CN109633505A - 磁传感器灵敏度匹配校准 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了磁传感器灵敏度匹配校准。磁传感器装置包括：具有表面的衬底；第一磁传感器，设置在表面上的、表面上方的或与表面直接接触的第一位置处，第一磁传感器检测磁场；第二磁传感器，设置在表面上的、表面上方的或与表面直接接触的第二位置处，第二位置与第一位置不同，第二磁传感器检测磁场；一个或多个电感器，设置在衬底的表面上方，并且被定位为向第一磁传感器和第二磁传感器提供磁场；和磁传感器控制器，具有用于控制第一磁传感器、第二磁传感器和一个或多个电感器的控制电路；其中控制电路包括适于以下操作的电路：控制第一磁传感器和第二磁传感器测量相应的磁场，并控制一个或多个电感器提供相应的磁场；计算相对灵敏度匹配值。

Description

磁传感器灵敏度匹配校准
技术领域
本发明涉及集成磁传感器校准。
背景技术
传感器在电子设备中广泛用于测量环境属性并报告测量的传感器值。特别地，磁传感器用于测量磁场，例如在运输系统如汽车中或者在便携式电子设备中。磁传感器可以包括霍尔效应传感器，所述霍尔效应传感器产生与施加的磁场成比例的输出电压，或者电阻响应外部磁场而变化的磁阻材料。也使用磁感和磁通门传感器。例如，美国专利号6,545,462描述了一种传感器，其用于检测具有磁通量集中器和霍尔元件的磁场的方向。霍尔元件布置在磁场集中器边缘的区域中。
其他磁系统与导电线圈集成在一起，例如缠绕在形成螺线管的螺旋中的导线。通过向螺线管施加电流，形成可由磁传感器检测的磁场。各种螺线管可以在螺旋中具有不同的材料，例如空气磁芯或铁磁芯，例如铁。其他设计使用磁铁来提供磁场。
美国专利号5,831,431说明了一种用于检测导磁材料的微型线圈装置。在这种设计中，磁芯设置在衬底平面中或平行于衬底平面，线圈缠绕在磁芯截面的周围，使得线圈的至少一部分伸出衬底平面。相反，美国专利号6,404,192公开了一种集成平面磁传感器，该传感器具有形成在平面绕组中的激励线圈，该平面绕组使用集成电路技术在半导体衬底上制成。提供的扁平检测线圈具有不同结构。美国专利公开号2015/0316638也描述了一种平面线圈。WO2006067100描述了一种具有调制磁场的磁阻传感器。EP1407945描述了一种具有磁传感器和两块磁体的磁传感器系统，所述两块磁体向传感器提供磁场以克服杂散的外部磁场。
来自磁传感器的测量值会随着时间而变化，即使在相同的磁场下，也能提供不同的传感器测量值。例如，磁场测量值可以偏离期望的标称值，灵敏度可以变化，使得测量值是期望值的倍数(大于或小于1)，或者两者兼有。磁传感器响应的这些变化可能有多种原因，包括环境操作条件的变化，例如温度或湿度，磁传感器材料的变化，包括由于老化导致的导磁材料的变化，寄生效应，例如环境温度变化，或者磁传感器或安装磁传感器的组件上的机械应力。因此，重要的是校准磁传感器，以便在磁传感器首次投入使用时以及在操作期间，提供精确的测量结果，例如定期地地或者当打开或使用磁传感器时。此外，在校准期间或操作中可能存在杂散外部环境磁场，这使得精确测量期望磁场的过程复杂化。而且，由于制造工艺和材料的变化，以及材料和运行老化，不同的磁传感器可以具有不同的性能和对磁场的灵敏度，使得对相同磁场的测量可以产生不同的测量值。
因此，通常会在使用磁传感器之前对其校准，以消除或至少减少任何不精确、测量不准确或干扰，例如制造过程中的过程分散、由控制磁传感器的电路引起的磁干扰、由外部原因引起的干扰(例如扬声器、电池、铁磁元件)，以及对温度或时间的依赖。校准通常包括为磁力计(例如三轴位置传感器)的每个检测轴选择一组合适的增益和偏移值。通常在制造过程中或者在将设备安装在将要使用该设备的仪器中(例如，在汽车的导航系统中)时实施校准方法。
已知存在多种磁传感器校准方法，其依赖于磁传感器绝对灵敏度的校准，即磁传感器对外部施加的磁场的响应，例如由集成螺线管产生的磁场。校准可以通过连续增益校准回路来完成，例如电子放大器，其增益被设置为响应已知的外部磁场匹配期望值。一些校准方法通过物理移动传感器并进行一组测量来校准设备。例如，美国专利号8,240,186描述了用于校准磁传感器的技术，该技术通过使用一个或多个磁传感器在传感器绕轴旋转时采样至少四个数据点，执行数学运算以获得测量值的偏移值，并用偏移值校正测量的场值以校准仪器。磁传感器可以在空间上分离，并由控制器控制。美国专利号7,835,879发现了多个解决方案集，并从这些解决方案中进行选择。美国专利号8,825,426通过操作期间的运动来进行不同的磁场测量，并将测量的数据点拟合到椭圆体上来计算磁场。美国专利申请公开号2014033696也采用椭圆体模型。
另一种提供用于校准的传感器运动的方法使用产生的磁场，例如使用如美国专利号7,259,550中描述的磁体，其中磁校准装置包括至少一个待校准的磁传感器，例如霍尔传感器。至少一个线圈卡可拆卸地连接，并包括三个彼此基本正交的线圈。磁体产生一个基本均匀且恒定的校准磁场，旋转器在校准磁场中围绕两个基本正交的轴旋转所述卡。美国专利申请公开号20090072815描述了一种磁传感器装置，包括至少一个用于产生磁激励场的磁激励场发生器和至少一个用于产生磁校准场的磁校准场发生器。至少一个磁传感器元件测量由磁粒子响应磁激励场和/或磁校准场而产生的磁反应场。评估测量值以校准磁传感器元件。
美国专利号9,547,050公开了包括磁场产生电路的另一种磁传感器设计，其中由电子设备承载的传感器系统配置成检测由磁源发射的外部磁场。所述传感器系统包括由非磁性材料形成并具有第一表面和偏离第一表面的第二表面的单个衬底、位于第一表面的第一磁传感器和位于第二表面的第二磁传感器，两个磁传感器检测不同位置的外部磁场。第一磁传感器和第二磁传感器同时(i)检测外部磁场并(ii)分别提供第一检测信号和第二检测信号。第一检测信号对应于第一磁场强度，第二检测信号对应于第二磁场强度。处理电路耦合到第一磁传感器和第二磁传感器。处理电路通过第一检测信号和第二检测信号之间的差异来提供外部磁场的方向。
美国专利号8,089,276公开了一种磁场传感器组件，其具有集成到半导体芯片中的至少一个磁场传感器，并且具有至少一个磁场源。所述半导体芯片和所述至少一个磁场源以这样的方式相对于彼此布置，即借助于至少一个磁场传感器可以检测由磁场源产生的磁场。
美国专利号8,669,761描述了一种在干扰出现的情况下配置和操作的传感器电路。结合各种示例实施例，杂散磁场用电流传感器来感测，所述电流传感器也分别感测由沿相反方向流过导体不同部分的电流产生的电流感应磁场。电流感应磁场和杂散磁场共面，并且电流传感器布置成使得当传感器输出组合时，来自每个电流传感器的对应于杂散磁场的输出的一部分被抵消。
这些磁传感器通常基于绝对灵敏度校准，使得它们只校正测量的偏差，例如使用集成线圈和连续增益校准回路，如以上参考资料中所述。然而，该方法具有限制有效性的缺点，例如来自集成线圈的磁场相对较低，抑制了磁传感器克服外部杂散磁场的能力，并且校准仅与用于产生通过集成螺线管线圈的电流的电流源一样精确。这些缺点导致磁传感器校准不准确。
因此，仍然需要有效的校准方法和结构，其用于可以在各种测量条件下操作以检测不同位置的各种磁场的磁传感器。
发明内容
本发明的实施例提供了一种磁传感器装置，包括具有表面的衬底；用于检测位于表面上面、表面上方或与表面直接接触的第一位置处的磁场的第一磁传感器A；用于检测位于不同于第一位置的表面上面、表面上方或与表面直接接触的第二位置处的磁场的第二磁传感器B；以及一个或多个电感器，其设置在衬底表面上方，并且被定位为向第一磁传感器A和第二磁传感器B提供磁场。磁传感器控制器具有用于控制第一磁传感器A、第二磁传感器B和一个或多个电感器的控制电路。控制电路控制第一磁传感器A测量第一磁场A1，控制第二磁传感器B测量第二磁场B1，而一个或多个电感器在控制下不提供磁场(第五磁场)。控制电路控制第一磁传感器A测量第三磁场A2，控制第二磁传感器B测量第四磁场B2，而一个或多个电感器在控制下提供电感器感应的磁场(第六磁场)。控制电路计算相对灵敏度匹配值S，该相对灵敏度匹配值S将由第一磁传感器A测量的磁场值转换成由第二磁传感器B测量的可比磁场值，或者将由第二磁传感器B测量的磁场值转换成由第一磁传感器A测量的可比磁场值。在本发明的特定实施例中，本发明不限于此，控制电路可以例如计算第一和第三磁场与第二和第四磁场之间的差值比率，即值((A1-A2)/(B1-B2))，以产生相对灵敏度匹配值S。在一个实施例中，电感器是磁场源、线圈、螺线管或直导体。
在一个实施例中，控制电路包括可以控制第一磁传感器A测量环境磁场、控制第二磁传感器B测量环境磁场、以及组合这两个测量值以获得磁场测量值的电路。控制电路可以控制一个或多个电感器在测量期间不提供磁场，或者可以控制一个或多个电感器在测量期间提供磁场。控制电路可以在控制第二磁传感器B测量环境磁场的同时控制第一磁传感器A测量环境磁场。
在另一实施例中，控制电路包括这样的电路，其控制一个或多个电感器以提供具有正向极性的磁场并控制第一磁传感器A以测量包括所述正向极性磁场的环境磁场，控制一个或多个电感器以提供具有反向极性的磁场并控制第一磁传感器A以测量包括所述反向极性磁场的环境磁场，然后通过组合两个测量值，例如计算两个测量值之间的差或和，来计算除了由一个或多个电感器提供的任何场以外的环境磁场。或者，控制电路包括这样的电路，其控制一个或多个电感器以提供具有正向极性的磁场并控制第一磁传感器A以测量包括所述正向极性磁场的环境磁场，控制一个或多个电感器以提供具有反向极性的磁场并控制第二磁传感器B以测量包括所述反向极性磁场的环境磁场，使用相对灵敏度匹配值S校正第二磁传感器B的测量值以产生校正的测量值，然后通过组合第一磁传感器A的测量值和从第二磁传感器B测量值导出的校正的测量值，例如计算第一磁传感器A测量值和校正的测量值之间的差或和，来计算除了由一个或多个电感器提供的任何场以外的环境磁场。
在一种配置中，控制电路控制第一磁传感器A测量环境磁场，控制第二磁传感器B测量环境磁场，二者可能同时进行，并且通过校正其中一个测量值并将校正的值与另一个测量值组合来计算磁场梯度。控制电路可以控制一个或多个电感器在测量期间不提供磁场，或者可以控制一个或多个电感器在测量期间提供磁场。
在一个实施例中，相对灵敏度匹配值S包括或者是乘法或除法因子，相对灵敏度匹配值S包括或者是加法或减法偏移因子，或者相对灵敏度匹配值S包括乘法或除法因子以及加法或减法偏移因子。
一种匹配磁传感器装置中的多个磁传感器的方法包括提供(i)具有表面的衬底；(ii)位于表面上面、表面上方或与表面直接接触的第一位置处的第一磁传感器A；(iii)位于表面上面、表面上方或与表面直接接触的第二位置处的第二磁传感器B，磁传感器A和磁传感器B都检测磁场，并且第一位置不同于第二位置；(iv)设置在衬底表面上方并且被定位成向第一磁传感器A提供磁场并且向第二磁传感器B提供磁场的一个或多个电感器；以及(v)具有控制电路的磁传感器控制器，所述控制电路包括用于控制第一磁传感器A、第二磁传感器B和一个或多个电感器的电路。第一磁传感器A由控制电路控制以测量第一磁场A1，第二磁传感器B由控制电路控制以测量第二磁场B1，一个或多个电感器由控制电路控制以不提供磁场(第五磁场)。第一磁传感器A由控制电路控制以测量第三磁场A2，第二磁传感器B由控制电路控制以测量第四磁场B2，并且一个或多个电感器由控制电路控制以提供磁场(第六磁场)。控制电路计算相对灵敏度匹配值S，该相对灵敏度匹配值S将由第一磁传感器A测量的磁场值转换成由第二磁传感器B测量的可比磁场值，或者将由第二磁传感器B测量的磁场值转换成由第一磁传感器A测量的可比磁场值。在本发明的特定实施例中，控制电路可以例如计算第一和第三磁场与第二和第四磁场之间的差值比率，即值((A1-A2)/(B1-B2))，以产生相对灵敏度匹配值S。
在实施例中，第一磁传感器A由控制电路控制以测量环境磁场，第二磁传感器B由控制电路控制以测量环境磁场，控制电路校正第一或第二磁传感器A、B的测量值，并且通过组合校正的测量值和未校正的测量值获得磁场测量值。一个或多个电感器可以由控制电路控制以在测量期间不提供磁场，或者由控制电路控制以在测量期间提供磁场。
第一磁传感器A可以由控制电路控制以测量环境磁场，第二磁传感器B可以由控制电路控制以同时测量环境磁场。
在另一种方法中，控制电路控制一个或多个电感器以提供具有正向极性的磁场并控制第一磁传感器A以测量包括所述正向极性磁场的环境磁场，控制一个或多个电感器以提供具有反向极性的磁场并控制第一磁传感器A以测量包括所述反向极性磁场的环境磁场，然后通过组合两个测量值，例如计算两个测量值之间的差或和，来计算除了由一个或多个电感器提供的任何场以外的环境磁场。
或者，控制电路控制一个或多个电感器以提供具有正向极性的磁场并控制第一磁传感器A以测量包括所述正向极性磁场的环境磁场，控制一个或多个电感器以提供具有反向极性的磁场并控制第一磁传感器B以测量包括所述反向极性磁场的环境磁场，使用相对灵敏度匹配值S校正第二磁传感器B的测量值以产生校正的测量值，然后通过组合第一磁传感器A的测量值和校正的测量值，例如将测量值相加或相减，来计算除了由一个或多个电感器提供的任何场以外的环境磁场。
在本发明的一些实施例中，控制电路
-控制第一磁传感器A测量第一磁场A1，并且控制一个或多个电感器提供第五磁场，
-控制第一磁传感器A测量第三磁场A2，并且控制一个或多个电感器提供第六磁场，
-控制第二磁传感器B测量第二磁场B1，并且控制一个或多个电感器提供第五磁场，以及
-控制第二磁传感器B测量第四磁场B2，并且控制一个或多个电感器提供第六磁场。在一些实施例中，第五磁场为零。在其他实施例中，第五和第六磁场具有相反的方向或具有共同的幅度。
在另一种方法中，控制电路控制第一磁传感器A测量环境磁场，控制第二磁传感器B测量环境磁场，二者可能同时进行，并且通过校正其中一个测量值并将校正的测量值与未校正的测量值组合来计算磁场梯度。在一个实施例中，控制电路控制一个或多个电感器在测量期间不提供磁场或者在测量期间提供磁场。
在各种方法中，相对灵敏度匹配值S被计算为包括或者是乘法或除法因子，相对灵敏度匹配值S被计算为包括或者是加法或减法偏移因子，或者相对灵敏度匹配值S被计算为包括乘法或除法因子以及加法或减法偏移因子。
衬底可以包括控制磁传感器A和B、一个或多个电感器或同时控制两者的电子电路。电子电路可以操作磁传感器A、B来测量磁场，并且可以操作一个或多个电感器来提供测试磁场。电子电路还可以包括计算电路，所述计算电路计算磁场测量值的校正或校准因子。
所述电路可以同时向所有的一个或多个电感器提供电流，或者同时向不超过所有的一个或多个电感器提供电流。所述电路可以向磁传感器相对侧的电感器提供电流，在此期间并不向其他电感器提供电流。所述电路可以顺序地向一个或一组电感器提供功率，并且随后向另一个或另一组电感器提供电流，以便能够测量具有不同方向的场力线的磁场。
一个或多个电感器可以在磁传感器位置提供大于或等于1mT、3mT、5mT、10mT、15mT、20mT或50mT的磁场。
本发明的实施例为可以在各种测量条件下操作的磁传感器提供了有效的校准方法和结构，用于检测不同位置的各种磁场。
附图说明
通过结合附图参考以下描述，本公开的前述和其他目的、方面、特征和优点将变得更加明显和更好理解，其中：
图1是具有单个电感器的本发明实施例的平面图；
图2A和图2B分别是根据本发明实施例的电感器结构的详细透视图和横截面图；
图3是对应于图1的本发明实施例的透视图；
图4A是具有多个电感器的本发明的替代实施例的平面图；
图4B是具有多个电感器的本发明的替代实施例的平面图，所述电感器在不同方向上形成磁场；
图4C是在不同平面中具有两个电感器的本发明实施例的透视图；
图4D是在不同平面中具有两个电感器的本发明实施例的透视图，其中一个电感器是平面线圈；
图5A是对应于图4A的本发明实施例的透视图；
图5B是具有三个电感器的本发明实施例的透视图；
图6-10是示出本发明实施例的各种方法的流程图；以及
图11是根据本发明实施例的具有丝焊线的电感器的透视图。
当结合附图时，从下面阐述的详细描述中，本公开的特征和优点将变得更加明显。在附图中，相同的附图标记标识相应的元件。在附图中，相同的附图标记通常表示相同、功能相似和/或结构相似的元件。附图没有按比例绘制，因为附图中各种元件的尺寸变化太大，无法按比例绘制。尺寸和相对尺寸不一定对应于本发明实践的实际减少。附图仅仅是示意性的，并不旨在具有限制性。权利要求中的附图标记也不应被解释为限制范围。
具体实施方式
本发明的实施例为可以在各种测量条件下操作的磁传感器提供了有效的校准方法和结构，用于以减小的形状因数和改进的可制造性检测不同位置的各种磁场。参照图1的平面图和图3的透视图，磁传感器装置99包括具有表面的衬底10。用于检测磁场的第一磁传感器A位于衬底10表面上面、表面上方或与衬底10表面直接接触的第一位置。用于检测相同或不同磁场的第二磁传感器B位于衬底10表面上面、表面上方或与衬底10表面直接接触的第二位置。例如，第一或第二磁传感器A或B可以设置在将磁传感器A或B与下面的衬底10，例如导电或半导体衬底10，绝缘的介电层12上。第一位置不同于第二位置。第一和第二磁传感器A、B在本文统称为磁传感器30。
一个或多个电感器20设置在衬底10表面上方，并且被定位成在第一位置向第一磁传感器A提供磁场和在第二位置向第二磁传感器B提供磁场。在一个实施例中，第一位置处的磁场具有与第二位置处的磁场相同的强度和/或磁场定向。在另一实施例中，第一位置处的磁场具有与第二位置处的磁场不同的强度和/或磁场定向。在一个实施例中，电感器20是磁场源、线圈、螺线管或直导体。线圈和螺线管都是螺旋缠绕的导体。直导体是一条直导线，当有电流通过时产生磁场。
磁传感器控制器40具有控制电路42，所述控制电路42包括用于控制第一磁传感器A、第二磁传感器B和一个或多个电感器20的电路。在磁传感器装置99的一种配置中，磁传感器控制器40、第一磁传感器A或第二磁传感器B是封装集成电路。在另一配置中，磁传感器控制器40、第一磁传感器A或第二磁传感器B是表面安装装置或裸集成电路管芯，例如微转印到衬底10表面。可选地，磁传感器控制器40、第一磁传感器A或第二磁传感器B中的一个或多个形成在衬底10表面中或表面上，并且是衬底10固有的。衬底10可以是半导体衬底，例如具有设置在半导体衬底10上的介电层12。
通过控制通过电感器20线圈25的电流(见图2A)，控制电路42形成由磁传感器30检测的磁场。磁传感器30可以检测磁场或磁场的变化，例如由于外部产生的磁场或存在磁敏感材料，例如铁磁材料。
在一个实施例中，磁传感器装置99包括多个电感器20和线圈25，并且控制电路42同时向所有电感器20提供电流。在另一实施例中，磁传感器装置99包括多个电感器20，并且控制电路42同时向不超过所有电感器20提供电流。在又一实施例中，磁传感器装置99包括多个电感器20，并且控制电路42同时仅向一些而不是所有的电感器20提供电流。在另一实施例中，磁传感器装置99包括多个电感器20，并且控制电路42同时向一组电感器20提供电流，随后同时向另一组电感器20提供电流，例如以测量与沿着一个方向或梯度的磁力线相关联的磁场。
在本发明的实施例中，磁传感器控制器40和控制电路42通过衬底导体16电连接到第一磁传感器A、第二磁传感器B和一个或多个电感器20。磁传感器控制器40本身可以由外部设备控制，例如结合到汽车中的电子系统，具体通过将诸如柔性或带状电缆电连接到衬底10接触垫18，接触垫18通过衬底导体16电连接到控制电路42。电衬底导体16可以是图案化的金属迹线或导线，在衬底10或介电层12表面或内部使用光刻或印刷电路技术制成。
控制电路42和磁传感器控制器40可以是电子电路，例如模拟电子电路、数字电子电路或混合信号电子电路，并且可以包括用于计算的逻辑电路、计算机、状态机、晶体管、功率晶体管和/或用于提供或接收包括电压或电流信号的电子信号的电路。控制电路42可以包括一个或多个数字或模拟计算或控制装置或电路，或者在衬底10上，或者在衬底10外部，或者两者兼有。
第一磁传感器A或第二磁传感器B可以是多种合适的电操作磁传感器中的任何一种，例如霍尔传感器、磁阻传感器、磁通门传感器或磁感传感器，并且可以例如通过微转印或使用表面安装技术形成在衬底10中、衬底10表面或衬底10上方，或者设置在衬底10中、衬底10表面或衬底10上方。磁传感器30可以设置在衬底10上的集成电路中，或者设置在形成于或设置于衬底10、衬底10的表面或衬底10上的层，例如介电层12，的上面、之中或与其直接接触的电路中。第一磁传感器A、第二磁传感器B或磁传感器控制器40可以与衬底导体16电连接。
根据本发明的实施例并参考图2A的详细透视图和图2B的相应横截面，电感器20是一种响应于施加的电流而形成磁场的装置。一个或多个电感器20可以包括螺旋缠绕在围绕磁芯22的线圈25(螺旋)中的线圈电导体24。线圈电导体24可以是金属导体(例如，金属线，例如铜、铝、钨、银、金、钛、锡或其他金属或金属合金)或任何导电材料。当通过线圈25提供电流时，一个或多个电感器20产生磁场。每个电感器20的磁芯22沿着每个电感器20的长度延伸，其中该长度是电感器20的最长尺寸，或者沿着每个线圈25的中心的中心线方向延伸。磁芯22可以是多种物质中的任何一种，例如空气(即大气)或铁磁材料(例如铁)。因为铁磁材料本身可以导电，所以磁芯22可以用磁芯绝缘体26与导电线圈25绝缘，如图2A的透视图和图2B的横截面所示。磁芯绝缘体26可以涂覆或设置在磁芯22上方(如图所示)。在另一实施例中，磁芯绝缘体26设置在线圈25(未示出)的线圈电导体24(导线)周围，或者仅设置在磁芯22上方的线圈电导体24的位置，并且可以包括设置在衬底10上方的绝缘介电层12的一部分。磁芯绝缘体26可以是多种绝缘体中的任何一种，例如塑料、树脂、固化聚合物、氧化物如二氧化硅或氮化物如氮化硅。电感器20或磁芯22可以粘附到衬底10的表面或嵌入衬底10上的层中，例如设置或嵌入介电层12或设置在衬底10上的粘合剂中。介电层12可以是聚合物或其它绝缘体如二氧化硅或固化粘合剂如SU8。线圈电导体24可以通过电衬底导体16连接在磁芯22和衬底10之间，电衬底导体16例如使用光刻工艺和导电材料如金属制成。如果介电层12为磁芯22提供绝缘，则可以使用通孔17将线圈电导体24与衬底导体16连接。
在本发明的一个实施例中，在线圈25的线圈电导体24接触衬底10或衬底10上的层(例如，介电层12)的每个点处，设置衬底接触垫18，该衬底接触垫18通过通孔17形成到线圈25的相应的电衬底导体16的电连接(图2B)。相邻的衬底接触垫18在电感器20位置的相对侧上与衬底导体16电连接，以连接螺旋线圈25中的线圈电导体24。因此，从控制电路42通过衬底导体16发送到第一衬底接触垫18的电信号穿过第一衬底接触垫18进入线圈25的线圈电导体24，穿过线圈25的第一线圈电导体24越过磁芯22到达电感器20的另一侧，进入第二衬底接触垫18并进入第二衬底导体16，穿过电感器20下方进入第三衬底接触垫18，进入线圈25的第二线圈电导体24并再次越过磁芯，如此继续，直到电信号通过衬底导体16返回到控制电路42。如图2B所示，线圈电导体24(和磁芯22)通过介电层12与衬底导体16绝缘。因此，形成在介电层12中的通孔17上方的衬底接触垫18使得线圈电导体24和衬底导体16之间能够电接触。
衬底10可以是具有能够支撑或接收磁传感器30的表面和一个或多个电感器20的许多衬底中的一个，例如玻璃、塑料、陶瓷或半导体衬底，其具有两个相对的相对平坦且平行的侧面。衬底10可以具有各种厚度，例如10微米到几毫米。衬底10可以是另一种装置或集成电路的一部分或表面，并且可以包括电子电路。
根据本发明的实施例，同时参考图6的流程图，在操作中，在步骤100中提供磁传感器装置99。在步骤110中，控制电路42控制第一磁传感器A测量第一磁场A1，并且控制一个或多个电感器20提供第五磁场，例如无(零)磁场。此前、此后或同时，在步骤120中，控制电路42控制第二磁传感器B测量第二磁场B1，并且控制一个或多个电感器20提供第五磁场，例如无磁场或另一磁场。测量的第一和第二磁场可以是相同的磁场。在步骤130中，由一个或多个电感器20产生的第六磁场由磁传感器控制器40控制，以提供可以不同于第五磁场的第六磁场。第五和第六磁场中的任一个可以例如是零磁场。在步骤140中控制第一磁传感器A以在电感器感应的第六磁场的磁影响下测量第三磁场A2，此前、此后或同时，在步骤150中控制第二磁传感器B以在电感器感应的第六磁场的磁影响下测量第四磁场B2。测量的第三和第四磁场可以是相同的磁场、正向极性磁场或反向极性磁场。由一个电感器20提供的第五和第六磁场的极性可以与另一个电感器20的磁场的极性相反(即，一个电感器20可以产生正向极性磁场，另一个电感器20可以产生反向极性磁场)，并且可以具有共同的幅度。(磁场的极性对应于磁场的方向，相反极性的磁场具有相反的方向。)步骤140和150可以在步骤110和120之前(未示出)或之后(如图所示)完成，只要相应控制一个或多个电感器20以通过打开(步骤130)或关闭(步骤170)由一个或多个电感器产生的第五和第六磁场来产生非零磁场(步骤140、150)或另一个可能为零的磁场(步骤110、120)。在一种有效的方法中，步骤110和120同时进行，步骤140和150同时进行，以减少由一个或多个电感器20产生的第五和第六磁场打开或关闭的次数。
在测量第一到第四磁场A1、A2、B1、B2之后，磁传感器控制器40的控制电路42可以在步骤160中计算一个值(例如但不限于，(A1-A2)/(B1-B2))，即，提供或给出一个相对灵敏度匹配值S。值S可以是这样一个相对灵敏度匹配值，其将由第一磁传感器A测量的第一和第三磁场值转换成由第二磁传感器B测量的可比第二和第四磁场值，或者将由第二磁传感器B测量的第二和第四磁场值转换成由第一磁传感器A测量的可比第一和第三磁场值。可以直接比较两个可比值，而不需要函数转换，例如通过找到两个可比值的差、和或平均值。可选地，在步骤160的计算之后或之前，在步骤170中关闭电感器20产生的第六磁场。
磁传感器A和B可以被校准以补偿在测量期间存在的对环境影响的已知敏感度，或者具有也可以通过校准来校正的预定或系统差异。因此，第一至第四磁场A1、A2、B1、B2的测量值可以响应于已知的校准参数而被校正，无论是在任何时候，还是响应于瞬态或环境因素。
通常，磁传感器30将检测来自传感器本身的磁场以及由环境感应的任何外部杂散磁场。如果电感器也产生磁场，则磁传感器将响应这些磁场的总和，B＝BM+BE+BS，其中BM是传感器磁场，BE是外部杂散磁场，BS是由于电感器线圈25产生的磁场。由于材料和制造工艺的不同，不同的传感器(例如，第一和第二磁传感器A、B)也将对磁场具有不同的灵敏度(响应)。根据本发明的实施例，这些差异可以通过以下计算：
由于第一磁场A1和第三磁场A2是由同一个第一磁传感器A进行的不同测量，因此A1M＝A2M。由于第二磁场B1和第四磁场B2是由同一个第二磁传感器B进行的不同测量，因此B1M＝B2M。假设外部杂散磁场在第一和第二测量之间无变化，从而A1E＝A2E，B1E＝B2E，则等式归纳为 即，提供或给出磁传感器A相对于磁传感器B的相对灵敏度S.
在其他实施例中，相对灵敏度匹配值S是或包括例如在磁传感器装置99生产时确定的相加或相减偏移值。因此，在另一个实施例中，S＝k*c-f，其中S是校正的测量值(例如，以高斯表示)，k是灵敏度，c是测量值(例如，以伏特表示)，f是偏移。K、c和f是计算或测量的常数，c可以例如等于((A1-A2)/(B1-B2))。偏移值f可以取决于通过电感器20的线圈25的电导体24提供的电流。因此，即使为磁传感器A、B的不同测量提供不同的电流，本发明的实施例也可以运行。在各种实施例中，相对灵敏度匹配值S包括或者是乘法或除法因子，相对灵敏度匹配值S包括或者是加法或减法偏移因子，或者相对灵敏度匹配值S包括乘法或除法因子以及加法或减法偏移因子。通常，相对灵敏度匹配值S是一种变换值、函数、算法或运算，其将一个磁传感器30的测量值校正(转换或匹配)为可以与另一个磁传感器的测量值相比较的校正的测量值。尽管在本文的一些实施例中显示为等式((A1-A2)/(B1-B2))并且用于通过乘法校正测量值，但是相对灵敏度匹配值S不限于该等式，并且校正函数不限于乘积。相对灵敏度匹配值S和校正函数可以包括其他因素或函数，例如线性方程、算法或其他加法、减法、乘法或除法常数或数学变换。
注意，在相应的第一磁传感器A和第二磁传感器B的第一和第二位置，由一个或多个电感器20产生的磁场不一定相同，因为任何差异都将包括在相对灵敏度匹配值S中。然后，通过使用相对灵敏度匹配值S适当地计算或转换测量的磁场值，可以将相对灵敏度匹配值S应用于由第二磁传感器B测量的任何磁场值以及由第一磁传感器A测量的可比值，反之亦然。
参考图7，例如，不论有或没有在磁传感器控制器40的控制下由一个或多个电感器20产生的磁场(例如，可选步骤131)，第一和第二环境磁场A3和B3可以在步骤180和190中由第一磁传感器A和第二磁传感器B测量。在一个实施例中，测量是同时进行的，但是在其他实施例中，它们可以在不同的时间进行。在步骤200中，使用相对灵敏度匹配值S转换测量的第一和第二环境磁场A3或B3之一，以提供校正的环境磁场值B3′(如图所示，或A3′(未示出))，并在步骤210中与测量的第一和第二环境磁场A3或B3中的另一个组合，以产生最终测量的环境磁场值，该最终测量的环境磁场值与第一磁传感器A和第二磁传感器B之间的差异或杂散外部磁场无关，只要杂散外部磁场在第一磁传感器A和第二磁传感器B之间恒定或一致。由于图6的校准步骤可以在制造后或操作中根据需要经常重复，所以相对灵敏度匹配值S可以适应各种因素，包括环境变化(例如，温度或湿度)、由于老化或操作导致的装置材料或结构的变化，或者外部杂散磁场的变化。
如图1和图3所示，本发明的实施例可以仅包括单个电感器20。然而，通常本发明的各种实施例可以包括共享公共电感器20的多个磁传感器30(如图1和图3所示)，每个磁传感器30具有相应相关的单独电感器20(如图4A、4B、4C、4D和5A、5B所示)，或者多个磁传感器30和共享或单独的多个电感器20。
参照图4A的平面图和图5A的相应透视图，本发明实施例中的磁传感器装置99包括两个电感器20，每个电感器20布置成向设置在衬底10或介电层12上的相应相关磁传感器30(例如，第一磁传感器A和第二磁传感器B)提供磁场。电感器20可以与衬底导体16串联电连接(如图所示)，使得响应于磁传感器控制器40控制电路42，通过每个电感器20的电流都相同。或者，电感器20可以并联电连接(未示出)，通过不同的电感器20的电流可以相同或不同。电感器20可以是相似的并产生相似的磁场，或者可以是不同的并产生不同的磁场。如图4B所示，磁传感器30可以相对于相应相关电感器20位于类似的位置或方向，或者位于不同的位置或方向。在一个实施例中，电感器20在公共平面中沿正交方向形成磁场(图4B，例如当电感器20的中心线在公共平面中时)，在其他实施例中，如图4C和4D所示，电感器20在不同平面中沿正交方向形成磁场，例如当电感器20的中心线不在公共平面中时。这种结构可以在不同电感器20的中心线例如在x、y或z方向上时形成，并且可以在任何布置或组合中彼此垂直。在本发明的一些配置中，例如如图4D所示，电感器20可以是集成在衬底10或介电层12上面或上方的表面上或平面中的平面线圈，例如集成电路上的平面线圈。在这些情况下，存在的磁场Bx、By和Bz的任何组合可以在一个平面或不同平面中彼此正交。图4B还示出了由两个不同电感器20提供的磁场由公共磁传感器30(磁传感器B)感测的实施例。通常，任何磁传感器30可以感测一个或多个电感器20的磁场，并且由电感器20产生的磁场可以由一个或多个磁传感器30感测(例如，如图3所示)。任何这样的差异可以通过相对灵敏度匹配值S来适应，并且一个磁传感器30的响应可以被转换成另一个磁传感器30的可比响应。
在本发明的各种方法和实施例中，参考图8的流程图，通过使用相对灵敏度匹配值S，一个传感器(例如，第一磁传感器A)的测量值可以被校正或转换成与另一个传感器(例如，第二磁传感器B)的测量值可比。在步骤250中，第二磁场测量值B1(来自第五电感器感应磁场，例如，没有电感器感应磁场)被转换成值B1′，并在步骤270中与第一磁场测量值A1相组合。类似地，在步骤260中，第四磁场测量值B2(来自不同于第五电感器感应磁场的第六电感器感应磁场，例如利用非零电感器感应磁场)被转换为值B2′，并在步骤280中与第三磁场测量值A2组合。在步骤290中，组合值本身可用于计算、比较或导出磁场值。这些步骤在图8中用虚线示出，表示它们是可选的步骤，可以用于某些磁场计算，而不用于其他计算，或者不同的测量的磁场值可以组合或比较，以获得有用的磁场值。
多个电感器20中的电感器20可以共同电连接，例如串联或并联，并且响应于相同的信号同时运行。在这样的实施例中，多个电感器20中的电感器20也可以被认为是具有多个磁芯22的单个电感器20。可选地，多个电感器20中的每个电感器20可以与任何其他电感器20电分离并且用单独的电控制信号分开控制，电控制信号例如由控制电路42提供。在又一个实施例中，多个电感器20中不同组电感器20中的电感器20共同电连接，例如串联或并联，并且电感器20组与任何其他电感器20电分离并且用单独的电控制信号分开控制。
在本发明的另一个实施例中，参考图9，通过电感器20的电流由磁传感器控制器40以正向和反向极性控制，其中反向极性反转电感器20两端的电压，以反向发送电流通过电感器20，并形成具有反向极性的磁场。在步骤300中，磁传感器控制器40向一个或多个电感器20的线圈25施加电流，以形成具有正向(正)极性的磁场。第七磁场A4在步骤310中由第一磁传感器A测量，第八磁场B4在步骤320中由第二磁传感器B测量。然后，在步骤330中，磁传感器控制器40向一个或多个电感器20的线圈25施加电流，以形成具有反向(负)极性的磁场。第九磁场A5在步骤340中由第一磁传感器A测量，第十磁场B5在步骤350中由第二磁传感器B测量。第七和第九磁场A4和A5的测量值可选地在步骤360中组合，第八和第十磁场B4和B5的测量值可选地在步骤370中组合。因此，磁传感器控制器40可以通过计算两个测量值之间的和或差来计算除了由一个或多个电感器20提供的任何场之外的环境磁场。这种方法还提供具有两倍绝对大小的信号，可能降低计算结果中的测量噪声。此外，组合值中的一个或另一个可以可选地在步骤380中用相对灵敏度匹配值S校正，并且结果可以可选地在步骤390中与另一个值组合，以提供具有更低噪声和更大置信度的改进的计算值。
可选地或另外地，第二磁传感器B的测量值或组合测量值可以被转换(例如，如步骤200中那样)并与第一磁传感器A的测量值或组合测量值组合，或者根据需要反过来也可以，例如，如图8所示和讨论的那样。因此，磁传感器控制器40可以通过计算和或差或者将第一磁传感器A的测量值和第二磁传感器B的校正的测量值组合来计算除了一个或多个电感器20提供的任何场之外的环境磁场。
接下来参考图10，在本发明的另一实施例中，利用第一磁传感器A和第二磁传感器B之间的空间位置差异来测量环境磁场梯度。如图10所示，在步骤160中计算相对灵敏度匹配值S之后，在步骤132中，一个或多个电感器20可选地由磁传感器控制器40控制以提供磁场或不提供磁场。在任一情况下，在步骤400中，控制电路42控制第一磁传感器A测量第三环境磁场A6，并且在步骤410中控制第二磁传感器B测量第四环境磁场B6。在一个实施例中，测量同时进行。在步骤420中，使用相对灵敏度匹配值S来校正所测量的第三或第四环境磁场值A6或B6中的一个或另一个。在步骤430中，通过校正一个测量值并将校正的值与另一个测量值组合，将校正的测量值与另一个测量值进行比较或组合，以计算磁场梯度。
通常，可以重复图6-10所示的步骤，以在一段时间内进行多个连续的磁场测量。磁传感器装置99可以在测量值或一系列测量值之间校准或以其他方式调整，例如在使用一段时间之后或在使用预定次数之后。
如果电感器20的电流方向在具有相同电流大小的测量之间交替，则可以在测量时进行校准。具有相反场方向的两个测量值之间的差异提供了可应用于测量值的校准值。此外，当存在两个以上的电感器20时，提供相反场的任何两个电感器可以提供校准值，并且重叠的电感器20对可以提供相关的校准值，使得能够一次校准(匹配)两个以上的电感器20。
因此，在本发明的一些实施例中，控制电路控制第一磁传感器A测量第一磁场A1和一个或多个电感器提供第五磁场，控制第一磁传感器A测量第三磁场A2和一个或多个电感器提供第六磁场，控制第二磁传感器B测量第二磁场B1和一个或多个电感器提供第五磁场，并控制第二磁传感器B测量第四磁场B2和一个或多个电感器提供第六磁场。在一些实施例中，第五磁场为零，如上所述。在其他实施例中，第五和第六磁场具有相反的方向或具有共同的幅度，使得测量值可比较。
在本发明的各种实施例中，磁传感器装置99中包括多于所示的两个第一和第二磁传感器A、B，例如如图5B所示。图5B示出了具有三个电感器20和三个相应的公共磁传感器A、B、C的实施例，其中所有或任何一对可以用于计算磁场。每个磁传感器30的灵敏度或响应可以与公共磁传感器30匹配，公共磁传感器30的相对灵敏度匹配值S可能与其他每个磁传感器30的不同。然后，每个磁传感器30的灵敏度或响应可以被校正为与公共磁传感器30可比，并且组合其测量值以提供改进的或额外的磁场值。例如，通过多个测量值可以在更多位置更好地估计磁场梯度，例如在空间线性序列或相互正交的位置，以提供二维(或三维)梯度测量值。在其他实施例中，可以组合多个测量值以提供具有较少噪声的测量值，例如，通过对多个测量值或测量值的组合求平均值，或者通过获得多个测量值差异。
在本发明的实施例中，磁传感器装置99可以通过提供衬底10并在衬底10上形成衬底导体16和衬底接触垫18以及任何必要的通孔17来制造。在一种配置中，使用至少一些相同的处理步骤或材料，例如使用光刻和集成电路方法和材料，在衬底10上或衬底10中制作控制电路42。或者，控制电路42，例如集成电路，被微转印到衬底10或衬底10上的层，例如介电层12。磁传感器30也可以使用至少一些相同的处理步骤或材料，例如使用光刻和集成电路方法和材料，在衬底10上或衬底10中制造，或者可以微转印到衬底10或衬底10上的层，例如介电层12。微转印磁芯22、磁传感器30或控制电路42通过至少部分地省去了额外的包装，实现了减小的形状因数和改进的功能。
如果磁传感器30或控制电路42被微转印到衬底10或衬底10上的层(例如介电层12)，则它们可以根据需要通过通孔17和任何中间层(例如介电层12)中的衬底接触垫18电连接到衬底导体16，这在集成电路和印刷电路板技术中是常见的做法。可选地，控制电路42或磁传感器30是表面安装装置，并且使用表面安装技术设置。在一个实施例中，控制电路42设置在衬底12的外部，并通过导线，例如通过带状电缆或柔性电缆，电连接到磁传感器30和一个或多个电感器20。
磁芯22可以例如是带和卷轴结构，作为表面安装部件，或者作为可微转印部件，并且例如通过拾取与放置、表面安装或微转印设置在衬底10或衬底10上的层例如介电层12上面、上方或与其直接接触。在一个实施例中，磁芯22涂覆有绝缘体，以在布置到衬底10上之后形成磁芯绝缘体26，例如通过喷涂或旋涂、蒸发或溅射，以及有必要时固化。或者，整个电感器20或磁芯22和磁芯绝缘体26从源晶片微转印，并设置在衬底10或衬底10上的任何层上面或上方。在一个实施例中，线圈电导体24通过沉积和图案化导电材料例如金属平版印刷在磁芯22结构上方并与衬底接触垫18接触，如图2B所示。在电感器20的另一个实施例中，如图11所示，线圈电导体24由丝焊线提供，其从位于磁芯绝缘体26一侧的第一衬底接触垫18越过磁芯绝缘体26上方到达磁芯绝缘体26的另一侧，再到达第二衬底接触垫18，以形成螺旋线圈25。在该实施例中，丝焊线是线圈电导体24。在一个实施例中，如果电导体24不接触磁芯22，则磁芯绝缘体26不是必需的。
本发明的磁传感器装置99的实施例可以通过向控制电路42例如电子电路提供电力来运行。电子控制电路42可以通过向磁传感器30提供信号和从磁传感器30接收信号以及控制通过一个或多个电感器20，例如单独地、一起地或者在单独的电感器20组中的电流流动来控制磁传感器30、一个或多个电感器20或者两者。在本发明的实施例中，电子控制电路42操作磁传感器30来测量磁场，或者操作一个或多个电感器20来提供测试磁场，或者操作一个或多个电感器20来校准磁传感器30，或者这些功能的任何组合。在一个实施例中，一个或多个电感器20在磁传感器30位置提供大于或等于1mT、3mT、5mT、10mT、15mT、20mT或50mT的磁场。
例如，在论文《使用转印集成电路的AMOLED显示屏》(信息显示学会杂志，2011，DOI#10.1889/JSID19.4.335，1071-0922/11/1904-0335，第335-341页)和上述美国专利8,889,485中描述了形成微转印结构的方法。关于微转印技术的讨论，参见美国专利号8,722,458，7,622,367和8,506,867，二者都通过引用全部并入本文。使用复合微组装结构和方法的微转印也可以与本发明一起使用，例如，如2015年8月10日提交的美国专利申请序列号14/822，868中所描述的，该申请的标题为《复合微组装策略和装置》，其通过引用全部并入本文。在一个实施例中，磁传感器装置99是复合微组装装置。在2015年6月18日提交的美国专利申请序列号14/743,981中描述了有助于理解和执行本发明的方面的附加细节，该申请的标题为《微组装LED显示器和照明元件》，其通过引用全部并入本文。
如本领域技术人员所理解的，术语“上方”、“下方”、“之上”、“之下”、“下面”和“上面”是相对的术语，可以根据包括在本发明中的层、元件和衬底的不同取向而互换。例如，在一些实施例中，第二层上的第一层意味着直接在第二层上面并与第二层接触的第一层。在其他实施例中，第二层上的第一层可以包括其间的另一层。此外，“上面”可以表示“上面”、“里面”或“上方”。
虽然描述了某些实施例，但对本领域的技术人员来说显而易见的是，可以使用包括本公开的概念的其他实施例。因此，本发明不应该限于所描述的实施例，而是应该仅由所附权利要求的精神和范围来限制。
在整个说明书中，当设备和系统被描述为具有、包含或包括特定部件时，或者当过程和方法被描述为具有、包含或包括特定步骤时，还应该想到，存在基本上由所述部件组成或由所述部件组成的所公开技术的设备和系统，并且存在基本上由所述处理步骤组成或由所述处理步骤组成的根据所公开的技术的过程和方法。
应当理解，只要所公开的技术可操作，步骤的顺序或执行特定动作的顺序是不重要的。此外，在某些情况下，可以同时执行两个或多个步骤或动作。上文特别参考本发明的某些实施例详细描述了本发明，但是应当理解，可以在本发明的精神和范围内进行变化和修改。
零件目录表
A 第一磁传感器
B 第二磁传感器
C 第三磁传感器
10 衬底
12 介电层
16 衬底导体
17 通孔
18 衬底接触垫
20 电感器
22 磁芯
24 线圈电导体/导线
25 线圈
26 磁芯绝缘体
30 磁传感器
40 磁传感器控制器
42 控制电路
99 磁传感器装置
100 提供磁传感器装置步骤
110 用磁传感器A测量第一磁场A1步骤
120 用磁传感器B测量第二磁场B1步骤
130 打开电感器产生的磁场步骤
131 打开电感器产生的磁场步骤
132 打开电感器产生的磁场步骤
140 用磁传感器A测量第三磁场A2步骤
150 用磁传感器B测量第四磁场B2步骤
160 计算灵敏度匹配值S步骤
170 关闭电感器产生的磁场步骤
180 用磁传感器A测量第一环境磁场A3步骤
190 用磁传感器B测量第二环境磁场B3步骤
200 校正测量值步骤
210 组合测量值和校正的测量值步骤
250 校正测量值步骤
260 校正测量值步骤
270 组合测量值和校正的测量值步骤
280 组合测量值和校正的测量值步骤
290 计算测量值步骤
300 打开电感器产生的正向极性磁场步骤
310 用磁传感器A测量第七磁场A4步骤
320 用磁传感器B测量第八磁场B4步骤
330 打开电感器产生的反向极性磁场步骤
340 用磁传感器A测量第九磁场A5步骤
350 用磁传感器B测量第十磁场B5步骤
360 组合测量值步骤
370 组合测量值步骤
370 组合测量值和校正的测量值步骤
380 校正组合值步骤
390 组合校正值和组合值步骤
400 用磁传感器A测量第三环境磁场A6步骤
410 用磁传感器B测量第四环境磁场B6步骤
420 校正测量值步骤
430 组合测量值和校正的测量值步骤

Claims (15)

1.一种磁传感器装置(99)，包括：
具有表面的衬底(10)；
第一磁传感器(A)，设置在所述表面上的、所述表面上方的或与所述表面直接接触的第一位置处，所述第一磁传感器(A)检测磁场；
第二磁传感器(B)，设置在所述表面上的、所述表面上方的或与所述表面直接接触的第二位置处，所述第二位置与所述第一位置不同，所述第二磁传感器(B)检测磁场；
一个或多个电感器(20)，设置在所述衬底的表面上方，并且被定位为向所述第一磁传感器(A)和所述第二磁传感器(B)提供磁场；以及
磁传感器控制器(40)，具有用于控制所述第一磁传感器(A)、所述第二磁传感器(B)和所述一个或多个电感器(20)的控制电路(42)；
其中所述控制电路(42)包括适于以下操作的电路：
控制所述第一磁传感器(A)测量第一磁场(A1)，并且控制所述一个或多个电感器(20)提供第五磁场；
控制所述第一磁传感器(A)测量第三磁场(A2)，并且控制所述一个或多个电感器(20)提供第六磁场；
控制所述第二磁传感器(B)测量第二磁场(B1)，并且控制所述一个或多个电感器(20)提供所述第五磁场；
控制所述第二磁传感器(B)测量第四磁场(B2)，并且控制所述一个或多个电感器(20)提供所述第六磁场；
计算相对灵敏度匹配值(S)，所述相对灵敏度匹配值(S)将由所述第一磁传感器(A)测量的磁场值(A1、A2)转换成由所述第二磁传感器(B)测量的可比磁场值(B1、B2)，或者将由所述第二磁传感器(B)测量的磁场值(B1、B2)转换成由所述第一磁传感器(A)测量的可比磁场值(A1、A2)。
2.根据权利要求1所述的磁传感器装置(99)，其中所述电感器(20)是线圈(25)、螺线管或直导体。
3.根据前述权利要求中任一项所述的磁传感器装置(99)，其中所述第五磁场或所述第六磁场为零，或者其中所述第五磁场和所述第六磁场具有相反的极性，或者其中所述第五磁场和所述第六磁场具有共同的幅度。
4.根据前述权利要求中任一项所述的磁传感器装置(99)，其中所述控制电路(42)包括适于以下操作的电路：控制所述第一磁传感器(A)测量第一环境磁场(A3)；控制所述第二磁传感器(B)测量第二环境磁场(B3)；用所述相对灵敏度匹配值(S)校正所述第二磁传感器(B)的环境磁场测量值以形成校正的测量值；以及组合所述第一磁传感器(A)的环境磁场测量值和校正的环境磁场测量值以形成磁场测量值。
5.根据权利要求4所述的磁传感器装置(99)，其中所述控制电路(42)包括其适于以下操作的电路：在所述电路控制所述第二磁传感器(B)测量环境磁场(B3)的同时控制所述第一磁传感器(A)测量环境磁场(A3)。
6.根据权利要求3所述的磁传感器装置(99)，其中所述控制电路(42)包括适于以下操作的电路：控制所述一个或多个电感器(20)提供具有正向极性的磁场并控制所述第一磁传感器(A)测量包括所述正向极性的磁场的环境磁场；控制所述一个或多个电感器(20)提供具有反向极性的磁场并控制所述第一磁传感器(A)测量包括所述反向极性的磁场的环境磁场；然后通过组合两个测量值计算除了由所述一个或多个电感器(20)提供的任何场以外的环境磁场。
7.根据前述权利要求中任一项所述的磁传感器装置(99)，其中所述控制电路(42)包括适于以下操作的电路：控制所述一个或多个电感器(20)提供具有正向极性的磁场并控制所述第一磁传感器(A)测量包括所述正向极性的磁场的环境磁场；控制所述一个或多个电感器(20)提供具有反向极性的磁场并控制所述第二磁传感器(B)测量包括所述反向极性的磁场的环境磁场；使用所述相对灵敏度匹配值(S)校正所述第二磁传感器(B)的测量值以产生校正的测量值；然后通过组合所述第一磁传感器(A)的测量值和所述校正的测量值计算除了由所述一个或多个电感器(20)提供的任何场以外的环境磁场。
8.根据权利要求1所述的磁传感器装置(99)，其中所述控制电路(42)包括适于以下操作的电路：控制所述第一磁传感器(A)测量环境磁场并且同时控制所述第二磁传感器(B)测量环境磁场；使用所述相对灵敏度匹配值(S)校正所述第二磁传感器(B)的测量值以产生校正的测量值；以及通过组合所述第一磁传感器(A)的测量值和所述校正的测量值计算磁场梯度。
9.根据前述权利要求中任一项所述的磁传感器装置(99)，其中所述相对灵敏度匹配值(S)包括乘法或除法因子或者是乘法或除法因子，其中所述相对灵敏度匹配值(S)包括加法或减法偏移因子或者是加法或减法偏移因子，或者其中所述相对灵敏度匹配值(S)既包括乘法或除法因子又包括加法或减法偏移因子。
10.一种匹配磁传感器装置(99)中的多个磁传感器(A、B)的方法，包括：
提供(100)衬底(10)、第一磁传感器(A)、第二磁传感器(B)以及一个或多个电感器(20)，所述衬底(10)具有表面，所述第一磁传感器(A)设置在所述表面上的、所述表面上方的或与所述表面直接接触的第一位置处，所述第二磁传感器(B)设置在所述表面上的、所述表面上方的或与所述表面直接接触的第二位置处，其中所述第一磁传感器(A)和所述第二磁传感器(B)两者都适于检测磁场，并且所述第一位置与所述第二位置不同，所述一个或多个电感器(20)设置在所述衬底的表面上方，并且被定位成向所述第一磁传感器(A)和所述第二磁传感器(B)提供磁场；以及
控制(110)所述第一磁传感器(A)测量第一磁场(A1)，并且控制所述一个或多个电感器(20)提供第五磁场；
控制(140)所述第一磁传感器(A)测量第三磁场(A2)，并且控制所述一个或多个电感器(20)提供第六磁场；
控制(120)所述第二磁传感器(B)测量第二磁场(B1)，并且控制所述一个或多个电感器(20)提供所述第五磁场；
控制(150)所述第二磁传感器(B)测量第四磁场(B2)，并且控制所述一个或多个电感器(20)提供所述第六磁场；以及
计算(160)相对灵敏度匹配值(S)，所述相对灵敏度匹配值(S)将由所述第一磁传感器(A)测量的磁场值(A1、A2)转换成由所述第二磁传感器(B)测量的可比磁场值(B1、B2)，或者将由所述第二磁传感器(B)测量的磁场值(B1、B2)转换成由所述第一磁传感器(A)测量的可比磁场值(A1、A2)。
11.根据权利要求10所述的方法，包括：控制(180)所述第一磁传感器(A)测量第一环境磁场(A3)；控制(190)所述第二磁传感器(B)测量第二环境磁场(B3)；用所述相对灵敏度匹配值(S)校正(200)所述第二磁传感器(B)的环境磁场测量值以产生校正的环境磁场测量值；以及组合(210)所述校正的环境磁场测量值和所述第一磁传感器(A)的环境磁场测量值以形成磁场测量值。
12.根据权利要求11所述的方法，其中测量所述第一环境磁场(A3)和测量所述第二环境磁场(B3)同时进行。
13.根据权利要求10所述的方法，包括：控制(300)所述一个或多个电感器(20)提供具有正向极性的所述第五磁场并控制(310)所述第一磁传感器(A)测量包括所述正向极性的磁场的环境磁场(A4)；控制(330)所述一个或多个电感器(20)提供具有反向极性的所述第六磁场并控制(340)所述第一磁传感器(A)测量包括所述反向极性的磁场的环境磁场；然后通过组合两个测量值(A4、A5)计算(360)除了由所述一个或多个电感器(20)提供的任何场以外的环境磁场。
14.根据权利要求10所述的方法，包括：控制(300)所述一个或多个电感器(20)提供具有正向极性的所述第五磁场并控制(310)所述第一磁传感器(A)测量包括所述正向极性的磁场的环境磁场；控制(330)所述一个或多个电感器(20)提供具有反向极性的所述第六磁场并控制(350)所述第一磁传感器(B)测量包括所述反向极性的磁场的环境磁场；用所述相对灵敏度匹配值(S)校正(380)所述第二磁传感器(B)的测量值以产生校正的测量值；然后通过组合所述第一磁传感器(A)的测量值和所述校正的测量值计算(390)除了由所述一个或多个电感器(20)提供的任何场以外的环境磁场。
15.根据权利要求10所述的方法，其中所述相对灵敏度匹配值(S)包括乘法或除法因子或者是乘法或除法因子，其中所述相对灵敏度匹配值包括加法或减法偏移因子或者是加法或减法偏移因子，或者其中所述相对灵敏度匹配值既包括乘法或除法因子又包括加法或减法偏移因子。
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