专利名称：磁场检测装置的利记博彩app
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本发明涉及一种高感度磁场检测装置。本发明一般可作为检测任意磁场矢量的2个成分的装置。特别在检测地磁时能作为方位检测装置来使用。具体应用例可作为检测汽车等移动物的行进方位或姿势的装置用。
以往，作为高感度地检测直流或低频率磁场用的小型元件，由本发明的发明者一人，发现了给直径为50μm程度的非结晶合金磁性体细线，接通200KHz以上的高频电流时，随着与此磁性体细线平行的外部磁场，此磁性体细线的阻抗将发生很大变化的现象。利用这个原理提案出检测外部磁场的检测元件(特开平7-181239号)。
同时，此发明者，发现了由阻抗的变化引起的端子间电压的变化，在外部磁场的范围为0～400A/m时，对同一的端子间电能压测出2个不同的外部磁场。这样，对0～400A/m附近的磁场，不能以单个值的端子间电压来决定。因此，提案出加直流偏压磁场，使0点复原的方位感应器(特开平7-248365号)。
对提案出的这种称为磁性阻抗元件的磁场检测感应器，有更加高感度，小型化，低消费电力化的要求。
本发明的目的在于，提供一种用新规定的方法通过检测随外部磁场变化的阻抗成分，来测定磁场矢量的不同2成分的装置。
且，发明的其他目的还有，对磁场矢量2成分进行高感度的检测。
且，发明的其他目的还有，提高磁场矢量2成分的检测精度。
且，发明的其他目的还有，以低电量进行磁场矢量2成分的检测。
且，发明的其他目的还有，使检测磁场矢量2成分的检测装置小型化。
以上的这些目的，是为能在本要求书上记载的各个发明中得到实现，但是，不能理解为本发明达到了这些目的的全部。
权利要求1的发明是提供一种检测外部磁场用的磁场检测装置，其特征在于，为检测外部磁场第1坐标轴成分而设置的，由脉冲电流或高频电流向周围方向励磁的第1感应磁元件和，设置在与第1感应磁元件的设置面有共同法线的面上，为检测至少另外一个第2坐标轴成分而设置的，由脉冲电流或高频电流向周围方向励磁的第2感应磁元件和，缠绕在第1感应磁元件上，检测第1坐标轴方向的磁通量变化用的第1检测线圈和，缠绕在第2感应磁元件上，检测第2坐标轴方向的磁通量变化用的第2检测线圈所组成。
本磁场检测装置，是检测不同2成分磁场矢量的装置。
第1感应磁元件，第2感应磁元件，例如，是线状的元件，用于接通脉冲电流向周围方向励磁的元件。根据这个周围方向的励磁，内部的磁性力矩随脉冲电流而变化。当外部磁场的第1坐标轴成分与第1感应磁元件的周围方向直交时(线状状态时，为轴方向)，这个磁性力矩，在周围方向上的励磁场大的时候，朝周围方向改变方向，在周围方向上的励磁场小的时候，朝向第1坐标轴成分的方向。也就是说，磁性力矩在第1坐标轴方向上，随脉冲电流或高频电流而变化。这个变化引起第1坐标轴方向上的磁通量的变化，这个磁通量的变化由第1检测线圈检测出。磁通量变化的大小，是与外部磁场的第1坐标轴成分的大小成比例。第2感应磁元件同第1感应磁元件起同样作用。这样，用第1检测线圈和第2检测线圈的检测值，能检测出外部磁场的第1坐标轴成分和第2坐标轴成分。
外部磁场输出值的变化率，也就是说，感度是与周围方向的励磁大小和频率(速度)成比例。本发明中，由于用脉冲电流或高频电流励磁，励磁的最高频率高，所以能提高感度。
并且，特别是使用磁场检测装置的时候，根据这个方法，因为不需要加为感应磁元件的0点复原用的直流偏压磁场，由偏压磁场的相互干涉及偏压线圈引起的发热问题小，所以不需要把感应磁元件之间的距离放大，能实现小型化。
并且，因为由检测线圈对在外部磁场受过调制的磁通量的变化进行检测，所以增加检测线圈的圈数也能提高感度。
第1感应磁元件和第2感应磁元件，设置在不同的方向上，是对这个方向上的磁场成分进行检测的元件。感应磁元件，最好是具有周围方向上容易被磁化的磁性各向异性。这样，受外部磁场的磁通量变化的调制效果就高，能提高检测感度。这种材料有非结晶合金磁性体。最好是线形状的磁性体。
第1感应磁元件和第2感应磁元件设置在不同的方向上比较好，最好是设置在相互直交的方向上。这种状态下，能以更高的感度检测出第1坐标轴成分和第2坐标轴成分。从检测出的这2个成分能检测磁场的大小，及其之比(/)和磁场的方位。第1感应磁元件和第2感应磁元件不需要一定设置在同一平面上。如可以设置在平面状基板的表面和背面上。这种设置方法能使装置小型化。
并且，因为脉冲电流含有高频率成分，也是含有一种高频电流的概念。而且，脉冲电流或高频电流，例如，可以是只加1周期的信号或者是反复印加的周期信号。
权利要求2的发明，其特征在于，具有与脉冲电流同步，只通过第1检测线圈输出的最初出现的第1脉冲的第1开关和，与脉冲电流同步，只通过前述第2检测线圈输出的最初出现的第1脉冲的第2开关。
根据这个组成，可以把与脉冲电流同步的第1脉冲作为磁场成分的检测值。利用以上原理的磁场检测中，检测信号的第1脉冲的波高值与外部磁场成比例。这样，采用这个组成，能达到不受干扰的影响精度高的检测。
权利要求3的发明，其特征在于，具有输出由第1开关中通过的信号最大值或反复输出的最大值所形成的信号的第1信号处理电路和，输出由第2开关中通过的信号最大值或反复输出的最大值所形成的信号的第2信号处理电路。
通过第1开关的信号最大值与外部磁场第1坐标轴成分成比例。这样，将这个最大值，例如，保持，反复供给脉冲电流的时候，由反复输出的最大值所形成的信号(包络线信号，积分信号，经过低通过滤的信号，平滑过的信号等)能作为第1坐标轴成分的检测值。不管外部磁场为直流磁场还是交流磁场，为交流磁场时，比脉冲电流的反复频率还十分低的低频率的交流磁场成为测定对象。即，对微量的交流磁场在时间上能连续地进行测定。
权利要求4的发明，其特征在于，具有缠绕在第1感应磁元件上，用于接受第1信号处理电路所输出的信号，来产生抵消外部磁场第1坐标轴成分的第1负反馈励磁线圈和，缠绕在第2感应磁元件上，用于接受第2信号处理电路所输出的信号，来产生抵消外部磁场第2坐标轴成分的第2负反馈励磁线圈和，为使第1信号处理电路的输出信号为零，给第1负反馈励磁线圈通电的第1负反馈电路和，为使第2信号处理电路的输出信号为零，给第2负反馈励磁线圈通电的第2负反馈电路。
以这个原理为基础的测定，最好外部磁场的零点为直线性。因此，为了使第1感应磁元件上的第1坐标轴成分为零，给第1负反馈励磁线圈通电。这个负反馈通电量，当外部磁场的第1坐标轴成分大的时候为大值。所以，这个负反馈通电量能作为第1坐标轴成分的检测值。这样，在第1感应磁元件上的第1坐标轴成分为零的状态下进行测定，能够高度保持外部磁场与检测值之间的线形性，提高测定精度。第2感应磁元件和第2坐标轴成分之间的关系，与第1感应磁元件和第1坐标轴成分之间的关系是一致的。
权利要求5和6的发明，其特征在于，并且具有提供脉冲电流的发生器。因为对第1感应磁元件和第2感应磁元件提供脉冲电流，所以在可能的范围内能够增高频率，使检测感度提高。
并且，这个发生器，对第1感应磁元件和第2感应磁元件可以为共同提供脉冲电流的装置，也可以是独立分别提供的装置。采用共同供给时，可以降低制造成本，是装置小型化。
权利要求7的发明，其特征在于，发生器是由矩形波发生电路和，对矩形波发生电路所输出的矩形波进行微分，将其微分信号作为脉冲电流的微分电路所组成。这种组成，能够实现高感度和低消费电量。
权利要求1～7的发明，当然是包括由一对组成的后述电路和不是一对组成的后述电路的发明。
权利要求8的发明是针对权利要求1上所记载的磁场检测装置，其特征在于，第1感应磁元件是贯通外部磁场第1坐标轴成分，由脉冲电流通过的一对感应磁元件组成，第1检测线圈由缠绕在各个感应磁元件上的一对检测线圈组成。第2感应磁元件是贯通前述外部磁场第2坐标轴成分，由脉冲电流通过的一对感应磁元件组成，第2检测线圈由缠绕在各个感应磁元件上的一对检测线圈组成。
第1感应磁元件和第1检测线圈是各个为一对，第2感应磁元件和第2检测线圈是各个为一对的形式设置的。各轴成分的检测系列上，因为采用一对的电路组成，对直流成分的消除，同相杂音的消除，对由温度变化等原因引起的漂移的抑制等，对共同印加于2个测定系列上的同相干扰的消除成为可能，能提高检测精度。
第1检测线圈和第2检测线圈所输出的检测信号，通过决定2个检测线圈的极性(于外部磁通量的结合关系)，使其各个成为逆相输出。这样，取这2个检测信号的差，能得到各检测信号之2倍的信号。能消除如同相杂音等的同相成分。
权利要求9的发明是针对权利要求8的发明，其特征为，且具有与脉冲电流同步，只通过由一对第1检测线圈各各所输出的最初出现的第1脉冲的一对第1开关和，与脉冲电流同步，只通过由一对第2检测线圈各各所输出的最初出现的第1脉冲的一对第2开关。
在消除了同相干扰的状态下，能够达成权利要求8的发明的作用效果。这样，就能实现检测感度及检测精度的提高。
权利要求10的发明是针对权利要求9的发明，其特征在于，具有用于输出由通过一对第1开关的各个信号最大值或反复输出的最大值所形成的信号的一对第1信号处理电路和，用于输出由通过一对第2开关的各个信号最大值或反复输出的最大值所形成的信号的一对第2信号处理电路。
在消除了同相干扰的状态下，能够达成权利要求9的发明的作用效果。这样，就能实现检测感度及检测精度的提高。
权利要求11的发明是针对权利要求9的发明，其特征在于，具有缠绕在一对第1感应磁元件上，对外部磁场第1坐标轴成分向同一方向结合，用于接受一对第1信号处理电路所输出的信号，来产生抵消外部磁场第1坐标轴成分的一对第1负反馈励磁线圈和，缠绕在第2感应磁元件上，对外部磁场第2坐标轴成分向同一方向结合，用于接受一对第2信号处理电路所输出的信号，来产生抵消外部磁场第2坐标轴成分的一对第2负反馈励磁线圈和，为使一对第1信号处理电路所输出的相反极性的输出信号为零，给一对第1负反馈励磁线圈通电的第1负反馈电路和，为使一对第2信号处理电路所输出的相反极性的输出信号为零，给第2负反馈励磁线圈通电的第2负反馈电路。
一对第1信号处理电路所输出的相反极性的输出信号的差，对同外部磁场成比例的检测信号来说，意味着是各个第1信号处理电路输出的和。这样，为了使这个和为零，而给一对第1负反馈励磁线圈进行通电，这意味着，所通的电流应该能使各个第1信号处理电路的输出为零，消除外部磁场。因此，本权利要求的发明，对同外部磁场成比例的检测信号来说，等价于串联一对第1感应磁元件，串联一对第1检测线圈，和串联一对第1负反馈励磁线圈。对第2感应磁元件，第2检测线圈，和第2负反馈励磁线圈也是同样的。
这样，检测信号中含有的同相成分(同向杂音，漂移，直流成分等)，因为取其之差而被消去。根据这个组成，在消除了同相干扰的状态下，能够达到权利要求10的发明的作用效果。这样，输出值与检测磁场之间的直线性好，并且，因为排除了干扰，能极大地提高检测精度。
权利要求12和13的发明是针对权利要求8,11的发明，其特征在于，具有独立或共同使用的，为一对第1感应磁元件共同提供脉冲电流的发生器和，为一对第2感应磁元件共同提供脉冲电流的发生器。
共同使用时，能降低装置的制造成本和实现装置的小型化。
权利要求14的发明是针对权利要求12的发明，其特征在于，发生器是由矩形波发生电路和，对矩形波发生电路所输出的矩形波进行微分，将其微分信号作为脉冲电流的微分电路所组成。
由此，能实现高感度，且消耗电量低。
权利要求15和16的发明是针对权利要求1,7的发明，其特征在于，第1感应磁元件的一端，第2感应磁元件的一端，及负反馈励磁线圈的一端是与地线相接的。
外部端子数得到减少，检测装置与外部电路的连接成为容易且简单。
权利要求17和18的发明是针对权利要求8,14的发明，其特征在于，把一对第1感应磁元件的连接点，一对第2感应磁元件的连接点，及负反馈励磁线圈的一端与地线相接。
外部端子数得到减少，检测装置与外部电路的连接成为容易且简单。
权利要求19～21的发明是针对权利要求1,8,11的发明，其特征在于，第1感应磁元件及第2感应磁元件在周围方向上具有磁性各向异性。
周围方向上具有磁性各向异性，能提高外部磁场的检测精度。
权利要求22的发明是针对权利要求19的发明，其特征在于，第1感应磁元件及第2感应磁元件对脉冲电流产生表皮效果。
产生表皮效果，使电流集中在表面上，因此，能增大由外部磁场及脉冲电流引起的磁化调制，使检测精度得到提高。
权利要求23和24的发明是针对权利要求19,21的发明，其特征在于，第1感应磁元件及第2感应磁元件是由非结晶合金磁性体构成。根据这个构成，能增大磁性各向异性使得周围方向的透磁率比坐标轴方向上的透磁率变大。
权利要求25和26的发明是针对权利要求19,21的发明，其特征在于，第1感应磁元件及第2感应磁元件是由非结晶合金磁性体细线构成。根据这个构成，能增大磁性各向异性使得周围方向的透磁率比坐标轴方向上的透磁率变大。
权利要求27和28的发明是针对权利要求1,18的发明，其特征在于，第1感应磁元件及第2感应磁元件，第1检测线圈及第2检测线圈，第1负反馈励磁线圈及第2负反馈励磁线圈都是搭接在基板上，用树脂模型做成同样的插件式。
根据这个构成，感应器部分可以作为单个元件做成部件，电路容易配置在基板上。并且，发生故障时，只交换这个单个元件就可以，因此，对装有这个单个元件的装置容易进行保管。
权利要求29～32的发明是针对权利要求1,4,8,11的发明，其特征在于，用第1感应磁元件及第2感应磁元件在基板上形成的电极维持两端通电，包括基板和第1感应磁元件及第2感应磁元件之间的间隔，及第1感应磁元件和第2感应磁元件的周围都用凝胶状物质覆盖着。
靠凝胶状物质能防止外部对第1感应磁元件和第2感应磁元件的歪扭。特别是，对非结晶合金磁性体细线来说，歪扭能引起检测精度的下降，通过这种用凝胶状物质覆盖周围，能防止歪扭对感应磁的影响。特别是，做成树脂模型时，由树脂的冷却过程中产生的应力会作用于感应磁元件，因为凝胶状物质能吸收这个歪扭作用，防止了对感应磁的影响。凝胶状物质是把液胶凝固成胶质状的物质。例如，硅酮凝胶，硅胶，弹性料，明胶等，一般使用水凝胶，弹性凝胶等，即具有能吸收弹性的物质比较好。
权利要求33和34的发明是针对权利要求1,8的发明，其特征在于，第1感应磁元件设置在基板的表面上，第2感应磁元件设置在基板的背面上。
这种把第1感应磁元件和第2感应磁元件设置在基板的表背面上，能使装置小型化。并且，可以让第1感应磁元件和第2感应磁元件相较差，使外部磁场的第1坐标轴成分和第2坐标轴成分的测定位置接近，这样就能测定出正确的外部磁场的2成分。
权利要求35～38的发明是针对权利要求1,4,8,11的发明，其特征在于，将第1感应磁元件及第2感应磁元件放置在以两端维持通电的电极上，从感应磁元件的上面盖上铝或铝合金，通过进行超声波粘结，使第1感应磁元件及第2感应磁元件与电极相接合。
感应磁元件为非结晶合金磁性体时，容易受歪扭，加热可引起结晶化，因此不能加热接合。所以用超声波粘结方法使感应磁元件与电极接合的比较好。进行超声波粘结时，感应磁元件的上面盖上铝或铝合金，因为用超声波器具进行加压，铝或铝合金起缓冲作用，能防止歪扭加在感应磁元件上。并且，由超声波使感应磁元件表面上形成的酸化膜得到削离，使铝或铝合金熔化进去。这个结果，使铝或铝合金与感应磁元件之间的接合及电气接合进行的比较好。
权利要求39和40的发明是针对权利要求35,38的发明，其特征在于，电极是由镍，铝，金，铜，银，锡，亚铅，白金，镁，铑，或者最少含其中一种的合金来组成的。
因为电极由这些材料做成，以电极与感应磁元件的超声波粘结，能够实现强固的接合。
权利要求41和42的发明是针对权利要求39,40的发明，其特征在于，电极的表面层是由铝或铝合金组成。
这种组成，可以使电极与感应磁元件上覆置的铝或铝合金之间的接合性好，感应磁元件与电极得到强固接合。
权利要求43和44的发明是针对权利要求1,42的发明，其特征在于，磁场检测装置，从检测出的第1坐标轴磁场成分及第2坐标轴磁场成分来说，是一种检测磁场方位的方位检测装置。
从第1坐标轴磁场成分和第2坐标轴磁场成分，能进行方位检测。即，第1坐标轴，第2坐标轴为水平面时，能够检测出水平面上的方位。
权利要求45的发明是针对权利要求43的发明，其特征在于，第1坐标轴和第2坐标轴是相互直交的轴。
由这种组成，因为第1坐标轴成分和第2坐标轴成分取最大值的方位时相互差90度，方位检测精度提高。
以下，根据实施形态对本发明加于说明。
根据本发明对磁场检测的基本原理进行说明。
图1是表示其原理的图。对线状的第1感应磁元件10向第1坐标轴(x轴)方向通电流I。这样，由此通电电流在周围方向产生磁场Hr。根据这个磁场Hr，第1感应磁元件10的磁矩M指向周围方向。这个通电电流I为频率ω的交流电流时，磁场以Hr以频率ω振动，磁矩M也以频率ω振动。通这种交流电流I的状态时，直流或比频率ω十分低的交流外部磁场Hx印加于第1坐标轴方向。于是，磁化矢量M向外部磁场Hx的方向倾斜，磁化矢量M具有向第1坐标轴方向振动的成分。这样，磁化矢量M于交流电流同步向第1坐标轴方向进行回转。其结果是，磁通密度的第1坐标轴成分Bx随时间而变化。这个磁通密度Bx的振幅与外部磁场Hx的大小成比例。这个磁通密度Bx的时间变化率是，与频率ω和磁通密度Bx的振幅之乘积成比例，用第1检测线圈11的端子间电压E1检出。因此，用端子间电压E1能决定第1坐标轴方向的外部磁场Hx。
因为端子间电压E1是，与频率ω和外部磁场Hx之乘积成比例，通过增大频率ω能提高检测感度。因此，本发明希望的是，以脉冲电流作为供电电流。交流电流也可以。既是是脉冲电流，上述原理成立是容易理解的。并且，提高频率ω，由表皮效果使电流在感应磁元件的表面流通的结果，阻止了磁壁的移动，只产生磁性矢量的回转，以上记载的现象成为显着。从这点来看，用具有高频率的脉冲电流也是比较好的。这样，印加电流除脉冲电流以外，含有脉冲电流概念的高频电流也可以。
这样给感应磁元件提供脉冲电流时，检测线圈的端子间电压E1也是脉冲波形，通过检测这个波形的高值，能够检测出外部磁场。并且，实际上，因为第1检测线圈上存在电感成分及浮游电容量，对脉冲电流检测信号为振动波形。所以，只取检测信号中的第1脉冲，从其振幅进行磁场测定。
如上所述，本发明是应用了一种，当第1坐标轴方向上存在磁场时，沿其轴的周围方向进行交流励磁，这时在第1坐标轴方向上产生与交流励磁为同一频率的交流磁通密度的现象。此交流磁通密度的振幅以磁场成分成比例。
本发明，特别希望的是，第1感应磁元件是沿第1坐标轴以线状伸展的非结晶合金磁性体细线。非结晶合金磁性体中，例如，能使用CoSiB系列，FeCoSiB系列，FeSiB系列的合金等磁性体。
如图2所示，这种和第1感应磁元件10及第1检测线圈11一样构成的第2感应磁元件，配置在与第1坐标轴不同的第2坐标轴(y轴)方向上。
同样对第2感应磁元件40提供脉冲电流，通过测定第2检测线圈的端子间电压，能测定第2坐标轴磁场成分Hy。这2个坐标轴的夹角为α，外部磁场H与第1坐标轴的夹角为θ，以下式来表示。
θ=tan-1[(E2/E1-cosα)/sinα …(1)并且，外部磁场H的大小，从下式求出。
H=H1/cosα …(2)第1坐标轴与第2坐标轴的夹角α为90度时，θ=tan-1(E2/E1) …(3)H=(E12+E22)1/2…(4)关于第1坐标轴成分，如上所述，通脉冲电流I，相对于外部磁场，对第1检测线圈11所输出的信号E1的第1脉冲振幅E。进行测定，其结果如图3所示。
关于第1坐标轴磁场成分检测系统的具体的电路组成，如图4所示。
第1感应磁元件10的周围方向上缠绕着第1检测线圈11。第1感应磁元件10，例如，由线状的零磁歪非结晶合金磁性体构成。具体尺寸是，长为3mm，直径为30μm。第1检测线圈绕数，第1例是40t。发生器13是发矩形波。发生器13能应用C-MOS多谐振荡器。这个矩形波由微分电路14微分，经过电阻R4印加于第1感应磁元件10上。电阻R4是提供定电流的电阻。脉冲电流，例如，其立冲时间约为5ns。
第1检测线圈11的一端a连接着第1开关15。第1开关15作为具体的一例，能采用由晶体管组成的模拟开关。接着，通过第1开关15的信号输入到第1信号处理电路16。这个第1信号处理电路16作为一例，能以由电容器C4和电阻R5所组成的峰值保持电路构成。由这个第1信号处理电路16对反复检测出的脉冲信号之峰值进行保持。当反复提供脉冲电流，反复检测脉冲信号时，除这种峰值保持电路以外，如果是检测与峰值成比例的量的话，能用积分电路，平滑电路等。
第1检测线圈11具有电感和浮游电容，其它的线路上也存在电感和浮游电容。所以，第一检测线圈11检测出的信号中，不只是与脉冲电流应答的单一脉冲，含由与其连接的振动波形。因此，为了只取出应答脉冲电流的成分，设置了第1开关15。并且，为了使第一检测线圈11检测出的信号之输出时间，与第1开关15完全闭合上的时间取得位相同期，对控制1开关15的控制信号，让供给第1感应磁元件的脉冲电流I迟10ns。主要是，对1开关15印加，应答脉冲电流，只有在通过与外部磁场正确地成比例的信号成分的期间接通开关的控制信号就行。
第1信号处理电路16的输出信号输入给负反馈电路17。第一检测线圈11的另一端b与差动振幅器171的反相输入端子相接，第1信号处理电路16的信号端子与差动振幅器171的同相输入端子相接。差动振幅器171的输出端子与负反馈励磁线圈12连接，由这种组成，为了使差动振幅器171的输入端子间的电压为零，第1负反馈励磁线圈12上流通着电流。即，贯穿于第1感应磁元件10的外部磁场为零时，第一检测线圈11检测出的信号也为零，第1负反馈励磁线圈，结果，起打消应该测定的外部磁场的作用。关于图3的特性曲线，在不加负反馈的状态，A点的检测信号得到输出时，为把这个A点作为原点，要有必要的电流通过第1负反馈励磁线圈12。因为这个负反馈电流与A点的外部磁场之大小成比例，所以这个差动振幅器171的输出信号是与应该测定的磁场之大小成比例的信号。这种把测定点设置在图3的特性曲线上的原点附近，能够得到几乎为直线性的磁场测定。
对第2坐标轴磁场成分检测系统也同样设置了这种电路。电路组成完全一样。并且，由矩形波发生器13和微分电路14组成的发生器，与第1坐标轴磁场成分检测系统另外独立设置也行，共同设置也可以。即，给第1感应磁元件和第2感应磁元件提供的脉冲电流，和控制第1开关和第2开关的信号，由共同的电路来提供也可以。
接着，对通过采用各个为一对的第1感应磁元件，第1检测线圈，第1信号处理电路，第1负反馈电路，第1负反馈励磁电路等，来除去同相杂音等，使得检测精度提高的检测装置加于说明。
对第1坐标轴磁场成分检测系统加于说明。为了在轴方向上同样贯通第1坐标轴磁场成分，将一对第1感应磁元件10a,10b以电气上的并联形式配置。结构上的配置是后面所述的并联配置也行，串联配置也可以。即，希望在一对第1感应磁元件10a,10b的轴方向上贯通同样的第1坐标轴磁场成分，用平行配置在位置上接近比较好。
如图5所示，一对第1感应磁元件10a,10b的连接点d接地，从各自的另一端e和f供给脉冲电流。一对第1负反馈励磁线圈12a,12b是串联连接，流通着共同的负反馈电流，起使一对第1感应磁元件10a,10b的内部磁场为零的作用。即，各个第1负反馈励磁线圈12a和12b缠绕在打消外部磁场的方向，一对检测线圈11a,11b缠绕在各个第1感应磁元件10a,10b的周围。这样，为了使通过第1开关15a的信号极性与第1开关15b的信号极性相反，各检测线圈11a,11b的一方端子上连接着第1开关15a,15b。也就是说，为了使检测线圈11a,11b的起电压Ea1,Eb1的方向与如图5所表示的方向一致，来进行电路的配置。将第1信号处理电路16a的输出信号Ga1输入给差动振幅器171的反相输入端子，将第1信号处理电路16b的输出信号Gb1输入给差动振幅器171的同相输入端子。这样，差动振幅器171为了使Gb1-Ga1=Eb1-(-Ea1)=Eb1+Ea1为零，给一对第1负反馈励磁线圈12a,12b提供负反馈电流。因此，为了使各个第1感应磁元件10a,10b的检出信号Ea1和Eb1各个为零，给第1负反馈励磁线圈12a,12b提供负反馈电流。因此，与前述情况同样在图3的特性曲线上的原点附近，能够测定外部磁场，其直线性好，检测精度高。
一方面，输入给差动振幅器171的2个信号中含有同相成分时，同相成分相抵消。其结果，检测信号中含有的同相成分不影响负反馈电流。同相成分有杂音，随温度变化的漂移成分等。因为是消除了这些同相干扰的测定，所以能提高检测精度。
第2坐标轴磁场成分检测系统的构成与第1坐标轴磁场成分检测系统完全一样。发生器18，如图5所示，其对于一对第1感应磁元件10a,10b设计为共用的，并且，对第1坐标轴系统和第2坐标轴系统设计为共用的也可以。既是对第1坐标轴系统和第2坐标轴系统设计为独立的，对一对第1及第2检测线圈的各个分别供给也是可以的。
接着，对磁场检测装置结构的组成加于说明。如图6所示，第1感应磁元件10a是配置在基板30a上。基板30a上面设置着电极31a,32a，电极上设置着维持两端通电的第1感应磁元件10a。第1感应磁元件10a与电极31a,32a间的接合是用铝33a,34a通过超声波粘结进行接合的。
以下，对图6所示的单片元件100的做成方法加于详细说明。首先，由平板状的陶瓷，PCB树脂，硅等中任意一个组成的基板之表面上镀上铜。希望基板具有绝缘性，最少电极形成部分有必要绝缘。然后，经过进行腐蚀现象(Photolithography)工序，留下电极31a,32a。这样做，能得到可以配置多数感应磁元件10a的基板。接着，将感应磁元件10a配置在基板上的电极31a,32a上，如图7所示，从它的上面配置由铝或铝合金做的板极33a。从上面用粘结工具90加压，产生超声波振动进行接合，这时，板极33a，第1感应磁元件10a，电极31a各个相互连接上。此后，通过切断板极33a，完成一个电极与第1感应磁元件10a接合。用这种方法，在1枚基板上，把多数个感应磁元件安顺序配置，进行超声波接合。然后，把这个基板分离成向图6所表示的短册形状。
电极31a的材料为能与感应磁元件10a进行超声波接合材料且具有导电性就可以。例如，希望的是由镍，铝，金，铜，银，锡，亚铅，白金，镁，铑，或者最少含其中一种的合金来组成。另外，如图7所示，电极31a表面层311a可以由铝或铝合金组成。这个层是经过把铝或铝合金板极放置电极31a上，在它上面设置感应磁元件10a，然后上面放置由铝或铝合金组成板极33a，进行超声波粘结来形成。即，感应磁元件10a上下夹的材料采用铝或铝合金，能做成在接合及电气上的接触上完全好的产品。另外，电极31a上镀上铝或铝合金后再接合也可以。电极31a,32a做为与后述配线膜和引脚的电气连接用的线连接端。
采用超声波粘结的理由是，作为感应磁元件是非结晶合金磁性体，特别是用非结晶合金磁性体细线时，通过加热焊接，能引起结晶化因而不能使用。另外，非结晶合金磁性体的表面已被酸化，不能焊接。本发明者首次发现，超声波粘结用的漏斗，使用铝或铝合金，接合强固及电气接触性好。非结晶合金磁性体的表面酸化膜通过超声波振动得到削离，与还原元素铝相接合，使铝极板熔化进去。可以认为这种构造能使接合及电气接触性好。由铝或铝合金形成的板极33a设置在由非结晶合金磁性体细线组成的感应磁元件10a的上面，防止了粘结工具90接触时的衡冲力直接作用在感应磁元件10a上。即，进行超声波粘结时，板极33a起缓冲作用，防止歪扭应力对感应磁元件产生的作用。
接着，对图6所表示的单片元件100上的第1感应磁元件10a的周围用凝胶状物质35a进行覆盖。即，第1感应磁元件10a与基板30a之间及第1感应磁元件10a上面部分的空间都用凝胶状物质进行覆盖。用凝胶状物质覆盖第1感应磁元件10a的理由是，为了防止应力印加于感应磁元件10a，防止感应磁元件10a内部产生应力。因为感应磁元件10a是非结晶合金磁性体细线组成，磁性性质容易受歪扭的影响。这个应力是在后述模型成形时，由于树脂硬化过程中的收缩而产生的。这个应力被凝胶状物质35a吸收，不印加在感应磁元件10a上。这样能提高检测精度。凝胶状物质35a用的是硅酮凝胶，也可以用硅胶，弹性料，明胶等弹性凝胶。
接着，如图10所示，把图6所表示的单片元件100，向第1检测线圈11a和第1负反馈励磁线圈12a缠绕着的绕线轴80a的中心空间插入，将绕线轴80a与基板10a进行接合。然后，将绕线轴80a和其内在的单片元件100与图9所示的平板状陶瓷基板81进行接合。同样向第1检测线圈11b和第1负反馈励磁线圈12b缠绕着的绕线轴80b的中心空间插入，将绕线轴80b与基板10b进行接合，然后把这个绕线轴80b和平板状陶瓷基板81接合起来。这时，第1感应磁元件10a，10b设置成与第1坐标轴(x轴)方向平行。另外，第1检测线圈11a和第1负反馈励磁线圈12a可以2组同时缠绕在绕线轴上。即，同时同方向进行缠绕，制造上简单。无论是单独，同方向，或着是不同方向进行缠绕也是可以的。同一方向或反方向缠绕，只是取出检测信号的端子取反和不取反的问题，绕线方向是任意的。
同样，如图5所示的一对第2感应磁元件40a,40b也是由单片元件形成，由一对第2检测线圈41a,41b及一对第2负反馈励磁线圈42a和42b缠绕着的一对绕线轴84a,84b(图10)形成。这样，将内部装有单片元件的绕线轴84a,84b与陶瓷基板82进行固定。这时，一对第2感应磁元件40a,40b设置成与第1坐标轴直交的第2坐标轴(y轴)平行。
如图8所示，陶瓷基板81上镀着配线膜81，其与一对第1感应磁元件10a,10b，一对第1检测线圈11a,11b及一对第1负反馈励磁线圈12a,12b的电气连接是，由导线搭结或焊锡接合做成的。另外，陶瓷基板81上的各配线膜81与各个引脚93的电气连接是以焊接及导线搭接进行的。引脚93是由向一对第1感应磁元件10a,10b提供脉冲电流用的2个引脚，输出一对第1检测线圈11a,11b的各个检测信号用的4个引脚，向一对第1负反馈励磁线圈12a,12b提供电流用的1个引脚和接地脚，共计8个脚构成的。这样，一对第1感应磁元件10a,10b的连接点和，第1负反馈励磁线圈12a和第1负反馈励磁线圈12b串联连接的一端接地，能够减少引脚数。对第2检测系统来说也是完全一样。
按照图8，图9组合完后，进行树脂模型成形工序。形成如图9的模型95，切断引出架的札，通过对引出脚93进行弯曲加工，制造出向图9一样的IC模型形状的检测装置。
以上，对发明的实施形态进行了说明，也能设想其它各种形式的例。第1坐标轴成分检测装置和第2坐标轴成分检测装置各个是设置在基板的表面和背面上的，当然设置在同一面也是可行的。另外，一对感应磁元件采用了平行配置，直线配置也行。另外，在基板的表背上配置的时候，以十字形形状配置的。设置在同一面上的时候，可以配置成T字形形状。并且，对于模型成形，叙述了具有一对感应磁元件的补偿型检测装置。对于图4表示的不是补偿型的检测装置，通过模型成形构成检测装置也是可以的。另外，模型成形以外，用其它的包装成品方法也行。另外，只对由感应磁元件，检测线圈，负反馈励磁线圈组成的感应器部分进行了模型成形，当然，图4，图5所表示的电路部分作为IC集成块，感应器部分和IC集成块一起进行模型成形，把检测装置整体作为IC模型也是可行的。同样用其它的包装成品方法，把检测装置整体作为IC元件也是可能的。
付图的简单说明图1是本发明原理的说明图。
图2是方位检测原理的说明图。
图3是检测出的外部磁场与检测信号间的特性图。
图4是一个实施形态的磁场检测装置电路图。
图5是其它实施形态的补偿型磁场检测装置电路图。
图6是搭截成感应磁元件的单片元件的构造图。
图7是感应磁元件与电极连接部分的断面图。
图8是检测装置组合的俯视图。
图9是检测装置组合的侧视图。
图10是检测装置组合的斜视图。
符号的说明10感应磁元件10a,10b第1是感应磁元11第1检测元件12第1负反馈励磁线圈13矩形波发生器14微分电路15第1开关16第1信号处理电路17第1负反馈电路30a基板30a,32a电极33a,34a板极35a凝胶状物质40第2感应磁元件40a,40b第2感应磁元件41a,41b第2检测线圈42a,42b第1负反馈励磁线圈95模型
权利要求
1．一种检测外部磁场用的磁场检测装置，其特征在于，为检测前述外部磁场第1坐标轴成分而设置的，由脉冲电流或高频电流向周围方向励磁的第1感应磁元件和，设置在与第1感应磁元件的设置面有共同法线的面上，为检测至少另外一个前述外部磁场第2坐标轴成分而设置的，由脉冲电流或高频电流向周围方向励磁的第2感应磁元件和，缠绕在前述第1感应磁元件上，检测前述第1坐标轴方向的磁通量变化用的第1检测线圈和，缠绕在前述第2感应磁元件上，检测前述第2坐标轴方向的磁通量变化用的第2检测线圈所组成。
2．如权利要求1所记载的磁场检测装置，其特征在于，具有与前述脉冲电流同步，只通过前述第1检测线圈输出的最初出现的第1脉冲的第1开关和，与前述脉冲电流同步，只通过前述第2检测线圈输出的最初出现的第1脉冲的第2开关。
3．如权利要求2所记载的磁场检测装置，其特征在于，具有输出由前述第1开关中通过的信号最大值或反复输出的最大值所形成的信号的第1信号处理电路和，输出由前述第2开关中通过的信号最大值或反复输出的最大值所形成的信号的第2信号处理电路。
4．如权利要求3所记载的磁场检测装置，其特征在于，具有缠绕在第1感应磁元件上，用于接受前述第1信号处理电路所输出的信号，来产生抵消前述外部磁场第1坐标轴成分的第1负反馈励磁线圈和，缠绕在第2感应磁元件上，用于接受前述第2信号处理电路所输出的信号，来产生抵消前述外部磁场第2坐标轴成分的第2负反馈励磁线圈和，为使前述第1信号处理电路的输出信号为零，给前述第1负反馈励磁线圈通电的第1负反馈电路和，为使前述第2信号处理电路的输出信号为零，给前述第2负反馈励磁线圈通电的第2负反馈电路。
5．如权利要求1所记载的磁场检测装置，其特征在于，并且具有提供前述脉冲电流的发生器。
6．如权利要求4所记载的磁场检测装置，其特征在于，并且具有提供前述脉冲电流的发生器。
7．如权利要求5所记载的磁场检测装置，其特征在于，前述发生器是由矩形波发生电路和，对矩形波发生电路所输出的矩形波进行微分，将其微分信号作为前述脉冲电流的微分电路所组成。
8．如权利要求1所记载的磁场检测装置，其特征在于，前述第1感应磁元件是贯通前述外部磁场第1坐标轴成分，脉冲电流通过的一对感应磁元件组成，前述第1检测线圈由缠绕在各个感应磁元件上的一对检测线圈组成。前述第2感应磁元件是贯通前述外部磁场第2坐标轴成分，脉冲电流通过的一对感应磁元件组成，前述第2检测线圈由缠绕在各个感应磁元件上的一对检测线圈组成。
9．如权利要求8所记载的磁场检测装置，其特征为，并且具有与前述脉冲电流同步，只通过由前述一对第1检测线圈各各所输出的最初出现的第1脉冲的一对第1开关和，与前述脉冲电流同步，只通过由前述一对第2检测线圈各各所输出的最初出现的第1脉冲的一对第2开关。
10．如权利要求9所记载的磁场检测装置，其特征在于，具有用于输出由前述一对第1开关中通过的各个信号最大值或反复输出的最大值所形成的信号的一对第1信号处理电路和，用于输出由前述一对第2开关中通过的各个信号最大值或反复输出的最大值所形成的信号的一对第2信号处理电路。
11．如权利要求10所记载的磁场检测装置，其特征在于，具有缠绕在前述一对第1感应磁元件上，对前述外部磁场第1坐标轴成分向同一方向结合，用于接受前述一对第1信号处理电路所输出的信号，来产生抵消前述外部磁场第1坐标轴成分的一对第1负反馈励磁线圈和，缠绕在第2感应磁元件上，对前述外部磁场第2坐标轴成分向同一方向结合，用于接受前述一对第2信号处理电路所输出的信号，来产生抵消前述外部磁场第2坐标轴成分的一对第2负反馈励磁线圈和，为使前述一对第1信号处理电路所输出的相反极性的输出信号为零，给前述一对第1负反馈励磁线圈通电的第1负反馈电路和，为使前述一对第2信号处理电路所输出的相反极性的输出信号为零，给前述第2负反馈励磁线圈通电的第2负反馈电路。
12．如权利要求8所记载的磁场检测装置，其特征在于，具有独立或共同使用的，为前述一对第1感应磁元件共同提供前述脉冲电流的发生器和，为前述一对第2感应磁元件共同提供前述脉冲电流的发生器。
13．如权利要求11所记载的磁场检测装置，其特征在于，具有独立或共同使用的，为前述一对第1感应磁元件共同提供前述脉冲电流的发生器和，为前述一对第2感应磁元件共同提供前述脉冲电流的发生器。
14．如权利要求12所记载的磁场检测装置，其特征在于，前述发生器是由矩形波发生电路和，对矩形波发生电路所输出的矩形波进行微分，将其微分信号作为前述脉冲电流的微分电路所组成。
15．如权利要求1所记载的磁场检测装置，其特征在于，前述第1感应磁元件的一端，前述第2感应磁元件的一端，及前述负反馈励磁线圈的一端是与地线相接的。
16．如权利要求7所记载的磁场检测装置，其特征在于，前述第1感应磁元件的一端，前述第2感应磁元件的一端，及前述负反馈励磁线圈的一端是与地线相接的。
17．如权利要求8所记载的磁场检测装置，其特征在于，把前述一对第1感应磁元件的连接点，前述一对第2感应磁元件的连接点，及前述负反馈励磁线圈的一端与地线相接。
18．如权利要求14所记载的磁场检测装置，其特征在于，把前述一对第1感应磁元件的连接点，前述一对第2感应磁元件的连接点，及前述负反馈励磁线圈的一端与地线相接。
19．如权利要求1所记载的磁场检测装置，其特征在于，第1感应磁元件及前述第2感应磁元件在周围方向上具有磁性各向异性。
20．如权利要求8所记载的磁场检测装置，其特征在于，第1感应磁元件及前述第2感应磁元件在周围方向上具有磁性各向异性。
21．如权利要求11所记载的磁场检测装置，其特征在于，第1感应磁元件及前述第2感应磁元件在周围方向上具有磁性各向异性。
22．如权利要求19所记载的磁场检测装置，其特征在于，第1感应磁元件及前述第2感应磁元件对前述脉冲电流产生表皮效果。
23．如权利要求19所记载的磁场检测装置，其特征在于，第1感应磁元件及前述第2感应磁元件是由非结晶合金磁性体构成。
24．如权利要求21所记载的磁场检测装置，其特征在于，第1感应磁元件及前述第2感应磁元件是由非结晶合金磁性体构成。
25．如权利要求19所记载的磁场检测装置，其特征在于，第1感应磁元件及前述第2感应磁元件是由非结晶合金磁性体细线构成。
26．如权利要求21所记载的磁场检测装置，其特征在于，第1感应磁元件及前述第2感应磁元件是由非结晶合金磁性体细线构成。
27．如权利要求1所记载的磁场检测装置，其特征在于，前述第1感应磁元件及前述第2感应磁元件，前述第1检测线圈及前述第2检测线圈，前述第1负反馈励磁线圈及前述第2负反馈励磁线圈都是搭接在基板上，用树脂模型做成同样的插件式。
28．如权利要求26所记载的磁场检测装置，其特征在于，前述第1感应磁元件及前述第2感应磁元件，前述第1检测线圈及前述第2检测线圈，前述第1负反馈励磁线圈及前述第2负反馈励磁线圈都是搭接在基板上，用树脂模型做成同样的插件式。
29．如权利要求1所记载的磁场检测装置，其特征在于，用前述第1感应磁元件及前述第2感应磁元件在基板上形成的电极维持两端通电，包括前述基板和前述第1感应磁元件及前述第2感应磁元件之间的间隔，及第1感应磁元件和前述第2感应磁元件的周围用凝胶状物质覆盖着。
30．如权利要求4所记载的磁场检测装置，其特征在于，用前述第1感应磁元件及前述第2感应磁元件在基板上形成的电极维持两端通电，包括前述基板和前述第1感应磁元件及前述第2感应磁元件之间的间隔，及第1感应磁元件和前述第2感应磁元件的周围用凝胶状物质覆盖着。
31．如权利要求8所记载的磁场检测装置，其特征在于，用前述第1感应磁元件及前述第2感应磁元件在基板上形成的电极维持两端通电，包括前述基板和前述第1感应磁元件及前述第2感应磁元件之间的间隔，及第1感应磁元件和前述第2感应磁元件的周围用凝胶状物质覆盖着。
32．如权利要求11所记载的磁场检测装置，其特征在于，用前述第1感应磁元件及前述第2感应磁元件在基板上形成的电极维持两端通电，包括前述基板和前述第1感应磁元件及前述第2感应磁元件之间的间隔，及第1感应磁元件和前述第2感应磁元件的周围用凝胶状物质覆盖着。
33．如权利要求1所记载的磁场检测装置，其特征在于，前述第1感应磁元件设置在基板的表面上，前述第2感应磁元件设置在基板的背面上。
34．如权利要求8所记载的磁场检测装置，其特征在于，前述第1感应磁元件设置在基板的表面上，前述第2感应磁元件设置在基板的背面上。
35．如权利要求1所记载的磁场检测装置，其特征在于，将第1感应磁元件及前述第2感应磁元件放置在以两端维持通电的电极上，从感应磁元件的上面盖上铝或铝合金，通过进行超声波粘结，使第1感应磁元件及前述第2感应磁元件与前述电极相接合。
36．如权利要求4所记载的磁场检测装置，其特征在于，将第1感应磁元件及前述第2感应磁元件放置在以两端维持通电的电极上，从感应磁元件的上面盖上铝或铝合金，通过进行超声波粘结，使第1感应磁元件及前述第2感应磁元件与前述电极相接合。
37．如权利要求8所记载的磁场检测装置，其特征在于，将第1感应磁元件及前述第2感应磁元件放置在以两端维持通电的电极上，从感应磁元件的上面盖上铝或铝合金，通过进行超声波粘结，使第1感应磁元件及前述第2感应磁元件与前述电极相接合。
38．如权利要求11所记载的磁场检测装置，其特征在于，将第1感应磁元件及前述第2感应磁元件放置在以两端维持通电的电极上，从感应磁元件的上面盖上铝或铝合金，通过进行超声波粘结，使第1感应磁元件及前述第2感应磁元件与前述电极相接合。
39．如权利要求35所记载的磁场检测装置，其特征在于，前述电极是由镍，铝，金，铜，银，锡，亚铅，白金，镁，铑，或者最少含其中一种的合金来组成。
40．如权利要求38所记载的磁场检测装置，其特征在于，前述电极是由镍，铝，金，铜，银，锡，亚铅，白金，镁，铑，或者最少含其中一种的合金来组成。
41．如权利要求39所记载的磁场检测装置，其特征在于，前述电极的表面层是由铝或者铝合金组成的。
42．如权利要求40所记载的磁场检测装置，其特征在于，前述电极的表面层是由铝或者铝合金组成的。
43．如权利要求1所记载的磁场检测装置，其特征在于，前述磁场检测装置，从检测出的前述第1坐标轴磁场成分及前述第2坐标轴磁场成分来说，是一种检测磁场方位的方位检测装置。
44．如权利要求42所记载的磁场检测装置，其特征在于，前述磁场检测装置，从检测出的前述第1坐标轴磁场成分及前述第2坐标轴磁场成分来说，是一种检测磁场方位的方位检测装置。
45．如权利要求43所记载的磁场检测装置，其特征在于，前述第1坐标轴和前述第2坐标轴是相互直交的轴。
全文摘要
本发明涉及实现一种高感度，小型化，低电量的磁场检测方法。本发明提供的磁场检测装置由，用于检测外部磁场第1坐标轴成分而设置的由脉冲电流向周围方向励磁的第1感应磁元件10和，设置在与第1感应磁元件的设置面有共同法线的面上为检测至少另外一个第2坐标轴成分而设置的由脉冲电流向周围方向励磁的第2感应磁元件和，缠绕在第1感应磁元件的周围检测前述第1坐标轴方向的磁通量变化用的第1检测线圈11和，缠绕在第2感应磁元件周围检测第2坐标轴方向的磁通量变化用的第2检测线圈所组成。本发明是利用通过脉冲电流向周围方向励磁而引起磁性矢量的方向受轴方向磁场调制的现象，通过检测线圈进行磁场检测。
文档编号G01C17/00GK1317698SQ0013772
公开日2001年10月17日 申请日期2000年12月27日 优先权日2000年4月13日
发明者本蔵义信, 山本道治, 毛利佳年雄 申请人:爱知制钢株式会社, 毛利佳年雄