專利名稱：具有磁阻元件的方位計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及采用磁阻元件的方位計(jì)及方位測(cè)定方法，特別涉及到一面對(duì)磁阻元件施加偏置磁場(chǎng)一面測(cè)定方位的方位計(jì)及方位測(cè)定方法。
磁阻元件當(dāng)于其容易磁化的軸向有電流流過時(shí)，在與之正交的方向上施加磁場(chǎng)后，就具有沿電流方向致電阻隨磁場(chǎng)的增大而減小的磁阻效應(yīng)。電阻與所加磁場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系基本上近似二次函數(shù)。如圖24所示，成為R＝R0[1-α(H/Hk)2]其中R0為無磁場(chǎng)時(shí)的電阻，α為電阻率變化率，Hk為飽和磁場(chǎng)。
在對(duì)磁阻元件施加有約1/2·Hk的偏置磁場(chǎng)的狀態(tài)下，外部磁場(chǎng)與電阻基本呈線性關(guān)系。由于地磁的水平分量最大為0.40e，因而施加適當(dāng)?shù)钠镁涂梢詼y(cè)定方位。
可以采用這樣的方位計(jì)，將四個(gè)正交的磁阻元件91、92、93、94組成圖25所示的全電橋，相對(duì)于磁阻元件的電流方向，為能按45°角施加兩個(gè)正交的偏置磁場(chǎng)而將兩個(gè)偏置線圈101、102卷繞到附于磁阻元件外部的支架上。圖26是此種方位計(jì)的剖面模式圖，圖27是其外觀圖。
測(cè)定方位時(shí)，一邊通過一個(gè)偏置線

圖101(設(shè)為X方向的線圈)對(duì)構(gòu)成全電橋的四個(gè)磁阻元件91、92、93、94施加+X方向的偏置，一邊測(cè)定成為全電橋的磁阻元件對(duì)之間的中間電位差，然后通過此同一偏置線圈101對(duì)磁阻元件施加-X方向的偏置，也能在同時(shí)測(cè)定磁阻元件對(duì)之間的中間電位差。求出+X方向偏磁施加時(shí)和-X方向偏磁施加時(shí)兩者的中間電位差之差，這一差正比于地磁的水平分力和X軸方向間的角度θ的正弦。
其次，通過另一偏置線圈102(設(shè)為Y方向的線圈)對(duì)構(gòu)成全電橋的四個(gè)磁阻元件91、92、93、94一面施加+Y方向的偏置一面測(cè)定構(gòu)成全電橋的磁阻元件對(duì)之間的中間電位差，接著由同一偏置線圈102一面對(duì)磁阻元件施加-Y方向的偏置，一面測(cè)定磁阻元件對(duì)之間的中間電位差。求出+Y方向偏置施加時(shí)與-Y方向偏置施加時(shí)的兩者中間電位差之間的差，而這一差當(dāng)?shù)卮诺乃椒至Ψ较驗(yàn)棣葧r(shí)成為sin(π/2-θ)，即正比于角θ的余弦。
根據(jù)這些Y方向的輸出VY和X方向的輸出VX，地磁的水平分力方向?yàn)棣龋絘rc tan(VX/VY)而能測(cè)定方位。
以上所述作為原理是正確的。但在對(duì)磁阻元件所加的磁場(chǎng)與電阻間的關(guān)系中則存在著磁滯現(xiàn)象，也即是更應(yīng)如圖28所示而非圖24所示的情形。隨著所加磁場(chǎng)強(qiáng)度的增加，圖28中上行的曲線漸漸達(dá)到飽和，從飽和點(diǎn)開始隨著施加磁場(chǎng)的下降而成為漸降的曲線。
于是，在測(cè)定方位之際，考慮這種磁滯的影響，可以在施加偏置磁場(chǎng)之前施加飽和磁場(chǎng)。
例如日本特許公報(bào)特開平5-157565號(hào)所示，在采用上面說明的磁阻元件和兩個(gè)正交的偏置線圈組成的方位計(jì)來測(cè)定方位時(shí)，首先沿+X方向施加飽和磁場(chǎng)Hk，接著一邊沿+X方向施加磁場(chǎng)Hb，一邊測(cè)定磁阻元件對(duì)之間的中間電位差。然后由同一偏置線圈沿-X方向施加飽和磁場(chǎng)-Hk，再在沿-X方向施加偏置磁場(chǎng)-Hb的同時(shí)測(cè)定磁阻元件對(duì)之間的中間電位差、將這樣求得的+X方向偏磁施加時(shí)和-X方向偏磁施加時(shí)這兩個(gè)中間電位差的差作為X方向的輸出VX。
其次，通過另一偏置線圈沿+Y方向施加飽和磁場(chǎng)，再沿+Y方向在施加偏磁的同時(shí)測(cè)定磁阻元件對(duì)之間的中間電位差。然后由同一偏置線圈沿-Y方向施加飽和磁場(chǎng)，再在沿-Y方向施加偏磁的同時(shí)測(cè)定磁阻元件對(duì)之間的中間電位差。將這樣求得的+Y方向偏磁施加時(shí)和-Y方向偏磁施加時(shí)這兩個(gè)中間電位差的差作為Y方向的輸出VY。根據(jù)此VX與VY，應(yīng)該是以與上述相同的方式測(cè)定方位。
作為以上所述的組裝成全電橋的四個(gè)正交磁阻元件，可以采用在一片陶瓷基片上蒸鍍Ni等合金膜，通過腐蝕而形成彎折狀的各個(gè)磁阻薄板。因此可以使磁阻元件極小而且很薄。但是，將其沿X方向、Y方向卷繞形成的兩個(gè)偏置線圈由于設(shè)在磁阻元件橋的外周，電子方位計(jì)厚達(dá)約3mm而面積約為10mm×10mm。由于有這樣大的厚度，使裝配有電子方位計(jì)的手表成了大型件。
測(cè)定方位的次序如以前所述，但由于要用X方向線圈施加+X方向和-X方向的偏磁進(jìn)行測(cè)定，同時(shí)要由Y方向線圈施加+Y方向和-Y方向的偏磁進(jìn)行測(cè)定，然后進(jìn)行運(yùn)算，故需要作四次測(cè)定。
此外，為消除磁阻元件的磁滯影響，在施加偏置磁場(chǎng)之前而施加了與偏置磁場(chǎng)同方向的飽和磁場(chǎng)。在施加了飽和磁場(chǎng)之后再施加偏置磁場(chǎng)，則可使磁阻元件的電阻和磁場(chǎng)曲線(參看圖28)的坡度變小，使測(cè)定輸出變小。
為此，本發(fā)明的目的在于提供能使厚度極其之薄且面積小的方位計(jì)。
本發(fā)明的另一目的在于提供與既有的方位計(jì)相比能減少給線圈通電的次數(shù)和減少測(cè)定次數(shù)的方位計(jì)。
本發(fā)明的又一目的在于提供與既有的方位計(jì)相比能減少給線圈通電的次數(shù)和減少測(cè)定次數(shù)的方位測(cè)定方法。
本發(fā)明的再一目的在于提供能提高輸出的方位測(cè)定方法。
本發(fā)明的方位計(jì)包括具有至少一對(duì)相對(duì)導(dǎo)體邊的平面線圈，而這對(duì)相對(duì)的導(dǎo)體邊則包括第一邊和與之相對(duì)的第二邊，以及在與此平面線圈面相平行且接近的平面上的兩個(gè)磁阻薄板組成的至少一對(duì)磁阻元件，而這對(duì)磁阻元件則具有第一磁阻薄板和第二磁阻薄板，這對(duì)磁阻元件的第一磁阻薄板具有一個(gè)只與所述第一邊交叉成大于30°而小于90°角的縱向。這對(duì)磁阻元件的第二磁阻薄板具有一個(gè)只與所述第二邊交叉成大于30°而小于90°的縱向，此第一磁阻薄板的縱向不與第二磁阻薄板的縱向平行，各個(gè)磁阻薄板以其一方的端部相互電連接，而對(duì)它們的另一方端部則施加方位測(cè)定用電壓，從上述一方的端部根據(jù)方位取出中間電位。
平面線圈即使是在其相互平行相對(duì)的導(dǎo)體邊和相對(duì)的導(dǎo)體邊之間有斜向的線圈部分和彎曲的線圈部分時(shí)，但只要在與磁阻薄板交叉的附近成為直線即可。能用于本發(fā)明的平面線圈的合適例子是具有兩對(duì)相互平行的相對(duì)導(dǎo)體邊對(duì)、這兩對(duì)相對(duì)導(dǎo)體邊對(duì)之間可以有斜的或彎曲成R形的部分。這兩對(duì)相對(duì)的導(dǎo)體邊直接連接，在它們之間于連接點(diǎn)以外不成為斜的或R形部分之時(shí)，為平行四邊形的平面線圈。
作為本發(fā)明用的平面線圈最好是具有兩對(duì)相互平行的相對(duì)導(dǎo)體邊對(duì)，這兩對(duì)相對(duì)的導(dǎo)體邊對(duì)至少是部分地構(gòu)成長方形的四個(gè)邊，當(dāng)相互平行的兩對(duì)相對(duì)導(dǎo)體邊正交時(shí)，平行的線圈邊至少是部分地構(gòu)成長方形的四邊。在相對(duì)導(dǎo)體邊與相對(duì)導(dǎo)體邊相連接的部分中即使是有斜的線圈部分或R狀的線圈部分，若是與磁阻薄板交叉附近的電線成為平行的即可。
這種方位計(jì)能夠具有兩組磁阻元件對(duì)。此時(shí)，在這兩組磁阻元件對(duì)各一方的兩個(gè)磁阻薄板(第一磁阻薄板)各個(gè)的縱向只與平面線圈的相對(duì)導(dǎo)體邊對(duì)相同的一邊(第一邊)交叉，而另一方的兩個(gè)磁阻薄板(第二磁阻薄板)各個(gè)的縱向則只與其相對(duì)導(dǎo)體邊對(duì)的上述一邊相對(duì)的另一邊(第二邊)交叉；同時(shí)，兩組磁阻元件對(duì)中各第一磁阻薄板只與上述相對(duì)導(dǎo)體邊對(duì)的第一邊交叉，而這兩組磁阻元件對(duì)中各個(gè)第二磁阻薄板則只與上述相對(duì)導(dǎo)體邊對(duì)的上述第一邊相對(duì)的第二邊交叉，與上述相對(duì)導(dǎo)體邊對(duì)的第一邊交叉的第二磁阻薄板的縱向相互之間可以成為非平行的?；蛘?，這兩組磁阻元件對(duì)的一組之中的第一磁阻薄板只與該兩對(duì)的相對(duì)導(dǎo)體邊對(duì)之中一對(duì)的第一邊交叉，而這一組的磁阻元件對(duì)的第二磁阻薄板只與其相對(duì)導(dǎo)體邊對(duì)的第二邊交叉；而這兩組磁阻元件對(duì)之中另一組的第一磁阻薄板則只與所述兩對(duì)相對(duì)導(dǎo)體邊對(duì)之中另一對(duì)的第一邊交叉；這兩組磁阻元件對(duì)中上述另一組內(nèi)的第二磁阻薄板則只與該兩對(duì)相對(duì)導(dǎo)體邊對(duì)的上述另一對(duì)的第二邊交叉。
本發(fā)明的方位計(jì)在其兩對(duì)的相對(duì)導(dǎo)體邊至少部分地構(gòu)成長方形的四個(gè)邊的情形下，此方位計(jì)具有四組磁阻元件對(duì)，各磁阻元件對(duì)則有由第一磁阻薄板與第二磁阻薄板組成的兩個(gè)磁阻薄板，上述四組磁阻元件對(duì)中兩組之內(nèi)的兩個(gè)第一磁阻薄板只與所述兩對(duì)相對(duì)導(dǎo)體邊對(duì)的一對(duì)之中的第一邊交叉，這兩組磁阻元件對(duì)中兩個(gè)第二磁阻薄板則只與和其相同的相對(duì)導(dǎo)體邊對(duì)的第二邊交叉，同時(shí)所述四組磁阻元件對(duì)中其他兩組內(nèi)的兩個(gè)第一磁阻薄板則只與其他相對(duì)導(dǎo)體邊對(duì)的第一表交叉，而該其他兩組磁阻元件對(duì)中的兩個(gè)第二磁阻薄板便只與該其他相對(duì)導(dǎo)體邊對(duì)的第二邊交叉；與平面線圈的同一邊交叉的磁阻薄板的縱向相互之間最好為非平行的。
本發(fā)明的上述方位計(jì)中，上述各磁阻薄板的縱向與平面線圈各邊交叉的角度希望在45°以上和90°以下，而此交叉角度的偏差希望在±5°之內(nèi)。上述交叉角度最好約為45°。
本發(fā)明的方位計(jì)之中，各磁阻元件對(duì)一方的磁阻薄板的縱向最好與其相同的磁阻元件對(duì)中另一方的磁阻薄板的縱向正交。此外，與平面線圈一邊交叉的兩個(gè)磁阻薄板的縱向最好相互正交。
本發(fā)明中所用的平面線圈是沿著十字形平面的外周卷成的十字形平面線圈，具有四對(duì)相對(duì)的導(dǎo)體邊，這種相對(duì)導(dǎo)體邊的各邊位于從十字形平面突出部側(cè)邊的凸?fàn)铐旤c(diǎn)到凹狀頂點(diǎn)之間，可以采用如下的形式各相對(duì)導(dǎo)體邊對(duì)的第一邊與相同的相對(duì)導(dǎo)體邊對(duì)的第二邊平行，四對(duì)相對(duì)導(dǎo)體邊對(duì)之中的兩對(duì)上的邊成為相互平行，此四對(duì)相對(duì)導(dǎo)體邊對(duì)中的其他兩對(duì)上的邊則為正交。
此時(shí)，方位計(jì)具有兩組磁阻元件對(duì)，各磁阻元件對(duì)可以具有由第一磁阻薄板與第二磁阻薄板組成的兩片磁阻薄板。
或者此方位計(jì)具有四組磁阻元件對(duì)，各磁阻元件對(duì)具有由第一磁阻薄板和第二磁阻薄板組成的兩片磁阻薄板，上述四組磁阻元件對(duì)中兩組之內(nèi)第一磁阻薄板分別與上述相對(duì)導(dǎo)體邊對(duì)四對(duì)中最初兩對(duì)成為相互平行的相對(duì)導(dǎo)體邊的第一邊交叉，而該兩組磁阻元件對(duì)中第二磁阻薄板則分別與該最初兩對(duì)中相對(duì)導(dǎo)體邊對(duì)的相互平行相對(duì)導(dǎo)體邊的第二邊交叉，同時(shí)上述四組的磁阻元件對(duì)之中其他兩組的第一磁阻薄板則分別同與上述第一相對(duì)導(dǎo)體邊對(duì)正交的上述四對(duì)相對(duì)導(dǎo)體邊對(duì)中其他兩對(duì)相對(duì)導(dǎo)體邊的第一邊交叉，該其他兩組磁阻元件對(duì)的第二磁阻薄板則分別與上述四對(duì)相對(duì)導(dǎo)體邊對(duì)中該其他兩對(duì)相對(duì)導(dǎo)體邊的第二邊交叉，十字形平面線圈突出部處的磁阻元件對(duì)的第一磁阻薄板的縱向可與相對(duì)突出部處磁阻元件對(duì)的第二磁阻薄板的縱向不平行，而此突出部處磁阻元件對(duì)的第二磁阻薄板的縱向與相對(duì)突出部處磁阻元件對(duì)的第二磁阻薄板的縱向成為非平行的。
在本發(fā)明的采用十字形平面線圈的方位計(jì)中，各磁阻薄板的縱向與平面線圈各邊的交角宜為45°以上而不到90°，而此交角的偏差宜在±5°以內(nèi)。但最好此交角約為45°。
本發(fā)明的方位計(jì)中，各磁阻元件對(duì)一方的磁阻薄板的縱向最好與其相同的磁阻元件對(duì)其他一方的磁阻薄板的縱向正交。
本發(fā)明的方位計(jì)具有兩對(duì)相互平行的相對(duì)導(dǎo)體邊，是以這兩對(duì)相對(duì)的導(dǎo)體邊至少部分地構(gòu)成長方形的四邊的平面線圈，此相對(duì)的導(dǎo)體邊對(duì)由相對(duì)導(dǎo)體邊的第一邊和相對(duì)導(dǎo)體邊的第二邊組成；在此平面線圈兩側(cè)具有與平面線圈平行相接近設(shè)置的兩個(gè)磁阻元件面；在各磁阻元件面上具有四個(gè)磁阻薄板，它們所具的縱向只同相對(duì)導(dǎo)體邊的一邊交叉成大于30°而小于90°的角，以縱向與一對(duì)相對(duì)導(dǎo)體邊交叉同時(shí)互不平行的兩個(gè)磁阻薄板構(gòu)成了一對(duì)具有第一磁阻薄板和第二磁阻薄板的磁阻薄板的磁阻元件對(duì)，在此第一與第二磁阻薄板上通過使DC電流流過平面線圈而施加反向磁場(chǎng)；將各磁阻元件對(duì)的磁阻薄板一方的端部相互之間進(jìn)行電連接，與此同時(shí)對(duì)另一方端部之間施加方位測(cè)定用電壓，這樣能從上述一方的端部根據(jù)方位取出中間電位輸出。
此時(shí)，上述各磁阻薄板的縱向與平面線圈各邊交叉的角度也希望大于45°而小于90°，且此交角的偏差也希望在±5°以內(nèi)，上述交角最好約為45°。
在此方位計(jì)中，最好是使上述各磁阻元件對(duì)一方的磁阻薄板的縱向與其相對(duì)的磁阻元件對(duì)另一方磁阻薄板的縱向正交，同時(shí)使夾住相對(duì)導(dǎo)體邊一邊的兩個(gè)磁阻薄板的縱向相互正交。
本發(fā)明的方位計(jì)具有磁阻元件面和在這種面的兩側(cè)與此面相平行而接近設(shè)置的兩個(gè)平面線圈；各平面線圈具有至少兩對(duì)相對(duì)的導(dǎo)體邊，而這兩對(duì)相對(duì)的導(dǎo)體邊至少是部分地構(gòu)成長方形的四邊，此種相對(duì)的導(dǎo)體邊由相互平行的相對(duì)導(dǎo)體邊的第一邊與第二邊組成；在上述磁阻元件面上具有兩個(gè)磁阻薄板，它們的縱向只與上述平面線圈相對(duì)的導(dǎo)體邊的各邊交叉成大于30°而小于90°的角，而這兩個(gè)磁阻薄板的縱向相互不平行；與上述平面線圈的相對(duì)導(dǎo)體邊對(duì)的第一邊交叉的一個(gè)磁阻薄板同與此相對(duì)導(dǎo)體邊對(duì)的第二邊交叉的磁阻薄板中的上述磁阻薄板在縱向上不平行的一個(gè)構(gòu)成了一組磁阻元件對(duì)；各磁阻元件對(duì)的磁阻薄板一方的端部相互電連接，同時(shí)對(duì)另一方端部施加方位測(cè)定用電壓，而可從上述連接的端部根據(jù)方位取出中間電位。
在此方位計(jì)中，各磁阻薄板的縱向與平面線圈相對(duì)導(dǎo)體邊的一邊交叉的角度希望大于45°而小于90°。此外，在磁阻元件面上具有的兩個(gè)磁阻薄板的縱向只與上述平面線圈的各一邊交叉成約45°，而且這兩個(gè)磁阻薄板的縱向相互正交；上述磁阻元件對(duì)中的兩個(gè)磁阻薄板的縱向最好相互正交。
本發(fā)明的方位測(cè)定方法采用上述的各種方位計(jì)。這樣，使第一直流電流流過平面線圈，令磁阻薄板的磁化至少會(huì)使縱向飽和大小的直流磁場(chǎng)施加給磁阻薄板；使與第一直流電流反向的預(yù)定大小的第一偏置直流電流流過上述平面線圈，在對(duì)磁阻薄板的縱向與正交方向施加偏置直流磁場(chǎng)期間，于磁阻元件對(duì)的磁阻薄板另一方的端部之間施加方位測(cè)定用電壓，從所連接的端部取出第一中間電位；然后使與第一直流電流反向的第二直流電流流過平面線圈。令磁阻薄板的磁化至少令使縱向飽和大小的直流磁場(chǎng)施加給磁阻薄板；使與第二直流電流反向的預(yù)定大小的第二偏置直流電流流過上述平面線圈，在對(duì)磁阻薄板的縱向與正交方向施加偏置直流磁場(chǎng)期間，于磁阻元件對(duì)的磁阻薄板另一方的端部之間施加測(cè)定用電壓，而從所連接的端部取出第二中間電位，再求出此第一與第二中間電位差二者的差，基于此可求出方位。
當(dāng)采用具有兩組或四組磁阻元件對(duì)的方位計(jì)時(shí)，可取代上述的第一與第二中間電位而取出兩組的磁阻元件對(duì)之間的第一中間電位差與第二中間電位差，再求此第一與第二中間電位差二者間的差，然后基于此求出方位。
在本發(fā)明的方位測(cè)定用方位計(jì)中，使平面線圈取長方形，同時(shí)使各磁阻元件對(duì)一方的磁阻薄板的縱向與另一方磁阻薄板的縱向正交，而與平面線圈同一邊交叉的磁阻薄板相互的縱向最好正交。
圖1是本發(fā)明例1的方位計(jì)的平面圖。
圖2是本發(fā)明例1的方位計(jì)的分解透視圖。
圖3是本發(fā)明例1的方位計(jì)的電路圖。
圖4是示明電阻相對(duì)于所加磁場(chǎng)強(qiáng)度關(guān)系的曲線圖。
圖5是采用平面線圈變形例的方位計(jì)的電路圖。
圖6是采用平面線圈變形例的方位計(jì)的電路圖。
圖7是本發(fā)明例2的方位計(jì)的電路圖。
圖8是本發(fā)明例3的方位計(jì)的電路圖。
圖9是本發(fā)明例4的方位計(jì)的電路圖。
圖10是說明另例平面線圈的平面模式圖。
圖11是本發(fā)明例5的方位計(jì)的電路圖。
圖12是本發(fā)明例6的方位計(jì)的電路圖。
圖13是本發(fā)明例7的方位計(jì)的電路圖。
圖14是本發(fā)明例8的方位計(jì)的電路圖。
圖15是采用了本發(fā)明的例5～8的磁阻薄板的放大底視圖。
圖16是本發(fā)明例9的方位計(jì)的分解透視圖。
圖17是本發(fā)明例9的方位計(jì)的電路圖。
圖18是本發(fā)明例10的方位計(jì)的分解透視圖。
圖19是本發(fā)明例10的方位計(jì)的電路圖。
圖20是本發(fā)明例11的方位計(jì)的分解透視圖。
圖21是本發(fā)明例11的方位計(jì)的電路圖。
圖22是本發(fā)明例12的方位計(jì)的分解透視圖。
圖23是本發(fā)明例12的方位計(jì)的電路圖。
圖24是示明電阻相對(duì)于所加磁場(chǎng)強(qiáng)度關(guān)系的一般的曲線圖。
圖25是一般的方位計(jì)的電路圖。
圖26是先有的方位計(jì)的剖面模式圖。
圖27是先有的方位計(jì)的透視圖。
圖28是示明電阻相對(duì)于所加磁場(chǎng)強(qiáng)度關(guān)系的磁滯的曲線圈。
以下詳述本發(fā)明的最佳實(shí)施例。
例1本發(fā)明的方位計(jì)的例1的平面圖如圖1所示。圖1中的標(biāo)號(hào)1是將構(gòu)成平行四邊形(在此為正方形)的平面線圈作數(shù)十次盤卷的結(jié)果在此平面線圈面的同一側(cè)，即在此圖中的下方，在與此平面線圈面相平行的平面內(nèi)設(shè)有4組磁阻元件對(duì)2、3、4與5。磁阻元件對(duì)2、3、4與5分別由兩個(gè)磁阻元件21與22、31與32、41與42、51與52組成。
在本說明書中，為描述本發(fā)明而用到了“磁阻薄板”一詞。這是指具有磁阻特性的極薄的金屬、合金或化合物組成的薄膜或薄板。通常的厚度為10nm級(jí)，寬度為數(shù)μm～數(shù)百μm。電流沿其縱向流過。用于本發(fā)明的各例中的磁組薄膜為曲折狀或彎曲狀。
磁阻元件對(duì)2一方的磁阻薄板21的縱向與平面線圈1的一邊11交叉成大于30°而小于90°的角，更好是大于45°而小于90°的角，本例中則交叉約45°。磁阻元件對(duì)2另一方的磁阻薄板22的縱向則與平面線圈1的相對(duì)導(dǎo)體邊的相對(duì)邊即邊12交叉成大于30°而小于90°的角，更好是大于45°而小于90°的角，本例中則交叉約45°。磁阻薄板21的縱向與磁阻薄板22的縱向不平行，本例中基本相互正交，此磁阻薄板21與22一方的端部(本例中平面線圈1內(nèi)側(cè)的端部)相互連接。就其他磁阻元件對(duì)3、4與5而言，它們各一方的磁阻薄板31、41、51的縱向分別與平面線圈1的一邊12、13、14交叉，而它們另一方的磁阻薄板32、42、52的縱向則分別與平面線圈1的對(duì)邊11、14、13交叉，此種交角均大于30°而小于90°，更好是大于45°而小于90°，本例中此交角約為45°。磁阻薄板31、41、51各個(gè)的縱向與磁阻元件對(duì)各對(duì)應(yīng)的磁阻薄板32、42、52的縱向不平行，本例中則相互正交，磁阻薄板31與32的一方的端部(本例中為平面線圈1內(nèi)側(cè)的端部)相互之間、磁阻薄板41與42的一方的端部(本例中為平面線圈1內(nèi)側(cè)的端部)相互之間、磁阻薄板51與52的一方的端部(本例中為平面線圈1內(nèi)側(cè)的端部)相互之間分別進(jìn)行連接，但是，與平面線圈1的一邊交叉的兩個(gè)磁阻薄板21和32在其縱向上是不平行的，在本例中都交叉成直角。同樣，分別與邊12、13、14交叉的兩個(gè)磁阻薄板22和31、41和52、42和51在其縱向上是不平行的，在本例中為直角。
這種方位計(jì)在基片上形成磁阻薄板，進(jìn)而形成平面線圈。基板的厚度為0.7mm?；迳铣赡さ拇抛璞“迮c平面線圈等薄膜的部分厚度為40～50μm?；拈L與寬尺寸為3mm×4mm。
為了更好地理解圖1所示方位計(jì)的例1，以圖2示明其模式圖的分解透視圖，而以圖3示明其電路圖。從圖2可知，當(dāng)有直流電流流過平面線圈1時(shí)，在與平面線圈面相平行的面上，由于產(chǎn)生了從平面線圈內(nèi)向外或從其外向內(nèi)的直流磁場(chǎng)，此直流磁場(chǎng)便施加給磁阻元件對(duì)。圖3表明，在平面線圈1中有右旋的電流Ib流過時(shí)，在磁阻薄板21、32上加有X方向的磁場(chǎng)，在磁阻薄板22、31上加有一X方向的磁場(chǎng)，在磁阻薄板41、52上加有Y方向的磁場(chǎng)，在磁阻薄板42、51上加有-Y方向的磁場(chǎng)。在沿平面線圈1施加與上述反向的電流-Ib時(shí)，則在各磁阻薄板中施加有與剛剛所述方向相反的磁場(chǎng)。
當(dāng)有電流流過磁阻薄板的縱向，設(shè)于磁阻元件面上與縱向垂直的方向上施加磁場(chǎng)時(shí)，磁阻薄板的電阻如圖24所示隨磁場(chǎng)的增大而減小，取決于此磁場(chǎng)的施加方向，存在圖28所示的磁滯。
本發(fā)明中，在使磁阻薄板與平面線圈的邊交叉成30～90°時(shí)，相對(duì)于縱向正交的方向，沿30～90°的方向施加了外部磁場(chǎng)。此時(shí)的磁阻薄板沿縱向具有形狀磁性各向異性，形狀磁性各向異性磁場(chǎng)與外部磁場(chǎng)的合成向量與施加到磁阻薄板上的相同。因此，在將外部磁場(chǎng)施加到磁阻薄板上時(shí)的外部磁場(chǎng)與電阻的關(guān)系便如圖4中的曲線所示。圖4表明，在沿正向施加大的磁場(chǎng)下，當(dāng)逐漸減小所加磁場(chǎng)的大小時(shí)的電阻的變化。由于施加磁場(chǎng)為負(fù)時(shí)具有極小的電阻，因而在施加負(fù)的預(yù)定大小的磁場(chǎng)時(shí)，相對(duì)于所加磁場(chǎng)變化的電阻變化率最大。這樣的電阻與磁阻的關(guān)系曲線在按負(fù)向加有大的磁場(chǎng)之下而逐漸加大施加的磁場(chǎng)時(shí)，則成為相對(duì)于磁場(chǎng)為0的線與圖4的曲線相對(duì)稱的曲線。
于是在本發(fā)明中，當(dāng)采用圖1～3所示例1的方位計(jì)測(cè)定方位之時(shí)，使直流電流于平面線圈1中順時(shí)針走向流動(dòng)時(shí)，使磁阻薄板27～52至少在縱向上飽和大小的直流磁場(chǎng)施加給磁阻薄板21～52，而在與此直流電流反方向(圖3中反時(shí)針走向)使預(yù)定大小的直流電流流過該平面線圈1，在與磁阻薄板的縱向正交方向上施加直流磁場(chǎng)期間，對(duì)磁阻元件對(duì)各磁阻薄板另一方端部相互之間施加測(cè)定用電壓Vcc，而從相連接的端部取出中間電位輸出。圖3中沿時(shí)針走向流過直流電流時(shí)，使磁阻薄板21～52的至少在縱向上飽和大小的直流磁場(chǎng)施加到磁阻薄板21～52上后，則任一磁阻薄板也都成為圖4中曲線右端的狀態(tài)?；蚴菧p少直流電流或是切斷此直流電流，在與這種直流電流反向，于圖3中按反時(shí)針走向，施加相對(duì)于所加磁場(chǎng)的電阻變化率成為最大附近大小的磁場(chǎng)，即施加根據(jù)預(yù)定大小的直流電流所產(chǎn)生的直流磁場(chǎng)之下，從與磁阻薄板相互連接的端部取出中間電位輸出?，F(xiàn)在，設(shè)地磁水平分量的大小為He而He與X軸所成的角度設(shè)為θ。磁阻薄板21與22兩者的中間電位輸出成為Vcc·(1/2-1/(2·Rb)·β He cos θ)此β為電阻對(duì)磁場(chǎng)的變化率，Rb為只施加偏置磁場(chǎng)Hb時(shí)的磁阻薄板的電阻。
本例中，由于是將磁組元件對(duì)2與3兩者連接端部的中間電位輸出之間的差作為圖3的VX取出，此中間電位輸出差VX便成為VX(+)＝Vcc·(1/2-1/(2·Rb)·β He cos θ)-(1/2+1/(2·(Rb)·β He cosθ))＝-Vcc·1/Rb·β He cos θ同樣，由于是磁阻元件對(duì)4與5兩者連接端部的中間電位輸出之間的差作為圖3的VY取出，因而中間電位輸出差VY便成為VY(+)＝Vcc·((1/2-1/(2·Rb)·β He sinθ)-(1/2+1/(2·(Rb)·β He sin θ))
＝-Vcc·1/Rb·β He sin θ其次，于平面線圈1上使直流電流反向(圖3中反時(shí)針走向)流過，將磁阻薄板21～52至少在縱向上飽和大小的直流磁場(chǎng)施加到磁阻薄板21～52上，使與上述直流電流反向(圖3中順時(shí)針走向)的預(yù)定大小的直流電流流過平面線圈1，在將偏置直流磁場(chǎng)施加到與磁阻薄板的縱向正交方向上時(shí)，與上述相同，在磁阻元件對(duì)的各磁阻薄板的另一端部的相互之間施加測(cè)定用電壓Vcc，從相連接的端部取出中間電位輸出。此時(shí)，若所加磁場(chǎng)的大小在絕對(duì)值上是與上述基本相同大小的磁場(chǎng)時(shí)，則相對(duì)于所加磁場(chǎng)的電阻變化率最大。
這時(shí)將磁阻元件對(duì)2與3兩者連接的部分的中間電位輸出間之差作為圖3的VX取出，則中間電位輸出之間的差VX成為VX(-)＝Vcc·1/Rb·β He cos θ同時(shí)，將磁阻元件對(duì)4與5兩者連接的部分的中間電位輸出之間的差作為圖3的VY取出時(shí)，則中間電位輸出之間的差VY成為VY(-)＝Vcc·1/Rb·β He sin θ將以上兩個(gè)中間電位的輸出差相對(duì)于X方向和Y方向求差時(shí)，則由于X方向的V＝VX(+)-VX(-)＝-2Vcc·1/Rb·β He cos θY方向的V＝VY(+)-VY(-)＝-2Vcc·1/Rb·β He sin θ從而地磁水平分量與X軸構(gòu)成的角度θ可由θ＝arc tan(Y方向的V/X方向的V)求出。
由以上所述可知，當(dāng)直流電流流進(jìn)某個(gè)方向時(shí)，可同時(shí)求出對(duì)磁阻元件對(duì)2與3以及磁阻元件對(duì)4與5這兩個(gè)組分別施加X方向與Y方向的偏置磁場(chǎng)時(shí)的中間電位輸出差，還可同時(shí)求出以直流電流按反方向流過時(shí)，對(duì)磁阻元件對(duì)2與3以及磁阻元件對(duì)4與5這兩個(gè)組分別施加-X方向與-Y方向的偏置磁場(chǎng)時(shí)的中間電位差。
在上述例1中是用平行四邊形的結(jié)構(gòu)來說明平面線圈的，但也可采用圖5與6以平面模式圖所示的平面線圈。圖5所示的平面線圈1b有兩對(duì)相互平行的相對(duì)導(dǎo)體邊，平面線圈1b的邊11b與12b平行，而邊13b與14b平行。邊11b與邊13b之間有斜的線圈部分15b。邊11b與邊14b之間有斜的線圈部分16b，邊14b與12b之間有斜的線圈部分17b，邊12b與邊13b之間有斜的線圈部分18b。四個(gè)邊11b、12b、13b與14b部分地構(gòu)成長方形在此為正方形的四個(gè)邊。構(gòu)成平行的相對(duì)導(dǎo)體邊對(duì)的邊11b與12b與圖3所示的相同，為磁阻元件對(duì)2與3與其縱向交叉成約45°。同樣地，構(gòu)成平行的相對(duì)導(dǎo)體邊對(duì)的邊13b與14b則為磁阻元件對(duì)4與5將在縱向交叉成約45°。與平面線圈的磁阻薄板交叉的部分由于是直線式的，因而當(dāng)電流順時(shí)針走向流過線圈1b時(shí)，對(duì)于線圈面的下側(cè)存在磁阻元件面時(shí)，向外的磁場(chǎng)會(huì)從相對(duì)于磁阻薄板的縱向成45°的方向施加到任一磁阻薄板之上。因此，可與以上所述相同，將圖5所示平面線圈用于方位計(jì)中。
圖6所示的平面線圈1c有兩對(duì)平行的相對(duì)的導(dǎo)體邊。邊11c與12c平行，邊13c與14c平行。在平行的直線狀邊之間設(shè)有彎曲的線圈部分，4個(gè)邊11c、12c、13c與14c部分地構(gòu)成了長方形在本例中為正方形的四個(gè)邊。在構(gòu)成平行的相對(duì)導(dǎo)體邊對(duì)的各個(gè)邊上沿其縱向與磁阻薄板交叉成約45°。與平面線圈1c的磁阻薄板交叉的部分由于是直線狀的，易理解此平面線圈1c也可用于方位計(jì)。
例2本發(fā)明的方位計(jì)的例2中的電路圖如圖7所示。這里所示的方位計(jì)是從圖3的電路圖所示的方位計(jì)中除去了磁阻元件對(duì)3與5的結(jié)果。因此，與圖3中求磁阻元件對(duì)2與3的中間電位輸出差以及求磁阻元件對(duì)4與5的中間電位輸出差不同，在圖7的方位計(jì)中則是求磁阻元件對(duì)2與4各個(gè)的中間電位輸出。圖中的標(biāo)號(hào)采用與圖1～3相同的標(biāo)號(hào)。
當(dāng)沿一個(gè)方向施加預(yù)定的偏置磁場(chǎng)時(shí)，求得磁阻元件對(duì)2的中間電位輸出為VX(+)＝Vcc·(1/2-1/(2·Rb)·β He cos θ)而按反向施加預(yù)定的直流磁場(chǎng)時(shí)，此中間電位輸出為VX(-)＝Vcc·(1/2+1/(2·Rb)·β He cos θ)
此外，沿一個(gè)方向施加預(yù)定偏置磁場(chǎng)時(shí)，求得磁阻元件對(duì)4的中間電位輸出為VY(+)＝Vcc·(1/2-1/(2·Rb)·β He sin θ)而按反向施加預(yù)定直流磁場(chǎng)時(shí)的中間電位輸出則為VY(-)＝Vcc·(1/2-1/(2·Rb)·β He sin θ)以這兩個(gè)中間電位輸出分別就X方向與Y方向求差，則有X方向的V＝VX(+)-VX(-)＝-Vcc·1/Rb·β He cos θY方向的V＝VY(+)-VY(-)＝-Vcc·1/Rb·β He sinθ此輸出與例1的輸出相比成為它的一半。這是由于在例1中為全電橋形式而本例中為半電橋式所致。地磁的水平分量與X軸所成角度θ可由θ＝arc tan(Y方向的V/X方向的V)求出。
由以上所述可知，本例中當(dāng)沿一個(gè)方向以直流電流流過時(shí)，可以同時(shí)求出在給磁阻元件對(duì)2與4施加X方向與Y方向的偏置磁場(chǎng)時(shí)的中間電位輸出。與此同時(shí)，沿反方向使直流電流流過，也可以同時(shí)求出給磁阻元件對(duì)2與4施加-X方向與-Y方向偏置磁場(chǎng)時(shí)的中間電位輸出。
例3本發(fā)明的方位計(jì)的例3其電路圖如圖8所示。這里所示的方位計(jì)是從圖3的電路圖所示的方位計(jì)中除去了磁阻元件對(duì)4與5的結(jié)果。在此是去求磁阻元件對(duì)2與3的中間電位輸出差。圖中的標(biāo)號(hào)采用與圖1～3和7中相同的。
使電流沿一個(gè)方向流過，施加了預(yù)定磁場(chǎng)時(shí)的磁阻元件對(duì)2與3兩者的中間電位輸出差與例1相同為VX(+)＝-Vcc·1/(2·Rb)·β He cos θ而讓電流依反向流過施加預(yù)定磁場(chǎng)時(shí)的磁阻元件對(duì)2與3兩者的中間電位輸出差，同樣地有VX(-)＝Vcc·1/(2·Rb)·β He cos θ求出施加這兩個(gè)方向磁場(chǎng)時(shí)兩中間電位輸出差之間的差，成為X方向的V＝VX(+)-VX(-)＝-Vcc·1/Rb·β He cos θ由此式可以求出地磁水平分量與X軸構(gòu)成的角度θ。但由于未測(cè)定Y方向的輸出差V而有未能區(qū)別+θ/-θ的缺點(diǎn)。此外，由于θ為Vcc的函數(shù)，需要有恒流電路。
例4本發(fā)明方位計(jì)的例4其電路圖如圖9所示。此方位計(jì)是從圖8的方位計(jì)中再除去磁阻元件對(duì)3的結(jié)果。在此將用于求出磁阻元件對(duì)2的中間電位輸出。圖中的標(biāo)號(hào)采用與圖1～3以及7、8之中相同的。
在使電流流過一個(gè)方向施加預(yù)定磁場(chǎng)時(shí)的磁阻元件對(duì)2的中間電位輸出，與例2相同為VX(+)＝Vcc·(1/2-1(2·Rb)·β He cos θ)而按反方向施加預(yù)定的直流磁場(chǎng)時(shí)的磁阻元件對(duì)2的中間的電位輸出則為VX(-)＝Vcc·(1/2+1(2·Rb)·β He cos θ)施加兩個(gè)方向的磁場(chǎng)時(shí)的兩中間電位輸出差為X方向的V＝VX(+)-VX(-)＝-Vcc·1/Rb·β He cos θ從上式可求出地磁的水平分量與X軸構(gòu)成的角度θ。但在此也沒有測(cè)定Y方向的輸出差V而存在未對(duì)+θ/-θ作出區(qū)別的缺點(diǎn)。同樣，由于θ為Vcc的函數(shù)，需要有恒流電路。
在例1～4的說明中，磁阻薄板與平面線圈各邊交叉的角度是取作45°的，但此交叉成的角度大于30°而小于90°時(shí)也可用以測(cè)定方位。在這一角度范圍內(nèi)時(shí)，當(dāng)大于45°而小于90°時(shí)，由于電阻相對(duì)于磁場(chǎng)的變化大當(dāng)然較好，但角度過大時(shí)，在圖4的極小值附近，電阻對(duì)磁場(chǎng)變化大所對(duì)應(yīng)的區(qū)域縮窄，由于難以設(shè)定適當(dāng)?shù)钠么艌?chǎng)，而45°時(shí)則最易處理。
此外，與平面線圈1的一邊交叉的兩個(gè)磁阻薄板的縱向成為相互正交的情形，以及一組磁阻元件對(duì)的兩個(gè)磁阻薄板的縱向成為相互正交的情形已于以上例子中作了說明。但它們相互之間也可以是只要為非平行的即可。但是，成為直角時(shí)最易處理。再有，磁阻薄板與邊的交叉角度在元件對(duì)中最好成鏡像關(guān)系。一方成10°而另一方為60°時(shí)，電橋電路的輸出則偏移。若是接近鏡面關(guān)系則可減少輸出的偏移而成為正弦波形。為此，在磁阻元件對(duì)中，磁阻薄板與各邊交叉的角度差設(shè)定于±5°以內(nèi)。且最好是對(duì)方位計(jì)所有的磁阻薄板而言，各磁阻薄板與各邊交叉角度的偏差在±5°之內(nèi)。
已試制了例1的方位計(jì)。制作了膜厚為30nm和31.5nm的磁阻薄板。30nm的反磁場(chǎng)的影響少，而隨著厚度增大，表觀的反磁場(chǎng)增大，從而為了施加必要的飽和磁場(chǎng)與偏置磁場(chǎng)，需要輸出大的線圈電流。此外，太薄了時(shí)則有可能減小磁阻變化率，從而膜厚以30nm±5nm適當(dāng)。
制作了磁阻薄板的線寬從40μm到10μm不等的磁阻薄板。反磁場(chǎng)影響少的40μm為最適當(dāng)。當(dāng)線寬擴(kuò)展到此以上時(shí)，就會(huì)減少反復(fù)盤卷的次數(shù)而降低電阻變化率。電阻值小，就會(huì)增大電功率消耗。為使盤卷的次數(shù)最大和減少反磁場(chǎng)的影響，線寬以30～40μm為宜。
磁阻薄板間隔在5μm以下時(shí)，會(huì)產(chǎn)生短路等問題。一般而論雖不會(huì)有這樣的問題，由于在磁阻薄板面積內(nèi)的磁阻薄板的占有率低，上述間隔以5μm為適當(dāng)。
對(duì)于平面線圈，在制成外部尺寸為2～3mm的50～100匝的平面線圈后，已獲得充分的輸出。另一方面，為了減小電功率的消耗，線圈的尺寸應(yīng)盡可能地小。
為了能在低的電源電壓下產(chǎn)生必要的磁場(chǎng)，最有效的方法是減小線圈的電阻。線圈的電阻雖取決于線寬與長度，但長度多由線圈尺寸確定。線寬與膜厚雖宜盡可能地大，但膜厚由導(dǎo)體間的間隙規(guī)定。在導(dǎo)體間間隙的約束條件下，膜厚因以較厚為好，但在制造上鍍膜的厚度過厚的則不好。為此，以2～5μm為適當(dāng)。與此相配合，線寬以8～20μm為適當(dāng)。
平面線圈與磁阻薄板的間隔由于本發(fā)明要利用平面線圈極近旁的磁場(chǎng)而以盡可能地窄為好，考慮到插入于其間的絕緣膜厚的絕緣性，取作為磁阻薄板與配線膜的膜厚的約1.5倍為好。此間隔以0.5～2μm為適當(dāng)。
在上面描述本發(fā)明時(shí)，采用的是平行四邊形或矩形特別是正方形的平面線圈，而其他形狀的平面線圈則如圖10A～10C的平面模式圖所示。作為具有偶數(shù)個(gè)邊而各邊與對(duì)邊平行的平面線圈，可以采用圖10A～10C所示平面線圈10d、10e、10f中的任何一個(gè)。下面以例5～8說明采用圖10A的平面線圈10d的方位計(jì)。
例5圖11示明本發(fā)明的方位計(jì)的例5的電路圖。圖11中，1d為沿十字形平面外周將平面狀并列的平面線圈盤卷數(shù)十次的結(jié)果。在此平面線圈面的同一側(cè)即在此圖的下側(cè)，在與此平面線圈面相平行的平面內(nèi)，設(shè)有四組磁阻元件對(duì)2、3、4與5。磁阻元件對(duì)2、3、4與5分別由兩個(gè)磁阻薄板21與22、31與32、41與42以及51與52組成，這些磁阻薄板與例1至4所示的實(shí)質(zhì)相同。平面線圈1d在十字形平面的突出部61兩側(cè)的電線從該突出部的凸?fàn)铐旤c(diǎn)到凹狀頂點(diǎn)之間，也即從611到612之間和從613到642之間具有平行的相對(duì)導(dǎo)體邊614與615；在突出部62兩側(cè)的電線從該突出部的凸?fàn)铐旤c(diǎn)到凹狀頂點(diǎn)之間，也即從621到622之間和從623到612之間具有平行的相對(duì)導(dǎo)體邊624與625；在突出部63兩側(cè)的電線從該突出部的凸?fàn)铐旤c(diǎn)到凹狀頂點(diǎn)之間，也即從631到632之間和從633到622之間具有平行的相對(duì)導(dǎo)體邊634與635；而在突出部64兩側(cè)的電線從該突出部的凸?fàn)铐旤c(diǎn)到凹狀頂點(diǎn)之間，也即從641到642之間和從643到632之間具有平行的相對(duì)導(dǎo)體邊644與645。
磁阻元件對(duì)2中一方的磁阻薄板21的縱向與平面線圈1d的相對(duì)導(dǎo)體邊對(duì)的一邊614交叉成大于30°而小于90°的角而最好是大于45°而小于90°的角，本例中此交角約45°。磁組元件對(duì)2另一方磁阻薄板22的縱向則與平面線圈1d的上述一邊的對(duì)邊即邊615交叉成大于30°而小于90°的角，而最好是大于45°和小于90°的角，本例中此交角約45°。磁阻薄板21的縱向與磁阻薄板22的縱向不平行，本例中成為直角，此磁阻薄板21與22一方的端部(本例中為平面線圈1d內(nèi)側(cè)的端部)相互連接，其他磁阻元件對(duì)3、4、5也都類似，它們各一方的磁阻薄板31、41、51的縱向分別與平面線圈1d的相對(duì)導(dǎo)體邊對(duì)的一邊634、625、645交叉，而另一方磁阻薄板32、42、52的縱向則分別與平面線圈1d的各對(duì)邊635、624、644交叉，這種交角都是大于30°而小于90°的，而最好是大于45°和小于90°的，本例中則約為45°。磁阻薄板31、41、51各自的縱向與磁阻元件對(duì)各自對(duì)應(yīng)的磁阻薄板32、42、52的縱向?yàn)榉瞧叫械?，本例中則為正交的，磁阻薄板31與32一方的端部(本例中為平面線圈1d內(nèi)側(cè)的端部)相互之間、磁阻薄板41與42的一方端部(本例中為平面線圈1d內(nèi)側(cè)的端部)相互之間、磁阻薄板51與52的一方端部(本例中為平面線圈1d內(nèi)側(cè)的端部)相互之間，都是連接起的。此外，與平面線圈1d的邊614、635交叉的兩個(gè)磁阻薄板21與32的縱向是不平行的，本例中為正交的。這就是說，與同方向的線圈邊614、635交叉的兩個(gè)磁阻薄板21與32兩者的縱向不平行。同樣，與同方向的線圈邊615和634、625和644、624和645交叉的各相應(yīng)的兩個(gè)磁阻薄板22和31、41和52、42和51各自的縱向也為非平行的，本例中為正交的。
此方位計(jì)在基板上形成磁阻薄板再形成平面線圈。基板厚0.7mm。基板上成膜的磁阻薄板與平面線圈等薄膜的部分厚度為40～50μm，基板的長寬尺寸為3mm×4mm。
當(dāng)直流電流流過平面線圈1d時(shí)，在與平面線圈面平行的面上產(chǎn)生了從線圈內(nèi)側(cè)向外或從其外向內(nèi)側(cè)的直流磁場(chǎng)，此直流磁場(chǎng)施加于磁阻元件對(duì)上。圖11中將平面線圈1d示明為一卷線圈，當(dāng)于此線圈上有順時(shí)針方向的電流Ib流過時(shí)，便對(duì)磁阻薄板21、32上施加了X方向的磁場(chǎng)、對(duì)磁阻薄板22、31上施加了-X方向的磁場(chǎng)、對(duì)磁阻薄板41、52上施加了Y方向的磁場(chǎng)、對(duì)磁阻薄板42、51上施加了-Y方向的磁場(chǎng)。若于平面線圈1d上有與上述反向的電流-Ib流過時(shí)，則在各磁阻薄板上便施加有與適才所述反向的磁場(chǎng)。本例中的方位計(jì)可以認(rèn)為是與例1的方位計(jì)同樣地工作的。
例6本發(fā)明的方位計(jì)的例6，其電路圖如圖12所示。這里所示的方位計(jì)是從圖11的電路圖所示的方位計(jì)中除去了磁阻元件對(duì)3與5的結(jié)果。為此，與圖11中求磁阻元件對(duì)2與3的中間電位輸出差和求磁阻元件對(duì)4與5的中間電位輸出差不同，在此圖12的方位計(jì)中是去求磁阻元件對(duì)2與4各自的中間電位輸出。圖12中采用與圖11中相同的標(biāo)號(hào)。本例中方位計(jì)可以認(rèn)為是與例2的方位計(jì)同樣地工作。
例7本發(fā)明的方位計(jì)的例7中，其電路圖如圖13所示。這里所示的方位計(jì)是從圖11的電路圖所示的方位計(jì)中除去了磁阻元件對(duì)4與5的結(jié)果。在此是去求磁阻元件對(duì)2與3的中間電位。圖13中采用與圖11中相同的標(biāo)號(hào)。本例中的方位計(jì)可以認(rèn)為能與例3的方位計(jì)同樣地工作。
例8本發(fā)明的方位計(jì)的例8，其電路圖如圖14所示。這里所示的方位計(jì)是從圖13的電路圖所示的方位計(jì)中再除去磁阻元件對(duì)3的結(jié)果。在此是去求磁阻元件對(duì)2的中間電位輸出，并采用與圖13中相同的標(biāo)號(hào)。本例中的方位計(jì)可以認(rèn)為是與例4的方位計(jì)同樣地工作。
將例5～8中方位計(jì)的磁阻薄板22以及與之交叉的平面線圈1d的相對(duì)導(dǎo)體邊對(duì)的一邊615示明于圖15的放大底視圖中。從圖15可知，平行的相對(duì)導(dǎo)體邊對(duì)的各邊的磁場(chǎng)施加區(qū)域成為平行四邊形。因此，與線圈邊交叉設(shè)置的磁阻薄板各個(gè)的長度可以均等。磁阻薄板的形狀各向異性由長與寬之比決定，而由于這樣地使長度均等化，形狀的各向異性也相同。
根據(jù)例5～8的說明，可知圖10A所示的平面線圈1d可應(yīng)用于本發(fā)明。與圖10B和10C分別示明的平面線圈1e、1f有關(guān)的例子在此略去其說明，平面線圈1e、1f顯然也可用于本發(fā)明。
以上所述的各例如圖2所示，是在基板上設(shè)有磁阻薄板而再于其上疊置線圈的雙層型。磁阻薄板或線圈都是可以增設(shè)的。例如若于基板上按磁阻薄板/線圈/磁阻薄板的順序疊置成三層型，則可使輸出加倍。此外也可按線圈/磁阻薄板/線圈的順序疊置成三層型。還可以在與平面線圈的某個(gè)平面相平行的許多平面上設(shè)置磁阻薄板。下面以例9～12說明三層型的方位計(jì)。
例9由圖16與17示明本發(fā)明的方位計(jì)的例9。這兩個(gè)圖中的與上述圖中相同的部件附以相同的標(biāo)號(hào)。圖16是例9的方位計(jì)的分解透視圖，示明了由平面線圈1和在其兩側(cè)附近平行設(shè)置的磁阻元件面組成的方位計(jì)。平面線圈1與例1～4所說明的相同，具有兩組相互平行的相對(duì)導(dǎo)體邊11與12、13與14，這兩組的相對(duì)導(dǎo)體邊對(duì)至少部分地構(gòu)成長方形(本例中為正方形)的四個(gè)邊，同時(shí)平面線圈1是線圈作數(shù)十次盤卷的結(jié)果。平面線圈面下側(cè)的磁阻元件面上具有四個(gè)磁阻薄板21h、22h、51h、52h，而在上側(cè)的磁阻元件面上則有四個(gè)磁阻薄板31h、32h、41h、42h。這些磁阻薄板的縱向與平面線圈的相對(duì)導(dǎo)體邊的各邊交叉成大于30°而小于90°的角。為便于理解這種關(guān)系，將其電路示意地說明于圖17中。當(dāng)平面線圈中有Ib方向的電流流過時(shí)，與一組相對(duì)導(dǎo)體邊對(duì)的邊11和12交叉的磁阻薄板之中，將X方向的磁場(chǎng)施加給磁阻薄板21h與32h，而將-X方向的磁場(chǎng)施加給磁阻薄板31h與22h。同時(shí)，在與邊13和14交叉的磁阻薄板之中，將Y方向的磁場(chǎng)施加給磁阻薄板41h與52h，而將-Y方向的磁場(chǎng)施加給磁阻薄板51h與42h。這里，施加有反向磁場(chǎng)的磁阻薄板21h與22h、31h與32h、41h與42h、51h與52h分別構(gòu)成了磁阻元件對(duì)2h、3h、4h、5h。各磁阻元件對(duì)的磁阻薄板一方的端部相互連接，同時(shí)對(duì)另一方的端部間施加測(cè)定用電壓Vcc，以從相連接的端部取出中間電位輸出。本例中則是取出中間電位輸出差。
從以上所述可知，與作用到例1中的磁阻元件對(duì)2、3、4與5的外部磁場(chǎng)相同，外部磁場(chǎng)作用于本例中的磁阻元件對(duì)2h、3h、4h與5h。于是能認(rèn)識(shí)到本例的方位計(jì)能與例1的方位計(jì)同樣地測(cè)定方位。
但是，比較圖12與16易知，當(dāng)方位計(jì)的平面大小相同時(shí)，用于圖16中的磁阻薄板的面積與圖2情形的相比加倍。因此，設(shè)薄板的寬度相同，磁阻薄板的電阻也倍增，因而可減小磁阻薄板的電功率消耗。在磁阻薄板各個(gè)的面積相同時(shí)，通過平面線圈1的大小的減小，可以減小平面線圈1的功率消耗。此外，由于構(gòu)成磁阻薄板的窄長形的部分多，而有穩(wěn)定形狀各向異性等優(yōu)點(diǎn)。
例10本發(fā)明的例10示明于圖18與19中。圖18是部件分解透視圖，在平面線圈1的兩側(cè)附近平行地設(shè)有磁阻元件面，在上下的磁阻元件面上的磁阻薄板的排列方式與圖16中的相同。在此，夾持平面線圈各邊的兩個(gè)磁阻薄板21j與22j、31j與32j、41j與42j、51j與52j分別構(gòu)成磁阻元件對(duì)2j、3j、4j與5j。磁阻元件對(duì)2j的兩個(gè)磁阻薄板21j與22j分別配置于線圈邊11的下面與上面，因而當(dāng)有直流電流流過線圈時(shí)，施加反向磁場(chǎng)。同樣，對(duì)磁阻元件對(duì)3j、4j、5j各個(gè)的磁阻薄板31j與32j、41j與42j、51j與52j分別施加有反方向的磁場(chǎng)。各磁阻元件對(duì)的兩個(gè)磁阻薄板的縱向在此圖中為正交的。
在此方位計(jì)中，當(dāng)以地磁的水平分量He與X軸成θ的角度施加磁場(chǎng)時(shí)，由于中間電位輸出差與例9完全相同，故地磁水平分量He與X軸所成的角度θ可由θ＝arctan(Y方向的V/X方的V)求出。
例11本發(fā)明的例11由圖20與21示明。圖20為部件分解透視圖。平面線圈1與圖16的完全相同。在上側(cè)的磁阻元件面上的四個(gè)磁阻薄板22k、31k、42k、51k各自的縱向平行地排列，同時(shí)在下側(cè)的磁阻元件面上的四個(gè)磁阻薄板21k、32k、41k、52k各自的縱向也平行地排列。這種縱向與各線圈邊交叉45°。夾著平面線圈各邊的兩個(gè)磁阻薄板21K與22k、31k與32k、41k與42k、51k與52k分別構(gòu)成磁阻元件對(duì)2k、3k、4k、5k。磁阻元件對(duì)2k的兩個(gè)磁阻薄板21k與22k分別配置于線圈邊11的下面與上面，因而在有直流電流流過線圈時(shí)會(huì)施加反方向的磁場(chǎng)。同樣，對(duì)于磁阻元件對(duì)3k、4k、5k各個(gè)磁阻薄板31k與32k、41k與42k、51k與52k也分別施加有反向磁場(chǎng)。此外，各磁阻元件對(duì)的兩個(gè)磁阻薄板的縱向在此圖中分別正交。
在此方位計(jì)中，在水平分量He與X軸交成θ角下施加磁場(chǎng)時(shí)，中間電位輸出差與第一實(shí)施例全同，因而地磁的水平分量He與X軸交成的角度θ可由θ＝arctan(Y方向的V/X方向的V)求出。
例12本發(fā)明的方位計(jì)的例12以圖22與23示明。圖22為方位計(jì)的分解透視圖，具有磁阻元件面和在其兩側(cè)附近分別平行設(shè)置的兩個(gè)平面線圈1與1′。在磁阻元件面上設(shè)有磁阻薄板21、22；31、32；41、42；51、52。平面線圈1至少有兩對(duì)相互平行的相對(duì)導(dǎo)體邊11與12和13與14，這兩對(duì)相對(duì)的導(dǎo)體邊至少部分地構(gòu)成長方形(在此為正方形)的四個(gè)邊。平面線圈1′至少具有兩對(duì)相互平行的相對(duì)導(dǎo)體邊11′與12′、13′與14′，這兩對(duì)相對(duì)的導(dǎo)體邊至少部分地構(gòu)成長方形(在此為正方形)的四個(gè)邊。例12中所用平面線圈1與磁阻薄板同于例1中所用的。平面線圈1′與平面線圈1實(shí)質(zhì)上雖相同，但電流的流動(dòng)方向相反。
平面線圈1的平行的相對(duì)導(dǎo)體邊對(duì)的線圈邊11與平面線圈1′的平行的相對(duì)導(dǎo)體邊對(duì)的線圈邊11′平行地排列，夾于這些線圈邊之間的磁阻薄板21和32的縱向與線圈邊交叉成大于30°而小于90°且最好是大于45°而小于90°的角，本例中此交角約為45°。相對(duì)導(dǎo)體邊對(duì)的相對(duì)線圈邊12與線圈邊12′平行地排列，夾于這些線圈邊之間的磁阻薄板31與22的縱向同線圈邊交叉成大于30°而小于90°而最好是大于45°而小于90°的角，本例中此交角約為45°。與這些相對(duì)導(dǎo)體邊部正交的線圈邊13與13′平行地排列，夾于這些線圈邊之間的磁阻薄板41與52的縱向與線圈邊交叉成大于30°而小于90°而最好是大于45°而小于90°的角，本例中此交角約為45°。線圈邊13的對(duì)面?zhèn)鹊木€圈邊14與線圈邊13′的對(duì)面?zhèn)?4′平行地排列，夾于這些線圈邊之間的磁阻薄板51與42的縱向同線圈邊交叉成大于30°而小于90°，且最好是大于45°而小于90°的角，本例中此交角約45°。與平面線圈1和1′的各邊交叉的磁阻薄板21和32、31和22、41與52、51和42，它們各自的縱向是不平行的面在此圖中為正交的。此外，與平行相對(duì)導(dǎo)體邊對(duì)的邊以縱向交叉的磁阻薄板21與22構(gòu)成了磁阻元件對(duì)2，磁阻薄板21與22各自的縱向是非平行的，在此圖中為正交的。同樣，與平行的相對(duì)導(dǎo)體邊對(duì)的各邊以縱向交叉的磁阻薄板31和32、41和42、51和52分別構(gòu)成磁阻元件對(duì)3、4與5，而磁阻薄板31和32、41和42、51和52它們各自的縱向相互不平行，在此圖中為正交。構(gòu)成各磁阻元件對(duì)2、3、4與5的磁阻薄板相互之間在一方的端部，本圖中為平面線圈1與1′內(nèi)側(cè)的端部，分別結(jié)合。然后于各磁阻元件對(duì)的另一端部間施加測(cè)定用電壓Vcc以測(cè)定剛才結(jié)合的端部的電位差。
磁阻薄板設(shè)有與平面線圈1和1′相接近的而夾持它的平行面。平面線圈1和1′各自的線圈依同一方向盤卷數(shù)十次，當(dāng)于兩線圈上相互反向地流過直流電流時(shí)，在兩平面線圈面之間的平行面即磁阻元件面上便產(chǎn)生了從線圈內(nèi)向外或從其外向內(nèi)的直流磁場(chǎng)，從而給磁阻元件對(duì)施加了直流磁場(chǎng)。在圖22與23中，于平面線圈1中流過有按時(shí)針走向的電流Ib而于平面線圈1′中流過有反時(shí)針走向的電流-Ib時(shí)，就對(duì)磁阻薄板21、32施加有X方向的磁場(chǎng)，對(duì)磁阻薄板22、31施加了-X方向的磁場(chǎng)，對(duì)磁阻薄板41、52施加了Y方向的磁場(chǎng)，而對(duì)磁阻薄板42、51施加了-Y方向的磁場(chǎng)。當(dāng)于平面線圈1中流過有與上述反向的電流-Ib而于平面線圈1′中流過電流Ib后，則對(duì)各磁阻薄板便施加了與剛才所述反向的磁場(chǎng)?？芍藢?shí)施例的方位計(jì)也能與例1的方位計(jì)同樣地工作。
能夠?qū)⑵矫婢€圈1與1′的電源電路進(jìn)行串聯(lián)或并聯(lián)連接。在由平行的兩個(gè)線圈求磁場(chǎng)強(qiáng)度時(shí)，可以只由一方的線圈獲得同樣大小的磁場(chǎng)而只需一半電流即足以達(dá)到目的。在串聯(lián)情形，兩個(gè)線圈必須的電功率可以是由一個(gè)線圈時(shí)所消耗電功率的一半。
根據(jù)以上詳述，本發(fā)明將平面線圈用于對(duì)磁阻薄板施加飽和磁場(chǎng)與偏置磁場(chǎng)而可由薄膜制作線圈，由此可以制成薄而面積小的方位計(jì)。
根據(jù)本發(fā)明的方位計(jì)，由于能相對(duì)于X方向和Y方向同時(shí)施加磁場(chǎng)來測(cè)定方位，因而可以只用先有技術(shù)的一半次數(shù)來測(cè)定方位。
此外，根據(jù)本發(fā)明的測(cè)定方法，由于是依與所加飽和磁場(chǎng)和偏置磁場(chǎng)方向相反的方向施加預(yù)定大小的偏置磁場(chǎng)，故可增大輸出。
再有，根據(jù)本發(fā)明的方位計(jì)，可以使用電流傳感器、地磁以外的弱磁場(chǎng)傳感器。還可以實(shí)現(xiàn)兼具本發(fā)明的方位計(jì)與加速度傳感器的小型運(yùn)動(dòng)傳感器。本發(fā)明的方位計(jì)由于是小型的，可以組裝到鐘表或便攜式電話機(jī)與手提式計(jì)算機(jī)中，能夠容易地實(shí)現(xiàn)用于方位的位置信息系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.一種方位計(jì)，其中包括具有至少有一對(duì)相互平行的相對(duì)導(dǎo)體邊的平面線圈，而這對(duì)相對(duì)的導(dǎo)體邊則包括第一邊和與之相對(duì)的第二邊；以及在與此平面線圈面相平行且接近的平面上的兩個(gè)磁阻薄板組成的至少一對(duì)磁阻元件對(duì)，而這對(duì)磁阻元件對(duì)則具有第一磁阻薄板和第二磁阻薄板；這對(duì)磁阻元件的第一磁阻薄板具有只與上述相對(duì)導(dǎo)體邊對(duì)的第一邊交叉成大于30°而小于90°角的縱向；這對(duì)磁阻元件的第二磁阻薄板具有只與上述相對(duì)導(dǎo)體邊對(duì)的第二邊交叉成大于30°而小于90°的縱向，此第一磁阻薄板的縱向不與第二磁阻薄板的縱向平行；各個(gè)磁阻薄板以其一方的端部相互電連接，而同時(shí)對(duì)它們的另一方端部間則施加方位測(cè)定用電壓，從上述一方的端部根據(jù)方位取出中間電位。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方位計(jì)，其中上述平面線圈具有兩對(duì)上述的相對(duì)導(dǎo)體邊。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方位計(jì)，其中上述兩對(duì)相對(duì)導(dǎo)體邊至少部分地構(gòu)成長方形的四個(gè)邊。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方位計(jì)，其中具有兩組上述磁阻元件對(duì)，而各磁阻元件對(duì)具有由第一磁阻薄板和第二磁阻薄板組成的兩個(gè)磁阻薄板。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方位計(jì)，其中所述兩組磁阻元件對(duì)的各第一磁阻薄板只與上述相對(duì)導(dǎo)體邊對(duì)的第一邊交叉，所述兩組磁阻元件對(duì)的各第二磁阻薄板的上述相對(duì)導(dǎo)體邊對(duì)的上述第一邊只與相對(duì)的第二邊交叉，同時(shí)與上述相對(duì)導(dǎo)體邊對(duì)的第一邊交叉的第一磁阻薄板的縱向相互為非平行的，而與上述相對(duì)導(dǎo)體邊對(duì)的第二邊交叉的第二磁阻薄板的縱向相互之間也為非平行的。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方位計(jì)，其中上述兩組磁阻元件對(duì)中一組內(nèi)的第一磁阻薄板與上述兩對(duì)的相對(duì)導(dǎo)體邊對(duì)中一對(duì)的第一邊交叉，而此一組的磁阻元件對(duì)的第二磁阻薄板則與此相對(duì)導(dǎo)體邊對(duì)的第二邊交叉，同時(shí)此兩組磁阻元件對(duì)中另一組內(nèi)的第一磁阻薄板同這兩對(duì)相對(duì)導(dǎo)體邊對(duì)中另一對(duì)的第一邊交叉，而這兩組磁阻元件對(duì)中所述另一組內(nèi)的第二磁阻薄板則與這兩對(duì)相對(duì)導(dǎo)體邊對(duì)的所述另一對(duì)的第二邊交叉。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方位計(jì)，其中上述各磁阻薄板的縱向與平面線圈相對(duì)導(dǎo)體邊的一邊交叉成大于45°而小于90°的角。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方位計(jì)，其中對(duì)各個(gè)磁阻元件對(duì)而言，此各個(gè)磁阻薄板的縱向與平面線圈相對(duì)導(dǎo)體邊的一邊交叉角度的偏差在±5°以內(nèi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方位計(jì)，其中上述各磁阻薄板的縱向與平面線圈的相對(duì)導(dǎo)體邊的一邊交叉成約45°的角。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方位計(jì)，其中上述各磁阻元件對(duì)中一方的磁阻薄板的縱向與此相同磁阻元件對(duì)中另一方的磁阻薄板的縱向正交。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方位計(jì)，其中上述各磁阻元件對(duì)中一方的磁阻薄板的縱向與此相同磁阻元件對(duì)中另一方的磁阻薄板的縱向正交。
12.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方位計(jì)，其中具有四組磁阻元件時(shí)，各磁阻元件對(duì)具有由第一磁阻薄板和第二磁阻薄板組成的兩個(gè)磁阻薄板，上述四組磁阻元件對(duì)中兩組內(nèi)的兩個(gè)第一磁阻薄板與上述兩對(duì)的相對(duì)導(dǎo)體邊對(duì)的一對(duì)中之第一邊交叉，這兩組磁阻元件對(duì)的兩個(gè)第二磁阻薄板和與上述相同的這對(duì)相對(duì)導(dǎo)體邊對(duì)的第二邊交叉，同時(shí)上述磁阻元件對(duì)四組中的另兩組內(nèi)兩個(gè)第一磁阻薄板則與另一相對(duì)導(dǎo)體邊對(duì)的第一邊交叉，而該第二組磁阻元件對(duì)中兩個(gè)第二磁阻薄板則與該相對(duì)導(dǎo)體邊對(duì)的第二邊交叉，與平面線圈同一邊交叉的磁阻薄板的縱向相互間為非平行的。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方位計(jì)，其中上述各磁阻薄板的縱向與平面線圈的邊交叉成大于45°而小于90°的角。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方位計(jì)，其中對(duì)各個(gè)磁阻元件對(duì)而言，磁阻薄板與平面線圈的相對(duì)導(dǎo)體邊的一邊交叉角度的偏差在±5°以內(nèi)。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方位計(jì)，其中上述各磁阻薄板的縱向與平面線圈的相對(duì)導(dǎo)體邊的一邊交叉成約45°的角。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方位計(jì)，其中上述各磁阻元件對(duì)一方的磁阻薄板的縱向與此同一磁阻元件對(duì)另一磁阻薄板的縱向正交。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方位計(jì)，其中上述各磁阻元件對(duì)一方的磁阻薄板的縱向與此同一磁阻元件對(duì)另一磁阻薄板的縱向正交。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方位計(jì)，其中上述平面線圈是沿十字形平面外周盤卷的十字形平面線圈具有四對(duì)相對(duì)導(dǎo)體邊，那個(gè)相對(duì)導(dǎo)體邊的各邊則位于十字形平面突出部的側(cè)邊從凸?fàn)铐旤c(diǎn)到凹狀頂點(diǎn)之間，各相對(duì)導(dǎo)體邊對(duì)的第一邊與同一相對(duì)導(dǎo)體邊對(duì)的第二邊平行，此四對(duì)相對(duì)導(dǎo)體邊對(duì)中有兩對(duì)的邊相互平行，而此四對(duì)相對(duì)導(dǎo)體邊對(duì)中另兩對(duì)的邊正交。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方位計(jì)，其中具有兩組上述的磁阻元件對(duì)，各磁組元件對(duì)具有由第一磁阻薄板與第二磁阻薄板組成的兩片磁阻薄板。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方位計(jì)，其中具有四組磁阻元件對(duì)；各磁阻元件對(duì)具有由第一磁阻薄板和第二磁阻薄板組成的兩片磁阻薄板；上述四組磁阻元件對(duì)中兩組之內(nèi)第一磁阻薄板分別與上述相對(duì)導(dǎo)體邊對(duì)四對(duì)中最初兩對(duì)的成為相互平行的相對(duì)導(dǎo)體邊的一邊交叉，而該兩組磁阻元件對(duì)中第二磁阻薄板分別與該最初兩對(duì)中相對(duì)導(dǎo)體邊對(duì)的相互平行相對(duì)導(dǎo)體邊的第二邊交叉；同時(shí)上述四組的磁阻元件對(duì)之中其他兩組的第一磁阻薄板分別同與上述第一相對(duì)導(dǎo)體邊對(duì)正交的上述四對(duì)相對(duì)導(dǎo)體邊對(duì)中其他兩對(duì)相對(duì)導(dǎo)體邊的第一邊交叉，該其他兩組磁阻元件對(duì)的第二磁阻薄板分別與上述四對(duì)相對(duì)導(dǎo)體邊對(duì)中該其他兩對(duì)相對(duì)導(dǎo)體邊的第二邊交叉，十字形平面線圈突出部處的磁阻元件對(duì)的第一磁阻薄板的縱向與相對(duì)突出部處磁阻元件對(duì)的第一磁阻薄板的縱向不平行，此突出部處磁阻元件對(duì)的第二磁阻薄板的縱向與相對(duì)突出部處磁阻元件對(duì)的第二磁阻薄板的縱向成為非平行的。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方位計(jì)，其中上述各磁阻薄板的縱向與平面線圈相對(duì)導(dǎo)體邊的一邊交叉成大于45°和小于90°的角。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方位計(jì)，其中對(duì)各個(gè)磁阻元件對(duì)而言，此各個(gè)磁阻薄板的縱向與平面線圈的相對(duì)導(dǎo)體邊的一邊交叉角度的偏差在±5°以內(nèi)。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方位計(jì)，其中上述各磁阻薄板的縱向與平面線圈的相對(duì)導(dǎo)體邊的一邊交叉成約45°的角。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方位計(jì)，其中上述四組磁阻元件對(duì)各個(gè)的第一磁阻薄板的縱向，同與此第一磁阻薄板交叉的相對(duì)導(dǎo)體邊對(duì)所交叉的同一磁阻元件對(duì)的第二磁阻薄板的縱向正交；而十字形平面線圈突出部處的第一與第二磁阻薄板的各個(gè)縱向則同與此突出部相對(duì)的另一突出部處相對(duì)導(dǎo)體邊的邊交叉的一個(gè)磁阻薄板的縱向正交。
25.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方位計(jì)，其中上述四組磁阻元件對(duì)各自的第一磁阻薄板的縱向，同與此第一磁阻薄板交叉的相對(duì)導(dǎo)體邊對(duì)所交叉的同一磁阻元件對(duì)的第二磁阻薄板的縱向正交；而十字形平面線圈突出部處的第一與第二磁阻薄板的各自的縱向同與此突出部相對(duì)的另一突出部處相對(duì)導(dǎo)體邊的邊交叉的一個(gè)磁阻薄板的縱向正交。
26.一種方位計(jì)，其中包括具有兩對(duì)相互平行的相對(duì)導(dǎo)體邊，這兩對(duì)相對(duì)導(dǎo)體邊是至少部分地構(gòu)成長方形四邊的平面線圈，此相對(duì)導(dǎo)體邊對(duì)由相對(duì)導(dǎo)體邊的第一邊和相對(duì)導(dǎo)體邊的第二邊組成；在此平面線圈面的兩側(cè)具有與此平面線圈平行而接近設(shè)置的兩個(gè)磁阻元件面；各磁阻元件面上有四個(gè)磁阻薄板具有僅與相對(duì)導(dǎo)體邊的一邊交叉成大于30°而小于90°的角；縱向與一對(duì)相對(duì)導(dǎo)體邊交叉同時(shí)互不平行的兩個(gè)磁阻薄板構(gòu)成了一對(duì)具有第一磁阻薄板和第二磁阻薄板的磁阻元件時(shí)，在此第一與第二磁阻薄板上通過沿平面線圈流動(dòng)的DC電流而施加有反向磁場(chǎng)；在磁阻元件對(duì)的磁阻薄板一方的端部相互間電連接，同時(shí)在另一方端部間施加方位測(cè)定用電壓，而從上述一方的端部根據(jù)方位取出中間電位輸出。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方位計(jì)，其中上述各磁阻薄板的縱向與平面線圈相對(duì)導(dǎo)體邊的一邊交叉成大于45°而小于90°的角。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方位計(jì)，其中相對(duì)于各磁阻元件對(duì)而言，此各磁阻薄板的縱向與平面線圈相對(duì)導(dǎo)體邊的一邊交叉角度的偏差在±5°以內(nèi)。
29.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方位計(jì)，其中上述各磁阻薄板的縱向與平面線圈相對(duì)導(dǎo)體邊的一邊交叉成約45°的角。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的方位計(jì)，其中上述各磁阻元件對(duì)一方的磁阻薄板的縱向和與此同一磁阻元件對(duì)另一方的磁阻薄板的縱向正交，同時(shí)，夾持相對(duì)導(dǎo)體邊一邊的兩個(gè)磁阻薄板的縱向相互正交。
31.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方位計(jì)，其中上述各磁阻元件對(duì)一方的磁阻薄板的縱向和與此同一磁阻元件對(duì)另一方的磁阻薄板的縱向正交，同時(shí)，夾持相對(duì)導(dǎo)體邊一邊的兩個(gè)磁阻薄板的縱向相互正交。
32.一種方位計(jì)，其中包括具有磁阻元件面和在此磁阻元件面的兩側(cè)與該面平行而接近設(shè)置的兩個(gè)平面線圈；各平面線圈具有至少兩對(duì)相對(duì)導(dǎo)體邊，這兩對(duì)相對(duì)導(dǎo)體邊至少部分地構(gòu)成長方形的四邊，此相對(duì)導(dǎo)體邊對(duì)由相互平行的相對(duì)導(dǎo)體邊的第一邊和相對(duì)導(dǎo)體邊的第二邊組成；在上述磁阻元件面上具有的兩個(gè)磁阻薄板各以其縱向與上述平面線圈的相對(duì)導(dǎo)體邊的每一邊且只與一邊交叉成大于30°和小于90°的角，該兩個(gè)磁阻薄板在縱向上相互不平行；與上述平面線圈的相對(duì)導(dǎo)體邊對(duì)的第一邊交叉的一個(gè)磁阻薄板和與此相對(duì)導(dǎo)體邊對(duì)的第二邊交叉的磁阻薄板中與上述磁阻薄板在縱向上不平行的一個(gè)磁阻薄板構(gòu)成一組磁阻元件對(duì)；各磁阻元件對(duì)的磁阻薄板一方的端部相互電連接而同時(shí)對(duì)另一方端部間施加方位測(cè)定用電壓，得以從此連接的端部根據(jù)方位取出中間電位。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的方位計(jì)，其中上述各磁阻薄板的縱向與平面線圈的相對(duì)導(dǎo)體邊的一邊交叉成大于45°而小于90°的角。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的方位計(jì)，其中上述磁阻元件面上具有的兩個(gè)磁阻薄板以其縱向與上述平面線圈的相對(duì)導(dǎo)體邊對(duì)的各一邊且只與一邊交叉成約45°的角，這兩個(gè)磁阻薄板相互以其縱向正交；而上述磁阻元件對(duì)的兩個(gè)磁阻薄板的縱向相互正交。
35.一種方位測(cè)定方法，此方法采用的測(cè)定器包括具有兩對(duì)相互平行的相對(duì)導(dǎo)體邊的平面線圈而其相對(duì)導(dǎo)體邊對(duì)由相對(duì)導(dǎo)體邊的第一邊與第二邊組成；位于與此平面線圈面平行且接近的面上的兩個(gè)磁阻薄板組成的至少一組磁阻元件對(duì)，而此磁阻元件對(duì)則具有第一磁阻薄板和第二磁阻薄板；上述磁阻元件對(duì)的第一磁阻薄板具有只與上述相對(duì)導(dǎo)體邊對(duì)的第一邊交叉成大于30°而小于90°角的縱向；上述磁阻元件對(duì)的第二磁阻薄板具有只與上述相對(duì)導(dǎo)體邊對(duì)的第二邊交叉成大于30°而小于90°的角的縱向，同時(shí)此第一磁阻薄板的縱向與第二磁阻薄板的縱向成為非平行的；且各磁阻薄板以其一方的端部相互之間進(jìn)行電連接；在這樣結(jié)構(gòu)的測(cè)定器中，使第一直流電流流過上述平面線圈，上述磁阻薄板的磁化至少會(huì)使縱向飽和大小的直流磁場(chǎng)施加給磁阻薄板；使與第一直流電流反向的預(yù)定大小的第一偏置直流電流流過上述平面線圈，在與磁阻薄板的縱向的正交方向上施加偏置直流磁場(chǎng)期間，于磁阻元件對(duì)的磁阻薄板另一方的端部之間施加方位測(cè)定用電壓，從上述連接的端部取出第一中間電位；然后使與第一直流電流反向的第二直流電流流過平面線圈，令磁阻薄板的磁化至少令使縱向飽和大小的直流磁場(chǎng)施加給磁阻薄板；使與第二直流電流反向的預(yù)定大小的第二偏置直流電流流過上述平面線圈，在與磁阻薄板的縱向的正交方向上施加偏置直流磁場(chǎng)期間，于磁阻元件對(duì)的磁阻薄板另一方的端部之間施加測(cè)定用電壓，而從上述連接的端部取出第二中間電位；再求出此第一與第二中間電位的差，基于此而求出方位。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的測(cè)定方法，其中上述測(cè)定器具有由磁阻薄板組成的兩組磁阻元件對(duì)；這兩組磁阻元件對(duì)的兩個(gè)第一磁阻薄板具有只與上述相對(duì)導(dǎo)體邊對(duì)的第一邊交叉成大于30°而小于90°的角的縱向；上述兩組磁阻元件對(duì)的兩個(gè)第二磁阻薄板具有與上述相對(duì)導(dǎo)體邊對(duì)的第二邊交叉成大于30°而小于90°的角的縱向，同時(shí)此第一磁阻薄板的縱向與第二磁阻薄板的縱向?yàn)榉瞧叫械?，且與此相對(duì)導(dǎo)體邊對(duì)交叉的第一與第二磁阻薄板的縱向相互不平行；于是可以替換此第一和第二中間電位而取出兩組磁阻元件對(duì)之間的第一中間電位差與第二中間電位差，再求出此第一與第二中間電位差之差，據(jù)此求出方位。
37.根據(jù)權(quán)利要求35所述的方位測(cè)定方法，其中上述測(cè)定器具有四組磁阻元件對(duì)而各磁阻元件對(duì)則有由第一磁阻薄板和第二磁阻薄板組成的兩個(gè)磁阻薄板；此四組磁阻元件對(duì)中兩組內(nèi)的二個(gè)第一磁阻薄板只與上述兩對(duì)相對(duì)導(dǎo)體邊對(duì)中一對(duì)的第一邊交叉，而這兩組的磁阻元件對(duì)中兩個(gè)第二磁阻薄板則只與適才所述相對(duì)導(dǎo)體邊對(duì)的第二邊交叉，同時(shí)，此四組磁阻元件對(duì)中另兩組內(nèi)兩個(gè)第一磁阻薄板則只與另一相對(duì)導(dǎo)體邊對(duì)的第一邊交叉，而此另兩組的磁阻元件對(duì)內(nèi)的兩個(gè)第二磁阻薄板則只與該另一相對(duì)導(dǎo)體邊對(duì)的第二邊交叉；與平面線圈的相同邊交叉的磁阻薄板的縱向相互不平行；于是可取代此第一與第二中間電位，取出兩組磁阻元件對(duì)之間第一中間電位差與第二中間電位差；再求出此第一與第二中間電位差之差，基于此來求出方位。
38.根據(jù)權(quán)利要求37所述的方位測(cè)定方法，其中上述各磁阻薄板的縱向與平面線圈的相對(duì)導(dǎo)體邊的一邊交叉成大于45°而小于90°的角。
39.根據(jù)權(quán)利要求37所述的方位測(cè)定方法，其中上述各磁阻薄板的縱向與平面線圈的相對(duì)導(dǎo)體邊的一邊交叉成約45°的角。
40.根據(jù)權(quán)利要求37所述的方位測(cè)定方法，其中上述平面線圈構(gòu)成長方形，同時(shí)各磁阻元件對(duì)一方的磁阻薄板的縱向與另一方磁阻薄板的縱向正交，而與平面線圈同一邊交叉的磁阻薄板相互間的縱向也相互正交。
41.根據(jù)權(quán)利要求39所述的方位測(cè)定方法，其中平面線圈構(gòu)成長方形，同時(shí)各磁阻元件對(duì)一方的磁阻薄板的縱向與另一方磁阻薄板的縱向正交，而與平面線圈同一邊交叉的磁阻薄板相互間的縱向也相互正交。
全文摘要
所公開的方位計(jì)具有用于施加偏置磁場(chǎng)的薄膜平面線圈以及與此線圈的相對(duì)導(dǎo)體邊交叉設(shè)置的至少一對(duì)磁阻元件對(duì)(設(shè)為第一與第二磁阻薄板)。此平面線圈具有至少一對(duì)相對(duì)導(dǎo)體邊(設(shè)為第一與第二邊)。此第一磁阻薄板與此第一邊交叉成大于30°而小于90°的角。此第二磁阻薄板與此第二邊交叉成大于30°而小于90°的角。在對(duì)磁阻薄板分別施加正反方向的偏置磁場(chǎng)的同時(shí),測(cè)定磁阻元件對(duì)的中間電位,根據(jù)此兩中間電位的差而檢測(cè)出方位。
文檔編號(hào)G01R33/02GK1369689SQ0210339
公開日2002年9月18日 申請(qǐng)日期2002年2月4日 優(yōu)先權(quán)日2001年2月6日
發(fā)明者阿部泰典, 下江治, 諸野脅幸昌, 板橋弘光, 美馬宏行, 原田仁 申請(qǐng)人:日立金屬株式會(huì)社