[发明专利]一种Z-X轴磁电阻传感器

摘要

本发明提出了一种Z‑X轴磁电阻传感器以测量齿轮或多磁极的参数，磁电阻传感器为单芯片Z‑X轴磁电阻传感器，包括：位于X‑Y平面上的衬底，位于衬底上的长条形软磁通量集中器，以及位于软磁通量集中器上或者下表面上的磁敏感方向沿X向的磁电阻传感单元串，包括位于软磁通量集中器Y轴中心线上、Y轴中心线两侧且等距的参考、推、挽磁电阻传感单元串、以及两个软磁通量间隙的敏感磁电阻传感单元串，且推、挽磁电阻传感单元串和参考、敏感磁电阻传感单元串交错排列，并连接成参考桥式X轴传感器和推挽桥式Z轴传感器；本发明具有传感器结构简单，灵敏度高，低功耗、小尺寸，并能够测量任何周期间距齿轮和多磁极的优点。

主权项

1.一种Z‑X轴磁电阻传感器，所述Z‑X轴磁电阻传感器位于与被测装置的切平面平行且距离所述切平面预定间隙的工作平面上，所述Z‑X轴磁电阻传感器的X轴磁场敏感方向平行于所述切平面且沿所述被测装置的切向运动方向，所述Z‑X轴磁电阻传感器的Z轴磁场敏感方向垂直于所述切平面，所述被测装置为齿轮或多磁极，其特征在于，所述Z‑X轴磁电阻传感器为单芯片Z‑X轴磁电阻传感器，包括：位于X‑Y平面上的衬底，位于所述衬底上的长轴、短轴分别沿Y、X方向平行排列的多个长条形软磁通量集中器，以及位于所述软磁通量集中器上表面或者下表面上沿Y方向平行排列的多个磁场敏感方向沿X轴的磁电阻传感单元串；所述磁电阻传感单元串包括：位于所述通量集中器的Y轴中心线上的参考磁电阻传感单元串、位于所述通量集中器的Y轴中心线间隙处的敏感磁电阻传感单元串，以及分别位于所述通量集中器Y轴中心线两侧并与所述Y轴中心线等距离的推磁电阻传感单元串和挽磁电阻传感单元串，且所述推磁电阻传感单元串电连接成推臂、所述挽磁电阻传感单元串电连接成挽臂、所述参考磁电阻传感单元串电连接成参考臂、所述敏感磁电阻传感单元串电连接成敏感臂，所述推臂、挽臂和所述参考臂、敏感臂进一步连接成参考桥式X轴传感器和推挽桥式Z轴传感器，分别用于探测X和Z轴磁场分量；所述参考桥式X轴传感器的磁电阻传感单元串与所述推挽桥式Z轴传感器的磁电阻传感单元串交错排列；组成所述磁电阻传感单元串的磁电阻传感单元为GMR或TMR磁电阻传感单元，自下而上依次包括种子层、下电极层、被钉扎层、钉扎层、隔离层、自由层、偏置层、上电极层以及覆盖层，所述隔离层的材料为 Al2O3、MgO或金属，所述偏置层为交换偏置层或者永磁偏置层；所述推磁电阻传感单元串和所述挽磁电阻传感单元串占据N个推挽磁电阻传感单元区域R1,R2，…,RN,所述参考磁电阻传感单元串和所述敏感磁电阻传感单元串占据M个参考敏感磁电阻传感单元区域 P1,P2，…,PM,所述交错排列方式为以下任一种、两种或者三种的组合:N为整数且N≥1，M为整数且M≥1；1)N＝M时，(R1,P1),…(Ri,Pi)…,(RN,PM)或(P1,R1),…(Pi,Ri)…,(PM,RN)；2)N＝2i,M＝2i‑1,时；R1,(P1,R2),…(Pi‑1,Ri),(Pi),(Ri+1,Pi+1),…(R2i‑1,P2i‑1),R2i；或者N＝2i‑1,M＝2i，时；P1,(R1,P2),…(Ri‑1,Pi),(Ri),(Pi+1,Ri+1),…(P2i‑1,R2i‑1),P2i3)N＝2j‑1,M＝2j‑2,(R1,P1), …(Rj‑1,Pj‑1),Rj,(Pj,Rj+1),…,(P2j‑2,R2j‑1)或者M＝2j‑1,N＝2j‑2,(P1,R1),…(Pj‑1,Rj‑1),Pi,(Rj,Pj+1),…,(R2j‑2,P2j‑1)；所述i为整数且i≥1，j为整数且j≥2。