TW201734496A - 磁性感測器設備 - Google Patents

Abstract

本發明提供供用於線性量測系統中的改良型磁性感測器系統。磁性感測器可自定位於兩個磁體之間的中心線偏移而定位。兩個磁體可經定向以便提供相反極性。當磁性感測器橫跨平行於磁體且平行於中心線的路徑時，感測器可偵測由兩個磁體提供的磁通量密度。使磁性感測器自中心線偏移可改良磁性感測器的線性範圍，藉此改良由磁性感測器基於所偵測到的磁通量密度而產生的輸出信號的可靠性以及準確性。

Description

磁性感測器設備

本揭露內容大體上是有關於磁性感測器系統的領域，更特定而言，是有關於使用磁性感測器的線性量測系統。

在許多習知量測系統中，使用諸如霍爾（Hall）感測器的磁性感測器。舉例而言，對於用於座位鎖扣的習知張力感測器，霍爾感測器以及兩個磁體可用以產生指示張力的變化位準的輸出信號。通常，在此類系統中，霍爾感測器定位於兩個磁體的中心中。霍爾感測器在施加張力時以線性方式沿著兩個磁體之間的中心線行進且產生輸出信號。

許多習知磁性感測器系統（包含許多習知張力感測器）的線性受到感測器以及磁體的配置限制。具體言之，感測器的線性常常限於極接近兩個磁體的中點的位置。此類習知系統中的此受限線性範圍限制由磁性感測器進行的量測的可靠性以及準確性，藉此限制此類習知系統的有用性。

為了改良習知磁性感測器系統的線性範圍，可使用較大磁體。然而，使用較大磁體可能引入必須在此類系統的設計以及使用期間進行考慮的重大大小負擔。在許多情況下，使用較大磁體會阻止習知磁性感測器系統適配至通常使用此類系統的緊密空間或受限空間中。

提供此發明內容以按簡化形式介紹下文在實施方式中進一步描述的概念選擇。此發明內容既不欲識別所主張標的物的關鍵特徵或基本特徵，亦不欲在判定所主張標的物的範疇時作為輔助。

因此，需要可提供擴展線性範圍而不強加對於較大磁體的需要的磁性感測器系統。

各種實施例大體上針對一種具有擴展線性範圍的改良型磁性感測器系統。各種實施例提供一種可應用於包含線性位移的任何量測系統或線性距離量測系統的具有擴展線性範圍的改良型磁性感測器系統。各種實施例提供一種包含一或多個感測器以及兩個或大於兩個磁體的磁性感測器系統。各種實施例提供一種包含自定位於具有相反極性的兩個磁體之間的中心線偏移的感測器的磁性感測器系統。各種實施例提供一種磁性感測器系統，其包含自定位於具有相反極性的兩個磁體之間的中心線偏移的第一感測器以及在與第一感測器相反的方向上自所述中心線偏移的第二感測器。

現將在下文參考繪示較佳實施例的隨附圖式而更全面地描述本揭露內容。然而，本揭露內容可以許多不同形式體現且不應被解釋為限於本文中所闡述的實施例。確切而言，提供此等實施例以使得本揭露內容將為透徹且完整的，且將向熟習此項技術者充分傳達本揭露內容的範疇。在圖式中，相同數字通篇指相同元件。

圖1說明習知磁性感測器系統100。習知磁性感測器系統100包含第一磁體102、第二磁體104以及磁性感測器106。第一磁體102與第二磁體104可按距離108分離。如圖1中所繪示，第一磁體102與第二磁體104可相對於第一磁體102以及第二磁體104中的每一者的北極以及南極而相對於彼此以相反方式定向。因而，第一磁體102與第二磁體104可被視為具有相反極性。

磁性感測器106可定位於第一磁體102與第二磁體104之間的中間中。磁性感測器106可橫跨路徑110。路徑110可平行於第一磁體102以及第二磁體104。路徑110可平分距離108，使得感測器106按相同距離與第一磁體102以及第二磁體104中的每一者分離。

磁性感測器106可偵測由第一磁體102以及第二磁體104提供的磁通量密度。由第一磁體102以及第二磁體104提供的磁通量密度可沿著路徑110變化。因此，當感測器106橫跨路徑110時，感測器106可偵測磁通量密度的改變。感測器106可基於偵測到的磁通量密度及/或其改變而產生信號。

由感測器106產生的信號的線性範圍顯著地受到習知磁性感測器系統100的配置限制。因而，在習知磁性感測器系統100中，感測器106可僅在其受限於接近第一磁體102與第二磁體104的中點的位置時可靠地輸出線性信號。此受限線性範圍極大地減小習知磁性感測器系統100基於跨所需距離所量測的磁通量密度而可靠地提供信號的能力。為了改良線性範圍，可增大第一磁體102以及第二磁體104的大小。然而，藉此，感測器106的移動可能變得受到過度限制，及/或習知磁性感測器系統100可能變得過大而不能用於通常使用磁性感測器系統的受限區域中。

圖2說明例示性磁性感測器系統200。例示性磁性感測器系統200包含第一磁體202、第二磁體204以及磁性感測器206。磁性感測器206可為用於偵測或量測磁通量密度的任何類型的感測器，諸如霍爾感測器。

如圖2中所繪示，第一磁體202與第二磁體204按間隙距離208分離。第一磁體202與第二磁體204可具有相同大小及形狀。作為一實例，第一磁體202以及第二磁體204可為圓柱形磁體或可為矩形磁體。第一磁體202與第二磁體204可平行於彼此而定向或定位。

為了促進解釋，在圖2中提供定向軸線210。定向軸線210包含「x」軸以及「y」軸，如所繪示，「x」軸以及「y」軸可作為一實例且僅出於說明的目的而被視為分別表示水平方向以及垂直方向。第一磁體202與第二磁體204可相對於「x」軸如所繪示般水平地分離。磁體202以及204可亦相對於「y」軸垂直地定向。

輪廓212可表示由第一磁體202以及第二磁體204提供的磁通量密度的分量。作為一實例，輪廓212可表示由第一磁體202以及第二磁體204提供的磁通量密度的「x」分量（相對於定向軸線210）的量值變化。感測器206可量測由輪廓212表示的磁通量密度的變化。亦即，感測器206可量測由輪廓212表示的磁通量密度的「x」分量。

作為一實例，第一磁體與第二磁體可為具有具大致4.4毫米（mm）的直徑以及6 mm的長度的相同大小的圓柱形磁體。另外，磁體之間的間隙距離208可大致為5.0 mm。另外，輪廓212可表示磁通量密度的範圍介於-0.4特斯拉（T）至0.4 T的x分量（使得不繪示磁通量密度的具有大於0.4 T或小於-0.4 T的量值的x分量的輪廓）。圖2中所繪示的「+」以及「-」符號可分別表示由第一磁體202以及第二磁體204提供的磁通量密度的x分量的正值以及負值。

如圖2中所繪示，第一磁體202與第二磁體204可彼此相反定向。具體言之，第一磁體202可經定向以使得其北極（相對於定向軸線210）向上定向，且第二磁體204可經定向以使得其北極（相對於定向軸線210）向下定向。如圖2中所繪示的第一磁體202的定向可被視為第一定向或狀態，且如圖2中所繪示的第二磁體204的定向可被視為第二定向或狀態。因而，第一磁體202可與提供第一極性相關聯（或根據第一極性而定向），且第二磁體204可與提供第二極性相關聯（或根據第二極性而定向）。因此，如圖2中所繪示的第一磁體202與第二磁體204相對於彼此藉由相反極性定向。

圖2進一步繪示中心線或路徑214、左側線或路徑216以及右側線或路徑218。「左側」線216以及「右側」線218僅出於說明以及解釋目的而被視為（例如，相對於定向軸線210）如此定向。中心線214可平行於第一磁體202以及第二磁體204。作為一實例，中心線214可平行於第一磁體202與第二磁體204的中心垂直軸線。中心線214可定位於第一磁體202與第二磁體204之間的中心中，使得中心線214與第一磁體202之間的距離等於中心線214與第二磁體204之間的距離（例如，中心線214可平分間隙距離208）。

左側線216可自中心線214偏移。具體言之，左側線216可按距離220自中心線214偏移。左側線216可相對於如圖2中所繪示的中心線214更接近第一磁體202而定位。

類似地，右側線218可自中心線214偏移。具體言之，右側線218可按距離222自中心線214偏移。右側線218可相對於如圖2中所繪示的中心線214更接近第二磁體204而定位。

偏移距離220以及222可為任何距離。作為一實例，偏移距離220與222可相等，使得左側線216按等於右側線218與中心線214之間的偏移的量自中心線214偏移。左側線216以及右側線218可平行於中心線214且因此亦平行於第一磁體202以及第二磁體204（例如，平行於第一磁體202的中心垂直軸線以及第二磁體204的中心垂直軸線）。作為一實例，偏移距離220可大致為1.25 mm且偏移距離222亦可大致為1.25 mm。

對於例示性磁性感測器系統200，感測器206可沿著由右側線218繪示的路徑定位（如圖2中所繪示）或可沿著由左側線216繪示的路徑定位。因而，左側線216以及右側線218可各自被視為感測器線。感測器線216以及218經配置，使得當感測器206定位於感測器線216抑或218上時，感測器206將更接近兩個磁體202以及204中的一者。舉例而言，當感測器206定位於感測器線216上時，對於沿著感測器線216的所有位置，感測器206將保持相比第二磁體204更接近第一磁體202。同樣地，當感測器206定位於感測器線218上時，對於沿著感測器線218的所有位置，感測器206將保持相比第一磁體202更接近第二磁體204。

為了量測或偵測由第一磁體202以及第二磁體204提供的磁通量密度（或其改變），可在第一磁體202以及第二磁體204保持在固定或靜止位置中時沿著感測器線214以及216中的任一者移動感測器206。替代地，感測器206可定位於感測器線216或218中的任一者上，且可在第一磁體202以及第二磁體204共調地移動時保持在固定或靜止位置中。在此情境下，第一磁體202以及第二磁體204可沿著平行於感測器線216以及218的路徑（沿著第一磁體202以及第二磁體204的中心垂直軸線）移動。

作為一實例，第一磁體202以及第二磁體204的位置可相對於感測器206固定。另外，感測器206可經定位以橫跨由感測器線218指示的路徑。當感測器206橫跨由感測器線218指示的路徑時，感測器206可量測或偵測由第一磁體202以及第二磁體204提供的磁通量密度（例如，磁通量密度的x分量）。感測器206可基於偵測到的磁通量密度而產生（generate/produce）電信號。舉例而言，感測器206可產生具有對應於相對較弱偵測到磁通量密度的相對較低量值的信號，且可產生具有對應於相對較強偵測到磁通量密度的相對較高量值的信號。如圖2中所繪示，作為一實例，感測器206可在感測器線218的下部末端處偵測到磁通量密度的負值，且可在感測器線218的上部末端處偵測到磁通量密度的正值（例如，相對於定向軸線210）。

當定位於感測器線216或218中的一者上時，感測器206可相比於定位於中心線214上的感測器206（或相比於習知磁性量測系統100的感測器106）具有擴展線性範圍。不論感測器206是否相對於第一磁體202以及第二磁體204的移動固定，或不論感測器206是否相對於第一磁體202以及第二磁體206的固定定位而移動，皆提供藉由定位於感測器線216或218中的一者上所提供的感測器206的擴展線性範圍。如上文所提及，感測器206可量測如圖2中所繪示的磁通量密度/磁場的x分量。

相對於中心線214，感測器線216以及218可藉由經定向以橫跨輪廓212的在輪廓212之間具有相同或類似大小的間隙或距離的較大區域或與所述區域重疊而為感測器206提供擴展線性範圍。輪廓212可表示由第一磁體202以及第二磁體204提供的磁通量密度（例如，磁通量密度的x分量）的不同量值。因此，鄰近輪廓212之間的間隙或距離可表示鄰近輪廓212之間的量值的差。當鄰近輪廓212之間的間隙保持固定或大致為相同的大小時，由感測器206產生的信號可相比於跨間隙距離變化的區域而在此類區域上方保持線性或更接近線性。

作為一實例，在圖2中繪示中心線214的輪廓間隙距離224。如在圖2中可見，輪廓間隙距離224（在圖2中繪示為「∆Y」）沿著第一磁體202與第二磁體204之間的中心線214在中心區域中保持相當均勻。然而，在中心線214的頂部及底部末端處，輪廓212之間的間隙增大以使得輪廓間隙距離224顯著地變化。因為感測器的線性範圍取決於保持大致均勻的間隙距離224，所以橫跨中心線214的感測器將具有極受限的線性範圍。

對比而言，相比於中心線214，由感測器線216以及218橫跨的輪廓212之間的間隙跨較長距離保持大致均勻，在感測器線216以及218的末端處尤其如此。亦即，在感測器線216以及218的末端處的輪廓212之間的間隙相比於中心線214保持更加均勻。結果，當感測器206沿著感測器線216或218中的一者量測磁通量密度時，感測器的線性範圍相比於沿著中心線214量測磁通量密度的情況得到擴展。

因此，磁性感測器系統200提供增強型線性磁性量測系統。藉由將感測器206定位為自中心線214偏移，（例如）就偵測磁通量密度與產生指示偵測到的磁通量密度的輸出信號之間的關係而言，感測器206的線性範圍可相比於習知磁性感測器系統100得到擴展。

圖3說明由例示性磁性感測器系統200提供的擴展線性範圍。具體言之，圖3繪示相對於沿著中心線214以及感測器線216以及218的距離所量測的磁通量密度（例如，磁通量密度的x分量）。曲線302可表示由沿著中心線214定位的感測器量測的磁通量。曲線302的線性範圍由第一末端306-A以及第二末端306-B指示，且表示定位於中心線214上的感測器的線性範圍。相比而言，曲線304可表示由沿著感測器線216抑或218定位的感測器（例如，感測器206）量測的磁通量。曲線304的線性範圍由第一末端308-A以及第二末端308-B指示，且表示定位於感測器線216抑或218上的感測器（例如，感測器206）的線性範圍。曲線302以及30可是基於上文所論述的例示性圓柱形磁體形狀以及大小（例如，具有4.4 mm的直徑以及6 mm的長度的圓柱形）、例示性間隙距離208（5.0 mm）以及例示性偏移距離220以及222（各自為1.25 mm）。

如圖3中所繪示，曲線304的線性範圍大於或長於曲線302的線性範圍。具體言之，定位於感測器線216或218中的一者上的感測器的線性範圍（例如，就距離而言）大於定位於中心線214上的感測器的線性範圍。因此，定位於感測器線216抑或218上的感測器可提供指示跨較長距離範圍保持線性的磁通量密度的信號，藉此相比於由沿著中心線214的感測器進行的此類量測改良磁通量密度量測的可靠性、有用性及/或準確性。對於實例圓柱形磁體大小、間隙距離以及偏移距離，當定位於感測器線216或218上時，感測器206的線性範圍可相比於由習知磁性感測器系統100提供的感測器（例如，在感測器沿著中心路徑214定位時）的線性範圍擴展大致25%。

磁性感測器系統200可基於產生指示磁場密度改變的信號而用於任何量測系統中。磁場密度改變可轉化成有用的電信號，電信號可例如告知載具的駕駛員或乘客的重量，或可指示座椅安全帶的張力（例如，座椅安全帶是否扣緊或是否過緊或過鬆）。大體而言，圖2中所繪示的感測器206可基於偵測到的磁通量密度（其取決於感測器206相對於第一磁體202以及第二磁體204的定向）而產生或提供信號，以提供關於此類定位的有用資訊。因而，磁性量測系統200（以及如本文中所描述的本揭露內容的任何磁性量測系統）可用於任何距離或位移量測系統中。

圖4說明第二例示性磁性感測器系統400。如所繪示，第二例示性磁性感測器系統400類似於第一例示性磁性感測器系統200但包含第二感測器402。第二感測器402沿著感測器線216定位。第二感測器402可為任何磁性感測器，包含例如霍爾感測器。

磁性感測器系統400可類似於磁性感測器系統200起作用且操作。然而，在磁性感測器系統400中，感測器206以及402中的每一者可量測或偵測由磁體202以及204提供的磁通量密度。具體言之，第一感測器206以及第二感測器402可各自量測磁通量密度，使得可相加磁通量密度的所量測x分量且可抵消磁通量密度的所量測y分量。

大體而言，對於許多磁性感測器系統，需要偵測且量測磁通量密度的一個分量（例如，x分量）而不考慮磁通量密度的第二分量（例如，y分量）。舉例而言，對磁通量密度的x分量的準確量測可能受對磁通量密度的y分量的非所要偵測不利地影響。在各種磁性感測器系統中，磁體及/或磁性感測器之間的不對準（例如，在製造期間或由於隨時間推移的磨損以及裂縫）可使得磁性感測器開始或偵測磁通量密度的非所要y分量。

磁性感測器量測系統400藉由提供兩個感測器206以及402來減輕此風險。作為一實例，感測器206以及402可各自量測由磁體202以及204提供的環境的磁通量密度。另外，可疊加地量測如由感測器206以及402偵測到的所量測磁通量密度的x分量，而可抵消如由感測器206以及402偵測到的磁通量密度的y分量。

舉例而言，由感測器206量測的磁通量密度可具有分別對應於所要x分量量測以及非所要y分量量測的第一分量以及第二分量。另外，由感測器402量測的磁通量密度亦可具有分別對應於所要x分量量測以及非所要y分量量測的第一分量以及第二分量。在磁性感測器系統400的情況下，可疊加地量測此等首先所量測的分量（偵測到的磁通量密度的x分量），而可抵消第二所量測分量（偵測到的磁通量密度的y分量）（例如，藉由自感測器402的y分量量測減去感測器206的y分量量測 ）。藉此，磁性感測器量測系統400可提供經改良的磁通量密度量測。

圖5說明磁性量測系統200以及400中所描繪的感測器206及/或402的位置的可能變化。圖5繪示第一平面502、第二平面504以及第三平面506。平面502至506可垂直於定向軸線210（在圖5中出於說明的目的所繪示）。亦即，平面502至506可垂直於平分第一磁體202與第二磁體204且含有如例如圖2以及圖4中所繪示的中心線214的平面。平面502可對應於中心線214。平面504可對應於左側感測器線516。平面506可對應於右側感測器線218。具體言之，平面502至506可分別指示中心線214以及感測器線516以及518的定位範圍，所述定位範圍垂直於定向軸線210（且因此垂直於平分第一磁體202與第二磁體204且含有如圖2以及圖4中所繪示的中心線214的平面）。

出於說明的目的，繪示右側感測器線218以供參考。平面506可包含右側線218。如上文所提及，平面506可垂直於定向軸線210。作為一實例，平面506可表示右側感測器線218沿著「z」方向的可能置放變化。平面506（其表示「z」方向上的變化）可垂直於平分第一磁體202與第二磁體（例如，且包含磁體202以及204中的每一者的中心垂直軸線）且平行於定向軸線210（且可包含中心線214）的平面。根據本揭露內容，感測器206可沿著平面506自右側感測器線218偏移。舉例而言，感測器206可沿著偏移線508按距離510偏移。替代地，作為一實例，感測器206可沿著偏移線512在相反方向上按某段距離偏移。偏移距離510可為任何距離，諸如1.25 mm。

總體而言，圖5意欲以三維方式繪示磁性量測系統200以及400中的（以及對於下文描述的本揭露內容的其他磁性感測器系統的）感測器206及/或402的定位變化。大體而言，感測器206以及402可在垂直於平分第一磁體202與第二磁體204且平行於定向軸線210的平面的方向上偏移。作為一實例，感測器206及/或402可沿著此第三軸線按大致等於或低於偏移距離220及/或222的量偏移。舉例而言，對於感測器206，偏移距離222可為1.5 mm且偏移距離510亦可為1.25 mm。因而，感測器206可沿著感測器線508（或感測器線512）定位以用於量測磁通量密度。感測器402的定位可類似地變化。如所繪示，平面506可含有線508、218以及512。因而，平面506可垂直於含有如例如圖2以及圖4中所描繪的線214、216以及218的平面。

圖6說明第三例示性磁性量測系統600。如圖6中所繪示，磁性量測系統600類似於磁性量測系統200且類似地起作用。然而，在磁性量測系統600的情況下，第一磁體202以及第二磁體204以與如圖2中針對磁性量測系統200所繪示的第一磁體202與第二磁體204之間的定向不同的方式定向。具體言之，第一磁體202根據第三定向或狀態而定向，使得其北極相對於其南極更接近感測器線216而定位。類似地，第二磁體204根據第四定向或狀態而定向，使得其北極相對於其南極更接近感測器線218而定位。

如圖6中所繪示的第一磁體202以及第二磁體204的定位以及定向引起第一磁體202以及第二磁體204具有相反極性。另外，相比於磁性量測系統200，如圖6中所描繪的感測器206可（相對於定向軸線210）沿著y分量量測磁通量密度的變化。如圖6中所繪示的磁體202以及204的定向使得磁體的北極以及南極平行於感測器線214而定向。對比而言，如圖6中所繪示的磁體202以及204的定向使得磁體的北極以及南極垂直於感測器線214而定向。在兩個配置中，磁體202以及204可被視為經配置有不同極性。

由如圖6中定向的磁體202以及204提供的磁通量密度可不同於由如圖2中定向的磁體202以及204提供的磁通量密度。具體言之，圖2說明磁通量密度的x分量而圖6說明磁通量密度的y分量。因而，由如圖6中描述的磁體202以及204提供的磁通量密度變化由輪廓610（對應於圖2中所繪示的輪廓212）表示。作為一實例，輪廓610可表示由圖6的磁體202以及204提供的磁通量密度的範圍介於-0.4 T至0.4 T的y分量（使得不繪示磁通量密度的具有大於0.4 T或小於-0.4 T的量值的y分量的輪廓）。

第一磁體202以及第二磁體204的形狀以及大小、間隙距離208、偏移距離220以及222，以及磁性量測系統600的其他特徵可如相對於圖2所論述般變化。作為一實例，磁體202以及204可為具有大致4.4 mm的直徑以及大致6 mm的長度的圓柱形磁體，其中間隙距離208為5.0 mm，且偏移距離220以及222各自為1.5 mm。

如同磁性量測系統200，磁性量測系統600亦可提供感測器206的經增強或擴展線性範圍。此可基於間隙距離604（在圖6中繪示為「∆Y」）而加以說明。如在圖6中可見，間隙距離604沿著第一磁體202與第二磁體204之間的中心線214在中心區域中保持相當均勻。然而，在中心線214的頂部以及底部末端處，輪廓602之間的間隙增大以使得間隙距離604顯著地變化。對比而言，相比於中心線214，由感測器線216以及218橫跨的輪廓602之間的間隙跨較長範圍保持大致均勻，在感測器線216以及218的末端處尤其如此。亦即，在感測器線216以及218的末端處的輪廓602之間的間隙相比於中心線214保持更加均勻。結果，當感測器206沿著感測器線216或218中的一者量測磁通量密度時，感測器的線性範圍相比於沿著中心線214量測磁通量密度的情況得到擴展。

圖7說明由例示性磁性感測器系統600提供的擴展線性範圍。具體言之，圖7繪示相對於沿著中心線214以及感測器線216以及218的距離所量測的磁通量密度（例如，磁通量密度的y分量）。曲線702可表示由沿著中心線214定位的感測器量測的磁通量。曲線702的線性範圍由第一末端706-A以及第二末端706-B指示，且表示定位於中心線214上的感測器的線性範圍。相比而言，曲線704可表示由沿著感測器線216抑或218的感測器（例如，感測器206）量測的磁通量。曲線704的線性範圍由第一末端708-A以及第二末端708-B指示，且表示定位於感測器線216抑或218上的感測器（例如，感測器206）的線性範圍。

如圖7中所繪示，曲線704的線性範圍大於或長於曲線702的線性範圍。具體言之，定位於感測器線216或218中的一者上的感測器的線性範圍（例如，就距離而言）大於定位於中心線214上的感測器的線性範圍。因此，定位於感測器線216抑或218上的感測器可提供指示跨較長距離範圍保持線性的磁通量密度的信號，藉此相比於由沿著中心線214的感測器進行的此類量測改良磁通量密度量測的可靠性、有用性及/或準確性。對於相對於圖6在上文所陳述的實例圓柱形磁體大小、間隙距離以及偏移距離，當定位於感測器線216或218上時，感測器206的線性範圍可相比於由習知磁性感測器系統100提供的感測器（例如，在感測器沿著中心路徑214定位時）的線性範圍擴展大致30%。

圖8說明第四例示性磁性感測器系統800。如所繪示，第四例示性磁性感測器系統800類似於第三例示性磁性感測器系統600，但包含第二感測器802。第二感測器802沿著感測器線216定位。第二感測器802可為任何磁性感測器，包含例如霍爾感測器。藉由包含兩個感測器，第四例示性磁性感測器系統800可改良對由第一磁體202以及第二磁體204提供的磁通量密度的第一分量（例如，如相對於圖8所繪示的y分量）的偵測，同時減少來自偵測磁通量密度的第二分量（例如，如相對於圖8所繪示的x分量）的非想要影響，如相對於磁性感測器系統400所解釋。

感測器206以及802可各自量測由磁體202以及204提供的環境的磁通量密度。具體言之，可疊加地量測如由感測器206以及802偵測到的磁通量密度的y分量，而可抵消如由感測器206以及802偵測到的磁通量密度的x分量。舉例而言，由感測器206量測的磁通量密度可具有分別對應於所要y分量量測以及非所要x分量量測的第一分量以及第二分量。另外，由感測器802量測的磁通量密度亦可具有分別對應於所要y分量量測以及非所要x分量量測的第一分量以及第二分量。在磁性感測器系統800的情況下，可疊加地量測此等首先所量測的分量（偵測到的磁通量密度的y分量），而可抵消第二所量測分量（偵測到的磁通量密度的x分量）（例如，藉由自感測器802的x分量量測減去感測器206的x分量量測 ）。藉此，磁性感測器量測系統800可提供經改良的磁通量密度量測。

圖9說明本揭露內容的磁性感測器系統的例示性結果。曲線902繪示由磁性感測器產生的信號與感測器相對於兩個相同磁體的垂直位移之間的關係。由磁性感測器產生的信號是基於由感測器偵測到的磁通量密度。為了產生例示性結果，霍爾感測器離分離兩個相同磁體的中心線0.22 mm置放，且離穿過磁體的兩個中心的平面0.55 mm置放。相對於磁體移動感測器。針對感測器相對於兩個磁體的各種垂直位移而記錄由感測器產生的信號，從而產生曲線902。如圖9中所繪示，曲線902為線性的，其指示在感測器橫跨由測試磁體提供的磁通量密度時由測試感測器產生的輸出信號為線性的。

圖10說明可供與如本文中所描述的本揭露內容的磁體感測器系統一起使用的多個磁體500的例示性配置。如圖10中所繪示，繪示四個磁體：第一磁體1002、第二磁體1004、第三磁體1006以及第四磁體1008。磁體1002至1008可具有大致相同的大小以及形狀。作為一實例，磁體1002至1008中的每一者可為圓柱形磁體。替代地，磁體1002至1008可為矩形磁體。如圖5中所進一步繪示，亦出於說明性以及解釋性目的而繪示例示性定向軸線1010。定向軸線包含「x」、「y」以及「z」方向以說明磁體1002至1008的三維配置。

如圖10中所繪示，磁體1002至1008中的每一者垂直地定向（例如，相對於定向軸線1010的y軸），但不如此受限。第一磁體1002與第二磁體1004經類似地定向，使得磁體1002以及1004的北極定位於磁體1002以及1004的南極上方。第三磁體1006與第四磁體1008亦經類似地定向，使得磁體1006以及1008的南極定位於磁體1006以及1008的北極上方。第一磁體1002以及第二磁體1004可被視為以第一方式定向以提供第一極性，且第三磁體1006以及第四磁體1008可被視為以第二方式定向以提供第二相反極性。

當沿著定向軸線1010的z軸方向查看時，第二磁體1004可對應於第一磁體202且第四磁體1008可對應於第二磁體204，如例如圖2中所描繪。第一磁體1002以及第三磁體1006接著可被視為定位於磁體1004以及1008後的類似定向磁體。

圖10中所繪示的配置1000可與本文中所描述的磁性量測系統一起使用。舉例而言，磁性量測系統200以及400可經修改以包含配置1000。另外，作為一實例，藉由調整如本文中所描述的磁體1002至1008的定向，磁性量測系統600以及800可經修改以（例如，藉由使磁體1002至1008的北極水平地定向且指向彼此）包含配置1000。配置1000可擴展至額外磁體且不限於如所繪示的四個磁體。另外，根據本揭露內容，一或多個感測器可定位於磁體1002至1008的中心中，使得一或多個感測器自等距於磁體1002至1008中的每一者的中心垂直軸線偏移。藉此，可相對於根據本文中所描述的原理的多個磁性配置而相比磁性感測器的習知定位增強一或多個感測器的線性範圍。

根據本揭露內容，（例如，在本文中所描述的系統中的）兩個或大於兩個磁體之間的間隙距離可是基於用於系統中的磁體的大小。另外，感測器（例如，在與中心線相同的平面抑或垂直於中心線的平面中）自中心線的任何偏移可是基於磁體的大小及/或間隙距離的大小，藉此允許一或多個感測器線經定位以便擴展用於本文中所描述的系統中的感測器的線性範圍。

儘管本揭露內容參考某些實施例，但對所描述實施例的多個修改、變更以及改變在不背離本揭露內容的領域以及範疇的情況下是可能的，如隨附申請專利範圍中所界定。相應地，希望本揭露內容不限於所描述實施例，而是具有由以下申請專利範圍以及其等效物的語言界定的完整範疇。

100‧‧‧磁性感測器系統/磁性量測系統
102、202‧‧‧第一磁體/磁體
104、204‧‧‧第二磁體/磁體
106‧‧‧磁性感測器/感測器
206‧‧‧磁性感測器/感測器/第一感測器
108、510‧‧‧距離
110‧‧‧路徑
200‧‧‧磁性感測器系統/磁性量測系統
208、604‧‧‧間隙距離
210、1010‧‧‧定向軸線
212、602‧‧‧輪廓
214‧‧‧中心線/線/中心路徑/路徑/感測器線
216‧‧‧感測器線/線/路徑/左側線
218‧‧‧感測器線/線/路徑/右側線/右側感測器線
220、222‧‧‧偏移距離/距離
224‧‧‧輪廓間隙距離/間隙距離
302、304、702、704、902‧‧‧曲線
306-A、308-A、706-A、708-A‧‧‧第一末端
306-B、308‑B、706-B、708-B‧‧‧第二末端
400‧‧‧磁性感測器系統/磁性量測系統
402、802‧‧‧第二感測器/感測器
1002‧‧‧磁體/第一磁體
1004‧‧‧磁體/第二磁體
1006‧‧‧磁體/第三磁體
1008‧‧‧磁體/第四磁體
502‧‧‧第一平面/平面
504‧‧‧第二平面/平面
506‧‧‧第三平面/平面
508、512‧‧‧偏移線/線/感測器線
600‧‧‧磁性感測器系統/磁性量測系統
800‧‧‧磁性感測器系統/磁性感測器量測系統
1000‧‧‧配置
∆Y‧‧‧輪廓間隙距離

作為實例，現將參考隨附圖式描述所揭露裝置的具體實施例，其中： 圖1說明習知磁性感測器系統。 圖2說明第一例示性磁性感測器系統。 圖3說明由圖2中所描繪的第一例示性磁性感測器系統提供的擴展線性範圍。 圖4說明第二例示性磁性感測器系統。 圖5說明圖2中所描繪的第一例示性磁性感測器系統以及圖4中所描繪的第二例示性磁性感測器系統的可能變化。 圖6說明第三例示性磁性量測系統。 圖7說明由圖6中所描繪的第三例示性磁性感測器系統提供的擴展線性範圍。 圖8說明第四例示性磁性感測器系統。 圖9說明本揭露內容的磁性感測器系統的例示性結果。 圖10說明供與本揭露內容的磁性感測器系統一起使用的多個磁體的例示性配置。

200‧‧‧磁性感測器系統/磁性量測系統

202‧‧‧第一磁體/磁體

204‧‧‧第二磁體/磁體

206‧‧‧磁性感測器/感測器/第一感測器

208‧‧‧間隙距離

210‧‧‧定向軸線

212‧‧‧輪廓

214‧‧‧中心線/線/中心路徑/路徑/感測器線

216‧‧‧感測器線/線/路徑/左側線

218‧‧‧感測器線/線/路徑/右側線/右側感測器線

220、222‧‧‧偏移距離/距離

224‧‧‧輪廓間隙距離/間隙距離

ΔY‧‧‧輪廓間隙距離

Claims (24)

1. 一種磁性感測器設備，包括： 第一磁體， 第二磁體，所述第二磁體按間隙距離與所述第一磁體分離；以及 磁性感測器，所述磁性感測器沿著感測器線定位，所述感測器線自中心線偏移且平行於所述中心線，所述中心線定位於所述第一磁體與所述第二磁體之間且平行於所述第一磁體以及所述第二磁體，其中所述磁性感測器沿著所述感測器線基於由所述第一磁體以及所述第二磁體提供的磁通量密度而產生輸出信號。
2. 如申請專利範圍第1項所述的磁性感測器設備，其中所述第一磁體以及所述第二磁體的位置固定且所述磁性感測器沿著所述感測器線移動。
3. 如申請專利範圍第1項所述的磁性感測器設備，其中所述磁性感測器的位置固定，且所述第一磁體以及所述第二磁體沿著平行於所述感測器線的路徑共調地移動。
4. 如申請專利範圍第1項所述的磁性感測器設備，其中所述磁性感測器為霍爾感測器。
5. 如申請專利範圍第1項所述的磁性感測器設備，其中所述第一磁體經定向以具有第一極性且所述第二磁體相對於所述第一磁體經定向以具有第二相反極性。
6. 如申請專利範圍第5項所述的磁性感測器設備，其中所述第一磁體以及所述第二磁體的北極以及南極平行於所述感測器線而定向。
7. 如申請專利範圍第5項所述的磁性感測器設備，其中所述第一磁體以及所述第二磁體的北極以及南極垂直於所述感測器線而定向。
8. 如申請專利範圍第1項所述的磁性感測器設備，其中所述第一磁體以及所述第二磁體為圓柱形磁體。
9. 如申請專利範圍第8項所述的磁性感測器設備，其中所述第一磁體以及所述第二磁體具有4.4毫米的直徑以及6毫米的長度。
10. 如申請專利範圍第9項所述的磁性感測器設備，其中所述間隙距離為5.0毫米。
11. 如申請專利範圍第9項所述的磁性感測器設備，其中所述間隙距離是基於所述第一磁體以及所述第二磁體的大小。
12. 如申請專利範圍第10項所述的磁性感測器設備，其中所述感測器線在朝向所述第一磁體以及所述第二磁體中的一者的方向上自所述中心線偏移1.25毫米。
13. 如申請專利範圍第1項所述的磁性感測器設備，其中所述感測器線在垂直於含有所述中心線且平分所述第一磁體與所述第二磁體的平面的方向上偏移。
14. 如申請專利範圍第13項所述的磁性感測器設備，其中所述感測器線按大致等於或低於所述感測器線自所述中心線偏移的距離的量在垂直於含有所述中心線且平分所述第一磁體與所述第二磁體的所述平面的所述方向上偏移。
15. 一種磁性感測器設備，包括： 第一磁體， 第二磁體，所述第二磁體按間隙距離與所述第一磁體分離； 第一磁性感測器；以及 第二磁性感測器，所述第一磁性感測器沿著第一感測器線定位，所述第一感測器線自中心線偏移且平行於所述中心線，所述中心線定位於所述第一磁體與所述第二磁體之間且平行於所述第一磁體以及所述第二磁體，所述第二磁性感測器沿著第二感測器線定位，所述第二感測器線自所述中心線偏移且平行於所述中心線，且在所述中心線的與所述第一感測器線相反的側上，其中所述第一磁性感測器以及所述第二磁性感測器各自分別沿著所述第一感測器線以及所述第二感測器線基於由所述第一磁體以及所述第二磁體提供的磁通量密度而產生輸出信號。
16. 如申請專利範圍第15項所述的磁性感測器設備，其中所述第一磁體以及所述第二磁體的位置固定，且所述第一磁性感測器以及所述第二磁性感測器分別沿著所述第一感測器線以及所述第二感測器線共調地移動。
17. 如申請專利範圍第15項所述的磁性感測器設備，其中所述第一磁性感測器以及所述第二磁性感測器的位置固定，且所述第一磁體以及所述第二磁體沿著平行於所述第一感測器線以及所述第二感測器線的路徑共調地移動。
18. 如申請專利範圍第15項所述的磁性感測器設備，其中所述第一磁性感測器以及所述第二磁性感測器為霍爾感測器。
19. 如申請專利範圍第15項所述的磁性感測器設備，其中所述第一磁體經定向以具有第一極性且所述第二磁體相對於所述第一磁體經定向以具有第二相反極性。
20. 如申請專利範圍第19項所述的磁性感測器設備，其中所述第一磁體以及所述第二磁體的北極以及南極平行於所述第一感測器線以及所述第二感測器線而定向。
21. 如申請專利範圍第19項所述的磁性感測器設備，其中所述第一磁體以及所述第二磁體的北極以及南極垂直於所述第一感測器線以及所述第二感測器線而定向。
22. 如申請專利範圍第15項所述的磁性感測器設備，其中所述第一感測器線與所述第二感測器線各自在垂直於含有所述中心線且平分所述第一磁體與所述第二磁體的平面的相同方向上偏移。
23. 如申請專利範圍第22項所述的磁性感測器設備，其中所述第一感測器線以及所述第二感測器線按大致等於或低於每一感測器線自所述中心線偏移的距離的量在垂直於含有所述中心線且平分所述第一磁體與所述第二磁體的所述平面的所述相同方向上偏移。
24. 如申請專利範圍第15項所述的磁性感測器設備，其中將由所述第一磁性感測器量測的所述磁通量密度的第一分量相加至由所述第二磁性感測器量測的所述磁通量密度的第一分量，且將由所述第一磁性感測器量測的所述磁通量密度的第二分量由所述第二磁性感測器量測的所述磁通量密度的第二分量抵消以形成組合式磁通量密度量測。