技术领域
[0001] 本
发明属于精密测试仪器，具体涉及一种能够改变
磁场分布的磁调制装置以及应用该磁调制装置的
磁传感器。
背景技术
[0002] 磁传感器被广泛应用于验钞机、ATM机以及
鉴别仪器当中，用于辨别其内设有防伪标识的
纸币、票据、商标等的真伪。为了提高防伪能
力，在纸币、票据、商标等内，不仅设有硬磁防伪标识，而且设有软磁防伪标识。其中，软磁防伪标识为超甚磁，它本身不具备
磁性或磁性非常弱，但被磁化后能够很快获得瞬时磁性，从而产生能够被磁传感器感应的磁场。在磁传感器中需要设置预磁化弱磁防伪标识的
永磁体。然而，在使用过程中，设置在磁芯片附近的永磁体产生的磁场不可避免的存在
水平分量，该水平分量严重降低磁传感器的灵敏度。同时，外界环境中的其它磁场也会产生水平分量，该水平分量也会严重的降低磁传感器的灵敏度。因此，必须消除和尽可能减少磁场的水平分量，以防止其对磁芯片灵敏度的影响。
发明内容
[0003] 本发明要解决的技术问题就是针对磁传感器中存在的上述
缺陷，提供一种磁调制装置，其可以改善永磁体的磁场分布，减少、甚至消除永磁体磁场的水平分量。
[0004] 本发明还提供一种磁传感器，其可以减少、甚至消除永磁体磁场对磁芯片的影响，从而提高磁传感器的灵敏度。
[0005] 为此，本发明提供一种磁调制装置，用于调制永磁体的磁场分布，包括2n个导磁的调制臂，n为大于或等于2的整数，所述2n个调制臂依次间隔相对设置，以使任意两个相邻的所述调制臂之间形成一容纳空间，所述2n个调制臂形成2n-1个所述容纳空间；任意两个相邻的所述容纳空间之一设有所述永磁体；所述调制臂用以消除或减小所述永磁体的磁场在未设置永磁体的所述容纳空间内的水平分量。
[0006] 其中，还包括一连接体，所述连接体将所述2n个调制臂连接为一体，且所述2n个调制臂位于所述连接体的同侧。
[0007] 其中，还包括m个连接体，所述2n个调制臂分成数量相等或不等的m组，所述m个连接体将所述m组调制臂对应连接，m≥2的整数。
[0008] 其中，所述调制臂向所述连接体的另一侧延伸形成调制副臂。
[0009] 其中，形成所述容纳空间的所述两个调制臂的相向侧分别设置或其中之一设置凸部。
[0010] 其中，所述2n个调制臂的顶端齐平，所述永磁体的顶端不高于所述调制臂的顶端。
[0011] 其中，所述磁调制装置为一体结构，或由多个片状结构叠置而成。
[0012] 其中，所述永磁体为一体结构，或由多个片状结构叠置而成。
[0013] 其中，所述导磁臂采用导磁材料制作，或用非导磁材料制作，并在其表明涂覆导磁材料层。
[0014] 其中，所述导磁材料包括坡莫
合金或
铁氧体或
硅钢片。
[0015] 本发明还提供一种磁传感器，包括：
[0016] 磁芯片，用于感应防伪标识的磁场；
[0017] 线路板，用于
支撑和电连接所述磁芯片的输入输出端；
[0018] 焊针，作为磁传感器的输入输出端，通过所述线路板与所述磁芯片的输入输出端对应电连接；
[0019] 永磁体，用于预磁化弱磁防伪标识；
[0020] 还包括磁调制装置，用于调节所述永磁体的磁场分布；
[0021] 所述磁调制装置包括2n个导磁的调制臂，n为大于或等于2的整数；所述2n个调制臂依次间隔相对设置，以使任意两个相邻的所述调制臂之间形成一容纳空间，所述2n个调制臂形成2n-1个所述容纳空间；从最外侧所述容纳空间计数，计数为单号的所述容纳空间设置永磁体，计数为双号的所述容纳空间设置所述磁芯片；所述调制臂用以消除或减小所述永磁体的磁场在所述磁芯片所在的所述容纳空间内的水平分量。
[0022] 其中，所述磁调制装置还包括一连接体，所述连接体将所述2n个调制臂连接为一体，且所述2n个调制臂位于所述连接体的同侧。
[0023] 其中，所述磁调制装置还包括m个连接体，所述2n个调制臂分成数量相等或不等的m组，所述m个连接体将所述m组调制臂对应连接，m≥2的整数。
[0024] 其中，所述n为2，即所述磁调制装置包括第一调制臂、第二调制臂、第三调制臂和第四调制臂，所述第一调制臂与所述第二调制臂的相向侧形成第一容纳空间，所述第二调制臂与所述第三调制臂的相向侧形成第二容纳空间，所述第三调制臂和所述第四调制臂的相向侧形成第三容纳空间；所述磁芯片设于所述第二容纳空间，所述永磁体设于所述第一容纳空间和所述第三容纳空间。
[0025] 其中，所述磁调制装置还包括连接体，所述连接体将所述第一调制臂、所述第二调制臂、所述第三调制臂和所述第四调制臂连接为一体，且所述第一调制臂、所述第二调制臂、所述第三调制臂和所述第四调制臂位于所述连接体的同侧。
[0026] 其中，所述磁调制装置还包括两个连接体，所述两个连接体分别将所述第一调制臂和所述第二调制臂连接为一体结构，以及将所述第三调制臂和所述第四调制臂连接为一体结构，且所述第一调制臂、所述第二调制臂、所述第三调制臂和所述第四调制臂位于所述连接体的同侧。
[0027] 其中，所述第一调制臂和所述第四调制臂向所述连接体的另一侧延伸形成各形成一调制副臂。
[0028] 其中，所述n为3，即所述磁调制装置包括第一调制臂、第二调制臂、第三调制臂、第四调制臂、第五调制臂和第六调制臂，所述第一调制臂与所述第二调制臂的相向侧形成第一容纳空间，所述第二调制臂与所述第三调制臂的相向侧形成第二容纳空间，所述第三调制臂和所述第四调制臂的相向侧形成第三容纳空间，所述第四调制臂和所述第五调制臂的相向侧形成第四容纳空间，所述第五调制臂和所述第六调制臂的相向侧形成第五容纳空间，
[0029] 所述永磁体设于所述第一容纳空间、所述第三容纳空间和所述第五容纳空间；所述磁芯片设于所述第二容纳空间和所述第四容纳空间。
[0030] 其中，所述磁调制装置还包括连接体，所述连接体将所述第一调制臂、所述第二调制臂、所述第三调制臂、所述第四调制臂、所述第五调制臂和所述第六调制臂连接为一体，且所述第一调制臂、所述第二调制臂、所述第三调制臂、所述第四调制臂、所述第五调制臂和所述第六调制臂位于所述连接体的同侧。
[0031] 其中，所述磁调制装置还包括两个连接体，所述连接体分别将所述第一调制臂、所述第二调制臂和所述第三调制臂连接为一体，以及将所述第四调制臂、所述第五调制臂和所述第六调制臂连接为一体，所述第一调制臂、所述第二调制臂、所述第三调制臂、所述第四调制臂、所述第五调制臂和所述第六调制臂位于所述连接体的同侧。
[0032] 其中，所述第一调制臂和所述第六调制臂分别向所述连接体的另一侧延伸各形成一调制副臂。
[0033] 其中，在设置所述永磁体的所述容纳空间所对应的所述调制臂的相向侧设置凸部，和/或，在设置所述磁芯片的所述容纳空间所对应的所述调制臂的相向侧设置凸部。
[0034] 其中，所述磁调制装置为一体结构，或由多个片状的薄片叠置而成。
[0035] 其中，所述永磁体为一体结构，或由多个片状结构叠置而成。
[0036] 其中，所述导磁臂采用导磁材料制作，或用非导磁材料制作，并在其表明涂覆导磁材料层。
[0037] 其中，所述导磁材料包括坡莫合金或铁氧体或硅钢片。
[0038] 其中，包括
外壳，在所述外壳上设有窗口，所述磁芯片、所述线路板和所述磁调制装置设于所述外壳内，所述磁芯片、所述磁调制装置和所述永磁体与所述窗口相对，所述焊针的一端自所述外壳内伸出；
[0039] 所述线路板设有供所述调制臂穿过的通孔，所述调制臂借助所述通孔自所述线路板下方向上伸出所述线路板的上方。
[0040] 其中，所述磁芯片包括磁感应
薄膜和芯片焊盘及支撑所述磁感应薄膜和芯片焊盘的芯片基体，所述芯片焊盘作为所述芯片的输入输出端与所述磁感应膜对应电连接；
[0041] 所述磁敏感膜为霍尔效应薄膜、
各向异性磁
电阻薄膜、
巨磁电阻薄膜、隧道磁电阻薄膜、巨磁阻抗薄膜或巨霍尔效应薄膜。
[0042] 本发明具有以下有益效果：
[0043] 本发明提供的磁调制装置可以调节永磁体周围的磁场分布，即将永磁体的磁场尽可能地约束在调制臂内传导，使永磁体垂直于磁芯片的感应面方向上的磁场分量向外发出，使其磁场的水平分量被调制臂抑制，从而消除或减少永磁体对磁芯片灵敏度的影响；同时，调制臂还可以作为防护墙，避免或减小外界环境磁场进入容纳空间，具有抑制噪声的作用。
[0044] 本发明提供的磁传感器借助磁调制装置调节永磁体的磁场分布，即将永磁体的磁场尽可能地约束在调制臂内传导，从而使永磁体垂直于磁芯片的感应面方向上的磁场分量向外发出，以进行预磁化作用，同时磁场的水平分量被调制臂抑制，从而避免或减少永磁体对磁芯片灵敏度的影响，进而提高磁传感器的灵敏度；同时调制臂可以作为防护墙，避免或减小外界环境磁场对磁芯片的干扰，即抑制噪声的作用，从而提高磁传感器的抗干扰能力；此外，调制臂还可用于保护磁芯片以及有利于控制磁芯片磁感应面与被检测媒介之间的距离，从而提高磁传感器的一致性。
附图说明
[0045] 图1a为本发明
实施例磁传感器的结构示意图；
[0046] 图1b为本发明实施例磁传感器的分解图；
[0047] 图2为本发明实施例将永磁体设于磁调制装置的第二容纳空间和第三容纳空间时磁场的分布图；
[0048] 图3a为本发明实施例另一磁调制装置的结构示意图；
[0049] 图3b为本发明实施例另一磁调制装置的结构示意图；
[0050] 图3c为本发明实施例又一磁调制装置的结构示意图；
[0051] 图4为本发明实施例磁传感器的结构示意图；
[0052] 图5a为本发明另一实施例磁传感器的结构示意图；
[0053] 图5b为图5a所示磁传感器的外形图；
[0054] 图5c为图5a所示磁传感器的部分结构的分解图。
具体实施方式
[0055] 为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明提供的磁调制装置及磁传感器进行详细描述。
[0056] 如图1a和图1b所示，磁传感器包括外壳1、磁芯片2、线路板3、永磁体4、磁调制装置5以及焊针6，磁芯片2、线路板3、永磁体4和磁调制装置5设于外壳1内。其中，磁芯片2用于感应防伪标识的磁场，线路板3用于支撑和电连接磁芯片2的输入输出端，永磁体4用于预磁化弱磁防伪标识，磁调制装置5用于调节永磁体4的磁场分布，焊针6作为磁传感器的输入输出端，通过线路板3与磁芯片2的输入输出端对应电连接。
[0057] 磁调制装置5包括第一调制臂51、第二调制臂52、第三调制臂53和第四调制臂54，第一调制臂51与第二调制臂52的相向侧形成第一容纳空间S1，第二调制臂52与第三调制臂53的相向侧形成第二容纳空间S2，第三调制臂53和第四调制臂54的相向侧形成第三容纳空间S3，磁芯片2设于第二容纳空间S2，永磁体4设于第一容纳空间S1和/或第三容纳空间S3，即可以在第一容纳空间S1或第三容纳空间S3设置永磁体4，或者在第一容纳空间S1和第三容纳空间S3分别设置一永磁体4。第一调制臂51、第二调制臂52、第三调制臂53和第四调制臂54采用导磁材料制作，或用非导磁材料制作，并在其表明涂覆导磁材料层，其目的是使第一调制臂51、第二调制臂52、第三调制臂53和第四调制臂54能够导磁。永磁体4的磁场被第一调制臂51、第二调制臂52、第三调制臂53和第四调制臂54约束，一方面，永磁体4垂直于磁芯片的感应面方向上的磁场分量未被减弱向外发出，用于预磁化弱磁防伪标识；另一方面，磁场的水平分量被相邻的调制臂抑制，从而避免或减少永磁体磁场对磁芯片灵敏度的影响。需要指出的是，第一调制臂51、第二调制臂52、第三调制臂53和第四调制臂54可以减小容纳空间内磁场的水平分量，而且也可以减弱容纳空间正上方且靠近调制臂区域磁场的水平分量。因此，在装配磁传感器过程中，即使磁芯片2的感应面略高于第一调制臂51、第二调制臂52、第三调制臂53和第四调制臂54，也不会对磁传感器的灵敏度造成太大影响，从而可以降低磁传感器的装配难度，提高磁传感器的装配效率。
[0058] 优选地，第一调制臂51、第二调制臂52、第三调制臂53和第四调制臂54的顶端齐平，永磁体4的顶端不高于第一调制臂51、第二调制臂52、第三调制臂53和第四调制臂54的顶端。
[0059] 第一调制臂51、第二调制臂52、第三调制臂53和第四调制臂54可以为四个独立的部件，即为分体结构。但本发明并不局限于此，第一调制臂51、第二调制臂52、第三调制臂53和第四调制臂54也可以用连接体连接形成一体结构或将其中一部分调制臂形成一体结构。
[0060] 结合图1和图2所示，磁调制装置5还包括连接体58，连接体58采用导磁材料制作，或用非导磁材料制作，并在其表明涂覆导磁材料层，其目的是使连接体58能够导磁。连接体58将第一调制臂51、第二调制臂52、第三调制臂53和第四调制臂54连接为一体，且第一调制臂51、第二调制臂52、第三调制臂53和第四调制臂54位于连接体58的同侧。将第一调制臂
51、第二调制臂52、第三调制臂53和第四调制臂54连接为一体，不仅有利于加工，而且有利于装配，降低磁传感器的成本。连接体58有利于抑制永磁体4磁场的水平分量，从而减少永磁体4对磁芯片2灵敏度的影响。
[0061] 需要说明的是，永磁体4可以是一体结构，也可以是由长度较短的磁体拼接而成，或者用多个片状结构的永磁片叠置而成。用多个较短的磁体拼接或者用多个片状结构的永磁片叠置获得的永磁体4，永磁体4的磁场强度在其长度方向上更加均匀性。
[0062] 在另一实施例中，如图3a所示，磁调制装置5包括第一连接体58a和第二连接体58b，第一连接体58a将第一调制臂51和第二调制臂52连接为一体，形成“U”型结构；第二连接体58b将第三调制臂53和第四调制臂54连接为一体，形成“U”型结构。换言之，磁调制装置
5可以包括一个或多个连接体，用以将第一调制臂51、第二调制臂52、第三调制臂53和第四调制臂54中部分或全部连接为一体。
[0063] 优选地，在第二调制臂52和第三调制臂53的相向侧各设有一凸部511、521，凸部511、521可以进一步减小永磁体4的磁场在第一容纳空间S1的水平分量，从而进一步减小永磁体4对磁芯片2的影响。使用时，磁芯片2的感应面的高度与凸部511、521的高度相对。在第一调制臂51和第二调制臂52的相向侧以及在第三调制臂53和第四调制臂54的相向侧均可以设置凸部，该凸部同样可以减小永磁体4磁场的水平分量，减小永磁体4对磁芯片2的影响，从而提高磁传感器的灵敏度。
[0064] 在本实施例中，在垂直于纸面方向，磁调制装置为一体结构，或者由多个片状的薄片叠置而成。磁调制装置5由多个片状的薄片叠置而成，可以使永磁体4的磁场更均匀，有利于提高磁传感器的一致性。
[0065] 在另一实施例中，如图3b所示，第一调制臂51和第四调制臂54分别向连接体58的另一侧延伸形成第一调制副臂51′和第四调制副臂54′，第一调制副臂51′和第四调制副臂54′可以进一步减小永磁体4的磁场在第一容纳空间S1的水平分量。
[0066] 在又一实施例中，如图3c所示，第一调制臂51和第二调制臂52被连接体58a连接在一起，第三调制臂53和第四调制臂54被连接体58b连接在一起，第一调制臂51和第四调制臂54分别向连接体58a和连接体58b的另一侧延伸形成第一调制副臂51′和第四调制副臂54′，连接体58a和连接体58b均向第二容纳空间S2伸出。
[0067] 如图4所示，磁调制装置包括第一调制臂51、第二调制臂52、第三调制臂53、第四调制臂54、连接体58a和连接体58b，连接体58a将第一调制臂51和第二调制臂52连接为一体，连接体58b将第三调制臂53和第四调制臂54为一体。在第一容纳空间S1和第三容纳空间S3分别设置永磁体4。线路板3上设有凸台31，第一调制臂51和第二调制臂52设于凸台31的左侧，第三调制臂53和第四调制臂54设于凸台31的右侧，磁芯片2设于该凸台31上，从而将磁芯片2设于第二调制臂52和第三调制臂53所形成的第二容纳空间S2内。
[0068] 在本实施例中，第一调制臂51、第二调制臂52、第三调制臂53、第四调制臂54和连接体58均由导磁材料制作，或者用导磁材料制作第一调制臂51、第二调制臂52、第三调制臂53、第四调制臂54，非导磁材料制作连接体58。在实际应用中，优选采用导磁材料制作第一调制臂51、第二调制臂52、第三调制臂53、第四调制臂54和连接体58。导磁材料为坡莫合金或铁氧体或硅钢片，而且优选采用坡莫合金。
[0069] 如图1所示，在线路板3上设有通孔，磁调制装置5的第一调制臂51、第二调制臂52、第三调制臂53和第四调制臂54自线路板3的下方穿过通孔向上伸出线路板3的上方。磁芯片2固定于线路板3，且位于第二调制臂52和第三调制臂53形成的第二容纳空间S2，磁芯片2的感应面朝向外壳1的检测面（图中所示上表面）。在第一容纳空间S1和第三容纳空间S3分别设置永磁体4，永磁体4的顶面与磁调制装置5的顶面齐平。
[0070] 磁调制装置5的顶面不高于外壳1的检测面，本实施例磁调制装置5的顶面与外壳1的检测面齐平。外壳1的检测面设有窗口11，外壳1可以采用坡莫合金、金属及金属氧化物、塑料或
树脂制作。
[0071] 磁芯片2包括磁感应薄膜和芯片焊盘，芯片焊盘作为芯片的输入输出端与磁感应膜对应电连接。磁敏感膜为霍尔效应薄膜、各向异性磁电阻薄膜、巨磁电阻薄膜、隧道磁电阻薄膜、巨磁阻抗薄膜或巨霍尔效应薄膜。
[0072] 图5a为本发明另一实施例磁传感器部分结构的示意图，图5b为本发明另一实施例磁传感器部分结构的俯视图，图5c为本发明另一实施例磁传感器部分结构的分解图。如图5a、图5b和图5c所示，磁调制装置包括六个调制臂，即第一调制臂51、第二调制臂52、第三调制臂53、第四调制臂54、第五调制臂55和第六调制臂56，第一调制臂51、第二调制臂52，它们相对间隔设置，第一调制臂51和第二调制臂52的相向侧形成第一容纳空间S1，第二调制臂
52和第三调制臂53的相向侧形成第二容纳空间S2，第三调制臂53和第四调制臂54的相向侧形成第三容纳空间S3，第四调制臂54和第五调制臂55的相向侧形成第四容纳空间S4，第五调制臂55和第六调制臂56的相向侧形成第五容纳空间S5，第一容纳空间S1、第三容纳空间S3和第五容纳空间S5设置永磁体4，第二容纳空间S2和第四容纳空间S4设置磁芯片2。
[0073] 本实施例中，磁芯片2的长度远小于检测的宽度,如用于ATM的磁传感器，其必须设置为多通道无缝检测，因此，在第二容纳空间S2和第四容纳空间S4分别设置多个磁芯片2，而且，设于第二容纳空间S2的磁芯片2与设于第四容纳空间S4的磁芯片2交错设置，并使磁芯片2的感应区域完全
覆盖检测面的宽度，以避免磁传感器出现检测盲区。
[0074] 在上述实施例中，磁调制装置分别设有四个调制臂和六个调制臂。实际上，磁调制装置可以2n个导磁的调制臂，n为大于或等于2的整数，将2n个调制臂依次间隔相对设置，在任意两个相邻的调制臂之间形成一容纳空间，2n个调制臂形成2n-1个容纳空间。使用时，从最外侧容纳空间开始计数，计数为单号的容纳空间设置永磁体4，计数为双号的容纳空间设置磁芯片2；调制臂用以消除或减小永磁体的磁场在磁芯片2所在的容纳空间内的水平分量。需说明的是，这种永磁体4和磁芯片2的设置方式是针对磁传感器而言。在实际应用中，可以根据使用情况，将任意两个相邻的容纳空间中的一个用于设置永磁体4，另一个用于设置诸如磁芯片等感应部件，调制臂可以消除或减小永磁体4的磁场在未设置永磁体的容纳空间内的水平分量。
[0075] 当磁调制装置设置2n个调制臂时，利用一个连接体将2n个调制臂连接为一体，但2n个调制臂位于该连接体的同侧。或者，将2n个调制臂分成数量m组，每组的调制臂的数量可以相等，也可以不等，然后利用m个连接体对应地将m组调制臂连接，m≥2的整数。
[0076] 另外，在磁调制装置中，还可以将其中两个以上个调制臂向连接体的另一侧延伸形成调制副臂，该调制副臂可进一步约束磁场，进一步减少永磁体的磁场在磁芯片2所对应的容纳空间内的水平分量。
[0077] 优选地，在形成容纳空间的两个调制臂的相向侧分别设置一凸部，或者在其中之一上设置凸部，该凸部可以进一步减少永磁体的磁场在磁芯片2所对应的容纳空间内的水平分量。
[0078] 优选地，2n个调制臂的顶端齐平，这不仅有利于加工磁调制装置，而且有利于装配磁调制装置，从而降低生产成本。使用时，优选永磁体4的顶端不高于调制臂的顶端，这是因为永磁体4的顶端高于调制臂的顶端不利于调制臂对永磁体4的磁场进行约束，永磁体4的磁场的水平分量较大。
[0079] 需要说明的是，在上述实施例中，永磁体4设于第一容纳空间S1和/或第三容纳空间S3，即永磁体4设于磁调制装置的顶端，永磁体4距离被检测物体较近。相对于将永磁体4设于磁调制装置下方而言，更有利于预磁化弱磁防伪标识。而且，永磁体4位于磁芯片的两侧，使用时，弱磁防伪标识首先被永磁体4预磁化，然后被磁芯片2感应。此外，上述实施例磁传感器示出的是多通道磁传感器，磁调制装置对应地应用于多通道磁传感器。但这并不表示该结构的磁调制装置仅能用于多通道磁传感器，该磁调制装置同样适用于单通道磁传感器。
[0080] 还需要说明的是，上述实施例提及的磁调制装置不仅适用于验钞机磁传感器，而且适用于检验票据等设有防伪标识的磁传感器。
[0081] 上述实施例提供的磁传感器借助磁调制装置调节永磁体的磁场分布，即将永磁体的磁场尽可能地约束在调制臂内传导，从而使永磁体垂直于磁芯片的感应面方向上的磁场分量向外发出，以进行预磁化作用，同时磁场的水平分量被调制臂抑制，从而避免或减少永磁体对磁芯片灵敏度的影响，进而提高磁传感器的灵敏度；同时调制臂可以作为防护墙，避免或减小外界环境磁场对磁芯片的干扰，即抑制噪声的作用，从而提高磁传感器的抗干扰能力；此外，调制臂还可用于保护磁芯片以及有利于控制磁芯片磁感应面与被检测媒介之间的距离，从而提高磁传感器的一致性。
[0082] 可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。
