[发明专利]一种串联式三轴一体化磁传感器

说明书

本发明公开了一种串联式三轴一体化磁传感器，包括绝缘基底、磁通聚集器、磁变轨单元、参考磁电阻和四个敏感磁电阻，磁通聚集器设于绝缘基底中心，磁变轨单元置于磁通聚集器上方，四个敏感磁电阻呈中心对称分布于绝缘基底上、且位于磁通聚集器上设置的凸出部的边缘，参考磁电阻位于绝缘基底的中心并处于磁通聚集器正下方的磁场屏蔽区域内，参考磁电阻和四个敏感磁电阻串联布置于串联式三轴一体化磁传感器的输入端I_in和输出端I_out之间。本发明实现了三轴磁场的聚集放大和平面化、一体化测量，并能有效降低温度漂移及共模干扰信号的影响，具有体积小、能耗低、实现简单的优点。

技术领域

本发明涉及弱磁信号探测技术，具体涉及一种三轴一体化磁传感器。

背景技术

三轴磁传感器在汽车电子、工业自动控制、存储、地质勘探、生物医学、航空航天等各个领域具有广泛的应用前景及巨大的市场需求，小型化、高精度、低功耗、高稳定性等越来越成为磁传感器的发展趋势。

现有的三轴磁传感器主要有霍尔磁传感器、磁通门传感器、洛伦兹力磁传感器和磁电阻类传感器等。磁电阻类传感器，尤其是巨磁阻(Giant Magnetoresistance,GMR)传感器及隧道结磁电阻(Tunneling Magnetoresistance，TMR)传感器，具有体积小、灵敏度高、稳定性高、线性范围宽等优势，具有发展成为小型化高性能三轴磁传感器的巨大潜力。

三轴磁传感器的主要难点在于如何实现构建磁场三分量的测量方法。三轴磁传感器的实现方式上可以分为组装式和一体式，组装式的三轴磁传感器在三轴正交性方面难以保证，并且难以满足小体积、低功耗等需求。一体式三轴磁传感器可以采用MEMS工艺进行制造，在体积、重量、可靠性、功耗、三轴正交性等方面具有较大的优势。

目前关于一体式三轴磁场传感器，主要思路有：

1、将z向磁场测量单元放置在斜面上，与平面内的x、y向磁场测量单元共同实现三轴测量(专利号：US7564237、US7126330、US20120268113A1、US20090027048A1)；

2、采用磁力线转向结构将z向磁场转变到平面内，然后采用平面内磁场测量单元进行测量并解算出三分量(专利号：US7505233B2b、US20120200292A1、CN103116143A、CN103323795A、CN 107894576A)。

这些方案虽然都能够实现三轴一体化测量，但是仍然都存在z向磁场测量分辨率低、共模干扰信号抑制能力弱、结构复杂、制造工艺难度大等问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种串联式三轴一体化磁传感器，本发明实现了三轴磁场的聚集放大和平面化、一体化测量，并能有效降低温度漂移及共模干扰信号的影响，具有体积小、能耗低、实现简单的优点。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

本发明提供一种串联式三轴一体化磁传感器，包括绝缘基底、磁通聚集器、磁变轨单元、参考磁电阻和四个敏感磁电阻，所述磁通聚集器设于绝缘基底中心，所述磁变轨单元置于磁通聚集器上方，所述四个敏感磁电阻呈中心对称分布于绝缘基底上、且位于磁通聚集器上设置的凸出部的边缘，所述参考磁电阻位于所述绝缘基底的中心并处于磁通聚集器正下方的磁场屏蔽区域内，所述参考磁电阻和四个敏感磁电阻串联布置于串联式三轴一体化磁传感器的输入端I_in和输出端I_out之间。

可选地，所述绝缘基底为氧化铝陶瓷体。

可选地，所述氧化铝陶瓷体表面为抛光面，所述磁通聚集器设于抛光面上。

可选地，所述磁通聚集器为中部的正方形和位于正方形每一边上的曲边梯形形成的一体式结构，该曲边梯形的短边朝外布置形成磁通聚集器的凸出部。