[发明专利]用于测量外部磁场的磁场传感器和方法

说明书

本发明涉及一种用于测量外部磁场(100)的磁场传感器(1；2；4；6)，具有传感器装置(107；607)；和磁通导体组件(110；210；410；610)，该磁通导体组件具有至少一个可切换元件(101至104；201至204；401至404；601至604)，所述可切换元件构造为用于将外部磁场(100)的磁通根据所述至少一个可切换元件(101至104；201至204；401至404；601至604)的切换状态转向到传感器装置(107；607)上，其中，所述传感器装置(107；607)设计为用于测量所述外部磁场(100)的经转向的磁通；和分析处理装置(111)，所述分析处理装置设计为用于根据由所述传感器装置(107；607)测量出的所述外部磁场(100)的经转向的磁通和所述至少一个可切换元件(101至104；201至204；401至404；601至604)的切换状态求取所述外部磁场(100)的值。

技术领域

本发明涉及一种用于测量外部磁场的磁场传感器和一种用于测量外部磁场的方法。

背景技术

为了能够用移动设备尽可能准确地探测例如地球磁场的小磁场，需要具有低耗电的噪声少的测量系统。为此已知用于测量磁场的传感器的多种变型，所述传感器基于不同的物理测量原理。然而，如果试图通过在较长时段上求平均使噪声最小化，则出现以下问题：通过1/f噪声产生测量精度的原理上的限制。

为了抑制1/f噪声，对于霍尔传感器已知自旋电流技术(Spinning-Current)，在该自旋电流技术中，在霍尔传感器内的电流方向以预给定的顺序变化。通过这样连续改变的电流方向，将霍尔传感器的测量方向调换。通过测量电流的快速周期性的转向可以区分由1/f噪声引起的偏移和指示磁场强度的实际信号。由WO2009/019025A1已知这种自旋电流霍尔传感器。

然而，TMR传感器或GMR传感器优选用于移动设备的使用，因为它们比霍尔传感器更省电。TMR传感器基于隧穿磁阻(TMR)，其中，隧道电流根据两个薄磁层的磁定向而改变。GMR传感器基于巨磁阻(GMR)，该巨磁阻出现在具有不同磁性和非磁性薄层的结构中。在此，电阻取决于这些不同层的磁化的相互取向。

TMR传感器和GMR传感器具有强1/f噪声。然而，霍尔传感器的自旋电流原理不能直接应用于TMR传感器和GMR传感器，因为测量电流的转向不会导致测量信号的逆转。

发明内容

本发明提供一种用于测量外部磁场的磁场传感器和一种用于测量外部磁场的方法。

因此，根据第一方面设置一种用于测量外部磁场的磁场传感器，该磁场传感器包括传感器装置和磁通导体组件。所述磁通导体组件具有至少一个可切换元件，该可切换元件构造为用于将外部磁场的磁通根据所述至少一个可切换元件的切换状态转向到传感器装置上。此外，传感器装置设计为用于测量外部磁场的经转向的磁通。此外，磁场传感器具有分析处理装置，该分析处理装置设计为用于根据由传感器装置测量出的、外部磁场的经转向的磁通和所述至少一个可切换元件的切换状态来求取外部磁场的值。

根据另一方面，本发明涉及一种用于测量外部磁场的方法，其中，在第一方法步骤中，将外部磁场的磁通通过磁通导体组件根据磁通导体组件的所述至少一个可切换元件的切换状态转向到传感器装置上。在另一方法步骤中，通过传感器装置测量经转向的磁场的磁通，并且随后，根据测量出的经转向的磁场的测量出的磁通和所述至少一个可切换元件的切换状态求取外部磁场的值。

本发明还提出优选的实施方式。

本发明提供一种磁场传感器，该磁场传感器具有极大减低的噪声性，因为可以去除1/f噪声量值。为此，通过改变可切换元件的切换状态使外部磁场相应地转向。类似于霍尔传感器的自旋电流原理，可以通过外部磁场的调制或者说转向实现由传感器装置测量出的经转向的磁通在不同切换状态中的周期性逆转。通过外部磁场的这种磁调制，可以区分偏移和指示外部磁场的实际大小的信号。