用于校準至少一個傳感器的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于校準至少一個傳感器的方法。在用于校準至少一個傳感器、尤其壓力傳感器的方法中，所述傳感器具有至少一個傳導信號的到至少一個信號轉換器的連接，傳感器特性通過在至少兩個不同的溫度情況下確定至少一個測量參量被記錄，其他影響參量對傳感器的影響的大小由傳感器特性通過函數(shù)關系被確定，其他影響參量的影響的大小進入校準中，并且其他影響參量的影響在校準中被均衡。由此，作用于傳感器的其他影響參量的影響被修正。
【專利說明】
用于校準至少一個傳感器的方法
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及用于校準至少一個傳感器、尤其壓力傳感器的方法，所述傳感器具有至少一個傳導信號的到至少一個信號轉換器的連接。
【背景技術】
[0002]傳感器的校準對于通過傳感器輸出精確的值是必要的。用于校準傳感器也或者其他測量設備的標準方法規(guī)定，要確定的測量參量的對于傳感器已知的參考值被預先給定，所述傳感器于是相應地根據(jù)所述參考值被調整。
[0003]在DE 10 2006 058 269 D4中，用于校準至少一個壓力傳感器的方法被描述。要校準的壓力傳感器在此情況下具有至少一個隔膜。首先利用壓力傳感器測量施加在隔膜上的過程壓力。使所述過程壓力與附加的壓力疊加，并且測量由此在隔膜處得到的壓力。在此情況下，壓力的強度應當基本上等于所測量的過程壓力，其中所述過程壓力與所述壓力被疊加。將得到的壓力值與預先給定的額定值比較，其中預先給定的額定值應當基本上與零相同。額定值和所測量的經(jīng)疊加的壓力值之間的偏差被確定并且被使用用于校準。
[0004]不利的是，例如在工廠側校準時，在校準后作用于傳感器的影響參量的影響可能不被考慮。直接在制造后處于干燥的狀態(tài)中并且在該狀態(tài)下被校準的傳感器例如在吸收濕氣、例如空氣濕氣后可能系統(tǒng)地顯示錯誤的值。在潮濕移除(Feuchteauslagerung)后的校準從經(jīng)濟學觀點大多不是有意義的，因為濕氣的吸收大多是具有數(shù)天的飽和時間的緩慢過程，并且因此后來的校準太過分地拖延生產(chǎn)流程。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明所基于的任務是，提供用于校準傳感器的方法，其中作用于傳感器的其他影響參量的影響可以被修正。
[0006]利用具有專利權利要求1的特征的方法解決所述任務。改進方案和有利的擴展方案在各自的從屬權利要求中被說明。
[0007]在用于校準至少一個傳感器、尤其壓力傳感器的方法中，所述傳感器具有至少一個傳導信號的到至少一個信號轉換器的連接，發(fā)明本質地規(guī)定，傳感器特性通過在至少兩個不同的溫度情況下確定至少一個測量參量被記錄，另一影響參量對傳感器的影響的大小由傳感器特性通過函數(shù)關系被確定，其他影響參量的影響的大小進入校準中，并且其他影響參量的影響被均衡。
[0008]所述傳感器可以例如是壓阻式壓力傳感器，所述壓阻式壓力傳感器例如被使用用于測定發(fā)動機中的機油的壓力和/或溫度。通過機油施加的壓力在所述傳感器中例如借助于集成電路變換為數(shù)字等效值。在考慮施加的溫度情況下，數(shù)字等效值可以被換算成例如以計量單位巴(bar)為單位的壓力的正確的值。相應的測量信號可以例如作為脈沖寬度調制信號被輸出。
[0009]校準例如由于傳感器的由制造引起的波動可能變得是需要的，其在波動中表現(xiàn)在測量參量的數(shù)字等效值中。
[0010]為了確定傳感器特性，至少一個測量參量、例如壓力的值在至少兩個不同的溫度情況下被記錄。例如兩個或三個施加的參考壓力的數(shù)字等效值可以在三個不同的溫度情況下被確定。附加地可以對于三個參考溫度確定數(shù)字等效值。被稱作原始值的所述數(shù)字等效值用作校準的輸入數(shù)據(jù)。參考溫度和參考壓力同樣地可以屬于輸入數(shù)據(jù)。所述校準的輸出數(shù)據(jù)可以是恒定的參數(shù)，所述參數(shù)例如被存儲在集成電路中。所述參數(shù)可以例如作為系數(shù)進入數(shù)學函數(shù)、例如多項式中，用以將相應的測量參量的數(shù)字等效值換算為傳感器的正確的(korrekt)輸出值。由于其他影響參量、例如濕氣影響，可能發(fā)生數(shù)字等效值到相應的正確的輸出值的有錯誤的換算。例如壓力原始數(shù)據(jù)可以在干燥的狀態(tài)中根據(jù)溫度顯示出拋物線變化曲線。然而在對傳感器進行潮濕移除后，為了近似原始數(shù)據(jù)需要與在干燥狀態(tài)中不同的拋物線。為了研究所述事實真相，例如可以對相同結構類型的干燥的傳感器的有效的選擇(signifikante Auswahl)進行潮濕移除(feucht ausgelagert)，并且在對傳感器進行干燥期間，相應的由傳感器測量的傳感器的壓力原始值可以根據(jù)溫度被記載。于是可以由多個與溫度有關的壓力原始值曲線確定最優(yōu)的特性曲線、例如拋物線，所述最優(yōu)的特性曲線例如平均地(im Mittel)處于潮濕的狀態(tài)和干燥的狀態(tài)的曲線之間。通過所述取平均，因此可以實現(xiàn)相對濕氣移除的提前量(Vorhalt)，使得原始數(shù)據(jù)通過由錯誤的拋物線近似引起的偏差變得如此小，使得傳感器的輸出值處于傳感器的公差范圍中。
[0011]其他影響參量、例如濕氣對傳感器的影響的大小可以由在干燥的狀態(tài)中的壓力原始值曲線與取平均的最優(yōu)原始值曲線的間距確定。在兩個壓力曲線之間的間距的確定可以例如在三個不同的溫度情況下進行。為了不必對每個要校準的傳感器執(zhí)行所述方法，其他影響參量的影響的大小可以由傳感器特性、例如壓力原始數(shù)據(jù)的溫度靈敏度來求取。
[0012]對此在至少兩個溫度值之間，傳感器的原始值曲線的割線(Sekante)被確定。所述割線的斜率說明測量信號(在該情況下為壓力信號)相對于溫度變化的敏感性。所述敏感性被稱作靈敏度(SensitivitSt)。
[0013]根據(jù)傳感器的有效的選擇，在不同的溫度的情況下確定在靈敏度和潮濕影響的大小之間的線性關系。由簡單地要由傳感器特性確定的靈敏度，因此可以推斷出濕氣的影響的大小。根據(jù)所述靈敏度因此可以計算潮濕影響的補償。為了校準每個單個傳感器測量的壓力原始值借助于線性變換在最優(yōu)的取平均的拋物線的方向上被修正，其中所述變換根據(jù)傳感器的有效的選擇來確定。線性變換的線性方程對于傳感器的靈敏度說明在環(huán)境壓力中在各自的溫度情況下與最優(yōu)的拋物線的間距。對于潮濕影響的修正變換的確定，因此每個傳感器的靈敏度的確定足夠。
[0014]在所述方法的改進方案中，其他影響參量的影響的大小對應于在至少兩個溫度值情況下測量參量的通過傳感器記錄的原始值與相應的、處于預先確定的特性曲線上的取平均的值的間距。所述取平均的值能夠例如由結構相同的傳感器的有效的選擇獲得，其原始值在其他影響參量的影響下被記載。其他影響參量可以例如是濕氣、例如空氣濕氣。例如可以在多個潮濕地轉移的結構相同的傳感器情況下記載壓力原始值，而傳感器被干燥。從所述數(shù)據(jù)中可以求取壓力原始值的最優(yōu)的特性曲線、例如拋物線，其平均地處于在干燥的和潮濕的狀態(tài)中傳感器的壓力原始值之間。通過求取傳感器的原始數(shù)據(jù)線與取平均的特性曲線的間距，濕氣對傳感器的影響的大小可以被確定。
[0015]在所述方法的改進方案中，至少兩個溫度值之間，測量參量的位于函數(shù)圖形上的原始值的割線被計算，割線的斜率被確定并且由割線的斜率，推斷出測量參量的原始值相對于溫度變化的靈敏度。例如在例如處于20°C到170°C的范圍中的不同的溫度情況下，要校準的傳感器的壓力原始值可以被記載。由所述與溫度有關的壓力原始值曲線，于是可以在兩個溫度點之間、例如在40°C和130°C之間確定所述割線。從所述割線確定所述斜率。由所述斜率能夠推斷出:所述壓力原始信號相對于溫度的變化是多么敏感。壓力原始信號的相對于溫度變化的敏感性被稱作靈敏度。
[0016]在所述方法的改進方案中，在其他影響參量的影響的大小和測量參量的原始值相對于溫度變化的靈敏度之間采用線性關系。在調查多個結構相同的傳感器時得出，在壓力原始信號相對于溫度變化的敏感性、也即靈敏度和其他影響參量、例如濕氣的影響的大小之間存在相關性。由所述相關性可以推斷出在靈敏度和濕氣的影響的大小之間的強烈的線性關系。所述線性關系例如能夠通過例如在兩個溫度點、例如40 °C和80 °C時在多個結構相同的傳感器的測量結果上取平均來確定。在所述兩個溫度點處的線性關系能夠分別通過線性變換、例如以與靈敏度有關的線性方程的形式表達。
[0017]在所述方法的改進方案中，其他影響參量的影響的均衡在校準中根據(jù)測量參量的溫度靈敏度被計算，并且為了均衡所述影響，原始值在預先確定的特性曲線的方向上被推移。通過壓力原始數(shù)據(jù)相對于溫度變化的靈敏度與其他影響參量的影響的大小的相關性，可以通過評估多個結構相同的傳感器確定對于不同溫度點的線性變換。通過所述線性變換，傳感器的所測量的壓力原始值可以在在多個結構相同的傳感器上取平均的特性曲線的方向上被推移。通過在取平均的特性曲線的方向上推移壓力原始值，實現(xiàn)相對濕氣的影響的提前量。通過濕氣的影響引起的原始值偏差被均衡到如此程度，使得壓力原始數(shù)據(jù)可以通過傳感器正確地解釋，并且因此傳感器的輸出數(shù)據(jù)處于精度公差之內。
[0018]在所述方法的改進方案中，通過至少一個線性變換在預先確定的特性曲線的方向上進行原始值的修正，所述線性變換對于至少一個靈敏度說明在至少一個溫度情況下與預先確定的特性曲線的間距。所述線性變換根據(jù)結構相同的傳感器的有效的選擇被求取，并且與各自的靈敏度值有關。在各自的溫度值情況下的線性方程因此被預先給定，使得為了校準傳感器僅還必須由傳感器特性通過確定割線的斜率來求取原始值相對于溫度變化的靈敏度。
[0019]在所述方法的改進方案中，預先確定的特性曲線是在變化的溫度情況下測量參量的原始數(shù)據(jù)的取平均的特性曲線，所述特性曲線根據(jù)結構相同的傳感器的選擇被確定，其中特性曲線在將潮濕的傳感器干燥情況下被記錄，并且特性曲線的平均值被確定。在生產(chǎn)技術上有益的是，對傳感器直接地在其制造后、也即在干燥的狀態(tài)中進行校準。由于在標準大氣中使用傳感器，傳感器遭受空氣濕氣。所述濕氣對數(shù)字等效測量值到例如以計量單位巴或者。C為單位的正確的輸出值的換算有影響。為了在換算時均衡不精確性，在潮濕的狀態(tài)中的多個結構相同的傳感器在干燥期間被研究，由分別測量的壓力原始值創(chuàng)建特性曲線，其中取平均的特性曲線在潮濕的狀態(tài)和干燥的狀態(tài)之間被計算。通過所述平均的特性曲線，由傳感器測量的原始值相對于潮濕影響的提前量被給定。
[0020]在本發(fā)明的實施方式中，在所測量的原始值和傳感器的輸出數(shù)據(jù)之間存在通過至少一階的多項式的函數(shù)關系。進入校準中的輸入數(shù)據(jù)是原始值、也即測量參量的數(shù)字等值、例如測量的壓力值的數(shù)字等值、參考壓力值和參考溫度以及溫度的數(shù)字等值。所述原始值通過線性變換被變換，也即在取平均的特性曲線的方向上被推移。所述經(jīng)變換的數(shù)據(jù)是校準的輸出數(shù)據(jù)，所述輸出數(shù)據(jù)在集成回路(Schaltkreis)中被存儲為恒定的參數(shù)。在傳感器的后來的運行中，物理輸入?yún)⒘?、例如壓力和溫度的原始值借助于多項式、?yōu)選地二階多項式被換算為以巴和。C為單位的相應的值。在此，在校準時計算的參數(shù)作為系數(shù)進入該多項式中，其中所述參數(shù)被存儲在集成回路中。為了正確地將原始值換算成以巴和。C為單位的相應的值，濕氣的影響必須通過在取平均的曲線的方向上推移原始值曲線被算出(herausrechnen)0
【附圖說明】
[0021]本發(fā)明的實施例在附圖中示出，其中其他發(fā)明特征由所述實施例得出。其中:
圖1示出所測量的原始值的示意圖形表示。
【具體實施方式】
[0022]在圖1中示例性地示出在不同的溫度情況下例如壓力的測量參量(MessgrSfie)的數(shù)字等值(Aquivalente)。因此在溫度Tl的情況下，壓力Pl被施加一次，并且壓力P3被施加一次，由此對于各自測量的壓力記載數(shù)字等值I和2。在溫度T2的情況下，三個不同的壓力Pl、P2和P3被施加，對于所述壓力，數(shù)字等值3、4和5被記載。相應地，在T3的情況下，對于壓力Pl和P3，數(shù)字等值6和7被記載。所述數(shù)字等值也被稱作原始值。除了壓力的測量參量的數(shù)字等值以外，溫度的數(shù)字等值、參考溫度Tl、T2和T3以及參考壓力Pl、P2和P3的數(shù)字等值還進入校準中。在該情況下，因此示例性地壓力的七個數(shù)字等值I至7、三個參考壓力、溫度的三個數(shù)字等值和三個參考溫度作為輸入數(shù)據(jù)進入。七個恒定的參數(shù)作為校準的輸出數(shù)據(jù)被計算，所述參數(shù)被存儲在整體電路(integralen Schaltung)中。在傳感器運行中，壓力和溫度的物理輸入?yún)⒘康臄?shù)字等值借助于二階多項式被換算為以巴和。C為單位的相應的值。在校準時計算的參數(shù)作為系數(shù)進入該多項式中。
[0023]所有在上面的描述中和在權利要求中提及的特征可以以任意的選擇與獨立權利要求的特征組合。本發(fā)明的公開因此不被限制于描述的或者要求保護的特征組合，相反地，所有在本發(fā)明的范疇中有意義的特征組合均應被認為是公開的。
【主權項】
1.用于校準至少一個傳感器、尤其壓力傳感器的方法，所述傳感器具有至少一個傳導信號的到至少一個信號轉換器的的連接， 其特征在于， 傳感器特性通過在至少兩個不同溫度情況下確定至少一個測量參量被記錄，其他影響參量對傳感器的影響的大小由所述傳感器特性通過函數(shù)關系被確定，其他影響參量的影響的大小進入校準中，并且 其他影響參量的影響在校準中被均衡。2.按照權利要求1所述的方法，其特征在于，其他影響參量的影響的大小對應于在至少兩個溫度值情況下測量參量的通過傳感器記錄的原始值(I至7)與相應的、處于預先確定的特性曲線上的取平均的值的間距。3.按照權利要求1或2之一所述的方法，其特征在于，在至少兩個溫度值之間，測量參量的處于函數(shù)圖形上的原始值(I至7)的割線被計算，所述割線的斜率被確定，并且由所述割線的斜率推斷出測量參量的原始值(I至7)相對于溫度變化的靈敏度。4.按照權利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，在其他影響參量的影響的大小和測量參量的原始值(I至7)相對于溫度變化的靈敏度之間采用線性關系。5.按照權利要求1至4之一所述的方法，其特征在于，其他影響參量的影響的均衡在校準中根據(jù)測量參量相對于溫度變化的靈敏度被計算，并且為了均衡所述影響，原始值(I至7)在預先確定的特性曲線的方向上被推移。6.按照權利要求5所述的方法，其特征在于，在預先確定的特性曲線的方向上原始值(I至7)的修正通過至少一個線性變換進行，所述線性變換對于至少一個靈敏度值說明在至少一個溫度情況下與預先確定的特性曲線的間距。7.按照權利要求1至6之一所述的方法，其特征在于，對傳感器的其他影響參量是作用于傳感器的濕氣。8.按照權利要求1至7之一所述的方法，其特征在于，預先確定的特性曲線是在變化的溫度情況下測量參量的原始值(I至7)的取平均的特性曲線，所述特性曲線根據(jù)結構相同的傳感器的選擇被確定，其中各自的特性曲線在對潮濕的傳感器進行干燥的情況下被記錄，并且特性曲線的平均值被確定。
【文檔編號】G01D18/00GK105865504SQ201610078704
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年2月4日
【發(fā)明人】M.韋斯特里希, H.多布林斯基, B.坎寧
【申請人】赫拉胡克公司