專(zhuān)利名稱(chēng)：對(duì)傳感器設(shè)備的輸入信號(hào)的調(diào)制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于輸入信號(hào)產(chǎn)生傳感器信號(hào)的傳感器設(shè)備以及一種測(cè)量輸入信號(hào)的物理特性的方法。具體地，本發(fā)明涉及一種各向異性磁阻傳感器以及一種利用各向異性磁阻傳感器來(lái)測(cè)量磁場(chǎng)的方法。
背景技術(shù)：
測(cè)量工程是與確定對(duì)象的特定物理特性的量值的過(guò)程有關(guān)的電子工程領(lǐng)域。對(duì)象的特定物理特性例如可以是電磁體的磁場(chǎng)大小或者幾何對(duì)象的長(zhǎng)度。這種類(lèi)型的過(guò)程通常被稱(chēng)作測(cè)量，用于執(zhí)行測(cè)量的技術(shù)設(shè)備被稱(chēng)作傳感器設(shè)備。對(duì)感興趣物理特性的量值進(jìn)行測(cè)量的傳感器設(shè)備輸出電信號(hào)，電信號(hào)是直接可解釋的，并且實(shí)現(xiàn)對(duì)所測(cè)量的量值的直接結(jié)論。為此，所測(cè)量的量值與電子輸出信號(hào)的量值應(yīng)當(dāng)在數(shù)學(xué)上彼此成比例。這被稱(chēng)作線性條件，應(yīng)當(dāng)在感興趣物理特性的大范圍量值上給出所述線性條件。在測(cè)量磁場(chǎng)的情況下，如果要測(cè)量的磁場(chǎng)的量值加倍，則傳感器設(shè)備應(yīng)當(dāng)將其輸出信號(hào)的量值加倍。除了線性條件以外，對(duì)傳感器設(shè)備的要求還由其應(yīng)用領(lǐng)域來(lái)限定。因?yàn)閭鞲衅髟O(shè)備不會(huì)影響任何機(jī)械工作，例如發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)或熔化爐加熱，所以由于傳感器設(shè)備占用寶貴的空間，傳感器設(shè)備的實(shí)際存在通常是非預(yù)期的。因此，傳感器設(shè)備必須被構(gòu)造為盡可能地小，以不限制機(jī)器的預(yù)期技術(shù)效果。此外，在應(yīng)用領(lǐng)域中，傳感器設(shè)備易受到對(duì)測(cè)量有影響的許多外部物理干擾，降低了輸出信號(hào)的質(zhì)量并且使輸出信號(hào)的解釋復(fù)雜化。為了提供上述傳感器設(shè)備的示例，在下文中，更詳細(xì)討論磁場(chǎng)傳感器。磁場(chǎng)傳感器在測(cè)量工程領(lǐng)域占據(jù)重要位置，這是由于磁場(chǎng)傳感器允許無(wú)接觸測(cè)量，并且對(duì)聲學(xué)噪聲和污染不敏感。磁場(chǎng)傳感器可以被劃分成基于磁場(chǎng)產(chǎn)生電壓的電感性傳感器、基于磁場(chǎng)具有可變電阻的場(chǎng)板傳感器、以及基于磁場(chǎng)改變其磁性取向的韋根傳感器。電感性傳感器的示例可以是霍爾傳感器，通過(guò)基于磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)載流導(dǎo)體中的電流來(lái)產(chǎn)生電壓。場(chǎng)板傳感器的應(yīng)用在測(cè)量工程領(lǐng)域非常廣泛。場(chǎng)板傳感器用作旋轉(zhuǎn)速度和旋轉(zhuǎn)角度傳感器、開(kāi)關(guān)、無(wú)接觸控制電阻器以及用于直流電的零電勢(shì)測(cè)量。通常，場(chǎng)板傳感器具有二次特性。即，如果場(chǎng)板傳感器所暴露于的磁場(chǎng)加倍，則場(chǎng)板傳感器的電阻降低至四分之一。通常，場(chǎng)板傳感器的偏置點(diǎn)位于場(chǎng)板傳感器的特性的峰值處。這降低了對(duì)小磁場(chǎng)的靈敏度，因?yàn)閳?chǎng)板傳感器不會(huì)產(chǎn)生圍繞其峰值的可檢測(cè)延長(zhǎng)部分。針對(duì)場(chǎng)板傳感器的靈敏度提出了多種解決方案。在第一種解決方案中，通過(guò)施加偏移，人工地將偏置點(diǎn)移動(dòng)到峰值之外。盡管提高了靈敏度，但是必須從輸出信號(hào)中抵消偏移。該偏移抵消要求復(fù)雜且成本高的抵消算法，這限制了場(chǎng)板傳感器的總體性能。此外，由于使用壽命和溫度漂移，偏移不是恒定的，并因此對(duì)傳感器設(shè)備的測(cè)量質(zhì)量有很大影響。在另一種解決方案中，通過(guò)向場(chǎng)板傳感器添加其他機(jī)械特征，來(lái)改變場(chǎng)板傳感器本身的特性。這樣的機(jī)械特征例如可以被稱(chēng)作Barber電極。這里不進(jìn)行關(guān)于Barber電極的技術(shù)背景的詳細(xì)描述，這些解決方案增加了場(chǎng)板傳感器的復(fù)雜度，使得這些類(lèi)型的傳感器不僅是空間密集的而且制造成本高?？傊?，傳感器設(shè)備必須靈敏、尺寸小以及對(duì)外部物理干擾有抵抗力。從磁板場(chǎng)傳感器的示例可以看出，這些條件不能同時(shí)實(shí)現(xiàn)。如果利用技術(shù)手段調(diào)節(jié)這些條件之一，則另一條件就會(huì)變差。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種用于產(chǎn)生傳感器信號(hào)的傳感器設(shè)備，以及一種測(cè)量輸入信號(hào)的物理特性的方法，該方法減小了傳感器設(shè)備的尺寸并且提高了傳感器設(shè)備的靈敏度和魯棒性。該目的可以通過(guò)獨(dú)立權(quán)利要求來(lái)實(shí)現(xiàn)。其他實(shí)施例是從屬權(quán)利要求的主題。本發(fā)明的基本構(gòu)思是得益于從通信工程領(lǐng)域獲知的載波信號(hào)。詳細(xì)地，提出將要測(cè)量的物理特性(在下文中被稱(chēng)作輸入信號(hào))的量值調(diào)制到周期信號(hào)上，所述周期信號(hào)起到載波信號(hào)的作用。在通信工程領(lǐng)域，將信息信號(hào)調(diào)制到載波信號(hào)上，以使要傳輸?shù)男盘?hào)適合于傳輸信道的物理特性。本發(fā)明基于將傳感器設(shè)備視為傳輸信道的構(gòu)思。因此，通過(guò)將輸入信號(hào)調(diào)制到周期信號(hào)上，可以使輸入信號(hào)適合于傳感器設(shè)備的物理特性。因此，本發(fā)明提出了一種用于基于輸入信號(hào)來(lái)產(chǎn)生傳感器信號(hào)的傳感器設(shè)備。傳感器設(shè)備包括信號(hào)產(chǎn)生裝置和傳感器裝置。信號(hào)產(chǎn)生裝置輸出與輸入信號(hào)相同類(lèi)型的周期信號(hào)。即，如果例如輸入信號(hào)是磁場(chǎng)，則周期信號(hào)也是磁場(chǎng)。此外，信號(hào)產(chǎn)生裝置將輸入信號(hào)與周期信號(hào)混合，并且產(chǎn)生混合信號(hào)。傳感器裝置現(xiàn)在檢測(cè)混合信號(hào)，并且基于混合信號(hào)的內(nèi)部特性來(lái)產(chǎn)生檢測(cè)信號(hào)?？梢岳门c通信工程領(lǐng)域中使用的技術(shù)相同技術(shù)(例如，通過(guò)解調(diào))來(lái)直接解釋該檢測(cè)信號(hào)。信號(hào)產(chǎn)生裝置是小技術(shù)元件，極為不顯著地提高了傳感器設(shè)備的復(fù)雜度，并且在技術(shù)上很小地增大了傳感器設(shè)備。此外，輸入信號(hào)可以適合于傳感器設(shè)備的內(nèi)部特性，具體地適合于傳感器裝置的內(nèi)部特性。另一方面，這允許將輸入信號(hào)的檢測(cè)移至傳感器設(shè)備的特性曲線的一部分，其中特性曲線不僅是線性的而且非常陡峭。換言之，通過(guò)調(diào)制輸入信號(hào)，可以提高傳感器裝置的靈敏度。另一方面，還實(shí)現(xiàn)了噪聲降低，這是由于調(diào)制將輸入信號(hào)變換到頻譜部分中，在頻譜部分中噪聲影響較小?？傊?，本發(fā)明提供了 一種小型、靈敏且魯棒的傳感器設(shè)備。本發(fā)明尤其適合于應(yīng)用在磁場(chǎng)傳感器領(lǐng)域。因此，由于場(chǎng)板傳感器尤其是各向異性磁阻傳感器具有二次特性曲線，因此本發(fā)明可以特別有效地提高場(chǎng)板傳感器的靈敏度， 同時(shí)減小場(chǎng)板傳感器所需的空間并且提高場(chǎng)板傳感器的魯棒性。對(duì)輸入信號(hào)與周期信號(hào)進(jìn)行混合的最佳方式是通過(guò)疊加將輸入信號(hào)調(diào)制到周期信號(hào)上。這使得能夠?qū)z測(cè)信號(hào)進(jìn)行容易且方便的頻譜處理，從而便于檢測(cè)信號(hào)的頻譜解釋。此外，輸入信號(hào)與周期信號(hào)的疊加可以在無(wú)需其他技術(shù)手段的情況下實(shí)現(xiàn)，因此很簡(jiǎn)單。本發(fā)明可以被實(shí)現(xiàn)為片上系統(tǒng)，因此非常適合于提供小尺寸的傳感器設(shè)備，例如實(shí)現(xiàn)為現(xiàn)代技術(shù)應(yīng)用中的旋轉(zhuǎn)速度傳感器。在優(yōu)選實(shí)施例中，信號(hào)產(chǎn)生器還可以產(chǎn)生時(shí)間偏移的周期信號(hào)，其中輸入信號(hào)也被調(diào)制到偏移的周期信號(hào)上，以產(chǎn)生偏移的混合信號(hào)。因此，傳感器裝置不僅產(chǎn)生檢測(cè)信號(hào)而且產(chǎn)生偏移的檢測(cè)信號(hào)。通過(guò)產(chǎn)生兩個(gè)不同的周期信號(hào)并因此產(chǎn)生兩個(gè)不同的檢測(cè)信
5號(hào)，存在可以相互驗(yàn)證以識(shí)別檢測(cè)誤差或其他的兩個(gè)信號(hào)。在周期信號(hào)與偏移的周期信號(hào)之間的時(shí)間偏移為180°的情況下，該實(shí)施例最適用。這意味著，兩個(gè)產(chǎn)生的周期具有相同形狀但不同的符號(hào)。因此，能夠以特別方便的方式來(lái)驗(yàn)證兩個(gè)信號(hào)。對(duì)于根據(jù)先前實(shí)施例的傳感器設(shè)備可以存在兩種不同的技術(shù)實(shí)現(xiàn)。在第一種實(shí)現(xiàn)中，傳感器裝置可以包括兩個(gè)不同的傳感器頭。第一傳感器頭用于基于混合信號(hào)來(lái)產(chǎn)生檢測(cè)信號(hào)，第二傳感器頭用于產(chǎn)生偏移的檢測(cè)信號(hào)。這允許以最小信息損耗來(lái)產(chǎn)生兩個(gè)檢測(cè)信號(hào)。在第一傳感器頭和第二傳感器頭具有相同物理特性并且被布置為在公共層中彼此嚙合的情況下，第一種實(shí)現(xiàn)最適用。不僅由于在公共層上布置而使這種實(shí)現(xiàn)所需的空間縮減到最小，而且由于兩個(gè)傳感器頭相同，還允許有效的誤差檢測(cè)。在第二種實(shí)現(xiàn)中，兩個(gè)傳感器信號(hào)可以通過(guò)復(fù)用來(lái)產(chǎn)生。這意味著，切換裝置可以交替地允許傳感器裝置基于混合信號(hào)產(chǎn)生檢測(cè)信號(hào)，以及基于偏移的混合信號(hào)產(chǎn)生偏移的檢測(cè)信號(hào)?？梢曰谝话銛?shù)學(xué)方法使產(chǎn)生的檢測(cè)信號(hào)中的間斷點(diǎn)連續(xù)。由于第二種實(shí)現(xiàn)僅需要一個(gè)傳感器頭，因此可以進(jìn)一步縮減傳感器設(shè)備所需的空間。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，可以省略對(duì)周期信號(hào)進(jìn)行偏移以產(chǎn)生兩個(gè)不同周期信號(hào)的步驟。這可以通過(guò)對(duì)檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行采樣來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此，第一采樣單元在第一采樣時(shí)間點(diǎn)處對(duì)檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行采樣，第二采樣單元在第二采樣時(shí)間點(diǎn)處對(duì)檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行采樣。其中， 第一和第二采樣點(diǎn)互不相同。由于不需要產(chǎn)生兩個(gè)不同的周期信號(hào)，也不需要產(chǎn)生兩個(gè)不同的混合信號(hào)，因此本實(shí)施例可以進(jìn)一步減小本發(fā)明所需的空間。如果用于第一采樣單元的采樣點(diǎn)得自于周期信號(hào)的最大值，而用于第二采樣單元的采樣點(diǎn)得自于周期信號(hào)的最小值，則可以達(dá)到最佳的結(jié)果。這保證兩個(gè)采樣后的檢測(cè)信號(hào)在時(shí)間上彼此偏移180°。如果通過(guò)產(chǎn)生兩個(gè)不同檢測(cè)信號(hào)來(lái)實(shí)施本發(fā)明，則求和單元可以對(duì)這兩個(gè)信號(hào)進(jìn)行求和。該方法在這兩個(gè)信號(hào)之間的偏移為180°的情況下特別有效。這擦除了檢測(cè)信號(hào)中由于利用周期信號(hào)來(lái)調(diào)制輸入信號(hào)而出現(xiàn)的至少一些頻譜分量。因此，求和單元可以便于檢測(cè)信號(hào)的后續(xù)解釋?zhuān)⑶医档土藗鞲衅髟O(shè)備的復(fù)雜度。在180°的時(shí)間延遲下，上述擦除效果尤其有效。然而，在大于或小于180°的時(shí)間延遲下，也可以考慮擦除效果。附加或備選地，解調(diào)單元可以用于去除周期信號(hào)的至少一部分。這樣的解調(diào)單元由乘法器來(lái)簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)，乘法器將周期信號(hào)本身與檢測(cè)信號(hào)或求和后的檢測(cè)信號(hào)相乘。為了進(jìn)一步提高檢測(cè)信號(hào)的可解釋性，可以應(yīng)用比較器單元，以相對(duì)于閾值來(lái)驗(yàn)證檢測(cè)信號(hào)或求和后的檢測(cè)信號(hào)。這樣的過(guò)程在傳感器應(yīng)用中是有效的，其中輸入信號(hào)具有周期形狀，對(duì)時(shí)間偏移的頻率而不是時(shí)間偏移的幅度感興趣。為了從檢測(cè)信號(hào)或求和后的檢測(cè)信號(hào)中去除噪聲分量，比較器裝置可以是施密特觸發(fā)器。本發(fā)明還提出了一種確定輸入信號(hào)的物理特性的量值的方法。因此，產(chǎn)生與輸入信號(hào)類(lèi)型相同的周期信號(hào)。此外，優(yōu)選地通過(guò)疊加對(duì)周期信號(hào)和輸入信號(hào)進(jìn)行混合。最后， 基于輸入信號(hào)和例如傳感器裝置的特性曲線來(lái)產(chǎn)生檢測(cè)信號(hào)。該方法與上述傳感器設(shè)備具有相同的優(yōu)點(diǎn)和技術(shù)效果。此外，上述附加的設(shè)備特征均可以引入上述方法中作為方法特征。
以下參照附圖中所示的實(shí)施例通過(guò)非限制示例更詳細(xì)描述本發(fā)明。


圖1示出了 AMR-傳感器的特性曲線；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的傳感器設(shè)備；圖3示出了對(duì)檢測(cè)信號(hào)的頻譜分量加以討論的圖；圖4示出了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的傳感器設(shè)備；圖5示出了根據(jù)第二實(shí)施例的傳感器設(shè)備的傳感器頭；圖6示出了根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的傳感器設(shè)備；圖7示出了根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的傳感器設(shè)備；圖8示出了說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的傳感器設(shè)備的采樣原理的圖；以及圖9示出了說(shuō)明基于輸入信號(hào)和周期信號(hào)來(lái)產(chǎn)生可解釋的傳感器信號(hào)的圖。
具體實(shí)施例方式為了更詳細(xì)的討論根據(jù)本發(fā)明的傳感器設(shè)備，各向異性磁阻傳感器(AMR傳感器) 應(yīng)被看作是示例。AMR傳感器是基于所施加的磁場(chǎng)H來(lái)改變其電阻R的場(chǎng)板傳感器。因此， AMR傳感器的輸入信號(hào)是磁場(chǎng)H，輸出信號(hào)是根據(jù)AMR傳感器的電阻R而改變的電流或電壓?；趫D1，應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步詳細(xì)討論AMR傳感器的特性。作為多數(shù)電子元件，AMR傳感器可以由其特性曲線110來(lái)描述，特性曲線110表示電子元件根據(jù)所施加的輸入信號(hào)來(lái)改變其輸出信號(hào)的能力。ARM傳感器具有負(fù)拋物線作為特性曲線110。換言之，AMR傳感器以二次方式來(lái)基于所施加的磁場(chǎng)H改變其電阻R。AMR傳感器具有另一偏置點(diǎn)130，偏置點(diǎn)130表示在沒(méi)有施加輸入信號(hào)的情況下電子器件的輸出信號(hào)。因此，AMR傳感器的偏置點(diǎn)130指示在沒(méi)有施加磁場(chǎng)H的情況下AMR傳感器的電阻R，并且該偏置點(diǎn)130位于特性曲線110的最大值處。為了示例性討論AMR傳感器的操作，應(yīng)當(dāng)施加交變磁場(chǎng)120。該交變磁場(chǎng)120具有正弦曲線形狀，如圖1的特性曲線110下方的時(shí)間-磁場(chǎng)圖所示。在施加交變磁場(chǎng)120之后，AMR傳感器的電阻R沿著特性曲線110周期性移動(dòng)。在圖1中，示出了特定延長(zhǎng)點(diǎn)140， 特定延長(zhǎng)點(diǎn)140指示在磁場(chǎng)HUtl)下在特定時(shí)間點(diǎn)、發(fā)生電阻Ratl)。為了保持圖1清楚布置，延長(zhǎng)點(diǎn)140的磁場(chǎng)Hatl)不適合于交變磁場(chǎng)120的正弦曲線的任何延長(zhǎng)部分?；谔匦郧€120，傳統(tǒng)AMR傳感器的一些缺點(diǎn)變得明顯，使AMR傳感器的技術(shù)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜。最嚴(yán)重的問(wèn)題之一是由AMR傳感器的拋物特性曲線120和在拋物特性曲線120的最大值處的AMR傳感器的偏置點(diǎn)130給出的AMR傳感器的有限靈敏度。如圖1所見(jiàn)，在僅施加非常小的磁場(chǎng)H的情況下，ARM傳感器的電阻R在偏置點(diǎn)周?chē)３謳缀鹾愣?。因此，傳統(tǒng)AMR傳感器不適合于測(cè)量小磁場(chǎng)H。此外，如果AMR傳感器受到外部影響，從特性曲線110的最大值向外移動(dòng)偏置點(diǎn) 130，則AMR傳感器的特性根據(jù)移動(dòng)的方向而改變。然而，由于該方向通常是不明確的，因此不能明確AMR傳感器具有正特性(其中，AMR傳感器的電阻R基于所施加的磁場(chǎng)H的增大而增大)還是負(fù)特性(其中，AMR傳感器的電阻R基于所施加的磁場(chǎng)H的增大而減小)。這
7種不明確的條件是AMR傳感器的測(cè)量結(jié)果的分析和解釋變得復(fù)雜。為了消除偏置點(diǎn)130的不適合定位，已經(jīng)提出了將偏置點(diǎn)任意移動(dòng)到AMR傳感器的特性曲線110的另一點(diǎn)。這可以通過(guò)施加偏移或者通過(guò)修改技術(shù)約束來(lái)實(shí)現(xiàn)。然而，這兩種解決方案都有缺點(diǎn)，這些缺點(diǎn)造成了缺陷的來(lái)源和/或AMR傳感器的更復(fù)雜結(jié)構(gòu)。偏移的施加通常不僅涉及溫度和使用壽命漂移，而且使用于后處理的AMR傳感器的輸出信號(hào)的放大變得復(fù)雜。因此，通常通過(guò)復(fù)雜且高成本的偏移抵消算法來(lái)抵消偏移。對(duì)AMR傳感器的技術(shù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行修改(例如，使用Barber電極)也不合適，這是由于附加的技術(shù)特征不僅增大了 AMR傳感器的尺寸而且提高了制造成本。通過(guò)向AMR傳感器應(yīng)用本發(fā)明的構(gòu)思，可以提高AMR傳感器的靈敏度和魯棒性，同時(shí)降低AMR傳感器的尺寸和制造成本。圖2示出了根據(jù)本發(fā)明使用AMR傳感器220、230來(lái)測(cè)量磁場(chǎng)Hm的測(cè)量布置200。 測(cè)量布置200包括磁源210、作為磁場(chǎng)發(fā)生器220的信號(hào)產(chǎn)生裝置和作為AMR傳感器頭230 的傳感器裝置。磁源210激勵(lì)要由AMR傳感器220、230測(cè)量的磁測(cè)量場(chǎng)Hm。磁場(chǎng)發(fā)生器220激勵(lì)與要測(cè)量的信號(hào)相同類(lèi)型的周期信號(hào)。因此，所激勵(lì)的周期信號(hào)是周期磁場(chǎng)禮。磁測(cè)量場(chǎng) Hffl和周期磁場(chǎng)He均指向AMR傳感器頭230。這作用在于在傳感器頭230上施加兩個(gè)磁場(chǎng) Hffl, He之前，將Hm、He加到一起。換言之，通過(guò)對(duì)兩個(gè)磁場(chǎng)Hm、He進(jìn)行求和，將磁測(cè)量場(chǎng)Hm調(diào)制到周期磁場(chǎng)He上。在非?；镜膶?shí)施例中，磁場(chǎng)發(fā)生器220可以由電流源220和激勵(lì)線圈223構(gòu)成。 為了通過(guò)激勵(lì)線圈223激勵(lì)周期磁場(chǎng)He，電流源222輸出周期激勵(lì)電流Ie,并且將該激勵(lì)電流Ie提供給激勵(lì)線圈223。AMR傳感器頭230由AMR傳感器元件232和恒定電流源231構(gòu)成。恒定電流源231 驅(qū)動(dòng)恒定電流Ia通過(guò)AMR傳感器元件232。這實(shí)現(xiàn)了 AMR傳感器元件232處的測(cè)量電壓 Ua，其中，測(cè)量電壓Ua的大小取決于AMR傳感器元件232的電阻R。由于該電阻R受到磁測(cè)量場(chǎng)Hm和周期磁場(chǎng)H6之和的影響，電阻R以及因此測(cè)量電壓Ua直接包括與磁測(cè)量場(chǎng)Hm和周期磁場(chǎng)H6之和的大小有關(guān)的信息。此外，由于已知周期磁場(chǎng)H6的形狀和AMR傳感器元件 232的特性曲線110，可以基于所獲得的測(cè)量電壓Ua直接計(jì)算磁測(cè)量場(chǎng)Hm。為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，不必強(qiáng)制測(cè)量測(cè)量電壓Ua，而是確定AMR傳感器元件232的電阻 R0可以通過(guò)將恒定電壓源施加到AMR傳感器頭230來(lái)實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，其中AMR傳感器230測(cè)量通過(guò)AMR傳感器頭232的電流。還可以應(yīng)用用于測(cè)量電阻的更復(fù)雜電子電路。例如，存在類(lèi)似惠特斯通電橋的電橋電路。接著，基于圖3，應(yīng)當(dāng)簡(jiǎn)短地解釋如何基于所測(cè)量的電阻R確定磁測(cè)量場(chǎng)Hm。假定磁測(cè)量場(chǎng)Hm和周期磁場(chǎng)H6均是周期性的，磁測(cè)量場(chǎng)Hm可以由以下公式描述
權(quán)利要求
1.一種基于輸入信號(hào)(Hm)產(chǎn)生測(cè)量信號(hào)(Ua)的傳感器設(shè)備，包括信號(hào)發(fā)生裝置020)，用于產(chǎn)生與輸入信號(hào)(Hm)相同類(lèi)型的周期信號(hào)αυ，并且用于基于輸入信號(hào)(Hm)和周期信號(hào)ου產(chǎn)生混合信號(hào)；以及傳感器裝置030)，用于基于混合信號(hào)和傳感器裝置(230)的特性曲線(110)來(lái)產(chǎn)生測(cè)量信號(hào)(Ua)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器設(shè)備，其中，輸入信號(hào)(Hm)是磁場(chǎng)，傳感器裝置(230) 是磁場(chǎng)傳感器，優(yōu)選地是各向異性磁阻傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的傳感器設(shè)備，其中，信號(hào)發(fā)生器(220)適合于通過(guò)將輸入信號(hào)(Hm)調(diào)制到周期信號(hào)OU上來(lái)產(chǎn)生混合信號(hào)，其中，調(diào)制方案優(yōu)選地是疊加。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的傳感器設(shè)備，其中，傳感器設(shè)備(200)被實(shí)現(xiàn)為片上系統(tǒng)。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的傳感器設(shè)備，其中信號(hào)發(fā)生裝置(220)適合于產(chǎn)生偏移的周期信號(hào)(He,inv)，偏移的周期信號(hào)(He,inv)優(yōu)選地相對(duì)于周期信號(hào)OU偏移了 180°，以及基于偏移的周期信號(hào)(U和輸入信號(hào)(Hm)，優(yōu)選地通過(guò)疊加偏移的周期信號(hào)(Heanv) 和輸入信號(hào)(Hm)，來(lái)產(chǎn)生偏移的混合信號(hào)；以及傳感器裝置適合于輸出測(cè)量信號(hào)(Ua)作為檢測(cè)信號(hào)(Us)，以及基于偏移的混合信號(hào)和傳感器裝置Ο20)的特性曲線(110)來(lái)產(chǎn)生偏移的檢測(cè)信號(hào)(Us, inv) °
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的傳感器設(shè)備，其中，傳感器裝置(220)包括第一傳感器頭G30)，用于基于混合信號(hào)和第一特性曲線來(lái)產(chǎn)生檢測(cè)信號(hào)(Us)；以及第二傳感器頭G60)，用于基于偏移的混合信號(hào)和第二特性曲線來(lái)產(chǎn)生偏移的檢測(cè)信巧(Us, inv)，其中，第一特性曲線和第二特性曲線優(yōu)選地相同。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的傳感器設(shè)備，其中，第一傳感器頭(430)和第二傳感器頭 (460)被布置在公共層中，并且彼此嚙合。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的傳感器設(shè)備，其中，傳感器裝置(220)適合于通過(guò)對(duì)混合信號(hào)和偏移的混合信號(hào)進(jìn)行復(fù)用，來(lái)產(chǎn)生檢測(cè)信號(hào)(Us)和偏移的檢測(cè)信號(hào)(Us,inv)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至4之一所述的傳感器設(shè)備，包括采樣單元(710、720)，采樣單元 (710,720)用于通過(guò)在第一采樣點(diǎn)(820)對(duì)測(cè)量信號(hào)(Ua)進(jìn)行采樣，來(lái)產(chǎn)生檢測(cè)信號(hào)(Us)， 通過(guò)在第二采樣點(diǎn)(810)對(duì)測(cè)量信號(hào)(Ua)進(jìn)行采樣，來(lái)產(chǎn)生偏移的檢測(cè)信號(hào)(Us,inv)， 其中，第一采樣點(diǎn)(820)和第二采樣點(diǎn)(810)優(yōu)選地在時(shí)間上不同。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的傳感器設(shè)備，其中，第一采樣點(diǎn)(820)對(duì)應(yīng)于周期信號(hào)(He)的最大值(840)，以及第二采樣點(diǎn)(810)對(duì)應(yīng)于周期信號(hào)(He)的最小值(830)。
11.根據(jù)權(quán)利要求5至10之一所述的傳感器設(shè)備，包括求和單元G70)，用于通過(guò)對(duì)檢測(cè)信號(hào)(Us)和偏移的檢測(cè)信號(hào)(Us，inv)進(jìn)行求和，來(lái)產(chǎn)生和信號(hào)(Ug)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的傳感器設(shè)備，包括解調(diào)裝置G80)，用于通過(guò)優(yōu)選地從和信號(hào)禮)中去除周期信號(hào)機(jī))的頻率分量，來(lái)產(chǎn)生解調(diào)信號(hào)(Ud)。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的傳感器設(shè)備，包括用于產(chǎn)生輸出信號(hào)(U。ut)的比較器裝置(490)，所述輸出信號(hào)(U。ut)在解調(diào)信號(hào)(Ud)或和信號(hào)(Ug)超過(guò)預(yù)定閾值的情況下具有第一信號(hào)電平，在解調(diào)信號(hào)(Ud)或和信號(hào)(Ug)降至預(yù)定閾值以下的情況下具有第二信號(hào)電平。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的傳感器設(shè)備，其中，比較器裝置(490)是施密特觸發(fā)器。
15.一種確定輸入信號(hào)(Hm)物理特性的量值的測(cè)量方法，輸入信號(hào)(Hm)優(yōu)選的是磁場(chǎng)， 所述方法包括以下步驟產(chǎn)生與要測(cè)量的輸入信號(hào)(Hm)相同物理類(lèi)型的周期信號(hào)(He)； 優(yōu)選地通過(guò)疊加，將周期信號(hào)(H6)與輸入信號(hào)(Hm)相混合；以及通過(guò)傳感器裝置(230)來(lái)檢測(cè)混合的周期信號(hào)和輸入信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種基于輸入信號(hào)(Hm)來(lái)產(chǎn)生測(cè)量信號(hào)(Ua)的傳感器設(shè)備(200)。輸入信號(hào)優(yōu)選地是磁場(chǎng)。傳感器設(shè)備包括信號(hào)發(fā)生裝置(220)和傳感器裝置(230)。信號(hào)發(fā)生裝置(220)產(chǎn)生與輸入信號(hào)(Hm)相同類(lèi)型的周期信號(hào)(He)。信號(hào)發(fā)生裝置還基于輸入信號(hào)(Hm)和周期信號(hào)(He)產(chǎn)生混合信號(hào)。傳感器裝置(230)最后基于混合信號(hào)和傳感器裝置(203)的特性曲線(110)產(chǎn)生測(cè)量信號(hào)(Ua)。通過(guò)將輸入信號(hào)(Hm)與相同類(lèi)型的周期信號(hào)(He)相混合，可以在降低傳感器設(shè)備(200)的復(fù)雜度的同時(shí)提高傳感器設(shè)備(200)的靈敏度和魯棒性。
文檔編號(hào)G01D5/14GK102216796SQ200980144319
公開(kāi)日2011年10月12日 申請(qǐng)日期2009年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月6日
發(fā)明者斯蒂芬·布茨曼, 馬庫(kù)斯·普洛查斯卡, 鮑里斯·克拉布恩德 申請(qǐng)人:Nxp股份有限公司