[发明专利]微机电磁传感器

说明书

技术领域

该专利申请一般地涉及磁阻传感器，具体说，涉及微机电(MEMS)磁阻传感器。

背景技术

目前，基于微机电的磁阻传感器已经应用在很多领域。为简单起见，本文中的微机电磁传感器简称为磁传感器。在过去的几年里，磁阻传感器开始被用于生物分子学及相关领域，比如DNA分析和蛋白质分析等。在生物分子学及相关领域中应用的微机电传感器常常被称作生物传感器或者生物芯片，而同类应用的微机电磁传感器被称作磁性生物传感器或者磁性生物芯片。

作为示范性的例子，图1a，1b和1c示出了一个现有技术中的磁性生物传感器的截面。磁性传感器(98)包含衬底(96)和传感层(88)。衬底(96)包含电路。传感层包含参考单元(94)和信号单元(92)。信号单元(92)被指定用来测量目标磁场(目标磁性信号)，而参考单元(94)被指定用来为信号单元提供参考信号。这种参考信号的提供往往是通过惠斯通电桥(Wheatstone bridge)实现。在现有的相关技术中，这种参考单元往往被一层软磁材料(90)覆盖，以达到与目标磁场隔离的作用。可以看出，这样的设计使得在有效地磁隔离参考单元的同时，也将参考单元与目标磁场所在的环境隔离开(磁性隔离)。

图1b示出了图1a中传感器的俯视图。为清楚起见，该图中参考单元(94)和信号单元(92)以上的部分没有画出。参考单元(94)被一层软磁材料(90)所覆盖以达到磁性隔离参考单元的目的。在实际应用中，传感器常常组合在一起形成传感器阵列，如图1c所示。传感器阵列80包含多个同样的传感器如传感器98，86，84和82。这其中每一个传感器都可以是图1a中所示的磁传感器。

如上所述，当前的磁传感器尤其是磁性生物传感器大都使用软磁覆盖的方式将参考单元和所使用的环境磁隔离。这样的设计有能力为信号单元的测量结果提供一个相对稳定的参考信号。但是，实际应用的环境往往随时间变化。磁性隔离的参考单元往往不能够动态地监测到这些变化，最终所提供的参考信号存在一定的误差。这种误差最终给测量结果造成误差。实际上，由参考信号的误差所引起的测量误差在很多情况下会变的更严重。比如，在实际的应用中，目标磁场往往与其它附加磁场比如激发磁场和偏置场等同时存在。在众多的磁场信号中捕捉和测量目标磁场往往非常困难，非常容易产生测量误差。激发场、偏置场等任何一个磁场的随机的扰动都将增加测量的难度和误差。由于参考单元的磁隔离，参考单元无法提取到这些附加磁场以及它们在测量过程中的动态变化的信息，从而给目标信号的测量带来很大的难度，同时，也有可能给目标磁场的测量带来误差。

发明内容

在第一个例子中公开了一种微机电磁传感器，该传感器包含：衬底，该衬底包含一个电路；参考单元；该参考单元能够对磁场进行探测并且将探测到的磁场信号转化为电信号；第一状态控制单元与参考单元偶合，能够动态地将参考单元的状态进行锁定和开启；信号单元，该信号单元能够对磁场进行探测并且将探测到的磁场信号转化为电信号；和第二状态控制单元与信号单元偶合，能够动态地将信号单元的状态进行锁定和开启。

在第二个例子中公开了一个测量目标磁场的方法，该方法包含：提供一个传感器，该传感器包含一个信号单元和一个参考单元；初始化该传感器，包含：开启参考单元使得参考单元测量目标磁场中的环境磁场；和锁定参考单元；加入目标磁场；利用信号单元测量目标磁场；和利用参考单元的信号校验信号单元的测量值从而得出目标磁场校正后的测量值。

在第三个例子中公开了一个探测目标磁场的方法，该目标磁场由一个激发场诱导产生，该方法包括：提供一个传感器，该传感器包含一个参考单元和一个信号单元，该参考单元和信号单元各包含一个磁阻器件能够测量激发场和目标磁场；在传感器所在的空间里产生激发场而不产生目标磁场；利用参考单元对激发场进行测量；利用信号单元测量目标磁场；和利用参考单元的测量值对信号单元的测量值进行修正从而得出目标磁场的测量值。

附图说明

由以下结合附图的详细说明，本发明的各个示范性实施方式能够被更清楚地理解。

图1a示意性地示出现有技术中一个磁性传感器范例的截面图；

图1b示意性地示图1a中磁性传感器的俯视图；

图1c示意性地示出现有技术中一个磁性传感器阵列，该阵列包含多个图1a所示的磁性传感器；

图2示意性地示出本发明一个磁传感器实例的截面图；

图3示意性地示出本发明另一个磁传感器实例的截面图；