专利名称：旋转角测量装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及使用具有固定磁化层的磁阻效应元件(MR(Magnetoresistive)元件) 构成的旋转角检测装置，特别涉及可以校正钉扎角(Pin angle)误差的旋转角检测装置。
背景技术：
例如，由专利文献1等可知使用了这样的MR元件的旋转角检测装置。在磁阻效应元件(MR元件)中，已知巨磁阻效应元件(Giant Magnetoresistance， GMR元件)、隧穿磁阻元件(Tunneling Magnetoresistance，TMR元件)等。以下，以使用了 GMR元件的磁场检测装置为例子，对其概要进行说明。
图1示出GMR元件的基本构成。GMR元件采取具有第1磁性层13 (固定磁性层、或者钉扎磁性层)和第2磁性层 11 (自由磁性层)，并在两者的磁性层之间夹入了非磁性层12 (隔离层)的结构。如果对GMR 元件施加外部磁�。潭ù判圆愕拇呕较虿环⑸浠乇还潭ǎ喽杂诖耍杂纱� 性层的磁化方向20根据外部磁场的方向而发生变化。此处，将固定磁性层的磁化方向角度称为钉扎角(pin angle)，并用θ ρ表示。如果对GMR元件的两端施加电压，则流过与元件电阻对应的电流，但该元件电阻 的大小依赖于固定磁性层的磁化方向(钉扎角)θρ与自由磁性层的磁化方向0f之差 Δ θ = θ -θρ而变化。因此，只要固定磁性层的磁化方向θρ是已知的，就能够通过利 用该性质来测定GMR元件的电阻值，从而检测自由磁性层的磁化方向θ f、即外部磁场的方 向。GMR元件的电阻值根据Δ θ = 0f-0p而变化的机理如下所述。薄膜磁性膜中的磁化方向与磁性体中的电子的自旋方向相关联。因此，当Δ θ = 0的情况下，在自由磁性层中的电子和固定磁性层的电子中，自旋的朝向是同一方向的电子 所占比例较高。相反，当Δ θ =180°的情况下，在两者的磁性层中的电子中，自旋的朝向 相互逆朝向的电子所占比例较高。图2示意地示出自由磁性层11、隔离层12、固定磁性层13的剖面。自由磁性层11 以及固定磁性层13所示的箭头示意地示出多个电子的自旋的朝向。图2(a)是Δ θ =0的情况，自由磁性层11和固定磁性层13的自旋的朝向一致。 图2(b)是ΔΘ =180°的情况，自由磁性层11和固定磁性层13的自旋的朝向为逆朝向。在图2(a)的θ =0的情况下，对于从固定磁性层13发出的右朝向自旋的电子， 由于在自由磁性层11中相同朝向的电子也占据多数，所以自由磁性层11中的散射较少，通 过电子轨迹810那样的轨迹。另一方面，在图2(b)的Δ θ = 180°的情况下，对于从固定磁性层13发出的右 朝向自旋的电子，如果进入到自由磁性层11，则逆朝向自旋的电子较多，所以强烈地受到散 射，而通过电子轨迹810那样的轨迹。这样在Δ θ =180°的情况下电子散射增加，所以电 阻增加。
在Δ θ = O 180°的中间的情况下，成为图2(a)以及图2(b)的中间状态。GMR 元件的电阻值R成为
权利要求
1.一种旋转角测量装置，其特征在于具有磁场传感器和信号处理部，所述磁场传感器具有2个桥，该桥由磁阻元件构成，该磁阻元件具有固定磁化层， 所述信号处理部将第1所述桥的输出信号Vx作为输入信号Vx，将第2所述桥的输出信 号Vy作为输入信号Vy，输出磁场方向角度Θ，在所述信号处理部中，所述输入信号之比Vy/Vx与tan θ之差是非零的固定值。
2.根据权利要求1所述的旋转角测量装置，其特征在于，所述信号处理部具备 比计算部，计算出所述输入信号Vx、Vy之比Vy/Vx ；参数校正部，从该比计算部计算出的所述比Vy/Vx中，减去预先检测出的校正参数β ；以及atan处理部，对由该参数校正部计算出的值，进行反正切处理，计算出磁场角度θ。
3.根据权利要求2所述的旋转角测量装置，其特征在于，所述参数校正部将所计算出的值(Vy/Vx-β)除以Bx = SQRT(I-M)。
4.根据权利要求2所述的旋转角测量装置，其特征在于，具备偏置减法处理部，从所述第1所述桥的输出信号Vx和第2所述桥的输出信号Vy中，分 别减去预先检测出的偏置bx、by,将该偏置减法处理部的输出(Vx-bx)、(Vy-by)分别作为所述信号处理部的所述输入 信号。
5.根据权利要求1所述的旋转角测量装置，其特征在于，所述信号处理部具备平均值处理部，该平均值处理部根据对所述输入信号之比Vy/Vx 的关于磁场方向旋转1次或者旋转多次的期间的平均值，计算出所述校正参数β。
6.根据权利要求5所述的旋转角测量装置，其特征在于，具备窗函数处理部，对所述比计算部计算出的所述比Vy/Vx，乘以以所述比r( = Vy/Vx)为 自变量的窗函数W(r)，对该窗函数处理部的输出，所述平均值处理部针对磁场方向旋转1次或者旋转多次的 期间计算出平均值。
7.根据权利要求6所述的旋转角测量装置，其特征在于， 所述窗函数W(r)是偶函数。
8.根据权利要求6所述的旋转角测量装置，其特征在于， 所述参数校正部将所计算出的值除以Bx = SQRT (1-β 2)。
9.根据权利要求1所述的旋转角测量装置，其特征在于， 所述磁阻元件是巨磁阻元件。
10.一种旋转角测量装置，其特征在于具有磁场传感器和信号处理部， 所述磁场传感器具有2个桥，该桥由磁阻元件构成，该磁阻元件具有固定磁化层， 所述信号处理部将第1所述桥的输出信号Vx作为输入信号Vx，将第2所述桥的输出信号Vy作为输入信号Vy，输出磁场方向角度Θ，在所述信号处理部中，具有在所述输入信号之比Vy/Vx与tan θ间满足(1/ SQRT(l-x2)) X (Vy/Vx)-tan θ = χ的、非零的固定值x，并且χ是不依赖于θ的固定值。
11.根据权利要求10所述的旋转角测量装置，其特征在于，所述信号处理部具备 比计算部，计算出所述输入信号Vx、Vy之比Vy/Vx ；参数校正部，从该比计算部计算出的所述比Vy/Vx中，减去预先检测出的校正参数β ；以及atan处理部，对由该参数校正部计算出的值，进行反正切处理，而计算出磁场角度θ。
12.根据权利要求11所述的旋转角测量装置，其特征在于，所述参数校正部将所计算出的值(Vy/Vx-β)除以Bx = SQRT(I-M)。
13.根据权利要求11所述的旋转角测量装置，其特征在于，具备偏置减法处理部，从所述第1所述桥的输出信号Vx和第2所述桥的输出信号Vy中，分 别减去预先检测出的偏置bx、by,将该偏置减法处理部的输出(Vx-bx)、(Vy-by)分别作为所述信号处理部的所述输入 信号。
14.根据权利要求10所述的旋转角测量装置，其特征在于，所述信号处理部具备平均值处理部，该平均值处理部根据对所述输入信号之比Vy/Vx 的关于磁场方向旋转1次或者旋转多次的期间的平均值，计算出所述校正参数β。
15.根据权利要求14所述的旋转角测量装置，其特征在于，具备窗函数处理部，对所述比计算部计算出的所述比Vy/Vx，乘以以所述比r( = Vy/Vx)为 自变量的窗函数W(r)，对该窗函数处理部的输出，所述平均值处理部针对磁场方向旋转1次或者旋转多次的 期间计算出平均值。
16.一种旋转角测量装置，其特征在于具有磁场传感器和信号处理部， 所述磁场传感器具有2个桥，该桥由磁阻元件构成，该磁阻元件具有固定磁化层， 所述信号处理部将第1所述桥的输出信号Vx作为输入信号Vx，将第2所述桥的输出信号Vy作为输入信号Vy，输出磁场方向角度Θ，所述信号处理部根据所述输入信号之比Vy/Vx的关于磁场方向旋转1次或者旋转多次 的期间中的平均值，计算出所述校正参数β。
17.根据权利要求16所述的旋转角测量装置，其特征在于，具备窗函数处理部，对所述比计算部计算出的所述比Vy/Vx，乘以以所述比r ( = Vy/Vx)为 自变量的窗函数W(r)，对该窗函数处理部的输出，所述平均值处理部针对磁场方向旋转1次的期间计算出平 均值。
18.根据权利要求16所述的旋转角测量装置，其特征在于，具备偏置减法处理部，从所述第1所述桥的输出信号Vx和第2所述桥的输出信号Vy中，分 别减去预先检测出的偏置bx、by,将该偏置减法处理部的输出作为所述信号处理部的所述比计算部的输入。
19.根据权利要求18所述的旋转角测量装置，其特征在于，所述平均值处理部在使磁场按照一定角速度旋转(n+m)次以上的期间中的旋转η次的 期间中，求出所述偏置电压bx、by，在旋转m次的期间中，所述偏置减法处理部计算从信号Vx、Vy中分别减去了所述偏置 电压 bx、by 而得到的值 Vx，= Vx-bx、Vy，= Vy-by,所述平均值处理部针对值Vx’、Vy’，求出所述校正参数β，其中所述η和m是1以上的整数值。
20.根据权利要求16所述的旋转角测量装置，其特征在于，所述磁阻元件是巨磁阻元件。
全文摘要
本发明提供一种旋转角测量装置，可对于起因于钉扎角偏移的校正，通过较少的运算量来进行校正。旋转角测量装置具有磁场传感器(301)和信号处理部(303M)。磁场传感器具有2个桥，该桥由具有固定磁化层的磁阻元件构成。信号处理部(303M)的比计算部(381)计算出输出信号Vx、Vy之比Vy/Vx。参数校正部(382)从比计算部计算出的比Vy/Vx中减去预先检测出的校正参数(β)。atan处理部(383)对由参数校正部计算出的值，进行反正切处理，计算出磁场角度(θ)。
文档编号G01B7/30GK102072698SQ20101054669
公开日2011年5月25日 申请日期2010年11月16日 优先权日2009年11月17日
发明者铃木睦三 申请人:株式会社日立制作所
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
