CN107218954B - 磁传感器系统 - Google Patents

Abstract

本文提供了用于线性测量系统的改善的磁传感器系统。磁传感器可以被定位为从位于两个磁体之间的中心线偏置。两个磁体可以取向为提供相反的极性。由于磁传感器穿过与磁体平行并且与中心线平行的路径，传感器可以检测由两个磁体提供的磁通量密度。从中心线偏置磁传感器可以提高磁传感器的线性范围，由此提高由磁传感器基于所检测的磁通量密度产生的输出信号的可靠性和准确性。

Description

磁传感器系统

技术领域

本公开总体涉及磁传感器系统的领域，更具体地，涉及使用磁传感器的线性测量系统。

背景技术

在许多传统测量系统中，使用了磁传感器(诸如霍尔传感器)。例如，对于用于座椅扣的传统拉力传感器，可以使用霍尔传感器和两个磁体来产生指示拉力的变化水平的输出信号。典型地，在这样的系统中，霍尔传感器位于两个磁体的中心。随着拉力的施加，霍尔传感器沿着两个磁体之间的中心线线性地行进，并且产生输出信号。

许多传统磁传感器系统(包括许多传统拉力传感器)的线性受到传感器和磁体的布置的限制。具体地，传感器的线性经常被限制在距两个磁体的中点非常近的位置。在这样的传统系统中的这一有限的线性范围限制了由磁传感器进行的测量的可靠性和准确性，由此限制了这样的传统系统的有用性。

为了提高传统磁传感器系统的线性范围，可以使用较大的磁体。然而，使用较大的磁体可能引入显著的尺寸负担，而尺寸负担在这样的系统的设计和使用期间必须被考虑。在许多实例中，采用较大的磁体使传统磁传感器系统不能配合在这样的系统被典型用于的紧凑的空间或者受约束的空间中。

发明内容

提供这一发明内容来以简化的形式介绍一系列概念，这些概念以下在具体实施方式中被进一步描述。这一发明内容不意图识别所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不意图作为确定所要求保护的主题的范围的帮助。

于是，需要可以提供扩大的线性范围而不需要较大的磁体的磁传感器系统。

各种实施例总体涉及具有扩大的线性范围的改善的磁传感器系统。各种实施例提供可以被应用于任何测量系统(包括线性位移或线性距离测量系统)的具有扩大的线性范围的改善的磁传感器系统。各种实施例提供包括一个或多个传感器以及两个或更多个磁体的磁传感器系统。各种实施例提供包括从位于两个具有相反极性的磁体之间的中心线偏置的传感器的磁传感器系统。各种实施例提供包括第一传感器和第二传感器的磁传感器系统，其中第一传感器从位于两个具有相反极性的磁体之间的中心线偏置，第二传感器在与第一传感器相反的方向上从中心线偏置。

附图说明

通过示例的方式，现在将参考附图描述所公开的装置的具体实施例，其中：

图1例示了传统磁传感器系统。

图2例示了第一示例性磁传感器系统。

图3例示了由在图2中描绘的第一示例性磁传感器系统提供的扩大的线性范围。

图4例示了第二示例性磁传感器系统。

图5例示了在图2中描绘的第一示例性磁传感器系统和在图4中描绘的第二示例性磁传感器系统的可能的变化。

图6例示了第三示例性磁测量系统。

图7例示了由在图6中描绘的第三示例性磁传感器系统提供的扩大的线性范围。

图8例示了第四示例性磁传感器系统。

图9例示了本公开的磁传感器系统的示例性结果。

图10例示了用于本公开的磁传感器系统的多个磁体的示例性布置。

具体实施方式

现在，以下将参考示出优选的实施例的附图，更充分地描述本公开。然而，可以以许多不同的形式实施本公开，并且不应该认为本公开限于本文阐述的实施例。相反地，提供这些实施例以使得本公开将是全面并且完整的，并且将把本公开的范围完全传递给本领域技术人员。在所有附图中，相似的附图标记指相似的元件。

图1例示了传统磁传感器系统100。传统磁传感器系统100包括第一磁体102、第二磁体104和磁传感器106。第一磁体102和第二磁体104可以以距离108分开。如在图1中示出的，对于第一磁体102和第二磁体104中的每个的北极(north pole)和南极(south pole)，第一磁体102和第二磁体104可以以相对于彼此相反的方式取向。这样，第一磁体102和第二磁体104可以被考虑为具有相反的极性。

磁传感器106可以位于第一磁体102和第二磁体104之间的中间。磁传感器106可以穿过路径110。路径110可以与第一磁体102和第二磁体104平行。路径110可以等分距离108，以使得传感器106以相同的距离与第一磁体102和第二磁体104中的每个分开。

磁传感器106可以检测由第一磁体102和第二磁体104提供的磁通量密度。由第一磁体102和第二磁体104提供的磁通量密度可以沿着路径110变化。于是，在传感器106穿过路径110时，传感器106可以检测磁通量密度的改变。传感器106可以基于检测的磁通量密度和/或磁通量密度的改变产生信号。

由传感器106产生的信号的线性范围显著地受到传统磁传感器系统100的布置的限制。这样，在传统磁传感器系统100中，仅在传感器106限于第一磁体102和第二磁体104的中点附近的位置时，传感器106可以可靠地输出线性信号。这一有限的线性范围极大地减少了传统磁传感器系统100在所需要的距离上基于测量的磁通量密度可靠地提供信号的能力。为了提高线性范围，可以增大第一磁体102和第二磁体104的尺寸。然而，在这样做时，传感器106的移动可能变得过于受约束并且/或者传统磁传感器系统100可能变得太大而不能被用于磁传感器系统被典型用于的受限的区域。

图2例示了示例性磁传感器系统200。示例性磁传感器系统200包括第一磁体202、第二磁体204和磁传感器206。磁传感器206可以是用于检测或测量磁通量密度的任何类型的传感器，诸如霍尔传感器。

如在图2中示出的，第一磁体202和第二磁体204以间隙距离208分开。第一磁体202和第二磁体204可以具有相同的尺寸和形状。作为示例，第一磁体202和第二磁体204可以是圆柱形磁体或者可以是矩形磁体。第一磁体202和第二磁体204可以取向为或定位为彼此平行。

为了便于解释，在图2中提供了取向轴210。如作为示例并且仅为了说明的目的示出的，取向轴210包括“x”轴和“y”轴，其可以被考虑为分别表示水平方向和竖直方向。如所示出的，第一磁体202和第二磁体204可以相对于“x”轴水平地分开。第一磁体202和第二磁体204还可以相对于“y”轴竖直地分开。

等值线212可以表示由第一磁体202和第二磁体204提供的磁通量密度的分量。作为示例，等值线212可以表示由第一磁体202和第二磁体204提供的磁通量密度的“x”分量的幅值的变化(相对于竖直轴210)。传感器206可以测量由等值线212表示的磁通量密度的变化。就是说，传感器206可以测量由等值线212表示的磁通量密度的“x”分量。

作为示例，第一磁体和第二磁体可以是具有相同尺寸的圆柱形磁体，其直径近似为4.4毫米(mm)并且长度为6mm。进一步地，磁体之间的间隙距离208可以近似为5.0mm。此外，等值线212可以表示在从-0.4特斯拉(T)到0.4T的范围中的磁通量密度的x分量(使得不示出幅值大于0.4T或小于-0.4T的磁通量密度的x分量的等值线)。在图2中示出的“+”和“-”符号可以分别表示由第一磁体202和第二磁体204提供的磁通量密度的x分量的正值和负值。

如在图2中示出的，第一磁体202和第二磁体204可以取向为彼此相反。具体地，第一磁体202可以取向为使其北极向上取向(相对于取向轴210)，并且第二磁体204可以取向为使其北极向下取向(相对于取向轴210)。可以将第一磁体202的取向(如在图2中示出的)考虑为第一取向或状态，并且可以将第二磁体204的取向(如在图2中示出的)考虑为第二取向或状态。这样，第一磁体202可以与提供第一极性(或者根据第一极性取向)相关联，并且第二磁体204可以与提供第二极性(或者根据第二极性取向)相关联。于是，如在图2中示出的，第一磁体202和第二磁体204可以取向为具有相对于彼此相反的极性。

图2进一步示出了中心线或中心路径214、左线或左路径216以及右线或右路径218。仅为说明和解释的目的，“左”线216和“右”线218被考虑为这样取向(例如，相对于取向轴210)。中心线214可以与第一磁体202和第二磁体204平行。作为示例，中心线214可以与第一磁体202和第二磁体204的中心竖直轴平行。中心线214可以位于第一磁体202和第二磁体204之间的中心，以使得中心线214和第一磁体202之间的距离与中心线214和第二磁体204之间的距离相等(例如，中心线214可以等分间隙距离208)。

左线216可以从中心线214偏置。具体地，左线216可以以距离220从中心线214偏置。如在图2中示出的，左线216可以位于相对于中心线214，距第一磁体202较近的位置。

相似地，右线218可以从中心线214偏置。具体地，右线218可以以距离222从中心线214偏置。如在图2中示出的，右线218可以位于相对于中心线214，距第二磁体204较近的位置。

偏置距离220和222可以是任何距离。例如，偏置距离220和222可以相等，以使得左线216从中心线214偏置的量与右线218和中心线214之间的偏置相等。左线216和右线218可以与中心线214平行，并且因此也与第一磁体202和第二磁体204平行(例如，与第一磁体202的中心竖直轴和第二磁体204的中心竖直轴平行)。作为示例，偏置距离220可以近似为1.25mm，并且偏置距离222也可以近似为1.25mm。

对于示例性磁传感器系统200，传感器206可以被沿着由右线218示出的路径定位(如在图2中示出的)，或者可以被沿着由左线216示出的路径定位。这样，左线216和右线218每个都可以被考虑为传感器线。传感器线216和218被布置使得在传感器206位于传感器线216或218上时，传感器206将与两个磁体202和204中的一个较近。例如，在传感器206位于传感器线216上时，对于沿着传感器线216的所有位置，传感器206将保持距第一磁体202近于第二磁体204。相似地，在传感器206位于传感器线218上时，对于沿着传感器线218的所有位置，传感器206将保持距第二磁体204近于第一磁体202。

为了测量或检测由第一磁体202和第二磁体204提供的磁通量密度(或者磁通量密度的改变)，当第一磁体202和第二磁体204保持在固定的或静止的位置时，传感器206可以被沿着传感器线214和216中的任一条移动。替代地，当第一磁体202和第二磁体204被一致移动时，传感器206可以位于传感器线216或218中的任一条上，并且可以保持在固定的或静止的位置。在这样的场景下，第一磁体202和第二磁体204可以沿着与传感器线216和218平行的路径(沿着第一磁体202和第二磁体204的中心竖直轴)移动。

作为示例，第一磁体202和第二磁体204的位置可以被相对于传感器206固定。进一步地，可以将传感器206定位为穿过由传感器线218指示的路径。当传感器206穿过由传感器线218指示的路径时，传感器206可以测量或检测由第一磁体202和第二磁体204提供的磁通量密度(例如，磁通量密度的x分量)。传感器206可以基于检测的磁通量密度产生或生成电信号。例如，传感器206可以对应于相对较弱的检测的磁通量密度，产生幅值相对较低的信号，并且可以对应于相对较强的检测的磁通量密度，产生幅值相对较高的信号。如在图2中示出的，作为示例，传感器206可以在传感器线218的下端处检测磁通量密度的负值，并且可以在传感器线218的上端处检测磁通量密度的正值(例如，相对于取向轴210)。

与传感器206位于中心线214上时相比(或者与传统磁测量系统100的传感器106相比)，传感器206位于传感器线216或218中的一个上时，可以具有扩大的线性范围。不管传感器206是否被相对于第一磁体202和第二磁体204的移动固定，或者不管传感器206相对于第一磁体202和第二磁体206的固定的定位是否移动，均可提供传感器206的扩大的线性范围，其中该扩大的线性范围由传感器206位于传感器线216或218中的一个上提供。如以上提及的，如在图2中示出的，传感器206可以测量磁通量密度/磁场的x分量。

与中心线214相比，通过将传感器线216和218取向为穿过或覆盖等值线212的较大的在等值线212之间具有尺寸相同或相似的间隙或距离的区域，可以为传感器206提供扩大的线性范围。等值线212可以表示由第一磁体202和第二磁体204提供的磁通量密度(例如，磁通量密度的x分量)的不同幅值。于是，相邻的等值线212之间的间隙或距离可以表示相邻的等值线212之间的幅值的不同。在相邻的等值线212之间的间隙保持固定或近似为相同尺寸时，在这样的区域上，与在间隙距离变化的区域上相比，由传感器206产生的信号可以保持线性或较接近线性。

作为示例，在图2中示出了中心线214的等值线间隙距离224。如可以在图2中看出的，等值线间隙距离224(在图2中示出为“ΔY”)在沿着第一磁体202和第二磁体204之间的中心线214的中心区域中保持完全均匀。然而，在中心线214的顶端和底端处，等值线212之间的间隙增大，使得等值线间隙距离224可观地变化。由于传感器的线性范围依赖于间隙距离224保持近似均匀，穿过中心线214的传感器将具有非常有限的线性范围。

相反地，与中心线214相比，由传感器线216和218穿过的等值线212之间的间隙在较长的距离上保持近似均匀，特别是在传感器线216和218的端部处。就是说，与中心线214相比，等值线212之间的间隙在传感器线216和218的端部处保持更均匀。结果是，在传感器206沿着传感器线216或218中的一个测量磁通量密度时，与沿着中心线214测量磁通量密度相比，扩大了传感器的线性范围。

于是，磁传感器系统200提供增进的线性磁测量系统。与传统磁传感器系统100相比，通过将传感器206定位为从中心线214偏置，可以扩大传感器206的线性范围(例如，就检测磁通量密度与产生指示检测的磁通量密度的输出信号之间的关系而言)。

图3例示了由示例性磁传感器系统200提供的扩大的线性范围。具体地，图3相对于沿着中心线214以及传感器线216和218的距离示出测量的磁通量密度(例如，磁通量密度的x分量)。曲线302可以表示由沿着中心线214定位的传感器测量的磁通量。曲线302的线性范围由第一端306-A和第二端306-B指示，并且表示位于中心线214上的传感器的线性范围。相较而言，曲线304可以表示由沿着传感器线216或218定位的传感器(例如，传感器206)测量的磁通量。曲线304的线性范围由第一端308-A和第二端308-B指示，并且表示位于传感器线216或218上的传感器(例如，传感器206)的线性范围。曲线302和30可以基于以上讨论的示例性圆柱形磁体的形状和尺寸(例如，直径为4.4mm并且长度为6mm的圆柱形)、示例性间隙距离208(5.0mm)以及示例性偏置距离220和222(各1.25mm)。

如在图3中示出的，曲线304的线性范围大于或长于曲线302的线性范围。具体地，位于传感器线216或218中的一个上的传感器的线性范围大于(例如，就距离而言)位于中心线214上的传感器的线性范围。因此，位于传感器线216或218上的传感器可以提供指示在较长的距离范围上保持线性的磁通量密度的信号，由此，与由传感器沿着中心线214进行的这样的测量相比，提高了磁通量密度测量的可靠性、有用性和/或准确性。对于示例圆柱形磁体尺寸、间隙距离和偏置距离，在传感器206位于传感器线216或218上时，与由传统磁传感器系统100提供的传感器(例如，在传感器被沿着中心线214定位时)的线性范围相比，可以将传感器206的线性范围扩大近似25％。

磁传感器系统200可以被用于任何基于生成指示磁场密度改变的信号的测量系统。磁场密度改变可以被转化成有用的电信号，例如，该电信号可以告知车辆的司机或乘员的重量，或者可以指示座椅安全带的拉力(例如，座椅安全带是否被扣上或者是否太紧或太松)。总体而言，在图2中示出的传感器206可以基于所检测的依赖于传感器206相对于第一磁体202和第二磁体204的取向的磁通量密度产生或提供信号，从而提供关于这样的定位的有用的信息。这样，磁测量系统200(以及如本文所描述的本公开的任何磁测量系统)可以被用于任何距离或位移测量系统。

图4例示了第二示例性磁传感器系统400。如所示出的，第二示例性磁传感器系统400与第一示例性磁传感器系统200相似，但包括第二传感器402。第二传感器402被沿着传感器线216定位。第二传感器402可以是任何磁传感器，包括例如霍尔传感器。

磁传感器系统400可以与磁传感器系统200相似地作用和运行。然而，在磁传感器系统400中，传感器206和402中每个都可以测量或检测由磁体202和204提供的磁通量密度。具体地，第一传感器206和第二传感器402每个都可以测量磁通量密度，使得测量的磁通量密度的x分量可以被相加，并且测量的磁通量密度的y分量可以被抵消。

总体而言，对于许多磁传感器系统，检测和测量磁通量密度的一个分量(例如，x分量)而忽略磁通量密度的第二个分量(例如，y分量)，是所期望的。例如，对磁通量密度的y分量的非期望的检测可能负面地影响对磁通量密度的x分量的准确测量。在各种磁传感器系统中，磁体和/或磁传感器之间的未对齐(例如，在制造中或者由于随着时间的磨损和损坏)可能导致磁传感器得到或检测到非期望的磁通量密度的y分量。

通过提供两个传感器206和402，磁传感器测量系统400减轻了这一风险。作为示例，传感器206和402每个都可以测量由磁体202和204提供的环境的磁通量密度。进一步地，由传感器206和402检测的所测量的磁通量密度的x分量可以被相加地测量，而由传感器206和402检测的磁通量密度的y分量可以被抵消。

例如，由传感器206测量的磁通量密度可以具有第一分量和第二分量，分别对应于所期望的x分量测量值和非期望的y分量测量值。进一步地，由传感器402测量的磁通量密度也可以具有第一分量和第二分量，分别对应于所期望的x分量测量值和非期望的y分量测量值。利用磁传感器系统400，这些第一测量分量(检测的磁通量密度的x分量)可以被相加地测量，而第二测量分量(检测的磁通量密度的y分量)可以被抵消(例如，通过从来自传感器402的y分量测量值中减去来自传感器206的y分量测量值)。在这样做时，磁传感器测量系统400可以提供改善的磁通量密度测量。

图5例示了在磁测量系统200和400中描绘的传感器206和/或402的位置的可能的变化。图5示出了第一平面502、第二平面504和第三平面506。平面502-506可以与取向轴210(为了说明的目的在图5中示出)垂直。就是说，平面502-506可以与如在例如图2和4中示出的等分第一磁体202和第二磁体204并且包含中心线214的平面垂直。平面502可以对应于中心线214。平面504可以对应于左传感器线516。平面506可以对应于右传感器线218。具体地，平面502-506可以分别指示中心线214和传感器线516和518的与取向轴210垂直(并且因此与如在图2和4中示出的等分第一磁体202和第二磁体204并且包含中心线214的平面垂直)的定位的范围。

为了说明的目的，示出右传感器线218用于参考。平面506可以包括右线218。如以上提及的，平面506可以与取向轴210垂直。作为示例，平面506可以表示在右传感器线218沿着“z”方向的放置的可能的变化。平面506(表示在“z”方向上的变化)可以与等分第一磁体和第二磁体202(例如，并且包括磁体202和204中的每个的中心竖直轴)并且与取向轴210平行(并且可以包括中心线214)的平面垂直。根据本公开，传感器206可以沿着平面506从右传感器线218偏置。例如，传感器206可以沿着偏置线508以距离510偏置。替代地，作为示例，传感器206可以沿着偏置线512以一定的距离在相反的方向上偏置。偏置距离510可以是任何距离，例如1.25mm。

整体而言，图5意图在三维中示出磁测量系统200和400中的传感器206和/或402的定位的变化(并且用于以下描述的本公开的进一步的磁传感器系统)。总体而言，传感器206和402可以在与等分第一磁体202和第二磁体204并且与取向轴210平行的平面垂直的方向上偏置。作为示例，传感器206和/或402可以沿着这一第三轴偏置近似等于或小于偏置距离220和/或222的量。例如，对于传感器206，偏置距离222可以是1.5mm，并且偏置距离510还可以是1.25mm。这样，传感器206可以被沿着传感器线508(或传感器线512)定位，用于测量磁通量密度。传感器402的定位可以相似地变化。如所示出的，平面506可以包含线508、218和512。这样，平面506可以与如例如在图2和4中描绘的包含线214、216和218的平面垂直。

图6例示了第三示例性磁测量系统600。如在图6中示出的，磁测量系统600与磁测量系统200相似，并且相似地作用。然而，对于磁测量系统600，第一磁体202和第二磁体204的取向与用于磁测量系统200的如在图2中示出的第一磁体202和第二磁体204之间的取向不同。具体地，第一磁体202根据第三取向或状态来取向，使其北极被定位为相对于其南极距传感器线216较近。相似地，第二磁体204根据第四取向或状态来取向，使其北极被定位为相对于其南极距传感器线218较近。

如在图6中示出的，第一磁体202和第二磁体204的定位和取向导致第一磁体202和第二磁体204具有相反的极性。进一步地，与磁测量系统200相反，如在图6中描绘的，传感器206可以沿着y分量(相对于取向轴210)测量磁通量密度的变化。如在图6中示出的，磁体202和204的取向使得磁体的北极和南极被取向为与传感器线214平行。相反地，如在图6中示出的，磁体202和204的取向使得磁体的北极和南极被取向为与传感器线214垂直。在这两种布置中，可以考虑磁体202和204被布置为具有不同的极性。

由取向如图6的磁体202和204提供的磁通量密度可以与由取向如图2的磁体202和204提供的磁通量密度不同。具体地，图2例示了磁通量密度的x分量，而图6例示了磁通量密度的y分量。这样，如在图6中描绘的，由磁体202和204提供的磁通量密度变化由等值线610表示(对应于在图2中示出的等值线212)。作为示例，等值线610可以表示在从-0.4T到0.4T的范围中的由图6中的磁体202和204提供的磁通量密度的y分量(使得不示出幅值大于0.4T或小于-0.4T的磁通量密度的y分量的等值线)。

如相关于图2所讨论的，磁测量系统600的第一磁体202和第二磁体204的形状和尺寸、间隙距离208、偏置距离220和222以及其它特征可以变化。作为示例，磁体202和204可以是直径近似为4.4mm并且长度近似为6mm的圆柱形磁体，其间隙距离208为5.0mm并且偏置距离220和222各为1.5mm。

如同磁测量系统200，磁测量系统600也可以提供传感器206的增进的或扩大的线性范围。这可以基于间隙距离604(在图6中示出为“ΔY”)例示。如可以在图6中看出的，间隙距离604在沿着中心线214的中心区域中保持完全均匀，其中中心线214在第一磁体202和第二磁体204之间。然而，在中心线214的顶端和底端处，等值线602之间的间隙增大，使得间隙距离604可观地变化。相反地，与中心线214相比，由传感器线216和218穿过的等值线602之间的间隙在较长的范围上保持近似均匀，特别是在传感器线216和218的端部处。就是说，与中心线214相比，等值线602之间的间隙在传感器线216和218的端部处保持更均匀。结果是，在传感器206沿着传感器线216或218中的一个测量磁通量密度时，与沿着中心线214测量磁通量密度相比，传感器的线性范围扩大。

图7例示了由示例性磁传感器系统600提供的扩大的线性范围。具体地，图7相对于沿着中心线214以及传感器线216和218的距离示出测量的磁通量密度(例如，磁通量密度的y分量)。曲线702可以表示由沿着中心线214定位的传感器测量的磁通量。曲线702的线性范围由第一端706-A和第二端706-B指示，并且表示位于中心线214上的传感器的线性范围。相较而言，曲线704可以表示由沿着传感器线216或218定位的传感器(例如，传感器206)测量的磁通量。曲线704的线性范围由第一端708-A和第二端708-B指示，并且表示位于传感器线216或218上的传感器(例如，传感器206)的线性范围。

如在图7中示出的，曲线704的线性范围大于或长于曲线702的线性范围。具体地，位于传感器线216或218中的一个上的传感器的线性范围大于(例如，就距离而言)位于中心线214上的传感器的线性范围。因此，位于传感器线216或218上的传感器可以提供指示在较长的距离范围上保持线性的磁通量密度的信号，由此，与由传感器沿着中心线214进行的这样的测量相比，提高了磁通量密度测量的可靠性、有用性和/或准确性。对于以上相关于图6陈述的示例性圆柱形磁体尺寸、间隙距离和偏置距离，在传感器206位于传感器线216或218上时，与由传统磁传感器系统100提供的传感器(例如，在传感器被沿着中心线214定位时)的线性范围相比，可以将传感器206的线性范围扩大近似30％。

图8例示了第四示例性磁传感器系统800。如所示出的，第四示例性磁传感器系统800与第三示例性磁传感器系统600相似，但包括第二传感器802。第二传感器802被沿着传感器线216定位。第二传感器802可以是任何磁传感器，包括例如霍尔传感器。如相关于磁传感器系统400解释的，通过包括两个传感器，第四示例性磁传感器系统800可以改善对由第一磁体202和第二磁体204提供的磁通量密度的第一分量(例如，如相关于图8示出的y分量)的检测，而减少来自对磁通量密度的第二分量(例如，如相关于图8示出的x分量)的检测的不需要的影响。

传感器206和802每个都可以测量由磁体202和204提供的环境的磁通量密度。具体地，由传感器206和802检测的磁通量密度的y分量可以被相加地测量，而由传感器206和802检测的磁通量密度的x分量可以被抵消。例如，由传感器206测量的磁通量密度可以具有第一分量和第二分量，分别对应于所期望的y分量测量值和非期望的x分量测量值。进一步地，由传感器802测量的磁通量密度也可以具有第一分量和第二分量，分别对应于所期望的y分量测量值和非期望的x分量测量值。利用磁传感器系统800，这些第一测量分量(检测的磁通量密度的y分量)可以被相加地测量，而第二测量分量(检测的磁通量密度的x分量)可以被抵消(例如，通过从来自传感器802的x分量测量中减去来自传感器206的x分量测量)。在这样做时，磁传感器测量系统800可以提供改善的磁通量密度测量。

图9例示了本公开的磁传感器系统的示例性结果。曲线902示出了由磁传感器产生的信号与传感器相对于两个相同磁体的竖直位移之间的关系。由磁传感器产生的信号基于由传感器检测的磁通量密度。为了产生示例性结果，将霍尔传感器放置在从分开两个相同磁体的中心线偏置0.22mm并且从通过两个磁体的中心的平面偏置0.55mm处。传感器相对于磁体移动。对于传感器相对于两个磁体的各种竖直位移，记录由传感器产生的信号，得到曲线902。如在图9中示出的，曲线902是线性的，指示随着传感器穿过由测试磁体提供的磁通量密度时，由测试传感器产生的输出信号是线性的。

图10例示了可以被用于如本文描述的本公开的磁传感器系统的多个磁体500的示例性布置。如在图10中示出的，示出了四个磁体：第一磁体1002、第二磁体1004、第三磁体1006和第四磁体1008。磁体1002-1008可以近似为相同的尺寸和形状。作为示例，磁体1002-1008中的每个都可以是圆柱形磁体。替代地，磁体1002-1008可以是矩形磁体。如在图5中进一步示出的，为了说明和解释的目的，也示出示例性取向轴1010。取向轴包括“x”、“y”和“z”方向，以例示磁体1002-1008的三维布置。

如在图10中示出的，磁体1002-1008中的每个都竖直取向(例如，相对于取向轴1010的y轴)，但并非限制为如此。第一磁体1002和第二磁体1004相似地取向，使得磁体1002和1004的北极位于磁体1002和1004的南极上方。第三磁体1006和第四磁体1008也相似地取向，使得磁体1006和1008的南极位于磁体1006和1008的北极上方。第一磁体1002和第二磁体1004可以被考虑为以第一方式取向，以提供第一极性，并且第三磁体1006和第四磁体1008可以被考虑为以第二方式取向，以提供相反的第二极性。

在沿着取向轴1010的z轴方向看时，第二磁体1004可以对应于第一磁体202并且第四磁体1008可以对应于如例如在图2中描绘的第二磁体204。然后，可以将第一磁体1002和第三磁体1006看作位于磁体1004和1008之后的相似地取向的磁体。

在图10中示出的布置1000可以被用于本文描述的磁测量系统。例如，磁测量系统200和400可以被修改为包括布置1000。进一步地，作为示例，如本文所描述的，通过调整磁体1002-1008的取向，磁测量系统600和800可以被修改为包括布置1000(例如，通过使磁体1002-1008的北极水平取向并且指向彼此)。可以将布置1000扩大到附加的磁体，并且不限于如所示出的四个磁体。进一步地，根据本公开，一个或多个传感器可以位于磁体1002-1008的中心，使得一个或多个传感器从与磁体1002-1008中的每个的距离相等的中心竖直轴偏置。在这样做时，相对于根据本文描述的原理的多种磁布置，可以在磁传感器的传统定位上增进一个或多个传感器的线性范围。

根据本公开，两个或更多个磁体之间的间隙距离(例如，在本文描述的系统中)可以基于在系统中使用的磁体的尺寸。进一步地，传感器从中心线的任何偏置(例如，在与中心线相同的平面内或者与该平面垂直)可以基于磁体的尺寸和/或间隙距离的尺寸，由此使得能够定位一个或多个传感器线，从而扩大在本文描述的系统中使用的传感器的线性范围。

虽然本公开参考了一定的实施例，但是对所描述的实施例进行多种修改、更改和改变而不背离本公开在所附权利要求中限定的包围和范围，是可能的。于是，本公开并不意图限定所描述的实施例，而是意图具有由以下权利要求的语言及其等价物限定的充分的范围。

Claims (8)

1.一种磁传感器系统，包括：

第一磁体，

第二磁体，所述第二磁体以间隙距离与所述第一磁体分开；

第一磁传感器；以及

第二磁传感器，所述第一磁传感器沿着第一传感器线定位，所述第一传感器线从中心线偏置并且与所述中心线平行，所述中心线位于所述第一磁体和所述第二磁体之间并且与所述第一磁体和所述第二磁体平行，所述第二磁传感器沿着第二传感器线定位，所述第二传感器线从所述中心线偏置并且与所述中心线平行，并且所述第二传感器线在所述中心线的与所述第一传感器线相反的一侧上，其中所述第一磁传感器和所述第二磁传感器中的每个分别沿着所述第一传感器线和所述第二传感器线基于由所述第一磁体和所述第二磁体提供的磁通量密度产生输出信号；

其中，所述第一磁体和所述第二磁体相对于所述第一磁传感器和所述第二磁传感器的位置可以通过以下中的至少一个改变：

沿着所述第一传感器线和所述第二传感器线一致地移动所述第一磁传感器和所述第二磁传感器；以及

沿着平行于所述第一传感器线和所述第二传感器线的路径一致地移动所述第一磁体和所述第二磁体。

2.根据权利要求1所述的磁传感器系统，其中所述第一磁传感器和所述第二磁传感器是霍尔传感器。

3.根据权利要求1所述的磁传感器系统，其中所述第一磁体取向为具有第一极性并且所述第二磁体取向为相对于所述第一磁体具有相反的第二极性。

4.根据权利要求3所述的磁传感器系统，其中所述第一磁体和所述第二磁体的北极和南极取向为与所述第一传感器线和所述第二传感器线平行。

5.根据权利要求3所述的磁传感器系统，其中所述第一磁体和所述第二磁体的北极和南极取向为与所述第一传感器线和所述第二传感器线垂直。

6.根据权利要求1所述的磁传感器系统，其中所述第一传感器线和所述第二传感器线中的每个在与包含所述中心线并且等分所述第一磁体和所述第二磁体的平面垂直的相同方向上偏置。

7.根据权利要求6所述的磁传感器系统，其中所述第一传感器线和所述第二传感器线在与包含所述中心线并且等分所述第一磁体和所述第二磁体的所述平面垂直的所述相同方向上偏置近似等于或小于每个传感器线从所述中心线偏置的距离的量。

8.根据权利要求1所述的磁传感器系统，其中由所述第一磁传感器测量的所述磁通量密度的第一分量与由所述第二磁传感器测量的所述磁通量密度的第一分量相加，并且由所述第一磁传感器测量的所述磁通量密度的第二分量被由所述第二磁传感器测量的所述磁通量密度的第二分量抵消，从而形成结合的磁通量密度测量。

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