樣,由于在相對(duì)于磁性膜12的縱向傾斜的方向流通的電流并非局部,所以能夠獲得大的阻 抗(impedance)。獲得大的阻抗,就能夠獲得大的輸出電壓。通過調(diào)節(jié)磁性膜12相對(duì)于傾 斜偏置磁場(chǎng)Hsb的方向的傾斜角度巾(參照?qǐng)D9 (a)、圖8 (b)),能夠調(diào)節(jié)作為傳感器元件13 自身的靈敏度。
[0122] 另外,因?yàn)椴恍枰纬蓪?dǎo)電體24,所以具有制造簡(jiǎn)單的效果。另外,如果施加傾斜 偏置磁場(chǎng)的磁鐵40具有溫度特性,則還能夠補(bǔ)償傳感器元件13自身的溫度特性。
[0123] 圖10中表示將C型磁鐵作為施加傾斜偏置磁場(chǎng)的磁鐵40的傳感器元件13的結(jié) 構(gòu)。符號(hào)4a、40b為施加傾斜偏置磁場(chǎng)的磁鐵40的磁極。而且,在此示出磁性膜12分別各 配置有多個(gè)的示例。這樣,不排除磁性膜為多個(gè)。鄰接的磁性膜(例如磁性膜12m和磁性 膜12n)的連接部位12j可以由導(dǎo)電體連接,也可以由短的磁性膜自身串聯(lián)連接。
[0124] 通過使連接部位12j的磁性膜較短,則對(duì)傳感器元件13整體基本上沒有影響。電 極14a、14b基本上與圖1、圖4同樣地設(shè)置。而且,在圖10(a)中,將磁性膜12的長(zhǎng)度設(shè)為 MrL,寬度設(shè)為MrW,磁性膜12彼此的間隙設(shè)為MeS,磁性膜與傾斜偏置磁場(chǎng)Hsb之間形成的 角度設(shè)為。
[0125] 磁性膜12相對(duì)于傾斜偏置磁場(chǎng)Hsb的方向,全部以相同角度傾斜。因此,施加傾 斜偏置磁場(chǎng)的磁鐵40將傳感器元件13的全部磁性膜12的磁化沿相同的方向傾斜。也就 是說,等于圖10(a)的全部性膜12沿相同方向施加橫向偏置磁場(chǎng)。
[0126] 圖10 (b)中表示具有配置在相對(duì)于傾斜偏置磁場(chǎng)Hsb的方向?qū)ΨQ的位置的第一磁 性膜12和第二磁性膜42的結(jié)構(gòu)示例??梢哉f第一磁性膜12和第二磁性膜42以各個(gè)磁性 膜并聯(lián)連接的方式共用電極14a、14b,。
[0127] 這樣的傳感器元件13優(yōu)選配置成傾斜偏置磁場(chǎng)Hsb的朝向與作為測(cè)定對(duì)象的電 流成為相同的方向。這是因?yàn)樵谂c傾斜偏置磁場(chǎng)Hsb成直角的方向從測(cè)定對(duì)象向傳感器元 件13施加外部磁場(chǎng)的緣故。而且,如果考慮磁性膜12和磁性膜42分別為不同的傳感器元 件,則在圖10(b)中可以說形成有傳感器元件13和傳感器元件43。另外,圖10(a)、(b)的 傳感器元件也如圖4所示,通過附加電流源16和電壓計(jì)22,從而成為磁傳感器。
[0128](實(shí)施方式4)
[0129] 實(shí)施方式1和2所示的磁傳感器能夠作為電能測(cè)定裝置加以應(yīng)用。首先,參照?qǐng)D11 對(duì)電能測(cè)定裝置的測(cè)定原理進(jìn)行說明。該電路結(jié)構(gòu)為將來自電源91 (Vin)的電流分為電流 1:和I2的并聯(lián)電路。來自電源91(Vin)的電流并聯(lián)地流向:向測(cè)定消耗電能的負(fù)載92 (Rl) 流通電流I1的輸送路徑;和向傳感器元件13和傳感器阻抗34(R2)流通電流12的計(jì)測(cè)路 徑。而且,此處使傳感器阻抗34(R2)相比于磁性膜12的阻抗值Rmr足夠大。傳感器阻抗 34為用于向傳感器元件13的磁性膜12流通額定電流的阻抗。
[0130] 在負(fù)載92中流通的電流1:使導(dǎo)線的周圍產(chǎn)生磁場(chǎng)H。利用該磁場(chǎng)H,磁性膜12示 出磁阻效應(yīng),磁性膜12兩端的電壓Vmr也變化。該輸出電壓Vmr與負(fù)載92的消耗電能成 比例。從而,如果測(cè)定輸出電壓Vmr,則能夠測(cè)定負(fù)載92的消耗電能。
[0131] 磁性膜12兩端的電壓Vmr表示負(fù)載92的消耗電能的情況,能夠如以下這樣進(jìn)行 說明。首先,由負(fù)載92中流通的電流I1產(chǎn)生的磁場(chǎng)H,可由將比例常數(shù)作為a的⑴式那 樣來表不。
[0132] H = a I1 ? ??⑴
[0133] 由于因磁阻效應(yīng)而變化的阻抗值A(chǔ)Rmr與該磁場(chǎng)H成比例,所以可由將比例常數(shù) 作為0的(2)式那樣來表示。
[0134] A Rmr = P H = P ( a I1) ? ??⑵
[0135] 若將未施加有磁場(chǎng)H時(shí)的阻抗設(shè)為RmrO,則磁性膜12的全阻抗值Rmr可如(3)式 那樣來表示。
[0136] Rmr = RmrO+ A Rmr = RmrO+ a 0 I1 ? ??⑶
[0137] 在磁性膜12中流通電流I2時(shí)的磁性膜12的兩端電壓Vmr可如(4)式那樣來表 不。
[0138]Vmr=Rmr*I2=(RmrO+ A Rmr)*12
[0139] = (RmrO+a 0 I1) *12 ? ??⑷
[0140] 將電源91的交流輸出設(shè)為Vin,振幅設(shè)為V1,各頻率設(shè)為《,時(shí)間設(shè)為t,則電源91 的輸出成為如(5)式所示。另外,在負(fù)載92中流通的電流I1和在傳感器元件中流通的電 流I2可如(6)式、(7)式那樣來表示。
[0141] [數(shù)學(xué)式1]
[0142] Vin= V pin ? t ? ? ? (5)
[0145] 在磁性膜12中流通電流I2時(shí)的磁性膜12的兩端電壓Vmr可根據(jù)⑶式所示那 樣求出。
[0146] [數(shù)學(xué)式2]
[0148] (8)式為AC分量與DC分量之和。也就是說,在磁性膜12的縱向的輸出電壓Vmr 中,交流電壓和直流電壓重疊出現(xiàn)。從而,如果僅計(jì)測(cè)磁性膜12的縱向的直流電壓分量,則 能夠測(cè)定負(fù)載92相對(duì)于電源91的消耗電能(P=IfV1=V。而且,上述最終式中的 DC分量與(V1VR1)Cose成比例。也就是說,測(cè)定Vmr成為測(cè)定包含功率因素cos0的有功 功率。
[0149] 基于以上所述的測(cè)定原理,對(duì)電能測(cè)定裝置4的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。參照?qǐng)D11,包括: 包含磁性膜12的傳感器元件13 ;傳感器阻抗34 ;和計(jì)測(cè)傳感器元件13的電壓的電壓計(jì)27。 電壓計(jì)27由放大器25和濾波器26構(gòu)成。通過濾波器26能夠僅計(jì)測(cè)放大器25的輸出的 直流分量。進(jìn)一步,具有用于將這些結(jié)構(gòu)與計(jì)測(cè)電能的輸送電路連接的一對(duì)連接端子(30a、 30b)。而且,在被測(cè)定電路為直流的情況下,因?yàn)榇判阅?2的兩端只產(chǎn)生直流電壓,所以也 可以沒有濾波器26。
[0150] 傳感器元件13為在實(shí)施方式1和2中說明的傳感器元件13,具有施加橫向偏置磁 場(chǎng)的磁鐵18 (未圖示)和施加縱向偏置磁場(chǎng)的磁鐵20。圖11的傳感器元件13的施加橫向 偏置磁場(chǎng)的磁鐵18作為形成有一種條紋狀的導(dǎo)電體24的構(gòu)造而實(shí)現(xiàn)。施加縱向偏置磁場(chǎng) 的磁鐵20為永久磁鐵,如圖4所示具有溫度特性。
[0151] 電能測(cè)定裝置4因?yàn)閭鞲衅髟?3具有溫度補(bǔ)償功能,所以即使使用的部位的溫 度變化,磁性膜12的磁阻效應(yīng)也變化,仍然能夠維持穩(wěn)定的精度。
[0152] 圖12中表示采用將傳感器元件13、43加入在兩個(gè)橋式電路中的結(jié)構(gòu)的示例。電 壓計(jì)27連接于傳感器元件13、43與橋式阻抗51、52之間的連接點(diǎn)54、55 (平衡點(diǎn))。通過 像這樣將兩個(gè)傳感器元件并聯(lián)地加入在橋式電路中,從平衡點(diǎn)獲取輸出,從而能夠提高輸 出的靈敏度。
[0153] 傳感器元件43采用與傳感器元件13相同的構(gòu)造,并且相對(duì)于施加縱向偏置磁場(chǎng) 的磁鐵20的縱向偏置磁場(chǎng)的方向(縱向)反向傾斜地形成有導(dǎo)電體27的傳感器元件。如 果像這樣構(gòu)成,則如圖9 (b)所示,傳感器元件13和傳感器元件43的磁阻效應(yīng)反向偏置,輸 出的增益變高。
[0154] 而且,傳感器元件13、43的施加縱向偏置磁場(chǎng)的磁鐵20使用具有相同溫度特性的 磁鐵。另外,即使這樣連接,也可以說是電壓計(jì)27測(cè)定傳感器元件13的兩端的電壓。這是 因?yàn)殡妷河?jì)27隔著傳感器元件43測(cè)定傳感器元件13的兩端電壓的緣故。
[0155] (實(shí)施方式5)
[0156] 在實(shí)施方式4所示的電能測(cè)定裝置5中能夠搭載具有施加傾斜偏置磁場(chǎng)的磁鐵40 的傳感器元件13。圖13中表示這種結(jié)構(gòu)的電能測(cè)定裝置5的結(jié)構(gòu)示例。是采用圖10(a) 所示的具有施加傾斜偏置磁場(chǎng)的磁鐵40的傳感器元件代替圖11的具有螺旋條紋型構(gòu)造的 傳感器元件的示例。而且,符號(hào)40a、40b表示施加傾斜偏置磁場(chǎng)的磁鐵40的磁極。
[0157] 另外,圖14中例示了采用具有第一磁性膜12和第二磁性膜42的傳感器元件13、 43的情況。而且,施加傾斜偏置磁場(chǎng)的磁鐵40由傳感器13、14共用。傳感器元件13、43分 別隔著橋式阻抗51、52共用電極14a。而電極14b直接共用。另外,電壓計(jì)27測(cè)定傳感器 元件13、43與橋式阻抗51、52之間的連接點(diǎn)53、54的電壓。如圖12中所述的那樣,該情況 下也可以說是電壓計(jì)27計(jì)測(cè)傳感器元件的兩端電壓。
[0158] 這些電能測(cè)定裝置5也因?yàn)楦鱾€(gè)傳感器元件13、43具有溫度特性補(bǔ)償功能,所以 即使使用的部位的溫度變化,第1磁性膜12和第2磁性膜42的磁阻效應(yīng)發(fā)生變化,也能夠 維持穩(wěn)定的精度。
[0159] [實(shí)施例]
[0160] 以下表示關(guān)于磁阻效應(yīng)的溫度補(bǔ)償?shù)膶?shí)施例。圖15中表示實(shí)驗(yàn)電路。磁性膜12 為在玻璃基板上成膜79透磁合金(permalloy)的派射膜。膜厚為0.3ym。將該膜通過光 刻法形成為長(zhǎng)度1〇_、寬度Imm的短條狀。在兩端通過蒸鍍厚度0.1ym的銅膜而形成電極 14a、14b〇
[0161] 玻璃基板上的磁性膜12配置在載置于珀?duì)柼系膶?dǎo)熱板60上,放入真空腔 室62中。作為產(chǎn)生外部磁場(chǎng)用的磁鐵65和施加縱向偏置磁場(chǎng)的磁鐵20,將電磁鐵配置在 真空腔室62的外側(cè)。磁性膜12的端子電壓14a、14b用數(shù)字萬用表64測(cè)定阻抗值。
[0162] 導(dǎo)熱板60的溫度用數(shù)據(jù)記錄器(datalogger)測(cè)定并記錄。將導(dǎo)熱板60的溫度 作為磁性膜12的溫度。關(guān)于測(cè)定,首先將真空腔室中減壓至0 1氣壓,用珀?duì)柼箤?dǎo)熱 板60的溫度變化,使磁性膜12的