CN101629835B - 测试组件以及用于获取测量数据的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及测试组件以及用于获取测量数据的方法。为了例如在电缆线路中、存储的数据中或数据分配中、为了校准与传感器单元相连的分析单元而对传感器相关数据分配传感器单元中的误差识别成为可能，提出了一种位于传感器单元(1)之中或之上的传感器标识(6)，其能够通过分析单元(4)查询，在存储单元(5)中分配传感器特定数据给传感器标识，在传感器单元(1)之中或之上设置数据载体(7)，能由分析单元(4)读取的第二组传感器特定数据存储在该数据载体中，并且该第二组传感器特定数据能与存储单元(5)中的第一组传感器特定数据进行比较。当第一组和第二组传感器特定数据一致时，通过考虑传感器特定数据，将测量信号转换成测量数据。

Description

测试组件以及用于获取测量数据的方法
技术领域
本发明涉及一种测试组件和一种用于通过传感器单元获取测量数据的方法，传感器单元的传感器元件提供测量信号，并且通过测量线路与传感器单元连接的分析单元将测量信号转换为测量数据，借此在传感器单元之中或之上设置能够由分析单元查询的传感器标识，并且具有存储单元，能够由分析单元读出存储在存储单元中的、由查询的传感器标识分配的第一组传感器特定数据。
背景技术
在测试组件中，特别是在测试台环境中，例如，对于内燃机、驱动系统或整车的测试，会使用许多传感器以便获取各种测量变量，例如压力、温度等，对这些变量进行分析并对其进一步进行处理。即使那些相同类型和型号的单独的传感器也是具有不同参数和校准数据，例如测量范围、灵敏度、操作时间等的单独单元。此外，附加的数据，例如序列号、制造商、使用寿命等也与传感器有关。必须处理由传感器提供的数据的分析单元必须考虑传感器特定数据并因此必须被提供该数据或被校准，以便输送正确的测量结果。然而，这样的校准过程，特别在具有很多传感器的环境中，是昂贵的并且是容易产生误差的过程。鉴于这个原因，已提出了许多改进办法，至少使得分析单元对传感器特定数据的自动校准成为可能。
从EP1302755B1和US5792951A已经知道在距离插头中的传感器元件一定距离处设置一数据载体，其具有传感器特定数据，例如校准数据，该插头用于连接电缆以将传感器与分析单元连接。为了确保将已存储的传感器特定数据清楚、安全地分配给传感器，插头必须与传感器元件不可分地连接——具有连接电缆与插头的传感器元件从而形成了一个不可分的单元。如果必须更换传感器，则必须因此更换整个单元，这又增加了成本，因为电缆和插头在操作中通常不会被损坏并且能因此再次使用。此外，无法保证在已分配的插头中的数据载体实际上也属于不可分地连接的传感器，即使在插头与传感器的固定连接中，也会发生随后不能容易地确定的混合。
EP1300657A2又描述了其中具有传感器标识的标识单元的位于传感器元件之中或之上的装置，通过该标识单元能对传感器单元进行识别。传感器标识可以由分析单元读取，并且能够用于从距离传感器单元一定距离的存储单元中查询传感器特定数据。于是，就保证了传感器单元的清楚识别以及对于传感器存储的传感器特定数据的分配。然而，这样的分配要求传感器特定数据实际上存储在存储单元中并且也被正确地分配给某一传感器标识。一方面，由于存储单元必须总是保持更新而增加了管理的力度。另一方面，误差的问题由此仅从电缆线路转移到了在分析单元或存储单元中传感器特定数据的传感器标识的分配。
然而，例如在电缆线路中、在存储的数据中或在数据分配中在任一过程中误差识别都是不可能的。因而，在这两个变量中，保留了一定的残差危险度，其可能将以(不可识别的)错误的测量结束。
发明内容
因此，本发明的一个目的是指示一种用于通过分析单元借助自动校准获取测量数据的方法和装置，该分析单元也同样使得在校准中或在将传感器分配给传感器特定数据中的误差识别成为可能。
该问题通过以下方式解决，在传感器单元之中或之处提供数据载体，在该数据载体中存储了通过分析单元可读取的第二组传感器特定数据，其能够与存储单元的第一组传感器特定数据进行比较，并且在第一组和第二组传感器特定数据一致时，分析单元通过考虑传感器特定数据将测量信号转换为测量数据。由于存在双份传感器特定数据，该冗余能用来识别并显示潜在的误差从而以合适的方式对上述误差作出反应，该误差通过将第一组和第二组传感器特定数据进行比较而得到。
在有利的实施例中，传感器标识位于传感器元件之中或之上，通过这样，传感器标识牢固地与传感器元件连接，并且因此使随后的混合成为可能。此外，可以使用对极其恶劣的环境例如高温、高压、侵蚀性媒介等不敏感的传感器元件，借此这种传感器单元可以非常灵活地使用。
优选地，数据载体位于传感器元件的外部，并因此位于传感器元件的直接(可能为恶劣)环境的外部，借此有利的是，可以使用普通的电子元件。
附图说明
在下文中，利用作为例子但不限于图1中示出的示意性、有利的实施例描述本发明，图1示出了一种优选的测试组件。
具体实施方式
根据图1中的实施例的例子，传感器单元1包括传感器元件2，例如用于获取机械的、电气的、物理的或化学的测量变量的传感器；传感器插头3，用于连接测量线路9。传感器元件2和传感器插头3通过传感器线路8连接。有利的是，为了预防具有数据载体7的传感器插头3和具有传感器标识6的传感器元件2之间的随后混合，传感器元件2和传感器插头3通过传感器线路8彼此不可分地连接。但是传感器插头3也可以同样地直接位于传感器元件2上，借此可以无需传感器线路8。由传感器元件2提供的、并由测量线路9发送给分析单元4的测量信号在分析单元4中被转换成相应的测量数据。由此，能够在分析单元4中提供多个测量通道，如图1所示，通常，该分析单元能够与多个传感器单元2相连接。分析单元4能够向高级处理单元，例如中央试验台，提供测量数据，如图1中箭头所示。
传感器标识6位于传感器元件2之中或之上，传感器标识6清楚地识别各个传感器元件2。传感器标识6可以被不同地设计，例如，当传感器元件2是压电读数记录器时，它能够由压电元件本身形成。通过利用逆压电效应，压电元件能够操作为振荡元件被操作，该振荡元件的谐振频谱可用于传感器标识。对于这种类型的谐振激励和分析的可能性和具体实施例是已知的，例如来自CH657457A5、AT387286B或者还有AT393416B。自然地，在此处优选的配置中，通常用于标准测量操作的连接电缆或测量线路能够同时用于查询传感器元件2的传感器标识6。由此，在优选的方式中，作为设计测量的结果，传感器元件2的振荡特性能够被单独地设计，使得改善传感器标识6的分离精度。例如，这能够通过设计传感器元件或其环境本身或通过一个或多个附加的振荡元件的针对性设计来进行。根据不同的优选实施例，传感器标识6能够设计成声表面波元件，其能够通过高频脉冲来充电并且为传感器辨识提供信号作为应答。在此过程中，在压电材料表面上被激励的波以这种方式受到转换器或反射器的联接、开关或者阻抗负载的影响，使得能够从元件对高频脉冲的应答到获得信息，例如简单的标识码。这种类型的装置本身在例如DE4405647A中描述，并且它适于能够被重复查询的有限数量的位的单个存储。这种类型的元件工作时完全是无源的，借此高频(典型地在超过400MHz的范围内)允许有效的电感耦合而无需与测量和谐振频率交互作用。例如，可以使用诸如石英、GaPO4或者硅酸镓镧作为这些表面波元件的压电基板。在本发明的特定优选实施例中，压电测量本身也能够作为表面波元件的基板。根据本发明的另外的优选实施例，传感器元件2的传感器标识6也能够设计为振荡元件，该振荡元件能够对具有不同谐振频率的机械振荡产生电气激励，借此能够使用激励频率的一个变化查询的谐振频率的形式用来识别传感器。在这个过程中，因此有一种结构，其能够在具有能被电气激励的一定数量的元件的传感器元件2中机械地振荡，例如以梳状结构的压电晶体/陶瓷，借此每一个能够振荡的单独的舌簧能够具有一个或多个谐振频率。这些元件的固有频率优选在一个范围内，该范围对于测量是不需要的或不会被伪造或不会受到其它传感器结构的影响。能够被激励的振荡元件在激励时显示了在其固有频率方面显著的谐振放大，其能够作为传感器标识的形式被识别。甚至在传感器元件2中传感器标识的这种实现也能够容易地用在恶劣环境中。在本发明的进一步的发展中，传感器标识6也能够被设计为无源电气元件，优选为已知电阻值，能够被查询的其阻值能用于传感器标识。无源电气元件，诸如提及的电阻器、电容器、电感器、波导部件或复杂连接的阻抗也能够容易地遭受较高温度或其它不利的环境影响，并且至少使简单传感器标识成为可能，这对于许多目的来说足够了。除上面提及的实现传感器标识6的可能性以外，当然还有一系列其它合适的实施例，虽然没有在这里列出，但也能够用在根据本发明的装置中。
传感器标识6能够由分析单元4通过测量线路9，或者可能通过其自己的数据线路查询。为此，测量线路9以及或许甚至传感器线路8都可能有多条引线，例如，大量引线(mass lead)和/或用于测量信号的一条或更多条的引线、和/或用于传感器标识6的查询的一条或更多条引线。为了从(例如，直接通过数据电缆或是间接通过网络)与分析单元4连接的存储单元5中检索数据，现在可以使用查询到的传感器标识6，用于分配给传感器标识6的传感器特定数据，例如测量范围、谐振特性、温度漂移、传感器灵敏度、操作时间或者先前的损坏、关于校准的数据以及单独地识别每一个这种类型的传感器并且也能够随着传感器的使用寿命的过程改变的相似的数据。于是，分析单元4能据因此被参数化或校准，借此能够进行将来自传感器元件2的测量信号正确转换成广受欢迎的测量数据。
为了确保分配给传感器标识6的查询到的传感器特定数据实际上也属于已连接的传感器元件2，附加的数据载体7，例如EEPROM，被安装在传感器单元1上，在该传感器单元1上存储了传感器元件2的传感器特定数据。在根据图1的实施例的例子中，数据载体7位于传感器插头3中。自然地，数据载体7也能够位于传感器单元1的另一个位置上，例如在传感器线路8中或者直接在传感器元件2上。数据载体7现在也能够——通过测量线路9或者其自己的数据电缆以及或许通过传感器线路8——而被分析单元4读取。因而，分析单元4接收两组传感器特定数据，它们在无误差条件下与第一组传感器特定数据保持一致，并且能够在分析单元4中与由存储单元5提供的第一组传感器特定数据进行比较。因此，如果例如只有第一组和第二组传感器特定数据的一部分，例如制造商或序列号，被彼此比较，那么这也已经足够了。这意味着，并不是所有用于校正测量所需的传感器特定数据都绝对必须存储在数据载体上。仅当第一组和第二组传感器特定数据一致时，分析单元4被用数据校准或者被参数化，并且在考虑了传感器特定数据的情况下，分析单元4中的传感器元件2的测量信号被转换成广受欢迎的测量数据。
如果在传感器特定数据的比较中结果是不同的，那么必须认定在测试组件中存在误差，例如将传感器元件2错误地分配给数据载体(例如，在交换以及新的电缆线路与其连接之后)，或者在存储单元5中错误地存储了传感器标识6的数据组或者接收到被破坏的传感器标识。然而，涉及传感器特定数据的测量系统中存在的冗余使得至少能够识别这种误差。在误差的情况下，相应的误差信号然后能由分析单元4产生，并且在一个合适的点发布，例如在测试台中央控制的监控器上发布报警信号，操作人员能够对其作出反应。以这种方式，错误的测量能够被识别并且也被限制在一个特定的测量链(传感器元件——传感器线路/测量线路——分析单元)中。根据通常应用中的实际情况，现有许多传感器元件以及分析单元，这已经表明在误差识别与检测方面的当前可能性的显著改善。
自然地，可以想到对测试组件中各个元件的所示出的布置的许多改进。例如，存储单元5也能够位于分析单元4中或测量线路9中，数据载体7能够位于传感器元件2之中或之上，传感器标识6能够位于传感器元件2的外部(例如，在传感器线路8的一段中或者在传感器插头3之中或之上)等等。
也可以想到通过清楚的传感器标识，整个测量设备也能够被检测。例如，能够记录哪个传感器单元1被连接或应该被连接在分析单元4的哪个测量通道上。这可以用来以图解形式说明例如在测试台的监控器上的测量配置。同样地，以这种方式，能够识别测量配置中的任何改变，并且自动图示出来(例如，通过配置的循环查询)。对特定测量配置的自动验证，例如，在根据特定指令构建测试台之后，也将能够实现。

Claims (4)

1.一种用于通过传感器单元(1)获取测量数据的测试组件，传感器单元(1)的传感器元件(2)提供测量信号；并且分析单元(4)通过测量线路(9)与传感器单元连接，该分析单元将测量信号转换成测量数据；借此在传感器单元(1)之中或之上设置传感器标识(6)，该传感器标识能够通过分析单元(4)查询，并且具有存储单元(5)，在该存储单元中存储了通过查询到的传感器标识(6)分配给传感器单元(1)的第一组传感器特定数据，该第一组传感器特定数据能由分析单元(4)读取，其特征在于，在传感器单元(1)之中或之上设置数据载体(7)，在该数据载体上存储了第二组传感器特定数据，该第二组传感器特定数据能够由分析单元(4)读取并且能够与存储单元(5)中的第一组传感器特定数据进行比较；并且在第一组和第二组传感器特定数据一致时，分析单元(4)通过考虑传感器特定数据将测量信号转换成测量数据。
2.根据权利要求1所述的测试组件，其特征在于，传感器标识(6)位于传感器单元(1)的传感器元件(2)之中或之上。
3.根据权利要求1或2所述的测试组件，其特征在于，在传感器单元(1)中设置传感器插头(3)，并且所述数据载体(7)位于所述传感器插头(3)之中或之上。
4.一种用于获取测量数据的方法，其中传感器单元(1)的传感器元件(2)获取至少一个测量变量，并且将测量信号通过测量线路(9)发送到分析单元(4)，分析单元(4)对设置在传感器单元(1)之中或之上的传感器标识(6)进行查询，以及从传感器标识(6)的存储单元(5)中查询分配的第一组传感器特定数据，其特征在于，分析单元(4)从设置在传感器单元(1)之中或之上的、存储了第二组传感器特定数据的数据载体(7)中查询第二组传感器特定数据，在分析单元(4)中，将第一组和第二组传感器特定数据进行比较，并且在二者一致时，在考虑传感器特定数据的情况下将第一组和第二组传感器特定数据的测量信号转换成测量数据。
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