的磁阻（xMR）传感器元件可以被用于测量磁场。可以通过被包含在外壳16内的至少一个xMR传感器元件（图1中未示出）来执行传感器器件12进行的磁场分量B的测量。取决于传感器类型和基准磁化方向，可以采用xMR传感器的各种配置和定向来沿着感兴趣方向感测磁场。更进一步地，可以通过其它磁场传感器（诸如霍尔传感器）来测量磁场分量B。

齿14T被布置在目标转盘10的外周缘边缘上。沿着目标转盘10的周缘在各齿14T之间是间隙14G。在图1所示的实施例中，齿14T被与目标转盘10集成地形成，并且从旋转轴A_y在径向上向外延伸，虽然在其它实施例中这不需要是其它目标转盘的配置。被规则地间隔开的齿14T_R被关于目标转盘10的周缘外边缘按规则的间隔和大小来定位。相反，被不规则地间隔开的齿14T_I并非彼此为均匀的大小或者被均匀地彼此间隔开。被不规则地构形的齿14T_I创建在磁场B中的可以被用于确定目标转盘10的旋转位置的独特的信号图案。在例如其中目标转盘10的绝对旋转位置并不重要的那些替换的实施例中，所有齿14T可以是被规则地间隔开的齿14T_R。关于图2A-图2E示出并且在下面更详细地讨论一些附加的齿轮齿布置。

随着目标转盘10旋转（如由箭头指示的那样），齿14T经过在正x方向上行进的传感器器件12。目标转盘10和传感器器件12被空气间隙20分离开，空气间隙20当齿14T之一被定位在z轴上时是最小的，并且当间隙14G之一被定位在z轴上时是最大的。传感器器件12生成偏置磁场B_b。在一些实施例中，（包括齿14T的）目标转盘10是软磁的，从而由传感器器件12生成的偏置磁场磁化目标转盘10，生成感应磁场。感应场在此被提及为目标贡献B_t，可以测量其在传感器封装8的各个传感器的每个处在z方向上的分量以断定目标转盘10的旋转位置。由传感器器件12的磁场传感器测量的磁场B包括目标贡献B_t和偏置贡献B_b以及沿着传感器器件12的灵敏方向的任何背景磁场。

目标贡献B_t取决于偏置贡献B_b的强度、目标转盘10的磁化率以及空气间隙20的大小。目标贡献B_t是当被偏置贡献B_b激励时目标的反应。通过随着目标转盘10关于轴A_y旋转来测量目标贡献B_t，可以基于由齿14T和间隙14G沿着x方向的行进所引起的目标贡献B_t的改变来断定目标转盘10的旋转速度和/或位置。偏置贡献B_b和任何背景磁场并不直接提供关于目标转盘10的移动的信息。因此，磁场传感器系统8以这样的方式来测量总磁场B：其抵消偏置贡献B_b和/或来自输出信号Sig的任何其它背景场贡献。布置并且修正传感器器件12内的各个传感器元件，以生成表示仅目标贡献B_t的输出信号Sig，如稍后关于图4-图6描述的那样。

如果磁体被沿着扭转轴（例如z轴）磁化并且如果其没有旋转形状，则磁场传感器系统8是部分地对扭转不灵敏的安装系统。对于完全地对扭转不灵敏的系统而言，偏置磁体将不得不围绕z轴旋转地对称。在部分地对扭转不灵敏的系统中，随着传感器器件12关于z轴旋转，目标贡献B_t的量值和方向并不在想要的量之上改变。

图2A-图2E是分别具有不同的几何形状的目标转盘110A-110E的立体图。磁场可以感应图2A-图2E的任何目标转盘110A-110E的磁化，这可以进而在附近的传感器元件上产生磁场的目标分量。在所示出的各个实施例中，可以沿着外径向边缘、沿着纵向边缘或在允许传感器系统检测对于目标转盘（例如110A-110E）的存在、缺失或相对距离作为该目标转盘的旋转位置的函数的任何其它定向上布置传感器系统。

常规地，传感器器件已经被布置在面对它们的目标的传感器管芯上，并且后偏置磁体已经被定位为远离目标地与传感器相对。图3图解一个这样的常规布置。如以下更详细地描述的那样，该常规系统具有用于机械误差和感测误差这两者的潜力。

根据图3中示出的局部截面图，常规的磁场感测系统208包括目标转盘210和传感器器件212。传感器器件212被配置为测量在z方向上的磁场，其取决于齿214T和间隙214G的定位而改变。传感器器件212包括外壳216和引线218。目标转盘210通过空气间隙220与传感器器件212分离。图3中示出的传感器器件212的截面进一步图解内部组件，包括永久后偏置磁体224、场传感器管芯226和磁传感器元件S1。场传感器管芯226限定面226F，面226F是沿着其布置有磁传感器元件S1的表面。

常规的磁场感测系统（诸如磁场感测系统208）利用永磁体224在z方向上创建磁场，其感应目标转盘210的磁化。可以基于在z方向上的对磁场的改变来检测目标转盘210的磁化。磁场传感器管芯226被布置在永磁体224与目标转盘210之间。场传感器管芯226可以是例如半导体芯片。磁传感器元件S1被定位在与z轴正交延伸的场传感器管芯226的面226F上。

具有在永磁体224之下的与z轴正交的面226F的图3中示出的布置要求引线218被围绕永磁体224弯曲，造成针对传感器器件212的可靠性风险。磁传感器元件S1检测由任何源（包括目标转盘210、永磁体224以及具有z方向分量的任何其它背景场）引起的z方向上的磁场。通常，后偏置磁场源（在此情况下，永磁体224）生成几百mT的后偏置贡献B_backbias，而由目标转盘210生成的目标贡献B_t通常仅为几mT。一些替换的常规系统包括以如下这样的方式对磁场进行构形的磁体布置：偏置贡献B_backbias在磁传感器元件S1附近很小或为零、在目标转盘210处仍依然大以便使目标贡献B_t最大化。图3的布置围绕z轴是对扭转不灵敏的，因为：（i）传感器定位处在z轴上，（ii）传感器元件的灵敏方向沿着z并且因此其在传感器被围绕z轴扭转时并不改变，（iii）磁体被沿着z方向磁化并且因此目标上起作用的场在传感器封装被围绕z轴扭转时并不改变，以及（iv）磁体围绕z轴具有旋转对称性，从而在目标上起作用的场在传感器封装被围绕z轴扭转时并不改变。

图4是包括目标转盘310和磁场传感器器件312的磁场感测系统308的局部截面图。目标转盘310包括齿314T和间隙314G，其在转盘310处于运动中时在正x方向上行进。在替换的实施例中，并且取决于所使用的坐标系统惯例，齿314T和间隙314G可以在任何给定的时间段期间排他地在正x方向上行进，排他地在负x方向上行进，或者在正负x方向这两者上行进。

图4的磁场传感器器件312包括外壳316，其被机械地耦合到引线318，引线318把从传感器S2和S3的传感器输出信号的组合推导的信号‌Sig(S2,S3)携带到远程器件（诸如控制器（未示出））。外壳316沿着z轴被空气间隙320与目标转盘310分离。空气间隙320的量值当外壳316被定位为与齿314T之一相邻时相对地最小，并且当外壳316被定位为与间隙314G之一相邻时相对地最大。

磁场传感器器件312进一步包括偏置磁体324、磁场传感器管芯326、下磁场传感器元件S2、上磁场传感器元件S3以及接合布线328。偏置磁体324可以被布置为与外壳316相邻，并且在该实施例中至少部分地沿着z轴被磁化。沿着面326F布置下磁场传感器元件S2和上磁场传感器元件S3，面326F为沿着z轴延伸的场传感器管芯326的表面。下磁场传感器元件S2被布置得比上磁场传感器元件S3更靠近目标转盘310。下磁场传感器元件S2和上磁场传感器元件S3两者都通过接合布线328被连接到引线318。

虽然参照图4中图解的实施例将磁场传感器元件S2和S3提及为“上”和“下”，但是在替换的实施例中，可以使用任何第一传感器元件和第二传感器元件。仅为了易于利用说明进行比较而使用“上”和“下”指定，并且本领域技术人员将理解的是，被放置在距一个或多个目标相对接近的位置和相对远离的位置处的任何第一磁传感器元件和第二磁传感器元件可以被用于相同的效果。

偏置磁体324生成偏置磁场B_b。偏置磁体324可以是永磁体（诸如稀土磁体），或者替换地偏置磁体324可以是电磁体或一些其它合适的磁体或磁场源。目标转盘310被偏置磁场B_b磁化，并且结果，生成目标贡献B_t。通常仅表示目标贡献B_t的输出信号‌Sig(S2, S3)被经由引线318通信到远程器件（诸如控制器）。目标贡献B_t与空气间隙320的大小成比例。例如，目标贡献B_t可以按空气间隙320的量值来指数地衰减。像这样，目标贡献B_t的值取决于齿314T或间隙314G是否被定位为与磁场传感器器件312相邻。随着目标转盘310旋转，齿314T和间隙314G在正x方向上移动，并且作为齿314T和间隙314G的交替前进的结果，传感器器件312检测到交替的高的和低的B_t。

在所示出的实施例中，偏置磁体324被附接到传感器管芯。在各个实施例中，磁体可以以各种替换的方式被耦合到传感器管芯，各种替换的方式包括如下的实施例：其中磁体和传感器管芯两者在引线框的同一侧上或在引线框的相对侧上被彼此相挨地附接到公共引线框，或者传感器管芯可以被模具覆盖并且磁体被附接到模具主体，或者磁体也可以在背对引线框的一侧上或在面朝向引线框的一侧上被附接到传感器管芯。

场传感器管芯326是支承下磁场传感器元件S2和上磁场传感器元件S3这两者的衬底或其它结构。在各个实施例中，场传感器管芯326可以包括衬底、半导体管芯、与一个或多个半导体管芯耦合的引线框、组件板、它们的组合或能够建立和/或保持传感器S2和S3相对于彼此和/或至少一个其它组件的精确或相对的放置的一些其它支承结构。场感测元件通常包括传感器元件的第一集合和第二集合，并且也可以包括或也可以不包括存储器和/或电路。传感器元件集合、存储器和电路可以如想要的那样被分布在任何数量的管芯当中。例如，在一些实施例中，可以使用具有允许大管芯的大特征大小（并且因此传感器元件的第一集合与第二集合之间的大间隔）的传感器管芯。在那些实施例中，第二管芯可以包含任何想要的存储器或电路。为了举例以及简单，术语“场传感器管芯”将关于所有实施例和/或权利要求的范围而一般地在此被贯穿地使用，但是并不进行限制。

在替换的实施例中，下磁场传感器元件S2和上磁场传感器元件S3可以被定位在分离的管芯或衬底上。下磁场传感器元件S2和上磁场传感器元件S3可以是沿着y-z平面布置的xMR传感器，从而包括偏置贡献B_b和目标贡献B_t的贡献的磁场B可以被检测。在替换的实施例中，可以沿着x-z平面或任何其它定向来布置磁场传感器元件S2和S3。传感器元件S2和S3也可以替换地是霍尔板，其检测目标磁场的x分量或y分量或其任何组合。在此情况下，传感器可以不是对扭转不灵敏的。

如果通过组合传感器元件输出来去除偏置贡献B_b，则可以直接计算目标贡献B_t，如在以下的等式1-3中描述的那样。下磁场传感器处的目标贡献B_t‌(S2)与上磁场传感器处的目标贡献B_t‌(S3)的差取决于下磁场传感器元件S2和上磁场传感器元件S3的间隔。如果偏置贡献B_b跨下磁场传感器元件S2和上磁场传感器元件S3是相同的，则可以通过直接减去所测量的两个传感器元件的分量来计算表示该差B_t‌(S2)-B_t‌(S3)的输出信号‌Sig(S2, S3)。

, 以及

, 因此

。

因为下磁场传感器元件S2和上磁场传感器元件S3在距目标转盘310不同的距离处，因此它们测量不同的目标贡献B_t，并且‌Sig(S2, S3)为非零的。在S2和S3处的所感测的场分量之间的差基于齿或间隙的接近度而变化。

可以通过电路（未示出）来执行感测到的磁场的这些组合。在各个实施例中，可以通过直接简单地将两个元件的模拟输出彼此相减来完成单独的传感器元件（例如S2、S3）的输出的组合。在其它实施例中，可以实现本领域技术人员将容易理解的各个预调节步骤，以便促进将单独的传感器元件的输出彼此组合为有用的输出。例如，在具有被组合的很多传感器元件的实施例中，可以在传感器元件的更小的子集之间作出各种子组合。更进一步地，在一些实施例中，单独的传感器元件的输出可以诸如通过将那些被感测的磁场信号从单独的传感器元件发送到模拟到数字转换器而被转换为要被组合的一些其它形式。可以以其它方式来容易地比较、相加、相减或组合在那些实施例中的数字输出，以形成有用的输出。如在稍后的各图中示出的实施例中将看到的那样，通常若干传感器元件被组合为传感器集合，其可以在集合之间的组合之前以相似的方式被预调节。

除了提供仅取决于目标贡献B_t的输出信号之外，图4中示出的系统还可以消除与先前关于图3中示出的常规系统所描述的弯曲的引线布线有关的可靠性风险。

在替换的实施例中，偏置磁体324可以被布置在外壳316内。偏置磁体324可以具有复杂的几何形状，以创建各种各样的想要的场图案。例如，可以以对扭转不灵敏的方式来安装偏置磁体324，如关于图8更详细地描述的那样。附加地或替换地，偏置磁体324可以被配置为创建跨下磁场传感器元件S2和上磁场传感器元件S3的磁场梯度，如关于图7和图9A-图9C更详细地描述的那样。然而，这样的场梯度可能引起等式2的失效（breakdown），并且要求下磁场传感器元件S2和上磁场传感器元件S3的校准。在实践中，归因于各种容限，场在下磁场传感器元件S2和上磁场传感器元件S3两者上是强的并且不同的，从而差‌Sig(S2, S3)具有来自偏置磁体324的大的残余偏置贡献B_b，以及来自目标转盘310的相对更小的目标贡献B_t。因此，对于除了被最仔细地控制的偏置场贡献B_b以外而言，磁场感测系统308可能难以将目标贡献B_t与偏置贡献B_b区别开。

图5是包括目标转盘410和磁场传感器器件412的磁场感测系统408的局部截面图。除了传感器器件412包括被沿着z方向间隔开的三个磁场传感器元件S4、S5和S6而不是两个传感器元件之外，图5中示出的系统408基本上与先前关于图4所描述的系统相似。在实施例中，系统408的三个磁场传感器元件S4、S5和S6可以更精确地把目标贡献B_t与偏置贡献B_b区别开。在图5中示出的实施例中，传感器元件S4基本上与图4的传感器元件S2相似。类似地，在图5中示出的实施例中，传感器元件S6基本上与图4的传感器元件S3相似。因此，在这两个图中示出的实施例之间的显著差别在于，图4中示出的实施例包括被定位在传感器元件S4与S6之间的附加传感器元件S5。

传感器器件412包括外壳416和引线418。外壳416通过空气间隙420与目标转盘410间隔开。随着齿414T和间隙414G在正x方向上行进通过磁场传感器器件412，空气间隙420关于时间而改变。偏置磁体424生成偏置磁场贡献B_b，其进而生成目标贡献B_t。磁场传感器管芯426的面426F沿着z轴延伸，并且下磁场传感器元件S4、中磁场传感器元件S5和上磁场传感器元件S6被沿着面426F布置。下磁场传感器元件、中磁场传感器元件、上磁场传感器元件S4-S6中的每一个对于同一方向（例如z方向）上的磁场是灵敏的。

磁场传感器元件S4—S6中的每一个测量例如在z方向上的总磁场分量B。‌Sig(S4,S5, S6)是仅取决于目标贡献B_t的输出信号。‌Sig(S4, S5, S6)是在下磁场传感器元件S4、中磁场传感器元件S5和上磁场传感器元件S6中的每一个处所观测到的场分量B的函数。

所测量的场分量B‌(S4)、B‌(S5)和B‌(S6)中的每一个具有偏置贡献B_b和目标贡献B_t：

输出信号‌Sig(S4, S5, S6)可以因此写为：

修正值用于调整各个传感器S5—S6的输出。事实上，修正传感器元件S5和S6的输出并且组合它们造成与在这两个传感器之间的某处的场的分量对应的输出。调整被应用于每个传感器元件的修正因子使由S5和S6构成的组的重心转变，从而偏置场B_b和任何背景场在与第一组相组合时被抵消。应当注意的是，传感器的其它子集可以被组合为被修正的组。例如，传感器元件S4和S5可以形成被修正的组。每个都具有关联的修正值的很多传感器元件可以形成组。

修正值可以被用于单独地调整每个传感器（例如S5或S6），以便修改其性能，并且修正值所永久地与该传感器关联。可以以数字方式或二进制方式（在各个实施例中，通过切割激光熔丝或击穿（zapping）齐纳二极管或融化腔体熔丝或对闪速存储器或eeprom编程）来执行修正。也可以通过激光照射电阻器曲流（meander）或将具有充分地选取的阻抗值的电阻器连接到电路的端子来以模拟方式执行修正。在替换的实施例中，修正值可以被存储为电容而不是阻抗。通常，修正值被物理地存储在作为系统的一部分的存储器中。该存储器可以在操作期间可由系统读取，并且其也可以在校准过程期间是可编程的。如果通过将传感器元件调整为偏置磁体来执行传感器器件的优化，则可以在偏置磁体被机械地耦合到传感器元件之后完成修正。

修正因子x可以被选取并且来自磁场传感器元件S4-S6的所测量的信号是以输出信号Sig_b‌(S4, S5, S6)的偏置部分为零的这样的方式被组合的：

其与在S5与S6之间的某中间点处的采样磁场对应。减去S4的信号并且组合S5、S6的被修正的信号具有抵消任何同类背景磁干扰的效果。在校准过程中，可以调整x以便满足等式[5]。通常，偏置磁体被配置为实现产生接近零的x值的在传感器元件S4、S5、S6上的磁偏置场B_b。值x＝0可能是有利的，因为根据等式[5]，两个有源传感器S4与S6之间的间隔被最大化，并且可以给出对目标的最佳灵敏度。在其中偏置磁场具有偶对称性从而B_b‌(S4)＝B_b‌(S6)的那些情况下，于是x＝0。在那些实施例中，中磁场传感器S5可以被关断，节省电流消耗。在其它使用中，偏置磁场具有非偶对称性，并且需要所有3个传感器元件S4—S6以抵消总信号中的偏置贡献。归因于磁体和传感器的生产和组装容限，这在实践中经常发生。

通过重新布置等式5，可以看到：

并且修正因子x在偏置贡献B_b‌(S4)＝B_b‌(S6)时为零，并且随着偏置贡献B_b‌(S6)趋近于偏置贡献B_b‌(S5)而为无穷。在其中修正因子x＝0的情况下，下磁场传感器元件S4和上磁场传感器元件S6感测到偏置场的相同量值，并且中磁场传感器元件S5不需要抵消偏置场B_b。

修正因子x可以被存储在传感器器件412的数字存储器或模拟存储器中。在磁体（例如图5的磁体424）被附接到传感器器件（例如图5的传感器器件412）之后，修正因子x可以在作为制造处理的一部分的生产线终端（end-of-line）测试中被确定，并且可以被编程到芯片（未示出，但是在一些实施例中，芯片可以是传感器器件412的一部分）中。替换地，修正值x可以在将传感器管芯426安装到目标的前面之前被编程到传感器管芯426中。例如，可以通过激光照射以将修正值存储为阻抗来修改传感器管芯426上的两个节点之间的阻抗。在其它情况下，可以在将传感器器件412安装到目标的前面之后确定修正值x。在此情况下，目标可以被转向校准位置，并且修正因子x被设置以使得在该位置处输出信号‌Sig(S4,S5, S6)＝0。例如，校准位置可以是其中齿的中心或间隙的中心被沿着z轴定位成与传感器器件相邻的位置。

除了抵消偏置场B_b之外，在很多情况下还可能想要使作为真实的感兴趣值的目标贡献B_t最大化。目标贡献B_t取决于磁场传感器元件S4—S6中的每一个距目标转盘410的间隔。归因于磁场随着距目标转盘410的距离的衰减，目标贡献B_t可以在中磁场传感器元件S5处比在下磁场传感器元件S4处更小，并且在上磁场传感器元件S6处比在中磁场传感器元件S5处更小。然而，S6上的目标贡献也可以与在S5上一样强，特别是如果它们被布置在距目标相同距离处。一些传感器元件不需要与其它传感器元件相比距目标处于不同距离—相反，传感器元件仅需要被定位在距目标的三个或更多个距离处。在每个传感器处的目标贡献B_t可以通过以下的等式7被关联：

[7]

其中，1 > ε_S5 > ε_S6 > 0。可附属于目标贡献B_t的输出信号的分量‌Sig(S4, S5,S6)可以被写为：

　　　　　　　　 　。

根据等式8，明显的是，当修正因子x为零时，可附属于目标贡献的信号‌Sig(S4,S5, S6)被最大化。

通过适当地间隔开三个磁场传感器元件S4—S6并且修正S5和S6，可以生成仅取决于在每个传感器处的目标贡献B_t的输出信号‌Sig(S4, S5, S6)。正确的修正不仅最小化或消除磁场的偏置贡献B_b，而且还使取决于目标贡献B_t的信号Sig最大化。

在替换的实施例中，磁体424可以由若干子部分组成。这些多个子部分可以在不同方向上被磁化，以便减少在特定定位处的偏置场B_b。附加地或替换地，传感器器件412可以通过一些磁铸模化合物而被过模制，以使得磁场传感器元件S4、S5和S6被容纳在磁体内部。替换地或附加地，磁体424可以具有一般柱体的形状，其中，柱体轴与z轴一致。通量引导（flux guide）可以被用于对磁场传感器元件S4、S5和S6附近的磁场构形。磁体424不需要是永磁体，而是替代地可以是电磁体。在另外的进一步的实施例中，磁场传感器元件S4、S5和S6不需要是xMR传感器。例如，磁场传感器元件S4、S5和S6可以是检测与它们的主表面垂直的场的水平霍尔板，并且这些霍尔板可以被布置为使得它们的主表面与z轴对准。在另外的其它实施例中，磁场传感器元件S4、S5和S6可以是垂直霍尔效应器件。

图6是用于使用系数a₁、a₂、……、a_m和修正系数b₁、b₂、……b_n来计算目标贡献B_t并且消除偏置贡献B_b的方法的示意图。图6示出被一般化了的系统，包括：第一传感器集合A，其中的每个传感器测量场分量B并且被乘以系数a，以使得第一传感器集合的所测量的场分量的组合与在第一定位处的磁场分量有关；以及第二传感器集合B，其中的每个传感器测量场分量B并且被乘以修正系数b，以使得被修正的第二传感器集合的所测量的场分量的组合与在与第一定位不同的第二定位处的同一磁场分量有关。注意，组合可以是如由图6中的大写西格玛指示的求和，还在更复杂的系统中，组合可以包括更大数量的各种计算（诸如常数项的加法和常数项的乘法、或各单独传感器信号之间的乘法、平方根、指数、测角公式以及所有种类的函数关系）；完整的计算序列可以等同于算法。

如图例所指示的那样，与底部传感器集合A相比，顶部传感器集合B可以在正z方向上更远。在被感测的磁场乘以它们的加权系数之后，它们被组合以生成集合信号Sig‌(A)和Sig‌(B)，其表示由每个集合中的传感器测量的总场分量，如等式9所示。

传感器集合A和B中的每一个包括一组任意数量的传感器。为了抵消总信号Sig‌(A,B)=Sig‌(A)-Sig‌(B)中的同类磁场，可以选择加权系数以使得

。

更进一步地，为了使总信号最大化，来自任一集合内的每个场传感器的加权输出优选地（但是并非总是）具有相同符号，如等式11所示。

对于一些传感器而言，加权系数被简单地乘以磁场传感器的输出。然而，在替换的实施例中，我们也可以通过加权因子来改变传感器元件的供给电压/电流。很多传感器元件（诸如MR传感器的霍尔板和惠斯通桥电路）具有随着供给增加而增加的输出信号。因此，可以使用输入电压或电流的改变（无论是线性的还是非线性的）或对于所感测的场信号的事后分析（post-hoc）调整来调整每个传感器元件的输出信号。

存在将造成归因于偏置的来自传感器集合A和传感器集合B的信号的部分的抵消的加权系数的多个配置（即存在造成Sig_b‌(A)-Sig_b‌(B)=0的多个解）。因此，可以选择不仅抵消偏置贡献而且还使信号输出Sig的信噪比（SNR）最大化的两个加权系数序列{a₁,a₂,…,a_m}和{b₁,b₂,…,b_n}。加权系数也可以被配置为使得抖动效应最大化。以恒定速度运转的转盘在一次转动之后输出周期性的高低图案。归因于机械振动，周期性质可能因特定误差（已知为抖动）而偏移。可以通过使SNR最大化来选取使抖动效应最小化的加权系数。

组合来自各集合内的每个传感器的输出以生成Sig‌(A)和Sig‌(B)。传感器集合A和B的偏置加权输出信号之间的差Sig‌(A)-Sig‌(B)在适当修正的情况下为零，并且在目标移动的情况下基本上不改变。然而，目标贡献B_t随着目标移动而改变。因此，Sig‌(A)-Sig‌(B)仅基于目标贡献B_t而变为非零信号Sig‌(A,B)。

关于图4所描述的系统是关于图6示意性地描述的抽象系统的一个实施例，其中集合A和B中的每一个仅包括一个传感器（磁场传感器元件S2是第一集合A的仅有元件，磁场传感器元件S3是顶部集合B的仅有元件，并且加权系数a₁=b₁=1）。在替换的实施例中，可以（例如在0与2之间）修正加权系数b₁，以便抵消信号Sig‌(A,B)中的偏置磁场贡献。如果b₁与1不同，则这造成同类背景磁干扰的糟糕抑制，但我们仍可以接受这种缺点，以便受益于改进的偏置磁场抵消，这对于一些种类的应用而言可能是更重要的。关于图5所描述的系统是改进的实施例，无论组装和制造容限如何，其都允许我们抵消背景磁干扰和偏置磁场贡献。集合A包括一个传感器（具有固定系数a₁＝1的磁场传感器元件S4），并且集合B包括在两个定位处的传感器（具有修正系数b₁＝1的磁场传感器元件S5以及具有修正系数b₂＝1-x的磁场传感器元件S6）。注意，修正系数被设计为使得无论修正值x如何，输出信号Sig‌(A,B)上的同类背景磁干扰的贡献都消失。这可以针对所有x通过关系a₁-b₁-b₂=0来实现。因此，可以在不降低输出信号Sig‌(A,B)中的同类背景磁场抵消的效率的情况下，任意地修正x以抵消输出信号Sig‌(A,B)中的偏置磁场贡献。可以利用遵循关于图6示意性地描述的修正和组合系统的第一传感器集合A和第二传感器集合B中的每一个中的任意大量传感器来创建日益复杂的系统。在增加每个集合中的传感器的数量的情况下，从输出信号Sig更完整并且精确地消除偏置贡献B_b，并且更精确地测量目标贡献B_t。

图7是图解作为测试点的z位置的函数的磁场感测系统的磁场分量B的图线。为了易于参照，图7图解用于先前在图5示出的系统的磁场分量B。图7示出空气间隙范围AG、磁体范围M以及引线范围L中的磁场分量B。齿线T表示当图5的齿414T被定位为在z轴上与传感器器件412相邻时的磁场分量B。间隙线G表示当图5的间隙414G被定位为在z轴上与传感器器件412相邻时的磁场分量B。

如等式4中所描述的那样，磁场分量B具有偏置贡献B_b和目标贡献B_t。与目标贡献B_t相比，偏置贡献B_b通常为更大的量值量级。当齿414T被沿着z轴定位为与传感器器件412相邻时，目标贡献B_t具有其最大量值。类似地，当间隙414G之一被沿着z轴定位为与传感器器件412相邻时，目标贡献B_t的最小量值出现。

在空气间隙范围AG中，场分量B随着z陡峭上升。在磁体范围M中，场分量B具有很大程度地被图5的偏置磁体424的形状限定的对z的一定的依赖性。在磁体范围M内指示磁场传感器元件S4、S5和S6的z位置。传感器S4、S5和S6被布置为使得由S4上的偏置磁体生成的磁场大约与S5和S6上的平均场相同。在实践中，存在安装容限和磁体的容限，从而B_b‌(S4)-0.5*(B_b‌(S5)+B_b‌(S6))将从零偏离。可以设置适当修正值以使得B_b‌(S4)-x*B_b‌(S5)-(1-x)*B_b‌(S6))变为零。可以在磁体已经被耦合到传感器衬底之后在生产线终端测试期间找出这些修正值。

更进一步地，到S5和S6上的磁体的场分量在很多实施例中是不同的，从而x的改变对应于总信号的改变。因此，磁体和传感器S5和S6通常被布置为使得它们经历来自偏置磁体的不同场分量。在很多实施例中，S4上的偏置磁体的场分量应当处于场传感器S5和S6上的偏置磁体的场分量之间，因为这在理论上有可能修正x以便具有信号上的偏置场的完美抑制。

因为目标贡献B_t随着目标转盘410与传感器器件412之间的距离增加而衰减，因此齿线T和间隙线G之间的磁场B的强度的差在下磁场传感器元件S4处比在中磁场传感器元件S5处更大，并且在中磁场传感器元件S5处也比在上磁场传感器元件S6处更大。在引线范围L中，场强度B掉落。

为了修正磁场传感器元件S4-S6以消除来自输出信号‌Sig(S4, S5, S6)的偏置贡献B_b，在中磁场传感器元件S5和上磁场传感器元件S6处所测量的场应当彼此不同。否则，如可以从等式8看到那样，修正因子x的任何改变都不造成输出信号‌Sig(S4, S5, S6)的改变。在一个实施例中，当确定修正因子x时，场强度B‌(S4)处于场强度B‌(S5)与B‌(S6)之间。这在图7中在间隙线G上示出，其中场强度B‌(S5) < B‌(S4) < B‌(S6)。

虽然图7示出其中B‌(S5) < B‌(S4) < B‌(S6)的磁场分布，但应当是明显的是，可以创建其中B‌(S6) < B‌(S4) < B‌(S5)的同样满意的系统。在那样的情形中，场强度B‌(S4)仍处于场强度B‌(S5)与B‌(S6)之间，并且图7中示出的系统的益处被保留。

图8是对扭转不灵敏的磁感测系统508的立体图。感测系统508包括目标转盘510和对扭转不灵敏的传感器器件512。目标转盘510包括齿514T，其在目标转盘510旋转时在正x方向上行进。对扭转不灵敏的传感器器件512包括包围场传感器管芯526的两个磁体524A和524B。场传感器管芯526限定面526F，沿着面526F布置底部传感器集合S7和顶部传感器集合S8。接合布线528将底部传感器集合S7和顶部传感器集合S8电连接到引线布线518。按最小的间隔距离来把底部传感器集合S7中的传感器中的每一个与顶部传感器集合S8中的传感器分离。在一些实施例中，例如，任何成对传感器（一个在底部传感器集合S7中,并且另一个在顶部传感器集合S8中）之间的最小距离可以是300μm。

随着目标转盘510旋转，空气间隙520取决于齿514T之一或间隙514G之一是否与传感器器件512相邻而在量值上改变。特别地，对扭转不灵敏的传感器器件512可以在不改变空气间隙520的情况下关于z轴旋转。这种类型的对扭转不灵敏性为安装提供更多的多样性。

对扭转不灵敏的封装的各个替换的实施例是可能的。图9A—图9C是三个这样的对扭转不灵敏的封装的磁场示图。三个等值线图中的每一个示出以对扭转不灵敏的方式布置的若干个传感器和磁体。图9A—图9C中的每一个是通过磁体中心的截面图，示出根据三个实施例的可能内部磁体形式。

图9A示出下传感器集合S9和上传感器集合S10，其中的每一个可以包括具有使用例如先前关于图7所描述的系统而组合的输出的若干个磁场传感器元件。下传感器集合S9和上传感器集合S10被沿着中心线C_L定位。磁体624A在负z方向上生成磁场，并且磁体524A关于中心线C_L是径向对称的。因此，随着磁体624A关于中心线C_L旋转，负z方向上的磁场不改变。

图9B是对扭转不灵敏的传感器和磁体组合的替换的实施例。虽然与图9A的磁体624A相比磁体624B被不同地构形，但是磁体624B关于中心线C_L是旋转对称的，并且因此，在负z方向上生成的场并不随着磁体624B关于中心线C_L被扭转而改变。如图9B中示出那样，下传感器集合S10、中传感器集合S11和上传感器集合S12并未被着中心线C_L布置。相反，传感器集合S10—S12被部署在磁体624B的边缘上。并非所有传感器集合S10—S12需要测量z方向上的场。例如，如果传感器集合S10—S12包括xMR和平面霍尔传感器这两者，则在霍尔传感器中的差分信号生成可以被用于确定在与z方向正交的方向上的相邻磁分量的移动的方向。

图9C是对扭转不灵敏的传感器和磁体组合的另一替换的实施例。在此，磁体624C被构形为不仅关于中心线C_L是旋转对称的，而且还在下传感器集合S13和上传感器集合S14上在负z方向上生成不同的场。上传感器集合S14在负z方向上经历比下传感器集合S13经历的更高得多的磁场。在一些实施例（诸如关于图6所描述的系统）中，偏置场的这种差别可以有益于修正传感器输出以检测相邻磁材料的存在。

应当明显的是，关于图9A-图9C所描述的实施例只是不被限制的数量的其它对扭转不灵敏的磁体和传感器布置中的三种。

图10描绘根据另一实施例的交错场传感器系统。根据图10中示出的实施例，传感器元件S15-S22在各个定位（L1、L2和L3）处被布置在传感器管芯1026上。定位L1、L2和L3的每一个在传感器元件S15-S22中的每一个与引起对磁场B的目标贡献的目标之间可以具有不同的空气间隙或距离。特别是，图10中示出的实施例图解在第一定位L1处的传感器元件S15、在第二定位L2处的传感器元件S16以及在第三定位L3处的传感器元件S17和S18。类似地，图10图解在第一定位L1处的传感器元件S19、在第二定位L2处的传感器元件S20以及在第三定位L3处的传感器元件S21和S22。

图10进一步图解被配置为以可以断定在所指示的方向上的磁场B的强度这样的方式来互连传感器元件S15—S22的电路。以检测沿着方向L1—L3和L2—L3的磁场分量的梯度这样的方式来配置传感器元件S15—S22。L1、L2和L3在其它实施例中不需要沿着直线，并且这些传感器的布置可以相对于它们的基准磁化方向成角度。

提供输入电压V1和V2以及对大地的连接，以驱动电流通过传感器元件S15—S22。所感测的电压（S₁₃和S₂₃）与在桥电路的分支处的磁场B的相对强度对应，并且可以通过加权系数而被调整。特别是，对于图10中示出的实施例而言，S₁₃=V1k₁₃(B(L1)-B(L3))，并且S₂₃=V2k₂₃(B(L2)-B(L3))，其中，k₁₃和k₂₃是考虑传感器元件的磁灵敏度的比例因子。k₁₃和k₂₃可以是相同的，但是如果传感器元件在布局、掺杂、大小或技术类型上不同，则可能想要将k₁₃和k₂₃设置为彼此不同。通过限定修正系数x以使得

则桥输出电压的差变为与等式[8]相同，即：

。

在替换的实施例中，输入电压V1和V2可以被定位在片上（即在传感器管芯1026内或在传感器管芯1026的表面上）。

在此已经描述了系统、设备和方法的各种实施例。这些实施例仅是通过示例的方式给出的，并且不意图限制本发明的范围。此外，应当领会的是，已经描述的实施例的各个特征可以以各种方式被组合以产生大量的附加实施例。此外，虽然各种材料、尺寸、形状、配置和定位等已经被描述为用于在所公开的实施例的情况下使用，但是在不超出本发明的范围的情况下，可以利用除了所公开的那些之外的其它材料、尺寸、形状、配置和定位等。

本领域技术人员将认识到，本发明可以包括比在上面描述的任何单独实施例中图解的更少的特征。在此所描述的实施例并非意味着其中可以组合本发明的各个特征的方式的穷举表示。相应地，如本领域技术人员所理解的那样，实施例并不是特征的相互排斥的组合；相反，本发明可以包括选择自不同的单独实施例的不同的单独特征的组合。此外，关于一个实施例所描述的要素甚至当并未在其它实施例中使用时也可以在这样的实施例中被实现，除非被另外表示。虽然从属权利要求在权利要求中提及与一个或多个其它权利要求的特定组合，但是其它实施例也可以包括从属权利要求与每个其它从属权利要求的主题内容的组合或一个或多个特征与其它从属或独立权利要求的组合。在此提出这样的组合，除非声明并不意图特定组合。更进一步地，还意图包括在任何其它独立权利要求中的权利要求的特征，即使并未直接使该权利要求从属于独立权利要求。

以上通过文献的引用进行的任何合并被限制，以使得不合并与在此的明确公开相反的主题内容。以上通过文献的引用进行的任何合并被进一步限制，以使得被包括在文献中的权利要求不被通过引用合并于此。以上通过文献的引用进行的任何合并还进一步被限制，以使得在文献中提供的任何定义不被通过引用合并于此，除非明确地被包括于此。

为了针对本发明解释权利要求的目的，明确地意图的是，不援引35 U.S.C.的部分112、第六段的规定，除非在权利要求中陈述特定术语‌“用于……的部件‌”或‌“用于……的步骤‌”。

Claims (17)

1.一种传感器系统，包括：

偏置磁体，被配置为生成对于总磁场的偏置磁场贡献；

至少一个传感器管芯，被机械地耦合到所述偏置磁体；

一个或多个磁场传感器元件的第一集合，被布置在所述至少一个传感器管芯上，其中，所述第一集合中的所述一个或多个磁场传感器元件中的每一个被配置为感测在第一方向上的总磁场；以及

一个或多个磁场传感器元件的第二集合，被布置在所述至少一个传感器管芯上，并且被通过距离而与所述第一集合中的所述磁场传感器元件分离开，其中，所述第二集合中的所述一个或多个磁场传感器元件中的每一个被配置为感测在所述第一方向上的总磁场；

存储器，被配置为存储修正值的集合；以及

电路，被配置为提供输出信号，

其中，所述电路被配置为利用所述修正值来修正来自所述第一集合和所述第二集合中的磁场传感器元件的所感测的磁场中的至少一个，以获得第一集合输出和第二集合输出，并且将所述第一集合输出与所述第二集合输出组合以提供输出信号。

2.如权利要求1所述的传感器系统，其中，所述偏置磁体是径向对称的。

3.如权利要求1所述的传感器系统，其中，所述修正值被配置为使对于所述输出信号的偏置磁场贡献的效果最小化。

4.如权利要求1所述的传感器系统，其中，所述修正值被进一步配置为使对于所述输出信号的同类磁场贡献的效果最小化。

5.如权利要求1所述的传感器系统，其中，所述修正值的集合被配置为使得当所述传感器系统处于校准位置时，所述输出信号基本上处在极值或零值处。

6.如权利要求1所述的传感器系统，其中，所述存储器包括：具有与所述修正值的集合对应的阻抗的电阻器的集合或数字存储器。

7.一种磁场感测系统，包括：

至少一个传感器管芯；

偏置磁体，被配置为生成对于总磁场的偏置磁场贡献，所述偏置磁体和所述至少一个传感器管芯被机械地耦合；

一个或多个磁场传感器元件的第一集合，被布置在所述至少一个传感器管芯的表面上，其中，所述一个或多个磁场传感器元件的第一集合中的每个磁场传感器元件被配置为感测在第一方向上的总磁场；

一个或多个磁场传感器元件的第二集合，被布置在所述至少一个传感器管芯的表面上，并且与所述第一集合中的磁场传感器元件间隔开，其中，所述一个或多个磁场传感器元件的第二集合中的每个磁场传感器元件被配置为感测在所述第一方向上的总磁场；

存储器，被配置为存储修正值的集合；

电路，被配置为：

组合来自所述第一集合中的所述一个或多个磁场传感器元件中的每一个的所感测的磁场，以形成第一集合输出；以及

将所述第二集合中的所述一个或多个磁场传感器元件中的至少一个的所感测的磁场乘以所述修正值的集合中的至少一个，并且由此推导第二集合输出；以及

目标，被通过距离而与所述至少一个磁场传感器元件分离开，以使得与所述目标有关的所感测的磁场具有在所述一个或多个磁场传感器元件的第一集合处的第一场值以及在所述一个或多个磁场传感器元件的第二集合处的第二场值。

8.如权利要求7所述的磁场感测系统，其中，所述目标包括具有超过300的相对磁导率的部分。

9.如权利要求7所述的磁场感测系统，其中，所述目标围绕着其周缘具有交替的磁北极和磁南极。

10.一种校准磁传感器的方法，所述方法包括：

生成第一传感器集合信号，包括：

感测在第一传感器集合中的至少一个传感器元件中的每一个处的总磁场；以及

组合所述第一传感器集合中的至少一个传感器元件的所感测的磁场以形成所述第一传感器集合信号；

生成第二传感器集合信号，包括：

感测在第二传感器集合中的至少一个传感器元件中的每一个处的总磁场；

通过修正值的集合中的一个来加权所述第二传感器集合中的所述至少一个传感器元件的所感测的磁场中的每一个；以及

组合所述第二传感器集合中的所述至少一个传感器元件的被加权的磁场以形成所述第二传感器集合信号；以及

组合所述第一传感器集合信号和所述第二传感器集合信号以生成输出信号。

11.如权利要求10所述的方法，其中，组合所述第一传感器集合信号和所述第二传感器集合信号包括：组合所述第一传感器集合信号和所述第二传感器集合信号以减少同类磁场对于所述输出信号的贡献。

12.如权利要求10所述的方法，其中，组合所述第一传感器集合信号和所述第二传感器集合信号包括：组合所述第一传感器集合信号和所述第二传感器集合信号以减少来自偏置磁体的直接磁场贡献。

13.如权利要求12所述的方法，其中，所述第一传感器集合包括与所述第二传感器集合相比不同数量的传感器元件。

14.如权利要求10所述的方法，并且进一步包括：在存储器中存储所述修正值的集合。

15.如权利要求10所述的方法，并且进一步包括：将所述修正值的集合存储为阻抗值的集合。

16.如权利要求10所述的方法，其中，对于总磁场的偏置磁体贡献在所述第二传感器集合中的至少两个传感器元件上具有不同的值。

17.如权利要求10所述的方法，其中：

所述第一传感器集合检测在第一位置处的总磁场的第一磁场分量B1；

所述第二传感器集合检测在第二位置处的总磁场的第二磁场分量B2；以及

第三传感器集合检测在第三位置处的第三磁场分量B3；

第一磁场分量、第二磁场分量和第三磁场分量彼此平行；

所述方法进一步包括：

限定修正值x；以及

根据函数B1-xB2-(1-x)B3来组合所述第一磁场分量、第二磁场分量和第三磁场分量。