DE102021206482A1

DE102021206482A1 - Sensoranordnung sowie Verfahren zum Betreiben einer Sensoranordnung

Info

Publication number: DE102021206482A1
Application number: DE102021206482.5A
Authority: DE
Inventors: Phillip MATHER; Guido De Sandre
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2021-06-23
Filing date: 2021-06-23
Publication date: 2022-12-29

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sensoranordnung, mindestens umfassend: eine Magnetflussleiteinrichtung,die zumindest ein erstes Magnetflussleitelement aufweist, das dazu ausgebildet ist, ein erstes Magnetfeld, dessen Magnetfeldlinien senkrecht oder schräg zu einer Messebene der Sensoranordnung ausgerichtet sind, zumindest anteilig in ein zweites Magnetfeld zu konvertieren, dessen Magnetfeldlinien sich in der Messebene erstrecken, wobei das erste Magnetflussleitelement schwingfähig ausgebildet ist,einen Signalwandler,der zumindest ein magnetoresistives Sensorelement aufweist, insbesondere TMR-Element, das derart angeordnet ist, dass ein elektrischer Widerstand des Sensorelementes durch das zweite Magnetfeld veränderbar ist,wobei der Signalwandler dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit von dem Widerstand des Sensorelementes ein Ausgangssignal bereitzustellen,und eine Schwingungs-Treibereinheit,die dazu ausgebildet ist, eine mechanische Schwingung des ersten Magnetflussleitelementes anzuregen, um eine magnetische Flussdichte des zweiten Magnetfelds zumindest im Bereich des Sensorelementes durch die mechanische Schwingung zu beeinflussen.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Sensoranordnung, mindestens umfassend eine Magnetflussleiteinrichtung, die zumindest ein erstes Magnetflussleitelement aufweist, das dazu ausgebildet ist, ein erstes Magnetfeld, dessen Magnetfeldlinien senkrecht oder schräg zu einer Messebene der Sensoranordnung ausgerichtet sind, zumindest anteilig in ein zweites Magnetfeld zu konvertieren, dessen Magnetfeldlinien sich in der Messebene erstrecken, und einen Signalwandler, der zumindest ein magnetoresistives Sensorelement aufweist, das derart angeordnet ist, dass ein elektrischer Widerstand des Sensorelementes durch das zweite Magnetfeld veränderbar ist, wobei der Signalwandler dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit von dem Widerstand des ersten Sensorelementes ein Ausgangssignal bereitzustellen.
Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum Betreiben einer Sensoranordnung, wobei die Sensoranordnung mindestens eine Magnetflussleiteinrichtung und einen Signalwandler umfasst.
Aus der Patentschrift US 8,390,283 B2 ist eine magnetoresistive Sensoranordnung bekannt, die eine Magnetflussleiteinrichtung und einen Signalwandler aufweist. Die vorbekannte Sensoranordnung basiert auf dem Prinzip, dass durch zumindest ein Magnetflussleitelement der Magnetflussleiteinrichtung ein erstes Magnetfeld in ein zweites Magnetfeld konvertiert wird, wobei das zweite Magnetfeld einen elektrischen Widerstand zumindest eines magnetoresistiven Sensorelementes des Signalwandlers beeinflusst. Dabei sind das Magnetflussleitelement und das Sensorelement in ein gemeinsames Substrat aus einem dielektrischen Werkstoff integriert. Entsprechend ist das Magnetflussleitelement fest angeordnet. Bei einer derartigen Ausbildung der Sensoranordnung ist das zweite Magnetfeld bei konstantem ersten Magnetfeld ebenfalls konstant.
Offenbarung der Erfindung
In einer Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung eine Sensoranordnung bereit, die mindestens umfasst:

eine Magnetflussleiteinrichtung, die zumindest ein erstes Magnetflussleitelement aufweist, das dazu ausgebildet ist, ein erstes Magnetfeld, dessen Magnetfeldlinien senkrecht oder schräg zu einer Messebene der Sensoranordnung ausgerichtet sind, zumindest anteilig in ein zweites Magnetfeld zu konvertieren, dessen Magnetfeldlinien sich in der Messebene erstrecken, wobei das erste Magnetflussleitelement schwingfähig ausgebildet ist,
einen Signalwandler, der zumindest ein magnetoresistives Sensorelement aufweist, insbesondere TMR-Element, das derart angeordnet ist, dass ein elektrischer Widerstand des Sensorelementes durch das zweite Magnetfeld veränderbar ist, wobei der Signalwandler dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit von dem Widerstand des Sensorelementes ein Ausgangssignal bereitzustellen, und eine Schwingungs-Treibereinheit,
die dazu ausgebildet ist, eine mechanische Schwingung des ersten Magnetflussleitelementes anzuregen, um eine magnetische Flussdichte des zweiten Magnetfelds zumindest im Bereich des Sensorelementes durch die mechanische Schwingung zu beeinflussen.

In einer weiteren Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Sensoranordnung bereit, wobei die Sensoranordnung mindestens umfasst:

eine Magnetflussleiteinrichtung und
einen Signalwandler,
wobei durch zumindest ein erstes Magnetflussleitelement der Magnetflussleiteinrichtung ein erstes Magnetfeld, dessen Magnetfeldlinien senkrecht oder schräg zu einer Messebene der Sensoranordnung ausgerichtet sind, zumindest anteilig in ein zweites Magnetfeld konvertiert wird, dessen Magnetfeldlinien sich in der Messebene erstrecken,
wobei ein elektrischer Widerstand zumindest eines magnetoresistiven Sensorelementes des Signalwandlers durch das zweite Magnetfeld verändert wird,
wobei der Signalwandler in Abhängigkeit von dem Widerstand des Sensorelementes ein Ausgangssignal bereitstellt,
und wobei eine mechanische Schwingung des ersten Magnetflussleitelementes derart angeregt wird, dass eine magnetische Flussdichte des zweiten Magnetfelds zumindest im Bereich des Sensorelementes durch die mechanische Schwingung beeinflusst wird.

Mit anderen Worten kann durch zumindest eine Ausführungsform die magnetische Flussdichte des zweiten Magnetfelds zumindest im Bereich des Sensorelementes durch die Schwingung beeinflusst werden. Der elektrische Widerstand des Sensorelementes ist in Abhängigkeit von dem zweiten Magnetfeld veränderbar. Beispielsweise ist das Sensorelement derart ausgebildet, dass der Widerstand des Sensorelementes durch eine Erhöhung der Flussdichte des zweiten Magnetfelds im Bereich des Sensorelementes erhöht wird. Durch die Beeinflussung der magnetischen Flussdichte des zweiten Magnetfelds im Bereich des Sensorelementes kann also der elektrische Widerstand des Sensorelementes moduliert werden, sodass sogar bei konstantem ersten Magnetfeld anstelle eines konstanten Widerstands ein gemäß der Schwingung modulierter Widerstand erhalten wird. Das eingehende Magnetfeldsignal wird also hinsichtlich seiner Frequenz zu der Frequenz der mechanischen Schwingung verschoben. Damit wird, wenn das Magnetfeldsignal zu seiner früheren, ursprünglichen Frequenz hin wieder demoduliert wird, um ein Ausgabesignal des Sensorelements bereitzustellen, das 1/f-Rauschen in dem Sensorelement hinsichtlich seiner Frequenz ebenfalls zu der Frequenz der mechanischen Schwingung verschoben, bei der es auf einfache Weise durch Filtern verringert werden kann, sodass letztlich die Genauigkeit im Hinblick auf die Bestimmung der magnetischen Flussdichte des ersten Magnetfelds gesteigert werden kann. Vorzugsweise ist das magnetoresistive Sensorelement als TMR-Element ausgebildet. Alternativ dazu ist das Sensorelement beispielsweise als GMR-Element, AMR-Element oder CMR-Element ausgebildet.
Weitere Merkmale, Vorteile und weitere Ausführungsformen der Erfindung sind im Folgenden beschrieben oder werden dadurch offenbar.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Schwingungs-Treibereinheit als Aktor, insbesondere als kapazitiver Aktor ausgebildet, mit dem ein mechanischer Träger, an dem das zumindest eine erste Magnetflussleitelement angeordnet ist, zu Schwingungen anregbar ist. Die Schwingungs-Treibereinheit ist somit insbesondere als Stelleinrichtung zum Erzeugen einer periodisch oszillierenden Kraft ausgebildet, um eine periodische Schwingung des ersten Magnetflussleitelementes anzuregen. Entsprechend wird die Empfindlichkeit des Sensorelementes periodisch verändert. Hierdurch kann eine besonders effektive Verringerung des 1/f-Rauschens erreicht werden.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist eine weitere Maqnetflussleiteinrichtung angeordnet, die zumindest ein fest angeordnetes Magnetflussleitelement umfasst, welches bezogen auf die Messebene unbeweglich angeordnet ist und das ausgebildet ist, das erstes Magnetfeld, dessen Magnetfeldlinien senkrecht oder schräg zu der Messebene der Sensoranordnung ausgerichtet sind, zumindest anteilig in das zweite Magnetfeld zu konvertieren, dessen Magnetfeldlinien sich in der Messebene erstrecken. Auch das fest angeordnete Magnetflussleitelement, welches bezogen auf die Messebene unbeweglich angeordnet ist, verbessert die Empfindlichkeit der Sensoranordnung.
Gemäß Weiterbildung der Erfindung weist der Signalwandler zumindest vier magnetoresistive Sensorelemente auf, wobei sich die Sensorelemente funktional voneinander unterscheiden. Ein Vorteil hiervon ist, dass die Empfindlichkeit der Sensoranordnung gesteigert werden kann. Weil sich die Sensoreinheiten funktional voneinander unterscheiden, sind vier verschiedene Typen von Sensorelementen vorhanden. Hierbei kann insbesondere jedes Sensorelement mit zwei unterschiedlichen Funktionalitäten oder Eigenschaften versehen sein. Die erste Funktionalität/Eigenschaft kann dabei in der Reaktion auf ein eingehendes ansteigendes erstes Magnetfeld bestehen. Die Definition von Anstieg und im folgenden auch Abfall eines Feldes basieren auf der Konvention anhand der positiven Richtung des Magnetfeldes. Das Sensorelement kann nun den Widerstand erhöhen bei ansteigendem erstem Magnetfeld oder den Widerstand reduzieren bei ansteigendem erstem Magnetfeld. Diese Eigenschaft hängt dabei von der relativen Position des Sensorelements und den Magnetisierungsrichtungen in Bezug auf das zweite in der Messebene unbeweglich angeordnete zweite Magnetflussleitelement ab.
Die zweite Funktionalität/Eigenschaft betrifft die Änderung der Empfindlichkeit in Abhängigkeit zu der Relativbewegung des ersten Magnetflussleitelements zum Sensorelement. Die Richtung der Bewegung des ersten Magnetflussleitelements und damit der Einfluss auf die Empfindlichkeit ist zeitabhängig auf Grund der angenommenen Schwingung. Insoweit wird im Folgenden auf die Bewegung bei einem Phasenwinkel von 0 Grad der Schwingbewegung des ersten Magnetflussleitelements Bezug genommen, das im Folgenden als Referenz benutzt wird. Das Sensorelement kann nun die Empfindlichkeit erhöhen bei Relativbewegung des ersten Magnetflussleitelements oder die Empfindlichkeit reduzieren bei Relativbewegung des ersten Magnetflussleitelements. Dies hängt von der Magnetisierungsrichtung des Sensorelements in Bezug auf die Relativbewegung des ersten Magnetflussleitelements ab. Diese 2*2 = 4 genannten Eigenschaften sind dann durch jeweils einen Sensorelement-Typ abbildbar.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die Magnetflussleiteinrichtung einen ersten und einen zweiten schwingfähigen Träger auf, wobei das erste Magnetflussleitelement an dem ersten Träger angeordnet ist, wobei ein zweites Magnetflussleitelement an dem zweiten Träger angeordnet ist und wobei die Schwingungs-Treibereinheit dazu ausgebildet ist, eine erste Schwingung des ersten Trägers und eine zu der ersten Schwingung phasenversetzte zweite Schwingung des zweiten Trägers anzuregen. Durch eine derartige Ausgestaltung der Magnetflussleiteinrichtung kann die Aufteilung der Sensorelemente auf die vier Typen erreicht werden. Weil das erste Magnetflussleitelement an dem ersten Träger angeordnet ist, schwingt das erste Magnetflussleitelement gemäß der ersten Schwingung des ersten Trägers mit dem ersten Träger mit. Vorzugsweise ist das erste Magnetflussleitelement durch eine starre Verbindung an dem ersten Träger befestigt. Alternativ dazu ist das erste Magnetflussleitelement vorzugsweise einstückig mit dem Träger ausgebildet. Weil das zweite Magnetflussleitelement an dem zweiten Träger angeordnet ist, schwingt das zweite Magnetflussleitelement gemäß der zweiten Schwingung des zweiten Trägers mit dem zweiten Träger mit. Vorzugsweise ist das zweite Magnetflussleitelement durch eine starre Verbindung an dem zweiten Träger befestigt. Alternativ dazu ist das zweite Magnetflussleitelement vorzugsweise einstückig mit dem zweiten Träger ausgebildet. Besonders bevorzugt sind die erste und die zweite Schwingung um 180° phasenversetzt. Dies ist auswertungstechnisch besonders vorteilhaft, weil eine Erhöhung der Amplitude des Ausgangssignals durch eine geeignete Verschaltung der Sensorelemente technisch einfach erreicht werden kann. Alternativ dazu sind die erste und die zweite Schwingung beispielsweise um 90° phasenversetzt.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die Magnetflussleiteinrichtung nur einen schwingfähigen Träger auf, an dem das erste und das zweite Magnetflussleitelement angeordnet sind. Auch durch eine derartige Ausgestaltung der Magnetflussleiteinrichtung kann erreicht werden, dass sich die Sensorelemente funktional voneinander unterscheiden. Dies kann beispielsweise in einer Ausführungsform durch unterschiedliche Magnetisierungsrichtungen der Sensorelemente ermöglicht werden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung schwingt das zumindest eine Magnetflussleitelement entlang einer Achse, die parallel oder senkrecht zu der Messebene ausgerichtet ist. Hierdurch kann auch bei geringer Schwingamplitude eine starke Beeinflussung der Flussdichte des zweiten Magnetfelds erreicht werden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist der Signalwandler eine Auswerteschaltung mit zwei Wheatstone-Brückenschaltungen auf, wobei eine erste der Wheatstone-Brückenschaltungen zwei Sensorelemente eines ersten Typs und zwei Sensorelemente eines zweiten Typs aufweist und wobei eine zweite der Wheatstone-Brückenschaltungen zwei Sensorelemente eines dritten Typs und zwei Sensorelemente eines vierten Typs aufweist. In jeder der beiden Brückenschaltungen wird das Ausgabesignal durch Ausrichtungsfehler beeinflusst, die die Magnetflussleiteinrichtung hinsichtlich ihrer Relativposition zu dem Sensorelement entlang einer Achse parallel zu der Messebene aufweist. Mit einer derartigen Auswerteschaltung können Ausrichtungsfehler damit kompensiert werden und sind damit vernachlässigbar.
Bei einer derartig ausgebildeten Auswerteschaltung wird das Ausgangssignal durch Ausrichtungsfehler, die die Ausrichtung der Magnetflussleiteinrichtung relativ zu dem Signalwandler entlang einer parallel zu der Messebene ausgerichteten Achse betreffen, beeinträchtigt, wobei allerdings der entsprechende Fehler durch die beschriebene Anordnung der Wheatstone-Brückenschaltungen dann vernachlässigbar ist.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist der Signalwandler eine Auswerteschaltung mit zwei Halbbrücken auf, wobei eine erste der Halbbrücken ein Sensorelement eines ersten Typs und ein Sensorelement eines zweiten Typs aufweist, wobei eine zweite der Halbbrücken ein Sensorelement eines dritten Typs und ein Sensorelement eines vierten Typs aufweist, wobei eine erste Sensoreinheit des Signalwandlers dazu ausgebildet ist, eine elektrische Spannung zwischen einem Brückenausgang der ersten Halbbrücke und einem Referenzpotential zu überwachen und wobei eine zweite Sensoreinheit des Signalwandlers dazu ausgebildet ist, eine elektrische Spannung zwischen einem Brückenausgang der zweiten Halbbrücke und dem Referenzpotential zu überwachen. Diese Ausbildung der Auswerteschaltung hat den Vorteil, dass jeweils nur ein einziges Sensorelement des ersten, des zweiten, des dritten und des vierten Typs notwendig ist. Insofern wird durch den Signalwandler wenig Bauraum beansprucht.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist der Signalwandler eine Auswerteschaltung auf, die einen ersten Schaltungsteil mit einem Sensorelement eines ersten Typs und einen Sensorelement eines zweiten Typs sowie einen zweiten Schaltungsteil mit einem Sensorelement eines dritten Typs und einem Sensorelement eines vierten Typs aufweist, wobei die Sensorelemente des ersten Schaltungsteils zueinander parallel zwischen eine positive und eine negative Versorgungsspannung des ersten Schaltungsteils geschaltet sind und wobei die Sensorelemente des zweiten Schaltungsteils zueinander parallel zwischen eine positive und eine negative Versorgungsspannung des zweiten Spannungsteils geschaltet sind, wobei jedes Sensorelement mit einer vorgebbaren Stromstärke beaufschlagt wird. Damit kann eine jeweilige Spannung an dem jeweiligen Sensorelement bereitgestellt werden. Ebenso hat diese Ausbildung der Auswerteschaltung den Vorteil, dass jeweils nur ein einziges Sensorelement des ersten, des zweiten, des dritten und des vierten Typs notwendig ist.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung sind der Signalwandler und die Magnetflussleiteinrichtung auf unterschiedlichen Bauteilen der Sensoranordnung angeordnet, wobei das den Signalwandler aufweisende Bauteil eine Zurücksetzeinrichtung, insbesondere einen Elektromagneten, zum Zurücksetzen der Magnetisierung der Magnetflussleitelemente und/oder der Magnetisierung des zumindest einen Sensorelements aufweist. Weil das den Signalwandler und vorzugsweise auch das fest angeordnete Magnetflussleitelement aufweisende Bauteil die Zurücksetzungseinrichtung aufweist, kann damit vorzugsweise die Magnetisierung des zumindest einen Sensorelements des fest angeordneten Magnetflussleitelements zurückgesetzt werden. Da das Bauteil, welches das fest angeordnete Magnetflussleitelement aufweist, die Zurücksetzeinrichtung aufweist, befinden sich das oder die fest angeordneten Magnetflussleitelemente und die Zurücksetzeinrichtung in räumlicher Nähe zueinander, sodass die Magnetisierung der fest angeordneten Magnetflussleitelemente durch die Zurücksetzeinrichtung effektiv zurückgesetzt werden kann. Vorzugsweise handelt es sich bei der Zurücksetzeinrichtung um einen Elektromagneten.
Vorzugsweise ist das die Magnetflussleiteinrichtung aufweisende Bauteil ebenfalls in räumlicher Nähe zu der Zurücksetzeinrichtung zum Zurücksetzen der Magnetisierung der Sensorelemente angeordnet, sodass die Magnetisierung der entsprechenden Magnetflussleitelemente ebenfalls zurückgesetzt werden kann. Das die Magnetflussleiteinrichtung aufweisende Bauteil ist vorzugsweise als MEMS-Bauteil ausgebildet. Das den Signalwandler aufweisende Bauteil weist vorzugsweise ein dielektrisches Substrat auf, in das die Sensorelemente integriert sind. Vorzugsweise sind die Bauteile durch Waferbonden aneinander befestigt. Vorzugsweise weist das die Sensorelemente aufweisende Bauteil eine weitere fest angeordnete Magnetflussleiteinrichtung auf, wobei der Signalwandler, gebildet durch die Sensorelemente, zwischen der schwingenden beziehungsweise oszillierenden Magnetflussleiteinrichtung und der weiteren fest angeordneten Magnetflussleiteinrichtung angeordnet ist.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus dazugehöriger Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungen und Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile oder Elemente beziehen.
Dabei zeigt

1 eine Sensoranordnung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 eine funktionale Darstellung verschiedener Sensorelemente eines Signalwandlers der Sensoranordnung;
3a eine Auswerteschaltung des Signalwandlers gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
3b eine Auswerteschaltung des Signalwandlers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
3c eine Auswerteschaltung des Signalwandlers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und
4 Schritte eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

1 zeigt eine Draufsicht auf eine Sensoranordnung 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Die Sensoranordnung 1 weist ein erstes Bauteil 2 auf. Das erste Bauteil 2 weist einen Signalwandler 3 mit mehreren in 1 nicht ersichtlichen magnetoresistiven Sensorelementen R auf. Insofern ist die Sensoranordnung 1 als magnetoresistive Sensoranordnung 1 ausgebildet. Vorliegend sind die Sensorelemente R als TMR-Elemente ausgebildet. Sämtliche Sensorelemente R sind in einer Messebene 29 der Sensoranordnung 1 verteilt angeordnet. Die Blickrichtung der in 1 dargestellten Draufsicht ist senkrecht zu der Messebene 29 ausgerichtet. Die Sensorelemente R sind in ein plattenförmiges Substrat aus einem dielektrischen Werkstoff integriert, wobei die Sensorelemente in Arrays, Anordnungen oder Bereiche 5 gegliedert sind, um eine optimierte Verbindung zwischen den Sensorelementen R bereitzustellen. Mit anderen Worten sind alle Bereiche 5 auf dem gleichen Substrat, beispielsweise in Form einer dielektrischen Schicht, auch intermetal dielectric IMD genannt, eines integrierten Schaltkreises IC, angeordnet. In einem ersten Abschnitt 6A des Bereichs 5 ist zumindest ein Sensorelement R+(0) angeordnet. In einem zweiten Abschnitt 6B des Bereichs 5 ist zumindest ein Sensorelement R-(0) angeordnet. In einem dritten Abschnitt 6C des Bereichs 5 ist zumindest ein Sensorelement R+(180) angeordnet. In einem vierten Abschnitt 6D des Bereichs 5 zumindest ein Sensorelement R-(180) angeordnet.
Die Sensoranordnung 1 weist außerdem ein zweites Bauteil 7 auf, das vorliegend als MEMS-Bauteil 7 ausgebildet ist. Das zweite Bauteil 7 weist eine Magnetflussleiteinrichtung 8 mit einem ersten Magnetflussleitelement 9 und einem zweiten Magnetflussleitelement 10 auf. Die Magnetflussleitelemente 9 und 10 sind jeweils dazu ausgebildet, ein erstes Magnetfeld, dessen Magnetfeldlinien senkrecht oder schräg zu der Messebene 29 ausgerichtet sind, zumindest anteilig in ein zweites Magnetfeld zu konvertieren, dessen Magnetfeldlinien sich in der Messebene 29 erstrecken. Das erste Magnetflussleitelement 9 liegt den Abschnitten 6A und 6D gegenüber. Die elektrischen Widerstände der Sensorelemente R+(0) und R-(180) sind durch das zweite Magnetfeld veränderbar, das durch das erste Magnetflussleitelement 9 bereitgestellt wird. Das zweite Magnetflussleitelement 10 liegt den Abschnitten 6B und 6C gegenüber. Die elektrischen Widerstände der Sensorelemente R-(0) und R+(180) sind durch das zweite Magnetfeld veränderbar, das durch das zweite Magnetflussleitelement 10 bereitgestellt wird. Vorliegend wird das erste Magnetflussleitelement 9 durch vier längliche Elemente 11 gebildet, die parallel zueinander ausgerichtet sind. Auch das zweite Magnetflussleitelement 10 wird vorliegend durch vier längliche Elemente 12 gebildet, die parallel zueinander ausgerichtet sind. Die Elemente 11 und 12 weisen vorliegend jeweils einen Grundkörper aus einem dielektrischen oder Halbleitermaterial auf, beispielsweise kristallines Silizium. Die Grundkörper sind jeweils mit einem magnetischen Werkstoff, beispielsweise NiFe, beschichtet. In einer weiteren Ausführungsform kann der magnetische Werkstoff auf die jeweiligen Grundkörper aufgebracht beziehungsweise abgeschieden werden.
Die Magnetflussleiteinrichtung 8 weist einen ersten Träger 13 auf, an dem das erste Magnetflussleitelement 9 angeordnet ist. Der erste Träger 13 weist ein erstes Trägerteil 14 und ein zweites Trägerteil 15 auf. Vorliegend sind die länglichen Elemente 11 einenends an dem ersten Trägerteil 14 angeordnet und anderenends an dem zweiten Trägerteil 15. Die Magnetflussleiteinrichtung 8 weist außerdem einen zweiten Träger 16 auf, an dem das zweite Magnetflussleitelement 10 angeordnet ist. Der zweite Träger 16 weist ein drittes Trägerteil 17 und ein viertes Trägerteil 18 auf. Vorliegend sind die länglichen Elemente 12 einenends an dem dritten Trägerteil 17 und anderenends an dem vierten Trägerteil 18 angeordnet. Die Träger 13 und 16 sind so ausgebildet, dass diese unter Verwendung von Federn 50 in Schwingungen versetzbar sind. Weil die Magnetflussleitelemente 9 und 10 an den Trägern 13 beziehungsweise 16 angeordnet sind, sind auch die Magnetflussleitelemente 9 und 10 schwingfähig ausgebildet. Das zweite Bauteil 7 weist eine Schwingungs-Treibereinheit 20 auf. Vorliegend ist die Schwingungs-Treibereinheit 20 als Stelleinrichtung ausgebildet. Die Schwingungs-Treibereinheit 20 ist vorliegend an einem Grundkörper 19 des zweiten Bauteils 7 angeordnet. Die Schwingungs-Treibereinheit 20 ist dazu ausgebildet, eine erste Schwingung des ersten Trägers 13 und eine zu der ersten Schwingung phasenversetzte zweite Schwingung des zweiten Trägers 16 anzuregen. Hierzu weist die Schwingungs-Treibereinheit 20 einen dem ersten Träger 13 zugeordneten ersten Steller 21 und einen dem zweiten Träger 16 zugeordneten zweiten Steller 22 auf. Vorliegend schwingen die Träger 13 und 16 und somit die Magnetflussleitelemente 9 und 10 entlang einer Achse 23, die parallel zu der Messebene 29 ausgerichtet ist. Vorzugsweise sind die erste Schwingung und die zweite Schwingung um 180° phasenversetzt. Schwingt der erste Träger 13 in eine erste Richtung 24, so schwingt der zweite Träger 16 entsprechend in eine der ersten Richtung 24 entgegengesetzte zweite Richtung 25.
Das erste Bauteil 2 weist außerdem eine fest angeordnete Magnetflussleiteinrichtung 40 auf, die mehrere weitere Magnetflussleitelemente 28 aufweist. Die fest angeordnete Magnetflussleiteinrichtung 40 ist in 1 lediglich angedeutet. Die fest angeordnete Magnetflussleiteinrichtung 40 ist hierbei insbesondere im selben dielektrischen Substrat angeordnet, in welchem die Sensorelemente angeordnet sind. Die fest angeordnete Magnetflussleiteinrichtung 40 ist bezogen auf die in 1 dargestellte Draufsicht hinter dem Signalwandler 3 angeordnet. Entsprechend ist der Signalwandler 3 zwischen der Magnetflussleiteinrichtung 8 und der fest angeordneten Magnetflussleiteinrichtung 40 angeordnet.
Im Folgenden wird mit Bezug auf 2 die Ausgestaltung der Sensorelemente R, der Magnetflussleitelemente 9, 10 sowie der weiteren Magnetflussleitelemente 28 näher erläutert. Die Magnetflussleitelemente 9 und 10 sind in 2 lediglich schematisch als längliche Elemente dargestellt. Die Sensorelemente R weisen jeweils eine fixierte Schicht 26 und eine aktive Schicht 27 auf.
Zu Beginn einer Periode der Schwingung des ersten Magnetflussleitelementes 9 schwingt das erste Magnetflussleitelement 9 in die erste Richtung 24. Ein dem Sensorelement R+(0) zugeordnetes weiteres Magnetflussleitelement 28A ist derart angeordnet, dass die magnetische Flussdichte des zweiten Magnetfelds im Bereich des Sensorelementes R+(0) durch die Schwingung des ersten Magnetflussleitelementes 9 in die erste Richtung 24 verringert wird. Das Sensorelement R+(0) ist derart ausgebildet, dass eine Erhöhung der magnetischen Flussdichte des zweiten Magnetfelds im Bereich des Sensorelementes R+(0) eine Erhöhung des elektrischen Widerstands des Sensorelementes R+(0) bewirkt. Das Sensorelement R+(0) wird im Folgenden auch als Sensorelement eines ersten Typs bezeichnet. Ein dem Sensorelement R-(180) zugeordnetes weiteres Magnetflussleitelement 28D ist derart angeordnet, dass die magnetische Flussdichte des zweiten Magnetfelds im Bereich des Sensorelementes R-(180) durch die Schwingung des ersten Magnetflussleitelementes 9 in die erste Richtung 24 erhöht wird. Das Sensorelement R-(180) ist derart ausgebildet, dass eine Erhöhung der Flussdichte des zweiten Magnetfelds im Bereich des Sensorelementes R-(180) eine Verringerung des elektrischen Widerstandes des Sensorelementes R-(180) bewirkt. Das Sensorelement R-(180) wird im Folgenden auch als Sensorelement eines vierten Typs bezeichnet. Aufgrund der Anordnung der weiteren Magnetflussleitelemente 28A und 28D einerseits und der Ausbildung der Sensorelemente R+(0) und R-(180) andererseits werden die Empfindlichkeiten der Sensorelemente R+(0) und R-(180) durch die Schwingung des ersten Magnetflussleitelementes 9 unterschiedlich verändert.
Zu Beginn einer Periode der Schwingung des ersten Magnetflussleitelementes 9 schwingt das zweite Magnetflussleitelement 10 in die zweite Richtung 25. Ein dem Sensorelement R+(180) zugeordnetes weiteres Magnetflussleitelement 28C ist derart angeordnet, dass die magnetische Flussdichte des zweiten Magnetfelds im Bereich des Sensorelementes R+(180) durch die Schwingung des zweiten Magnetflussleitelementes 10 in die zweite Richtung 25 erhöht wird. Das Sensorelement R+(180) ist derart ausgebildet, dass eine Erhöhung der Flussdichte des zweiten Magnetfelds im Bereich des Sensorelementes R+(180) eine Erhöhung des elektrischen Widerstandes des Sensorelementes R+(180) bewirkt. Das Sensorelement R+(180) wird im Folgenden auch als Sensorelement eines dritten Typs bezeichnet. Ein dem Sensorelement R-(0) zugeordnetes weiteres Magnetflussleitelement 28B ist derart angeordnet, dass die magnetische Flussdichte des zweiten Magnetfelds im Bereich des Sensorelementes R-(0) durch die Schwingung des zweiten Magnetflussleitelementes 10 in die zweite Richtung 25 verringert wird. Das Sensorelement R-(0) ist derart ausgebildet, dass eine Erhöhung der Flussdichte des zweiten Magnetfelds im Bereich des Sensorelementes R-(0) eine Verringerung des Widerstands des Sensorelementes R-(0) bewirkt. Das Sensorelement R-(0) wird im Folgenden auch als Sensorelement eines zweiten Typs bezeichnet. Aufgrund der Anordnung der weiteren Magnetflussleitelemente 28C und 28B einerseits und der Ausbildung der Sensorelemente R-(0) und R+(180) andererseits werden die Empfindlichkeiten der Sensorelemente R-(0) und R+(180) durch die Schwingung des zweiten Magnetflussleitelementes 9 unterschiedlich verändert.
Zusammenfassend sind also vier Sensorelemente R vorhanden, die sich funktional voneinander unterscheiden. Die funktionalen Unterschiede werden dabei durch die Ausbildung der Sensorelemente R, die Schwingung der Magnetflussleitelemente 9 und 10 sowie die Anordnung der weiteren Flussleitelemente bewirkt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die Magnetflussleiteinrichtung 8 nur einen schwingfähig ausgebildeten Träger auf, der sowohl das Magnetflussleitelement 9 als auch das Magnetflussleitelement 10 trägt. Entsprechend schwingen dann das erste und das zweite Magnetflussleitelement 9 und 10 phasengleich. Die Magnetflussleitelemente 9 und 10 und die weiteren Magnetflussleitelemente 28 sowie die unbeweglich und beweglichen Magnetisierungsschichten der Sensorelemente R sind dann derart angeordnet, dass sich die Sensorelemente R funktional voneinander unterscheiden.
Die 3a, 3b und 3c zeigen jeweils eine Auswerteschaltung 30 des Signalwandlers 3 gemäß einer Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
Die in 3a dargestellte Auswerteschaltung 30A weist eine erste Wheatstone-Brückenschaltung 31 und eine zweite Wheatstone-Brückenschaltung 32 auf. Die erste Wheatstone-Brückenschaltung 31 weist zwei Sensorelemente R+(0) des ersten Typs und zwei Sensorelemente R-(0) des zweiten Typs auf. Die zweite Wheatstone-Brückenschaltung 32 weist zwei Sensorelemente R+(180) des dritten Typs und zwei Sensorelemente R-(180) des vierten Typs auf. Ein erster Spannungssensor 37 ist dazu ausgebildet, eine erste elektrische Spannung zu überwachen. Ein zweiter Spannungssensor ist dazu ausgebildet, eine zweite elektrische Spannung zu überwachen. Gemäß der in 3a dargestellten Ausführungsform wird als erste Spannung die elektrische Spannung zwischen einem ersten Brückenausgang V1(0) und einem zweiten Brückenausgang V2(0) der ersten Wheatstone-Brückenschaltung 31 überwacht. Die erste Spannung wird durch die Schwingung der Magnetflussleitelemente 9 und 10 derart beeinflusst, dass die erste Spannung einen periodischen Verlauf aufweist. Dabei sind die Maxima, die Minima und die Mittelwerte der Spannung proportional zu der Flussdichte des ersten Magnetfelds. Als zweite Spannung wird die elektrische Spannung zwischen einem ersten Brückenausgang V1(180) und einem zweiten Brückenausgang V2(180) der zweiten Wheatstone-Brückenschaltung 32 überwacht. Auch die zweite Spannung wird durch die Schwingung der Magnetflussleitelemente 9 und 10 derart beeinflusst, dass die zweite Spannung einen periodischen Verlauf aufweist. Die erste und die zweite Spannung unterscheiden sich dabei lediglich dahingehend, dass ihr Verlauf um 180° phasenversetzt ist. Insofern gilt: $(V_{2}^{(0)} - V_{1}^{(0)}) = - (V_{2}^{(180)} - V_{1}^{(180)})$
Als Ausgangssignal gibt der Signalwandler 3 vorliegend die Differenz der ersten Spannung und der zweiten Spannung aus. Die Differenz wird dabei wahlweise analog, beispielsweise mittels eines Differential-Differenzverstärkers, oder digital ermittelt.
Die in 3b dargestellte Auswerteschaltung 30B weist eine erste Halbbrücke 33 und eine zweite Halbbrücke 34 auf. Die erste Halbbrücke 33 weist ein Sensorelement R+(0) des ersten Typs und ein Sensorelement R-(0) des zweiten Typs auf. Die zweite Halbbrücke 34 weist ein Sensorelement R+(180) des dritten Typs und ein Sensorelement R-(180) des vierten Typs auf. Außerdem weist die Auswerteschaltung 30B ein Referenzpotential Vref auf. Als erste Spannung überwacht der erste Spannungssensor 37 die elektrische Spannung zwischen einem Brückenausgang V2(0) der ersten Halbbrücke 33 und dem Referenzpotential Vref. Als zweite Spannung überwacht der zweite Spannungssensor 38 die elektrische Spannung zwischen einem Brückenausgang V2(180) der zweiten Halbbrücke 34 und dem Referenzpotential Vref. Auch gemäß der in 3b dargestellten Ausführungsform weisen die erste und die zweite Spannung jeweils einen periodischen Verlauf auf. Im Falle der in 3b dargestellten Auswerteschaltung 30B gilt dabei der folgende Zusammenhang: $(V_{2}^{(0)} - V_{r e f}) = - (V_{2}^{(180)} - V_{r e f})$
Als Ausgangssignal gibt der Signalwandler 3 die Differenz der ersten Spannung und der zweiten Spannung aus.
Die in 3c dargestellte Auswerteschaltung 30C weist einen ersten Schaltungsteil 35 und einen zweiten Schaltungsteil 36 auf. Der erste Schaltungsteil 35 weist ein Sensorelement R+(0) des ersten Typs und ein Sensorelement R-(0) des zweiten Typs auf. Der zweite Schaltungsteil 36 weist ein Sensorelement R+(180) des dritten Typs und ein Sensorelement R-(180) des vierten Typs auf. Die Sensorelemente des ersten Schaltungsteils 35 sind parallel zueinander zwischen eine positive und eine negative Versorgungsspannung VDD und VSS des ersten Schaltungsteils 35 geschaltet. Die Sensorelemente des zweiten Schaltungsteils 36 sind parallel zueinander zwischen eine positive und eine negative Versorgungsspannung VDD und VSS des zweiten Schaltungsteils 36 geschaltet. Im Betrieb der Sensoranordnung 1 werden die Sensorelemente R der Schaltungsteile 35 und 36 jeweils mit einem elektrischen Prüfstrom beaufschlagt, wobei sich die Prüfströme im Hinblick auf ihre Stromstärke entsprechen. Als erste Spannung überwacht der erste Spannungssensor 37 die elektrische Spannung zwischen den Messpunkten V2(0) und V1(0). Als zweite Spannung überwacht der zweite Spannungssensor 38 die elektrische Spannung zwischen den Messpunkten V2(180) und V1(180). Es gilt dabei der gleiche Zusammenhang, der vorstehend mit Bezug auf die in 3a dargestellte Auswerteschaltung 30A bereits erläutert wurde. Auch gemäß der in 3c dargestellten Ausführungsform gibt der Signalwandler 3 als Ausgangssignal die Differenz der ersten Spannung und der zweiten Spannung aus.
4 zeigt Schritte eines Verfahrens zum Betreiben einer Sensoranordnung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung anhand eines Flussdiagramms. Die Sensoranordnung weist dabei eine Magnetflussleiteinrichtung und einen Signalwandler auf.
Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:

- In einem ersten Schritt S1 wird ein erstes Magnetfeld, dessen Magnetfeldlinien senkrecht oder schräg zu einer Messebene der Sensoranordnung ausgerichtet sind, durch zumindest ein erstes Magnetflussleitelement der Magnetflussleiteinrichtung zumindest anteilig in ein zweites Magnetfeld konvertiert, dessen Magnetfeldlinien sich in der Messebene erstrecken.
- In einem zweiten Schritt S2 wird ein elektrischer Widerstand zumindest eines magnetoresistiven Sensorelements des Signalwandlers durch das zweite Magnetfeld verändert.
- In einem dritten Schritt S3 wird eine Schwingung des ersten Magnetflussleitelementes derart angeregt, dass eine magnetische Flussdichte des zweiten Magnetfelds zumindest im Bereich des Sensorelementes durch die Schwingung beeinflusst wird.
- In einem vierten Schritt S4 stellt der Signalwandler in Abhängigkeit von dem Widerstand des Sensorelementes ein Ausgangssignal bereit.

Vorzugsweise werden die Verfahrensschritte S1 bis S4 zeitgleich und laufend durchgeführt.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie nicht darauf beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizierbar.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 8390283 B2 [0003]

Claims

Sensoranordnung, mindestens umfassend: eine Magnetflussleiteinrichtung (8), die zumindest ein erstes Magnetflussleitelement (9) aufweist, das dazu ausgebildet ist, ein erstes Magnetfeld, dessen Magnetfeldlinien senkrecht oder schräg zu einer Messebene (29) der Sensoranordnung (1) ausgerichtet sind, zumindest anteilig in ein zweites Magnetfeld zu konvertieren, dessen Magnetfeldlinien sich in der Messebene (29) erstrecken, wobei das erste Magnetflussleitelement (9) schwingfähig ausgebildet ist, einen Signalwandler (3), der zumindest ein magnetoresistives Sensorelement (R) aufweist, insbesondere TMR-Element, das derart angeordnet ist, dass ein elektrischer Widerstand des Sensorelementes (R) durch das zweite Magnetfeld veränderbar ist, wobei der Signalwandler (3) dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit von dem Widerstand des Sensorelementes (R) ein Ausgangssignal bereitzustellen, und eine Schwingungs-Treibereinheit (20), die dazu ausgebildet ist, eine mechanische Schwingung des ersten Magnetflussleitelementes (9) anzuregen, um eine magnetische Flussdichte des zweiten Magnetfelds zumindest im Bereich des Sensorelementes (R) durch die mechanische Schwingung zu beeinflussen.
Sensoranordnung gemäß Anspruch 1, wobei die Schwingungs-Treibereinheit (20) als Aktor, insbesondere als kapazitiver Aktor ausgebildet ist, mit dem ein mechanischer Träger (13, 16), an dem das zumindest eine erste Magnetflussleitelement (9) angeordnet ist, zu Schwingungen anregbar ist.
Sensoranordnung gemäß einem der Ansprüche 1 und 2, wobei eine weitere Magnetflussleiteinrichtung (40) angeordnet ist, die zumindest ein fest angeordnetes Magnetflussleitelement (28) umfasst, welches bezogen auf die Messebene (29) unbeweglich angeordnet ist und das ausgebildet ist, das erste Magnetfeld, dessen Magnetfeldlinien senkrecht oder schräg zu der Messebene (29) der Sensoranordnung (1) ausgerichtet sind, zumindest anteilig in das zweites Magnetfeld zu konvertieren, dessen Magnetfeldlinien sich in der Messebene (29) erstrecken.
Sensoranordnung gemäß einem der Ansprüche 1-3, wobei der Signalwandler (3) zumindest vier magnetoresistive Sensorelemente (R) aufweist und wobei sich die Sensorelemente (R) funktional voneinander unterscheiden.
Sensoranordnung gemäß einem der Ansprüche 1-4, wobei die Magnetflussleit-einrichtung (8) einen ersten und einen zweiten schwingfähigen Träger (13,16) aufweist, wobei das erste Magnetflussleitelement (9) an dem ersten Träger (13) angeordnet ist, wobei ein zweites Magnetflussleitelement (10) an dem zweiten Träger (16) angeordnet ist und wobei die Schwingungs-Treibereinheit (20) dazu ausgebildet ist, eine erste Schwingung des ersten Trägers (13) und eine zu der ersten Schwingung phasenversetzte, insbesondere um 180° phasenversetzte, zweite Schwingung des zweiten Trägers (16) anzuregen.
Sensoranordnung gemäß einem der Ansprüche 1-4, wobei die Magnetflussleit-einrichtung (8) nur einen schwingfähigen Träger aufweist, an dem das erste und das zweite Magnetflussleitelement (9, 10) angeordnet sind.
Sensoranordnung gemäß einem der Ansprüche 1-6, wobei das zumindest eine Magnetflussleitelement (9,10) entlang einer Achse (23) schwingt, die parallel oder senkrecht zu der Messebene (29) ausgerichtet ist.
Sensoranordnung gemäß einem der Ansprüche 1-7, wobei der Signalwandler (3) eine Auswerteschaltung (30A) mit zwei Wheatstone-Brückenschaltungen (31,32) aufweist, wobei eine erste der Wheatstone-Brückenschaltungen (31) zwei Sensorelemente (R+(0)) eines ersten Typs und zwei Sensorelemente (R-(0)) eines zweiten Typs aufweist und wobei eine zweite der Wheatstone-Brückenschaltungen (32) zwei Sensorelemente (R(+180)) eines dritten Typs und zwei Sensorelemente (R-(180)) eines vierten Typs aufweist.
Sensoranordnung gemäß einem der Ansprüche 1-7, wobei der Signalwandler (3) eine Auswerteschaltung (30B) mit zwei Halbbrücken (33,34) aufweist, wobei eine erste der Halbbrücken (33) ein Sensorelement (R+(0)) eines ersten Typs und ein Sensorelement (R-(0)) eines zweiten Typs aufweist, wobei eine zweite der Halbbrücken (34) ein Sensorelement (R+(180)) eines dritten Typs und ein Sensorelement (R-(180)) eines vierten Typs aufweist, wobei eine erste Sensoreinheit des Signalwandlers (3) dazu ausgebildet ist, eine elektrische Spannung zwischen einem Brückenausgang (V2(0)) der ersten Halbbrücke (33) und einem Referenzpotential (Vref) zu überwachen und wobei eine zweite Sensoreinheit des Signalwandlers (3) dazu ausgebildet ist, eine elektrische Spannung zwischen einem Brückenausgang (V2(0)) der zweiten Halbbrücke (34) und dem Referenzpotential (Vref) zu überwachen.
Sensoranordnung gemäß einem der Ansprüche 1-7, wobei der Signalwandler (3) eine Auswerteschaltung (30C) aufweist, die einen ersten Schaltungsteil (35) mit einem Sensorelement (R+(0)) eines ersten Typs und einem Sensorelement (R-(0)) eines zweiten Typs sowie einen zweiten Schaltungsteil (36) mit einem Sensorelement (R+(180)) eines dritten Typs und einem Sensorelement (R-(180)) eines vierten Typs aufweist, wobei die Sensorelemente (R+(0),R-(0)) des ersten Schaltungsteils (35) zueinander parallel zwischen eine positive und eine negative Versorgungsspannung (VDD,VSS) des ersten Schaltungsteils (35) geschaltet sind und wobei die Sensorelemente (R+(180),R-(180)) des zweiten Schaltungsteils (36) zueinander parallel zwischen eine positive und eine negative Versor-gungsspannung (VDD,VSS) des zweiten Schaltungsteils (36) geschaltet sind, wobei jedes Sensorelement (R+(0), R-(0), R+(180), R-(180)) mit einer vorgebbaren Stromstärke beaufschlagt wird.
Sensoranordnung gemäß einem der Ansprüche 1-10, wobei der Signalwandler (3) und die Magnetflussleiteinrichtung (8) auf unterschiedlichen Bauteilen (2,7) der Sensoranordnung (1) angeordnet sind und wobei das den Signalwandler (3) aufweisende Bauteil (2) eine Zurücksetzeinrichtung, insbesondere einen Elektromagneten, zum Zurücksetzen der Magnetisierung der Magnetflussleitelemente (9,10) und/oder der Magnetisierung des zumindest einen Sensorelements (R) aufweist.
Verfahren zum Betreiben einer Sensoranordnung, wobei die Sensoranordnung mindestens umfasst: eine Magnetflussleiteinrichtung (8) und einen Signalwandler (3), wobei durch zumindest ein erstes Magnetflussleitelement (9) der Magnetflussleiteinrichtung (8) ein erstes Magnetfeld, dessen Magnetfeldlinien senkrecht oder schräg zu einer Messebene (29) der Sensoranordnung (1) ausgerichtet sind, zumindest anteilig in ein zweites Magnetfeld konvertiert wird (S1), dessen Magnetfeldlinien sich in der Messebene (29) erstrecken, wobei ein elektrischer Widerstand zumindest eines magnetoresistiven Sensorelementes (R) des Signalwandlers (3) durch das zweite Magnetfeld verändert wird (S2), wobei der Signalwandler (3) in Abhängigkeit von dem Widerstand des Sensorelementes (R) ein Ausgangssignal bereitstellt (S4), und wobei eine mechanische Schwingung des ersten Magnetflussleitelementes (9) derart angeregt wird (S3), dass eine magnetische Flussdichte des zweiten Magnetfelds zumindest im Bereich des Sensorelementes (R) durch die mechanische Schwingung beeinflusst wird.