KR101654658B1

KR101654658B1 - 자기 특성을 측정하기 위한 측정 장치와, 상기 측정 장치를 제조하는 방법

Info

Publication number: KR101654658B1
Application number: KR1020117000915A
Authority: KR
Inventors: 아르민 마이센버그; 악셀 바르토스
Original assignee: 엠이에이에스 도이치란트 게엠베하
Priority date: 2008-07-17
Filing date: 2009-07-17
Publication date: 2016-09-06
Also published as: EP2307898B1; WO2010006801A1; CN102099702A; KR20110042167A; DE102008033579A1; JP2011528112A; US8803518B2; JP5757866B2; CN102099702B; DE102008033579B4; US20110148408A1; EP2307898A1

Abstract

본 발명은, 측정 장치 주변의 자기 특성을 측정하기 위한 측정 장치에 관한 것으로, 상기 측정 장치는, 열 방향으로 연장된 하나의 열에 배치된 적어도 2개의 자기 저항 센서 부재로 이루어진 센서 열과 서포팅 필드 장치를 포함하고, 상기 서포팅 필드 장치는 열 방향으로 향하는 자기장 성분을 포함한 자기 서포팅 필드를 형성하며, 상기 자기장 성분의 자기장 강도는 열 방향으로 변하고, 열 방향의 상기 자기장 강도 프로파일은 열 방향으로 차례로 배치된, 센서 열을 형성하는 센서 부재의 적어도 2개의 센서 에지에서 제로 크로싱 및/또는 최대치 또는 최소치를 갖지 않는다.

Description

자기 특성을 측정하기 위한 측정 장치와, 상기 측정 장치를 제조하는 방법{MEASURING APPARATUS FOR MEASURING MAGNETIC PROPERTIES, AND METHOD FOR PRODUCING SUCH A MEASURING APPARATUS}

본 발명은, 독일 특허 출원 10 2008 033 579.7의 우선권을 갖는, 측정 장치 주변의 자기 특성을 측정하기 위한 측정 장치와 상기 측정 장치의 제조 방법에 관한 것이다.

선행 기술에 자성 패턴이 인쇄되어 있는 지폐의 식별을 위한 측정 장치가 공지되어 있다. 상기 측정 장치는 예컨대 EP 1 729 142 A1호에서 설명된다. 상기 간행물에 기술된 측정 장치의 단점은 측정될 자성 패턴이 거기에 배치된 센서 열의 틈 위로 이동되는 경우에 나타나는 측정 부정확성이다. 공지된 측정 장치는 센서 열의 개별 센서 부재 사이의 틈 영역에서 낮은 측정 정확성을 갖는다.

본 발명의 과제는, 측정 장치 주변의 자기 특성을 측정하기 위한 측정 장치에 관한 것으로, 상기 측정 장치에 의해 측정 장치 주변의 상기 자기 특성이 측정될 수 있다. 또한, 본 발명의 과제는 상기 측정 장치의 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 기본 사상은, 센서 열에서 열 방향으로 변하는 자기장 강도를 갖고 열 방향으로 향하는 자기장 성분을 포함하는 자기 서포팅 필드(supporting field)를 형성하는 서포팅 필드 장치를 구비한 측정 장치를 제공하는 것이다. 센서 열은 제조 기술적인 이유로 개별 센서 부재 사이에 틈을 갖고, 바람직하게 각각의 센서 부재의 감도는 상기 센서 부재의 에지 영역에서 증가할 수 있는 것으로 나타났다. 이로 인해 2개의 센서 부재의 에지 사이의 틈에서 자기 특성을 더 정확히 검출할 수 있는 가능성이 주어진다.

이를 위해 열 방향으로의 자기장 강도 프로파일을 갖는, 열 방향으로 향하는 자기장 성분을 포함하는 서포팅 필드 장치가 특히 적합하고, 상기 자기장 강도 프로파일은 센서 열을 형성하는 센서 부재의, 열 방향으로 나란히 배치된 적어도 2개의 센서 에지에서 제로 크로싱 및/또는 최대치 또는 최저치를 갖지 않는 것으로 나타났다.

열 방향으로 향하는, 자기 서포팅 필드의 자기장 성분의 자기장 강도 프로파일이 센서 부재의 센서 에지 근처에서 제로 크로싱을 갖는 경우에 센서 부재의 감도가 상기 센서 부재의 에지에서 증가하는 것으로 나타났다. 열 방향으로 향하는, 자기 서포팅 필드의 자기장 성분의 자기장 강도 프로파일이 센서 부재의 센서 에지에서 최대치 또는 최저치를 갖는 경우에, 센서 부재의 감도에 바람직하지 않을 수 있다. 열 방향으로 향하는, 자기 서포팅 필드의 자기장 성분의 자기장 강도 프로파일이 센서 열을 형성하는 센서 부재의, 열 방향으로 나란히 배치된 적어도 2개의 센서 에지에서 제로 크로싱을 갖지 않는 경우에, 본 발명의 장점이 충분히 달성된다. 열 방향으로 향하는, 자기 서포팅 필드의 자기장 성분의 자기장 강도 프로파일이 센서 열을 형성하는 센서 부재의, 열 방향으로 나란히 배치된 적어도 2개의 센서 에지 사이에서 제로 크로싱을 갖는 경우에, 특히 바람직하다. 또한, 열 방향으로 향하는, 자기 서포팅 필드 자기장 성분의 자기장 강도 프로파일이 센서 열을 형성하는 센서 부재의, 열 방향으로 나란히 배치된 적어도 2개의 센서 에지에서 최대치 또는 최저치를 갖지 않는 경우에, 본 발명의 장점이 충분히 달성된다. 바람직한 실시예에서, 열 방향으로 향하는, 자기 서포팅 필드의 자기장 성분의 자기장 강도 프로파일은 센서 열을 형성하는 센서 부재의, 열 방향으로 나란히 배치된 적어도 2개의 센서 에지에서 제로 크로싱을 갖지 않고, 센서 열을 형성하는 센서 부재의, 열 방향으로 나란히 배치된 상기 2개의 센서 에지에서 최대치 또는 최저치를 갖지 않는다.

바람직한 실시예에서, 열 방향으로 향하는, 자기 서포팅 필드의 자기장 성분의 자기장 강도 프로파일은 센서 부재의 전체 영역에서 제로 크로싱을 갖지 않는다.

측정 장치의 센서 열은 하나의 열에 배치된 적어도 2개의 자기 저항성 센서 부재를 포함한다. 센서 열의 길이 및 사용된 자기 저항성 센서 부재의 개수는 실행될 측정에 의존한다. 유로 지폐의 측정을 위해 하나의 센서 열은 예컨대 10개 이상, 특히 바람직하게 20개 이상, 예컨대 28개 이상의 센서 부재를 포함할 수 있다. 센서 열의 형성을 위해, 센서 부재는 하나의 열에 배치된다. 특히 바람직하게, 모든 센서 부재의 길이 방향 중심축은 일렬로 배치된다. 그러나, 하나의 열의 센서 부재가 열 방향으로 향하는 하나의 축에 대해서 상이하게 배치되고, 따라서 개별 센서 부재의 길이 방향 중심축이 더 이상 모두 일렬로 배치되지 않는 것이 고려될 수도 있다. 특히 바람직하게, 상기와 같이 배치된 센서 부재는, 개별 센서 부재가 부분적으로 중첩되도록 배치된다.

바람직한 실시예에서, 다수의 센서 부재는 하나의 어셈블리를 형성하고, 예컨대 공통의 캐리어 구조에 배치된다. 상기 어셈블리는 하기에서 센서라고 한다. 센서는 예컨대 2개, 3개, 4개 또는 그 이상의 센서 부재를 포함할 수 있다. 그러나, 센서가 하나의 센서 부재만으로 형성되는 것도 가능하다.

바람직한 실시예에서, 하나 또는 다수의 센서 부재 상에 배치된 센서는 칩으로서 형성된다. 칩은 측정 장치의 캐리어 플레이트("보드") 상에 배치될 수 있다. 특히 바람직하게, 칩 위에 다수의, 특히 4개의 센서 부재가 배치된다. 센서 부재는 칩 위에서 바람직하게 서로 등간격으로 칩의 가장자리에 배치된다. 칩은 예컨대 소위 "칩-온-보드(Chip-on-board)" 또는 "플립-칩(flip-Chip)" 기술에 의해 캐리어 플레이트에 직접 연결될 수 있다. 대안으로서, 칩이 되는 센서는 하우징, 특히 바람직하게 플라스틱 하우징을 가질 수 있고, 상기 하우징은 표면-실장(Surface-Mount)-기술에 의해 캐리어 플레이트에 전기 및 기계적으로 결합된다.

바람직한 실시예에서, 센서 부재는 열 방향으로 등간격으로 배치된다. 특히 바람직한 실시예에서, 2개의 센서 부재의 중심점 사이의 간격과 관련해서, 제 1 센서 부재와 인접 센서 부재 사이의 간격은 1 내지 10 mm, 바람직하게 2 내지 5 mm, 그리고 특히 바람직하게 3.5 mm이다. 특히 바람직한 실시예에서, 칩은 열 방향으로 나란히 배치된 2개의 센서 부재를 포함하고, 하우징이 없는 상태에서 열 방향으로 1.5 내지 9 mm, 바람직하게는 2 내지 3 mm 그리고 특히 바람직하게 2.5 mm의 길이를 갖는다. 바람직한 실시예에서 칩의 가장자리와 인접한 칩의 가장자리 사이의 간격은 1.5 mm 미만, 특히 바람직하게 1.1 mm 미만이다.

대안 실시예에서 센서 부재는, 칩 상에 배치된 인접한 2개의 센서 부재의 2개의 에지 사이의 간격이 칩 상에 배치되지 않은 인접한 센서 부재의 2개의 에지 사이의 간격보다 작도록 배치된다. 2개의 칩 사이의 간격은 일반적으로, 캐리어 플레이트 상의 칩을 연결할 수 있는 기술에 의해 미리 주어진다. 이러한 기술은, 일반적으로 2개의 자기 저항성 센서 부재를 하나의 칩 상에 배치하는데 필요한 공간보다 많은 공간을 필요로 한다. 따라서, 칩 상에 센서 부재의 배치는 물론, 보드 상에 칩의 배치가 각각의 사용된 기술에 따라 가능한 조밀하게 이루어짐으로써 측정 장치의 감도가 증가될 수 있다.

칩 상에 센서 부재를 형성하는 것은 바람직하게 플래너 기술, 반도체 기술 또는 마이크로 시스템 기술에 의해 이루어진다.

센서 열 내의 센서 부재는 자기 저항성 센서 부재가다. 특히, 센서 부재는 "이방성" 자기 저항 효과(AMR-효과) 또는 "거대" 자기 저항 효과(GMR-효과)를 가질 수 있다. 센서 부재는 물론 다른 효과, 예컨대 거대 교류 자기 저항(GMI), 터널 자기 저항 효과(TMR) 또는 공명 효과를 가질 수도 있다.

본 발명에 따른 측정 장치는 측정 장치 주변의 자기 특성을 측정하는데 사용될 수 있다. 측정 장치 주변의 자기 특성이란, 특히 측정 장치 주변의 자기장의 자기장 강도, 측정 장치 주변의 자기장의 자기장 방향 또는 예컨대 측정 장치 주변의 자기장의 자기장 강도 또는 자기장 방향의 변화일 수 있다. 주변의 자기장 특성이란, 예를 들어, 측정 장치 주변의 자기장이 지폐의 자성 패턴에 의해 형성된 자기장의 중첩으로 인해 변하는 경우에, 측정 장치 주변의 상기 자기장의 강도와 방향의 변화이다. 바람직한 실시예에서, 센서 열은, 측정 장치 주변의 자기 특성의 공간적 및/또는 시간적 변화만 검출하도록 설계된다.

본 발명에 따라 사용된 서포팅 필드 장치는 하나 또는 다수의 부품, 예컨대 영구 자석으로 이루어질 수 있다. 그러나 서포팅 필드 장치는 예컨대 전자기 코일을 이용한 자기장의 형성시 필요한 것과 같은 다수의 부품으로 이루어질 수도 있다.

바람직한 실시예에서, 서포팅 필드 장치는 열 방향으로의 자기장 강도 프로파일을 갖는, 열 방향으로 향하는 자기장 성분을 포함하는 서포팅 필드를 형성하고, 상기 자기장 프로파일은 센서 열을 형성하는 적어도 2개의 센서 부재 사이에서 최저치를 갖는다. 적어도 2개의 칩이 칩 상에 배치된 2개의 센서 부재를 갖는 특히 바람직한 실시예에서, 서포팅 필드 장치는 열 방향으로의 자기장 강도 프로파일을 갖고 열 방향으로 향하는 자기장 성분을 포함하는 서포팅 필드를 형성하고, 상기 자기장 강도 프로파일은 칩 사이에서 제로 크로싱을 갖고, 칩의 센서 부재 사이에서 최대치 또는 최저치를 갖는다.

바람직한 실시예에서, 실질적으로 센서 부재에서 작용하는 하나의 필드만을 형성하는 서포팅 필드 배치가 제공된다. 이 실시예는 강자성 재료의 검출에 바람직할 수 있다. 특히 바람직하게, 센서 부재의 평면에 대해 수직인 자기장 성분이 서포팅 필드 장치로부터 센서 부재의 방향으로 센서 부재를 따라 급격하게 감소하는, 예컨대 상기 방향으로 향하는 센서 부재-표면 위에서 센서 표면과 2 mm의 간격으로 상기 방향으로 최대 자기장 강도의 약 50% 값을 갖는 자기장 강도 프로파일을 갖는 서포팅 필드 배치가 사용된다. 강자석을 포함하는 측정 대상이 상기 측정 장치 위로 안내됨으로써, 상기 서포팅 필드는 측정 대상의 강자석의 자기장과 중첩된다. 센서 부재에 인가하는 전체 자기장의, 중첩과 관련된 변화는 센서 부재에 의해 검출될 수 있다.

바람직한 실시예에서, 강자성 및 연자성 재료의 검출을 가능하게 하고 센서 부재를 넘어 작용하는 자기장을 형성하는 서포팅 필드 배치가 제공된다. 특히 바람직하게, 센서 부재의 평면에 대해 수직인 자기장 성분이 서포팅 필드 장치로부터 센서 부재를 향한 방향으로 센서 부재를 따라 약간만 감소하는, 예컨대 상기 방향으로 향하는 센서 부재-표면 위에서 센서 표면과 2 mm의 간격으로 상기 방향으로 최대 자기장 강도의 약 80% 값을 갖는 자기장 강도 프로파일을 갖는 서포팅 필드 배치가 사용된다. 강자성 및 연자성 재료를 포함하는 측정 대상이 상기 측정 장치 위로 안내됨으로써, 서포팅 필드는 상기 재료에 의해 변형된다. 인가된 자기장의 이러한 변형은 센서 신호의 형성을 위한 센서 부재에 의해 검출될 수 있다. 특히 바람직하게, 서포팅 필드는 측정 동안 측정 대상이 배치된 측정 장치의 영역에서, 검출될 자기 구조의 보자력 장 강도 보다 현저히 높은, 바람직하게 적어도 3배 높은 자기장 강도를 갖는다.

측정 정확성의 개선은, 열 방향으로 나란히 배치된 적어도 2개의 센서 에지에서 열 방향으로의 자기장 강도 프로파일이 제로 크로싱 및/또는 최대치 또는 최저치를 갖지 않는 경우에 달성된다. 열 방향으로 나란히 배치된 상기 센서 에지는 서로 직접 연속하지 않아도 된다. 본 발명의 장점은, 열 방향으로의 자기장 강도 프로파일이 센서 열의 임의의 제 1 센서 부재의 임의의 에지에서 그리고 센서 열의 임의의 제 2 센서 부재의 임의의 에지에서 제로 크로싱 및/또는 최대치 또는 최저치를 갖지 않는 경우에 달성되고, 그러한 경우에 에지는 센서 열의 전체 연장부에 걸쳐 열 방향으로 나란히 배치된다.

본 발명에 따른 측정 장치의 실시예에서, 열 방향으로의 자기장 강도 프로파일은 센서 열을 형성하는 센서 부재의 센서 에지에서 제로 크로싱 및/또는 최대치 또는 최저치를 갖지 않을 수 있다. 본 발명에 따른 장점은 다른 센서 부재 에지에서 달성된다.

본 발명에 따른 측정 장치의 특히 바람직한 실시예에서, 열 방향으로의 자기장 강도 프로파일이 센서 열을 형성하는 센서 부재의, 열 방향으로 나란히 배치된 모든 센서 에지에서 제로 크로싱 및/또는 최대치 또는 최저치를 갖지 않는 서포팅 필드가 형성된다. 예컨대 서포팅 필드는 센서 부재 당 각각 하나의 자석에 의해 형성된다. 상기 자석은 가장 간단한 경우에 센서 부재의 제조 동안 센서 위에 직접 배치될 수 있다.

서포팅 필드는 시간 변화적일 수 있는데, 예컨대 펄스 방식으로 나타날 수 있다. 바람직한 실시예에서, 서포팅 필드는 시간 변화적이고, 항상 동일한 방식으로 인가된다. 이것은 측정 장치의 구성을 특히 간단하게 하는데, 그 이유는 서포팅 필드의 형성을 위해 영구자석에 의존할 수 있기 때문이다.

바람직한 실시예에서, 열 방향으로의 자기장 프로파일은 주기적이고, 특히 바람직한 실시예에서, 센서 열의 센서 부재 사이의 바람직하게 균일한 간격의 주기의 정수 배수 또는 정수 약수(integral fraction)를 갖는다. 특히 바람직한 실시예에서, 서포팅 필드 장치는 센서 열의 시작과 끝에 자석의 배치를 포함하고, 상기 자석 배치는 열의 끝에서도 센서 열에 걸쳐 열 방향으로 자기장 강도의 주기적 변화를 일으킨다. 이는, 자석 장치가 센서 열의 끝 위로 돌출한, 바람직하게 적어도 3개의 다른 극을 포함함으로써 달성될 수 있다. 바람직한 실시예에서, 전체 길이를 단축하기 위해, 에지 효과는 외부 자석의 디자인 변형, 자화, 또는 배치의 변화에 의해 감소되고, 예컨대 자석의 길이는 자석 주기(magnet period)의 약 30%만큼 감소된다.

바람직한 실시예에서, 서포팅 필드 장치는 나란히, 특히 센서 부재의 열 방향으로 나란히 배치된 자석 열을 포함한다. 이러한 열의 자석의 자화는 교대로 이루어질 수 있으므로, 하나의 자석의 자화는 인접한 자석의 자화와 반대 방향이다. 그러나, 일렬로 나란히 배치된 자석은 동일한 자화부를 가질 수 있다. 이러한 경우에 자석은 특히 바람직하게 열 방향으로 서로 반대로 배치된다. 그러나 일렬로 나란히 배치된 자석은 교대하는 자화부를 가질 수 있고, 상기 자화부는 센서 부재 측 자기장을 강화시키고 반대측 자기장을 약화시킨다.

바람직한 실시예에서, 하나의 자석과 인접한 자석의 자화부가 교차하는, 특히 열 방향으로 나란히 배치된 자석에서, 자석은 직접 인접하게 배치된다. 이것은 서포팅 필드의 균일한 변화를 야기한다.

서포팅 필드 장치는 특히 플라스틱 결합된 하드 페라이트(hard ferrite) 또는 희토류 자석으로 제조될 수 있다.

바람직한 실시예에서, 자화부가 교대하는, 일렬로 나란히 배치된 자석을 포함하는 서포팅 필드 장치는, 센서 열과 관련해서 하나의 자석과 인접한 자석 사이의 이행부가 센서 부재의 열 방향 연장부에 대해서 적어도 하나의 센서 부재의 중앙에 배치되도록 배치된다. 이로 인해 간단하게, 열 방향으로의 자기장 강도 프로파일은 센서 열을 형성하는 센서 부재의 나란히 배치된 센서 에지에서 제로 크로싱 및/또는 최대치 또는 최저치를 갖지 않는 것이 달성된다.

바람직한 실시예에서, 서포팅 필드 장치는 영구 자석을 포함한다. 이로써, 서포팅 필드 작용이 매우 간단하게 구성될 수 있다.

바람직한 실시예에서, 측정 장치는 나란히 배치된 2개의 센서열, 예컨대 측정될 측정 대상이 경우에 따라서 이동되는 측정 장치 방향으로, 나란히 배치된 2개의 센서 열을 포함할 수 있다. 이로써 측정 정확성이 더 높아질 수 있다. 보완적으로 또는 대안으로서, 측정 장치는 나란히 배치된 2개의 서포팅 필드 장치를 포함할 수 있다. 이로 인해 서포팅 필드의 필드 변화가 균일화될 수 있다. 서포팅 필드 자석의 제한된 공간적 확장은 특히 공간적으로 확장된 그래디언트(gradient) 센서의 사용 시, 원치 않는 센서 특성, 예컨대 감도 약화를 야기할 수 있다. 이러한 단점을 방지하기 위해, 바람직한 실시예에서 더 간격을 두고 배치된 서포팅 자석의 적어도 하나의 배치가 사용됨으로써 열 방향에 대해 가로 방향으로 서포팅 필드의 균일화가 달성된다.

특히 바람직한 실시예에서, 열 방향으로 나란히 배치된 2개의 센서 열이 제공되고, 상기 센서 열은 상이한 특성을 검출하는데 사용된다. 지폐가 소위 강자성 및 연자성 패턴을 포함하는 것이 공지되어 있다. 강자성 패턴의 검출을 위해, 지폐를 옙비 자화시켜야 한다. 연자성 패턴의 검출을 위해 강한 서포팅 필드가 필요하다. 강자성 패턴과 연자성 패턴의 동시 검출은 지폐가 먼저 안내된 제 1 센서 열의 서포팅 필드에 의해 이루어질 수 있다. 상기 열의 서포팅 필드는 연자성 패턴의 검출을 가능하게 하고, 동시에 강자성 구조의 예비 자기화에 이용된다. 후속해서 지폐가 제 2 센서 열 위로 안내되면, 상기 제 2 센서 열은 강자성 패턴을 별도로 검출할 수 있다. 바람직한 실시예에서, 제 1 센서 열은 물론 제 2 센서 열은 서포팅 필드 장치 포함한다. 연자성 및 강자성 구조의 별도의 검출의 장점은 개선된 진품 검사에 있다. 동시에 별도의 예비 자화 자석의 사용이 생략될 수 있다.

바람직한 실시예에서, 본 발명에 따른 측정 장치는 예비 자화 자석을 포함하고, 상기 자석은 센서 열 앞에 배치된다. 상기 예비 자화 자석에 의해 강자성 패턴을 포함하는 측정 대상의 자화가 이루어질 수 있고, 상기 예비 자화 자석 위로 측정 대상이 안내된다. 후속해서 측정 대상이 센서 열 위로 안내되면, 상기 센서 열은 강자성 패턴을 검출할 수 있다. 바람직한 실시예에서 예비 자화 자석은, 적어도 하나의, 바람직하게는 모든 센서 부재에서 자기장이 형성되도록, 실질적으로 센서 부재의 평면에 대해 수직인 방향만을 갖도록 형성되고 배치된다. 이로 인해 예비 자화 자석의 자기장이 센서 부재의 감도에 영향을 미치는 것이 저지될수 있다.

특히 바람직한 실시예에서, 측정 장치는 예비 자화 자석을 포함하지 않는다. 상기 측정 장치에 의해 측정 대상의 자화는 예컨대, 측정 동안 측정 대상이 배치된 측정 장치의 영역에서 서포팅 필드가 검출될 자성 구조의 보자력 장 강도보다 현저히 높은 자기장 강도를 가짐으로써 이루어질 수 있다.

본 발명에 따른 장치는 예비 증폭기(preamplifier)와 함께 하우징에 통합될 수 있다. 보완적으로 또는 대안으로서 하우징은 마모 등에 대한 방지부를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 측정 장치를 위한 본 발명에 따른 제조 방법에서, 하나의 열에 나란히 배치된 자석을 포함하는 서포팅 필드 장치는 센서 열에 대해 정렬된다. 또한, 센서 열의 영역에 전기 도체가 배치된다. 전기 도체는, 센서 열에서 전기 도체에 대한 센서 열의 위치에 거의 의존하지 않고, 전류 유동 시 서포팅 필드 장치의 위치에 의존하는 신호를 형성하는 필드가 형성되도록 형성된다. 따라서, 이 신호를 이용하여 센서 열에 대한 소정의 위치에 서포팅 필드 장치가 배치되는지 여부가 검출될 수 있다. 상기 장치에 의해 개별 센서 부재의 감도 조절도 가능하다.

본 발명에 따른 측정 장치는 흔히 연자성 및/또는 경자성 패턴이 제공된 예컨대, 지폐, 수표와 같은 화폐에 있는 패턴 검출 시 사용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 장치는, 소위 태그 검출 시 또는 자성 바코드 검출 시 사용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 장치는, 예컨대 틈, 구멍 또는 균열 확인 시와 같은 재료 검사에서도 사용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 측정 장치는 바이오 칩 내의 자성 어레이(array)에서 또는 소위 "랩-온-어-칩"-기술에서 예컨대 자성 입자의 입증 또는 어레이의 감도 분포의 균일화를 위해 사용될 수 있다.

본 발명은 하기에서 실시예가 도시된 도면을 참고로 설명된다.

본 발명은, 측정 장치 주변의 자기 특성을 측정하기 위한 측정 장치와, 상기 측정 장치를 제조하는 방법을 제공하는 효과를 갖는다.

도 1은, 본 발명에 따른 측정 장치의 개략적인 평면도.
도 2는, 광범위한 서포팅 필드가 형성된 본 발명에 따른 측정 장치의 서포팅 필드 장치의 구조를 개략적으로 도시한 측면도.
도 3은, 센서 부재 상에서 위치 제한적인 서포팅 필드가 형성된 본 발명에 따른 측정 장치의 서포팅 필드 장치의 구조를 개략적으로 도시한 측면도.
도 4는, 센서 부재 상에서 위치 제한적인 서포팅 필드가 형성된 본 발명에 따른 측정 장치의 서포팅 필드 장치의 구조를 개략적으로 도시한 측면도.
도 5는, 2개의 센서 부재의 영역에서 서포팅 필드 자석의 일렬 배치의 발산형 자기장 프로파일이 도시된 서포팅 필드 장치의 단면도.
도 6은, 2개의 센서 부재의 영역에서 서포팅 필드 자석의 2열 배치의 균일하고 평행한 자기장 프로파일이 도시된 2개의 서포팅 필드 장치를 포함하는 배치의 측면도.

측정 장치 주변의 자기 특성을 측정하기 위한 본 발명에 따른 측정 장치는 나란히 배치된 자기 저항 센서 부재(1)를 포함한다. 센서 부재(1)는 평행한 2개의 열(4a, 4b)에 배치된다. 다수의 자기 저항 센서 부재(1)는 하나의 센서 칩(2)을 구성한다. 센서 칩(2)은 하우징과 함께 센서(3)를 형성하고, 상기 센서는 도시되지 않은 캐리어 플레이트 또는 측정 장치상에 배치된다.

본 발명에 따른 측정 장치는 도 1에 따라, 나란히 배치된 적어도 2개의 칩(2)을 포함한다. 칩(2)은, 모든 센서 부재(1)의 간격이 센서 열 (4a, 4b)에서 서로 동일하도록 배치된다.

센서 열의 길이와 자기 저항 센서 부재(1)의 열은 실행될 측정에 의존한다. 특히 사용된 센서 칩(2)의 개수는 측정 목적, 즉 실질적으로 측정될 대상의 폭과 센서 칩(2)의 크기에 의존한다. 유로-지폐의 측정을 위해 하나의 센서 열은 예컨대 10개 이상, 특히 바람직하게 20개 이상, 특히 28개의 센서 부재(1)를 포함할 수 있다.

도 2 내지 도 4에서, 센서 열에서 열 방향으로 변하는 자기장 강도를 갖는, 열 방향으로 향하는 자기장 성분을 포함하는 자기장을 형성할 수 있는 서포팅 필드 장치의 가능한 구조가 도시된다. 도 2 내지 도 4에서, 라인 E는 센서 부재(1)가 배치된 도면 평면에 대해 수직인 평면을 도시한다. 평면 E에 상세히 도시되지 않은 센서 부재(1)는 우측에서 좌측으로 연장되는 센서 열을 형성한다.

서포팅 필드 장치는 다수의 자석(5)으로 형성되고, 상기 자석은 도 2 내지 도 4에 도시된 실시예에서 평면(E) 아래에, 즉 측정 동안 측정 대상이 위치하는 측정 장치의 영역에 대해서 하부에 배치된다 (도 2 내지 도 4에서, 그리고 도 2 내지 도 4의 실시예에서 상기 영역은 평면 E 위에 놓인다).

도 2에 도시된 실시예에서, 자석(5)은 동일하게 정렬된다. 자석의 각각의 N극은 위로 향한다. 도 2에 도시된 전속 라인에서 알 수 있는 것처럼, 서포팅 필드는 특히 상기 극으로부터 위로 확장된다. 상기 서포팅 필드는 각각의 극의 중앙에서 수직으로 위로 정렬된다. 대칭 배치로 인해 서포팅 필드는 2개의 자석(5) 사이의 중앙선에서 다시 수직으로 위로 정렬되는 한편, 서포팅 필드는 극의 중앙과 2개의 자석(5) 사이의 중앙선 사이에서 수직으로 위로 향한 방향과 다른 방향 및 열 방향으로 향한, 0이 아닌 자기장 강도를 갖는 자기장 성분을 갖는다. 열 방향으로 향하는 상기 자기장 성분의 열 방향으로의 변화는 도 2의 그래프에 도시된다. 상기 그래프에서 개선된 배향을 위해 그래프에 사각형으로 도시된 센서 부재의 위치가 표시된다.

도 3에 도시된 실시예에서, 자석(5)은 교대로 정렬된다. 도 3에 도시된 전속 라인에서 알 수 있는 바와 같이, 서포팅 필드는 각각의 극의 중앙에서 수직으로 위로 확장된다. 각각의 극의 중심과 각각의 인접한 극의 중심 사이에서 서포팅 필드는 도 3에 도시된 바와 같이 확장된다. 이로써, 서포팅 필드는 열 방향으로 향하는 자기장 성분을 포함하고, 상기 자기장 성분의 자기장 강도는 0이 아니다. 열 방향으로 향하는 상기 자기장 성분의 열 방향으로의 변화는 도 3의 그래프에 도시된다.

도 4에 도시된 실시예에서, 자석(5)은 교대로 정렬된다. 도 4에 도시된 전속 라인에서 알 수 있는 바와 같이, 서포팅 필드는 각각의 극의 측면에서 수직으로 위로 확장된다.

각각의 극의 상기 측면과 각각의 자석(5)의 다른 측면 사이에서 서포팅 필드는 도 4에 도시된 방식으로 확장된다. 따라서 서포팅 필드는 열 방향으로 향하는 자기장 성분을 포함하고, 상기 자기장 성분의 자기장 강도는 0이 아니다. 열 방향으로 향하는 상기 자기장 성분의 열 방향으로의 변화는 도 4의 그래프에 도시된다.

도 2 내지 도 4에 도시된 그래프에서 알 수 있는 바와 같이, 서포팅 필드 장치는 센서 열(4a, 4b)의 영역에서 열 방향으로 변화하는 주기적 서포팅 필드를 형성한다. 자기장 강도 프로파일은 열 방향으로 센서 부재(1)의 에지 영역에서 제로 크로싱 및 최대지 또는 최저치를 갖지 않는다. 도 2 내지 도 4에 도시된 실시예에서, 자기장 강도 프로파일은 센서 칩의 중앙에서 최대치 또는 최저치를 갖고, 2개의 센서 칩 사이에서 제로 크로싱을 갖는다.

도 5 및 도 6에는, 센서 열에 서포팅 필드 자석(5)의 2열이 평행하게 배치됨으로써, 균일한 자기장이 형성될 수 있는 것이 도시된다. 도 5에 도시된 서포팅 필드 장치는 일렬의 개별 서포팅 필드 자석으로 이루어지고, 도 5에서 자석의 열은 도면 평면에 대해 수직으로 연장된다. 도 5 및 도 6에 도시된 구조적 형상은 평행하게 나란히 배치된 2개의 센서 열을 포함하고, 상기 센서 열은 도면 평면에 대해 수직으로 연장된다. 도 5에 도시된 전속 라인을 참고로, 서포팅 필드는 도시된 센서 부재의 센서 열의 평면에서 도 5 및 도 6에서 우측 또는 좌측으로 향하는 자기장 성분을 포함하는 것을 알 수 있다. 도 6에 도시된 바람직한 실시예에 따라, 2개의 서포팅 필드 장치가 제공되고, 상기 장치는 서로 평행하게 정렬된다. 도 6에 도시된 선속 라인을 참고로, 서포팅 필드는 도시된 센서 부재의 센서 열의 평면에서 실질적으로 센서 부재의 평면에 대해 수직으로 하나의 자기장 성분만 갖는 것을 알 수 있다.

Claims

측정 장치 주변의 자기장 특성을 측정하기 위한 측정 장치로서,
열 방향으로 연장된 하나의 열(row)에 배치된 적어도 2개의 자기 저항 센서 부재(1)로 이루어진 센서 열과 서포팅 필드 장치를 포함하고,
상기 서포팅 필드 장치는 상기 열 방향으로 향하는 자기장 성분을 포함하는 자기 서포팅 필드를 생성하며,
상기 자기장 성분의 자기장 강도는 상기 열 방향으로 변하고, 상기 열 방향으로의 상기 자기장 강도 프로파일(곡선)은 제로 크로싱을 가지지 않으면서 센서 열을 구성하는 센서 부재(1)의 적어도 2개의 센서 에지들 상에 최대치 또는 최저치를 갖지 않고, 상기 센서 에지들은 상기 열 방향으로 교대로 배치되며,
복수의 센서 부재들은 칩 형태로 센서를 구성하기 위해 조인트 지지 구조부 상에 상기 열 방향으로 앞뒤로 배치되고, 상기 측정 장치는 2개의 상기 칩을 가지는 것을 특징으로 하는,
측정 장치 주변의 자기장 특성을 측정하기 위한 측정 장치.
제 1항에 있어서, 열 방향으로의 상기 자기장 강도 프로파일은 센서 열을 형성하는 센서 부재(1)의 각각의 센서 에지에서 제로 제로 크로싱을 가지지 않으면서, 최대치 또는 최저치를 갖지 않는 것을 특징으로 하는, 측정 장치 주변의 자기장 특성을 측정하기 위한 측정 장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 서포팅 필드는 시간 변화적인 것을 특징으로 하는, 측정 장치 주변의 자기장 특성을 측정하기 위한 측정 장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 열 방향으로의 상기 자기장 강도 프로파일은 적어도 2개의 최대치와 하나의 최저치를 갖는 것을 특징으로 하는, 측정 장치 주변의 자기장 특성을 측정하기 위한 측정 장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 열 방향으로의 상기 자기장 강도 프로파일은 열의 영역에서 주기적인 것을 특징으로 하는, 측정 장치 주변의 자기장 특성을 측정하기 위한 측정 장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 열 방향으로의 상기 자기장 강도 프로파일은 열 방향으로 센서 부재의 연장부와 관련해서, 적어도 하나의 센서 부재의 중앙에서 최대치 또는 최저치를 갖는 것을 특징으로 하는, 측정 장치 주변의 자기장 특성을 측정하기 위한 측정 장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 서포팅 필드 장치는 나란히 배치된 자석(5)의 하나의 열을 포함하고, 하나의 자석(5)의 자화는 상기 자석에 인접한 자석(5)의 자화와 반대인 것을 특징으로 하는, 측정 장치 주변의 자기장 특성을 측정하기 위한 측정 장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 서포팅 필드 장치는 나란히 배치된 자석(5)의 하나의 열을 포함하고, 자석(5)의 자화는 상기 자석에 인접한 자석(5)의 자화에 대해 평행한 것을 특징으로 하는, 측정 장치 주변의 자기장 특성을 측정하기 위한 측정 장치.
제 7항에 있어서, 상기 자석(5)은 직접 인접하는 것을 특징으로 하는, 측정 장치 주변의 자기장 특성을 측정하기 위한 측정 장치.
제 7항에 있어서, 나란히 배치된 자석(5)의 열은 센서 열과 관련해서, 하나의 자석과 인접한 자석 사이의 이행부가 센서 부재(1)의 열 방향 연장부에 대해서 적어도 하나의 센서 부재(1)의 중앙에 배치되지 않도록 배치되는 것을 특징으로 하는, 측정 장치 주변의 자기장 특성을 측정하기 위한 측정 장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 위치에 따라 변화하는 자화 분포를 가진 하나의 자석이 사용되는 것을 특징으로 하는, 측정 장치 주변의 자기장 특성을 측정하기 위한 측정 장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 서포팅 필드 장치는 영구 자석을 포함하는 것을 특징으로 하는, 측정 장치 주변의 자기장 특성을 측정하기 위한 측정 장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 적어도 2개의 센서 열이 서로 바로 옆에 나란히 배치되는 것을 특징으로 하는, 측정 장치 주변의 자기장 특성을 측정하기 위한 측정 장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 적어도 2개의 나란히 배치된 서포팅 필드 장치가 제공되는 것을 특징으로 하는, 측정 장치 주변의 자기장 특성을 측정하기 위한 측정 장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 적어도 2개의 센서 열이 연속하여 나란히 배치되는 것을 특징으로 하는, 측정 장치 주변의 자기장 특성을 측정하기 위한 측정 장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 센서 부재(1)는, 센서 신호가 상기 센서 부재(1)의 근접 영역에서 국부적으로 형성된 자기장 기울기(field gradient)에 의해 검출되지만, 균일한 자기장에 의해 검출되지 않도록 배치되는 것을 특징으로 하는, 측정 장치 주변의 자기장 특성을 측정하기 위한 측정 장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 열 방향으로의 자기장 강도 프로파일은 적어도 하나의 센서 부재에서 자석에 의해 형성되고, 상기 자석은 칩 위에 직접 배치되고, 상기 칩 위에 센서 부재가 배치되는 것을 특징으로 하는, 측정 장치 주변의 자기장 특성을 측정하기 위한 측정 장치.
제 1항 또는 제 2항에 기재된 측정 장치를 제조하기 위한 제조 방법으로서,
일렬로 나란히 배치된 자석을 포함하는 서포팅 필드 장치가 센서 열에 대해서 정렬되어 있는 제조 방법에 있어서,
전기 도체가 센서 열에 가깝게 배치되고, 상기 전기 도체는, 전류 유동 시 센서 열의 센서 부재에서 서포팅 필드 장치의 위치에 의존하며, 전기 도체에 대한 센서 열의 위치에 대해 독립적인 신호를 생성하는 필드를 형성하도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 제조 방법.