CN115728681B - 磁场传感器及其测试方法、装置、制备方法和计算机设备 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种磁场传感器及其测试方法、装置、制备方法和计算机设备。该磁场传感器包括：形成于衬底上的两个磁场传感阵列切片；每个磁场传感阵列切片包括两个间隔设置的磁感应单元，且两个磁感应单元的长轴方向相互垂直；其中，每个磁感应单元包括三个间隔设置的磁电阻传感器阵列；每个磁感应单元中的各磁电阻传感器阵列的长轴方向一致，且其中两个磁电阻传感器阵列上形成有磁通量控制器；开关电路控制片，开关电路控制片的引脚一一对应连接各磁电阻传感器阵列的引脚；其中，任意两个相邻的磁感应单元具有中心反演对称的钉扎层磁矩方向。该磁场传感器在测试磁场时能消除干扰磁场引起的测量误差。

Description

磁场传感器及其测试方法、装置、制备方法和计算机设备

技术领域

本申请涉及磁场测量技术领域，特别是涉及一种磁场传感器及其测试方法、装置、制备方法和计算机设备。

背景技术

随着传感技术的发展，磁电阻传感器的使用越来越广泛。基于磁电阻传感器的低功耗以及加工方便等优点，目前对于磁场的测量，多是采用基于磁电阻传感器设计的磁场传感器。

但目前的磁场传感器在外部干扰磁场存在的情况下，容易产生测量误差。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够消除由干扰磁场引起的误差的磁场传感器及其测试方法、装置、制备方法和计算机设备。

第一方面，提供一种磁场传感器，包括：

衬底；

形成于衬底上的两个磁场传感阵列切片；每个磁场传感阵列切片包括两个间隔设置的磁感应单元，且两个磁感应单元的长轴方向相互垂直；其中，每个磁感应单元包括三个间隔设置的磁电阻传感器阵列；每个磁感应单元中的各磁电阻传感器阵列的长轴方向一致，且其中两个磁电阻传感器阵列上形成有磁通量控制器；

开关电路控制片，开关电路控制片的引脚一一对应连接各磁电阻传感器阵列的引脚，且开关电路控制片的输入引脚用于与外部电源连接，开关电路控制片的输出引脚用于输出电压测试信号，开关电路控制片的控制引脚用于接入测量控制信号，测量控制信号用于切换测试模式，测试模式包括X轴测试模式、Y轴测试模式和Z轴测试模式，且测量控制信号还用于驱动磁通量控制器调控Z轴方向上的磁场分量；两两相互垂直的X轴、Y轴和Z轴确定一预定义的三维坐标系；

其中，每一个磁电阻传感器阵列的钉扎层磁矩方向与X轴和Y轴方向均存在不为零的夹角，且任意两个相邻的磁感应单元具有中心反演对称的钉扎层磁矩方向。

在其中一个实施例中，磁通量控制器的长轴方向平行于磁电阻传感器阵列的长轴方向，磁通量控制器用于调控Z轴方向磁场在磁通量控制器的边界处，生成沿磁通量控制器的短轴方向的面内磁场分量。

在其中一个实施例中，每个磁电阻传感器阵列包括依次串联的若干个长轴方向一致的磁电阻传感器单元。

在其中一个实施例中，磁通量控制器下的磁电阻传感器单元的长轴方向平行于磁通量控制器的长轴方向。

在其中一个实施例中，磁电阻传感器单元呈S型形成于衬底上。

在其中一个实施例中，磁电阻传感器单元为隧道磁电阻。

第二方面，提供一种磁场测试方法，该方法应用于上述实施例中任一的磁场传感器，方法包括：

提供测量控制信号至开关电路控制片；测量控制信号用于控制开关电路控制片切换磁场传感器至目标测试模式；目标测试模式为X轴测试模式、Y轴测试模式和Z轴测试模式中任一种；

获取开关电路控制片输出的电压测试信号；

根据电压测试信号确定磁场信息。

第三方面，提供一种磁场测试装置，包括：

信号输出模块，用于提供测量控制信号至开关电路控制片；测量控制信号用于控制开关电路控制片切换磁场传感器至目标测试模式；目标测试模式为X轴测试模式、Y轴测试模式和Z轴测试模式中任一种；

信号获取模块，用于获取开关电路控制片输出的电压测试信号；

信息确定模块，用于根据电压测试信号确定磁场信息。

第四方面，提供一种磁场传感器的制备方法，包括：

提供一衬底；

在衬底上沉积多层磁敏感薄膜并进行退火，在冷却过程中沿与磁感应单元的长轴方向成45°夹角的方向施加磁场，使长轴相互垂直的磁电阻传感器阵列的钉扎层磁矩方向不同，得到磁场传感阵列切片；

将磁场传感阵列切片和与磁场传感阵列切片成镜像设置的另一片磁场传感阵列切片以及开关电路控制片封装形成磁场传感器。

第五方面，提供一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述磁场测试的方法的步骤。

上述磁场传感器及其测试方法、装置、制备方法和计算机设备，通过在衬底上形成两个磁场传感阵列切片；每个磁场传感阵列切片包括两个间隔设置的磁感应单元，且两个磁感应单元的长轴方向相互垂直；其中，每个磁感应单元包括三个间隔设置的磁电阻传感器阵列；每个磁感应单元中的各磁电阻传感器阵列的长轴方向一致，且其中两个磁电阻传感器阵列上形成有磁通量控制器；

进一步地，将开关电路控制片的引脚一一对应连接各磁电阻传感器阵列的引脚，且开关电路控制片的输入引脚用于与外部电源连接，开关电路控制片的输出引脚用于输出电压测试信号，开关电路控制片的控制引脚用于接入测量控制信号，测量控制信号用于切换测试模式，测试模式包括X轴测试模式、Y轴测试模式和Z轴测试模式，且测量控制信号还用于驱动磁通量控制器调控Z轴方向上的磁场分量；两两相互垂直的X轴、Y轴和Z轴确定一三维坐标系；

其中，每一个磁电阻传感器阵列的钉扎层磁矩方向与X轴和Y轴方向均存在不为零的夹角，且任意两个相邻的磁感应单元具有中心反演对称的钉扎层磁矩方向。基于上述磁场传感器中的磁电阻传感器阵列的设置及其对应钉扎层磁矩方向的设置，从磁场的测试计算原理出发，在进行磁场测试过程中能消除由干扰磁场引起的测试误差。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一个实施例中磁场传感器的结构示意图；

图2为另一个实施例中磁场传感器的结构示意图；

图3为一个实施例中Z轴磁场测试时单一磁通量控制器周围磁力线分布图；

图4为一个实施例中开关电路控制片的结构示意图；

图5为一个实施例中磁场传感器测试Z轴方向的磁场时的电路连接示意图；

图6为一个实施例中磁场传感器测试Y轴方向的磁场时的电路连接示意图；

图7为一个实施例中磁场传感器测试X轴方向的磁场时的电路连接示意图；

图8为一个实施例中磁场传感器磁场测试的流程示意图；

图9为一个实施例中磁场传感器测试Z轴方向的磁场时的等效电路图；

图10为一个实施例中磁场传感器测试Y轴方向的磁场时的等效电路图；

图11为一个实施例中磁场传感器测试X轴方向的磁场时的等效电路图；

图12为一个实施例中磁场传感器测试装置的结构框图；

图13为一个实施例中计算机设备的内部结构图；

图14为一个实施例中磁场传感器的制备方法流程示意图。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本申请的公开内容更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。

空间关系术语例如“在...下”、“在...下面”、“下面的”、“在...之下”、“在...之上”、“上面的”等，在这里可以用于描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在...下面”和“在...下”可包括上和下两个取向。此外，器件也可以包括另外地取向(譬如，旋转90度或其它取向)，并且在此使用的空间描述语相应地被解释。

需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件时，它可以是直接连接到另一个元件，或者通过居中元件连接另一个元件。此外，以下实施例中的“连接”，如果被连接的对象之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。

在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。

在一个实施例中，如图1和2所示，提供了一种磁场传感器，包括衬底、两个磁场传感阵列切片和开关电路控制片；其中，两个磁场传感阵列切片形成于衬底上；每个磁场传感阵列切片包括两个间隔设置的磁感应单元，且两个磁感应单元的长轴方向相互垂直；进一步地，每个磁感应单元包括三个间隔设置的磁电阻传感器阵列；每个磁感应单元中的各磁电阻传感器阵列的长轴方向一致，且其中两个磁电阻传感器阵列上形成有磁通量控制器；开关电路控制片的引脚一一对应连接各磁电阻传感器阵列的引脚，且开关电路控制片的输入引脚用于与外部电源连接，开关电路控制片的输出引脚用于输出电压测试信号，开关电路控制片的控制引脚用于接入测量控制信号，测量控制信号用于切换测试模式，测试模式包括X轴测试模式、Y轴测试模式和Z轴测试模式，且测量控制信号还用于驱动磁通量控制器调控Z轴方向上的磁场分量；两两相互垂直的X轴、Y轴和Z轴确定一预定义的三维坐标系；其中，每一个磁电阻传感器阵列的钉扎层磁矩方向与X轴和Y轴方向均存在不为零的夹角，且任意两个相邻的磁感应单元具有中心反演对称的钉扎层磁矩方向。

其中，衬底是指用于制备磁场传感器的基板，如晶圆，用于沉积磁电阻传感器阵列以形成磁场传感器。磁电阻传感器阵列是指由一个或多个磁电阻传感器单元按一定排布规律或者朝向附着于上述衬底的一侧所形成的阵列。磁通量控制器是指以坡莫合金为材料构成的一矩形结构的器件，用于将X-Y平面外的磁场的方向和大小进行调控，使面外磁场在磁通量控制器的边缘处产生平行于其短轴方向的面内磁场，从而将平面外的磁场转换为面内磁场。在一个具体实施例中，如图3所示，在存在Z轴方向的磁场时，经过磁通量控制器208的调控，在磁通量控制器的边缘产生+X轴方向和-X轴方向磁场分量。开关电路控制片6可以是指通过电平高低实现开关通断以及引脚切换的一类连接器件，本领域技术人员可根据实际应用场景进行适应性选择在此不做限定。具体地，在一个具体实施例中，如图4所示，开关电路控制片6的引脚设置及其对应的功能以及内部结构可由图中直接获知，本领域技术人员可根据实际应用对其中的电路结构进行适应性调整以达到本申请类似的效果。

具体地，在一个具体实施例中，如图1-2所示，一个磁场传感阵列切片2（或磁场传感阵列切片4）至少包括两个磁感应单元，即磁感应单元20和磁感应单元22（或磁感应单元40和磁感应单元42），一个磁感应单元20至少包括三个长轴方向一致且间隔设置的磁电阻传感器阵列，即磁电阻传感器阵列202、磁电阻传感器阵列204和磁电阻传感器阵列206。其中，同一磁场传感阵列切片中两个磁感应单元间隔设置且两个磁感应单元的长轴方向相互垂直，需要说明地是，磁感应单元的长轴方向是指磁感应单元中磁电阻传感器阵列的长轴方向。例如，如图1所示，磁电阻传感器阵列202的长轴方向为与图中坐标轴的X轴正半轴和Y轴正半轴形成45°夹角的方向，此时磁电阻传感器阵列202所在的磁感应单元20的长轴方向即为该磁电阻传感器阵列202的长轴方向；又如，磁电阻传感器阵列222的长轴方向为与图中坐标轴的X轴正半轴和Y轴负半轴形成45°夹角的方向，此时磁电阻传感器阵列222所在的磁感应单元22的长轴方向即为该磁电阻传感器阵列222的长轴方向，对于磁感应单元40和磁感应单元42的长轴方向也可类似以上方式确定，在此不再赘述。

磁通量控制器的数量可以与位于其下方的磁电阻传感器的数量一一对应，也可采用一个磁通量控制器覆盖多个磁电阻传感器阵列，在一个具体实施例中，如图1-3所示，磁感应单元20中的两个磁电阻传感器阵列204和206上方对应设置有磁通量控制器208和磁通量控制器210，即磁通量控制器208和磁电阻传感器阵列204是层叠关系。类似地，参考图1中的标注，其他在上方形成有磁通量控制器的磁电阻传感器阵列也有的位置关系，在此不再赘述。进一步地，在一个具体实施例中，磁通量控制器和磁电阻传感器阵列之间的间距为一微米，磁通量控制器和磁电阻传感器阵列之间还设置有绝缘层。

进一步地，磁电阻传感器阵列的钉扎层磁矩方向是指趋向于磁电阻传感器阵列短轴方向，与X轴和Y轴具有一定夹角的方向。具体地，在一个具体实施例中，磁电阻传感器阵列224的钉扎层磁矩方向如图1所示，与X轴的夹角为43°，又如磁电阻传感器阵列204的钉扎层磁矩方向，与X轴的夹角为-43°。磁感应单元的钉扎层磁矩方向是指该感应单元的磁电阻传感器阵列的钉扎层磁矩方向，例如，磁电阻传感器阵列224的钉扎层磁矩方向为与X轴成43°夹角的方向，此时磁感应单元22的钉扎层磁矩方向即为磁电阻传感器阵列224的钉扎层磁矩方向，类似地，其余磁感应单元的钉扎层磁矩方向的确定可从图1中直接获知，在此不再赘述。

开关电路控制片的引脚和磁场传感阵列切片中的磁电阻传感器阵列的引脚连接关系具体可见图4所示，在此不再赘述，其中开关电路控制片的电源输入引脚和接地引脚，如图4-7所示，在实际使用时可进行适应性的切换，在此不再赘述。例如，如图4所示的结构中，与各引脚连接的开关分为三类，分别为开关S1、开关S2和开关S3，可通过控制S1闭合，S2、S3断开，进入Z轴测试模式。

上述磁场传感器，通过在衬底上形成任意两个相邻的磁感应单元具有中心反演对称的钉扎层磁矩方向的结构，并基于磁通量量控制器的作用下，在测试Z轴方向的磁场时，消除了由于面内磁场引起的测量误差。进一步地，可通过开关电路控制片的控制，对具有不同钉扎层磁矩方向的磁电阻传感器阵列进行选通，从而实现X、Y、Z三轴方向的测试，同时也可实现在测试X轴方向或Y轴方向的磁场的时候，消除由于Y轴方向或X轴方向磁场引起的测量误差。

在一个实施例中，如图1所示，磁通量控制器的长轴方向平行于磁电阻传感器阵列的长轴方向，磁通量控制器用于调控Z轴方向磁场在磁通量控制器的边界处，生成沿磁通量控制器的短轴方向的面内磁场分量。

具体地，在一个具体实施例中，如图1-2所示，在磁感应单元20中，磁通量控制器208设置于磁电阻传感器阵列204的上方，此时磁通量控制器208的长轴方向平行于磁电阻传感器阵列204的长轴方向，又如在磁感应单元22中，磁通量控制器设置于磁电阻传感器阵列的上方，此时磁通量控制器的长轴方向平行于磁电阻传感器的阵列的长轴方向。

上述实施例中，基于磁电阻传感器的位置对磁通量控制器的位置进行相应设置，以实现在进行磁场测试时消除误差。

在一个实施例中，如图2所示，每个磁电阻传感器阵列包括依次串联的若干个长轴方向一致的磁电阻传感器单元。

其中，每个磁电阻传感器阵列包括一个或者多个磁电阻传感器单元，且每个磁电阻传感器单元的长轴方向一致，即在同一个磁电阻传感器阵列中，每个磁电阻传感器单元的钉扎层磁矩方向一致。在一个具体示例中，如图2所示，在磁电阻传感阵列204中，每个磁电阻传感器单元2042的长轴方向一致，每个磁电阻传感器单元2042的钉扎层磁矩方向一致。进一步地，为了提高测量精度，本领域技术人员可对磁电阻传感器单元的数量进行适应性增加，在此不做限定。

上述实施例中，通过使每个磁电阻传感器阵列中依次串联的若干个的磁电阻传感器单元的长轴方向一致，从而在进行磁场测试时实现由于干扰磁场引起的测量误差。

在一个实施例中，如图2所示，磁通量控制器下的磁电阻传感器单元的长轴方向平行于磁通量控制器的长轴方向。

具体地，在一个具体实施例中，如图1-3所示，为了能使磁通量控制器208在测试Z轴方向的磁场时，对Z轴方向的磁场经过调控后产生的沿+X轴方向和-X轴反向的磁场能均等地作用于磁电阻传感器阵列204的磁电阻传感器单元2042上，使位于磁通量控制器208短轴下方两侧的磁电阻传感器单元2042产生方向相反、大小相同的增量，从而使磁通量控制器208下的磁电阻传感器单元2042的长轴方向平行于磁通量控制器208的长轴方向，类似地，对于其他位于磁通量控制器下方的磁电阻传感器单元，两者的位置关系可从图中直接获知，在此不再赘述。

在一个实施例中，如图2所示，所述磁电阻传感器单元呈S型形成于所述衬底上。

具体地，在一个具体实施例中，如图2所示，在磁电阻传感器阵列202中，磁电阻传感器单元2022以S型排布成与衬底上，节省了衬底空间，提高了传感器的集成度。

在一个实施例中，所述磁电阻传感器单元为隧道磁电阻。

其中，磁电阻传感器单元还可以为AMR(Anisotropy Magnetoresistance，各向异性磁阻)型传感器和GMR(Giant Magnetoresistance，巨磁电阻)磁传感器，而选用隧道磁电阻，不仅工艺简单，且功耗低。

在一个实施例中，如图8所示，提供了一种磁场测试方法，该方法包括：

步骤S802，提供测量控制信号至开关电路控制片；测量控制信号用于控制开关电路控制片切换磁场传感器至目标测试模式；目标测试模式为X轴测试模式、Y轴测试模式和Z轴测试模式中任一种。

步骤S804，获取开关电路控制片输出的电压测试信号。

步骤S806，根据电压测试信号确定磁场信息。

其中，电压测试信号为磁场传感器在进行磁场时，开关电路控制片输出的两个差分电压信号；磁场信息包括磁场的大小。

具体地，在一个具体实施例中，在需进行Z轴方向的磁场测量时，控制器提供一个Z轴磁场测量控制信号，此时开关电路控制片的电路连接将切换为如图5所示，其中开关电路控制片和两个磁场传感器切片刀的引脚选通，本领域技术人员可从图中直接获知，在此不再赘述。此时磁通量控制器开始工作，将Z轴方向的磁场转换为+X方向和-X方向或-Y方向和+Y方向的磁场，此时由于磁电阻传感器单元的电阻值与磁场方向有关，具体地，在磁电阻传感器单元的钉扎层磁矩方向和被测磁场方向相同的情况下，磁电阻传感器单元的自由层磁矩方向会变为和钉扎层磁矩方向平行，此时磁电阻传感器单元的阻值为低电阻R_L。在钉扎层磁矩方向和被测磁场方向相反的话，磁电阻传感器单元的自由层磁矩方向会变为和钉扎层磁矩方向反向平行，此时磁电阻传感器单元的阻值为高电阻R_H。基于此，则在开关电路控制片6的引脚选通情况如图5所示的情况下，磁场传感器此时的等效电路图如图9所示，其中，电路中电阻的箭头指向为磁电阻传感器单元的钉扎层磁矩方向，R1和R2分别为磁电阻传感器中对应位置的磁电阻传感器单元在Z轴磁场的作用下所表现的电阻值的叠加总和。进一步地，控制器获取此时开关电路控制片6输出引脚输出的电压测试信号V₁和V₂，即等效电路图中的V₁和V₂，此时理想状态下，磁场传感器的输出电压为：

在实际应用中，空间中可能还会存在X-Y面内方向的干扰磁场，造成该方向电阻增加或减少△R。当存在沿着X轴方向和Y轴方向的干扰磁场时，即此时有R₁ ^’=R₁+△R_YY-△R_xx，R₂ ^’=R₂-△R_YY+△R_xx，此时，基于上述本申请结构的磁场传感器以及开关电路控制片的引脚选通所构成的电路，磁场传感器的实际输出电压为：

由上式可看出，磁场传感器的电压输出值与仅有Z轴方向磁场时电压输出相同，不存在面内方向误差，本申请的磁场传感器可在测试面外磁场时消除面内磁场带来的误差。

类似地，在需要对Y轴方向的磁场进行测试时，此时开关电路控制片的电路连接将切换为如图10所示，其中开关电路控制片和两个磁场传感器切片刀的引脚选通本领域技术人员可从图中直接获知，在此不再赘述。对于X-Y面内方向的磁场，磁通量控制器不作调控。此时的等效电路图如图所示，同理，此时理想状态下的磁场传感器的输出电压为：

当存在额外的X轴方向磁场时，此时有R₁ ^’=R₁-△R_X和R₁ ^’=R₁+△R_X，R₂’=R₂-△R_X和R₂’=R₂+△R_X。此时该磁场传感器的输出电压为：

电压输出值与仅有Y轴方向磁场时的电压输出相同，不存在其它方向误差，本申请的磁场传感器可在测试面内Y轴方向磁场时消除X轴磁场带来的误差。

类似地，在需要对X轴方向的磁场进行测试时，此时开关电路控制片的电路连接将切换为如图11所示，其中开关电路控制片和两个磁场传感器切片刀的引脚选通本领域技术人员可从图中直接获知，在此不再赘述。此时的等效电路图如图所示，同理，此时理想状态下的磁场传感器的输出电压为：

当存在额外的Y轴方向磁场时，此时有R₁ ^’=R1-△R_Y和R₁ ^’=R1+△R_Y，R₂’=R2-△R_Y和R₂’=R2+△R_Y。此时磁电阻传感器的输出电压为

由上述公式可知，电压输出值与仅有X轴方向磁场时的电压输出相同，不存在其它方向误差，本申请的磁场传感器可在测试面内X轴方向磁场时消除Y轴磁场带来的误差。

应该理解的是，虽然图8的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图8中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

基于同样的发明构思，本申请实施例还提供了一种用于实现上述所涉及的磁场测试方法的磁场测试装置。该装置所提供的解决问题的实现方案与上述方法中所记载的实现方案相似，故下面所提供的一个或多个磁场测试装置实施例中的具体限定可以参见上文中对于磁场测试方法的限定，在此不再赘述。

在一个实施例中，如图12所示，提供了一种磁场测试装置，包括：信号输出模块1202、信号获取模块1204和信息确定模块1206，其中：

信号输出模块1202，用于提供测量控制信号至开关电路控制片；所述测量控制信号用于控制所述开关电路控制片切换所述磁场传感器至目标测试模式；所述目标测试模式为X轴测试模式、Y轴测试模式和Z轴测试模式中任一种；

信号获取模块1204，用于获取开关电路控制片输出的电压测试信号；

信息确定模块1206，用于根据所述电压测试信号确定磁场信息。

关于磁场测试装置的具体限定可以参见上文中对于磁场测试方法的限定，在此不再赘述。上述磁场测试装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。需要说明的是，本申请实施例中对模块的划分是示意性的，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。

在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是终端，其内部结构图可以如图13所示。该计算机设备包括处理器、存储器、输入/输出接口、通信接口、显示单元和输入装置。其中，处理器、存储器和输入/输出接口通过系统总线连接，通信接口、显示单元和输入装置通过输入/输出接口连接到系统总线。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质和内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的输入/输出接口用于处理器与外部设备之间交换信息。该计算机设备的通信接口用于与外部的终端进行有线或无线方式的通信，无线方式可通过WIFI、移动蜂窝网络、NFC（近场通信）或其他技术实现。该计算机程序被处理器执行时以实现一种磁场测试方法。该计算机设备的显示单元用于形成视觉可见的画面，可以是显示屏、投影装置或虚拟现实成像装置。显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。

本领域技术人员可以理解，图13中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。

在一个实施例中，提供一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述磁场测试的方法的步骤，并实现相应的有益效果。

在一个实施例中，如图14所示，提供一种磁场传感器的制备方法，包括：

步骤S1402，提供一衬底。

步骤S1404，在衬底上沉积多层磁敏感薄膜并进行退火，在冷却过程中沿与磁感应单元的长轴方向成45°夹角的方向施加磁场，使长轴相互垂直的磁电阻传感器阵列的钉扎层磁矩方向不同，得到磁场传感阵列切片。

步骤S1406，将磁场传感阵列切片和与磁场传感阵列切片成镜像设置的另一片磁场传感阵列切片以及开关电路控制片封装形成磁场传感器。

具体地，如图1所示，基于上述实施例中的描述结合图1，按图1中磁电阻传感器阵列的排布沉积多层磁敏感薄膜，在多层薄膜沉积完成后进行退火；其中退火过程中的温度选择与薄膜材料有关，本领域技术人员可对此进行适应性调整，在此不做限定。在退火冷却过程中施加如图1所示的沿X轴正方向的磁场（即图1中的H方向），用于对磁电阻传感器阵列的钉扎层磁矩方向进行取向，得到磁场传感阵列切片2。

最后将磁场传感阵列切片2和与磁场传感阵列切片2成镜像设置的磁场传感阵列切片4以及开关电路控制片的引脚一一对应连接，最后封装在一起形成磁场传感器。

上述实施例中，通过在一个衬底上仅通过一次磁敏感薄膜沉积，采用一次退火方式，得到磁场传感阵列切片；采用两个互沿Z轴旋转180度对称的磁场传感器切片构成可通过开关电路控制实现可变化的桥式结构，从而得到具有测量三轴方向的磁场传感器，制作工艺简单。

在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述磁场测试方法实施例中的步骤。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器（Read-Only Memory，ROM）、磁带、软盘、闪存或光存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器（Random Access Memory，RAM）或外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM可以是多种形式，比如静态随机存取存储器（Static Random Access Memory，SRAM）或动态随机存取存储器（Dynamic Random Access Memory，DRAM）等。

在本说明书的描述中，参考术语“有些实施例”、“其他实施例”、“理想实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特征包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性描述不一定指的是相同的实施例或示例。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种磁场传感器，其特征在于，包括：

衬底；

形成于所述衬底上的两个磁场传感阵列切片；每个所述磁场传感阵列切片包括两个间隔设置的磁感应单元，且两个所述磁感应单元的长轴方向相互垂直；其中，每个所述磁感应单元包括三个间隔设置的磁电阻传感器阵列；每个所述磁感应单元中的各所述磁电阻传感器阵列的长轴方向一致，且其中两个所述磁电阻传感器阵列上形成有磁通量控制器；

开关电路控制片，所述开关电路控制片的引脚一一对应连接各所述磁电阻传感器阵列的引脚，且所述开关电路控制片的输入引脚用于与外部电源连接，所述开关电路控制片的输出引脚用于输出电压测试信号，所述开关电路控制片的控制引脚用于接入测量控制信号，所述测量控制信号用于切换测试模式，所述测试模式包括X轴测试模式、Y轴测试模式和Z轴测试模式，且所述测量控制信号还用于驱动所述磁通量控制器调控Z轴方向上的磁场分量；两两相互垂直的X轴、Y轴和所述Z轴确定一预定义的三维坐标系；

其中，每一个所述磁电阻传感器阵列的钉扎层磁矩方向与所述X轴和所述Y轴方向均存在不为零的夹角，且任意两个相邻的所述磁感应单元具有中心反演对称的钉扎层磁矩方向；所述磁电阻传感器阵列的钉扎层磁矩方向趋向于所述磁电阻传感器阵列的短轴方向；所述磁电阻传感器阵列的长轴方向分别与所述X轴和所述Y轴形成45°夹角；

其中，所述磁通量控制器的长轴方向平行于所述磁电阻传感器阵列的长轴方向，所述磁通量控制器用于调控所述Z轴方向磁场在所述磁通量控制器的边界处，生成沿所述磁通量控制器的短轴方向的面内磁场分量。

2.根据权利要求1所述的磁场传感器，其特征在于，每个所述磁电阻传感器阵列包括依次串联的若干个长轴方向一致的磁电阻传感器单元。

3.根据权利要求2所述的磁场传感器，其特征在于，所述磁通量控制器下的磁电阻传感器单元的长轴方向平行于所述磁通量控制器的长轴方向。

4.根据权利要求2所述的磁场传感器，其特征在于，所述磁电阻传感器单元呈S型形成于所述衬底上。

5.根据权利要求2所述的磁场传感器，其特征在于，所述磁电阻传感器单元为隧道磁电阻。

6.一种磁场测试方法，其特征在于，所述方法应用于磁场传感器，所述磁场传感器包括：

衬底；

形成于所述衬底上的两个磁场传感阵列切片；每个所述磁场传感阵列切片包括两个间隔设置的磁感应单元，且两个所述磁感应单元的长轴方向相互垂直；其中，每个所述磁感应单元包括三个间隔设置的磁电阻传感器阵列；每个所述磁感应单元中的各所述磁电阻传感器阵列的长轴方向一致，且其中两个所述磁电阻传感器阵列上形成有磁通量控制器；

开关电路控制片，所述开关电路控制片的引脚一一对应连接各所述磁电阻传感器阵列的引脚，且所述开关电路控制片的输入引脚用于与外部电源连接，所述开关电路控制片的输出引脚用于输出电压测试信号，所述开关电路控制片的控制引脚用于接入测量控制信号，所述测量控制信号用于切换测试模式，所述测试模式包括X轴测试模式、Y轴测试模式和Z轴测试模式，且所述测量控制信号还用于驱动所述磁通量控制器调控Z轴方向上的磁场分量；两两相互垂直的X轴、Y轴和所述Z轴确定一预定义的三维坐标系；

其中，每一个所述磁电阻传感器阵列的钉扎层磁矩方向与所述X轴和所述Y轴方向均存在不为零的夹角，且任意两个相邻的所述磁感应单元具有中心反演对称的钉扎层磁矩方向；所述磁电阻传感器阵列的钉扎层磁矩方向趋向于所述磁电阻传感器阵列的短轴方向；所述磁电阻传感器阵列的长轴方向分别与所述X轴和所述Y轴形成45°夹角；

其中，所述磁通量控制器的长轴方向平行于所述磁电阻传感器阵列的长轴方向，所述磁通量控制器用于调控所述Z轴方向磁场在所述磁通量控制器的边界处，生成沿所述磁通量控制器的短轴方向的面内磁场分量；

所述方法包括：

提供测量控制信号至所述开关电路控制片；所述测量控制信号用于控制所述开关电路控制片切换所述磁场传感器至目标测试模式；所述目标测试模式为X轴测试模式、Y轴测试模式和Z轴测试模式中任一种；

获取所述开关电路控制片输出的电压测试信号；

根据所述电压测试信号确定磁场信息。

7.一种磁场测试装置，其特征在于，应用于磁场传感器，所述磁场传感器包括：

衬底；

形成于所述衬底上的两个磁场传感阵列切片；每个所述磁场传感阵列切片包括两个间隔设置的磁感应单元，且两个所述磁感应单元的长轴方向相互垂直；其中，每个所述磁感应单元包括三个间隔设置的磁电阻传感器阵列；每个所述磁感应单元中的各所述磁电阻传感器阵列的长轴方向一致，且其中两个所述磁电阻传感器阵列上形成有磁通量控制器；

开关电路控制片，所述开关电路控制片的引脚一一对应连接各所述磁电阻传感器阵列的引脚，且所述开关电路控制片的输入引脚用于与外部电源连接，所述开关电路控制片的输出引脚用于输出电压测试信号，所述开关电路控制片的控制引脚用于接入测量控制信号，所述测量控制信号用于切换测试模式，所述测试模式包括X轴测试模式、Y轴测试模式和Z轴测试模式，且所述测量控制信号还用于驱动所述磁通量控制器调控Z轴方向上的磁场分量；两两相互垂直的X轴、Y轴和所述Z轴确定一预定义的三维坐标系；

其中，每一个所述磁电阻传感器阵列的钉扎层磁矩方向与所述X轴和所述Y轴方向均存在不为零的夹角，且任意两个相邻的所述磁感应单元具有中心反演对称的钉扎层磁矩方向；所述磁电阻传感器阵列的钉扎层磁矩方向趋向于所述磁电阻传感器阵列的短轴方向；所述磁电阻传感器阵列的长轴方向分别与所述X轴和所述Y轴形成45°夹角；

其中，所述磁通量控制器的长轴方向平行于所述磁电阻传感器阵列的长轴方向，所述磁通量控制器用于调控所述Z轴方向磁场在所述磁通量控制器的边界处，生成沿所述磁通量控制器的短轴方向的面内磁场分量；

所述装置包括：

信号输出模块，用于提供测量控制信号至开关电路控制片；所述测量控制信号用于控制所述开关电路控制片切换磁场传感器至目标测试模式；所述目标测试模式为X轴测试模式、Y轴测试模式和Z轴测试模式中任一种；

信号获取模块，用于获取所述开关电路控制片输出的电压测试信号；

信息确定模块，用于根据所述电压测试信号确定磁场信息。

8.一种磁场传感器的制备方法，其特征在于，包括：

提供一衬底；

在所述衬底上沉积多层磁敏感薄膜并进行退火，在冷却过程中沿与磁感应单元的长轴方向成45°夹角的方向施加磁场，使长轴相互垂直的磁电阻传感器阵列的钉扎层磁矩方向不同，得到磁场传感阵列切片；

将所述磁场传感阵列切片和与所述磁场传感阵列切片成镜像设置的另一片所述磁场传感阵列切片以及开关电路控制片封装形成如权利要求1-5任一项所述的磁场传感器。

9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求6所述的方法的步骤。