CN214585084U - 一种磁传感器及基于磁传感器的无损检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种磁传感器及基于磁传感器的无损检测装置，该磁传感器包括：衬底，偏置磁铁和磁阻传感芯片；磁阻传感芯片包括第一惠斯通全桥，第一惠斯通全桥包括由第一和第二磁敏元件构成的第一半桥以及由第三和第四磁敏元件构成的第二半桥，第一和第三磁敏元件均与供电端连接，第二和第四磁敏元件均与接地端连接；第一、第三、第二和第四磁敏元件顺序排列于同一直线上，第一与第二磁敏元件的间距等于第三与第四磁敏元件的间距。本实用新型实施例中，可降低偏置磁铁对磁传感器磁场的干扰，有利于提高测试灵敏度和准确度。

Description

一种磁传感器及基于磁传感器的无损检测装置

技术领域

本实用新型实施例涉及磁传感检测技术领域，尤其涉及一种磁传感器及基于磁传感器的无损检测装置。

背景技术

磁电阻传感器可以感应到微弱的磁场变化，并把磁场变化转化为对应的输出电压信号，以实现磁场检测。磁电阻传感器的体积可以缩小到微米尺度，具有极高的灵敏度和空间分辨率，并且易于与微机电系统工艺整合进行大批量生产，可用于研制高精度的磁性编码器、位置传感器、角度传感器等。

齿轮传感器件主要应用于自动化控制系统中，其包括非接触式的磁电阻传感器和齿轮，可实现远距离测试，其原理是通过采集齿轮的凹齿和凸齿在转动过程中对分布在磁电阻传感器周围磁场的不同扰动信号，后进行分析得到齿轮的转速、位置和转动方向。

目前，齿轮传感器件主要采用永磁体构成磁电阻传感器的外磁场，可以提高磁电阻传感器的线性度和抗干扰能力。然而，永磁体本身存在零场偏移问题，会对磁电阻传感器造成磁场干扰，由此导致磁电阻传感器产生信号原始偏移，影响测试灵敏度和精度。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种磁传感器及基于磁传感器的无损检测装置，以解决现有永磁体干扰磁电阻传感器的问题。

本实用新型实施例提供了一种磁传感器，包括：

衬底，偏置磁铁和磁阻传感芯片，所述衬底位于所述偏置磁铁和所述磁阻传感芯片之间；

所述磁阻传感芯片包括由第一至第四磁敏元件构成的第一惠斯通全桥，所述第一惠斯通全桥包括由第一磁敏元件和第二磁敏元件构成的第一半桥以及由第三磁敏元件和第四磁敏元件构成的第二半桥，所述第一磁敏元件和所述第三磁敏元件均与供电端连接，所述第二磁敏元件和所述第四磁敏元件均与接地端连接；

所述第一磁敏元件、所述第三磁敏元件、所述第二磁敏元件和所述第四磁敏元件顺序排列于同一直线上，所述第一磁敏元件与所述第二磁敏元件的间距等于所述第三磁敏元件与所述第四磁敏元件的间距。

进一步地，所述磁阻传感芯片还包括由第五至第八磁敏元件构成的第二惠斯通全桥，所述第二惠斯通全桥包括由第五磁敏元件和第六磁敏元件构成的第一半桥以及由第七磁敏元件和第八磁敏元件构成的第二半桥，所述第五磁敏元件和所述第七磁敏元件均与供电端连接，所述第六磁敏元件和所述第八磁敏元件均与接地端连接；

所述第五磁敏元件、所述第七磁敏元件、所述第六磁敏元件和所述第八磁敏元件顺序排列于同一直线上，所述第五磁敏元件与所述第六磁敏元件的间距等于所述第七磁敏元件与所述第八磁敏元件的间距。

进一步地，各磁敏元件的灵敏方向相同，且各所述磁敏元件的灵敏度相同。

进一步地，在所述磁敏元件的灵敏方向上，所述偏置磁铁在所述磁敏元件所在位置处具有杂散磁场，所述杂散磁场的强度在所述磁敏元件所在直线上单调变化。

进一步地，所述第一惠斯通全桥和所述第二惠斯通全桥的输出信号的波形相同，且两者具有90°的相位差。

进一步地，磁敏元件由霍尔元件、各向异性磁阻元件、巨磁阻元件或隧道磁阻元件构成。

基于同一发明构思，本实用新型实施例还提供了一种基于磁传感器的无损检测装置，包括：

待测组件和如上所述的磁传感器，所述待测组件与所述磁传感器的磁阻传感芯片正对设置。

进一步地，所述待测组件为导磁材料；或者，

所述待测组件为导电材料，且所述磁阻传感芯片周围设置有一励磁线圈。

进一步地，所述待测组件为导磁材料构成的齿轮，所述齿轮的凹凸齿与所述磁阻传感芯片中磁敏元件之间的间距相对应，所述磁敏元件的灵敏方向平行于所述齿轮的转动方向的切线方向，且所述磁敏元件的灵敏方向与所述磁传感器中偏置磁铁的磁化方向垂直或平行。

进一步地，所述齿轮是导磁材料，或者，所述齿轮的表面镀有导磁材料膜。

本实用新型实施例中，磁传感器包括偏置磁铁和磁阻传感芯片，其中，磁阻传感芯片包括由四个磁敏元件构成的惠斯通电桥结构，该惠斯通电桥结构可以输出差分信号，电路布局中第一磁敏元件与第二磁敏元件的间距等于第三磁敏元件与第四磁敏元件的间距，偏置磁铁在磁敏元件的灵敏方向上具有杂散磁场，该杂散磁场在磁敏元件所在直线上单调变化，则降低了偏置磁铁对磁传感器磁场的干扰，进而改善了磁传感器在零点位置的信号偏移。通过减小偏置磁铁本身对测试信号的干扰，有利地提高了测试的灵敏度和准确度，使其在各种自动化控制领域的适用性大大加强，尤其适用于齿轮传感器。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图虽然是本实用新型的一些具体的实施例，对于本领域的技术人员来说，可以根据本实用新型的各种实施例所揭示和提示的器件结构，驱动方法和制造方法的基本概念，拓展和延伸到其它的结构和附图，毋庸置疑这些都应该是在本实用新型的权利要求范围之内。

图1是本实用新型实施例提供的一种磁传感器的示意图；

图2是本实用新型实施例提供的一种磁传感器的立体示意图；

图3是图1所示磁阻传感芯片的电路示意图；

图4是图1所示磁阻传感芯片中另一惠斯通电路示意图；

图5是本实用新型实施例提供的一种无损检测装置的示意图；

图6是本实用新型实施例提供的一种齿轮磁传感器的示意图；

图7是本实用新型实施例提供的齿轮磁传感器中磁敏元件电路连接示意图；

图8是本实用新型实施例提供的齿轮磁传感器中磁敏元件布局示意图；

图9是本实用新型实施例提供的另一种齿轮磁传感器的示意图；

图10是常用齿轮磁传感器的示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，以下将参照本实用新型实施例中的附图，通过实施方式清楚、完整地描述本实用新型的技术方案，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例所揭示和提示的基本概念，本领域的技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参考图1所示，为本实用新型实施例提供的一种磁传感器的示意图，参考图2所示，为图1所示磁传感器的立体示意图，参考图3所示，为图1所示磁阻传感芯片的电路示意图。本实施例提供的磁传感器包括：衬底10，偏置磁铁20和磁阻传感芯片30，衬底10位于偏置磁铁20和磁阻传感芯片30之间；磁阻传感芯片30包括由第一至第四磁敏元件31构成的第一惠斯通全桥30a，第一惠斯通全桥30a包括由第一磁敏元件R11和第二磁敏元件R12构成的第一半桥以及由第三磁敏元件R13和第四磁敏元件R14构成的第二半桥，第一磁敏元件R11和第三磁敏元件R13均与供电端VDD连接，第二磁敏元件R12和第四磁敏元件R14均与接地端GND连接；第一磁敏元件R11、第三磁敏元件R13、第二磁敏元件R12和第四磁敏元件R14顺序排列于同一直线上，第一磁敏元件R11与第二磁敏元件R12的间距等于第三磁敏元件R13与第四磁敏元件R14的间距。其中，图2中衬底10未示出。

本实施例中，衬底10具有相对设置的上表面和下表面，可选偏置磁铁20位于衬底10的下表面，磁阻传感芯片30位于衬底10的上表面，即衬底10位于偏置磁铁20和磁阻传感芯片30之间。可选衬底10为硅晶圆，或其他任意一种适用于磁传感器的衬底基板。

磁阻传感芯片30包括至少一组磁敏元件31，该一组磁敏元件31包括4个磁敏元件31，分别标记为第一磁敏元件R11、第二磁敏元件R12、第三磁敏元件R13和第四磁敏元件R14。一组磁敏元件31的4个磁敏元件R11～R14构成第一惠斯通全桥30a，其中，第一磁敏元件R11和第二磁敏元件R12构成第一半桥，第三磁敏元件R13和第四磁敏元件R14构成第二半桥，第一磁敏元件R11和第三磁敏元件R13均与供电端VDD连接，第二磁敏元件R12和第四磁敏元件R14均与接地端GND连接。在其他实施例中，还可选磁阻传感芯片包括两组或两组以上磁敏元件。

可选各磁敏元件31的灵敏方向相同，且各磁敏元件31的灵敏度相同。灵敏方向也可定义为敏感方向。可选磁敏元件31由霍尔元件、各向异性磁阻元件、巨磁阻元件或隧道磁阻元件构成。

第一惠斯通全桥30a中，磁敏元件R11和R12位于同一桥臂，磁敏元件R13和R14位于同一桥臂，磁敏元件R11和R14位于不同桥臂。在设计时，第一磁敏元件R11、第三磁敏元件R13、第二磁敏元件R12和第四磁敏元件R14顺序排列于同一直线上，即R11、R13、R12和R14沿一方向顺序排布，且设计为第一磁敏元件R11与第二磁敏元件R12的间距等于第三磁敏元件R13与第四磁敏元件R14的间距，则可实现减小偏置磁铁20零点偏移的目的。

可选将R12和R13布置在磁阻传感芯片30的同一位置点，如R12和R13间距接近于0，则可以节省磁阻传感芯片30的空间，减小磁阻传感芯片30所占面积。但可以理解，R11、R13、R12和R14按照顺序位于同一直线排布且R11与R12的间距等于R13与R14的间距，即可实现减小零点偏移的目的，在此基础上，不具体限定R12和R13的位置点。

可选在磁敏元件31的灵敏方向上，偏置磁铁20在磁敏元件31所在位置处具有杂散磁场，杂散磁场的强度在磁敏元件31所在直线上单调变化。其中，偏置磁铁20包括N极和S极。可选偏置磁铁20为永磁铁或者电磁铁，但不限于此。

现有技术中，偏置磁铁在磁电阻敏感方向会产生梯度变化的磁场分量，导致磁传感器产生信号原始的偏移；而本实施例中，杂散磁场在磁敏元件31所在直线上单调变化，与梯度变化磁场分量相比，可以降低磁传感器的信号原始偏移，也即降低了磁传感器的零场漂移。

本实用新型实施例中，磁传感器包括偏置磁铁和磁阻传感芯片，其中，磁阻传感芯片包括由四个磁敏元件构成的惠斯通电桥结构，该惠斯通电桥结构可以输出差分信号，电路布局中R11与R12的间距等于R13与R14的间距，偏置磁铁在磁敏元件的灵敏方向上具有杂散磁场，该杂散磁场在磁敏元件所在直线上单调变化，则降低了偏置磁铁对磁传感器磁场的干扰，进而改善了磁传感器在零点位置的信号偏移。通过减小偏置磁铁本身对测试信号的干扰，有利地提高了测试的灵敏度和准确度，使其在各种自动化控制领域的适用性大大加强，尤其适用于齿轮传感器。

示例性的，图4是图1所示磁阻传感芯片的另一惠斯通电路示意图，如图4所示，可选磁阻传感芯片还包括由第五至第八磁敏元件构成的第二惠斯通全桥30b，第二惠斯通全桥30b包括由第五磁敏元件R21和第六磁敏元件R22构成的第一半桥以及由第七磁敏元件R23和第八磁敏元件R24构成的第二半桥，第五磁敏元件R21和第七磁敏元件R23均与供电端VDD连接，第六磁敏元件R22和第八磁敏元件R24均与接地端GND连接；第五磁敏元件R21、第七磁敏元件R23、第六磁敏元件R22和第八磁敏元件R24顺序排列于同一直线上，第五磁敏元件R21与第六磁敏元件R22的间距等于第七磁敏元件R23与第八磁敏元件R24的间距。

可选将R22和R23布置在磁阻传感芯片30的同一位置点，如R22和R23间距接近于0，则可以节省磁阻传感芯片30的空间，减小磁阻传感芯片30所占面积。

可选在磁敏元件31的灵敏方向上，偏置磁铁20在磁敏元件31所在位置处具有杂散磁场，杂散磁场的强度在磁敏元件31所在直线上单调变化。其中，偏置磁铁20包括N极和S极。可选偏置磁铁20为永磁铁或者电磁铁，但不限于此。

本实施例中，磁传感器的磁阻传感芯片还包含另一个惠斯通全桥即第二惠斯通全桥，其中，如图3所示第一惠斯通全桥30a通过电路中的V1+～V1-输出一路差分信号即(V1+)-(V1-)，如图4所示第二惠斯通全桥30b通过电路中的V2+～V2-输出另一路差分信号即(V2+)-(V2-)，根据两路差分信号进行磁场测试，可以进一步提高测试灵敏度和精度。可选第一惠斯通全桥和第二惠斯通全桥的输出信号的波形相同，且两者具有90°的相位差。

本实施例中，第一惠斯通全桥的4个磁敏元件和第二惠斯通全桥的4个磁敏元件的物理位置可以不同。例如，第一惠斯通全桥的4个磁敏元件顺序排列于同一直线A1上，第二惠斯通全桥的4个磁敏元件顺序排列于同一直线A2上，A1和A2可以平行设置，但不限于此；在其他实施例中，还可选A1和A2的延长线可以相交。可选各磁敏元件的灵敏方向相同，且各磁敏元件的灵敏度相同。第一惠斯通全桥和第二惠斯通全桥包含的各个磁敏元件的灵敏方向相同，且各磁敏元件的灵敏度相同。可选磁敏元件由霍尔Hall元件、各向异性磁阻AMR元件、巨磁阻GMR元件或隧道磁阻TMR元件构成。

基于同一发明构思，本实用新型实施例还提供了一种基于磁传感器的无损检测装置，所述磁传感器为上述任意实施例所述的磁传感器。参考图5所示，为本实用新型实施例提供的一种无损检测装置的示意图，如图5所示，该无损检测装置包括：待测组件40和如上任意实施例所述的磁传感器，待测组件40与磁传感器的磁阻传感芯片30正对设置。无损检测是指对材料实施一种不损害未来使用性能的检测手段。

磁传感器包括磁阻传感芯片30和偏置磁铁20，待测组件40与磁阻传感芯片30相对设置，待测组件40上含有缺陷41。测试过程中，控制待测组件40相对于磁阻传感芯片30进行运动，则待测组件40会扰动磁敏元件31周围磁场发生变化。磁敏元件31组成的惠斯通电路能检测到周围磁场变化，并将检测到的磁场变化转化为电信号输出，由此可以获得待测组件40的相关信号，进而获得待测组件40中缺陷41的相关信息，实现待测组件40的缺陷检测。

可以理解，将待测组件40不存在缺陷时，磁阻传感芯片30检测到的电信号确定为标准信号，则存在缺陷41的待测组件40所对应的电信号不同于标准信号，那么根据待测组件40的相关信号是否与其所对应的标准信号相同来判断待测组件40是否存在缺陷。具体的，待测组件40的相关信号与其所对应的标准信号相同或误差在设定范围内，可判定待测组件40不存在缺陷；待测组件40的相关信号与其所对应的标准信号不同或误差超出设定范围，可判定待测组件40存在缺陷。

可选待测组件为导磁材料；或者，待测组件为导电材料，且磁阻传感芯片周围设置有一励磁线圈。

可选待测组件40为导磁材料，则待测组件40相对于磁阻传感芯片30进行运动时，可以扰动磁敏单元3周围磁场变化，进而使磁阻传感芯片30可检测到待测组件40的相关信号，实现无损检测。

可选待测组件40为导电材料，则在磁阻传感芯片30的侧面增加一励磁线圈，待测组件40相对于磁阻传感芯片30进行运动时，在励磁线圈作用下，缺陷41产生出涡流畸变引起的磁场信号，磁阻传感芯片30可检测到该磁场信号，并将该磁场信号作为检测信号，实现对缺陷的检测。

示例性的，待测组件为导磁材料构成的齿轮，齿轮的凹凸齿与磁阻传感芯片中磁敏元件之间的间距相对应，磁敏元件的灵敏方向平行于齿轮的转动方向的切线方向，且磁敏元件的灵敏方向与磁传感器中偏置磁铁的磁化方向垂直或平行。可选齿轮是导磁材料，或者，齿轮的表面镀有导磁材料膜。

参考图6所示，为本实用新型实施例提供的一种齿轮磁传感器的示意图。如图6所示，齿轮磁传感器即齿轮无损检测装置包括齿轮50、偏置磁铁20以及位于齿轮50和偏置磁铁20之间的磁阻传感芯片30。可选无损检测装置中待测组件为导磁材料构成的齿轮50，可选磁阻传感芯片30中集成了两路惠斯通电桥，惠斯通电桥由磁敏元件31构成，可选偏置磁铁20为永磁体1。齿轮50具备导磁材料特性，可选齿轮50由导磁材料制备而成，或者，齿轮50的表面镀有一层导磁材料膜层。永磁体20位于磁阻传感芯片30背离齿轮50的一侧，则永磁体20会磁化齿轮50。

齿轮50的凹凸齿与磁阻传感芯片30中磁敏元件31之间的间距相对应，磁敏元件31的灵敏方向(即敏感方向)11平行于齿轮50的转动方向51的切线方向，同时磁敏元件31的灵敏方向11与永磁体20的磁化方向垂直。在其他实施例中，还可选磁敏元件的灵敏方向与偏置磁铁的磁化方向平行。

当齿轮50的凸齿(或凹齿)正对磁敏元件31时，分布在磁敏元件31上的磁场在磁敏感轴11位置处为零。随着齿轮50的转动，齿轮50的凸齿(或凹齿)会逐渐远离该磁敏元件31，此时分布在磁敏元件31上的磁场在磁敏感轴11位置处产生一个变化的分量。磁敏元件31可以捕捉到周围随着齿轮50的转动而产生的微弱磁场变化，通过磁阻传感芯片30中惠斯通电桥输出相应的电压信号。可选磁敏元件31为Hall、AMR、GMR或者TMR。

图7是本实用新型实施例提供的齿轮磁传感器中磁敏元件电路连接示意图，图8是本实用新型实施例提供的齿轮磁传感器中磁敏元件布局示意图。如图8所示，磁阻传感芯片中磁敏元件31布置在a，b，c，d，e和f六个位置处，相邻位置间距为1/4齿轮凹凸齿距，即齿轮凹凸齿的间距为4λ，磁敏元件相邻位置点的间距为λ。

具体而言，磁阻传感芯片包括第一惠斯通全桥和第二惠斯通全桥，共8个磁敏元件31，第一磁敏元件R11布置在位置a，第五磁敏元件R21布置在位置b，第二磁敏元件R12和第三磁敏元件R13布置在位置c，第六磁敏元件R22和第七磁敏元件R23布置在位置d，第四磁敏元件R14布置在位置e，第八磁敏元件R24布置在位置f。

通过上述电路布局，可以使得电桥结构内同一桥臂的两个磁敏元件31在敏感方向11所在直线上间距相等，即第一惠斯通全桥内R11和R12的间距等于R13和R14的间距，第二惠斯通全桥内R21和R22的间距等于R23和R24的间距。

如图8所示，R11-R14构成第一惠斯通全桥电路，R21-R24构成第二惠斯通全桥电路，第一惠斯通全桥电路的输出信号和第二惠斯通全桥电路的输出信号的相位相差90°。例如，第一惠斯通全桥电路的输出信号为正弦信号Vsin，Vsin+～Vsin-；第二惠斯通全桥电路的输出信号为余弦信号Vcos，Vcos+～Vcos-。对两路输出信号Vsin和Vcos进行求解反正切值后，可得到齿轮50的旋转角度。

但是，本领域的技术人员应当理解，只要满足R11与R12的间距等于R13和R14的间距，R21与R22的间距等于R23和R24的间距，即可实现减小零点偏移的目的。

图9是本实用新型实施例提供的另一种齿轮磁传感器的示意图。如图9所示齿轮磁传感器中，可选磁阻传感芯片30中磁敏元件31的敏感方向12平行于齿轮50的旋转方向51的切线方向，且敏感方向12平行于偏置磁铁20的磁化方向。在磁敏元件31靠近或远离齿轮50的凸齿或凹齿时，不仅会引起齿轮50在旋转方向51的磁场分量变化，也会使得齿轮50在径向方向的磁场分量变化，则磁敏元件31能够检测到齿轮50在径向方向的磁场变化，磁阻传感芯片的惠斯通电桥结构输出电信号。同样的，对于该敏感方向12，磁敏元件31的变化也是随磁场线性变化。可选磁敏元件31为Hall、AMR、GMR或TMR。

本实施例所提供的齿轮磁传感器，主要是用于改善零场时的信号偏移的情况。以下通过对比常规齿轮磁传感器和本实用新型实施例所提供的齿轮磁传感器，来说明本实用新型实施例所提供的齿轮磁传感器的优势。

图10是常用齿轮磁传感器的示意图，如图10所示，常用齿轮磁传感器的磁敏元件3布局在b，c，d和e四个位置，磁敏元件3的相邻位置间距和1/4齿轮凹凸齿距相对应，其中，齿轮6的凹凸齿距为4λ，磁敏元件3的相邻位置间距为λ。具体而言，R11和R14布置在位置b，R21和R24布置在位置c，R12和R13布置在位置d，R22和R23布置在位置e。图10的磁敏元件的连接方式参考图7方式进行连接，R11-R14和R21-R24构成分别两个惠斯通全桥电路，输出两路相位差90°的正弦信号Vsin和Vcos，通过求解反正切值得到齿轮6的旋转角度。

对于图10所示齿轮磁传感器，在只存在磁阻传感芯片和永磁体1时，在磁敏元件3的敏感方向8会存在永磁体1产生的磁场分量，此时电压输出信号Vsin和Vcos并不为零，所以当齿轮6转动时，磁阻传感芯片输出的初始电压信号会存在一定偏移，对后续检测结果产生一定的负面影响。

进行以下假设和计算，永磁体1本身产生的磁场关于其中心轴对称，其在水平方向分量强度大小与中心轴位置距离大小近似线性关系。可选磁敏元件3为TMR磁电阻，其阻值变化和磁场强度在其应用范围内也是呈近似线性，所以磁敏元件3的磁电阻阻值变化和其位置与永磁体1中心轴距离可以近似看做线性相关。以永磁体1的中心轴位置为零点位置，假设磁敏元件3的磁电阻阻值为R＝kx+b，其中k和b为常数，x为磁敏元件的位置坐标。

由此可得到，在a，b，c，d，e和f六个位置的磁敏元件的磁电阻阻值为，

其中，Ra为a位置的磁敏元件的磁电阻阻值，Rb为b位置的磁敏元件的磁电阻阻值，Rc为c位置的磁敏元件的磁电阻阻值，Rd为d位置的磁敏元件的磁电阻阻值，Re为e位置的磁敏元件的磁电阻阻值，Rf为f位置的磁敏元件的磁电阻阻值。

对于图10所示常用齿轮磁传感器而言，可以求出其零场偏移值，即不存在齿轮6时的电桥电压信号输出Vsin和Vcos，

其中m＝b/kλ。

而对于本实用新型实施例中图8所示齿轮磁传感器，对应输出电压信号记为V’sin和V’cos，

通过上述计算，可以得到本实用新型实施例所提供的齿轮磁传感器与图10所示齿轮磁传感器的前后信号偏移量的值，通过将两者相除来比较本实用新型实施例所提供的齿轮磁传感器减小偏移的效果。具体的，将图8和图10所示齿轮磁传感器的两路比值分别记为Δsin和Δcos，

在多数齿轮磁传感器中，若磁敏元件为TMR，b/kλ(即m)的数值一般在10～100范围，故Δsin和Δcos大致范围应处于0.01～0.1，故显然地，本实用新型实施例所提供的齿轮磁传感器，能至少将偏移降低10倍。若通过调整具体磁电阻参数，该降低效果能更加显著。上述示例，虽以TMR为例说明，但本领域的技术人员应当理解，磁敏元件还可选为Hall、AMR或者GMR，仍旧可实现减小零点偏移的目的。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种磁传感器，其特征在于，包括：

衬底，偏置磁铁和磁阻传感芯片，所述衬底位于所述偏置磁铁和所述磁阻传感芯片之间；

所述磁阻传感芯片包括由第一至第四磁敏元件构成的第一惠斯通全桥，所述第一惠斯通全桥包括由第一磁敏元件和第二磁敏元件构成的第一半桥以及由第三磁敏元件和第四磁敏元件构成的第二半桥，所述第一磁敏元件和所述第三磁敏元件均与供电端连接，所述第二磁敏元件和所述第四磁敏元件均与接地端连接；

所述第一磁敏元件、所述第三磁敏元件、所述第二磁敏元件和所述第四磁敏元件顺序排列于同一直线上，所述第一磁敏元件与所述第二磁敏元件的间距等于所述第三磁敏元件与所述第四磁敏元件的间距。

2.根据权利要求1所述的磁传感器，其特征在于，所述磁阻传感芯片还包括由第五至第八磁敏元件构成的第二惠斯通全桥，所述第二惠斯通全桥包括由第五磁敏元件和第六磁敏元件构成的第一半桥以及由第七磁敏元件和第八磁敏元件构成的第二半桥，所述第五磁敏元件和所述第七磁敏元件均与供电端连接，所述第六磁敏元件和所述第八磁敏元件均与接地端连接；

所述第五磁敏元件、所述第七磁敏元件、所述第六磁敏元件和所述第八磁敏元件顺序排列于同一直线上，所述第五磁敏元件与所述第六磁敏元件的间距等于所述第七磁敏元件与所述第八磁敏元件的间距。

3.根据权利要求1或2所述的磁传感器，其特征在于，各磁敏元件的灵敏方向相同，且各所述磁敏元件的灵敏度相同。

4.根据权利要求3所述的磁传感器，其特征在于，在所述磁敏元件的灵敏方向上，所述偏置磁铁在所述磁敏元件所在位置处具有杂散磁场，所述杂散磁场的强度在所述磁敏元件所在直线上单调变化。

5.根据权利要求2所述的磁传感器，其特征在于，所述第一惠斯通全桥和所述第二惠斯通全桥的输出信号的波形相同，且两者具有90°的相位差。

6.根据权利要求1或2所述的磁传感器，其特征在于，磁敏元件由霍尔元件、各向异性磁阻元件、巨磁阻元件或隧道磁阻元件构成。

7.一种基于磁传感器的无损检测装置，其特征在于，包括：

待测组件和如权利要求1至6任一项所述的磁传感器，所述待测组件与所述磁传感器的磁阻传感芯片正对设置。

8.根据权利要求7所述的无损检测装置，其特征在于，所述待测组件为导磁材料；或者，

所述待测组件为导电材料，且所述磁阻传感芯片周围设置有一励磁线圈。

9.根据权利要求8所述的无损检测装置，其特征在于，所述待测组件为导磁材料构成的齿轮，所述齿轮的凹凸齿与所述磁阻传感芯片中磁敏元件之间的间距相对应，所述磁敏元件的灵敏方向平行于所述齿轮的转动方向的切线方向，且所述磁敏元件的灵敏方向与所述磁传感器中偏置磁铁的磁化方向垂直或平行。

10.根据权利要求9所述的无损检测装置，其特征在于，所述齿轮是导磁材料，或者，所述齿轮的表面镀有导磁材料膜。

Images