CN1697980A - 磁性传感器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种磁性传感器，由通以脉冲电流的非结晶合金磁性线组成的感磁体11和、旋绕在该感磁体11周围的检测线圈12、以及在切断上述脉冲电流的同时计测在上述检测线圈12上产生出的感应电压值大小的采样保持电路所构成。其中的采样保持电路包括了由电子开关S31、电容C32、电阻R32、电阻R33、以及高输入电阻放大器A31组成的采样保持部B31和，与电子开关S31控制接口相连接的由电阻R31、电容C31组成的延迟电路。

Description

磁性传感器

                            技术領域

本发明涉及一种测量微小磁场的高精度磁性传感器。

                            背景技术

至今为止，以磁性阻抗元件构成的磁性传感器是在非结晶合金磁性线的外周面旋绕了线圈所组成。这样的磁性传感器，在向非结晶合金磁性线通以上升时间为5ns的脉冲电流的时候，检测在线圈上感应出的振动波形的第1脉冲，并取其与外部磁场Hex的比例，最终得到高灵敏度变化的电压(请参考专利文献1)。

此外，专利文献1公开展示其下述特性，即是，在非结晶合金磁性线的外周面旋绕了反馈线圈的同时，设置了反馈回路，通过不断向该反馈线圈输入与传感器的输出电压成比例的负反馈电流进行负反馈，可以得到直线性能良好且没有滞后现象的高精度磁性传感器特性。

【专利文献1】特开2000-258517号公报

                            发明内容

但是，上述以往的磁性传感器存在下述的问题。即是，上述以往的磁性传感器为了提高精度，必须设置上述那样的反馈回路等，从而导致了回路构成复杂且不利于实现小型化。从另一方面讲，如果省略了上述反馈回路，将得不到高精度。

特别是，对应用于手机或携带终端机器等的方位测量用的磁性传感器来说，要求其用简单的回路构成来实现高精度的方位检测。因此，上述以往的磁性传感器不能充分满足上述要求。

本发明提出了一种新型的磁性传感器，它是由当外部磁场的作用时其电磁特性产生变化的感磁体和、向该感磁体供给通电电流的驱动回路、旋绕在上述感磁体周围的检测线圈、以及计测在上述检测线圈上产生出的感应电压值大小的采样保持电路所构成。

上述采样保持电路，具有在上述驱动回路将上述通电电流切断的同时，计测上述感应电压值的特点。

在此，可以认为，向作为感磁体的非结晶合金磁性线通以瞬间电流，旋绕在非结晶合金磁性线周围的检测线圈将感应出与作用于非结晶合金磁性线的外部磁场的大小相对应的感应电压。

图13A及图13B表示了，当外部磁场为+2高斯的时候，旋绕在非结晶合金磁性线周围的线圈所构成的磁性检测部的动作例。

图13A是驱动非结晶合金磁性线的电流波形的一个例子，所定的反复通电周期为35ns(纳秒)。图13B所示为在检测线圈上所感应出的电压。与图13A的脉冲电流上升的时候相对应，图13B所示了在检测线圈上所感应出的正的衰减振动电压Q1；与脉冲电流下降的时候相对应，在检测线圈上所感应出的负的衰减振动电压Q2。该衰减振动电压的大小及正负的极性，是由外部磁场的大小、以及外部磁场的方向和非结晶合金磁性线的轴方向的夹角关系所构成的矢量来决定。因此，可以通过衰减振动电压来测定外部磁场的大小。

图14表示了，向旋绕了检测线圈的非结晶合金磁性线施加的作用磁场在±3G(高斯)的范围内变化的时候，脉冲电流上升时检测线圈所感应出的衰减振动电压的最大值p1的的变化。从图上可以看出，产生了大约8％的非线性和大约6％的滞后误差。因此，在脉冲电流的上升时通过检测的上述电压p1来计测外部磁场的方法，不适合用于精度要求高的方位测量。

因此，本发明的发明者们，对在向非结晶合金磁性线施加脉冲电流时得到的上述检测线圈感应电压和外部磁场大小的关系(请参考图13A及图13B)进行了不懈的研究，完成了具有下述独特見解的本发明。

本发明具有，由通以脉冲电流的非结晶合金磁性线组成的感磁体和、旋绕在该感磁体周围的检测线圈、以及在切断上述脉冲电流的同时计测上述检测线圈上产生出的感应电压值大小的采样保持电路所构成的特点。并且，如图13B中所示，使用采样保持电路，切断通向上述非结晶合金磁性线的脉冲电流，在其电流下降时检测出检测线圈的感应电压Q2。这样，改善了非线性和滞后的特性，提高了计测精度。

本发明的磁性传感器，虽然省略了上述那样的反馈回路，但是同样确保了高的计测精度。因此，本发明的磁性传感器，回路构成简单，实现了小型化和薄型化。并且，省略上述反馈回路所必需的常时通电，抑制了电力消费。

                            附图说明

【图1】所示为本发明实施例1的磁性传感器的回路图。

【图2】所示为本发明实施例1的外部磁场与检测线圈的最大电压值的特性图。

【图3】所示为本发明实施例2的磁性传感器的回路图。

【图4A】所示为本发明实施例2的脉冲电流的通电时间与非结晶合金磁性线的电流的特性图。

【图4B】所示为本发明实施例2的脉冲电流的通电时间与检测线圈的电压的特性图。

【图5】所示为本发明实施例2的外部磁场与检测线圈的最大电压值的特性图。

【图6A】所示为本发明实施例3的脉冲电流的时间变化曲线图。

【图6B】所示为本发明实施例3的脉冲电流与检测线圈的电压变化曲线图。

【图7】所示为本发明实施例4的磁性传感器的回路图。

【图8】所示为本发明实施例4的脉冲电流变化曲线图。

【图9】所示为本发明实施例5的磁性阻抗元件的正视图。

【图10】所示为本发明实施例5的磁性阻抗元件图的沿着A-A’线断面的概念图。

【图11】所示为本发明实施例5的沟内的螺旋状检测线圈的配置形态的斜视图。

【图12】所示为本发明实施例5的外部磁场(G)与检测线圈的最大电压值(V)的关系特性图。

【图13A】所示为非结晶合金磁性线的通电电流的时间变化曲线图。

【图13B】所示为向磁性检测部作用+2G(高斯)的外部磁场的时候，检测线圈的电压的时间变化曲线图。

【图14】所示为外部磁场(G)与脉冲电流上升的同时测量的检测线圈的最大电压值(V)的关系特性图。

【图15】所示为以往技术的磁阻抗元件的一例的示意图。

                          具体实施方式

本发明中的上述采样保持电路，在根据上述通电电流切断时得到的上述感应电压的时间变化的衰减振动波形中，计测在时间轴上最初出现的峰值最为理想。

使用上述采样保持电路，检测上述感应电压的最初出现峰值的时候，如图13B所示，可以检测出上述的衰减振动电压Q2的峰值p2，从而可以实现上述磁性传感器的高灵敏度化。

上述采样保持电路，还具有记忆切断根据上述驱动回路施加的通电电流的时机的记忆功能，并且在上述所定的时机切断上述通电电流的时候，同步测量上述感应电压值。

上述所定的切断通电电流的时机，最好设定在切断上述通电电流时使上述感磁体保持在磁场強度大约为零的外部磁场中，即作衰减振动的上述感应电压值在时间轴上最初出现零交的时机。

在此，所谓零交，是指上述作衰减振动的上述感应电压值从正值(负值)转变为负值(正值)时的正负反转为零的点。

即使外部磁场大约为零，切断通向上述感磁体的通电电流时候，在上述检测线圈上仍然会感应出电压。该感应电压，来自于上述检测线圈和上述感磁体之间，其发生与外部磁场无关系。

因此，上述作衰减振动的上述感应电压值为零交的时机，恰好是与外部磁场无关系时检测线圈上产生的感应电压值为零的时机。

上述磁性传感器，具有记忆将作衰减振动的上述感应电压值在时间轴上最初出现零交的时机作为上述所定的时机的功能，在该所定的时机，同步驱动上述采样保持电路进行外部磁场的计测。为此，根据上述检测线圈和上述感磁体之间的电磁感应等，产生的与外部磁场无关的电压成分中，误差成分混入的可能性减少了很多。因此，使用上述磁性传感器，可以高精度计测由于外部磁场的作用产生的上述感应电压值。

再者，上述时间记忆功能，可以由适当地选择线圈、电阻、电容组合的延迟回路来构成实现。或者，也可以利用微型多用计算机的计时器机能等来构成实现上述时间记忆功能。

此外，上述驱动回路的最佳构成是，具有记忆用上述磁性传感器检测出的最小磁场強度的外部磁场作用于感磁体的时候上述采样保持电路计测的上述感应电压值的最小电压值的记忆功能，并且，在上述感应电压收束于上述最小电压值的5％以下的电压范围内的时候，切断上述通电电流。

在上述感应电压收束于上述电压范围内的状态下，如果切断上述通电电流，其后就可以用上述采样保持电路来高精度地计测上述感应电压。

所谓上述感应电压处于收束的状态，是指上述通电电流上升时在上述检测线圈上感应出的作衰减振动的电压处于被收容在上述的电压范围内的状态。

上述电压记忆功能，可以通过向由二极管和CR回路组成的包络线检波回路输入上述感应电压，再比较该包络线检波回路输出的电压值和临界值(阈值)来构成实现。或者，追加采样保持上述感应电压的峰值的第2采样保持电路，通过比较该第2采样保持电路计测的电压和临界值(阈值)来构成实现。

上述驱动回路的最佳构成足，由向上述感磁体作用作为上述通电电流的脉冲状的电流变化来构成，同时，上述通电电流的大小达到所定电流值的上升时间是切断所定电流值的上述通电电流的切断时间的3倍以上30倍以内。

在这种情況下，由于设定了上述上升时间为上述切断时间的3倍以上，与切断上述通电电流产生的上述感应电压相比，可以抑制在上述通电电流上升时产生的感应电压值。象这样，如果抑制了上述通电电流上升时的感应电压值，就可以抑制计测时的感应电压值的相对影响，从而提高上述磁性传感器的计测精度。

在此，所谓上述上升时间，是指通电电流从上述所定电流值的10％上升到90％时所需的时间；所谓上述切断时间，是指通电电流从上述所定电流值的90％下降到10％时所需的时间。此外，所谓上述所定电流值，是指切断时的上述通电电流的大小。

上述驱动回路还有下述的最佳构成，即是，积蓄作为上述通电电流供给源电能的电容，以及配置在该电容和上述感磁体之间的电路上的电子开关。一方面讲，用上述电容器向上述感磁体供给的上述通电电流；另一方面讲，用上述电子开关切断上述通电电流。

在这种情况下，使用由电容和电子开关构成的驱动回路，在切断通向上述感磁体的脉冲电流的时候，可以增大电流变化率，从而可以更进一步提高上述磁性传感器的检测灵敏度。

本发明的上述磁性传感器具有下述的理想构成，即是，

具有在一个方向形成有延伸沟的电极配线基板，并且，在该延伸沟内填充了具有电性绝缘性的绝缘体；

上述感磁体是沿着上述延伸沟的沟方向贯通上述绝缘体而配置的非结晶合金磁性线；

并且，具有由配设于上述延伸沟内周面上的一部分线圈和，配设于上述绝缘体的外表面(即填充了上述绝缘体后的上述延伸沟上表面)的另一部分线圈组成的螺旋状电路所构成的上述检测线圈。

在这种情況下，由于具有在上述延伸沟的内周面上形成的一部分线圈和延伸沟的上表面形成了的另一部分线圈组成上述的检测线圈，与贯通上述延伸沟内的绝缘体的非结晶合金磁性线相组合的构成，实现了上述磁性传感器的小型化。

对于小型机器，例如，手机、携带终端机器等来说，其方位测量用的磁性传感器对小型化和薄型化的要求很高。本发明的上述磁性传感器能充分对应和满足上述小型化、薄型化的的尺寸要求。

作为上述感磁体的非结晶合金磁性线，其最为理想的直径范围是1μm以上30μm以下，而检测线圈的卷线内径的理想值是在200μm以下。

在这种情況下，由于上述检测线圈的卷线内径在200μm以下，可以减小非结晶合金磁性线表面和上述检测线圈之间的间隙。该间隙越小，就可以高效地利用由非结晶合金磁性线构成的感磁体的表面励磁效果。因此，可以确保得到上述检测线圈产生较大的上述感应电压值，从而实现上述磁性传感器的高灵敏度化。

                              实施例

(实施例1)

本发明的实施例1用图1、图2、图13A、以及图13B进行说明。

图1是本实施例的磁性传感器的回路图。图1中，磁性检测部1由作为感磁体的长度为2.5mm、直径为30μm的CoFeSiB系合金的零磁应变非结晶合金磁性线11和在该非结晶合金磁性线11周围旋绕了40圈的检测线圈12，以及电流控制用电阻R11所组成。非结晶合金磁性线11通过进行脉冲通电的上述电阻R11与脉冲发生器2输出接口P2相连接。

另一方面，检测线圈12，与在脉冲电流被切断了的时候对应于外部磁场产生的感应电压而输出电压的采样保持电路3的电子开关的输入接口P3相连接。

脉冲发生器2由CMOS变换器元件L21、L22、以及电阻R21、电容C21组成的多谐振动器和，含有电容C22、电阻R22组成的微分电路的CMOS变换器元件L23的波形成型回路所构成。

上述波形成型回路与上述多谐振动器之间为电性连接。当多谐振动器发生了1MHz频率的矩形波时候，在逻辑水平为“1”的期间，反复频率1MHz使之发生35ns(纳秒)脉冲电压，通过上述波形成型回路的输出接口P2将该脉冲电压输出。

为此，向上述非结晶合金磁性线11通以35ns时间的脉冲电流。其结果，上述检测线圈12上感应出与作用于磁性检测部1的外部磁场相对应的衰减振动电压。

采样保持电路3，由电子开关S31、电容C32、电阻R32、电阻R33、以及由高输入电阻放大器A31组成的采样保持部B31和，与上述电子开关S31的控制接口相连接的电阻R31及电容C31组成的延迟回路所构成。

上述延迟回路另一方的接口，与上述脉冲发生器的输出接口P2相连接。当该输出接口P2输出脉冲的时候，由延迟回路中的电阻R31及电容C31所决定的延迟时间进行延迟，使上述电子开关S31的控制接口的逻辑水平为“1”。

根据以上所述，当电子开关S31处于“闭”的状态，上述检测线圈12上感应出的电压将附加在电容C32上。其次，上述输出接口P2的脉冲下降和流向非结晶合金磁性线11的电流被切断的同时，电子开关S31将根据电阻R31及电容C31所决定的延迟时间Δt延迟达到“开”的状态。

如图13A和图13B所示，上述的延迟时间Δt，是切断上述非结晶合金磁性线11的电流的时刻(时刻t1)到上述检测线圈12上的上述衰减振动电压Q2的最大电压p2出现的时刻(时刻t2)。为此，上述电子开关S31，在与最大电压p2呈现的几乎同样的时机处于“开”的状态。另一方面，电容C32保持了在电子开关S31即将打“开”之前的检测线圈的电压。

高输入电阻放大器A31，由于将检测线圈的电压变换为直流电压，从输出接口P4输出与外部磁场的大小相对应的电压，并且，直至用1MHz频率反复下一个脉冲被重新更新为止将不断输出该电压。

图2表示了对磁性检测部施加的外部磁场在±3G的范围变化的时候的结果。图中，表示出了用采样保持电路对在切断脉冲电流的时候检测线圈12上感应的衰减振动电压的最大值p2进行直流变换得到的结果。从图2可以知道，非线性及滞后现象在均在2％以下，达到满足了方位测量时所需的实用精度。

并且，本发明实施例的磁性传感器，没有必要使用负反馈回路。因此，消除了向负反馈回路常时通电的必要性，从而可以降低电力的消耗。

综上所述，本实施例的磁性传感器，得到了下述的作用效果。

(1)改善了非线性及滞后现象。

(2)因为不需要使用负反馈回路，可以省略负反馈线圈，从而减少电子零部件数。此外，由于不需要负反馈电流，降低了电力的消耗。

(3)实现了高精度化。

(实施例2)

本发明的实施例2用图3～图5图13A、以及图13B进行说明。

图3是本实施例的磁性传感器的回路图。图3所示的回路图中，与上述的实施例1的图1的回路图相比，新追加了向上述非结晶合金磁性线11供给脉冲电流的驱动回路4。除此之外，图3中的其他部分回路与图1一样。在此，以下就驱动回路4进行说明。

驱动回路4，由根据电压Vdd(图中省略了与稳定的电源回路的连接)充了电的电容C41、电子开关S41、电阻R41、以及电容C42组成的延迟回路所构成。该驱动回路4，在电子开关S41为“闭”的时候，从上述电容C41向上述磁性检测部1的电阻R11和非结晶合金磁性线11供给电流。

当从上述脉冲发生器2的输出接口P2输出时间幅度为35ns的脉冲电压的时候，滞后根据电阻R41和电容C42组成的延迟回路所定的延迟时间，电子开关S41控制接口的逻辑水平从“0”的状态变为“1”的状态。此后，经过35ns以后，在上述脉冲电压下降的同时，逻辑水平再变为“0”的状态。

因为，电子开关S4的控制接口的逻辑水平为“1”的时候，减小了该电子开关S41的阻抗成为“闭”的状态，所以，根据电源电压Vdd充了电的上述电容C41，通过电子开关S41向上述磁性检测部1的电阻R11和非结晶合金磁性线11急剧快速地供给电流。在此，如果由上述电容C41的容量、上述非结晶合金磁性线11、以及电阻R11构成的时间常数的设定比35ns的脉冲时间幅度大，就可以得到保持一定的电流值的脉冲电流。

此外，当上述电子开关S41的控制接口的逻辑水平为“0”状态的时候，上述电子开关S41的阻抗增加的时候，使之成为“开”的状态，此时，急剧快速地切断非结晶合金磁性线11的电流使之成为“0”的状态。

由电阻R41和电容C42组成的上述延迟回路，是为了调整在切断非结晶合金磁性线11的通电电流时电子开关S31动作时机。本实施例，为了在上述检测线圈12上感应出的衰减振动电压达到最大值的时候，正好使上述采样保持电路的电子开关S31处于“开”的状态来设定上述延迟回路的延迟时间。

上述电子开关S41的“开”和“闭”的动作，比CMOS变换器元件的动作快，并且，上述电子开关S41可以通过大电流。因此，对于上述非结晶合金磁性线11的脉冲电流的上升及下降的时间来说，其电流的变化率可以很大。

图4A表示了向非结晶合金磁性线11通以脉冲电流(35ns)的时候，非结晶合金磁性线11的电流的特性变化，图4B表示了检测线圈的电压的特性变化。

从上述的图可以知道，当非结晶合金磁性线11的脉冲电流被切断的时候，其电流变化率的斜率为k2，比图13A所表示的用CMOS转变器元件驱动的电流变化率的斜率k1增大了近1倍。因此，上述检测线圈12感应出的衰减振动电压的最大值p3的大小也是图13B所示的p2的大约2倍。

图5表示了，作用于磁性检测部1的外部磁场在±3G的范围内变化的时候，上述检测线圈12感应出的衰减振动电压的最大值p3。从图中可以知道，其灵敏度，即，每单位磁场強度的输出电压为0.037v/G，比图2所示的实施例1的灵敏度0.015v/G增加了大约2.5倍。

以上所述的本实施例，增加了向上述非结晶合金磁性线11供给脉冲电流的驱动回路4。该驱动回路4，利用了电子开关进行从被充电了的电容向感磁体供给的电流的接通和切断。为此，对通向非结晶合金磁性线的脉冲电流来说，增加时间变化率，可以进一步提高磁性传感器的灵敏度。

除此之外的构成和作用效果与实施例1一样。

(实施例3)

本实施例，是以实施例1为基础，变更了上述延迟回路的延迟时间。关于其内容，将用图1、图6A、以及图6B来说明。

图6A表示了向非结晶合金磁性线11供给的脉冲电流在切断时的电流变化。图6B表示了磁性检测部(在图1中的符号为1)的上述检测线圈上感应出的电压的变化。

图6B中用符号V0表示的电压变化，是向上述磁性检测部作用的外部磁场大约为零的时候的电压变化。并且，同图中的用符号V1表示的电压变化，是沿着上述磁性检测部的非结晶合金磁性线轴方向作用的外部磁场的磁场強度为1高斯的时候的电压变化；另一方面，以符号V2表示的电压变化，是沿着上述磁性检测部的非结晶合金磁性线轴方向作用的外部磁场的磁场強度为2高斯的时候的电压变化。

理论上讲，作用的外部磁场大约为零的时候，检测线圈上感应出的电压值应该为零。但是，实際上，如图6B中的V0所示的那样，由于非结晶合金磁性线和检测线圈之间有电磁感应等的影响，在检测线圈上感应出了小振幅的衰减振动电压。并且，在非结晶合金磁性线和检测线圈之间的电磁感应的影响在检测线圈上感应出的上述衰减振动电压V0，在计测外部磁场的时候，可能与衰减振动电压V1或V2产生重叠。即，非结晶合金磁性线和检测线圈之间的电磁感应等产生的电压，是上述磁性传感器产生计测误差的原因之一。

因此，本实施例，如图1和图6B所示的实施例1的延迟回路的延迟时间那样，设定了在切断上述非结晶合金磁性线11的电流以后，上述检测线圈12上的上述衰减振动电压V0最初的零交点z1出现的的时间。为此，上述电子开关S31，在出现最初的零交点z1的时机打“开”。另一方面，电容C32保持了电子开关S31正要打“开”之前的检测线圈的电压。

并且，高输入电阻放大器，由于将上述检测线圈的电压变换为直流电压，所以从输出接口P4输出了与外部磁场的大小相对应的电压。

象以上那样，本实施例是重合在磁场強度大约为零的外部磁场下，检测线圈的衰减振动电压出现零交点z1(请参考图6B)的时机。为此，用本磁性传感器计测外部磁场的时候，可以抑制由于非结晶合金磁性线和检测线圈产生的电磁感应等带来的误差。本实施例的上述延迟时间，就是时间轴上的最初出现的零交点z1。为此，如果设定这样的延迟时间，如图6B所示那样，作为上述检测线圈的电压，可以计测与最大电压p4大小接近的电压p5。

本实施例的磁性传感器，由于抑制了非结晶合金磁性线和检测线圈之间的电磁感应等带来的误差，可以实现高精度的计测。

除此之外的构成和作用效果与实施例1一样。

(实施例4)

本实施例，是以实施例2为基础，变更了其驱动回路的实施例。关于其内容，以下将用图7、图8来说明。

如图7所示，本实施例的驱动回路4，是以实施例2的驱动回路为基础，在电容C41和电子开关S41之间连接了电感L41。根据这样的驱动电路4，当电子开关S41处于“闭”的时候，由电感L41和电阻R11决定的时间常数的1次滞后特性可以产生锯齿波状电流。再者，本实施例的驱动电路4，与电感L41并联了二极管D41。该二极管D41可以吸收电子开关S41“开”的时候产生的浪湧电压。

如图8所示，本实施例的驱动回路4，在电子开关S41“闭”的时候，即，非结晶合金磁性线的通电电流上升的时候，如前所述可以产生缓慢的锯齿波状电流。另一方面，电子开关S41“开”的时候，即，切断非结晶合金磁性线的通电电流的时候，与上述的上升相比，可以快速降低通电电流。并且，本实施例，向非结晶合金磁性线供给接近于锯齿波状电流的脉冲电流。

本实施例中，通电电流的上升时间Tu为20ns，切断通电电流的时间Td仅为3ns。即，本实施例的上升时间Tu是隔断时间Td的大约7倍。因此，从电流上升到切断电流的通电时间Tw大约为25ns。再者，上述的所谓上升时间Tu，是指上述通电电流从固定值的10％上升到90％所需要的时间；上述的所谓切断时间Tw，是指上述通电电流从固定值的90％下降到10％所需要的时间。

在此，本实施例中的上述通电时间Tw，是满足下述的必要条件来决定。所谓必要条件，是指伴随着通电电流的上升，检测线圈上感应出来的衰减振动电压的大小，当切断上述通电电流的时候，应该收束在后述的最小电压值的5％以下的电压范围以内。在这里，所谓最小电压值，是指用上述磁性传感器检测出的最小磁场強度的外部磁场作用于上述感磁体的时候，上述采样保持电路计测到的上述感应电压值的大小。

上述本实施例的驱动装置4，向非结晶合金磁性线供给脉冲状的通电电流的时候，缓慢地启动上升电流。为此，与供给完全接近于脉冲电流的情况(虚线d1)相比，能抑制电力消费得到节能的效果。进一步讲，向非结晶合金磁性线供给的通电电流上升时，如果减少电流变化率(缓慢地上升)，可以抑制检测线圈上产生的振动电压的振幅。如果在检测线圈的振动电压的振幅较小的状态下切断通向非结晶合金磁性线的通电电流，可以高精度地计测与外界磁场对应产生的电压。换句话说，由于通电电流上升时的振动电压早期收束，此后可以很快地切断通电电流进行外部磁场的计测。因此，减少了通电时间，得到了省电力的效果。

此外，本实施例，使用了锯齿波状电流。不过，作为替换锯齿波状电流，可以使用上升时间比隔断时间长的不完全的脉冲状电流。上述的不完全的脉冲状电流，可以通过调整本实施例的驱动电路4的上述时间常数来实现。例如，如果上升时间设定为隔断时间的3倍以上30倍以内，就可以得到本实施例的作用效果。

(实施例5)

本发明中，由组成磁性检测部并通以脉冲电流的非结晶合金磁性线构成的感磁体和旋绕在感磁体周围的检测线圈形成了磁性阻抗元件。，以下，用图9～图12，对其磁性阻抗元件的实施形态进行说明。

图9和图10中，在电极配线基板10上配设了检测磁场的感磁体20，在感磁体20与检测线圈之间仅设置了绝缘物40。本实施例，在绝缘物40的外周，配设了卷线内径在200μm以下的检测线圈30。感磁体20和检测线圈30终端分别与电极配线基板10上的电极51、52相连接。因此，上述磁性阻抗元件，通过电极51、52，向感磁体20供给脉冲电流，同时又输出从检测线圈30上感应出的电压。

该磁性阻抗元件，由于在感磁体20周围仅有绝缘物40的介入而设置检测线圈30，所以检测线圈的卷线内径可以做得很小，达到200μm以下。所谓卷线内径，如图10所示，是指由具有与以高度和幅(宽)度形成的延伸沟横截面面积相同面积的圆面积所相当的圆的直径。

如果卷线内径过大，感磁体和检测线圈之问的间隙将增大，得不到高灵敏度，同时，鉴于磁性阻抗元件的小型化的要求，本实施例把卷线内径定为200μm以下。

作为感磁体20，使用了直径为10～30μm、并具有导电性的CoFeSiB系合金的非结晶合金磁性线。非结晶合金磁性线的直径，从制造上的角度来看，10～30μm的直径为最好。上述电极配线基板10，有深度40～200μm的延伸沟90。上述检测线圈30的其中一部分31(线圈部31)被配置在沿着上述沟面91之上，而检测线圈30的另一部分32(线圈部32)被配置在上述沟的上面92。即，检测线圈30具有由线圈部31和线圈部32构成的二层构造。

本实施例的电极配线基板10的尺寸大小为，宽度0.5mm、高度0.5mm、长度1.5mm。感磁体使用了CoFeSiB系合金、直径为20μm的非结晶合金磁性线20。电极配线基板10上的延伸沟90的深度为50μm、宽度为70μm、长度为1.5mm。检测线圈30，由在延伸沟的沟面91形成的线圈部31和，在沟上面92形成的线圈部32的二层构造而构成。

如图11所示，在上述沟面91上形成的线圈部31是延伸沟90的沟面91的全面和电极配线基板11表面与上述延伸沟90的接近部分选择性地除去一部分蒸镀形成的导电性金属薄膜而构成。具体地说，线圈部31是利用选择蚀刻法，使上述金属薄膜成为螺旋状，螺旋状的金属薄膜的间隙正好为线圈的间隙部。

即是，在上述延伸沟90的沟侧面911的上下方向，沿着沟方向形成复数的垂直于沟方向的、象书签一样的长条状线圈部片311。同时，在上述延伸沟90的底面912中，沿着沟方向形成复数的、并与沟的宽度方向相倾斜、象书签一样的长条状线圈部片312。在此，线圈部片312与相对于第1线圈部片311在沟方向邻接的第2线圈部片311的对面的第3线圈部片311和，上述第1线圈部片311相连接。这样，线圈部片311和线圈部片312组合的线圈部311，整体成为螺旋状。

其次，沟上面92的线圈部32(具有绝缘性的树脂40表面41形成的线圈部32)，由在上述电极配线基板10的长方向中包含上述沟上面92的较宽的范围内由蒸镀形成的具有导电性的金属薄膜所构成。本实施例中，对于上述金属薄膜，利用选择蚀刻法形成上述线圈部32。具体地说，使用选择蚀刻法除去一部分金属薄膜，沿着上述沟90的宽度方向设置复数的、象书签一样的长条状金属薄膜。在本实施例中，与相互对面的上述线圈部片311相连接形成线圈部32。再者，如有必要，可以在上述线圈部32表面增加保护膜。

本实施例的检测线圈30的卷线内径，若用相当圆的内径来描述的话为66μm。此外，检测线圈的卷线间隔为50μm，有20圈。

非结晶合金磁性线20和检测线圈30之间，填充了具有绝缘性的树脂40，保证具有导电性的非结晶合金磁性线20和检测线圈30之间的电性绝缘。在电极配线基板10表面，设置了从感磁体20两端延伸出来的终端51和，从检测线圈30两端延伸出来的终端52共4个接口。本实施例的磁性阻抗元件的大小，与电极配线基板的大小几乎一样。

利用实施例2的回路图(请参考图3)，来评价上述磁性阻抗元件，其结果如图12所示。从图中可以看出，得到了比实施例2的灵敏度(请参考图5)更高的灵敏度，达到0.076v/G。

相对于上述磁性阻抗元件的非结晶合金磁性线和检测线圈的平均间隔为23μm来讲，而实施例2中使用的磁性阻抗元件是以往技术的磁性阻抗元件约为1mm。图15表示了其中一例。基板110的宽度为1.0mm，高度为0.5mm，长度为2.5mm。在基板110上，安装了由直径为30μm的CoFeSiB系合金构成的非结晶合金磁性线120，并用凝胶状的树脂将其保护，在其上旋绕了检测线圈130。并且还具有绝缘性的卷框160和电极150。因此，上述的高灵敏度(0.076v/G)，可以认为是减小了感磁体的非结晶合金磁性线和检测输出的检测线圈的间隔的结果。

综上所述，由于小型化的磁性阻抗元件的开发成功，使磁性传感器的小型化、薄型化得以实现。

附图标记简要说明：

10：电极配线基板

11：非结晶合金磁性线

12、30：检测线圈

2：脉冲发生器

20：感磁体

31、30：线圈部

40：绝缘物(树脂)

90：沟

Claims (8)

1.本发明为一种磁性传感器，具有以下的构成和特点。

具有随着外部磁场的变化其电磁特性变化的感磁体、向感磁体供给通电电流的驱动回路、旋绕在上述感磁体周围的检测线圈、以及计测上述检测线圈上产生的感应电压值大小的采样保持电路。

并且，上述采样保持电路，在上述驱动回路切断上述通电电流的同时，计测上述感应电压值。

2.权利要求1中所述的磁性传感器，具有以下的构成和特点。

上述采样保持电路，在切断上述通电电流的同时产生的上述感应电压随时间变化的衰减振动波形中，计测时间轴上最初出现的峰值。

3.权利要求1中所述的磁性传感器，具有以下的构成和特点。

上述采样保持电路，具有记忆切断根据上述驱动电路施加的通电电流的时机的时间记忆功能，并且在切断上述通电电流的时候，同步测量上述感应电压值。

上述所定的切断通电电流的时机，是使上述感磁体保持在磁场強度大约为零的外部磁场中切断上述通电电流时，作衰减振动的上述感应电压值在时间轴上最初出现零交的时机。

4.权利要求1～3中所述的磁性传感器，具有以下的构成和特点。

上述驱动回路，具有记忆用上述磁性传感器检测出的最小磁场強度的外部磁场作用于感磁体的时候上述采样保持电路计测的上述感应电压值的最小电压值的记忆功能，并且，在上述感应电压收束于上述最小电压值的5％以下的电压范围内的时候切断上述通电电流。

5.权利要求1～4中所述的磁性传感器，具有以下的构成和特点。

上述驱动回路，由向上述感磁体作用作为上述通电电流的脉冲状的电流变化来构成的同时，上述通电电流的大小达到所定电流值的上升时间是切断所定电流值的上述通电电流的切断时间的3倍以上30倍以内。

6.权利要求1～5中所述的磁性传感器，具有以下的构成和特点。

上述驱动回路包含，积蓄作为上述通电电流供给源电能的电容器、以及配置在该电容器和上述感磁体之间的电路上的电子开关。

并且，从上述电容器向上述感磁体供给的上述通电电流；另一方面，用上述电子开关切断上述通电电流。

7.权利要求1～6中所述的磁性传感器，具有以下的构成和特点。

上述磁性传感器具有在一个方向形成有延伸沟的电极配线基板，并且，在该延伸沟内填充了具有电性绝缘性的绝缘体；

上述感磁体是沿着上述延伸沟的沟方向贯通上述绝缘体而配置的非结晶合金磁性线；

上述检测线圈，是由配设于上述延伸沟内周面上的一部分线圈和，配设于上述绝缘体的外表面(即填充了上述绝缘体后的上述延伸沟的上表面)的另一部分线圈组成的螺旋状电路所构成。

8.权利要求7中所述之磁性传感器，具有以下的构成和特点。

上述感磁体是直径在1μm以上、30μm以下的非结晶合金磁性线；上述检测线圈的卷线内径在200μm以下。

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