阅读说明：本技术 线圈激励式压力传感器 (Coil-excited pressure sensor ) 是由 A·莱瑟姆 M·C·杜格 C·费尔蒙 X·杜阿梅尔德米利 M·帕内捷-勒克尔 于 2018-04-20 设计创作，主要内容包括：压力传感器包括：腔室,所述腔室包括传导性部分和联接到传导性部分的可变形部分,并且可变形部分易于响应于腔室的内部与腔室的外部之间的压力差而变形；响应于AC线圈驱动信号的至少一个线圈；至少一个磁场感测元件,其邻近所述至少一个线圈且邻近所述腔室的传导性部分设置,并配置成响应于由所述至少一个线圈生成并被所述传导性部分反射的反射磁场生成磁场信号；以及电路,电路联接到所述至少一个磁场感测元件,以响应于所述磁场信号生成压力传感器的输出信号,输出信号指示腔室的内部与腔室的外部之间的压力差。(The pressure sensor includes: a chamber comprising a conductive portion and a deformable portion coupled to the conductive portion and susceptible to deformation in response to a pressure differential between an interior of the chamber and an exterior of the chamber; at least one coil responsive to an AC coil drive signal; at least one magnetic field sensing element disposed adjacent to the at least one coil and adjacent to the conductive portion of the chamber and configured to generate a magnetic field signal in response to a reflected magnetic field generated by the at least one coil and reflected by the conductive portion; and circuitry coupled to the at least one magnetic field sensing element to generate an output signal of the pressure sensor in response to the magnetic field signal, the output signal being indicative of a pressure difference between an interior of the chamber and an exterior of the chamber.)

线圈激励式压力传感器

领域

本申请涉及压力感测，且更具体地，涉及通过检测反射磁场来感测压力。

背景

磁场传感器常被用来检测铁磁性目标。它们通常充当用于检测目标运动或位置的传感器。这样的传感器在包括机器人、汽车、制造等的许多技术领域中十分常见。例如，磁场传感器可用于检测车轮何时锁死、触发车辆的控制处理器接合防抱死制动系统。在该示例中，磁场传感器可以检测车轮的旋转。磁场传感器还可以检测至物体的距离。例如，磁场传感器可用于检测液压活塞的位置。

发明内容

在实施例中，压力传感器包括：腔室，所述腔室包括传导性部分和联接到传导性部分的可变形部分，并且所述可变形部分易于响应于所述腔室的内部与所述腔室的外部之间的压力差而变形；至少一个线圈，所述至少一个线圈响应于AC线圈驱动信号；至少一个磁场感测元件，所述至少一个磁场感测元件邻近所述至少一个线圈且邻近所述腔室的所述传导性部分设置，并且所述至少一个磁场感测元件配置成响应于由所述至少一个线圈生成且被所述传导性部分反射的反射磁场而生成磁场信号；以及电路，所述电路联接到所述至少一个磁场感测元件，以响应于所述磁场信号生成压力传感器的输出信号，所述输出信号指示所述腔室的内部与所述腔室的外部之间的压力差。

可包括以下特征中的一项或多项。

所述腔室可包括细长管。

所述传导性部分和可变形部分可包括邻近所述至少一个磁场感测元件在所述管的第一端处设置的膜。

所述膜可包括不锈钢、铜铍、钛合金和蓝宝石中的一种或多种。

所述至少一个磁场感测元件可包括至少两个间隔开的磁场感测元件，其中，所述电路配置成检测所述传导性部分与所述磁场感测元件中的第一者之间的第一距离同所述传导性部分与所述磁场感测元件中的第二者之间的第二距离之间的差，从而生成压力传感器的输出信号。

所述磁场感测元件中的所述第一者可与所述膜的边缘大致对齐，并且所述磁场感测元件中的所述第二者与所述膜的中心区域大致对齐。

所述至少一个磁场感测元件可包括通过第一基片支撑的第一磁场感测元件和通过第二基片支撑的第二磁场感测元件。

所述可变形部分可包括所述细长管的侧壁部分，所述细长管的侧壁部分配置成响应于所述压力差而伸长。

所述传导性部分可包括所述细长管的与所述至少一个磁场感测元件相邻的端部。

所述细长管可包括第一细长管，并且所述压力传感器还包括第二细长管，所述第一细长管被设置在所述第二细长管中。

可包括基片，其中，所述基片包括第一基片，并且所述压力传感器还包括第二基片，所述第二基片具有第一表面和第二相反的表面，在所述第一表面中形成凹部。传导性材料可设置在所述第二基片的凹部中，其中，所述第一基片和第二基片附连，第二基片的第一表面邻近所述第一基片使得，所述腔室包括第二基片的凹部，并且所述传导性部分包括所述传导性材料。

所述腔室可被维持在预定的基准压力。

所述凹部可以是蚀刻的凹部。

所述传导性材料可包括铜或铝。

所述至少一个磁场感测元件可包括Hall效应元件、巨磁电阻(MR)元件、各向异性磁电阻(AMR)元件、隧道磁电阻(TMR)元件或者磁性隧道结(MTJ)中的一种或多种。

所述至少一个磁场感测元件和/或所述线圈可由基片支撑。

所述基片可包括第一基片，并且所述压力传感器可包括第二基片，其中，所述至少一个磁场感测元件由第二基片支撑。

所述腔室可分成各更小的部分，所述各更小的部分中的每个经历可能不同的压力来产生所述压力的映射。

在另一实施例中，压力传感器包括：腔室，所述腔室包括传导性部分和联接到传导性部分的可变形部分，并且所述可变形部分易于响应于所述腔室的内部与所述腔室的外部之间的压力差而变形；用于生成来自所述腔室的反射磁场的器具；用于响应于所述反射磁场生成磁场信号的器具；以及用于响应于所述磁场信号生成压力传感器的输出信号的器具，所述输出信号指示所述腔室的内部与所述腔室的外部之间的压力差。

附图说明

从附图的随后描述中可以更加充分地理解上述特征。附图有助于说明和理解所公开的技术。由于图示并描述每个可能的实施例通常是不切实际或者不可能的，因此提供的附图绘出的是实施例的一个或多个示例。相应地，附图并不意图限制本发明的范围。附图中相似的附图标记标示相似的元件。

图1是用于感测目标的系统的框图。

图2是用于感测目标的系统的等距图。

图2A示出图2的系统的截面图。

图3是用于感测目标的线圈与磁电阻(MR)元件的示意图。

图3A是用于感测目标的线圈与MR元件(包括焊盘)的示意图。

图3B是用于感测目标的线圈与MR元件的实施例的示意图。

图4是用于感测目标的系统的截面图。

图5是用于感测目标的线圈与MR元件的示意图。

图5A是用于感测目标的线圈与MR元件的实施例的示意图。

图5B是用于感测目标的线圈与MR元件的实施例(包括引线框)的示意图。

图5C是用于感测目标的线圈与MR元件的实施例的示意图。

图6是用于感测目标的线圈与MR元件的实施例的示意图。

图7是用于感测目标的线圈与MR元件的截面图。

图8是压力传感器的等距图。

图8A是图8的压力传感器的实施例的等距图。

图9是包括基片的压力传感器的实施例的截面图。

图10是用于感测磁性目标的电路的框图。

图10A是用于感测磁性目标的电路的实施例的框图。

图11是用于感测磁性目标的电路的实施例的框图。

图11A是用于感测磁性目标的电路的实施例的框图。

图11B是用于感测磁性目标的电路的实施例的框图。

图11C是用于感测磁性目标的电路的实施例的框图。

图11D是用于感测磁性目标的电路的实施例的框图。

图11E是用于感测磁性目标的电路的实施例的框图。

图11F是用于感测磁性目标的电路的实施例的框图。

图12是简图，示绘了对于带有灵敏度检测的系统的输出信号。

图12A是带有灵敏度检测的磁场检测电路的框图。

图12B是带有灵敏度检测的磁场检测电路的实施例的框图。

图12C是带有灵敏度检测的磁场检测电路的实施例的框图。

图13是带有灵敏度检测的、包括线圈和MR元件的磁场检测电路的实施例的示意图。

图13A是线圈的实施例的示意图，所述线圈具有反向线圈部(countercoil)并在迹线之间具有间隙。

图13B是带有灵敏度检测的磁场检测电路的实施例的框图。

图14是磁场传感器与具有变化厚度的材料的磁性目标的侧视图。

图14A是磁场传感器与具有变化厚度的材料的磁性目标的侧视图。

图14B是磁场传感器与具有变化厚度的材料的磁性目标的侧视图。

图15是磁场传感器与具有多个厚度的材料的磁性目标的侧视图。

图15A是磁场传感器与具有多个厚度的材料的磁性目标的侧视图。

图15B是磁场传感器与具有多个厚度的材料的磁性目标的侧视图。

图15C是磁场传感器与具有多个厚度的材料的磁性目标的侧视图。

图16是磁场传感器与带有斜面的磁性目标的侧视图。

图16A是磁场传感器与带有斜面的磁性目标的侧视图。

图17是通过引接线连接的基片与引线框的侧视图。

图17A是通过焊点连接的基片与引线框的侧视图。

图18是包括一个或多个线圈的双管芯封装的示意图。

图18A是包括一个或多个线圈的双管芯封装的示意图。

图19是包括一个或多个线圈的多管芯封装的示意图。

具体实施方式

如本文中所使用的，术语“磁场感测元件”用于描述能够感测磁场的各种电子元件。磁场感测元件可以是但不限于Hall效应元件、磁电阻(MR)元件或磁敏晶体管。如已知的，存在不同类型的Hall效应元件，比如平面Hall元件、垂直Hall元件以及圆形垂直Hall(CVH)元件。如还已知的，存在不同类型的磁电阻元件，比如半导体磁电阻元件(例如，锑化铟(InSb))、巨磁电阻(MR)元件、各向异性磁电阻元件(AMR)、隧道磁电阻(TMR)元件和磁性隧道结(MTJ)。磁场感测元件可以是单个元件，或替代地，磁场感测元件可包括布置成各种配置(比如，半桥或全桥(Wheatstone桥))的两个或更多个磁场感测元件。根据装置的类型和其它的应用需求，磁场感测元件可以是由Ⅳ族半导体材料(比如，硅(Si)或锗(Ge))或Ⅲ-Ⅴ族半导体材料(比如，砷化镓(GaAs)或铟化合物例如锑化铟(InSb))制成的器件。

如已知的，上述磁场感测元件中的一些倾向于具有与支撑磁场感测元件的基片平行的最大灵敏度轴线，而上述磁场感测元件中的一些倾向于具有与支撑磁场感测元件的基片垂直的最大灵敏度轴线。尤其，平面Hall元件倾向于具有与基片垂直的灵敏度轴线，而金属基或金属磁电阻元件(比如，MR、TMR、AMR)以及垂直Hall元件倾向于具有与基片平行的灵敏度轴线。

如本文中所使用的，术语“磁场传感器”用于描述使用磁场感测元件的电路，其通常与其它电路组合。磁场传感器在各种应用中被用到，包括但不限于：角度传感器，角度传感器感测磁场方向的角度；电流传感器，电流传感器感测由载流导体负载的电流生成的磁场；磁开关，磁开关感测铁磁性物体的接近；旋转检测器，旋转检测器感测经过的铁磁性物项，比如环形磁体或铁磁性目标(例如，齿轮齿)的磁畴，其中磁场传感器与背偏置(back-biased)磁体或其它磁体组合使用；以及感测磁场的磁场密度的磁场传感器。

如本文中所使用的，术语“目标”和“磁性目标”用于描述待借助磁场传感器或磁场感测元件来感测或检测的物体。目标可含有允许涡电流在目标内流动的传导性材料，比方说导电的金属目标。

图1是用于检测传导性目标102的系统100的框图。在不同实施例中，目标102可以是磁性的或非磁性的。系统100包括一个或多个磁电阻(MR)元件104，并包括MR驱动器电路106。MR驱动器电路可以包括为MR元件104供电的电源或其它电路。在实施例中，MR元件104可以替换成其它类型的磁场感测元件，比如Hall效应元件等等。MR元件104可包括单个MR元件或多个MR元件。在某些实施例中，MR元件可布置成桥配置。

系统100可还包括一个或多个线圈108，并包括线圈驱动器电路110。线圈108可以是经配置为在电流流过线圈108时生成磁场的电线圈、绕组、导线、迹线等。在实施例中，线圈108包括两个或更多个线圈，每个为由基片(比如半导体基片、玻璃基片、陶瓷基片等)支撑的传导迹线。在其它实施例中，线圈108可能未通过基片支撑。例如，线圈108可通过芯片封装、框架、PCB或能够支撑线圈迹线的任何其它类型的结构来支撑。在其它实施例中，线圈108可以是无支撑/独立式(free standing)导线，即未被单独的支撑结构支撑。

线圈驱动器110是供电电路，所述供电电路为线圈108供应电流，从而生成磁场。在实施例中，线圈驱动器110可以产生交变电流，以使得线圈108产生交变磁场(即，磁矩随时间变化的磁场)。线圈驱动器110可以是全部或部分实现在半导体管芯上的电路。

系统100可还包括处理器112，处理器联接成接收来自MR元件104的信号104a，信号104a可代表由MR元件104检测到的磁场。处理器100可接收信号104a，并利用所述信号确定目标102的位置、速度、方向或其它性质。

MR元件104和线圈108可定位在基片114上。基片114可包括半导体基片(比如，硅基片)、芯片封装、PCB或其它类型的板级基片，或者基片可以是能够支撑MR元件104和线圈108的任何类型的平台。基片114可包括单个基片或多个基片以及单一类型的基片或多种类型的基片。

操作中，MR驱动器106为MR元件104供电，并且线圈驱动器110为线圈108提供电流。作为响应，线圈108产生磁场，该磁场可被MR元件104检测到，MR元件产生代表被检测磁场的信号104a。

当目标102相对于磁场移动时，目标的位置和穿场而过的移动使场发生变化。作为响应，MR元件104产生的信号104a发生变化。处理器112接收信号104a并处理信号的变化(和/或信号状态的变化)，以确定目标102的位置、移动或其它特性。在实施例中，系统100可以检测到目标102沿着轴线116的移动或位置。换言之，当目标102朝着或远离MR元件104和线圈108移动时，系统100可以检测出目标102在MR元件104附近的位置。系统102还能够检测出目标102的其它类型的位置或移动。

现在参考图2，系统200与系统100会是相同或相似的。基片202与基片114会是相同或相似的，并且基片202可支撑线圈204、线圈206以及MR元件208。尽管示出的是一个MR元件，然而MR元件208可包括两个或更多个MR元件，具体取决于系统200的实施例。目标203与目标102会是相同或相似的。

尽管未示出，然而MR驱动器电路106可为MR元件208提供电流，并且线圈驱动器电路110可为线圈204和206提供电流。

线圈204和206可布置成使得电流沿着相反方向流过线圈204和206，如由箭头208(指示线圈204中的顺时针电流)和箭头210(指示线圈206中的逆时针电流)所示的。从而，线圈204会产生具有沿着负Z方向(即，向下，在图2中)的磁矩的磁场，如由箭头212指示的。相似地，线圈206会产生具有沿着相反方向(正Z方向)的磁矩的磁场，如由箭头214指示的。两个线圈产生的总磁场211可具有与磁场线211所示相似的形状。将理解的是，线圈204、206可由单个线圈结构、以分别缠绕成使得通过线圈的电流沿着相反方向流动的方式形成。替代地，线圈204、206可由单独的线圈结构形成。

在实施例中，MR元件208可置于线圈204与206之间。在该布置结构中，当除了由线圈204和206产生的这些磁场外没有任何其它的磁场时，MR元件208处的净磁场会是零。例如，由线圈204产生的磁场的负Z分量会被由线圈206产生的磁场的正Z分量抵消，并且示出在基片202上方的磁场的负X分量会被示出在基片202下方的磁场的正X分量抵消。在其它实施例中，可向基片202增加另外的线圈，并且所述另外的线圈可布置使得MR元件208处的净磁场大致为零。

为了实现在MR元件208的位置处大致为零的磁场，线圈204和线圈206可置放成使得通过线圈的电流大致在同一平面中以圆形图案流动。例如，通过线圈204和206的电流以圆形图案流过线圈。如图所示，这些圆形图案彼此大致共面并与基片202的顶表面216大致共面。

如上所述，线圈驱动器110可产生交变场。在这种布置结构中，磁场线211所示的磁场会随时间变化方向和大小。然而，在这样的变化期间，MR元件208位置处的磁场会保持大致为零。

操作中，当目标203朝着及远离MR元件208(即，沿着正Z方向及负Z方向)移动时，磁场211将会导致涡电流在目标203内流动。这些涡电流将创建它们自身的磁场，这些磁场将产生在MR元件208的平面中非零的磁场，所述非零的磁场可被感测以检测目标203的运动或位置。

参考图2A，系统200的截面图250(在线218处沿Y方向看的视图)图示了目标203内的涡电流。“x”符号代表电流向页面里流动，而“·”符号代表电流从页面向外流动。如上所述，通过线圈204和206的电流可以是交变电流，所述交变电流可引起交变强度的磁场211。在实施例中，通过线圈204的交变电流的相位与通过线圈206的交变电流的相位匹配，以使得磁场211为一交变场或周期场。

交变磁场211会在磁性目标203内产生反射的涡电流240和242。涡电流240和242与流过线圈204和206的电流分别会在相反的方向上。如图所示，涡电流246从页面向外流动并且涡电流248向页面里流动，而线圈电流251向页面里流动并且电流252从页面向外流动。另外，如图所示，涡电流242的方向与通过线圈206的电流的方向相反。

涡电流240和242形成反射磁场254，反射磁场具有与磁场211相反的方向。如上所述，MR元件208检测到由磁场211得到的为零的净磁场。然而，在反射磁场254存在的情况下，MR元件208将检测到不为零的磁场。如由磁场线256图示的，反射磁场254在MR元件208处的值非零。

当目标203移动越靠近线圈204和206时，磁场211会使目标203中产生越强的涡电流。因此，磁场254的强度会发生变化。在图2A中，磁场211’(在图2A的右侧图区中)会代表因例如目标203与线圈204和206更近的接近度而比磁场211更强的磁场。因而，涡电流240’和242’会是比涡电流240和242更强的电流，并且磁场254’会强于磁场254。该现象会导致：当目标203越靠近线圈204和206时，MR元件208检测到越强的磁场(即，磁场254’)；而当目标203越远地离开线圈204和206时，MR元件检测到越弱的磁场(即，磁场254)。

此外，涡电流240’和242’基本发生在目标203的表面上或表面附近。因此，随着目标203移动更靠近MR元件208，由于磁场的源也随之更靠近MR元件208，因此MR元件208会经历更强的来自涡电流的磁场。

图3是电路300的示意图，电路300包括线圈302和304以及MR元件306和308。线圈302和304与线圈204和206会是相同或相似的，并且MR元件306和308各自与MR元件208会是相同或相似的。

在实施例中，线圈302和304以及MR元件306和308可通过基片支撑。例如，线圈302和304可包括通过基片来支撑的传导迹线，并且MR元件306和308可形成在基片的表面上或基片中。

在实施例中，线圈302和304可包括负载电流的单条传导迹线。迹线中形成线圈302的部分可与迹线中形成线圈304的部分沿相反方向回环或螺旋，使得通过每个线圈的电流相等而且沿着相反方向流动。在其它实施例中，可使用多条迹线。

线圈302和304以使MR元件308和304在中间的方式对称定位在MR元件306和308的相反两侧上。这可使MR元件306和308处在线圈302和304所产生的磁场的中心，从而当没有任何其它激励时，由于各线圈302和304所产生的磁场，由MR元件306和308所检测到的磁场(本文中称为“直接耦合磁场”)大致为零。

图3A是磁场检测电路300’的实施例的示意图，磁场检测电路300’与图1中的系统100会是相同或相似的。线圈302和304可通过基片支撑，如以上描述的。电路300’可包括四个MR元件310、312、314和316，所述四个MR元件联接成桥配置318。在实施例中，桥318可产生由信号318a和318b组成的差分输出。

在某些实施例中，将MR元件布置成桥可增加磁场传感器的灵敏度。在实施例中，目标相对于电路300’可移动使得：当目标接近电路时，目标主要朝着MR元件310、312移动，而不是朝着MR元件314、316。由于该配置，当目标接近MR元件和从MR元件后退时，MR元件310和312的电阻会发生变化，而MR元件314和316的电阻会保持相对固定。如果例如MR元件对齐使得当目标接近时310、312的MR电阻减小而MR元件314、316的电阻增大，则当目标接近时信号318a将减小而信号318b将增大。MR元件(及差分信号318a和318b)的相反反应可增加磁场检测电路的灵敏度，同时还允许接收差分信号的处理器忽略任何共模噪声。

在实施例中，将MR元件310-316布置成桥可允许检测电阻器集合上目标位置的差和/或检测桥输出之间的相位差。这可用于例如检测目标的倾斜或变形。

电路300’可还包括焊盘320，焊盘具有多个线头/引线322，焊盘可被触及并可在芯片封装(未示出)外形成连接部。引接线或传导迹线324可将MR元件310、312、314和316连接到外部的引线或盘322，从而MR元件可联接到像诸如MR驱动器106的其它电路。

参考图3B，电路323包括四个线圈324-330，并包括MR元件的三个排列332、334和336。电路323可用于检测目标的位置或运动。

各线圈可以以交替变换的模式产生磁场。例如，线圈324可产生进入页面的场，线圈326可产生从页面出来的场，线圈328可产生进入页面的场，并且线圈330可产生从页面出来的场。从而，由于各线圈324、326、328、330所产生的磁场，排列332、334和336中的MR元件所检测到的磁场会大致为零。

还可通过增加附加线圈和附加MR元件电路323来扩展电路323。在实施例中，各附加线圈可配置成创建如以上描述的方向交替变换的磁场，并且MR元件在线圈之间可置放成使得MR元件检测到大致为零的磁场。

排列332、334和336中的MR元件可形成网格。当目标在网格上方移动并接近MR元件时，由于各线圈324-330所产生的磁场，MR元件将暴露于由目标中流动的涡电流产生的反射磁场并检测所述反射磁场。例如，如果目标移动经过MR元件338和340，则这些MR元件会检测到反射磁场并产生指示如是的输出信号。接收来自MR元件的输出信号的处理器然后可识别目标的位置为在MR元件338和340的上方或附近。如果目标之后移动靠近MR元件342，则MR元件342将检测到来自目标的反射磁场并产生指示目标被检测到的输出信号。接收输出信号的处理器然后可识别目标的位置为在MR元件342的上方或附近。

可将单个大目标置于网格332、334和336前。这样，每个MR元件所经历的反射场的差异即为目标与网格平面的平行度的映射。所述差异还可用于映射目标随外部约束的变形。

参考图4，用于检测目标402的系统400还可以使用单个线圈和MR元件来检测目标402。MR元件404可邻近线圈406置放。在实施例中，MR元件404可置于线圈406与目标402之间。在其它实施例中，线圈406的迹线可置于MR元件404与目标402(未示出)之间。

在单个线圈的配置中，即使磁性目标402不存在，MR元件404也会遭受磁场。如果磁性目标402不存在，则将不会有涡电流，并且也不会有反射磁场。然而，由于MR元件404邻近单个线圈406置放而不是置于两个相对的线圈之间，因此MR元件会遭受由线圈406产生的直接耦合磁场405。

目标402的存在会引起反射磁场，并且该附加的场可通过MR元件404被检测到，从而指示目标402的存在。例如，通过线圈406的电流会使目标402中产生涡电流(由电流408和410示出)，涡电流会产生反射磁场412。反射磁场412会使MR元件404所经历的磁场强度增大。因此，当目标402存在时，MR元件404会检测到比目标402不存在时更强的磁场。

目标402的接近度也会使由MR元件404检测到的反射磁场的强度增大或减小。当目标402移动更靠近线圈406(或反之亦然)时，涡电流(由电流408’和410’示出)的强度将增大，这将产生具有更大强度的反射磁场412’。因此，当目标402移动更靠近线圈406时，MR元件404将检测到更强的磁场。

在图4中所示的实施例中，MR元件404定位在线圈406的环路邻近。这可使得MR元件404的灵敏度更大以便于检测反射场412。然而，由于线圈406所产生的场在MR元件404的位置处非零，因此MR元件404不仅可检测到反射场，而且还可检测到由线圈406直接产生的磁场(即，“直接耦合”磁场)。可使用不同的技术来降低MR元件404对直接耦合磁场的灵敏度。

参考图5，电路500包括线圈502和置于线圈502的迹线上方或下方的四个MR元件1-4。MR元件可连接成桥配置504。桥配置可提供由信号504a和504b组成的差分输出。

在实施例中，电路500可作用于检测目标的单线圈电路使用。例如，当目标接近MR元件1和2时，输出信号504a会发生变化，而当目标接近MR元件3和4时，输出信号504b会发生变化。MR元件1-4可对齐使得：当目标接近元件1-4时，输出信号504a的值增大而输出信号504b的值减小，或者反之亦然。例如，在这样的实施例中，由元件1和2附近的线圈创建的场与由元件3和4附近的线圈创建的场相比，符号相反。因此，反射场在相反的方向上，这增强桥差分输出对反射场的灵敏度，同时抑制由外部公共场带来的偏差/变动。

参考图5A，电路500’包括线圈506，线圈506布置成使得：如果电流沿着箭头508所示的方向流过线圈506，那么电流将沿着顺时针方向流过线圈部分510并且沿着逆时针方向流过反环路线圈部分512。因此，线圈部分510和512会产生方向在相反方向上的局部磁场，如以上描述的。MR元件1-4可如图所示布置，以形成在目标接近时提供差分信号的桥。反环路可减弱由线圈产生的并被MR元件检测到的直接耦合磁场。例如，由线圈506产生的磁场会直接被MR元件1-4检测到(例如，直接耦合到MR元件)。线圈部分510和512各自可创建这样的局部磁场：所述局部磁场与线圈506所产生的磁场在相反的方向上。因此，至少在MR元件1-4周围的局部区域中，局部磁场会(至少部分地)抵消由线圈506所产生的直接耦合磁场。这可减弱或消除由MR元件1-4检测到的直接耦合场，使得由MR元件1-4所检测到的磁场为来自目标的反射场。

在实施例中，为了提供灵敏度检测，使用反环路来测量反射场和线圈的直接场。另外，在这样的配置中，MR元件1-4可置放成使得MR元件感受(see)不到由主线圈创建的场。

在实施例中，目标可定位成与MR元件1和3相邻而不是与2和4相邻(或反之亦然)。如果MR元件1-4布置成桥配置结构，则当目标朝着或远离例如MR元件1和3移动时，桥的差分输出会发生变化。

在实施例中，目标可定位成使得：MR元件1和2沿一个方向经历反射磁场(例如，经历反射磁场的一侧)，而MR元件3和4沿相反方向经历反射磁场(例如，经历反射磁场的另一侧)。在该实施例中，当目标移动更靠近MR元件时，信号504a会增大而信号504b会减小(或反之亦然)，从而产生差分信号。

参考图5B，电路500”包括两个MR桥。MR桥514包含MR元件1-4并产生由信号514a和514b组成的差分输出信号，而MR桥516包含MR元件5-8并产生由信号516a和516b组成的差分输出信号。当目标接近MR元件1-8时，MR桥514和516的输出信号会发生变化，从而指示目标的存在及接近。电路500”还示出有焊盘518。

在实施例中，目标可定位在桥514(MR元件1-4)的邻近，使得：当目标移动更靠近或更远离桥514时，桥514的差分输出受到影响。在该实施例中，当目标移动时，桥516的输出会保持相对稳定。因此，桥516的输出可作为基准使用。尤其，该布置结构可适用于如下的情况：待检测目标相对靠近桥514，而使得目标的移动对桥514具有更大的影响而对桥516具有更小的影响或无影响。

另外或替代地，还可使用同一配置来测量如下两个距离的差：一大的目标与MR元件1、2、3和4之间的第一距离，以及该对应目标与MR元件5、6、7和8之间的第二距离。

另外或替代地，还可使用图5B的同一配置来精确确定目标沿着如下平面定中：所述平面与线圈平面垂直并与线圈平面沿着线530相交，所述线530处于桥514与516之间的等距离处。

参考图5C，电路501包括线圈520和绕着线圈520间隔布置的多个MR元件522。MR元件522可形成与以上描述且示于图3B中的网格相似的网格。在实施例中，MR元件522可连接成桥配置。在其它实施例中，MR元件522可充当不与其它MR元件共用的单独的电路(或是单独电路的一部分)。在任一种情况中，当目标(及其反射磁场)被检测到时，MR元件522都会产生信号。处理器可接收这些信号并计算目标的位置、定位、速度、平行度、角度或其它性质。

在实施例中，可使用电路501来检测目标相对于线圈在三个维度上的位置。由于MR元件定位在沿着线圈520的平面中，因此MR元件可充当网格。当目标接近MR元件中的一个(或多个)时，MR元件将产生一输出信号，可使用该输出信号来确定目标沿着网格的两个维度的位置。另外，如上所述的，线圈520和MR元件可用于检测与MR元件、在与线圈和网格的两个维度正交的方向(即，进出页面方向)上的距离。

现在参考图6，用于检测目标的电路600可包括线圈602，并包括一个或多个MR元件604和606。线圈602可具有以间隙612分开的两个线圈部分608和610。在实施例中，通过部分608和610的电流沿着相同方向流动。例如，如果通过部分608的电流沿顺时针方向绕线圈流动，那么通过部分610的电流也会沿顺时针方向流动。

MR元件604和606可置于间隙内，以使得MR元件不处于线圈602的迹线的正上方(或正下方)。将MR元件置于间隙612内可减弱线圈602与MR元件604和606之间的电容耦合或感应耦合。另外，间隙612可具有一宽度W，所述宽度小于MR元件与目标之间的距离。由于间隙612相对较小，因此在目标中感生的涡电流及因此的反射磁场可显得(即，MR元件所检测到的会)像是各部分之间没有任何间隙的单个线圈正在产生磁场。

在实施例中，将MR元件定位在间隙612内可降低MR元件对由间隙612产生的直接耦合磁场的灵敏度，从而允许MR元件维持对反射场的灵敏度。

在其它实施例中，线圈602可在一条或多条迹线中包括割阶(jog)。MR元件604和606可与割阶对齐。

图7是电路的截面图，所述电路具有夹在线圈700的迹线之间的MR元件604和606。在实施例中，线圈700与线圈602会是相同或相似的。线圈迹线602a和602b可定位在基片(未示出)的表面上。MR元件604和606可置于迹线602a和602b顶上，使得迹线602a和602b定位在MR元件604和606与基片之间。迹线614a和614b的附加层可定位在MR元件604和606顶上。迹线602a、602b、614a和614b可以是同一线圈的一部分，以使得流过迹线的电流沿圆形或螺旋形图案流动，以便感生磁场。将MR元件604和606置于线圈的迹线之间可减弱由线圈产生的直接耦合磁场。

参考图8，压力传感器800包括磁场传感器802，磁场传感器具有支撑线圈804和MR元件806和808的基片803。在实施例中，磁场传感器与图5中的电路500、图3中的电路300或以上描述的能够检测目标接近度的任何磁场检测电路会是相同或相似的。

在实施例中，线圈804和MR元件806、808可通过同一基片803支撑。在其它实施例中，MR元件806、MR元件808和线圈804可支撑在不同的基片(未示出)上。例如，线圈804可通过一个基片支撑，而MR元件806和808可通过不同的基片支撑。在另一示例中，MR元件806、MR元件808和线圈804各自可通过单独的基片支撑。支撑电路元件的基片的任何其它组合也是可行的。

压力传感器800包括腔室810，腔室810具有传导性部分811和可变形部分812。在实施例中，腔室810由细长管形成。在图8的实施例中，传导性部分与可变形部分812可包括设置在管的一端处的膜，所述膜可用作隔膜，并且所述膜可变形为朝着或远离磁场检测电路802移动。

可变形部分812可由不锈钢、铜铍，钛合金，超合金和/或蓝宝石形成。当腔室810内的压力大于腔室810外的压力时，可变形部分812会朝着磁场检测电路802凸出。如果腔室810外的压力更大，那么可变形部分812会远离磁场检测电路812缩进，而如果腔室810内外的压力处于平衡，那么可变形部分会采取在凸出位置与缩进位置之间的中立位置。

在可变形部分为圆形的情况中，膜的变形由以下公式给出：

其中h是可变形部分的厚度，ν是Poisson模量，E是杨氏模量，a是可变形部分的半径，r是变形被测量到的点。

在实施例中，最大变形会是足够小的，以使得即使在高于180℃的温度条件下可变形部分也总是处在材料的弹性域内。出于该缘故，像马氏体时效合金或钛合金之类的超合金会是合适的材料。

磁场检测电路802可包括邻近线圈804设置的至少一个磁场感测元件806和/或808，如以上描述的。线圈804可产生这样的磁场：所述磁场在传导性部分812中感生出与以上描述的涡电流和反射场相似的涡电流和反射磁场。磁场检测电路802可还包括用于生成输出信号的电路，所述输出信号指示腔室810的内部与外部之间的压力差。

在实施例中，磁场检测电路802包括两个间隔开的MR元件806和808，并且当可变形部分朝着MR元件凸出和/或远离MR元件缩进时，磁场检测电路检测传导性部分812与MR元件806和808中的一个之间的距离。在实施例中，磁场检测电路802可配置成检测如下两者之间的差：a)传导性部分812与磁场传感器808之间的距离，和b)传导部分812与磁场传感器806之间的距离。这些距离之间的差可被用来产生磁场检测电路802的输出信号。

磁场检测电路802所产生的输出信号会代表距离，然后处理器可接收所述输出信号以计算腔室810内的关联压力。MR元件806和808可包含多个MR元件，并可布置成桥配置(如以上描述的)以产生差分输出。

在实施例中，MR元件806与传导性可变形部分812的边缘对齐，并且MR元件808与传导性可变形部分812的中心或中心区域对齐。在该布置结构中，当可变形部分812朝着以及远离MR元件808移动时，MR元件808将作出反应，而MR元件806将不受影响或者将受到比元件808显著更轻程度的影响，并且因此，MR元件806会具有相对固定的电阻值。可利用以这种方式定位MR元件，来去除由杂散场引起的误差。以这种方式定位MR元件还可帮助补偿各MR元件之间的气隙公差。例如，可使用两个传感器所检测到的距离的差，来补偿气隙随着时间、温度等的小变化。

参考图8A，压力传感器818的另一实施例包括第一细长管820，第一细长管具有可变形侧壁821和开口823，开口823允许流体进入处在细长管820内的腔室。当流体在管820内引起压力时，侧壁821会像球囊一样地鼓胀或凸出。管820的端部828会是传导性的。

压力传感器818还包括第二细长管822，第二细长管具有开口824。细长管822可具有刚性壁826和开口824。开口824可具有足够大的直径或尺寸，以使得管820能够***开口824中。

压力传感器818可包括磁场传感器830，磁场传感器830与磁场传感器802和/或以上描述的任何磁场传感器会是相同或相似的。

在实施例中，当管820、822组装好时，管820的传导性端部828可邻近MR元件808定位。当管820内的压力增大和减小时，管822’的刚性壁可抑制可变形侧壁821的侧向膨胀。然而，端部828可以鼓胀，并且当管腔823内的压力有所变化时，端部828可以朝着MR元件808凸出和远离MR元件808缩进。磁场传感器830可以检测距离的变化并产生代表端部828与MR元件808之间距离的输出信号。在实施例中，磁场检测电路802可配置成检测如下两者之间的差：a)传导性端部828与磁场传感器808之间的距离，和b)传导808与磁场传感器806之间的距离。这些距离之间的差可被用来产生磁场检测电路830的输出信号。处理器电路可接收所述信号并基于所述距离来计算管820内的压力。

也参考图9，压力传感器900包括第一基片902和附连到第一基片902的第二基片904，第一基片与图8的基片803会是相同或相似的。第二基片904可包括表面908和在表面中形成的凹部906。凹部906可蚀刻进基片中。在实施例中，可蚀刻晶片904，以使得晶片足够薄而能够在压力下挠曲，如由虚线910示出的。通过基片902支撑的MR元件可以(经由如上所述的反射磁场)检测晶片904的挠曲。检测到的挠曲随后可与压力相关/对应转换成压力。

在实施例中，与以上描述并图示在图8A中的布置结构相似的，基片902上的MR元件可定位成使得：一个或多个MR元件与凹部906的边缘(例如，非挠曲部分)相邻，并且一个或多个MR元件与凹部906的中心(例如，挠曲部分)相邻。

在实施例中，基片904可由传导性的材料(比如，铜)形成。因此，由基片904上的压力(和/或凹部906内的压力)所导致的基片904的传导性可变形部分的运动可被基片902上的磁场传感器检测到。

替代地，基片904可由被涂覆以足够厚的传导性材料(像比如，铜)的晶体材料(比如，蓝宝石)形成。

在实施例中，凹部906在制造过程期间被抽空，以便确定基准压力。在实施例中，基准压力是真空或者是小于标准压力(例如，小于100kPa)的压力。在某些配置中，MR桥(比如，图3A中的桥318)的输出信号中的一个或多个可被用来生成以代表基准压力的值。

参考图10，示出了磁场传感器1000的框图。磁场传感器包括用于产生磁场的线圈1002、用于为线圈供电的线圈驱动器1004、MR元件1006、以及用于为MR元件1006供电的MR驱动器电路1008。MR元件1006可以是单个MR元件，或者MR元件1006可包括多个MR元件，多个MR元件可布置成桥配置。如上所述，线圈1002和MR元件1006可配置成检测传导性目标的距离。在实施例中，线圈驱动器1004和/或MR驱动器1008可产生AC输出，以驱动线圈1002和MR元件1008，如以上描述的以及如由AC源指示的。AC源1010可以是用于驱动线圈1002和MR元件1006两者的公共源。在实施例中，信号1012可以是AC信号。

磁场传感器1000还包括放大器，放大器用于放大MR元件1006的输出信号1012。输出信号1012可以是差分信号，并且放大器1014可以是差分放大器。输出信号1012和放大信号1016可以是DC信号。

磁场传感器1000可还包括低通滤波器1018和偏移/补偿模块1024，低通滤波器用于从信号1016中滤除噪声和其它伪像，偏移/补偿模块可基于温度(例如，由温度传感器1020测得的温度)和从材料类型模块1022得到的材料类型来改变输出信号的大小。可还包括分段线性化电路1026，分段线性化电路可对补偿后的信号1028实施线性回归并产生输出信号1030。

在实施例中，来自目标的反射磁场将具有频率f(与线圈驱动器1004相同的频率)。由于线圈1002所产生的磁场与反射场具有相同的频率，因此MR元件1006的输出会包括0Hz(或DC)分量、频率f分量以及频率f的倍频谐波分量。本领域技术人员将会理解，最低频率谐波分量会发生在频率2*f处。然而，在MR桥的平衡中的任何的差也会生成频率分量，信号中也会存在该频率分量。因此，低通滤波器1018可配置成去除频率f及更高(频率)(即，低通滤波器1018可包括截止频率f_cutoff，其中f_cutoff<f。在实施例中，滤波器可设计成去除可能的f信号。相应地，频率f可选择成大于目标运动频率范围的频率。

在实施例中，MR元件1008的灵敏度随温度发生变化。反射场的强度也会随温度发生变化，具体取决于目标材料类型和频率。为了补偿，模块1022可包含用于补偿温度影响和/或所用材料影响的参数。参数可包括线性和/或二阶补偿值。

在实施例中，处理电路1032可对代表磁场的信号加以处理。由于使用公共源1010来驱动MR元件1006和线圈1002，因此线圈1002和MR元件1006的频率大致相同。在这种情况下，信号的后处理可包括滤波、线性回归、增益和放大或者其它信号整形技术。

MR元件1006可检测由线圈1002直接产生的磁场和由通过线圈1002的电流生成的磁场在传导性目标中感生的涡电流所产生的反射磁场。

参考图10A，磁场传感器1000’可包括线圈1002、线圈驱动器1004、公共AC源1010、MR驱动器1008、MR元件1006、放大器1014和低通滤波器1018，如以上描述的。

磁场传感器1000’与图10的传感器1000在如下方面会有所不同：磁场传感器1000’是闭合环路传感器且因此可还包括第二线圈1035，第二线圈可以以与线圈1002不同的AC频率操作。在该示例中，线圈1035可以与线圈1002成180度异相，如由“-f”符号指示的。线圈1035也会产生第一磁场，第一磁场可被用来检测目标。在实施例中，线圈1035可比线圈1002相对更小。线圈1035可置放在MR元件1006邻近，以产生可被MR元件1006检测到但不会在目标中产生涡电流的磁场。

在实施例中，线圈1035可用于偏移/补偿由MR元件的磁电阻引起的误差。例如，可使经驱动而通过线圈1035的电流的幅度发生变化，直至MR元件1006的输出变为零伏为止。此时，可测量通过线圈1035的电流(例如，通过测量跨与线圈1035串联的分流电阻器的电压)。测得的电流可与MR元件1006的输出相似地处理，以去除与MR元件1006关联的磁电阻误差。

磁场传感器1000’可还包括放大器1036，放大器用于接收信号1038。磁场传感器1000’可还包括低通滤波器1019、材料类型模块1022、温度传感器1020、偏移/补偿模块1024和分段线性化模块1026，如以上描述的。

图11-11F包括磁场传感器的不同示例，所述磁场传感器具有用于减弱感应耦合或其它噪声以使之不影响信号精度的信号处理。图11-11F中的示例磁场传感器还可采用与检测来自目标的反射场相关的各种特征，比如跳频等。这样的磁场传感器可还包括用于计算灵敏度值的电路。

现在参考图11，磁场传感器1100可包括线圈1002、线圈驱动器1004、AC驱动器1010、MR驱动器1008、MR元件1006、放大器1014、低通滤波器1018、温度传感器1020、材料类型模块1022、偏移/补偿模块1024和分段线性化模块1026。

MR元件1006可响应于感测元件驱动信号并配置成检测由线圈1002生成的直接耦合磁场，以产生信号1012作为响应。处理电路可计算与MR元件1006对由线圈1002产生的直接耦合磁场的检测相关联的灵敏度值。所述灵敏度值会与目标中的涡电流所产生的反射场大致无关。

如图所示，AC驱动器1010联接到线圈驱动器1004但未联接到传感器1100中的MR驱动器1008。在该实施例中，MR驱动器1008可产生DC信号(例如，频率约为零的信号)来驱动MR元件1006。

线圈1002可产生DC(或大致低频AC)磁场，所述DC(或大致低频AC)磁场可被MR元件1006检测到，但不在目标中产生涡电流。因检测DC(或大致低频AC)磁场而产生的信号可用于调节磁场传感器的灵敏度。

线圈1002还可产生更高频率的AC磁场，所述AC磁场在目标中感生涡电流，涡电流产生频率为所述更高频率的反射磁场，通过MR元件1006可检测到所述反射磁场。

MR元件1006可产生信号1012，信号1012可包括DC或大致低AC频率的频率分量(比如，“直接耦合”信号或信号分量)和/或更高AC频率的频率分量(比如，“反射”信号或信号分量)，所述DC或大致低AC频率的频率分量代表不会在目标中引起涡电流的较低频率的磁场，所述更高AC频率的频率分量代表所检测到的反射场。所述直接耦合信号可用于调节传感器的灵敏度，而所述反射信号可用于检测目标。线圈驱动器1004和/或MR驱动器1008可使用直接耦合信号作为灵敏度信号，响应于所述灵敏度信号来调节它们相应的输出驱动信号。

在实施例中，直接耦合信号和反射信号可作为同一信号的频率分量被包括。在这种情况中，可以驱动线圈1002，以同时产生两个频率分量。在其它实施例中，直接耦合信号和反射信号的生成可在不同的时间比如利用时分复用方案生成。

传感器1100可还包括解调器电路1050，解调器电路可调制信号1016，以从信号中去除AC分量或使信号内的AC分量移到不同频率。例如，解调器电路1050可以以频率f调制信号1016。如本领域已知的，由于信号1016包括代表被检测磁场的频率f信号分量，因此以频率f调制信号1016可使代表被检测磁场的信号元移到0Hz或DC。信号1016内的其它频率分量可移到更高频率，从而这些其它频率分量可通过低通滤波器1018被去除。在实施例中，信号1016中可代表灵敏度值的DC或低频分量可反馈到：线圈驱动器1004，以便响应于该信号调节线圈1002的输出；和/或MR驱动器1008，以响应于该灵敏度值调节驱动信号1009。DC输出信号1052可代表目标与MR元件1006的接近度。

在其它实施例中，可使用时分复用方案。例如，线圈驱动器1004可在第一时间段期间以第一频率驱动线圈1002，在第二时间段期间以第二频率驱动线圈等等。在一些实例中，第一和第二(及随后的)时间段不重叠。在其它实例中，第一和第二时间段可以重叠。在这些实例中，线圈驱动器1004可同时以两个或更多个频率驱动线圈1002。当第一和第二时间段不重叠时，解调器1050可以以与线圈驱动器1004相同的频率操作。当时间段重叠时，可使用多个调制器，第一调制器以第一频率运行，并且第二调制器以第二频率运行，以便分离出每个频率的信号。

尽管会是有利的是，使MR元件1006检测到的直接耦合磁场减弱，以实现对反射场(且因此被检测目标)的精确读数，然而还会有利的是，具有一定量的直接耦合(即，用于直接检测由线圈1002产生的磁场)以允许计算灵敏度值。反射场和由线圈创建的场两者的同时测量允许精确地确定与MR元件的灵敏度、线圈驱动电流等无关的物体距离。MR元件的灵敏度可随温度和/或随MR阵列平面中不希望的DC或AC杂散场的存在而发生变化。反射场与线圈场之间的比率仅取决于几何方面的设计，且因此是精确确定距离的良好参数。

参考图11，可以使用跳频方案。例如，线圈驱动器1004可以以各不同频率(例如，随时间在各频率之间交替变换，或产生包含多个频率的信号)驱动线圈1002。在这样的实施例中，传感器1100可包括多个解调器电路和/或滤波器，以便检测每个频率的信号。

参考图11A，磁场传感器1100’包括线圈1002、线圈驱动器1004、AC驱动器1010、MR驱动器1008、MR元件1006、放大器1014、低通滤波器1018、温度传感器1020、材料类型模块1022和偏移/补偿模块1024。

如图所示，AC驱动器1010联接到线圈驱动器1004，从而以频率f1驱动线圈1002。MR驱动器1008联接到AC驱动器1102，从而以频率f2驱动MR元件1006。频率f1和f2可以是不同频率，并且可以是非谐波频率(换言之，f1可以不是f2的谐波频率且反之亦然)。在实施例中，频率f1低于频率f2。在其它实施例中，频率f1和f2可彼此相对接近，使得两个频率之间的差远低于f1和f2。频率f2可以是零值或非零值频率，但替代地可选择f1大于f2。然后，以f2-f1进行解调。

在实施例中，频率f1可以选择成避免使目标中生成大于预定水平的涡电流，和/或频率f1可以选择成提供目标的全反射。根据以下公式，反射场会与目标的集肤深度相关：

在以上公式中，σ是目标材料的传导率，μ是目标材料的导磁率，并且f是工作频率。如果目标材料的厚度大于集肤深度δ的大约5倍，那么所述场会被完全反射。在目标厚度等于集肤深度的情况中，仅大约一半的场会被反射。因此，频率f选成足够低使得集肤深度变得大于目标厚度可以感生出低的涡电流以及具有减弱强度的反射场。以上给出的公式对于高传导性和低磁性的材料会是有效的。对于低传导性材料或者对于铁磁性材料，涡电流的损耗(可以以复数集肤深度解读)会导致反射场的强度减弱。

电路1100’可还包括带通滤波器1104和解调器电路1106。带通滤波器1104可具有不包括频率f1和f2但保留频率|f1-f2|的通带。通过这种方式，可以滤除由线圈和/或GMR驱动器带入磁传感器中的感应噪声。电路1100’可还包括解调器电路1106和低通滤波器，解调器电路以频率|f1-f2|进行解调，低通滤波器用于恢复以DC为中心/在DC周围附近的信号，所述信号可代表由磁传感器感受到的(频率为)f1的磁场。在实施例中，频率为|f1-f2|的信号会包含有关目标和/或直接耦合磁场的信息，但来自感应耦合或其它噪声源的噪声会有所减弱。

现在参考图11B，磁场传感器1100”包括线圈1002、线圈驱动器1004、AC驱动器1010、MR驱动器1008、MR元件1006、放大器1014、低通滤波器1018、温度传感器1020、材料类型模块1022、偏移/补偿模块1024和分段线性化模块1026。

如图所示，AC驱动器1010联接到线圈驱动器1004，但未联接到传感器1100中的MR驱动器1008。在该实施例中，MR驱动器1008可产生DC信号(例如，频率约为零的信号)来驱动MR元件1006。

线圈1002可产生AC磁场，AC磁场在目标中感生出涡电流和反射磁场。

传感器1100”可还包括解调电路1060，解调电路能够解调信号1016。解调电路1060可将信号1016与一频率为f的信号相乘，这会使信号1016中有关目标的信息频移到DC，并会使信号中的噪声或其它信息频移到更高频率。低通滤波器1018可从信号中去除更高频率的噪声。在实施例中，解调电路1060可以是在数字域中解调信号1016的数字电路或在模拟域中解调信号1016的模拟信号(电路)。

传感器1100”可还包括相位检测与补偿电路1062，相位检测与补偿电路检测线圈1002中的电流和线圈所产生的磁场的相位和/或频率。电路1062可检测并补偿线圈1002的相位和f的不一致并产生可用来调制信号1016的校正信号1063。

在实施例中，频率f、目标材料的类型、目标的形状、布线与电子器件和/或其它因素会导致线圈1002的驱动信号1010与由MR元件1008检测到的反射磁场之间存在相移。可以测量信号之间的相位，并且可以利用所述相位，以调节来自相位检测与补偿电路1062的信号1063的相位使之匹配信号1016的相位。

还可以使用跳频方案。例如，线圈驱动器1004和/或MR驱动器1008可以以多个频率驱动信号。相位检测与补偿模块1062可在每个频率都调节信号1063的相位匹配信号1016的相位。

现在参考图11C，磁场传感器1100”’包括线圈1002、线圈驱动器1004、AC驱动器1010、MR驱动器1008、MR元件1006、放大器1014、温度传感器1020、材料类型模块1022、偏移/补偿模块1024和分段线性化模块1026。

如图所示，AC驱动器1010联接到线圈驱动器1004，但未联接到传感器1100中的MR驱动器1008。在该实施例中，MR驱动器1008可产生DC信号(比如，频率约为零的信号)来驱动MR元件1006。

线圈1002可产生AC磁场，AC磁场在目标中感生涡电流和反射磁场。反射磁场可通过MR元件1006检测，MR元件产生代表被检测磁场的信号1012。

传感器1100”’可还包括快速傅里叶变换(FFT)电路1070，快速傅里叶变换(FFT)电路能够对信号1016实施FFT。实施FFT能够识别信号1016中的一个或多个频率分量。在实施例中，FFT电路1070能够识别出信号1016中具有最大幅值的频率分量，所述频率分量可代表频率为f的被检测磁场。FFT电路1070可产生输出信号1072，输出信号1072包括频率为f的被检测信号并还信号1016的任何其它频率分量。

替代地，驱动器可同时生成不同的频率fa、fb、fc，并且FFT模块可计算fa、fb、fc(频率分量)的幅值，可使用所述幅值来确定目标的包括位置、材料、厚度等的不同参数。此外，如果扰动(例如，由于目标的变形、杂散磁场、噪声源等)发生在特定频率，那么系统可以检测出干扰并忽略该频率的数据。由FFT模块算得的幅值还可用于确定是否存在任何特定频率的干扰，可通过随后的处理忽略所述干扰。在实施例中，可在模拟域和/或数字域中计算FFT温度增益补偿以及线性化。

现在参考图11D，磁场传感器1100D包括线圈1002、线圈驱动器1004、MR驱动器1008和MR元件1006。MR传感器1006的输出信号1007可代表被检测磁场。尽管未示出，然而传感器1100D可还包括放大器1014、低通滤波器1018、温度传感器1020、材料类型模块1022、偏移/补偿模块1024和分段线性化模块1026。可使用振荡器1182，以便以频率f操作线圈驱动器1004。

如图所示，振动器1182联接到线圈驱动器1004，但未联接到传感器1100D中的MR驱动器1008。在该实施例中，MR驱动器1008可产生DC信号(例如，频率约为零的信号)来驱动MR元件1006。

传感器1100D还包括正交解调电路1180。正交解调电路1180包括移相电路1188，移相电路产生驱动频率f的90°移相。振荡器1182可产生频率为f的余弦信号。从而，移相电路1188的输出会是频率为f的正弦信号。因此，通过解调器1190和1192(及随后的低通滤波器)中的乘法运算，MR传感器1006的被检测信号可分离成同相分量和异相分量(比如信号1184a和1186a)。所得的相位和幅度可用于确定有关反射场和目标的信息。例如，相位信息可用于确定目标中是否存在缺陷或异常，用于确定目标材料的磁性、目标是否正确对齐等等。振荡器1182也可产生周期为1/f的方波，并且移相电路1188可使所述方波的时间移位1/(4f)。

参考图11E，在另一实施例中，替代提供同相信息和异相信息两者，磁场传感器1100E可经由两个信号路径产生正交调制信号。在电路1100E中，一半的MR元件可由频率为f的信号驱动，并且一半的MR元件可以以90°异相频率驱动。解调回路(比如包括系统的解调功能的电路)与图10中的解调电路会是相同或相似的，包括DC低通滤波器和补偿以及线性化也会是相同或相似的。

在实施例中，可使用正交调制来确定返回信号的绝对幅度和相位。这可允许自动校正信号中的不希望的失相，自动校正可提供对目标性质的更准确的判定和对与材料磁性或损耗性质相关的信息的恢复。

参考图11F，磁场传感器1100F包括线圈驱动器1004，线圈驱动器1004以频率f₁驱动线圈1002。MR驱动器1008可以以同一频率f₁、但相对于线圈驱动器1004成90度异相的方式来驱动MR元件。因此，MR元件1006产生的信号1016可具有为f₁两倍(即，2*f₁)的频率，这是正弦和余弦相乘的结果。传感器1100F可包括解调器电路1195，解调器电路能够解调信号，从而将反射场信息转换到DC附近的频率。

参考图12，信号1270可代表线圈驱动器1004用来驱动线圈1002的信号。当信号为高时，线圈驱动器1004会以使电流沿一个方向流动的方式驱动线圈1002，并且当信号为低时，线圈驱动器会以使电流沿相反方向流动的方式驱动线圈1002。在实施例中，线圈驱动器1004可以以直流(即，DC)或以这样的频率来驱动线圈1002：所述频率足够低使得，线圈1002产生的磁场不会在目标中引起涡电流。

作为示例，参考以上集肤深度公式，铜在50Hz条件下的集肤深度会是约10mm，并且在10kHz条件下，铜的集肤深度会是约600μm。因此，给定0.5mm厚的铜目标，低于5kHz的频率会创建相对低强度的反射磁场。

线圈驱动器1004可以以相对低的频率或以DC频率驱动线圈1002，如由信号部分1272和1274示出的。所述频率会足够低且因此部分1272和1274的持续时间会足够长使得，因信号1270切换(例如，从部分1272期间的高值切换到部分1274期间的低值)而在目标中生成的任何涡电流有足够的时间稳定并消散。以部分1272和1274期间示出的直接耦合信号可从高切换到低(代表被检测磁场的变化)，以去除由线圈1002的直接耦合磁场导致的任何偏移。

信号1270的部分1276可代表当线圈驱动器1004以高至足以在目标中感生涡电流的频率驱动线圈1002时、由MR元件1006检测到的磁场。在部分1276有效时，MR元件1006可检测到由线圈1002直接产生的直接耦合磁场，并还检测到由目标中的涡电流产生的磁场。被检测信号可在随后被处理，从而使直接耦合场与由涡电流产生的场分离。尽管未示出，然而由于各部分会包含不同的信息，因此部分1276会具有比部分1272更大或更小的幅度。例如，部分1276可包括反射信号以及直接耦合信号。

如信号1270中所示的，在信号1270内，极性不同的低频部分1272和1274可彼此相邻。在其它实施例中，如在信号1270’中所示的，在信号内，极性不同的低频部分1272’和1274’也可以彼此不相邻。例如，它们可被高频信号部分1276分开。

在其它实施例中，可同时以(低频部分1272和1274的)低频和(高频部分1276的)高频驱动线圈。然后可利用信号处理技术分离频率，从而测量MR元件的响应。

在某些实例中，低频部分1272和1274与高频部分1276的比率可被用来确定或指示反射信号的幅度。以这种方式测量比率可减弱幅度测量结果对于外部、不希望的变动(比如，由温度、杂散磁场等引起的变动)的灵敏度。

现在参考图12A，磁场传感器1200可配置成响应于灵敏度值而调节磁场传感器的输出信号。传感器1200可包括线圈1202和线圈驱动器1204。MR元件1206可检测由线圈1202产生的和由目标反射的磁场，如以上描述的。在实施例中，MR元件1206的输出信号1208可包括第一频率和第二频率。例如，第一频率可以是线圈驱动器的频率，并且第二频率可以是0Hz或DC。在这种情况中，MR元件1206可由DC偏置电路1210驱动。在其它示例中，第二频率可以是非零频率。

在另一实施例中，线圈驱动器1204可在第一时间段期间以一个频率驱动线圈1202，并在第二时间段期间以另一频率驱动线圈。所述时间段可以是交替而不重叠的。

传感器1200可还包括分离器电路，分离器电路可包括一个或多个低通滤波器1214和1216，以及包括解调器1224和1226。传感器1200可还包括混频器电路1212。振荡器1218和1220可提供用于驱动线圈1202和处理信号1208的振荡信号。在实施例中，振荡器1220可提供比振荡器1218的频率(f_low)更高频率(f_high)的信号。在实施例中，f_low是这样的频率：所述频率足够低使得目标因频率f_low产生的任何反射场为零；足够小使得不被检测出；或者足够小使得它对输出的影响可忽略不计或在系统的公差内。

混频器1212可使来自振荡器1218和1220的信号混合(例如，相加)以产生信号1222，信号1222馈送到线圈驱动器1204。然后，线圈驱动器1204可按照混合信号1202来驱动线圈1202。

由于线圈1202以混合信号驱动，因此输出信号1208会包含由MR传感器1206检测到的f_high和f_low(频率分量)的振荡。解调器1226可以以频率f_high解调信号1208，以使得信号1208中的频率f_high部分与信号中的其它频率分离。本领域技术人员会理解的是，解调过程会导致信号中的其它频率频移到更高频率。低通滤波器1214然后可从信号中去除这些频率并产生滤波后的信号1228，该滤波后的信号主要包括频率f_high信息或DC信息。

类似地，解调器1224可以以频率f_low解调信号1208，以使得信号1208中的频率f_low部分与信号中的其它频率分离。本领域技术人员将理解的是，调制过程会导致信号中其它频率频移到更高频率。低通滤波器1216然后可从信号中去除这些频率并产生滤波后的信号1230，该滤波后的信号主要包括频率f_low信息或DC信息。处理电路1232可处理信号1228和1230，从而产生代表被检测目标的输出信号1232。

处理电路1232可以以各种方式处理信号1228和1230，包括获取信号比以提供这样的输出：所述输出对由杂散磁场干涉、温度漂移、封装应力或其它外部激励造成的不期望的变动基本不敏感。获取信号比还可提供这样的输出：所述输出对线圈驱动器因温度、电源电压变动、外部激励等发生的变动(例如，由线圈驱动器提供的电流或电压的变动)基本不敏感。

信号1230还可用作馈入DC偏置电路1220的灵敏度信号，如由箭头1234示出的。DC偏置电路1210可基于信号1230的值来调节用于驱动MR元件1206的电压水平，从而补偿由温度、杂散磁场、封装应力等导致的系统灵敏度的变化。

参考图12B，磁场传感器1200’与传感器1200会是相似的，并且磁场传感器1200’可还包括另外的面内场线圈1236。DC偏置电路1236可以以DC电流驱动线圈1232，从而创建恒定磁场。恒定磁场会直接被MR元件1206检测到，并且所述恒定磁场会是偏置磁场。在其它实施例中，由面内场线圈1232产生的磁场可用于生成与MR灵敏度成比例的信号，所述信号可被MR元件1206检测到、且随后被反馈并被用来调节电路1200’的灵敏度。在实施例中，由面内场线圈1232产生的磁场可垂直于由线圈1202产生的磁场，并且由面内场线圈产生的磁场可用于增大/减小MR元件的灵敏度。DC偏置电路1236可驱动线圈1232以使得补偿由闭合环路系统感受到的灵敏度变化。换言之，DC偏置电路可响应于反馈信号1234而改变供应到线圈1232的驱动电流的幅度，从而补偿灵敏度误差，最大到反馈环路系统的带宽。所述带宽可由滤波器1216的截止频率确定(或至少在很大程度上受之影响)。

如图所示，DC偏置电路1236可接收信号1230并调节提供到面内场线圈1232的电流量，该电流量随后从而可调节由面内场线圈1232产生的磁场的强度。尽管未示出在图12B中，然而DC偏置电路1210’还可接收信号1230，并使用信号1230来调节驱动MR元件1206的电流。在实施例中，DC偏置电路1210’、DC偏置电路1236或者两者都可基于信号1230来调节它们的输出。

参考图12C，磁场传感器1240包括振荡器1220、振荡器1218和混频器1212。线圈驱动器1204接收由混频器1212产生的信号并利用包含频率f_high和f_low的信号来驱动线圈1202。

传感器1240可包括两个(或更多个)MR元件1254和1256。MR驱动器1250可联接到振荡器1220并可以以频率f_high驱动MR传感器1254，并且MR驱动器1252可联接到振荡器1218并可以以频率f_low驱动MR传感器1256。低通滤波器1216可对来自MR传感器1254的输出信号1258进行滤波，并且低通滤波器1264可对来自MR传感器1256的输出信号1260进行滤波。由于各驱动MR传感器1254和1256所采用的频率，因此输出信号1258会包括f_high频率分量，并且输出信号1260会包括f_low频率分量。滤波后的信号1230会是能够用于调节传感器1240灵敏度的灵敏度信号。因此，信号1230可被反馈到MR驱动器1252、MR驱动器1250和/或线圈驱动器1204，所述MR驱动器和/或线圈驱动器各自可基于信号1230的值来调节它们的输出。在实施例中，信号1230可以是DC信号或振荡信号。

参考图13，电路1300包括线圈1302和布置成桥配置的MR元件1-8。线圈1302可包括所谓的反向线圈部分1304A、1304B和1306A、1306B。第一反向线圈部分1304A会产生对于其下方的MR元件而言向左的场。随后，部分1304B会产生向右的场，部分1306A会产生向右的场，并且部分1306B会产生向左的场。MR元件1和3定位在反向线圈部分1304A附近，而MR元件2和4定位在反向线圈部分1304B附近。MR元件5、6定位在反向线圈部分1306A附近，而MR元件7、8定位在反向线圈部分1306B附近。另外，MR桥***成使得每个桥中的一些元件定位在反向线圈部分1304附近而一些元件定位在反向线圈部分1306附近。例如，MR桥1308包括MR元件1和3(定位在反向线圈部分1304附近)和MR元件5和6(定位在反向线圈部分1306附近)。设置反向线圈部分1304和1306会影响MR元件上的直接耦合场的幅度和极性。

MR元件1、3可具有与线圈1302相关的第一耦合因子，MR元件2、4可具有第二耦合因子，MR元件5和6可具有第三耦合因子，并且MR元件7、8可具有与线圈1302相关的第四耦合因子。在实施例中，MR元件1、3、7和8的耦合因子会是相等的，且MR元件1、3、7和8的耦合因子与MR元件2、4、5和6的耦合因子会是相反的。这可归因于比如沿相反线圈方向负载相等电流的线圈部分1304A、1304B和1306A、1306B以及MR元件相对于它们的定位。

在实施例中，桥1308和1310将对反射场作出同等响应。然而，两个桥会对直接耦合场作出相反响应。两个桥的输出相加会包含有关反射场的信息，而两个桥相减会包含有关直接耦合场的信息。直接耦合场信息然后可用作系统灵敏度的度量，并可用于使反射场信息归一化/标准化。在另一实施例中，桥1308和1310对反射场作出同等响应。然而，两个桥可对直接耦合场作出不同(不一定正好相反)响应。两个桥相减仍导致仅包含有关直接耦合场信息的信号，该信号可用作系统灵敏度的度量。两个桥相加会包含与关于反射场的信息一起的一些直接耦合场信息。然而，当其显示为恒定偏移时，这可利用线性化模块进行补偿。

例如，在操作期间，可应用以下公式：

V_bridge1＝(C_r+C₁)*i*S₁

V_bridge2＝(C_r+C₂)*i*S₂

在以上公式中，C_r代表反射场，C₁代表由第一MR桥检测到的直接耦合场，C₂代表由第二MR桥检测到的直接耦合场，i是通过线圈的电流，S₁代表第一MR桥的灵敏度，并且S₂代表第二MR桥的灵敏度。假定S1＝S2并且解得C_r：

以上等式提供了与电流和MR元件的灵敏度无关的C_r计算式。在实施例中，线圈、MR元件和目标的几何布局可提供C₁＝-C₂。在其它实施例中，系统的几何布局可提供C₁与C₂的其它比率。在比率已知的情况下，可计算C_r，从而提供反射场的值。

参考图13A，线圈1302’可包括反向线圈部分1304’A、1304’B和1306’A、1306’B以及在各线圈元件之间的间隙。在图13A中，仅线圈1302’的中间部分和MR元件1-8被示出。

反向线圈部分1304’和1306’各自可置于在主线圈迹线之间的相应间隙1350和1352中。MR元件1-8也可置于所述主线圈的间隙内。如与图6中的间隙一样的，将MR元件置于间隙1350和1350内可降低MR元件对直接耦合磁场的灵敏度。因此，通过包括用于降低灵敏度的间隙1350和1352和用于增加灵敏度的反向线圈部分1304’和1306’，针对线圈1302’的线圈设计能够调节MR元件对直接耦合场的灵敏度，从而在每个元件上实现期望的直接耦合。在实施例中，直接耦合场在幅度方面与反射场相似/相近。

参考图13B，磁场传感器1320可包含线圈1302、MR桥1308和MR桥1310，如图13中布置的。线圈驱动器1322可以以频率f驱动线圈1302。MR驱动器1324可以以0Hz(即，DC)或以另一频率驱动MR桥1308和1310中的一者或两者。

解调器1324和解调器1326可分别以频率f解调来自MR桥1308和1310的输出信号。这可使信号中频率f的频率分量频移到0Hz或DC，并可使信号中的其它频率分量频移到更高频带。低通滤波器1328和1330可从信号中去除所述更高频率的分量，并为处理区块1332提供DC信号V1(对应于由MR桥1308检测到的磁场)和DC信号V2(对应于由MR桥1310检测到的磁场)。处理区块1332可处理信号V1和V2，从而产生代表被检测目标的信号。在实施例中，处理区块可实施X＝(V1+V2)/(V1–V2)操作，其中X是代表被检测目标的信号。在该实施例中，桥1308和1310的MR的位置选择成使得，第一桥感受到来自线圈(直接耦合场)的负信号，而第二桥感受到来自线圈的正信号。两个桥会感受到相同的反射信号。因此，V1+V2可大致包括反射信号，而V1-V2可大致包括线圈信号。所述比率然后给出量X，量X与由比如温度或杂散场引起的MR元件灵敏度的变化以及线圈电流的变动无关。在该实施例中，MR(和/或线圈)的位置可选择成使得：每个MR感受到(例如，可检测到)的线圈信号和反射信号具有相同的幅值范围，即基本上变动在直接检测场的从0.1％到100％的反射场。

现在参考图14，系统1400包括磁场传感器1402和目标1404。磁场传感器1402与磁场传感器100和/或以上描述的任何磁场传感器会是相同或相似的。相应地，磁场传感器1402可包括线圈和一个或多个磁场感测元件，线圈用于产生磁场并在传导性目标1404内产生涡电流，一个或多个磁场感测元件用于检测来自涡电流的反射场。

通过控制反射磁信号的量并利用反射信号的量编码目标位置，可以利用目标1404的集肤效应来进行线性测量、速度测量和角度测量(在旋转目标的情况中)检测。可通过组合高传导率材料(浅集肤深度，利用高频信号测量)和相对低传导率的材料(深集肤深度，利用中频或低频信号测量)来创建目标。可通过将直线斜坡或数字化齿样铣削或蚀刻到低传导率材料中来创建目标。在随后的步骤中，高传导率材料可沉积附在所述表面上，之后铣削或抛光所述表面以创建一平坦的表面。替代地，可省去低传导率材料。

测量技术还可运用(例如线圈1002的)不同频率以及目标的集肤效应。相对高的频率和浅的集肤深度可用来测量传感器与目标的面之间的气隙距离。该信号然后可用于校准系统的灵敏度。中频与超过高传导率材料最大厚度的集肤深度一起可用来感测目标中由低传导率材料形成的部分的位置。相对低频率的信号(例如，足够低使得它不被目标反射)可用于测量MR传感器的整体灵敏度，并用于提供反馈从而补偿由杂散场、温度或封装应力引起的任何灵敏度变化。再次参考图14，目标1404可包括第一材料部分1406和第二材料部分1408。第一材料部分1406会是高传导率材料，比如金属；而第二材料部分1408会是相对低传导率的材料，比如塑料、陶瓷或其它绝缘材料；或反之亦然。在实施例中，第一材料部分1406和第二材料部分1408可以是整体结构(如可一体形成)，或者第一材料部分和第二材料部分可以是物理联接到彼此的单独的元件，如图14中示出的。

第一材料部分1406的厚度1410可沿着目标1404的长度发生变化使得：在一个端部1412处，第一材料部分1406相对较厚，而在另一端部1414处，第一材料部分1406相对较薄。磁场传感器1402在第一材料部分1406的厚的端部1412处感生的涡电流和在薄的端部1414处感生的涡电流会有所不同。相应地，在厚的端部1406处产生的反射磁场和在薄的端部1414处产生的反射磁场也会有所不同。由于第一材料部分1406的厚度沿着目标1404的长度线性变化，因此反射磁场也会沿着目标1404的长度线性变化。因此，磁场传感器1402的磁场感测元件可检测反射磁场的不同，从而确定沿着目标1404的长度、磁场传感器1402的定位之处。在实施例中，如果使用相对高的频率来感测气隙，则端部1414处的厚度可选择成大于选定频率条件下的一个集肤深度且小于选定频率条件下的五个集肤深度。端部1412处的厚度可相较于在相对更低频率条件下的一个集肤深度来选择。

在实施例中，目标1404可相对于磁场传感器1402沿直线方向(由箭头1416示出)移动。当目标1404移动时，磁场传感器1402可检测反射场的变化，从而确定目标1404相对于磁场传感器1402的位置。当然，在其它实施例中，目标1416可以是静止的，而磁场传感器1402可相对于目标1404移动。

作为另一示例，可使用多个频率来确定气隙和求解目标1404的位置。例如，如果第一材料部分1406在端部1414处的厚度大于在频率f1条件下的一个集肤深度，那么在频率f1条件下的响应会仅随着目标1404与MR元件之间的气隙而变化。使用第二频率，如果第一材料部分1406在端部1414处的厚度小于在频率f2条件下的一个集肤深度，那么响应会随气隙和目标1404的位置两者变化。

现在参考图14A，系统1400’可包括磁场传感器1402和旋转目标1418，所述旋转目标可呈柱形、齿轮形等。目标1418可包括第一材料部分1420和第二材料部分1422。第一材料部分1420会是高传导率材料，比如金属；而第二材料部分1422会是相对低传导率的材料，比如塑料、陶瓷或其它绝缘材料；或反之亦然。在实施例中，第一材料部分1420和第二材料部分1422可以是整体结构(如可一体形成)，或者第一材料部分和第二材料部分可以是物理联接到彼此的单独的元件，如图14中示出的。

第一材料部分1420的厚度1423可绕着目标1418的圆周随绕着目标1418的角度发生变化，使得：在点1424处，第一材料部分1420相对较薄，而在点1426处，第一材料部分1420相对较厚。磁场传感器1402在第一材料1420的较厚的部分中感生的涡电流和在较薄的部分处感生的涡电流会有所不同。相应地，在点1424处产生的反射磁场和在点1426处产生的反射磁场也会有所不同。由于第一材料部分1420的厚度绕着目标1418的圆周随绕着目标1418的角度发生变化，因此反射磁场也会绕着圆周发生变化。

磁场传感器1402可置于目标1418的半径之外并邻近目标1418的外表面。从而，磁场传感器1402的磁场感测元件可检测到反射磁场的不同，以便确定目标1418的旋转角度。磁场传感器1402还可检测目标1418的旋转速度和/或旋转方向。

现在参考图14B，系统1400”可包括磁场传感器1402和旋转目标1428。目标1428可包括第一材料部分1430和第二材料部分1432。第一材料部分1430会是高传导率材料，比如金属；而第二材料部分1432会是相对低传导率的材料，比如塑料、陶瓷或其它绝缘材料；或反之亦然。在实施例中，第一材料部分1430和第二材料部分1432可以是整体结构(如可一体形成)，或者第一材料部分和第二材料部分可以是物理联接到彼此的单独的元件，如图14中示出的。

在图14B中，第一材料部分1430的厚度会向页面内延伸。第一材料部分1430的厚度可绕着目标1428的圆周随绕着目标1428的角度发生变化，使得：在点1434处，第一材料部分1430相对较厚，而在点1436处，第一材料部分1430相对较薄。磁场传感器1402在第一材料1430的较厚的部分中感生的涡电流和在较薄的部分处感生的涡电流会有所不同。相应地，在点1434处产生的反射磁场和在点1436处产生的反射磁场也会有所不同。由于第一材料部分1430的厚度绕着目标1428的圆周发生变化，因此反射磁场也会绕着圆周发生变化。

磁场传感器1402可置于目标1428的半径之内并邻近目标1428的大致平坦的面1440。换言之，如果目标1428置于旋转轴的端部处，那么磁场传感器1402会与轴的一个端部的面相邻定位。从而，磁场传感器1402的磁场感测元件可检测到反射磁场的不同，以便确定目标1428的旋转角度。磁场传感器1402还可检测目标1418的旋转速度和/或旋转方向。

磁场传感器1402可以以坡度计模式(如例如图3A中图示的)安装。一半的坡度计可处在传导部分1450与目标之间的距离保持大致不变的位置中，而一半的坡度计可处在传导材料的斜坡1404所在的位置中。两个信号之间的差可用于抑制由目标振动所引起的不希望的波动。

参考图15，系统1500可包括磁场感测元件1502和目标1504。磁场传感器1502与磁场传感器100和/或以上描述的任何磁场传感器会是相同或相似的。相应地，磁场传感器1502可包括线圈和一个或多个磁场感测元件，线圈用于产生磁场并在目标1504内产生涡电流，一个或多个磁场感测元件用于检测来自涡电流的反射场。

目标1504可包括第一材料部分1506和第二材料部分1508。第一材料部分1506会是高传导率材料，比如金属；而第二材料部分1508会是相对低传导率的材料，比如塑料、陶瓷或其它绝缘材料；或反之亦然。在实施例中，第一材料部分1506和第二材料部分1508可以是整体结构(如可一体形成)，或者第一材料部分和第二材料部分可以是物理联接到彼此的单独的元件，如图14中示出的。

第一材料部分1506可包括一系列交替的井1510和谷1512。井1510会具有比谷1512的厚度相对更大的厚度1514。相应地，井1510内产生的反射磁场和谷1512处产生的反射磁场会有所不同。因此，当目标1504相对于磁场传感器1502移动时，磁场传感器1502的磁场感测元件可检测到由井1510和谷1512产生的不同的磁场。所检测到的磁场可被用来检测磁性目标1500的例如速度、位置、旋转角度和/或方向。

系统1500’可包括磁场传感器1502和目标1516。目标1516可包括一个或多个第一材料部分1518，并包括第二材料部分1520。第一材料部分1518会是高传导率材料，比如金属；而第二材料部分1522会是相对低传导率的材料，比如塑料、陶瓷或其它绝缘材料；或反之亦然。

第一材料部分1518可包括一系列分立的井，所述井定位成沿着目标1516长度的间隔布置结构。相应地，当磁场传感器1502邻近齿1518时，将会产生反射磁场，并且所述反射磁场将被检测到。当磁场感测元件邻近绝缘区域(比如，区域1522)时，绝缘区域1522不会产生反射磁场。因此，当目标1516相对于磁场传感器1502移动时，磁场传感器1502的磁场感测元件可检测到由井1518产生的反射磁场并检测到何时没有反射磁场产生。所检测到的磁场可被用来检测磁性目标1516的比如速度和/或方向。

参考图15A，系统1522可包括磁场传感器1502和旋转目标1524。目标1524可包括第一材料部分1526和第二材料部分1528。第一材料部分1526会是高传导率材料，比如金属；而第二材料部分1528会是相对低传导率的材料，比如塑料、陶瓷或其它绝缘材料；或反之亦然。

第一材料部分1526可包括一个或多个齿1530，所述一个或多个齿以间隔布置结构的形式绕着目标1524的圆周定位在绕着目标1524的不同角度处。尽管示出的是两个齿，然而目标1524可包括绕着目标1524的圆周成间隔关系的一个齿、两个齿或更多齿。齿可以均匀间隔或以不均匀的方式间隔。

相应地，当磁场传感器1502邻近齿1530时，将产生反射磁场，并且所述反射磁场将被检测到。当磁场感测元件与齿不相邻时，第一材料部分1526会产生不同强度的反射磁场。因此，当目标1524相对于磁场传感器1502旋转时，磁场传感器1502的磁场感测元件可检测到由齿1530产生的反射磁场和由第一材料1526的不带齿的区域产生的反射磁场。所检测到的磁场可被用来检测磁性目标1500的比如速度和/或方向。

参考图15B，系统1522’可包括磁场传感器1502和旋转目标1532。目标1532可包括一个或多个第一材料部分1534，并包括第二材料部分1536。第一材料部分1534会是高传导率材料，比如金属；而第二材料部分1536会是相对低传导率的材料，比如塑料、陶瓷或其它绝缘材料；或反之亦然。

第一材料部分1534可包括一系列分立的井，所述井以间隔布置结构的形式绕着目标1532的一径向圆周定位。第一材料部分1530可均匀间隔或依照任何类型的图案进行间隔。相应地，当磁场传感器1502邻近第一材料部分1534之一时，将产生反射磁场，并且所述反射磁场将被检测到。当磁场传感器1502邻近绝缘区域(比如，区域1538)时，绝缘区域1538不会产生反射磁场。因此，当目标1532相对于磁场传感器1502旋转时，磁场传感器1502的磁场感测元件可检测到由第一材料部分1534产生的反射磁场并检测到何时因绝缘区域1538而未产生反射磁场。所检测到的磁场可被用来检测磁性目标1532的比如旋转速度和/或旋转方向。

磁场传感器1502可置于目标1532的最外侧半径之内并邻近目标1532的大致平坦的面1540。换言之，如果目标1532置于旋转轴的端部处，那么磁场传感器1502会与轴的一个端部的面相邻定位。因此，当目标1532旋转时，磁场传感器1502的磁场感测元件可在第一材料部分1534经过时检测出第一材料部分。

参考图15C，系统1522”可包括磁场传感器1502和旋转目标1532。目标1532可包括一个或多个第一材料部分1534’，并包括第二材料部分1536。第一材料部分1534会是高传导率材料，比如金属；而第二材料部分1536会是相对低传导率的材料，比如塑料、陶瓷或其它绝缘材料；或反之亦然。

第一材料部分1534’可包括若干系列的分立的井，所述井以间隔布置结构的形式绕着目标1532的不同径向圆周定位。第一材料部分1530可以均匀间隔或依照任何类型的图案进行间隔。相应地，当磁场传感器1502邻近第一材料部分1534之一时，将产生反射磁场，并且所述反射磁场可被检测到。当磁场传感器1502邻近绝缘区域(比如，区域1538)时，绝缘区域1538不会产生反射磁场。因此，当目标1532相对于磁场传感器1502旋转时，磁场传感器1502的磁场感测元件可检测到由第一材料部分1534产生的反射磁场并检测到何时因绝缘区域1538而未产生反射磁场。第二径向系列的井可布置成使得第二径向系列中的每个井1560与第一径向系列中的井1534之间的间隙1562相邻置放。当磁场传感器1502检测每个径向系列时，第一径向系列井和第二径向系列井的检测之间可存在90度的相移或不同的节距，这可用于以Vernier(游标)型的逼近增加角度的精度。

磁场传感器1502可置于目标1532的最外侧半径之内并邻近目标1532的大致平坦的面1540。换言之，如果目标1532置于旋转轴的端部处，那么磁场传感器1502会与轴的一个端部的面相邻定位。因此，当目标1532旋转时，磁场传感器1502的磁场感测元件会在第一材料部分1534经过时检测出第一材料部分。

参考图16，系统1600可包括第一磁场传感器1602、第二磁场传感器1604、以及旋转目标1606。磁场传感器1602和1604与磁场传感器100和/或以上描述的任何磁场传感器会是相同或相似的。

目标1606可包括绕着中心轴线1610定位的螺旋斜面1608。在实施例中，中心轴线1610可以是旋转轴。目标1606可还包括传导性基准部分1612。基准部分1612和斜面1608可由传导性材料形成。

在实施例中，磁场传感器1602可邻近基准部分1612定位。磁场传感器1602的线圈产生磁场，磁场继而在基准部分1612中产生涡电流。磁场传感器1602可检测由涡电流产生的反射磁场。

相似地，磁场传感器1604可相对于斜面1608定位。磁场传感器1608的线圈可产生磁场，磁场继而可在斜面与磁场传感器1604相邻的部分1614中产生涡电流。磁场传感器1604可检测由斜面1608中的涡电流产生的反射磁场。

当目标1606旋转时，斜面1608与磁场传感器1604相邻的部分1614将朝着和/或远离磁场传感器1604移动。可通过磁场传感器1604来检测部分1614与磁场传感器1604的接近度D。处理电路(未示出)可将接近度D与目标1606的旋转角度进行相关/作对应转换，并确定位置、旋转速度、旋转方向等。

参考图16A，系统1600’可包括磁场传感器1616的网格，并包括旋转目标1606。

目标1606可包括绕中心轴线1610定位的螺旋斜面1608。在实施例中，中心轴线1610可以是旋转轴。目标1606可还包括传导性基准部分1612。基准部分1612和斜面1608可由传导性材料形成。

在实施例中，网格1616的磁场传感器1602邻近基准部分1612定位。磁场传感器1602的线圈产生磁场，磁场继而在基准部分1612中产生涡电流。磁场传感器1602可检测由涡电流产生的反射磁场。

其它磁场传感器1618a-h可定位在网格1616上相对于斜面1608的不同位置中。每个磁场传感器1618a-h的线圈可产生磁场，磁场继而可在斜面与每个磁场传感器1618a-h相邻的部分中产生涡电流，每个磁场传感器1618a-h各自可检测由斜面1608中的涡电流产生的局部反射磁场。

当目标1606旋转时，斜面1608与磁场传感器1618a-h相邻的部分将朝着和/或远离磁场传感器1618a-h移动。可通过每个磁场传感器来检测任何部分1614与任何磁场传感器1618a-h的接近度D。处理电路(未示出)可将接近度D与目标1606的旋转角度进行相关/作对应转换，并确定位置、旋转速度、旋转方向等。

参考图16A，形成网格的多个传感器1618a-h还可用于测量螺旋体在不同点处的距离，从而它允许校正螺旋体在与旋转轴线垂直的方向上的振动，而网格的中心传感器抑制沿着旋转轴线的振动。

参考图17，基片1700可支撑以上描述的一个或多个磁场传感器电路，磁场传感器包括线圈和磁场感测元件。基片1700可定位(并附着到)框架1702。基片1700可以是半导体基片、玻璃基片、陶瓷基片等等。焊线1704可将基片1700上的连接(焊)盘电联接到框架1702的引线。框架1702可以是引线框、(焊)盘框架或能够支撑基片1700的任何结构。

在实施例中，基片1700可支撑线圈1701，线圈1701与以上描述的线圈会是相同或相似的。线圈1701可产生能够在目标中感生出涡电流和反射磁场的磁场，和/或线圈1701可产生能够直接耦合到MR元件(例如，被MR元件直接检测到)的磁场。如图所示，线圈1701可与框架1702中的间隙1703相邻(或相对)定位。如果框架1702是传导性材料(比如金属)，则由线圈1701产生的磁场会从框架1702感生出涡电流和反射场。将线圈1701置于间隙1703附近可减弱或消除任何不希望的、框架1702原本可能生成的反射场。

在图17A中，基片1703可支撑以上描述的一个或多个磁场传感器电路，磁场传感器电路包括线圈和磁场感测元件。基片1706可定位(并附着到)引线框1707。基片1706可包括一个或多个过孔1708，过孔可联接到焊球(或焊点)1710。焊球1710可联接到引线框1707的引线，从而提供过孔1708与引线框1707的引线之间的电连接部。所述电连接部可通过引线1707将传感器电路(大体由基片1700的一个表面支撑)联接到外部系统和部件。

在实施例中，基片1706可支撑线圈1709，所述线圈与以上描述的线圈会是相同或相似的。线圈1709可产生能够在目标中感生出涡电流和反射磁场的磁场，和/或线圈1709可产生能够直接耦合到MR元件(例如，被MR元件直接检测到)的磁场。如图所示，线圈1709可与框架1707中的间隙1705相邻(或相对)定位。如果框架1707是传导性材料(比如金属)，则由线圈1709产生的磁场会从框架1707感生出涡电流和反射场。将线圈1709置于间隙1705附近可减弱或消除任何不希望的、框架1707原本可能生成的反射场。

在实施例中，图16A中的传感器1608a-h的网格可形成在基片1700或1706的表面上。

参考图18，磁场传感器电路1800可由一个或多个基片支撑。如图18中所示，第一基片1802可支撑能够产生磁场的一个或多个线圈1804、1806。第二基片1808可支撑能够检测如以上论述的反射磁场的一个或多个磁场感测元件1810。半导体管芯1802、1808可还包括以上论述的另外的电路。通过基片1802支撑的电路可利用引接线(未示出)联接到通过基片1808支撑的电路。被支撑的电路也可通过引接线联接到框架1811的引线。半导体封装(未示出)可包围基片。

在实施例中，第二管芯1808可胶接到第一管芯1802的顶表面。替代地，管芯1808可翻转并以管芯对管芯(die-to-die)电连接部电连接到管芯1802。

通过线圈1804和1808产生的磁场会在线圈1804与1806之间的区域(即，MR元件1810所位于的区域)中彼此抵消。因此，基片1808可定位成使得MR元件1810落在磁场相消的区域内，以最小化由MR元件1810检测到的任何杂散或直接耦合场。

例如，基片1802和1808可以是不同类型的基片。例如，基片1802可以是用于支撑金属迹线比如线圈1804和1806的廉价基片，而基片1808可以是用于支撑MR元件和/或其它集成电路的基片。

参考图18A，磁场传感器电路1800’可通过多个半导体管芯来支撑。如图所示，第一管芯1812可支撑两组(或更多组)线圈。第一组线圈可包括线圈1814和1816。第二组可包括线圈1818和1820。第二管芯1822可支撑第一组磁场感测元件1824，并且第三管芯1826可支撑第二组磁场感测元件1828。

在实施例中，磁场传感器电路1800’可包括两个磁场传感器。第一传感器可包括线圈1814和1816、管芯1822、以及磁场感测元件1824。第二磁场传感器可包括线圈1818和1820、管芯1826、以及磁场感测元件1828。在其它实施例中，磁场传感器电路1800’可包括包含另外的线圈、管芯和磁场感测元件的另外的磁场传感器。

磁场传感器电路1800’可使用于以上描述的、采用两个(或更多个)磁场传感器的任何系统中。另外或替代地，电路1800’中的两个磁场传感器可以以不同频率驱动，以避免两个传感器之间串扰。

参考图19，磁场传感器电路1900可由多个基片支撑。第一基片可支撑线圈1902。四个较小的基片1904-1910各自可支撑一个或多个磁场感测元件。如图所示，基片1904-1910可与线圈1902的迹线相邻定位。在一些实施例中，基片1904-1910可定位成使得它们所支撑的磁场感测元件与线圈1902的迹线之间的间隙1912相邻置放。

第五基片1914可支撑用于驱动线圈1902和磁场感测元件的电路和用于处理从磁场感测元件接收的信号的处理电路。不同管芯上的电路可通过引接线1916联接在一起。

尽管未示出，然而在另一实施例中，较大的基片1402可支撑线圈和MR元件。较小的基片1904-1908可支撑用于驱动线圈和MR元件的电路和/或用于处理磁场信号的电路。

在实施例中，磁场感测元件和线圈1902与上述一些或全部磁场检测系统中描述的磁场感测元件(例如，MR元件)和线圈会是相同或相似的。

已经描述了用于说明本发明主题的各种构思、结构和技术的优选实施例，现在会使用包含这些构思、结构和技术的其它实施例对本领域普通技术人员将变得显而易见。相应地，所主张的是，专利的范围不应限于所描述的实施例，而是应仅由所附权利要求的精神和范围限定。本文中引用的所有参考文献的全部内容由此通过引用的方式并入本文中。