CN115803646A - 磁传感器阵列 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种即使测定对象物的表面为曲面，也能够将磁传感器相对于测定对象物的表面垂直地按压，且能够容易地维持该状态的磁传感器阵列。磁传感器阵列(1)具备多个磁传感器(10)。磁传感器(10)包括容纳传感器芯片的传感器容纳体(20)和设置于传感器容纳体(20)的连结部(11、12)。多个磁传感器(10)通过设置于相邻的一个磁传感器(10)的连结部(11)和设置于另一个磁传感器(10)的连结部(12)相互轴支承而连结。由此，由于以连结部(11、12)为轴而相邻的两个磁传感器(10)的相对角度可变，因此，即使测定对象物的表面为曲面，也能够将多个磁传感器(10)相对于测定对象物的表面垂直地按压，且能够容易地维持该状态。

Description

磁传感器阵列

技术领域

本发明涉及一种由多个磁传感器构成的磁传感器阵列，尤其是涉及一种多个磁传感器间的角度可变的磁传感器阵列。

背景技术

在专利文献1的图2中，公开了能够在一个方向上滑动多个磁传感器的位置的磁传感器阵列。另外，在专利文献1的图14中，公开了通过由挠性材料构成的保持部来保持多个磁传感器的磁传感器阵列。根据这些磁传感器阵列，即使测定对象物的表面为曲面，也能够使多个磁传感器接近测定对象物的表面。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开WO2018/025829号

发明内容

发明所要解决的技术问题

然而，专利文献1的图2所记载的磁传感器阵列仅能够使磁传感器的位置在一个方向上滑动，因此，在测定对象物的表面为曲面的情况下，无法将磁传感器相对于测定对象物的表面垂直地按压。另一方面，在专利文献1的图14所记载的磁传感器阵列中，即使测定对象物的表面为曲面，也能够将磁传感器相对于测定对象物的表面垂直地按压，但由于保持部由挠性材料构成，因此，难以保持将磁传感器相对于测定对象物的表面垂直地按压的状态。

因此，本发明的目的在于提供一种即使测定对象物的表面为曲面，也能够将磁传感器相对于测定对象物的表面垂直地按压，且能够容易地维持该状态的磁传感器阵列。

用于解决技术问题的手段

本发明的磁传感器阵列是具备多个磁传感器的磁传感器阵列，其特征在于，多个磁传感器分别包括传感器芯片、容纳传感器芯片的传感器容纳体、以及设置于传感器容纳体的第一和第二连结部，多个磁传感器通过设置于相邻的一个磁传感器的第一连结部和设置于另一个磁传感器的第二连结部相互轴支承而连结。

根据本发明，能够以第一和第二连结部为轴使相邻的两个磁传感器的相对角度变化。因此，即使测定对象物的表面为曲面，也能够将多个磁传感器相对于测定对象物的表面垂直地按压，且能够容易地维持该状态。

在本发明中，也可以是，传感器容纳体具有：传感器头，其相对于磁传感器的灵敏度轴方向垂直；以及第一和第二侧面，其与灵敏度轴方向平行，且位于彼此相反侧，第一连结部设置于第一侧面的传感器头附近，第二连结部设置于第二侧面的传感器头附近。由此，能够使在一个方向上连结的多个磁传感器变形为扇形。

在本发明中，也可以是，多个磁传感器构成包含第一和第二组的多个组，属于第一组的磁传感器的至少一个还包含设置于传感器容纳体的第三连结部，属于第二组的磁传感器的至少一个还包含设置于传感器容纳体的第四连结部，第一和第二组通过第三连结部与第四连结部相互轴支承而连结。由此，能够以第一和第二连结部为轴使属于同一组的多个磁传感器的相对角度变化，并且能够以第三以及第四连结部为轴使属于不同组的多个磁传感器的相对角度变化。

在本发明中，也可以是，传感器容纳体还具有与灵敏度轴方向平行且与第一及第二侧面正交且位于彼此相反侧的第三以及第四侧面，第三连结部设置于第三侧面的传感器头附近，第四连结部设置于第四侧面的传感器头附近。由此，能够使由多个传感器头构成的测定面变形为球面状。

在本发明中，轴支承第一连结部和第二连结部的旋转轴也可以由非磁性材料构成。旋转轴不会成为磁噪声的原因。

发明的效果

这样，根据本发明，能够提供一种即使测定对象物的表面为曲面，也能够将磁传感器相对于测定对象物的表面垂直地按压，且能够容易地维持该状态的磁传感器阵列。

附图说明

图1是表示本发明的第一实施方式的磁传感器阵列1的外观的概略立体图。

图2是表示磁传感器10的内部结构的一个例子的示意图。

图3是传感器芯片22的概略俯视图。

图4是沿着图3所示的A-A线的概略截面图。

图5是磁传感器10的电路图。

图6是表示使磁传感器阵列1变形后的状态的概略立体图。

图7是表示本发明的第二实施方式的磁传感器阵列2的外观的概略立体图。

图8是表示本发明的第三实施方式的磁传感器阵列3的外观的概略立体图。

图9是表示使磁传感器阵列3变形后的状态的概略立体图。

具体实施方式

以下，一边参照附图，一边对本发明的优选实施方式进行详细地说明。

图1是表示本发明的第一实施方式的磁传感器阵列1的外观的概略立体图。

如图1所示，第一实施方式的磁传感器阵列1具有将z方向作为长度方向的多个磁传感器10在x方向上排列的结构。各磁传感器10的灵敏度轴方向是z方向。在图1所示的例子中，由七个磁传感器10构成磁传感器阵列1，但对于构成磁传感器阵列的磁传感器10的数量没有特别限定。

各个磁传感器10具有传感器容纳体20、设置于传感器容纳体20的侧面S1的连结部11、以及设置于传感器容纳体20的侧面S2的连结部12。侧面S1、S2均构成yz面，并且相互位于相反侧。如图1所示，在一个传感器容纳体20设置有一对连结部12。一对连结部12的y方向上的间隔被设计成与连结部11的y方向上的厚度大致相同或稍小，设置于在x方向上相邻的一个磁传感器10的连结部11被插入到设置于另一个磁传感器10的一对连结部12之间。而且，通过将旋转轴15插入到设置于连结部11、12的贯通孔，连结部11、12被旋转轴15相互轴支承。旋转轴15的轴向为y方向，以旋转轴15的轴向与磁传感器10不重叠的方式进行布置。旋转轴15只要是能够旋转地轴支承连结部11、12的部件就没有特别限定，能够使用螺钉、弹性体。旋转轴15优选由非磁性材料构成。

图2是表示磁传感器10的内部结构的一个例子的示意图。

如图2所示，磁传感器10具备由非磁性材料构成的传感器容纳体20、容纳于传感器容纳体20的基板21、搭载于基板21的传感器芯片22以及集磁体23。集磁体23是沿z方向延伸的棒状体，由铁氧体等高导磁率材料构成。传感器容纳体20中，集磁体23的z方向上的一端所在的xy面构成传感器头H。在集磁体23的z方向上的另一端配置有传感器芯片22。由此，从位于传感器头H附近的测定对象物发出的z方向的信号磁场分量被集磁体23集磁，并施加于传感器芯片22。

如上所述，在传感器容纳体20设置有连结部11、12。在此，连结部11设置于侧面S1的传感器头H附近，连结部12设置于侧面S2的传感器头H附近。

图3是传感器芯片22的概略俯视图，图4是沿着图3所示的A-A线的概略截面图。

如图3及图4所示，在传感器芯片22的元件形成面集成有四个磁阻效应元件M1～M4和消除线圈C1。消除线圈C1被绝缘膜24覆盖，在绝缘膜24上形成有磁阻效应元件M1～M4。磁阻效应元件M1～M4被绝缘膜25覆盖。并且，从z方向观察，集磁体23配置于磁阻效应元件M1、M2与磁阻效应元件M3、M4之间。由此，被集磁体23集磁的z方向的磁场在传感器芯片22的元件形成面上向+x方向及-x方向分配。其结果，对磁阻效应元件M1、M2和磁阻效应元件M3、M4施加相互反向的磁场分量。在此，磁阻效应元件M1～M4的固定磁化方向均在+x方向或-x方向上一致。

另外，消除线圈C1以与磁阻效应元件M1～M4重叠的方式配置，当在消除线圈C1中流过消除电流时，对磁阻效应元件M1、M2和磁阻效应元件M3、M4施加相互反向的消除磁场。

图5是磁传感器10的电路图。

如图5所示，磁传感器10所包含的磁阻效应元件M1～M4被桥式连接，由此生成的差动信号被供给到差动放大器31。差动放大器31基于差动信号生成反馈电流F。反馈电流F流向消除线圈C1。由此，消除线圈C1以作为磁传感器10的输出信号的差动信号分量成为零的方式产生消除磁场。反馈电流F通过电阻R进行电流电压转换。然后，通过测定电阻R的两端间电压的电压测定电路32，生成与反馈电流F成比例的检测信号Vout。

图6是表示使本实施方式的磁传感器阵列1变形后的状态的概略立体图。

如图6所示，本实施方式的磁传感器阵列1通过以旋转轴15为中心使磁传感器阵列1变形，能够改变相邻的两个磁传感器10所成的角度θ。图6所示的虚线Z1、Z2是相邻的两个磁传感器10的灵敏度轴方向。这样，如果使多个磁传感器10变形为扇形，则能够使由多个磁传感器10的传感器头H构成的测定面为圆弧状。由此，即使测定对象物的表面为曲面，也能够将多个传感器头H相对于测定对象物的表面垂直地按压。另外，使磁传感器阵列1变形的状态能够通过旋转轴15的摩擦力来维持。为了更可靠地维持磁传感器阵列1的姿势，使用螺钉作为旋转轴15，利用螺母固定螺钉即可。在该情况下，作为螺钉及螺母的材料，也优选使用非磁性材料。

如以上说明的那样，本实施方式的磁传感器阵列1中，多个磁传感器10经由旋转轴15连结，因此，能够根据测定对象物的表面形状使由多个传感器头H构成的测定面的形状变化。

图7是表示本发明的第二实施方式的磁传感器阵列2的外观的概略立体图。

如图7所示，第二实施方式的磁传感器阵列2在位于x方向上的两端部的磁传感器10的传感器容纳体20上设置有连结部13、14这一点上，与第一实施方式的磁传感器阵列1不同。其他基本的结构与第一实施方式的磁传感器阵列1相同，因此，对相同的要素标注相同的符号，并省略重复的说明。

连结部13、14分别设置于传感器容纳体20的侧面S3、S4，其z方向位置与连结部11、12相同。连结部13的形状与连结部11相同，连结部14的形状与连结部12相同。侧面S3、S4均构成xz面，并且相互位于相反侧。由此，能够沿y方向连结多个第二实施方式的磁传感器阵列2。

图8是表示本发明的第三实施方式的磁传感器阵列3的外观的概略立体图。

如图8所示，第三实施方式的磁传感器阵列3具有在y方向上连结有多个第二实施方式的磁传感器阵列2的结构。在图8所示的例子中，具备具有与第二实施方式的磁传感器阵列2相同的结构的组G1～G4，设置于在y方向上相邻的一组(例如组G1)的连结部13和设置于另一组(例如组G2)的连结部14被旋转轴16相互轴支承，由此多个组G1～G4沿y方向连结。旋转轴16的轴向是x方向，以旋转轴16的轴向与磁传感器10不重叠的方式进行布置。旋转轴16能够使用与旋转轴15相同的材料。

图9是表示使本实施方式的磁传感器阵列3变形后的状态的概略立体图。如图9所示，本实施方式的磁传感器阵列3通过以旋转轴15、16为中心使多个磁传感器10的角度变化，由此能够使由多个传感器头H构成的测定面变形为球面状。

以上，对本发明的优选的实施方式进行了说明，但本发明并不限定于上述的实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内能够进行各种变更，当然这些也包含在本发明的范围内。

符号的说明

1～3…磁传感器阵列

10…磁传感器

11～14…连结部

15、16…旋转轴

20…传感器容纳体

21…基板

22…传感器芯片

23…集磁体

24、25…绝缘膜

31…差动放大器

32…电压测定电路

C1…消除线圈

F…反馈电流

G1～G4…组

H…传感器头

M1～M4…磁阻效应元件

R…电阻

S1～S4…侧面。

Claims (5)

1.一种磁传感器阵列，其特征在于，

所述磁传感器阵列具备多个磁传感器，

所述多个磁传感器分别包括：传感器芯片；传感器容纳体，其容纳所述传感器芯片；以及第一和第二连结部，其设置于所述传感器容纳体，

所述多个磁传感器通过设置于相邻的一个磁传感器的所述第一连结部和设置于另一个磁传感器的所述第二连结部相互轴支承而连结。

2.根据权利要求1所述的磁传感器阵列，其特征在于，

所述传感器容纳体具有：传感器头，其与所述磁传感器的灵敏度轴方向垂直；以及第一和第二侧面，其与所述灵敏度轴方向平行，并且位于彼此相反侧，

所述第一连结部设置于所述第一侧面的所述传感器头附近，

所述第二连结部设置于所述第二侧面的所述传感器头附近。

3.根据权利要求2所述的磁传感器阵列，其特征在于，

所述多个磁传感器构成包含第一和第二组的多个组，

属于所述第一组的所述磁传感器中的至少一个还包括设置于所述传感器容纳体的第三连结部，

属于所述第二组的所述磁传感器中的至少一个还包括设置于所述传感器容纳体的第四连结部，

所述第一和第二组通过所述第三连结部与所述第四连结部相互轴支承而连结。

4.根据权利要求3所述的磁传感器阵列，其特征在于，

所述传感器容纳体还具有与所述灵敏度轴方向平行且与所述第一和第二侧面正交且位于彼此相反侧的第三以及第四侧面，

所述第三连结部设置于所述第三侧面的所述传感器头附近，

所述第四连结部设置于所述第四侧面的所述传感器头附近。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的磁传感器阵列，其特征在于，

轴支承所述第一连结部和所述第二连结部的旋转轴由非磁性材料构成。

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