CN104903938A - 用于测量测量装置周围磁特性的测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于测量测量装置周围磁特性的测量装置，该测量装置具有一个传感器线路，且具有至少两个在线路方向上延伸的传感元件。其中，所述传感元件周围的磁特性可由传感器线路测量，且由磁化设备产生一个磁场，该磁场在传感器线路区域内实质是均匀的，且在传感器线路区域内的所述磁场方向与线路方向成大于0°且小于90°的夹角。

Description

用于测量测量装置周围磁特性的测量装置

技术领域

本发明涉及一种用于测量测量装置周围磁特性的测量装置，该测量装置的传感器线路具有至少两个沿该线路方向延伸的传感元件。本发明还涉及此类测量装置的应用。

背景技术

本发明的一个可能的应用领域是检查票据或纸张—尤其是纸币、支票与其他纸张—是否具有磁特性，特别是确认票据或纸张是否具有特殊的、预先确定的磁特征。安全文档可包含软磁安全特征和/或硬磁安全特征。硬磁安全特征可由具有高剩磁与高矫顽磁场强度的材料制成。软磁安全特征可由具有高剩磁但低矫顽磁场强度的材料制成。永磁铁是由专门的硬磁材料制成。而软磁材料为铁磁材料，其在磁场中易受到磁化。联合磁性极化(磁化)可通过例如载流线圈中的电流或永磁铁产生。随后在软磁材料产生的磁性极化可使产生超过空气中所产生的永久作用磁场多倍的磁通密度。软磁材料的矫顽磁场强度通常小于1000A/m，但绝对能够获得与硬磁材料相当的饱和磁化强度值，从而在饱和状态下人们无法将它们与硬磁材料进行区分。

为验证安全文档的软磁安全特征，必须提供尽可能饱和软磁材料的永久磁场。实践中已知的测量装置中含有大型磁铁，该大型磁铁产生强度足够大的磁场将软磁与硬磁安全特征磁化，但同时也使此类测量装置的结构复杂化。已知专利DE 696 08 137 T2提供一种包括由磁化至少一种磁阻元件的读磁头，其中所述磁阻元件具有可变磁阻，该磁阻由对其施加的磁通量决定。以上所述读磁头以该方式应用，从而在各安全文档相对读磁头的移动期间首次通过磁化设备前方，随后通过上述磁阻元件时得到识别，其中所述磁化设备的设计方式可使传感元件具有恒定磁通量。

若预先对硬磁材料进行完全且明确的磁化，则硬磁安全特征本身可单独产生磁场无需外部永久磁场。此磁场甚至会在相当长的时间内持续存在。但是，经过一段时间后，统计显示会出现硬磁材料消磁的效应。例如，纸币在处理使用过程中会被敲击或产生折痕，而这会导致硬磁材料消磁。所以测量硬磁安全特征的权宜之计是通过预磁化磁铁印刷新的(明确且持久的)磁化标记，从而便于测量硬磁安全特征。新磁化标记随后可在相当长的时间内且至少可在测量期间保持硬磁安全特征。

纸币上的安全特征为铁磁安全线(参见DE 16 96 245 A1)。实践中，例如铁磁材料用于形成安全线，但此材料可同时具有低矫顽磁场强度与高矫顽磁场强度。因此，在特别的优选实施例中，检验此类纸币的测量装置设计为既可识别由低矫顽磁场强度材料制成的安全线也可鉴别由高矫顽磁场强度材料制成的安全线。

在本应用领域，已知EP 0 977 015 A2提供了一种用于测量测量装置周围磁特性的测量装置，该测量装置具有传感器线路，及在线路方向延伸的两个传感元件。所述传感器线路可测量周围的磁特性。其中所述的测量装置包括预磁化磁铁，该预磁化磁铁可在传感元件内产生实质上均匀的磁场，且该磁场在传感器线路区域中的磁场方向指向线路方向。进一步地，预磁化磁铁随上述提供的测量装置提供。该预磁化磁铁以一种能够增强硬磁安全特征产生的磁场的方式，增强了待检查文档的硬磁安全特征。该预磁化磁铁与传感器线路分开设置，且应与传感器线路屏蔽开来以相同间距设置，从而使预磁化磁铁产生的磁场不会对传感器线路上的传感元件产生作用。进一步地，关于构成传感元件的磁阻元件，EP 0 977 015 A2阐述了相对于指向线路方向的外部磁场变化具有V形特点阻抗变化的类似元件的应用。

根据EP 1 701 176 A1，我们了解了一种可测量测量装置周围磁特性的测量装置，该测量装置具有一个传感器线路，及两个沿线路方向伸展的传感元件，其中，所述传感器线路可测量其周围的磁特性。根据EP 1 701176 A1的设计，磁阻元件上设有两个磁阻部分。单独的磁阻元件排成一行，形成所述传感器线路。各磁阻元件包括一块支持场磁铁。根据EP 1701 176 A1的图9a与9b所示的实施例，一个实质均匀的磁场由所述支持场磁铁产生，且该磁场在传感器线路区域内的磁场方向与线路方向成90°角。根据图3a与3b、图4a与4b和图5a与5b所示的实施例与图6所示实施例中的示例，所述支持场磁铁可在传感器线路区域内产生不均匀磁场。

根据WO 2010/006801 A1，我们了解了一个可测量测量装置周围磁特性的测量装置的构成，该测量装置具有一个传感器线路，及至少两个在线路方向上延伸的传感元件，其中，所述传感器线路可测量其周围的磁特性。WO 2010/006801 A1中视图显示了一种支持场设备其包含独立磁铁且可在传感器线路区域内产生不均匀磁场。WO 2010/006801 A1中阐释了有关传感元件以特别方式在线路方向调整磁场强度的方法。

根据DE 10 2011 110 138，我们了解了一种可测量测量装置周围磁特性的测量装置，该测量装置具有一个传感器线路，及至少两个在线路方向上延伸的传感元件。所述传感器线路周围的磁特性可由传感器线路测量。其中所述的测量装置包含一种支持场设备，其能够在传感器线路延伸的区域内产生支持磁场。另外，前述已知的测量装置包含一种预磁化设备，其包含一块或多块预磁化磁铁。其中，至少一块预磁化磁铁在垂直于线路方向上与传感器线路以一定间距隔开设置且与线路方向平行延伸。前述已知的测量装置可使预磁化设备与支持场设备之间进行特殊协调，从而由预磁化设备与支持场产生的磁场重叠中产生特殊的重叠磁场，其中指向线路方向的场分量强度至少在传感器线路上一个位置大于垂直指向线路方向上且未在传感元件高度方向上的场分量的强度。

根据WO 2010/006801 A1、DE 10 2011 110 138 A1与EP 0 977 015 A2所知的测量装置设有预磁化设备与支持场设备。根据EP 0 977 015 A2的设计，预磁化设备的结构与支持场设备分离，其中所述支持场设备由具有南北极的单磁铁构成。在WO 2010/006801 A1所述的测量装置中，所述支持场设备包含一排在传感元件线路方向上并排排列的磁铁。此排磁铁的磁化强度可变或可构成一个替代实施例，使所述支持场设备中单独的磁铁具有相同的磁化强度方向。

根据DE 10 2011 110 138 A1所述的测量装置，提供了一种与支持场设备分离的预磁化设备。所述支持场设备可包含一个或多个组件，例如永磁铁，也可由诸如具有局部变化磁化分布的单磁铁构成。

现有技术中，测量装置或由于使用大量独立部件造成结构复杂，尤其在使用多块永磁铁的情况下；或需要相对较大的空间。已知应用中，一种测量装置可用于测量测量装置周围的磁特性，所述测量装置旨在可靠测量该测量装置周围的磁特性，但意图采用紧凑和/或简单的结构。所以本发明的根本问题即为准确地提供此类测量装置。

通过权利要求1中所述的测量装置与使用权利要求12中所述的测量装置，这一问题得以解决。从属权利要求与以下内容中将再次阐述有益的实施例。

发明内容

本发明以使用磁化设备产生磁场的基本构思为基础，即在传感器线路区域内产生上述基本均匀的磁场且其在传感器线路区域内的磁场方向与线路方向成大于0°小于90°的夹角。

本发明的优势是，本发明可使用例如一种既可充当预磁化磁铁，也可充当支持场磁铁的单磁铁实现。与线路方向垂直的场分量可以假定预磁化，即来自与线路方向倾斜的磁化设备的磁场方向的软性磁特性结构的磁化饱和。由指向线路方向的磁化设备产生的磁场场分量可具有支持场磁铁的功能。由于本发明通过一块磁铁即可实现预磁化磁铁与支持场磁铁的功能，可以紧凑的形式与少量的部件(尤其是少量的磁铁)即可实现本发明的实施例。

本发明的基本构思是在传感器线路区域内产生基本均匀的磁场。特别地，传感器线路区域可理解为恰好封闭传感器线路中传感元件的空间区域。

本发明的测量装置适用于测量测量装置周围的磁特性。测量装置周围的磁特性尤其是指测量装置周围磁场的磁场强度、测量装置周围的磁场方向、或例如，测量装置周围磁场的磁场强度或磁场方向的变化。例如，某一周围区域的磁特性可理解为指因纸币磁像所产生的磁场重叠造成该磁场变化时，测量装置周围磁场的磁场强度或磁场方向的变化。在一优选实施例中，传感器线路的构成应可仅探测到测量装置周围磁特性的空间和/或时间变化。

在一优选实施例中，传感元件或传感元件的互连的构成应可测量测量装置周围的磁特性，按照定义还包括在正交坐标系中仅一个方向上磁场强度的变化，该方向称为测量方向；或者，在一替代实施例中，可测量位于某一平面内的正交坐标系中仅两个方向上的磁场强度的变化，该平面称为传感器测量平面。

在一优选实施例中，依据本发明的设计的测量装置的构成应可测量票据或纸张，尤其是纸币或支票中的磁性结构并且包含至少在与传感器线路距离的最近的区域内的测量平面内移动票据或纸张穿过传感器线路。票据或纸张移动的方向称为读磁方向。特别优选的，传感元件构成应可使测量方向与读磁方向相对应，即传感元件仅可在读磁方向上测量其周围的磁特性。若传感元件或传感元件的互连的结构可使其在测量称为传感器测量平面的平面内正交坐标系中仅两个方向上读取测量装置周围的磁特性，则特别优选地，票据或纸张移动穿过传感器线路的测量平面应与传感器测量平面平行设置。

依据本发明，传感器线路在沿测量装置线路方向上至少具有两个磁阻传感元件。传感元件的结构可使其以一种产生“各异向性”磁阻效应(AMR效应)或巨磁阻效应(GMR效应)的特殊方式测量其周围的磁特性。但传感元件还可产生其他效应，例如巨磁阻抗效应(GMI)、隧道磁阻效应(TMR)或霍尔效应。

特别优选地，传感元件包括四个或更多单独的电桥电阻，连接在一起组成一个惠斯通电桥，或包括两个或更多单独的电桥电阻，连接在一起组成一个半惠斯通电桥。但一个传感元件亦可由一个单电阻构成，其中在此类实施例中，优选地，多个传感元件(单独的电阻)连接在一起组成惠斯通电桥或半惠斯通电桥。

在一优选实施例中，传感元件或多个相连传感元件可根据梯度原理构成一种传感器。梯度传感器中，两个间距隔开的传感元件的互连方式可使该两个传感元件间的本地场差异产生一种测量信号，而作用于该两个传感元件上的一个磁场不会造成任何的信号变化。在一替代实施例中，传感元件的结构或相连传感元件的结构可构成均匀磁场传感器。在均匀磁场传感器中，传感元件互连的方式可使产生的信号分配均衡，大致达到作用于单独的传感器上磁场强度的平均值，而单独的传感元件之间的局域场差异不会产生任何传感器信号。由于相较于梯度传感器，均匀场传感器可在移动方向上具有更小的尺寸且由于传感区域的尺寸决定了分辨能力，所以在移动方向上通常可以通过均匀场传感器实现更高的细节分辨率。

传感元件具有宽度、长度与高度，其中所述高度优选地小于所述宽度，高度优选地小于所述长度，且线路方向优选地指向传感元件宽度或长度的方向。

传感器线路至少包含在线路方向上前后排列的两个传感元件。所述传感器线路的长度与所使用的磁阻传感元件的数量依具体实施的测量而定。对于欧元纸币的测量，若传感器线路由超过10个，特别优选超过20个传感元件构成；若由超过31个构成，则特别优选超过90个传感元件构成，尤其当设备用于测量欧元纸币且纸币与其短边在与测量设备相对的测量方向运动的情况下。在一优选实施例中，传感器线路方向上仅设有10个或少于10个，特别优选的9个传感元件。这样可在线路方向上构成长度较短的测量装置。已知应用领域为验证经过测量装置移动的测量物体是否已预先确定了某一规定位置的磁特性。在这些应用领域中，可以以一种使引起待明确磁特性的测量物体的部分在明确规定的区域内经过测量装置移动的方式移动测量物体经过测量装置。例如，线路方向延长线可相当于容差范围，而此范围是引起待验证磁特性的测量物体的部分绝对经过的范围。若测量物体在相当于经过此类部分的周围未探测到磁特性的任何变化，则可确定待检验的测量物体不具有待检查的磁特性。一种可以采用紧凑形式且简单方式制造的并且因此通常具有较好成本效应的测量装置特别适合此类应用。

为形成传感器线路，就目前而言，传感元件成直线排列。传感元件特别优选列于线路上。但单线路传感元件亦可相对线路方向指向轴以不同方式排列，以便独立传感器纵向中心轴不会再全部位于线路上。但特别优选的情况下，以此方式排列的传感器在线路方向上观察下，部分元件会重叠。

在一优选实施例中，多个传感元件组合形成子组件，例如，设置在一个公用支撑结构上，即典型的芯片。若此类子组件直接安装在印刷电路板上或以另一方式安装在具有配备芯片的可焊接电子壳体上，则为下文中所指的传感器。在一实施例中，传感器直接设置在磁铁上。传感器可由，例如，包含多个传感元件的芯片构成。传感器可以包含，例如，两个、三个、四个或更多的传感元件。但是，传感器也有可能由单个传感元件构成。

本发明的基本思路基于使用磁化设备产生磁场，即在传感器线路区域内产生上述实质均匀的磁场且其在传感器线路区域内的磁场方向与线路方向成大于0°小于90°的夹角。除自然磁场长效作用外，当无附加磁场作用于传感器线路，即传感器线路未位于其测量位置时，磁化设备产生的磁场为作用于传感器线路上的磁场。例如，当待验证的安全文档经过传感器线路时，其他磁场可与由磁化设备在测量位置产生的磁场重叠。这两个磁场的重叠为上述定义为周围磁特性的磁场强度或磁场方向的一种变化。

在一优选实施例中，由磁化设备产生的磁场方向更倾向于垂直—而不是平行于—磁场方向，即磁场方向与线路方向成大于45°的角度。在大部分应用中，要求支持传感元件的场分量，即指向线路方向的磁场的场分量小于用于磁化、尤其是用于软磁材料磁化饱和所需的磁场强度，即垂直指向线路方向的磁化设备的磁场的场分量的磁场强度。因此，在一优选实施例中，传感器线路区域内磁化设备磁场的场方向与线路方向的夹角大于45°。65°到85°范围内的磁场角为特别优选角度。使用AMR传感器时，由于线路方向上支持场强度遵从灵敏度确定方式，所以传感器灵敏度在过量倾角的情况下很大程度依赖残余的与设计和制造相关的场角度变化，而传感器在平角的情况下具有非常低的灵敏度。

磁化设备产生的磁场可用于对软磁结构进行磁化饱和，从而引起软磁材料结构状态的变化，以便传感器线路在待检验的测量物体上对其进行检测。但磁化设备的磁场也可用于以规定的方式使硬磁结构的磁化达到饱和，从而产生独立于之前磁化的传感器信号。

在一优选实施例中，传感器线路具有长度、宽度与高度，其中高度小于宽度，且高度小于长度。在传感器线路区域内由磁化设备产生的磁场在传感器线路长度方向上实质上仅存有一个场分量，且在传感器线路的高度方向上具有一个场分量，但是，在传感器线路区域内，在传感器线路的宽度方向上实质上无场分量。在此优选实施例中，传感元件或传感元件互连单元尤其基于磁阻效应使用，且其结构使其可检测仅一个测量方向上的磁场分量，优选地，此方向垂直于线路方向而并非高度方向。例如，可使用利用平面薄膜技术的且对垂直于芯片平面的场分量实际上不敏感的磁阻元件。若磁化设备的磁场进行调节，以使其在传感器线路宽度方向上无场分量，则可使用仅在此测量方向具有灵敏性的传感器，且不会受到磁化设备磁场的干扰。

在一优选实施例中，构成传感器线路的传感元件以使其能够实质上仅在线路方向上测量周围磁特性的方式设置。在一替代实施例中，构成传感器线路的传感器以使其能够实质上仅在除线路方向与传感器线路高度方向外的某一方向上测量周围磁特性的方式设置。在另一替代实施例中，构成传感器线路的传感元件可以这种方式设置：它们能够实质上仅在称为传感器平面、且由正交坐标系的两个垂直测量方向构成的平面内测量其周围的磁特性。其中，线路方向为这些测量方向中的一个，而传感器线路宽度方向为这些测量方向中的第二个方向。

在一优选实施例中，磁化设备包含一块第一磁铁，其在所述传感器线路一端的区域内沿线路方向设置；还包含一块第二磁铁，其在所述传感器线路另一端的区域内沿线路方向设置。在此实施例中，连接北极与南极的线路无论在第一磁铁还是第二磁铁的情况下均与线路方向成大于0°且小于90°的夹角。为改善垂直于线路长度方向的场均匀性，将上述两块磁铁中的每一块分成两块间隔放置的磁铁是一种便捷的方式。

在一替代实施例中，磁化设备包含一块单磁铁。在一特别优选的实施例中，磁铁至少在线路方向上在传感器线路的整个长度方向上延伸。优选地，磁铁的排列方式可使连接北极与南极的线路与线路方向成大于0°且小于90°的夹角。连接北极与南极的线路相对线路方向的角度无需一定按照磁化设备在传感器线路区域内产生的磁场方向的角度设置。在磁化设备包含一块单磁铁的实施例中，测量装置的结构特别紧凑、特别简易。

在一优选实施例中，磁化设备磁铁表面设置有朝向传感器线路开启的凹口，且所述表面面向传感器线路。经证明，在磁化设备磁铁长方体形状出现偏差的情况下—依据优选实施例亦可使用—可产生传感器线路区域场方向与传感器线路成大于0°且小于90°夹角的实质均匀的磁场。此实施例特别优选用于包含一块单磁体的磁化设备。但在使用包含多个磁铁的磁化设备的情况下亦具有优势。在一优选实施例中，凹口的结构使指向传感器线路的凹口开口的面积大于具有传感元件的传感器线路本身所占用的面积。

在一优选实施例中，朝向传感器线路的凹口开口为矩形。特别优选地，开口长度沿线路方向延伸且大于垂直于线路方向延伸的开口的宽度。经证明，在具有此凹口的情况下，可在传感器线路区域内正常产生实质均匀的磁场且该磁场在传感器线路区域内的场方向与线路方向成大于0°且小于90°的夹角。在一优选实施例中，所述凹口具有不同的深度。经证明，在具有此凹口的情况下，在传感器线路区域内正常可产生本质均匀的磁场且该磁场在传感器线路区域内的场方向与线路方向成大于0°且小于90°的夹角。在一优选实施例中，凹口包括具有更大深度的中心区域，且具有较小深度的边缘区域在线路方向上紧挨中心区域设置。

在一优选实施例中，所述开口的凹口包括互为反向的底面，特别优选地，底面在与开口平面平行的平面内设置。在一特别优选的实施例中，凹口的各底面为矩形。为创建一个具有不同深度的实施例，各底面可按照距开口平面不同的距离进行设置。在一优选实施例中，凹口包含与开口平面相距较远的中央底面，且与该底面并排排列；一个底面位于线路方向的一个方向，一个底面位于线路方向的相对的方向，后者与开口平面的距离较小。在一优选实施例中，凹口的横截面与包含线路方向且与开口平面垂直的平面呈镜面对称。在一种特别有利的方式中，凹口的此实施例可在传感器线路区域内产生本质均匀的磁场，且该磁场在传感器线路区域内的场方向与线路方向成大于0°且小于90°的夹角。

在一优选实施例中，所述传感元件直接或承载传感元件的芯片或包含所述芯片的壳体固定于印刷电路板的一侧，测量装置设置在印刷电路板的对侧，特别优选地，固定在印刷电路板上。此实施例可使传感元件与待检验测量物体，尤其是安全文档特别接近，或更具体来说，在一优选实施例中，使待检验物体所在的测量平面向接近传感元件表面的方向移动。

在一优选实施例中，还进一步提供了传感器线路中未设置的传感元件，可测量其周围的磁特性。特别优选地，此进一步提供的传感元件可设置在磁化设备与传感器线路之间，或设置在磁化设备的与传感器线路相对的一侧。在相应的实施例中，进一步提供的传感元件也可设置在包含凹口的磁化设备的磁铁的凹口中。进一步提供的传感器使测量干涉场成为可能。该干涉场不属于待传感器线路测量的传感器线路周围的磁特性，特别合适的说法为该干涉场不是由优选实施例中待检验的安全文档所产生的。该进一步提供的传感元件可用于消除传感器线路生成的信号中因干涉场生成的部分。

在一优选实施例中，测量装置包含一种计值设备。首先，两个(特别优选地，全部)传感元件包含一条输出信号线，其中，在此优选实施例中，该传感元件的输出信号线可引致计值设备处。在一特别优选的实施例中，计值设备每单位时间可计算所有传感元件输出信号线信号的平均值。此实施例特别适合于本发明提供的测量装置的应用，其中仅待检验测量物体上是否存在磁特性需要验证，而无需，例如，确定引起该磁特性的测量物体上部分区域的特定位置。

在一优选实施例中，所述传感元件在线路方向上等距设置。在一特别优选实施例中，第一个传感元件与其相邻的传感元件的间距相对于两个传感元件中心点间的间距应在1～10mm之间，优选地，在2～5mm之间，而特别优选地，为3.5mm。在一特别优选实施例中，芯片包含两个在线路方向上并排设置的传感元件，且在无壳体的情况下在线路方向上长度为1.5～9mm，优选地为2～3mm，而特别优选地为2.5mm。在一优选实施例中，一个芯片的边缘与相邻芯片的边缘之间的间距小于1.5mm，特别优选地，小于1.1mm。

在一替代实施例中，传感元件的设置方式为：两个设置在一个芯片上的相邻传感元件边缘之间的间距小于未设置在一个芯片上的相邻两个传感元件边缘之间的间距。两个芯片之间的间距通常采用一种技术进行预确定，芯片可通过这种技术连接至载板。这类技术通常需要比在一个芯片上设置两个磁阻传感元件所需空间更大的空间。因此，在芯片上配置传感元件及在电路板上配置芯片的密度硬在所用技术可行的范围内尽可能大，从而提升了测量装置的灵敏度。

芯片上传感元件的生产优选采用平面技术方法、半导体技术方法或微***技术方法。

在一特别优选的实施例中，测量装置的结构可检测票据或纸张—尤其是纸币—的磁特性结构，且包含至少在靠近传感器线路的一个区域内在一个测量平面上移动票据或纸张使其经过传感器线路的适当装置。此适当装置优选为辊轮，辊轮间形成辊轮间隙，票据或纸张可夹持在间隙中。若使用两组此类辊轮且各组辊轮之间形成的辊轮间隙互相适当对齐，则票据或纸张可在一个平面内经过两组辊轮之间的传感器线路。票据或纸张亦可置于例如具有橡胶表面或由羊毛制成的传送带上经过传感器线路。

在一优选实施例中，测量装置包含两块印刷电路板。特别优选地，所述两块印刷电路板互相平行设置。在本优选实施例中，第一块印刷电路板可直接承载传感元件，或可承载芯片，再由芯片承载传感元件。特别优选地，在与第一块印刷电路板平行设置的第二块印刷电路板上可进一步提供未设置在传感器线路上的传感器。另外，计值设备的部件，例如传感器输出信号的前置放大器，可设置在第二块印刷电路板上。在一优选实施例中，磁化设备，特别优选地，为优选实施例中提供的磁化设备的单磁铁设置在第一块印刷电路板与第二块印刷电路板之间。在一种相应构成的优选实施例中，磁铁中提供的凹口的开口指向传感器线路。各印刷电路板上提供的元件可通过软连接互连。根据此优选实施例，可最终制成一种结构紧凑、实质上为长方体的测量装置。

本发明可能的应用领域为检查票据或纸张—尤其是纸币、支票或其他纸张—是否具有磁特征，尤其是确认所述票据或纸张是否具有特殊的、预先确定的磁特征。

本发明的测量装置可用于安全文档上的图像识别，例如通常具有软磁和/或硬磁图案的纸币、支票。本发明提供的设备也可用于识别所谓的标签或磁性条形码。本发明提供的测量装置还可用于材料检测，例如确定铁磁或电导材料中的缺陷、裂口或裂痕。本发明提供的测量装置还可结合生物芯片内的磁阵列或称为“晶体实验室”的技术，例如验证磁性微粒或使阵列的灵敏度均匀分布。本发明提供的测量装置尤其可用做感应头的替代品。

附图说明

下文将结合附图对本发明进行更加详细的描述，附图仅为本发明实施例的示例，其中：

图1示出了本发明提供的测量装置的传感器线路及磁化设备的侧面示意图，包括一个单磁铁，作为与线路方向垂直的横截面。

图2示出了图1所示的发明提供的测量装置部件的正面示意图，作为与线路方向垂直的横截面。

图3示出了图1与图2所示实施例中的磁化设备中的磁铁的透视示意图。

图4示出了本发明提供的测量装置的顶部透视示意图。

图5示出了本发明提供的测量装置的底部透视示意图。

图6示出了本发明提供的测量装置的侧面示意图。

图7示出了本发明提供的测量装置的传感器线路示意图。

图8示出了本发明提供的由两块单独的磁铁构成的测量装置的侧面示意图。

图9示出了本发明提供的由4块单独的磁铁构成的测量装置的透视示意图。

具体实施方式

图中所示实施例中的依据本发明的用于测量测量装置周围磁特性的测量装置包含一个传感器线路2，及至少两个在线路方向Z上延伸的传感元件7。测量装置周围磁特性可通过传感器线路2进行测量。本发明的测量装置包含一种磁化设备，其包括一块单磁铁1(图1-6)或2块磁铁11(图8)或4块磁铁11(图9)。图2显示由磁化设备产生的磁场在传感器线路区域内为实质均匀的磁场且在传感器线路区域内的场方向与线路方向Z成α＝65°-85°的夹角。图1示出由磁化设备产生的磁场在传感元件宽度B的方向上实质上无垂直于线路方向的分量。

图1至图6示出的磁化设备包含一个单磁铁1。图2示出了磁铁1的长度大于传感器线路的长度。

在磁化设备的单磁铁1中，在朝向传感器线路2的表面中提供朝向传感器线路的凹口14(图3)。凹口14实质上为矩形开口。另外，凹口14包含一个在居中排列的底面6与两个在线路方向上与底面6并排的两个附加底面12与13(见图3)。在图3所示的透视图中可以看出，到中央底面6区域的凹口深度大于在旁边排列的底面12与13区域的凹口深度。

从图3中可进一步看出，到凹口14的横截面与平面E1镜面对称。平面E1中包含线路方向Z且与凹口平面垂直。

图4、图5与图6示出的本发明提供的测量装置包含两个由柔性段17连接在一起的刚性印刷电路板零件。图5示出了含有传感器线路2中传感器的传感器壳体固定于第一印刷电路板零件15上。图4示出了未设置于传感器线路2中且含有附加传感器的附加传感器3a固定于第二印刷电路板零件16上。由图4、5与6可进一步看出，磁化设备单磁铁1位于平行排列的两块印刷电路板件15与16之间。图4、图5与图6亦示出，柔性连接段17将第一印刷电路板零件15与第二印刷电路板零件16相连。第二柔性连接段18将第二印刷电路板零件16与连接接头19相连。

图1与2示出可提供未设置于传感器线路中的可测量其周围磁特性的附加传感元件3a与3b。附加传感元件3b位于磁铁1的凹口内。附加传感元件3a位于设置于磁化设备相对传感器线路方向的一侧。附加传感元件3a与3b亦可互为替代件或在本发明的其他实施例中省略。

计值设备的附加部件可设置于印刷电路板16上。传感元件的输出信号线路可通过柔性连接17与计值设备的部件相连。然后，计值设备可在单位时间计算出传感器线路中传感元件输出信号线路中信号的平均值和/或可经前置放大器放大信号和/或进行数字化。

图7以示例图形式示出了本发明提供的传感器线路2的典型结构，包含焊接在印刷电路板10上的传感器壳体9，且各壳体各含有一个芯片8，而芯片则载有多个磁场灵敏度传感元件7。

图8示出了本发明的一个实施例，其中，采用了两块倾斜磁化的磁铁11，而非一块单磁铁，用于在传感器线路2区域中产生支持场与预磁化场，所述支持场与预磁化场尤其在线路长度方向上为均匀性磁场。

图9示出了另一实施例，其中通过将图8中的两块磁铁进一步分为总共4块磁铁11的方式在垂直于线路长度方向的线路区域内实现磁场的进一步均匀化。

Claims (13)

1.一种用于测量测量装置周围磁特性的测量装置，该测量装置具有一个传感器线路(2)，且具有至少两个在线路方向(Z)上延伸的传感元件(7)，其中所述传感元件周围的磁特性可通过传感器线路测量，其特征在于，由磁化设备产生一个磁场，其在所述传感器线路(2)的区域内实质是均匀的，且在所述传感器线路(2)区域内的所述磁场方向与所述线路方向(Z)成大于0°且小于90°的夹角。

2.如权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述传感器线路(2)具有长度、宽度与高度，其中所述高度小于所述宽度，且所述高度小于所述长度；其中所述在传感器线路(2)区域内由磁化设备产生的磁场在传感器线路(2)的长度方向上实质上仅有一个场分量，且在传感器线路高度方向上具有一个场分量，但是，在传感器线路(2)区域内，在传感器线路(2)的宽度方向上实质上无场分量。

3.如权利要求1或2所述的测量装置，其特征在于，所述磁化设备包含一块第一磁铁，其在所述传感器线路一端的区域内沿所述线路方向设置；还包含一块第二磁铁，其在所述传感器线路另一端的区域内沿所述线路方向设置；并且，在所述第一磁铁和在所述第二磁铁两种情况下，所述磁化方向与所述线路方向成大于0°且小于90°的夹角。

4.如权利要求3所述的测量装置，其特征在于所述第一磁铁由以中间空间分隔的两块独立磁铁构成，且第二磁铁由以中间空间分隔的两块独立磁铁构成。

5.如权利要求1或2所述的测量装置，其特征在于，所述磁化设备包含一种单磁铁(1)，其在所述线路方向至少延伸所述整个传感器线路的长度，且其设置方式使所述连接南极与北极的线路与所述线路方向(Z)成大于0°且小于90°的夹角。

6.如权利要求5所述的测量装置，其特征在于，在面向所述传感器线路(2)的磁铁表面设置了一个朝向传感器线路的凹口(14)。

7.如权利要求6所述的测量装置，其特征在于，所述面向传感器线路(2)的凹口(14)的开口为矩形且所述沿线路方向(Z)延伸的开口长度大于垂直于沿所述线路方向(Z)延伸的开口的宽度。

8.如权利要求6或7所述的测量装置，其特征在于，所述凹口(14)具有不同深度。

9.如权利要求6至8任一项所述的测量装置，其特征在于，所述凹口(14)的横截面与包含所述线路方向(Z)的平面(E1)成镜像对称。

10.如权利要求1至9任一项所述的测量装置，其特征在于，所述传感元件(7)直接或承载所述传感元件的芯片(8)或包含所述传感器芯片的壳体(9)固定于印刷电路板(15)的一侧，所述磁化设备设置在所述印刷电路板(15)的对侧，特别优选地，固定在所述印刷电路板(15)上。

11.如权利要求1至10任一项所述的测量装置，其特征在于，进一步包括未设置在所述传感器线路中的传感元件(3a，3b)，其可测量所述测量装置周围的磁特性，设置在所述磁化设备与所述传感器线路之间或设置在所述磁化设备相对传感器线路的一侧上，或在包含凹口(14)的磁化设备的磁铁(1)上位于所述凹口(14)内。

12.如权利要求1至11任一项所述的测量装置，其特征在于具有计值设备，其中，所述传感器线路的至少两个传感元件包含一条输出信号线，且所述传感器线路中的所述传感元件的所述输出信号线引至所述求值设备，所述计值设备在单位时间计算出所述传感器线路中所述传感元件的所述输出信号线中信号的平均值。

13.所述测量装置在检查票据或纸张—尤其是纸币、支票或其他纸张—是否具有磁特征的应用，尤其是用于确认所述纸币或纸张是否具有特殊的、预先确定的磁特征。