[发明专利]一种三轴预调制低噪声磁电阻传感器

说明书

本发明公开了一种三轴预调制低噪声磁电阻传感器，包括X，Y和Z轴磁电阻传感器，X，Y和Z轴磁电阻传感器分别包括X，Y和Z轴磁电阻传感单元阵列，X，Y和Z轴软磁通量集中器阵列，以及X，Y和Z轴预调制导线阵列，X，Y和Z轴磁电阻传感单元阵列分别电连接成X，Y和Z轴磁电阻传感电桥，所述X，Y和Z轴预调制导线阵列分别电连接成两端口X，Y和Z轴激励线圈，测量外磁场时，X，Y和Z轴两端口激励线圈分别通过f频率高频交流激励电源，X,Y,Z轴磁电阻传感器输出频率为2f谐波信号分量，并经解调可以得到X，Y和Z轴低噪声信号。本发明具有结构简单，小尺寸和低噪声的优点。

技术领域

本发明涉及磁性传感器领域，特别涉及一种三轴预调制低噪声磁电阻传感器。

背景技术

磁电阻传感器在正常使用时，存在着1/f噪声，降低磁电阻传感器的噪声，发展低噪声磁电阻传感器，对于提高磁信号的精确测量具有重要的意义。一般情况下，磁电阻传感器在低频时具有高的1/f噪声，而在高频时，则以热噪声为主，其噪声能量密度大大低于低频时的噪声能量密度，因此，选择将磁信号预先调制成高频磁场，而后再被磁电阻传感器测量，输出高频频率电压信号，而后进行解调，可以实现将磁信号测量从低频区域移动到高频区域的目的，从而降低1/f噪声能量密度。

通过使用MEMS技术，在磁电阻传感器表面加工软磁通量集中器的振动结构，并驱动软磁通量集中器在磁电阻传感器表面周期性的振动，从而实现对静态外磁场的调制，该技术虽然有助于降低磁电阻传感器1/f噪声，但是，振动结构以及驱动器的加入使得磁电阻传感器的复杂程度和尺寸大为增加，工艺复杂程度也大为增加。

三轴磁电阻传感器可以作为电子罗盘实现对空间磁场的三维测量，通常情况下，三轴磁电阻传感器的测量都是在静态磁场下实现对三维磁场的测量，因此存在着1/f噪声，影响对外磁场的测量精度，因此本发明旨在提出一种三轴预调制磁电阻传感器，能够实现测量信号的高频输出，从而获得低噪声的测量信号。

发明内容

本发明提出了一种三轴预调制低噪声磁电阻传感器，能够实现测量信号的高频输出，从而获得低噪声的测量信号。

三轴磁电阻传感器包括X轴磁电阻传感器，Y轴磁电阻传感器和Z轴磁电阻传感器，所述与软磁通量集中器相关的X轴磁电阻传感器包括：1、单芯片参考桥式磁电阻传感器，包括位于软磁通量集中器间隙处的敏感磁电阻传感单元串和位于软磁通量集中器上表面或者下表面的参考磁电阻传感单元串；2、单芯片高灵敏度推挽式磁电阻传感器，采用扫描激光热退火的方法来获得+X推磁电阻传感单元阵列和-X挽磁电阻传感单元阵列，并采用软磁通量集中器阵列实现其外磁场的增强；3、翻转切片推挽桥式磁电阻传感器，采用软磁通量集中器来实现其磁信号的增强，采用翻转180度切片实现推磁电阻传感单元和挽磁电阻传感单元；4、U型软磁通量集中器X轴推挽桥式磁电阻传感器，其中U型软磁通量集中器开口方向交替为+Y和-Y方向，相邻两个U型软磁通量集中器叉指排列，磁电阻传感单元敏感方向相同，且为X方向，推磁电阻传感单元串和挽磁电阻传感单元串交替位于叉指间隙中；5、U-H型软磁通量集中器X轴推挽式磁电阻传感器，其中H型软磁通量集中器和U型软磁通量集中器的开口均朝向+Y或-Y方向，并且相邻两个H软磁通量集中器或者U和H软磁通量集中器叉指排列，磁电阻传感单元敏感方向相同，且为X方向，推磁电阻传感单元串和挽磁电阻传感单元串交替位于所述叉指间隙中。