[发明专利]磁通门传感器及使用其的电子方位计

说明书

技术领域

本发明涉及由薄膜工艺制造的小型磁通门传感器以及使用其的电子方位计。特别是涉及小型、高灵敏度且励磁效率高、设计自由度高的磁通门传感器以及使用其的电子方位计。

本申请基于2009年5月21日在日本申请的专利申请2009-123110号主张优先权，在此援引其内容。

背景技术

以往，作为磁传感器，有利用霍尔效应的磁传感器、利用磁阻效应(MR：Magneto Resistive effect)或巨磁电阻效应(GMR：Giant Magneto Resistive effect)的磁传感器。由于其由薄膜工艺制造，所以可使其小型化、集成化，广泛利用于移动设备等。

但是，这些传感器在小型化时灵敏度降低，很难像电子方位计那样高精度检测0.3Oe左右的地磁水平，如果是使用这些传感器的电子方位计，其方位精度的极限在10度左右。

另外，近年提出了由使用非晶丝的磁阻抗(Magneto Impedance)传感器(以下称为MI传感器)或正交磁通门传感器构成的电子方位计，实现了方位精度为2.5度左右的高精度。另外，提出使用由薄膜工艺制造的小型磁通门传感器的电子方位计(例如参照专利文献1至4)。

不过，为了进一步提高方位精度，由传感器的灵敏度决定的检测分辨率以及线性误差是重要因素。在MI传感器以及正交磁通门传感器和磁通门传感器中，分辨率是相同的程度。另外，在设备内部，安装有扩音器或振动电机、磁铁等成为磁场发生源的多个部件，传感器受到由它们产生的磁场的影响。为了即便在由配置在这周围的部件产生的磁场存在的情况下也能正确动作，希望具有较宽的测定磁场范围。

对于线性误差而言，在MI传感器以及正交磁通门传感器的情况下，起因于磁芯的磁滞，也向输出电压输出磁滞。因此，线性误差恶化。为了改善线性，往往使用负反馈电路的方法，但增加功率损耗，并使电路变复杂。

另一方面，在磁通门传感器的情况下，通过使用非专利文献1所公开的相位延迟法(phase-delay method)，能够不受磁芯的磁滞的影响，实现具有良好的线性的磁传感器。根据该方法，传感器的输出基于时域进行，能够消除由构成传感器的磁芯的顽磁力引起的磁滞的影响，还由于可进行使用计数器的数字检测，所以能够消除A/D转换时的误差的影响，能够构成线性良好的传感器。

根据非专利文献2，通过使用上述方法，实现0.06％FS的线性。如果是使用了非晶丝的MI传感器，线性误差是1～2％，因此这样通过使用线性良好的磁通门传感器，能够实现方位精度更高的电子方位计。

专利文献1：日本特开2007-279029号公报

专利文献2：日本特开2006-234615号公报

专利文献3：日本特开2004-184098号公报

专利文献4：国际公开第2007/126164号小册子

非专利文献1：Pavel Ripka，“Magnetic sensors and magnetometers”，p.94，ARTECH HOUSE，INC(2001)

非专利文献2：IEEE TRANSACTIONS ON INSTRUMENTATION AND MEASUREMENT，VOL.42，NO.2，p.635，APRIL 1993

如上所述，通过使用分辨率高、线性良好的、使用相位延迟法的磁通门传感器，能够构成方位精度高的电子方位计。但是，磁通门传感器需要将励磁线圈以及检测线圈卷绕于磁芯的周围。因此，与只卷绕偏置线圈或拾取线圈的结构的MI传感器以及正交磁通门传感器比较，磁通门传感器很难小型化。

为了实现小型集成化，尝试用薄膜工艺制造磁通门传感器。但是，小型化会使退磁场的影响变大，灵敏度降低。特别是在想要实现在3个轴方向具有灵敏度的电子方位计的情况下，需要针对构成电子方位计的基板在垂直方向设定感磁方向，因此需要在垂直竖立的状态下将传感器安装在构成电子方位计的基板上。因此，当使电子方位计薄型化时，垂直竖立于基板上的传感器需要使其感磁方向的长度缩短。例如，在使电子方位计的厚度为1mm以下的情况下，若考虑基板和模塑树脂的厚度，则需要使传感器的感磁方向的长度为0.5～0.7mm左右。但是，若磁芯的长度在1mm以下，则退磁场的影响变大，灵敏度显著降低。