磁阻傳感器、梯度儀制造技術

本發明專利技術的目的在于，通過綜合地降低MR傳感器的噪聲和動作電路部的噪聲，同時降低1/f噪聲和白噪聲。本發明專利技術的磁阻傳感器具備多個磁阻傳感器部，其具有連接了4個磁阻元件的橋電路，將各磁阻傳感器部的輸出相對于放大電路的輸入相互并聯連接(參照圖2)。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】磁阻傳感器、梯度儀
本專利技術涉及一種磁阻傳感器以及使用該磁阻傳感器的梯度儀。
技術介紹
磁阻傳感器(MagneticResistance：以后簡稱為MR)傳感器是低價格、小型、高靈敏度的傳感器，因此被廣泛用于非接觸的轉數檢測、位置檢測等。在MR傳感器中，有巨磁阻(GiantMagnetoresistance：以后簡稱為GMR)傳感器、隧道磁阻(TunnelMagnetoresistance：以后簡稱為TMR)傳感器、各向異性磁阻(An-IsotropicMagnetoresistance：以后簡稱為AMR)傳感器。近年來，便攜電話、PDA(個人數字助理)等便攜設備正在普及，有時在該便攜設備中內置使用了MR傳感器的方位傳感器而作為利用GPS(全球定位系統)的位置信息的導航來使用。但是，在這些工業應用領域中的MR傳感器的應用中，并不一定需要高靈敏度的磁檢測技術。例如，方位傳感器以地磁為基準檢測絕對方位，因此不需要超高靈敏度的磁檢測，在轉數檢測的編碼應用、位置檢測中，以磁鐵等為基準信號，因此也不需要超高靈敏度的磁檢測。另一方面，近年來，在醫療現場開始使用檢測由于生物體的心臟、腦的電活動所產生的微弱的低頻的磁場(以后稱為生物磁場)的心磁儀、腦磁儀這樣的醫療設備。為了檢測這些生物磁場，使用了超導量子干涉元件(SuperconductionQuantumInterferenceDevice：以后稱為SQUID)。SQUID是利用了超導現象的磁傳感器，采用具有約瑟夫森結的構造。因此，SQUID需要使用致冷劑(液氦或液氮)進行冷卻，并配置在貯存致冷劑的低溫恒溫器內部。并且，必須為不對SQUID內部的約瑟夫森結產生電磁影響的結構。這樣，SQUID雖然是超高靈敏度的磁傳感器，但存在處理繁雜，由于配置在低溫恒溫器內部因此難以使磁傳感器充分接近生物體的問題等。為了測定生物磁場，包含很多由生物體產生的信號成分的低頻(100Hz以下、特別是30Hz以下)的MR傳感器的靈敏度是重要的。在低頻區域中決定靈敏度的噪聲有白噪聲和1/f噪聲這2種。這2種噪聲并非只被MR傳感器產生的噪聲所決定，而是根據與前置放大器噪聲或其他動作電路的組合而被決定為系統噪聲(靈敏度)。在下述非專利文獻2記載的與MR傳感器的高靈敏度化有關的報告中，公開了對MR傳感器反饋磁通的方法。在該文獻中，記載了通過反饋方法來降低由MR傳感器產生的熱波動等1/f噪聲。該文獻的技術設想了在非破壞檢查的領域中使用，其目的在于在苛刻的環境(高溫等)中也使動作穩定。在下述非專利文獻1中，記載了向MR傳感器施加置位/復位脈沖而使磁阻元件的磁化反轉，對由此產生的交流信號進行檢波，由此降低由MR傳感器產生的1/f噪聲。在下述專利文獻1中，如段落記載的那樣，“以得到在對輸出的零點偏移電壓進行調整后靈敏度也不變動的磁場檢測裝置為目的”，公開了“將并聯連接了磁阻效應元件的元件群串聯連接”的結構。專利文獻1記載的結構謀求抑制靈敏度的變動，降低由MR傳感器產生的1/f噪聲。現有技術文獻專利文獻專利文獻1：專利第4899877號公報非專利文獻非專利文獻1：Rev.Sci.Instrum.82,094703,2011非專利文獻2：Rev.Sci.Instrum.80,036102,2009
技術實現思路
專利技術要解決的問題上述各文獻記載的技術都是只公開了著眼于僅由MR傳感器產生的噪聲的降低方法，而沒有與系統噪聲的降低有關的記載。進而，在上述各文獻中，只公開了降低由MR傳感器產生的1/f噪聲，而沒有明確記載降低作為基本的系統噪聲的白噪聲的方法，進而也沒有記載與白噪聲同時降低1/f噪聲的方法。另外，上述專利文獻1所記載的并聯連接磁阻元件的方法將許多磁阻元件并聯連接為陣列狀，因此需要細微加工，因此制造設備變得復雜，從生產率、成本的觀點出發存在問題。本專利技術鑒于上述的問題而提出的，其目的在于，通過綜合地降低MR傳感器的噪聲和動作電路部的噪聲，同時降低1/f噪聲和白噪聲。解決問題的方案本專利技術的磁阻傳感器具備多個磁阻傳感器部，該磁阻傳感器部具有連接了4個磁阻元件的橋電路，各磁阻傳感器部的輸出相對于放大器電路的輸入相互并聯連接。專利技術效果根據本專利技術的磁阻傳感器，能夠通過簡易的結構降低由MR傳感器產生的噪聲。根據以下實施方式的說明，上述以外的問題、結構以及效果變得更加明確。附圖說明圖1是現有的MR傳感器的電路圖。圖2是實施方式1的MR傳感器100的電路圖。圖3是針對實施方式1的MR傳感器100，表示實際的使用AMR傳感器測定到的系統噪聲的測定結果的圖。圖4是例舉磁阻傳感器部105的配置的圖。圖5是實施方式2的磁阻傳感器100的電路圖。圖6是針對實施方式2的MR傳感器100表示實際的使用AMR傳感器測定到的系統噪聲的測定結果的圖。圖7是實施方式3的MR傳感器100的電路圖。圖8是針對實施方式3的MR傳感器100表示實際的使用AMR傳感器測定到的系統噪聲的測定結果的圖。圖9是實施方式4的MR傳感器100的電路圖。圖10是針對實施方式4的MR傳感器100表示實際的使用AMR傳感器測定到的系統噪聲的測定結果的圖。圖11是實施方式5的MR傳感器100的電路圖。圖12是實施方式6的MR傳感器100的電路圖。圖13是實施方式7的MR傳感器100的電路圖。圖14是實施方式8的MR傳感器100的電路圖。圖15是實施方式9的梯度儀1500的結構的圖。具體實施方式<現有的MR傳感器>圖1是現有的MR傳感器的電路圖。現有的MR傳感器由磁阻元件101-1、101-2、101-3、101-4構成橋電路(磁阻傳感器部105)，根據因變動磁場而產生的微小的電阻變化來檢測磁場。直流電源102施加直流電壓作為橋電路105的驅動電路。前置放大器103對橋電路105的兩端電壓進行放大，從輸出端子104輸出。關于圖1所示的現有的MR傳感器，認為MR傳感器所具有的電阻成分所產生的熱噪聲(散射噪聲)成為系統整體的大的噪聲，難以高靈敏度地檢測磁場。<實施方式1>圖2是本專利技術的實施方式1的MR傳感器100的電路圖。MR傳感器100具備多個圖1所示的磁阻傳感器部105，將各磁阻傳感器部105的輸出相對于前置放大器103的輸入相互并聯連接。在圖2中，例舉了4個磁阻傳感器部105-1、105-2、105-3、105-4，但磁阻傳感器部105的個數并不限于此。在并聯連接的磁阻傳感器部105是N個的情況下，作為并聯連接的磁阻傳感器部105整體的實效電阻成為各個磁阻傳感器部105的兩端電阻的1/N。根據下述公式1計算MR傳感器100的熱噪聲Vr。k表示波爾茲曼常數，R表示磁阻傳感器部105的兩端電阻，T表示絕對溫度。Vr＝(4kRT)1/2……公式1根據公式1，通過并聯連接N個磁阻傳感器部105而使實效電阻成為1/N，MR傳感器100的電阻所產生的熱噪聲(散射噪聲)成為1/N1/2。即，通過將多個磁阻傳感器部105的輸出相對于前置放大器103的輸入并聯連接，能夠降低由MR傳感器產生的熱噪聲，高靈敏度地檢測磁場。在圖2中，例舉了有4個磁阻傳感器部105的情況，但為了發揮能夠測定生物磁場的靈敏度，理想的是并聯連接10個以上的磁阻傳感器部105。圖3是針對本本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種磁阻傳感器，其特征在于，具備：多個磁阻傳感器部，其具有連接了4個磁阻元件的橋電路；放大電路，其對上述磁阻傳感器部的輸出進行放大，將各個上述磁阻傳感器部的輸出相對于上述放大器電路的輸入相互并聯連接。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】1.一種磁阻傳感器，其特征在于，具備：多個磁阻傳感器部，其具有連接了4個磁阻元件的橋電路；放大電路，其對上述磁阻傳感器部的輸出進行放大；置位/復位電路，其產生使上述磁阻元件的磁化反轉的置位脈沖和復位脈沖；檢波電路，其對根據上述置位/復位電路產生的上述置位脈沖和復位脈沖上述磁阻傳感器部輸出的交流信號進行檢波；以及在上述磁阻傳感器部的輸出和上述放大電路之間使上述磁阻傳感器部的輸出電壓升壓的升壓變壓器，將各個上述磁阻傳感器部的輸出相對于上述放大電路的輸入相互并聯連接，將各個上述磁阻傳感器部的輸出相對于上述升壓變壓器相互并聯連接。2.根據權利要求1所述的磁阻傳感器，其特征在于，上述磁阻傳感器具備將上述放大電路的輸出作為向上述磁阻元件施加的磁場，向上述磁阻元件反饋的反饋電路。3.根據權利要求1所述的磁阻傳感器，其特征在于，上述磁阻傳感器具備與上述升壓變壓器的次級側線圈的電感形成共振電路的電容器。4.根據權利要求1所述的磁阻傳感器，其特征在于，上述磁阻傳感器具備將上...

【專利技術屬性】
技術研發人員：神鳥明彥，關悠介，川畑龍三，
申請(專利權)人：株式會社日立制作所，
類型：發明
國別省市：日本;JP