專利名稱：使用磁阻傳感器測量磁場的方法和設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及使用磁阻傳感器測量外磁場值的方法和設備。
背景技術：
目前已知包括基于電子自旋效應(effect of electron spin)的磁阻的多種類型的磁阻傳感器。在所有情況下，構成該磁阻的材料的電阻在磁場出現時改變。
已知的磁阻特別包括各向異性磁阻(AMR)；巨磁阻(GMR)；隧道磁阻(TMR)；以及龐磁阻(CMR)。
目前巨磁阻主要用于讀取頭(read heads)。
在更多目前的設計中，隧道磁阻特別用于作為磁隨機存取存儲器(MRAM)的構建塊(building bl℃k)。
磁阻傳感器可特別用于測量由永磁體(permanent magnets)產生的磁場，例如在上下文中的磁編碼應用。磁阻傳感器同樣可用于測量諸如地球磁場的微弱磁場，或用來測量由電流產生的磁場從而能夠從中推導出電流測量值。
然而由于溫度導致的漂移(drift)(這種漂移是可逆的)、或其它原因諸如老化或輻射(這種漂移是不可逆的)導致的漂移，對使用磁阻元件進行測量的可靠性和精確性不利。此外，由于制造的原因，磁阻元件可表現出特性的差異。
GMR、TMP、或CMR類型的磁阻元件表現出電阻R，該電阻R按照所施加的磁場的函數而改變，對于GMR，變化范圍在5％R至10％R，對于TMR，變化范圍在25％R至50％R，以及對于CMR，變化可達到百分之幾百。
諸如GMR、TMR、或CMR元件的磁阻元件表現出電阻的熱漂移(thermal drift)，該熱漂移可在一些程度上通過使用兩個或更多相似的元件的橋電路進行補償。
然而，由于這種元件中包含的磁性材料的居里溫度(Curietemperature)的有限值，使得這種元件在磁場靈敏度系數(sensitivitycoefficient)上表現出漂移。這種漂移不能僅用具有大量元件的電路來進行補償。
已經提出通過應用負反饋來補償上面提到的磁場靈敏度系數中漂移的影響，使得該傳感器總工作在同一點。然而該技術本身不能解決所有問題，并且由于需要施加電流進行負反饋導致高級別(high level)的功耗。
也已經提出使用包括溫度依賴(temperature dependent)元件的電子電路，來補償靈敏度漂移。這種技術由于傳感器制造引起的靈敏度的變化而難于實施。它需要大量作為溫度的函數的校準點(calibrationpoints)。
例如，即使可以認為靈敏度漂移很小，也會出現磁阻表現出滯后的情況，并且可降低測量的質量。
發明內容
本發明尋求消除上面提到的缺點，并且特別能夠在利用磁阻傳感器時使磁場測量更精確和更可靠。
本發明特別尋求系統地和精確地校正任何該磁阻類型的傳感器的靈敏度漂移。
本發明同樣尋求提供校正的簡單方式，可不考慮磁阻元件的歷史，因此避免與任何滯后現象相關的缺點。
例如，本發明同樣與已知的信號處理和橋電路技術兼容。
通過使用磁阻傳感器來測量外磁場值的方法獲得上面提到的目標，其中所描述的方法特征在于包括第一步驟，在每次測量外磁場前，在包含該磁阻傳感器的空間中在原處施加至少一個附加磁場脈沖，附加磁場脈沖表現出具有正或負的及可充分使該傳感器飽和的強度的第一極性的第一值；以及包括第二步驟，用于向所述附加磁場應用預先確定值，使得該附加磁場不使該傳感器飽和，并通過測量該磁阻傳感器的電阻來確定該外磁場值。
優選地，所述預先確定值等于零。
上面定義的方法特別適用于避免所有與磁阻傳感器的任何滯后現象相關的缺點。
為了以系統的和精確的方式校正任何傳感器靈敏度漂移，該方法的特征更特別地在于，在每次測量外磁場前在原處執行的第一步驟包括第一子步驟，第一子步驟用于施加表現出具有正極性的和充分使該傳感器飽和的強度的第一值的第一附加磁場脈沖，并用在該傳感器電阻的高飽和最大值(Rmax)的測量中，以及包括第二子步驟，第二子步驟用于施加表現出具有負極性的和充分使該傳感器飽和的強度的第二值的第二附加磁場脈沖，并用在該傳感器電阻的低飽和最小值(Rmin)的測量中，以及特征在于在第二步驟中，施加不使該傳感器飽和的預先確定值的所述附加磁場，測量該磁阻傳感器的有效電阻(Reff)，并且使用前面測量過的高飽和最大電阻(Rmax)和低飽和最小電阻(Rmin)自動校準該有效電阻(Reff)的測量，以便確定用于確定外磁場值的校正電阻(Rcor)。
第一子步驟可在第二子步驟前按時間順序執行，或反之亦然。
優選地，不使該傳感器飽和的附加磁場預先確定值等于零。
在一個特定的實施例中，該校正電阻(Rcor)從下面的方程式中獲得Rcor=(Reff-Rmin)(Rmax-Rmin)(Rrefmax-Rrefmin)+Rrefmin]]>其中Rref max和Rref min分別是在選擇用來校準該傳感器的特定溫度上的電阻的高飽和最大參考值，以及在所述校準溫度上的電阻的低飽和最小參考值。
該附加磁場脈沖可由放置在該磁阻傳感器附近的感應線圈生成。
在另一個可能的實施中，該附加磁場脈沖可由放置在該磁阻傳感器附近的饋送電流的傳導片生成。
在一個特定的實施中，該方法進一步包括預備的預校準步驟，校準值記錄在校準表中，在第二步驟中，通過將實際測量的(Reff)電阻值與校準表中存儲的校準值相比較來確定該校正電阻值(Rcor)。
優選地，周期性地重復該預備的預校準步驟。
在本發明的方法的另一個可能實施中，通過在第二步驟中施加附加磁場的負反饋來測量該外磁場，其中向該磁阻傳感器的該電阻R賦予預先確定值，該值處于第一步驟所確定的該磁阻傳感器電阻極值Rmin和Rmax之間。
本發明的方法還可以包括比較步驟，其中在第一步驟中確定的該磁阻傳感器電阻的低飽和最小值(Rmin)和高飽和最大值(Rmax)與預先確定的可接受值相比較，以及包括觸發步驟，該步驟在探測到與所述預先確定的可接受值不匹配時觸發警告。
本發明還提供使用磁阻傳感器的磁場設備，該磁場設備特征在于包括至少一個磁阻傳感器，用來測量該磁阻傳感器電阻的測量裝置，用于在包含該磁阻傳感器的空間中生成附加磁場的生成器裝置，以及控制裝置，控制裝置首先用于選擇性地控制所述的生成器裝置來施加附加磁場脈沖，該附加磁場脈沖表現出具有正或負的以及可充分使該傳感器飽和的強度的第一極性的第一值，并且控制裝置其次通過該測量裝置選擇性地控制對該磁阻傳感器電阻的測量。
該設備可進一步包括用來存儲磁阻傳感器電阻的校準值的存儲裝置。
該磁阻傳感器可包括下列類型中的至少一種磁阻各向異性磁阻(AMR)；巨磁阻(GMR)；隧道磁阻(TMR)；以及龐磁阻(CMR)。
該裝置可進一步包括用來驗證所述生成器裝置施加的附加磁場脈沖值的可接受性的驗證器裝置，以及響應所述驗證裝置的警告裝置。
在一個專門的實施例中，用來測量該磁阻傳感器電阻的測量裝置包括用來測量電流的裝置，該電流是將測量過的磁阻傳感器電阻值帶到在用于生成附加磁場的所述生成器裝置激活時所測量的處于該磁阻傳感器的磁阻的極值Rmin和Rmax之間的參考值Rref之中所需的電流，所述的參考值Rref是所述極值Rmin和Rmax的線性組合。
依照一個專門的實施例，該設備包括在每次測量外磁場前用于在原處使用的處理設備，所述第一處理設備包括用來施加表現出具有正極性的及可充分使該傳感器飽和的強度的第一值的第一附加磁場脈沖的生成裝置，以及用來測量該傳感器電阻的高飽和最大值Rmax的測量裝置，用來施加表現出具有負極性的及可充分使該傳感器飽和的強度的第二值的第二附加磁場脈沖的生成裝置，以及用來測量該傳感器電阻的低飽和最小值Rmin的測量裝置；以及包括一處理設備，該設備包含用來施加不使該傳感器飽和的預先確定值的所述附加磁場的裝置，用來測量該磁阻傳感器的有效電阻Reff的測量裝置，以及校準裝置，校準裝置用來使用以前測量過的高飽和最大值Rmax和低飽和最小值Rmin自動校準該有效電阻測量，以便確定用于確定外磁場值的校正電阻Rcor。
根據下面作為舉例給出的并參照附圖的特定實施例的描述，本發明的其它特征和優勢將顯而易見，其中圖1是顯示了組成GMR類型磁阻傳感器的元件的概略剖視圖，作為舉例；圖2是顯示了如圖1中顯示的傳感器的GMR類型傳感器的響應特性曲線圖，作為舉例；圖3是依照在使用感應線圈的本發明中用來測量磁場值的測量設備的第一種可能的實施例概略圖；圖4是依照在使用集成磁阻傳感器的本發明中用來測量磁場值的設備的第二種可能的實施例概略圖；圖5是顯示了可以由本發明的方法的上下文實施的校準過程的流程圖；圖6是顯示了在不使用校準表的本發明實施中能夠確定外磁場值的測量圖表的實例流程圖；圖7是顯示了在本發明的方法的特定實施的上下文中如何確定校準表的流程圖；圖8是顯示了根據在使用校準表的本發明特定實施中能夠確定該外磁場值的測量圖表的實例的流程圖；圖9是顯示了實施本發明方法的另一實例的流程圖，其中使用了負反饋；以及圖10是顯示了不需要考慮所使用的磁阻傳感器的歷史的本發明方法的實施步驟的流程圖。
具體實施例方式
本發明的方法和設備特別適用于使用各向異性磁阻(AMR)、巨磁阻(GMR)、隧道磁阻(TMR)、以及龐磁阻(CMR)來實施磁阻傳感器。
本發明特定地對于具有自旋閥(spin valve)類型電阻元件的巨磁阻有很好的應用。
圖1顯示了具有自旋閥結構的GMR類型的磁阻傳感器10的實例。
自旋閥典型地包括硬或阻擋層℃22，即，對外磁場表現出很少敏感的層，以及對該磁場高度敏感的軟或自由層21。
該硬層22可由表現出高矯頑性的鐵磁性層集合、或與鐵磁性層相連的可選的人造反鐵磁性層的混合組成。
該軟層由非常軟的磁性材料構成。
從它的自由表面著手，例如，該磁阻傳感器10可包括由鉭制成的保護層11，以及軟磁層21，軟磁層21包括鎳鐵(NiFe)層12和鈷鐵(CoFe)層13。該軟磁層21適于在外磁場的方向上定向。
硬磁層22通過由銅制成的分離層14與軟磁層21分離。從該分離層14著手，該硬磁層22可包括由CoFe制成的層15以及由IrMn制成的層16。該硬層22具有制造時設置好的磁化方向。鉭層17可以作為前導(precursor)，用來生長被添加來實施該電路的上層。
如同所有的磁阻元件，圖2顯示了GMR類型傳感器的標準響應特性曲線，表現了作為磁場的函數的電阻在測量時的標準形狀曲線。
圖2中顯示的這種曲線表現了在達到高飽和水平(b1部分)之前的負飽和水平(level)a1，逐步的不飽和(desaturation)導致它的電阻以非線性方式增長(a2部分)，跟隨的準線性部分(c1部分)，跟隨的另一非線性部分(b2部分)。
在各種漂移的影響下，有三種值變化低飽和水平的電阻a1，在準線性區c1的傾斜(與靈敏度對應)，以及高飽和水平的電阻b1。
當GMR在磁場H中，R＝f(H)，其電阻的變化方式表現出圖2顯示的曲線的典型外觀。它處于從與平行磁化的兩層21和22對應的低飽和值Rmin，到與反向平行排列磁化的兩層對應的高飽和值Rmax。
這種類型的傳感器的一種顯著特性是響應與溫度變化成比例變化的方式。
發明人發現超過大的溫度范圍，典型地為-200℃到+200℃，如果高和低電阻值是標準化的，則所有的曲線R＝f(H)是可再現的。
參考圖2，可將該工作區C的寬度總量假設為常數，并且靈敏度是可以在測量區A中定位的低飽和值Rmin和可以在測量區B中定位的高飽和值Rmax之間的差值的結果。
本發明的該方法使用這個特性在極值Rmin和Rmax基礎上用于自動地校準該磁場測量。
對外磁場的測量基本包括進行三種獨立測量低電阻(Rmin)的測量；高電阻(Rmax)的測量；有效電阻(Reff)的測量。
該高和低電阻測量通過將正或負磁場脈沖應用到GMR中來執行。這些脈沖必須足夠強(，以使傳感器飽和。
該高和低電阻值可以以任何時間順序測量。然而，如果使用的材料表現出滯后現象，則在進行測量時有必要知道其即刻地前面的狀態。
最初以在此區域中表現出足夠靈敏度的傳感器的標準為基礎選擇該工作區C，即，使其靈敏度不小于該傳感器最大靈敏度的x％。優選地，x％可以是大約70％。如果工作區C中磁場軸線的寬度是寫作dHc，那么如下為每種類型的組件定義了飽和區通過測量所需的精度定義區域A和B，如下面定義。
高測量點(區域B)對應于一磁場，使得測量的電阻處于以下范圍Rmax-(Rmax-Rmin)/(Rmin+Rmax)*u至Rmax以及低測量點(區域B)的值對應于一磁場，使得測量的電阻處于以下范圍Rmin至Rmin+(Rmax-Rmin)/(Rmin+Rmax)*uu的值給出了所需的精度，u等于大約0.01時給出的測量精度為1％。
當將極限磁場應用到工作區中時，區域A和區域C之間或區域B和區域C之間的差值必須足夠來避免重疊，其意味著區域A和區域C之間或區域B和區域C之間的磁場差值不小于dHc/2。
用于對變化的影響進行補償的電阻校正值Rcor使用下面的方程式獲得
(I)---Rcor=(Reff-Rmin)(Rmax-Rmin)(Rrefmax-Rrefmin)+Rrefmin]]>其中Rref max和Rref min是在選擇用于校準該傳感器的特定溫度上獲得的值。
從Rcor著手，可通過常用的方程式來確定外磁場的值。
圖3顯示了用于實施本發明的設備的第一個實施例。
通過放置在磁阻末端的連接元件1和2將棒狀形式的磁阻傳感器5連接到用于測量傳感器5電阻的設備50。
磁阻傳感器放置在感應線圈6上，感應線圈6的末端3和4連接到適于用來傳輸各種電流脈沖的電流生成器40。與該電流生成器40相關聯的該感應線圈6，構成附加磁場脈沖生成器，用來選擇地向該磁阻傳感器5施加與線圈6運載的電流成比例的磁場。該比例系數取決于線圈6的幾何形狀，并且可由電磁學的常用方程計算出。
用于測量該磁阻傳感器5的電阻的電流生成器40及設備50，與可與存儲器電路70及輸出設備80相關聯的控制及處理器電路60相連。
該控制及處理器電路60用于選擇地控制電流生成器40，特別是出于測量上面定義的極限電阻值Rmin和Rmax的目的。出于當電流生成器40激活時測量電阻值Rmin和Rmax以及當電流生成器40未激活時在工作區內測量電阻R的目的，控制和處理器電路60也用于選擇地控制電阻測量設備50。
在預備的校準步驟中，也有可能在存儲器70中建立和存儲在特定溫度下磁阻傳感器5的作為磁場的函數的電阻的繪制曲線。可通過使用電流生成器40獲得針對測量范圍中的不同磁場的傳感器5的磁阻值，當獲得高和低飽和水平時，該電流生成器也可用來通過線圈6發送正和負的磁場脈沖。當在傳感器5的電阻值曲線的建立操作中，電流生成器40僅僅用于通過感應線圈6傳輸預定義的已知電流值。
為考慮傳感器5的老化，可隨后以規則的基礎來重復該預備校準步驟。
適當的，在不修改測量方法的本質的情況下，可由在半橋或全橋中連接的大量元件組成該磁阻傳感器5。
圖4顯示了另一實施例，其中可看到該磁阻傳感器32制成集成的形式并具有幾乎封閉的字母C的外形。導體軌跡31用于饋送電流，導體軌跡34用來測量電壓，以及從而使用電阻測量設備(諸如圖3中顯示的設備50)測量該磁阻傳感器32的電阻。
金屬線33，例如由鈦/金(Ti/Au)或銅制成，與插入的中間絕緣層(圖4中未顯示)構成沉積在磁阻元件32的電流片。圖4顯示了在傳感器32本身的基底35上集成的電流片33。然而，該電流片33也能夠與該傳感器32獨立并僅放置在其附近。該電流片33與電流生成器(諸如圖3中的生成器40)相連。圖3中的元件60、70、以及80同樣出現在圖4的實施例中，但它們沒有在附圖中顯示。
在圖4的實施例中，并且在與圖3相似方式的實施例中，通過依靠電流片33的電流生成器60在傳感器32上生成的磁場與所述電流片33中傳輸的電流成比例。
如果磁阻傳感器32和電流片33之間的距離寫作d，則生成的磁場由αI/2d給出，其中α具有一致的量級并由完整的電流線來計算。
這樣，對于距離d為100納米(nm)，以及傳感器寬度w為5微米(μm)，必須通過50毫安(mA)的電流才可生成使磁阻飽和所需要的5毫特(mT)。該電流片3的厚度具有二階效應(second order effect)并且可以處于50nm至幾微米的范圍。
上面描述的該傳導片33是饋送電流的，并且以集成的方法放置在磁阻傳感器32上面或下面，其間插有絕緣材料的中間層。在一個變化的實施例中，該電流饋送傳導片33可放置在支撐該磁阻傳感器32的基底35的對面。
圖5概括了可確定Rref max和Rref min值的校準步驟，該值與溫度對應，溫度同樣不需要知道，并且在上面提到的等式(I)中使用這些值來計算消除了變化影響的校正電阻值Rcor。
步驟101對應于從電流生成器40通過線圈6(圖3)或電流片33(圖4)發送正電流脈沖。
步驟102對應于在施加正電流脈沖時使用設備50來測量Rref max值。
隨后的步驟103對應于從電流生成器40通過線圈6(圖3)或電流片33(圖4)發送負電流脈沖。
步驟104對應于在施加負電流脈沖時使用設備50來測量Rref min值。
圖6概括了用來確定外磁場值的本發明的測量方法的主要步驟，包括最初施加使包含該磁阻傳感器的空間飽和的附加磁場脈沖，然后使該附加磁場歸零，以及通過測量該磁阻傳感器的電阻值來確定該外磁場值。
在圖6顯示的方法中，沒有做出和校準表的比較。
在步驟201中，電流生成器40將正電流脈沖施加到用于生成附加磁場脈沖(線圈6或電流片33)的元件，以使該磁阻傳感器在其最大電阻值處飽和。
在步驟202中，使用電阻測量設備50來測量該傳感器的高飽和最大電阻(Rmax)。
在步驟203中，該電流生成器40將負電流脈沖施加到用于生成附加磁場脈沖(線圈6或電流片33)的元件，以使該磁阻傳感器在其最小電阻值處飽和。
在步驟204中，使用電阻測量設備50來測量該傳感器的低飽和最小電阻(Rmin)。
步驟205是與可接受值做出比較的步驟。
應注意到本發明的方法操作的范圍在所測量的磁場在該磁阻傳感器的操作范圍內。
當施加的外磁場足夠強以使磁阻飽和時，磁場脈沖不再能夠測量Rmin和Rmax。這就是為什么必須在該方法中納入驗證測量是否有效的步驟205。
例如，一種執行此驗證的方式是設置比例(Rmax-Rmin)/(Rmax+Rmin)的最小值。
另一可能性是設置Rmin和Rmax的可接受范圍，給出磁阻的溫度范圍的知識。
這些驗證能夠確保該磁阻可正確操作并且不會由整體系統故障的其它部分、或由的不期望施加的附加磁場而產生強磁場。
如果測試205顯示Rmax和Rmin的確定值不對應于可接受值，那么該方法移動到欺騙或錯誤探測步驟208，并循環回步驟201的輸入來嘗試確定新的Rmax和Rmin值。
如果在幾次嘗試后，典型地三次嘗試，該測試205顯示Rmax和Rmin值依然不對應于可接受值，那么欺騙探測步驟208在步驟209中觸發警告。
如果測試205顯示Rmax和Rmin的確定值對應于可接受值，那么該方法在步驟206中使用測量設備50測量電阻Reff的有效值，同時該電流生成器40不起作用并且沒有向生成附加磁場的元件傳輸電流。
步驟207對應于使前面測量的R值標準化。在步驟207中，計算Rcor值以便給出針對變化的影響校正的電阻，然后以此Rcor值為基礎確定該外磁場值。
能夠對僅使用兩個測量點的本發明的測量設備進行校準，首先進行這種安裝了磁阻傳感器的設備的校準。
然而，如果很需要，該附加磁場生成器(電流生成器40和線圈6或電流片33)的出現，能夠通過制作校準表來執行良好的傳感器預校準。此操作必須在沒有外磁場時執行，僅通過用于校準操作的附加磁場運行。
然后使用電流生成器40來生成電流斜坡(current ramp)，使得產生磁場斜坡(magnetic field ramp)。然后測量設備50針對每個電流值測量該磁阻傳感器的電阻并且繪制了表。這樣能夠獲得作為磁場的函數的磁阻的響應曲線。
當測量外磁場時，作為磁場的函數的電阻R值的列表曲線用作溫度變化的仿射校正(affine correction)之后的參照。該項仿射校正用來表示由依賴于溫度的靈敏度系數加權的電阻R有效值，以及由對應于平均電阻值改變的量偏移的電阻R有效值。
可在規則的基礎上自動地執行此校準步驟，從而來補償GMR的老化。
一月一次的順序的周期與周圍的環境溫度的使用相兼容。如果該傳感器經歷大的溫度周期，超過140℃，則需要構思較短的周期。
該預校驗步驟特別用于校正磁阻響應中的非線性。
圖7概括了確定校準表的過程。
在步驟301中，使用電流生成器40施加最大強度的負電流。
在步驟302中，在使用測量設備40的情況下測量該磁阻傳感器的電阻R的值，然后在步驟303中存儲該測量的電阻值作為施加的電流強度的函數。
在步驟304中，通過該電流生成器40施加電流增量。
測試305用來確定該增加的電流是否等于該最大正電流。如果否，過程回到步驟302并且重新測量該電阻值R。否則，如果對步驟305的響應是正的，則過程移動到步驟306，在其中完成校準表。
圖8是依照本發明使用基本相似于圖6中顯示的方法的確定外磁場值所對應的流程圖，但同樣實施了與按照上面描述的方式建立的校準表的比較。
圖8的流程圖的步驟401到406以及408和409分別類似于圖6的流程圖的步驟201到206以及208和209，并且不再描述它們。
相反的，在圖8中，在沒有附加磁場時測量電阻R值的步驟406之后，步驟407包括標準化該電阻值R，以用來確定在上面提到的等式(I)中應用的校正值Rcor，之后，在Rcor值和預校準表中記錄的值之間進行比較以用來在步驟410中確定該測量的外磁場。
圖9顯示了本發明的不同的測量方法，其中校準方法通過測量與通過負反饋測量應用的磁場相關的極值。
圖9的流程圖的步驟501到505以及508和509分別類似于圖6的流程圖的步驟201到205以及208和209，并且不再描述它們。
在圖9顯示的方法中，當已經使用正磁場脈沖和負磁場脈沖測量該傳感器電阻Rmax和Rmin時，并且已經在測試步驟505中找到可接受值，該方法移動到測量該有效電阻值的步驟506。這在步驟510中與預先確定的中間參考值(相比較，例如值Rref＝(Rmin+Rmax)/2然后，在步驟507中，通過電流生成器40將標稱的補償電流應用到用來施加附加磁場(線圈6或電流片33)的元件，以用來將測量的電阻R帶到所述預先確定的中間值Rref中。
重復步驟506直到在步驟510中該測量值與該預先確定的中間值的差小于要求的測量誤差。由步驟510產生的步驟511用于確定被測量的磁場。
圖9中的不同的描述意味著更大的電消耗和更長的響應時間，但它對溫度漂移提供了極好的補償。
圖10顯示了本發明的方法對表現出滯后現象的磁阻的應用。
在第一步驟601中，使用該電流生成器40施加附加磁場脈沖，例如，所述脈沖為正，但它也可能為負。
步驟602對應于送回通過電流生成器40傳輸的電流。
步驟603對應于使用該測量設備50測量磁阻傳感器的電阻R的值。
在進行測量外磁場的步驟603之前，在步驟601中施加的該預備的磁場脈沖用于設定磁阻的磁歷史(magnetic history)。
權利要求
1.一種通過使用磁阻傳感器測量外磁場值的方法，該方法特征在于包括第一步驟，用于在每次測量外磁場前，在包含該磁阻傳感器的空間中在原處施加至少有一個附加磁場脈沖，所述第一步驟本身包括第一子步驟，第一子步驟用于施加表現出正極性和充分使該傳感器飽和的強度的第一值的第一附加磁場脈沖，并用在該傳感器電阻的高飽和最大值(Rmax)的測量中，還包括第二子步驟，第二子步驟用于施加表現出具有負極性和充分使該傳感器飽和的強度的第二值的第二附加磁場脈沖，并用在該傳感器電阻的低飽和最小值(Rmin)的測量中；以及第二步驟，在第二步驟中施加不使該傳感器飽和的預先確定值的所述附加磁場，并且測量該磁阻傳感器的有效電阻(Reff)以及使用前面測量過的高飽和最大電阻和低飽和最小電阻(Rmax，Rmin)自動校準該有效電阻(Reff)的測量，確定用于確定外磁場值的校正電阻值(Rcor)。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于第一子步驟是按時間順序先于第二子步驟執行。
3.如權利要求1所述的方法，其特征在于第二子步驟是按時間順序先于第一子步驟執行。
4.如權利要求1至3任何一項所述的方法，其特征在于所述預先確定值等于零。
5.如權利要求4所述的方法，其特征在于該校正電阻值(Rcor)是從下面的方程式獲得Rcor=(Reff-Rmin)(Rmax-Rmin)(Rrefmax-Rrefmin)+Rrefmin]]>其中Rref max和Rref min分別是在選擇用來校準該傳感器的特定溫度上的高飽和最大參考電阻，和在所述校準溫度上的低飽和最小參考電阻。
6.如權利要求1至5任何一項所述的方法，其特征在于該附加磁場脈沖由放置在該磁阻傳感器(5)附近的感應線圈(6)產生。
7.如權利要求1至5任何一項所述的方法，其特征在于該附加磁場脈沖由放置在該磁阻傳感器(32)附近的饋送電流的傳導片(6)產生。
8.如權利要求4所述的方法，其特征在于該方法進一步包括預備的預校準步驟，校準值記錄在校準表中，以及特征在于在第二步驟中，通過將實際測量的電阻值(Reff)與校準表中存儲的校準值相比較來確定該校正電阻值(Rcor)。
9.如權利要求8所述的方法，其特征在于周期地重復該預備的預校準步驟。
10.如權利要求1至3任何一項所述的方法，其特征在于通過在第二步驟中施加附加磁場的負反饋來測量外磁場，使得為該磁阻傳感器的所述電阻R賦予預先確定值，該值在第一步驟所確定的磁阻傳感器的極值Rmin和Rmax之間。
11.如權利要求1至10任何一項所述的方法，其特征在于該方法進一步包括比較步驟，該步驟將第一步驟中確定的該磁阻傳感器的低飽和最小電阻Rmin和高飽和最大電阻Rmax與預先確定的可接受值相比較，并且包括觸發步驟，該步驟在探測到與所述預先確定的可接受值不匹配時觸發警告。
12.如權利要求1至11任何一項所述的方法，其特征在于該磁阻傳感器(5；32)包括下列類型中的至少一種磁阻各向異性磁阻(AMR)；巨磁阻(GMR)；隧道磁阻(TMR)；以及龐磁阻(CMR)。
13.一種使用磁阻傳感器測量磁場的設備，其特征在于該設備包括至少一個磁阻傳感器(10；5；32)，用來測量所述磁阻傳感器電阻的測量裝置(50)，用來在包含該磁阻傳感器(10；5；32)的空間中生成附加磁場的生成器裝置(40，6；33)，以及控制裝置(60)，控制裝置首先用于選擇性地控制所述生成器裝置(40，6；33)實施附加磁場脈沖，附加磁場脈沖表現出具有正或負的及可充分使該磁阻傳感器(10；5；32)飽和的強度的第一極性的第一值，并且控制裝置(60)其次通過所述測量裝置(50)選擇性地控制對該磁阻傳感器(10；5；32)電阻值的測量。
14.如權利要求13所述的設備，其特征在于進一步包括用于存儲該磁阻傳感器(10；5；32)電阻的校準值的存儲裝置(70)。
15.如權利要求13或14所述的設備，其特征在于該設備進一步包括在每次測量外磁場前用于在原處使用的處理設備，所述第一處理設備包括用來施加表現出具有正極性的及可充分使該傳感器(10；5；32)飽和的強度的第一值的第一附加磁場脈沖的生成裝置，以及用來測量該傳感器(10；5；32)電阻的高飽和最大值Rmax的測量裝置，用來施加表現出具有負極性的及可充分使該傳感器飽和的強度的第二值的第二附加磁場脈沖的生成裝置，以及用來測量該傳感器(10；5；32)電阻的低飽和最小值Rmin的測量裝置；以及包括一處理設備，該處理設備包含用來施加不使所述傳感器(10；5；32)飽和的預先確定值的所述附加磁場的裝置，用來測量該磁阻傳感器(10；5；32)的有效電阻Reff的測量裝置，以及校準裝置，校準裝置用來使用以前測量過的高飽和最大值Rmax和低飽和最小值Rmin自動校準該有效電阻Reff的測量，以便確定用于確定外磁場值的校正電阻Rcor。
16.如權利要求13至15任何一項所述的設備，其特征在于該磁阻傳感器(5；32)包括下列類型中的至少一種磁阻各向異性磁阻(AMR)；巨磁阻(GMR)；隧道磁阻(TMR)；以及龐磁阻(CMR)。
17.如權利要求13至16任何一項所述的設備，其特征在于用于生成附加磁場的該生成裝置包括放置在該磁阻傳感器(5)附近的感應線圈(6)。
18.如權利要求13至16任何一項所述的設備，其特征在于用于生成附加磁場的該生成裝置包括放置在該磁阻傳感器(32)附近的饋送電流的傳導片(33)。
19.如權利要求18所述的設備，其特征在于該饋送電流的傳導片(33)使用集成的工藝放置到所述磁阻傳感器(32)的上面或下面，中間插入絕緣材料中間層。
20.如權利要求18所述的設備，其特征在于該饋送電流的傳導片(33)放置在基底(35)的與承載該磁阻傳感器(32)的面相反的面上。
21.如權利要求13至20任何一項所述的設備，其特征在于該設備進一步包括用于當該生成裝置(6，33)應用附加磁場脈沖時，驗證該電阻值是可接受的裝置，以及對應所述用于驗證可接受性的裝置的警告裝置(80)。
22.如權利要求13至21任何一項所述的設備，其特征在于用于測量該磁阻傳感器(5；32)電阻的測量裝置(50)包括用于測量電流的裝置，該電流是將所測量的該磁阻傳感器(5；32)電阻帶到在用于生成附加磁場的所述裝置(40)激活時所測量的處于所述磁阻傳感器(5；32)磁阻極值(Rmin，Rmax)之間的參考值(Rref)中所需的電流，所述參考值(Rref)是所述極值(Rmin，Rmax)的線性組合。
全文摘要
用于使用磁阻傳感器來測量磁場的設備，包括至少一個磁阻傳感器(5)，用于測量該磁阻傳感器(5)的電阻的模塊(50)，用于在包含該磁阻傳感器(5)的空間中生成附加磁場的生成器模塊(40，6)，以及控制單元(60)，控制單元首先用于選擇性地控制該生成器模塊(40，6)來實施附加磁場脈沖，附加磁場脈沖具有正或負的以及可充分使該傳感器(5)飽和的強度的第一極性的第一值，并且控制單元其次通過測量電阻的模塊(50)選擇性地控制對該磁阻傳感器(5)電阻的測量。
文檔編號G01R33/06GK101044412SQ200580035519
公開日2007年9月26日 申請日期2005年10月17日 優先權日2004年10月18日
發明者N·比齊埃, C·費爾蒙, M·帕內捷 申請人:原子能源局
專業數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
