CN101802555B - 逐段确定参数相关校正值近似曲线的方法和传感器设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于逐段确定参数相关校正值近似曲线的方法的实施例，包括：当所述第一参数值满足预定的条件或触发条件得以满足时，利用与传感器设备相关联的第一参数值来确定第一测量信号值，改变所述第一参数值以获得第二参数值，利用所述第二参数值来确定第二信号值，以及基于描述第二分段的函数关系、第一参数值、第二参数值、第一测量信号值、第二测量信号值以及初始校正值来确定针对第二参数范围的、所述校正值近似曲线的第二分段。

Description

逐段确定参数相关校正值近似曲线的方法和传感器设备

技术领域

本发明的实施例涉及一种确定在很多技术领域中示例性使用的传感器设备的校正值近似曲线的方法。

背景技术

在很多传感器或传感器设备中，由于制造、环境、操作或其他效应所造成的影响，导致使用这些传感器或传感器设备检测到的测量值发生讹误。根据传感器、传感器类型或效应，相应的讹误可以对所建立的测量值有不同效应。除了简单的偏移之外(即，相应测量值偏移了常数或参数相关值)，还可能发生更复杂的讹误。例如，作用于传感器上的测量量和传感器检测到的相应测量值之比可以表现出参数相依性。此外，可以在作用于传感器上的测量量和传感器检测到的测量值之间得到参数相关的非线性特征曲线。

US5,062,062涉及一种检测转矩的设备。用于测量物理量、确切地说测量物体运动位置的设备将测量以预设的分段数量在前场中进行划分。在校正计算表达式的基础上计算传感器的物理量输出值，校正计算表达式针对每个分段都有独立的系数群，用以修正偏移部分以及灵敏度。物理量可以比如是传递转矩。校正操作同样可以在使用偏移信号的温度关系函数以及灵敏度的温度关系函数的情况下实施，用以在不受温度改变的影响下实现准确地测量物理量。

除此之外，需要通过实现改进的校正值近似曲线来提高测量精度，所述改进的校正值近似曲线同时允许简化的传感器制造。

发明内容

通过本发明的实施例，一种针对传感器设备的测量信号校正来逐段确定参数相关校正值近似曲线的方法解决了该问题，其中，关于初始参数值而给定初始校正值和第一参数系数，所述校正值近似曲线包括基于初始校正值和第一参数系数的、针对第一参数范围的第一分段，所述方法包括：当第一参数值满足预定的条件或触发条件得以满足时，利用与传感器设备相关联的第一参数值来确定第一测量信号值；改变与传感器设备相关联的第一参数值以获得与所述传感器设备相关联的第二参数值；利用第二参数值来确定第二测量信号值；以及考虑第一参数值和第二参数值、第一测量信号值和第二测量信号值以及初始校正值，基于对针对第二参数范围的、校正值近似曲线的第二分段加以描述的函数关系，来确定所述第二分段，其中，确定校正值近似曲线的第二分段，使得第一参数范围与第二参数范围相邻；以及校正值近似曲线的第一分段和第二分段彼此连续地相邻。

另一方面，一种传感器设备也可以解决该问题，该传感器设备包括：第一传感器元件，用于提供测量信号；第二传感器元件，用于提供参数信号；以及处理电路，耦合至第一传感器元件和第二传感器元件，被实现为检测来自第一传感器元件的测量信号和来自第二传感器元件的参数信号，其中，所述处理电路还被实现为：当第一参数值满足预定的条件或触发条件得以满足时，利用与传感器设备相关联并且与第一参数信号相对应的第一参数值来确定第一测量信号；所述处理电路还被实现为：改变与传感器设备相关联的第一参数值以获得与传感器设备相关联并且与第二参数信号相对应的第二参数值；所述处理电路还被实现为：利用第二参数值来确定第二测量信号值；以及所述处理电路还被实现为：考虑第一参数值和第二参数值、第一测量信号值和第二测量信号值、初始校正值，基于对第二参数范围中校正近似曲线的第二分段加以描述的函数关系，来确定所述第二分段，其中，第一参数范围中校正值近似曲线的第一分段基于所述预定的初始校正值以及第一预定的参数系数；确定校正值近似曲线的第二分段，使得第一参数范围与第二参数范围相邻；以及校正值近似曲线的第一分段和第二分段连续地相邻。

本发明的实施例基于下述发现：可以通过考虑改进的校正近似曲线来实现测量精度中的提高，其中可以基于单一初始校正值和第一参数系数来建立这种改进的校正近似曲线。在本发明的实施例中，通过逐段确定校正近似曲线来实现这一点，其中利用预定的初始校正值和与初始参数值相关的第一参数系数来预设第一参数范围中的、校正近似曲线的第一子段。

如果满足与传感器设备相关联的第一参数值的预定条件或另一触发条件，则首先将确定第一测量信号值，所述第一测量信号值与传感器设备的测量值相对应，并且同时与传感器设备的传感器元件的第一测量信号相对应。通过改变与传感器设备相关联的第一参数值(其中获得与传感器设备相关联的第二参数值)，可以用该第二参数值来确定第二测量信号值。这允许基于描述了第二子段、第一参数值、第二参数值、第一测量信号值、第二测量信号值以及初始校正值的函数关系，来建立针对第二参数范围的、校正近似曲线的第二子段。在本发明的实施例中，第一参数值在校正值近似曲线的第二子段所基于的第二参数范围内。

与测量值或测量信号值不同，校正值对于测量技术来说一般仅在特定环境下是可访问的。通常，如果传感器或传感器设备例如已经受到影响，其中传感器或传感器设备通过改变其测量信号或测量值来对该影响作出反应，则基本上将不再可以访问该校正值。在很多情况下，这可以应用于在组合件或其他技术设备中使用的传感器。此外，根据传感器、传感器的类型以及传感器的灵敏度，结果可能是：在使用该传感器的情况下，不能在特殊屏蔽或特殊稳定的空间之外建立校正值。为了确定相应的校正值，在很多情况中不可避免的是，在相对于影响(传感器对该影响敏感)而屏蔽的空间中或在特殊稳定的空间中测量传感器。例如，本文将提到磁场传感器，在该磁场传感器中，根据传感器的灵敏度，仅可以在磁充分屏蔽的空间中执行这种校正值(例如，偏移值)的确定，这是因为由于地球磁场使得已经可以预期测量值的讹误或改变。当然，当不在相应屏蔽或稳定的空间中执行这些操作时，测量绝对校正值时可能发生相应的讹误。

附图说明

通过附图将详细说明本发明的实施例。

图1a示出了逐段确定参数相关校正值近似曲线的方法的实施例的流程图；

图1b示出了可以使用逐段确定参数相关校正值近似曲线的方法的实施例来确定的参数相关校正值近似曲线的示例；

图2示出了传感器设备的实施例的框图；

图3示出了可霍尔传感器设备的实施例的框图；以及

图4示例性地示出了温度相关校正值曲线与逐段确定的校正近似曲线的比较。

具体实施方式

在允许以相应测量量上的测量值的形式来确定影响的许多传感器中，使得可以考虑校正值或校正值近似以提高传感器可实现的测量精度的效应经常使测量值讹误。使测量值相对于作用在传感器上的测量量而发生讹误的不同效应可以使测量值相对于基本测量量发生不同讹误。除了简单的、可能是参数相关的偏移(即，测量值相对于测量量的移位)之外，还可能发生更复杂的讹误。除了相对于测量量的改变而言测量值梯度的参数相关或测量值相关改变之外，还可能发生更复杂的讹误，如，非线性讹误。

为了抵消该类型的讹误，在很多情况中当使用相应传感器进行测量时，可以考虑相应的校正值或校正值近似。例如可以将校正值或校正值近似实现为传感器(也称作传感器设备)的测量值的加法、乘法或更复杂的校正。

例如可以使用以下所述的逐段确定参数相关校正值近似曲线以校正传感器设备的测量信号的过程，以便控制霍尔传感器的温度相关自旋流偏移。然而，后续的解释将说明，本发明的过程可以应用于受到偏移、测量误差或误差信号侵扰的所有传感器设备，其中除了温度改变之外，可以将压力改变以及其它改变的环境影响当作是影响或干扰测量值的传感器参数。

在详细描述本发明的实施例及其工作模式之前，需要指出，为了简化说明，由相同或相似的参考数字来表示具有相似功能或等同功能的元件、电路以及其他对象。此外，此处需要指出，除非另行明确指出，否则引用具有相似功能或相同功能的元件、对象和电路的相应描述部分是可以互换的。此外，为了简化说明，对于在一个实施例中出现多次的组件，将在另一曲线中使用概括的引用数字，除非对单体元件或对象的引用。这也使得可以简化并更清楚地构建说明书。

参考图1a、1b以及2至4描述了逐段确定参数相关校正值近似曲线的方法的第一实施例，图1a示出了该方法的实施例的流程图，图1b示出了相应的参数相关校正值近似曲线的示例，而图2以框图的形式示出了相应传感器或相应传感器设备。然而，首先将参考图1a和1b来讨论本发明方法的第一实施例。

在图1a中以流程图的形式示出的逐段确定参数相关校正值近似曲线的方法的实施例基于下述事实：预设相对于初始参数值p₀的初始校正值AW和第一参数系数pK1(即，例如在一系列测试中测量并存储在传感器中)，该初始参数值p₀一般在第一参数范围215-1内。基于第一参数系数pK1和初始校正值AW来给出分成段的校正值近似曲线240的第一子段240-1。

图1b基于根据参数p的实施例使用校正值和校正值近似值的相应绘图示出了这一点。从而，图1b示出了校正值曲线200，在测量操作期间一般不再可访问该校正值曲线200，在初始参数值p₀处该校正值曲线200呈现初始校正值AW(绝对值)。初始参数值p₀在第一参数范围215-1内，在图1b示意性示出的情形下，相对于参数值p，该第一参数范围215-1在p₀-Δp和p₀+Δp之间的参数区间中扩展。

在图1b所示的情形中，第二参数范围215-2(在该范围上本发明的实施例将建立校正值近似曲线240的第二子段240-2)与第一参数范围215-1(在该范围上定义校正值近似曲线240的第一子段240-1)邻接。

在此处描述的本发明的示例中，第一和第二参数范围215-1、215-2是相互邻接的，使得在相对于相应传感器固有的参数值、量化解析度或另一个解析度极限相关来考虑测量解析度的情况下，在第一和第二参数范围215-1、215-2之间不存在参数值。

在开始方法之后(步骤S100)，当在步骤S110发现与传感器设备相关联的第一参数值p₁满足预定的条件或触发条件得以满足时，在步骤S120将确定在第一参数值p1处的第一测量信号值MW1。随后，在步骤S130，改变与传感器相关联的第一参数值p₁，使得将获得第二参数值p₂。在步骤S140，在第二参数值p₂处确定第二测量信号值MW2，于是在步骤S150，在步骤S160中方法结束之前，考虑到第一和第二参数值p₁和p₂、第一和第二测量信号值MW1和MW2以及初始校正值AW，基于描述第二子段240-2的函数关系来建立校正值近似曲线240的第二子段240-2。然而如果在步骤S110发现第一参数值不满足预定的条件，并且触发条件也没有得到满足，则直接进入步骤S160。

使用在参数值p₁(第一参数值)和p₂(第二参数值)处确定的测量信号值MW1(第一测量信号值)和MW2(第二测量信号值)，基于下列关系：

$\mathrm{pK}2=\frac{\mathrm{MW}1-\mathrm{MW}2}{p_1-p_2}---\left(1\right)$

可以确定第二参数范围215-2中的参数系数pK2，在该第二参数范围215-2中至少可以建立参数值p₁。可以基于该参数系数pK2来进行对校正值近似曲线240的第二子段240-2的描述，在图1b所示的情形中该第二子段240-2连续地接着校正值近似曲线240的第一子段240-1。

在图1b所示的情形中，在两个邻接参数范围215-1、215-2的情况中，校正近似曲线240的第一和第二子段240-1、240-2彼此相接，其中同样必须考虑关于测量值或测量信号而提到的解析度极限。如稍后将解释的，逐段确定的参数相关校正近似曲线240还可以包括与一个或若干附加参数范围相关的一个或若干其他或附加子段。

图2示出了被实现为传感器100的本发明的实施例。传感器100包括用于提供与相应测量值相对应的测量信号的第一传感元件110。此处，第一传感器元件110耦合至处理电路120，处理电路120被配置为检测相应的测量信号。此外，处理电路120耦合至第二传感器元件，所述第二传感器元件用于提供与参数值相对应的参数信号。

处理电路120被此外配置为基于测量信号、测量信号中包含的测量值、参数信号以及参数信号中包含的参数值来执行之前描述的逐段确定参数相关校正值近似曲线的方法。根据具体实现方式，传感器100此外包括作为可选组件的参数值改变装置140(图2中用虚线指示的)，该参数值改变装置140能够改变第一传感器元件110(该元件110用于实际测量值检测)的参数值。由第二传感器元件130来执行改变相应参数或实际确定传感器100(或第一传感器元件110)的参数值，为此在本发明的实施例中，使第二传感器元件130在空间上尽可能靠近第一传感器元件110，最理想的是直接与第一传感器元件110相邻。为了引起(如果适用的话)参数值的最本地有限改变，这也类似地对于可选参数改变装置140成立(如果实现了的话)。

如果参数改变装置140的相应实现不是必须的，则处理电路120还可以间接地引起第一传感器元件110的相应参数改变，例如通过改变供电(如，通过增大或减小供电)。

从而本发明的实施例基于下述基本理念：通过能够将用于确定绝对校正值的复杂的系列测试限制为初始参数值处的单一初始校正值，可以改善传感器100的测量结果，同时简化传感器100的制造方法或校准方法。相对于至少第一和第二参数范围，逐段确定或建立校正值近似曲线，该校正值近似曲线至少具有第一子段和第二子段，第一子段基于预定的初始校正值以及预定的第一参数系数。对于第二参数范围和校正值近似曲线的相应第二子段(例如，相对与参数值，可以接着第一子段的第一参数范围或与之邻接)，可以通过确定在第一参数值处确的一测量信号值以及在第二参数值处的第二测量信号值来确定第二子段。此处，通过改变相应参数值来从第一参数值得到第二参数值。由于如已经解释过的，一方面在校正值和校正值近似之间存在实质上的差异，另一方面在测量值和测量信号值之间存在差异，因此基于预定的初始校正值来间接或直接地建立第二子段。

得到的优点是，在本发明的实施例中可以在工作中实现确定初始校正值和第一参数系数的简化的校准方法，其中，与仅基于在校准测试中确定的这两个值的校正值近似曲线相比，可以实现显著提高的测量精度。此外，本发明的实施例还允许关于大参数范围(例如关于在汽车行业、船舶行业、航空行业以及很多其它技术应用中的传感器而发生的)的改进的补偿。使用被实现为逐段确定参数相关校正值近似曲线的方法和相应传感器的本发明的实施例，还可以在与仅可以使用外推法(extrapolation)来访问的工作参数相关的范围内显著地提高测量精度。

换言之，本发明的实施例允许使用下述工作参数范围中的传感器：针对该参数范围，在系列测试或相应的校准和测试测量中没有确定初始校正值和参数系数。本发明的实施例的另一个优点是，可以通过以下方式来进行对传感器中可能发生的老化效应的补偿：在接通传感器时，响应于相应的CPU(中央处理单元)指令或另一个基于处理器的指令，有规律地(例如，在经过特定时间段之后)相应地确定分段参数相关校正值近似曲线。以这种方式确定的参数系数或以这种方式确定的校正值近似曲线的子段可以保存在存储装置中以供进一步使用。从而，如果需要的话本发明的实施例允许有规律地执行监控以及可选地校正校正值近似曲线或其子部分。

尽管在如图3和4所示的本发明的实施例中，将示例性地描述霍尔传感器或霍尔传感器设备，这仅是本发明的非限制性的单一实施例。下面图3和4所示的实施例是关于磁场传感器的，在该传感器中将温度或温度值用作偏移补偿(作为校正值近似)中的参数值。本发明的实施例显然不受于霍尔传感器及其偏移值的温度相依性，而是可以应用于多种不同的传感器和相应的参数。

霍尔传感器可以示例性地呈现出最大的并且还在很大程度上依赖于温度的偏移。可以使用所谓的自旋流定律(SC)在根本上减小该偏移，然而自旋流偏移的温度相依性通常仍然存在。自旋流定律是：在特定时钟频率下连续地循环转动用于对传感器的霍尔传感器元件的霍尔电压进行检测的测量方向(例如，转动90°)，并将整个360°转动的所有测量信号加起来。

图3示出了霍尔传感器100的框图，霍尔传感器100包括作为第一传感器元件110的霍尔传感器元件。在图3所示的本发明的实施例中，将霍尔传感器元件110示例性地耦合至处理电路120，处理电路120用于进行控制以及用于经由彼此偏移90°的四个端子来评估霍尔传感器元件110的传感器信号。在本发明中，彼此相耦合的两个组件意味着彼此直接相连的组件或经由另一个组件(比如电阻、放大器)彼此间接相连的组件。

霍尔传感器100此外包括作为第二传感器元件的温度传感器元件130，在图3所示的实施例中该第二传感器元件是电阻器元件。根据具体实现方式，例如基于半导体化合物，温度传感器元件可以是PTC(正温度系数)电阻器元件、NTC(负温度系数)电阻器元件或另一个相应的电阻器元件。此外，霍尔传感器100包括作为可切换热源的加热元件140(作为参数改变装置140)。可以将该加热元件示例地被实现为具有相应电阻的电阻器元件。

从而本发明的实施例的特征是：使用温度传感器元件130，在系列测试中，在芯片上仅在一个温度T0(初始参数值)处建立偏移温度系数TK(参数系数)和偏移量绝对值AW(初始校正值)。不再需要在系列测试期间在不同温度处的附加测量，从而可以节省该附加测量。从系列测试校准中的该第一测试测量开始，仅在传感器100的工作期间进行在整个工作温度范围上的校准。

此处将使用已经描述的下列运行模式。从偏移量的已知值AW和TK开始，传感器100在实际上没有接近系列测试温度的偏移的情况下工作。使用温度传感器元件130，可以由处理电路120在工作期间监控工作温度。如果该温度改变了特定量ΔT，则将在芯片上建立另一个偏移温度系数，即，第二参数系数。这样，原则上可以以任意数目的直线或其它函数关系来仿真或近似相对于温度的偏移曲线。

图4示出了传感器100的偏移曲线(校正值曲线)和由三条直线仿真的偏移曲线(作为逐段确定的校正值近似曲线)之间的示意性比较。更明显地，图4示出了依赖于温度T的校正值和校正值近似的曲线图。此处，图4所示的曲线200表示霍尔传感器100的实际偏移曲线，实际偏移曲线在工作期间通常不再是可访问的。除了霍尔传感器100的该实际偏移曲线之外，在图4中此外指示了第一近似直线210，该直线210的曲线是在温度T0处的系列测试中由绝对值AW和温度系数TK来确定的。从而近似直线210表示第一温度范围215-1内近似校正值曲线240的第一子段240-1。基于已知的或预定的绝对值AW和温度系数TK的该起点，则可以在不同温度处确定其它温度系数TK2、TK3、...，以仿真或近似偏移曲线200。

例如当温度超过阈值温度T_g＝T₀+ΔT并从而离开第一温度范围215-1时，在之前描述的方法中可以在相应的温度值T1(第一参数值)处确定霍尔传感器100的第一测量信号值MW1。随后，通过控制加热元件140，可以将温度升高另一个值，例如该另一值相对于温度值ΔT而言是小的，以便在作为第二参数值的该温度值T2处检测第二(测量)信号值MW2。利用温度T1处的第一测量值MW1和温度T2处的第二测量值MW2，根据下述等式得到在大于(T₀+ΔT)的温度处在第二温度范围215-2内的第二温度系数：

$\mathrm{TK}1=\frac{\mathrm{\ΔMW}}{\mathrm{\ΔTEMP}}=\frac{\mathrm{MW}1-\mathrm{MW}2}{T1-T2}---\left(2\right)$

相应近似直线的梯度与校正值近似曲线240的子段240-2的一样。

从而同样如图4所示，例如，可以通过在温度T_g＝(T₀+ΔT)处使近似直线210和第二近似直线220连续相接，基于第二温度系数TK2来确定校正值近似曲线的第二子段240-2。通过采用在温度T₀-ΔT以下的温度T处的第三温度范围215-3(第三参数范围或另一参数范围)进行类似的处理，可以建立或确定逐段确定的、校正值近似曲线240的第三子段240-3，该第三子段240-3在图4中被示为第三近似直线230。此处，温度(T₀-ΔT)和(T₀+ΔT)之间的温度范围表示第一温度范围或第一参数范围，而在第一提到的温度值以下的温度范围或在第二提到的温度值以上的温度范围分别表示第二温度范围和第三温度范围，使用第二温度范围和第三温度范围来仿真霍尔传感器100的偏移。在图4中，使用作为分段校正值近似曲线240的三条直线来用黑体强调该偏移仿真。

此外，图4示出了基于偏移仿真240的在使用之前描述的方法进行校准之后的残余偏移的曲线250，该曲线250示出了在温度(T₀+ΔT)以上和温度(T₀-ΔT)以下的温度范围内实现的改进。从而，在这两个区间中，残余偏移曲线250相对于在(T₀-ΔT)和(T₀+ΔT)之间的第一温度范围内的曲线清晰地急变，这说明了传感器100的精度的提高。

温度系数TK(此处是温度系数TK1)的这种芯片上校准的基础是可切换热源140。使用该可切换热源140，可以在工作期间将霍尔传感器加热。当已知温度差异ΔTEMP和测量值差异ΔMW时，可以确定温度系数。

已经提到过的有利优点是：在通过图4描述的本发明的实施例中，在无场的空间中仅必须测量绝对值AW。与绝对值AW不同，可以在应用磁场的情况下测量温度系数TK、TK1、TK2，这是由于温度系数TK、TK1、TK2(在良好的近似下)与相应的电流测量值无关。根据霍尔传感器100的具体实现方式和应用，此处可以在由加热元件140进行温度改变期间将传感器100外露于恒定磁场或至少平均值不改变的磁场。从而，例如在磁场在恒定磁场值周围周期性地改变的情况中，还可以基于在这种变化磁场的周期上的积分来确定第一和第二测量信号值。

如已经在图4所示的实施例中说明的，当然可以使用包括相应子段在内的多于两个温度范围或参数范围来仿真校正值曲线。基本上，测量或确定的温度系数TK越多，则仿真越精确并且发生残余偏移的可能性越低。

因此结合图3和4描述的本发明的实施例表示使用相应温度系数TK的芯片上确定来对霍尔传感器100中的温度相关偏移的自动校准。除了如在图3中所示的本发明的实施例中一样使用加热元件140之外，任何其它电路部件(即，甚至第一传感器元件110或霍尔传感器110本身)可以用作可切换热源。例如，霍尔传感器元件110中的消耗功率例如越高，在相应霍尔传感器中的加热越快。可以相应地更快地确定一个或若干温度系数。基本上，例如可以通过断开电路部件来相对于正常工作期间(正常工作模式或状态)的温度值而降低霍尔传感器元件的温度。在该情况中，必须记住使用等式(2)或确定温度系数，在该情况中考虑温度改变的相应标记。这意味着在该情况中，必须提供负温度改变。除了使用加热元件之外(例如，电阻器或其它可切换热源)，还可以通过增大或减小传感器、传感器设备、传感器元件或电路的其它部分的功率来引起温度改变。当然，此处还可以使用冷却元件，比如Peltier元件。

如已经讨论的，当校正测量值或逐段确定参数相关校正值近似曲线时，可以使用除了温度之外的不同参数。除了温度之外，例如可以使用压力、机械变形或依赖于环境或操作的其它参数。这些其他参数的示例是电压、电流以及化学环境参数(比如环境的氧气含量)。

当之前提到的一个或若干参数对传感器、传感器设备或相应的传感器元件本身有影响时，可以通过相应的传感器元件来确定该参数并且经由另一个参数来直接或间接地影响该参数，可以使用本发明的实施例来执行参数相关校正值近似曲线的相应的逐段确定。在对传感器、传感器设备或传感器元件本身造成压力或另一机械影响的情况中，例如可以将压电元件用作参数改变装置140。

除了使用图4中描述的近似直线之外，还可以使用其它函数关系来在形式上描述校正值近似曲线的参数相依性。如之前已经讨论的，一般绝对校正值是不可访问的，然而可以使用从子段确定的参数系数和其它校正值近似来建立对无法得到的真实校正值曲线加以仿真的数学函数或函数关系。还可以在校正值近似曲线的子段中使用相应的公式和数学关系。使用测量信号值MW1(第一测量信号值)和MW2(第二测量信号值)，可以基于等式(1)来确定相应参数范围215中的参数系数pK，其中，测量信号值MW1(第一测量信号值)和MW2(第二测量信号值)是通过使用两个参数值p1(第一参数值)和p2(第二参数值)来确定的，至少参数值p1在参数范围215中。基于这些参数系数pK，可以利用多项式函数、有理函数(两个多项式表达式的商)、指数函数、双曲线函数、谐函数或相应函数的其他组合来描述校正值近似曲线的子段。

在N阶多项式表达式的情况中，N是正整数，将更详细地说明这一点。多项式表达式基于下述的表达式：

$f\left(p\right)=\underset{k=0}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{a}_k\·p^k---\left(3\right)$

p是参数值，f(p)是在参数值p处的多项式表达式的值，a_k是实值系数，k是0到N范围内的整数。在将子段描述为直线(N＝1)的情况中，必须针对每一个子段设置两个参数(a₀，a₁)。因此，在直线的情况中，将对子段的相应曲线应用两个条件。在抛物线的情况中(N＝2)，将相应地设置包括三个条件在内的三个参数。一般来说，在N阶多项式表达式的情况中，将对每一个子段应用(N+1)个条件，这是由于必须为每一个子段确定相同数目的参数。此处，在每一个参数范围中，根据等式(1)参数系数满足至少一个条件。根据要确定的多项式表达式的其它系数的数目，例如将对独立子段相对于彼此的接续性、独立子段在所述子段所基于的参数范围的相应边界处和/或相对于初始校正值(作为多项式曲线的绝对值)的可微性，应用其他条件。关于相应多项式或函数关系的更高阶导数，还可能需要连续性或可微性作为(其他)边界条件。

在本描述中，连续性和可微性是数学意义上的，不考虑由噪声、量化效应或限制解析度的其他效应引起的相应跳跃。换言之，这意味着在逐段确定的参数相关校正值近似曲线中，或甚至在独立的参数范围内，参数相关校正值近似曲线的子段在以下情况下是连续的：对于每个校正值近似值的相应参数范围的所有参数，对于该值周围的所有(数学上可定义的)区间，存在包括相应参数值的另一(数学上可定义的)区间，使得对于该另一区间内的所有参数值而言相应的校正值近似值在第一区间内。此处，如前面在关于噪声、解析度或量化来说明的限制可能导致将相应区间的数量限制为小值或大值。以此类推，在本描述中，此处可微性意味着校正值近似曲线或其子段的(数学可定义)导数的连续性。当不能以实际可行的方式来定义该数学可定义导数时，在本描述中，将术语可微性扩展到相应的微分曲线，其中考虑相邻参数的参数值和校正值近似值的差异。之前关于噪声、解析度和量化的讨论的评论在此处也成立。

在图4所示的考虑阶数(多项式的阶数N＝1)的实施例的情况中，从而例如可以由下述等式来描述校正值近似曲线的第一分段

f₁(p)＝pk₁·(p-p₀)+f₀         (4)

其中，与图4所示的实施例不同，采取参数p而不是温度T。此处，f₁(p)是采用参数值p的情况下第一分段的值，pk₁是第一参数系数，p₀是初始参数值，其中在相应传感器100的系列测试中确定校准测量和/或测试测量中的初始校正值f₀。如果参数值p超过关于参数值的阈值p_g并从而改变到第二参数范围(在该范围上定义或待定义校正值近似曲线的第二分段)中，基于之前讨论的当前要确定的参数的两个条件，必要性导致定义与校正值近似曲线相关的两个边界条件并从而确定相应的参数。在采用参数边界值p_g的两个直接相邻的参数范围的情况中，利用两个测量值MW1、MW2以及参数值p1、p2，根据等式(1)的相应应用，可以基于斜率和/或参数系数来确定根据等式(3)(N＝1)的通用阶数公式的系数。第二边界条件与直线的系数相关，除此之外还可以要求总体校正值近似曲线的连续性。基于独立分段的多项式描述，在独立参数范围内容易满足该要求。从而，可以基于校正值近似曲线的两个分段之间的边界参数值p_g处的连续性要求来确定直线的第二系数。从而，对于第二分段来说，下面得到：

f₂(p)＝pk₂·(p-p_g)+pk₁·(p_g-p_o)+f_o    (5)

其中，pk₂是根据等式(1)确定的第二参数范围的第二参数系数，f₂(p)是针对在第二分段所基于的第二参数范围中的参数值p的第二分段值。

备选地，在本发明的其它实施例中当然可以设置与直线的系数相关的另一第二条件。也可以例如要求表示第二分段(被外推的)直线还应当在初始参数值p₀的情况下通过初始校正值f₀。在该情况中，取代等式(5)的，基本上将得到与等式(4)相应的等式，在该等式中取代f₁(p)的是第二分段f₂(p)，取代第一参数系数pk₁的是第二参数系数pk₂。

这样，不仅可以定义逐段确定的参数相关校正值近似曲线的两个分段。还可以如图4所示引入具有基本分段的很多参数范围。根据所使用的支持独立分段的函数关系，从而校正值近似曲线的遍历(traverse)和/或多项式描述(逐段的)作为整体结果。在使用连续且可微的校正值近似曲线的情况中，类似地，(如果适用的话)同样可以得到在相应参数范围的边界处可微的“平滑”曲线。通过使用抛物线(多项式阶数N＝)函数关系可以实现这种实现方式。

除此之外，根据本发明的实施例的具体实现方式，显然可以限制校正值近似曲线的不同参数范围和相关分段的数目。从而可以建议例如不将最大容许工作参数范围和/或参数范围分为多于50、30、20或10个参数范围，例如以节省存储器空间、保证高效实现或限制校准进程的数目。换言之，在本发明的一些实施例中，最大容许参数范围最多可被分为校正值近似曲线的预定数目的独立参数范围和相关分段，其中该预定数目典型地是大于2的自然数。

除此之外，在本发明的实施例中，还存在补偿老化效应的可能性。为此，可以实现触发条件，触发条件导致参数相关校正值近似曲线的相应的逐段确定。这样，例如可以以规则的间隔(即，例如当经过预定的时间周期时、当接通传感器或每第n次接通传感器时)来执行逐段确定参数相关校正值近似曲线的方法，其中n是大于或等于1的整数。根据在此刻出现的参数值，则根据所述方法，可以确定校正值近似曲线的第二分段，这可以使得将最大可访问参数范围更精细地分为若干参数范围。除此之外，在本发明的其它实施例中，还可以调整或重新校准预定的第一参数系数(如果适用的话)，只要预定的第一参数系数存储在相应地包含于传感器100中的存储器中，其中该传感器100使得能够重写入和/或存储该值。从而，例如处理电路120可以将这些值存储在非易失性存储器中，在非易失性存储器中这些值经受老化并且可以存取这些值以用于校准。该非易失性存储器是例如闪存存储器、EEPROM存储器(电可擦写只读存储器)。然而如果传感器100处于其“正常传感器寿命”中时(典型地不与电源分离)，还可以用易失性存储器来替代非易失性存储器的实现。如果新确定了第一参数系数，则同样可以确定其它分段(只要需要)以进一步满足连续性或其它边界条件(如果适用的话)。

具体参照图3和4，尽管以具有单个霍尔传感器元件110的霍尔传感器100的形式描述了本发明的实施例，然而本发明的实施例不限于具有单个传感器元件的传感器或霍尔传感器100。在其它实施例中，从而还可以使用若干霍尔传感器元件来替代图3所示的单个霍尔传感器元件110。可以以串联、并联电路或更复杂的电路的形式将这些霍尔传感器元件互连。此外，还可以将不同(霍尔)传感器类型互连。

此外，本发明的实施例不限于霍尔传感器。因此，可以使用其它磁场传感器，例如任何磁阻传感器(xMR传感器)，即，例如AMR传感器(各向异性磁阻)、GMR传感器(巨磁阻)、TMR传感器(隧道磁阻)或EMR传感器(特殊磁阻)。但是在本发明的实施例的范围内，还可以使用其它传感器，例如压力传感器、加速度传感器或响应于机械、电子、辐射条件或物理效应的传感器。除此之外，相应的传感器100还可以是响应于化学或生物效应和过程的传感器。

在本发明的不同实施例中，例如传感器100可以借助于处理电路120通过以下方式将从第一传感器元件110接收到的测量信号转换成传感器100的输出信号：基于校正值近似曲线，根据第二传感器元件130的参数信号来对所述输出信号进行校正。为此，在参数信号的相应参数值中，利用校正值近似曲线的值，通过加法和/或减法、乘法或者还通过除法来改变第一测量元件110的测量信号中包括的测量值。因此例如可以执行偏移量校正和/或扩缩矫正。

除此之外，本发明的实施例还以集成电路的形式来实现，以使用独立的不连续电子和电路元件的独立实现方式来实现，或者以这两种技术的组合来实现。除此之外，还可以基于模拟和/或数字信号处理来执行本发明的实施例。根据相应的实现方式，从而例如可以实现模拟/数字转换器、数字滤波器以及可能的数字/模拟转换器。此外，本发明的不同实施例可以包括模拟前置放大器、放大器、电子滤波器和其它模拟组件。

除此之外，还可以在更大的集成电路中或者以独立传感器IC的形式来实现本发明的实施例。也可以在所谓ASIC(特定用途集成电路)中实现，ASIC根据应用领域包括独立的处理器电路或处理器。在该情况中，例如可以用软件或固件来实现逐段确定参数相关校正值曲线的方法的实施例或本发明的其他实施例，然后该软件或固件在处理器或处理电路上运行。这种方式的示例是智能传感器，将该智能传感器被制造为具有相应传感器、传感器元件和/或传感器设备的ASIC或IC。

从而，本发明的实施例例如使得可以实现关于霍尔传感器的偏移减小，这在具有高温度要求的汽车领域(在汽车领域中的应用)中可能是感兴趣的。当然可以将上面解释的上述功能(具体地关于霍尔传感器100的)应用于具有温度相关或参数相关偏移的任何类型传感器。从而，温度相关或参数相关偏移的自动校准可能发生于具有相应偏移的任何类型的传感器。

根据情况，可以以硬件或软件来实现本发明方法的实施例。可以在数字存储介质上实现，具体地在具有电可读取控制信号的软盘、CD或DVD中实现，所述电可读取控制信号可以与可编程计算机系统合作以执行本发明方法的实施例。一般来说，本发明的实施例还针对一种计算机程序产品和/或软件程序产品和/或在机器可读取载体上存储有程序代码的程序产品，所述程序代码用于当在计算机或处理器上运行该软件程序产品时执行本发明方法的实施例。换言之，因此可以将本发明的实施例实现为计算机程序和/或软件程序和/或具有程序代码的程序，所述程序代码用于当在处理器上运行程序时执行方法的实施例。此处处理器可以由计算机、芯片卡(智能卡)、ASIC、智能传感器或其他集成电路来构成。

Claims (22)

1.一种针对传感器设备(100)的测量信号校正来逐段确定参数相关校正值近似曲线(240)的方法，其中，关于初始参数值(p₀)而给定初始校正值(AW)和第一参数系数(PK1)，所述校正值近似曲线(240)包括基于初始校正值(AW)和第一参数系数(PK1)的、针对第一参数范围(215-1)的第一分段(240-1)，所述方法包括：

当第一参数值(P1)满足预定的条件或触发条件得以满足时，利用与传感器设备(100)相关联的第一参数值(P1)来确定第一测量信号值；

改变与传感器设备相关联的第一参数值(P1)以获得与所述传感器设备相关联的第二参数值(P2)；

利用第二参数值(P2)来确定第二测量信号值；以及

考虑第一参数值(P1)和第二参数值(P2)、第一测量信号值和第二测量信号值以及初始校正值(AW)，基于对针对第二参数范围(215-2)的、校正值近似曲线(240)的第二分段(240-2)加以描述的函数关系，来确定所述第二分段(240-2)，

其中，确定校正值近似曲线(240)的第二分段(240-2)，使得第一参数范围(215-1)与第二参数范围(215-2)相邻；以及

校正值近似曲线(240)的第一分段(240-1)和第二分段(240-2)彼此连续地相邻。

2.根据权利要求1所述的方法，在所述传感器设备(100)的运行期间执行该方法。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，针对另一参数范围(215-3)确定校正值近似曲线(240)的另一分段(240-3)，使得所述另一参数范围(215-3)与第一参数范围(215-1)或第二参数范围(215-2)相邻。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，确定校正值近似曲线(240)的所述另一分段(240-3)，使得所述另一参数范围(215-3)与第一参数范围(215-1)相邻，所述方法还包括下列步骤：

针对所述另一参数范围(215-3)的另一第一参数值确定另一第一测量信号；

改变所述另一第一参数值以获得另一第二参数值；

利用所述另一第二参数值来确定另一第二测量信号；以及

考虑所述另一第一参数值和所述另一第二参数值、所述另一第一测量值和所述另一第二测量值以及第一分段(240-1)，基于对针对所述另一参数范围(215-3)的、校正值近似曲线(240)的所述另一分段(240-3)加以描述的函数关系，来确定所述另一分段(240-3)，使得校正值近似曲线的所述另一分段(240-3)与第一分段(240-1)连续地相邻。

5.根据权利要求3所述的方法，其中，确定所述校正值近似曲线(240)的所述另一分段(240-3)，使得所述另一参数范围(215-3)与第二参数范围(215-2)相邻，所述方法还包括下列步骤：

针对所述另一参数范围(215-3)的另一第一参数值确定另一第一测量信号；

改变所述另一第一参数值以获得另一第二参数值；

确定所述另一第二参数值中的另一第二测量信号；以及

考虑所述另一第一参数值和所述另一第二参数值、所述另一第一测量信号值和所述另一第二测量信号值以及第二分段(240-2)，基于对针对所述另一参数范围(215-3)的、校正值近似曲线(240)的所述另一分段(240-3)加以描述的函数关系，来确定所述另一分段(240-3)，使得校正值近似曲线(240)的所述另一分段(240-3)与第二分段(240-2)连续地相邻。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，使用温度值或压力值作为参数值。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，当第一参数值不在第一参数范围内时，满足所述预定的条件。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，通过接通传感器设备(100)或在接通传感器设备(100)之后，满足所述触发条件。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，基于下述函数关系来描述校正值近似曲线(240)的第一分段(240-1)或第二分段(240-2)：

$f\left(p\right)=\underset{k=0}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{a}_k\·p^k$

其中，p是参数值，f(p)是在所述参数值p的情况下校正值近似曲线的第一段或第二段的值，N是指示多项式的阶数的正整数，a_k是依赖于k的实常数，k是0和N之间的整数。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，N＝1、2或3。

11.根据权利要求1所述的方法，其中，基于下述函数关系来描述校正值近似曲线的第一段：

f₁(p)＝pk₁·(p-p₀)+f₀

基于下述函数关系来描述校正值近似曲线的第二段：

f₂(p)＝pk₂·(p-p_g)+pk₁·(p_g-p_o)+f_o

其中，p是参数值，f₁(P)是在所述参数值p的情况下校正值近似曲线的第一段的值，f₂(p)是在所述参数值p的情况下校正值近似曲线的第二段的值，pk₁是第一参数系数，f₀是初始校正值，pk₂是基于第一参数值、第二参数值、第一测量信号值以及第二测量信号值的第二参数系数，p_g是阈值参数值，其中，校正值近似曲线的第一段所基于的参数范围与校正值近似曲线的第二段所基于的参数范围相邻。

12.根据权利要求1所述的方法，其中，改变第一参数值的所述步骤包括：控制加热元件(140)，控制冷却元件(140)，控制压力元件(140)，增大传感器设备、传感器设备(100)的传感器元件(110)或传感器设备(100)的一部分的供电，或减小传感器设备(100)、传感器设备(100)的传感器元件(110)或传感器设备(100)的一部分的供电。

13.根据权利要求1所述的方法，其中，所述参数是温度，所述传感器设备是霍尔传感器设备(100)，所述初始校正值(AW)是初始温度值T₀，所述第一参数系数(PK1)是第一温度系数(TK)，所述第一参数范围(215-1)是第一温度范围(215-1)，所述第二参数范围(215-2)是第二温度范围(215-2)，所述第一参数值(P1)是第一温度值，所述第二参数值(P2)是第二温度值。

14.一种传感器设备(100)，包括：

第一传感器元件(110)，用于提供测量信号；

第二传感器元件(130)，用于提供参数信号；以及

处理电路(120)，耦合至第一传感器元件(110)和第二传感器元件(120)，被实现为检测来自第一传感器元件(110)的测量信号和来自第二传感器元件(120)的参数信号，其中，

所述处理电路(120)还被实现为：当第一参数值满足预定的条件或触发条件得以满足时，利用与传感器设备(100)相关联并且与第一参数信号相对应的第一参数值来确定第一测量信号；

所述处理电路(120)还被实现为：改变与传感器设备(100)相关联的第一参数值以获得与传感器设备(100)相关联并且与第二参数信号相对应的第二参数值；

所述处理电路(120)还被实现为：利用第二参数值来确定第二测量信号值；以及

所述处理电路(120)还被实现为：考虑第一参数值和第二参数值、第一测量信号值和第二测量信号值、初始校正值(AW)，基于对第二参数范围中校正值近似曲线的第二分段(240-2)加以描述的函数关系，来确定所述第二分段(240-2)，

其中，第一参数范围(215-1)中校正值近似曲线(240)的第一分段(240-1)基于所述预定的初始校正值(AW)以及第一预定的参数系数(TK)；

确定校正值近似曲线(240)的第二分段(240-2)，使得第一参数范围(215-1)与第二参数范围(215-2)相邻；以及

校正值近似曲线(240)的第一分段(240-1)和第二分段(240-2)连续地相邻。

15.根据权利要求14所述的传感器设备(100)，其中，处理电路(120)被实现为：通过增大传感器设备(100)、第一传感器元件(110)、第二传感器元件(130)或传感器设备(100)的一部分的供电，或通过减小传感器设备(100)、第一传感器元件(110)、第二传感器元件(130)或传感器设备(100)的一部分的供电，来引起第一参数值的改变。

16.根据权利要求14所述的传感器设备(100)，还包括耦合至处理电路(120)的附加参数改变装置(140)，其中处理电路(140)还被实现为向所述参数改变装置提供信号以引起第一参数值的改变。

17.根据权利要求16所述的传感器设备(100)，其中，参数改变装置(140)被布置为与第一传感器元件(110)相邻，以使得能够产生关于第一传感器元件(110)的参数改变。

18.根据权利要求16所述的传感器设备(100)，其中，参数改变装置(114)包括加热元件、压电元件、冷却元件或Peltier元件。

19.根据权利要求14所述的传感器设备(100)，其中，第一传感器元件(110)包括霍尔传感器。

20.根据权利要求14所述的传感器设备(100)，其中，第二传感器元件(130)包括温度传感器、PTC电阻元件、NTC电阻元件、压力传感器元件或压电元件。

21.根据权利要求14所述的传感器设备(100)，其中，处理电路(120)还被实现为基于测量信号来输出输出信号，其中按照校正值近似曲线根据参数信号中包括的参数值来校正所述输出信号。

22.根据权利要求14所述的传感器设备，其中，所述传感器设备(100)是一种霍尔传感器设备(100)，所述第一传感器元件(110)是霍尔传感器元件(110)，所述第二传感器元件(130)是温度传感器元件(130)，并且，实现所述处理电路(120)，使得所述参数是温度，所述初始校正值(AW)是初始温度值(T₀)，所述第一参数系数(PK1)是第一温度系数(TK)，所述第一参数范围(215-1)是第一温度范围(215-1)，所述第二参数范围(215-2)是第二温度范围(215-2)，所述第一参数值(P1)是第一温度值，所述第二参数值(P2)是第二温度值。

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