測量系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種測量系統(tǒng)，所述測量系統(tǒng)：具有用于產(chǎn)生磁場的磁體裝置，具有用于檢測所述磁場至少在第一空間方向(y)上的磁通密度(By)的磁場傳感器，其中，所述磁場傳感器相對于所述磁體裝置固定地定位，其特征在于，所述磁體裝置具有用于產(chǎn)生主磁場的至少兩個主極和用于產(chǎn)生旁磁場的至少兩個旁極；在所述磁場傳感器中，所述磁場通過所述主磁場與所述旁磁場的疊加構(gòu)成；所述磁場傳感器構(gòu)造用于，在所述第一空間方向(y)上測量所述疊加的磁通密度(By)；在所述磁場傳感器中，所述旁磁場在所述第一空間方向(y)上至少部分地補(bǔ)償所述主磁場。
【專利說明】測量系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種測量系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 由WO 2010/060607A2已知一種具有半導(dǎo)體芯片的1C殼體，所述半導(dǎo)體芯片具有 集成電路和集成的磁傳感器。永久磁體與所述半導(dǎo)體芯片的殼體隔開，永久磁體的磁通量 穿過傳感器。如果待測量的對象靠近半導(dǎo)體芯片的頭側(cè)端，則通過傳感器的磁通密度發(fā)生 變化。
[0003] 由US 7, 250, 760 B2已知集成的霍爾磁傳感器，其中，永久磁體一起排列在1C殼 體中。在此，霍爾傳感器如此相對于永久磁體的場設(shè)置，使得在沒有外部的場影響的情況下 產(chǎn)生霍爾電壓。
[0004] 由DE 698 27 559 T2已知一種用于磁場傳感器的殼體。氣隙通常定義為激發(fā)器 與殼體的外表面之間的間距，所述殼體包含磁場傳感器的測量兀件?？梢詫?有效氣隙"描 述為激發(fā)器與測量元件自身之間的間距。磁場傳感器典型地包含永久磁體和封裝在殼體中 的測量元件。然而，這種殼體類型不適合惡劣的周圍環(huán)境、尤其是汽車的周圍環(huán)境。因此， 還將如此包裝的測量元件包括在附加的殼體（外殼）中，所述附加的殼體提供保護(hù)免受潮 濕和污物影響。這當(dāng)齒（Zahn)在測量元件附近經(jīng)過磁場時導(dǎo)致峰值磁場強(qiáng)度的降低。在 DE 698 27 559 T2中期望，測量元件盡可能接近磁體，因為作為氣隙的函數(shù)的磁場降低。低 的間距能夠?qū)崿F(xiàn)具有更低的能量產(chǎn)品的小的磁體的使用。
[0005] 由DE 10 2012 203 001 A1已知一種3D磁傳感器。所述磁傳感器具有平的軟磁 體，所述軟磁體設(shè)置在襯底的表面上，所述襯底具有磁傳感器陣列，所述磁傳感器陣列具有 空間上不同的多個磁傳感器元件，所述多個磁傳感器元件以預(yù)先確定的配置設(shè)置。當(dāng)存在 外部磁場時，平的軟磁體被磁化，以便產(chǎn)生反作用磁場（Reaktionsmagnetfeld)。多個磁場 傳感器元件分別配置用于，測量所述外部磁場與所述反作用磁場沿著第一軸線（例如z軸 線）疊加的磁場值，由此得到沿著第一軸線的磁場分量的多個在空間上不同的測量。多個 在空間上不同的測量可以用于計算外部磁場的沿著多個軸線（例如X軸線、y軸線和z軸 線）的磁場分量。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明所基于的任務(wù)是，盡可能地改進(jìn)測量系統(tǒng)。
[0007] 所述任務(wù)通過具有獨(dú)立權(quán)利要求1的特征的測量系統(tǒng)解決。有利的擴(kuò)展方案是從 屬權(quán)利要求的主題并且包含在說明書中。
[0008] 因此，測量系統(tǒng)設(shè)有用于產(chǎn)生磁場的磁體裝置和用于檢測磁場至少在第一空間方 向上的磁通密度的磁場傳感器。磁場傳感器相對于磁體裝置固定地定位。
[0009] 磁體裝置具有用于產(chǎn)生主磁場的至少兩個主極和用于產(chǎn)生旁磁場 (Nebenmagnetfeld)的至少兩個旁極（Nebenpole)。
[0010] 在磁場傳感器中，磁場通過主磁場與旁磁場的疊加構(gòu)成。
[0011] 磁場傳感器構(gòu)造用于，在第一空間方向上測量疊加的磁通密度。
[0012] 在磁場傳感器中，旁磁場在第一空間方向上至少部分地補(bǔ)償主磁場。
[0013] 申請人:的研究已經(jīng)表明，可能的是，調(diào)整磁體的磁場，因此與沒有調(diào)整的原始狀態(tài) 相比所述磁場在磁傳感器的空間中的某些點(diǎn)具有明顯降低的磁通密度分量。所述磁通分量 作為磁場傳感器的輸出信號中的偏移。因此，所述偏移的減小增大信號/偏移比。在此，通 過多于兩個磁極實(shí)現(xiàn)磁通密度分量的減小。
[0014] 根據(jù)一個有利的擴(kuò)展方案設(shè)置，所述磁體裝置具有第一永久磁體和第二永久磁 體，所述第一永久磁體具有兩個用于產(chǎn)生主磁場的主極，所述第二永久磁體具有兩個用于 廣生芳磁場的芳極。
[0015] 根據(jù)一個有利的擴(kuò)展方案設(shè)置，第二永久磁體具有與第一永久磁體相反定向的極 性。
[0016] 根據(jù)一個有利的擴(kuò)展方案設(shè)置，第二永久磁體具有比第一永久磁體更小的尺寸。 優(yōu)選地，第二永久磁體相對于第一永久磁體設(shè)置在中心。
[0017] 根據(jù)一個有利的擴(kuò)展方案設(shè)置，磁體裝置僅僅具有第一永久磁體，所述第一永久 磁體具有兩個用于產(chǎn)生主磁場的主極。第一永久磁體具有至少一個凹部，所述至少一個凹 部具有兩個用于產(chǎn)生旁磁場的旁極。
[0018] 根據(jù)一個有利的擴(kuò)展方案設(shè)置，旁極的極面與主極的極面平行地構(gòu)造。
[0019] 根據(jù)一個有利的擴(kuò)展方案設(shè)置，旁極的極面與主極的極面成一個角度地非平行地 構(gòu)造。
[0020] 根據(jù)一個有利的擴(kuò)展方案，測量系統(tǒng)具有用于改變在磁場傳感器的區(qū)域中在第一 空間方向上的磁通密度的探測器（Geber)。
[0021] 根據(jù)一個有利的擴(kuò)展方案設(shè)置，磁體裝置和磁場傳感器集成在組件殼體中。所述 組件殼體構(gòu)造用于安裝在電路載體上。
[0022] 先前所描述的擴(kuò)展方案變型不僅單獨(dú)地而且組合地特別有利。在此，可以相互組 合全部的擴(kuò)展方案變型。在附圖的實(shí)施例的描述中闡述一些可能的組合。然而，擴(kuò)展方案 變型的組合的在那所描述的可能性是非窮盡的。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023] 以下通過實(shí)施例借助圖形方面的示圖進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
[0024] 附圖示出：
[0025] 圖1 :具有磁體裝置和磁場傳感器的測量系統(tǒng)的第一實(shí)施例的示意性剖視圖；
[0026] 圖2 :具有磁體裝置和磁場傳感器的測量系統(tǒng)的第二實(shí)施例的示意性剖視圖；
[0027] 圖3 :具有磁體裝置和磁場傳感器的測量系統(tǒng)的第三實(shí)施例的示意性剖視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0028] 在圖1中示出測量系統(tǒng)的示意性剖視圖。所述測量系統(tǒng)具有一個用于產(chǎn)生磁場 的磁體裝置20和兩個磁場傳感器31、32。磁體裝置20是特殊成形的永久磁體20。磁場 傳感器31、32相對于磁體裝置20、50、60固定地定位，例如通過合成材料借助形狀鎖合 (Formschluss)。此外，在圖1中示出具有空間方向x、y和z的坐標(biāo)系。此外，在圖1中示 出磁通量B在空間方向y上的y分量By。在此，借助FEM模擬（Finite Element Method: 有限單位法）確定圖1中的y分量By的示圖。在此，圖1示出以下情況的y分量By :沒有 由鐵磁材料制成的探測器影響磁場。圖1的實(shí)施例的目的是，在沒有探測器的情況下實(shí)現(xiàn) 磁通量B在空間方向y上在每一個磁場傳感器31、32的區(qū)域中的y分量By盡可能小的量 值，而在具有探測器的情況下實(shí)現(xiàn)磁通量B在空間方向y上在每一個磁場傳感器31、32的 區(qū)域中的y分量By明顯更高的量值。
[0029] 永久磁體20在其端面具有兩個用于產(chǎn)生主磁場的主極NH、SH。永久磁體20在X方 向上磁化。通過永久磁體20中的刻槽21產(chǎn)生旁極S N1、Nn1。旁極Nn1、SN1產(chǎn)生旁磁場。在 此，旁極N n1、SN1的極面與主極NH、SH的極面成大約45°角并且因此不平行于主極N H、SH的 極面地構(gòu)造。替代地，旁極Nn1、SN1也可以與主極N H、SH的極面成一角度或者平行地構(gòu)造。
[0030] 在磁場傳感器31、32中，旁磁場與主磁場疊加。在圖1的實(shí)施例中，旁磁場比主磁 場更弱。旁磁場與主磁場同樣在磁場傳感器31、32中疊加。在圖1的實(shí)施例中示出，在不 存在探測器的情況下在磁場傳感器31、32的區(qū)域中在空間方向y上磁通密度的y分量By 由于疊加而特別低。因此，所述磁通密度相對于不具有兩個旁極Nn1、SN1的磁體裝置20顯 著降低。
[0031] 基本上，一個唯一的磁場傳感器31、32足以用于檢測磁場在空間方向y上的磁通 密度By。在圖1的實(shí)施例中設(shè)置兩個差分運(yùn)行的磁場傳感器31、32。兩個磁場傳感器31、 32檢測磁通密度的y分量By，其中，在兩個磁場傳感器31、32中y分量By具有不同的符號。
[0032] 發(fā)明人的研究已經(jīng)得出，通過主磁場與旁磁場的疊加可以使信號/偏移比增加六 倍。
[0033] 在圖2中以示意性剖視圖示出測量系統(tǒng)的第二實(shí)施例。磁體裝置50具有永久磁 體50,所述永久磁體具有三個凹槽51、52、53。通過凹槽51、52、53構(gòu)成旁極N N1、SN1、NN2、SN2、 nN3、SN3。旁極Nn1、SN1、N N2、SN2、NN3、SN3的旁磁場又疊加兩個主極N h和SH的主磁場。在圖2 的實(shí)施例中，兩個磁場傳感器31、32構(gòu)造為霍爾傳感器。兩個磁場傳感器31、32構(gòu)造用于 在第一空間方向y上測量疊加的磁通密度By。在此，通過補(bǔ)償，在磁場傳感器31、32的區(qū)域 中的磁通密度By相對于不具有所述旁極N n1、SN1、NN2、SN2、NN3、S N3的磁體裝置顯著降低。
[0034] 在圖3中以剖視圖示意性示出具有磁體裝置60的另一個實(shí)施例，所述磁體裝置具 有兩個永久磁體61、62。同樣示出用于使磁體裝置60的磁場線偏轉(zhuǎn)的探測器40,其中，所 述偏轉(zhuǎn)引起磁場傳感器31、32中磁通密度By的變化。因此，磁體裝置60具有第一永久磁 體61和第二永久磁體62,所述第一永久磁體具有兩個用于產(chǎn)生主磁場的主極N H、SH，所述第 二永久磁體具有兩個用于產(chǎn)生旁磁場的旁極Nn1、S N1。
[0035] 在圖3的實(shí)施例中，第二永久磁體62構(gòu)造得小于第一永久磁體61。第二永久磁體 62與第一永久磁體61相反地磁化。
[0036] 在圖3的實(shí)施例中示出，磁體裝置60和磁場傳感器31、32集成在組件殼體1中。 所述組件殼體1構(gòu)造用于安裝在電路載體--例如電路板（未示出）上。例如，磁體裝置 60和具有磁場傳感器31、32的半導(dǎo)體芯片30 (例如具有集成電路）集成在合成材料殼體1 中。
[0037] 本發(fā)明不限于圖1至3所示的構(gòu)型變型。例如可能的是，也借助永久磁體的非直 線的磁化方向?qū)崿F(xiàn)偏移的降低。不同于圖1至3的實(shí)施例同樣可能的是，將磁場傳感器設(shè) 置在永久磁體中的凹槽內(nèi)、例如在圖1的實(shí)施例的缺口 21中。根據(jù)圖1的測量系統(tǒng)的功能 可以特別有利地用于借助旋轉(zhuǎn)的探測器的旋轉(zhuǎn)測量（Rotationsmessung)。
[0038] 參考標(biāo)記列表
[0039] 1 殼體
[0040] 20、50、60 磁體裝置、永久磁體
[0041] 21、51、52、53 凹槽、刻槽、缺口
[0042] 30 半導(dǎo)體芯片
[0043] 31、32 磁場傳感器、霍爾傳感器
[0044] 40 探測器、軟磁體
[0045] 61、62 永久磁體
[0046] By 磁通密度的分量
[0047] SH、Nh 主極
[0048] SN1、SN2、SN3、Nn1、NN2、N N3 旁極
[0049] x、y、z 空間方向
【權(quán)利要求】
1. 一種測量系統(tǒng)，所述測量系統(tǒng)： 具有用于產(chǎn)生磁場的磁體裝置（20, 50,60)， 具有用于檢測所述磁場至少在第一空間方向（y)上的磁通密度（By)的磁場傳感器 (31，32)，其中，所述磁場傳感器（31，32)相對于所述磁體裝置（20, 50,60)固定地定位， 其特征在于， 所述磁體裝置（20, 50,60)具有用于產(chǎn)生主磁場的至少兩個主極（NH，SH)和用于產(chǎn)生旁 磁場的至少兩個旁極（Nn1，SN1，NN2, SN2, NN3, SN3); 在所述磁場傳感器（31，32)中，所述磁場通過所述主磁場與所述旁磁場的疊加構(gòu)成； 所述磁場傳感器（31，32)構(gòu)造用于，在所述第一空間方向（y)上測量所述疊加的磁通 密度（By); 在所述磁場傳感器（31，32)中，所述旁磁場在所述第一空間方向（y)上至少部分地補(bǔ) 償所述主磁場。
2. 根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的測量系統(tǒng)，其特征在于，所述磁體裝置￠0)具有 第一永久磁體（61)和第二永久磁體（62)，所述第一永久磁體具有兩個用于產(chǎn)生所述主磁 場的主極（N H，SH)，所述第二永久磁體具有兩個用于產(chǎn)生所述旁磁場的旁極（Nn1，S N1)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的測量系統(tǒng)，其特征在于，所述第二永久磁體￠2)具有與所述 第一永久磁體（61)相反定向的極性。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3中任一項所述的測量系統(tǒng)，其特征在于，所述第二永久磁體 (62)具有比所述第一永久磁體￠1)更小的尺寸。
5. 根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的測量系統(tǒng)，其特征在于， 所述磁體裝置（20, 50)具有第一永久磁體（20, 50)，所述第一永久磁體具有兩個用于 產(chǎn)生所述主磁場的主極（NH，SH); 所述第一永久磁體（20, 50)具有至少一個凹部（21，51，52, 53)，所述至少一個凹部具 有兩個用于產(chǎn)生所述旁磁場的旁極（Nn1，sN1，nN2, sN2, nN3, SN3)。
6. 根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的測量系統(tǒng)，其特征在于，所述旁極（Nn1，SN1，NN2， sN2, nN3, SN3)的極面與所述主極（nh，SH)的極面平行地構(gòu)造。
7. 根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的測量系統(tǒng)，其特征在于，所述旁極（Nn1，SN1)的極 面與所述主極（N H，SH)的極面成一個角度地非平行地構(gòu)造。
8. 根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的測量系統(tǒng)，其特征在于用于改變在所述磁場傳感 器（31，32)的區(qū)域中在所述第一空間方向（y)上的磁通密度（By)的探測器（40)。
9. 根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的測量系統(tǒng)，其特征在于，所述磁體裝置（20, 50， 60)與所述磁場傳感器（31，32)集成在組件殼體（1)中，其中，所述組件殼體（1)構(gòu)造用于 安裝在電路載體上。
【文檔編號】G01R33/02GK104142482SQ201410191537
【公開日】2014年11月12日 申請日期:2014年5月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月8日
【發(fā)明者】K·黑貝勒, J·弗蘭克, O·布賴特維澤爾, T·考夫曼 申請人:邁克納斯公司