CN102947700A - 用于湿度传感器的测试方法及其传感器模块 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于运行传感器模块（100）的方法，该传感器模块具有用于获取相对空气湿度的湿度传感器（110），其中借助于湿度传感器（110）获取（200）至少一个用于相对空气湿度的第一测量值。根据本发明，借助于调温装置（120）来改变（210）在湿度传感器（110）区域中的环境温度，在改变（210）湿度传感器（110）区域中的环境温度之后，借助于湿度传感器（110）获取至少一个用于相对空气湿度的第二测量值，并且根据所述第一和第二测量值推断出湿度传感器（110）的按规定运行和/或运行状态。

Description

用于湿度传感器的测试方法及其传感器模块

技术领域

本发明涉及一种用于运行传感器模块的方法，该传感器模块具有用于获取相对空气湿度的湿度传感器，其中借助于湿度传感器获取至少一个用于相对空气湿度的测量值。

另外本发明涉及一种相应的传感器模块。

发明内容

本发明的目的是，以下述方式改进开头所述类型的方法和传感器模块，使得能够得到关于运行状态的精确信息。

所述目的在开头所述类型的方法方面根据本发明以如下方式来实现，借助于调温装置来改变在湿度传感器区域中的环境温度，在改变湿度传感器区域中的环境温度之后，借助于湿度传感器获取至少一个用于相对空气湿度的第二测量值，并且根据第一和第二测量值推断出湿度传感器的按规定运行和/或运行状态。

根据本发明的原理基于有目的地“决定”湿度传感器的重要的运行条件，即环境温度。根据申请人的尝试，根据技术人员已知的热力学规律，在湿度传感器的区域中相对空气湿度随环境温度改变。由此有利地实现了，在环境温度改变前后对基于本发明方法的范围检测出的相对空气湿度测量值进行检查，湿度传感器是否实际上显示出与温度改变相对应的相对空气湿度改变。

特别是根据一种实施方式，当用于相对空气湿度的第一和第二测量值不相差至少一可预定的——优选根据温度改变选择的——差值时，可以推断出湿度传感器故障。

尤其优选根据另一种实施方式，在获取第二测量值之前，通过调温装置来提高在湿度传感器的区域中的环境温度。这需要特别少的结构成本来用于例如形式为热电阻的调温装置。替代或附加于此，在合适设置的情况下调温装置还能使湿度传感器区域中的环境温度降低，例如借助于珀尔贴元件实现。同样可考虑，以在两个方向上的温度改变多次实施本发明方法。在湿度传感器区域中的环境温度的改变在此特别是理解为包围湿度传感器的介质、例如空气的温度的改变。

在本发明的另一种尤其有利的实施方式中，其中传感器模块具有空气量传感器，可以有利地规定，空气量传感器的加热元件作为调温装置用于改变在湿度传感器的区域中的环境温度。为此需要加热元件和湿度传感器相对彼此这样地结构化地布置，使得借助于加热元件能有目的地影响湿度传感器的环境温度。如果空气量传感器或其加热元件能与其余传感器模块或者是湿度传感器分开地被控制或者是被供电，可以有利地提出，使空气量传感器或其加热元件选择性地被激活和/或去激活，以改变在湿度传感器区域中的环境温度。

例如构造成热膜空气量传感器的空气量传感器通常具有加热装置，其构造用于按本身已知方式来加热空气量传感器的其它部件。通过在本发明方法的范围内使热膜空气量传感器去激活，据此可以有利地在湿度传感器的周围引起温度改变、即冷却，其通过比较在不同温度下的不同相对空气湿度测量值来检查湿度传感器的功能。

本发明目的的另一种解决方案通过根据权利要求6的方法给出。在该方法中，除了用于相对空气湿度的测量值之外还获取在湿度传感器的区域中的温度和空气压力。根据该温度和空气压力获取用于在湿度传感器区域中的空气绝对含水量的至少一个限值，其基于热力学定理不能被超出。同样可考虑替代地获取用于在湿度传感器区域中的空气绝对含水量的上、下限值。根据本发明还可以有利地根据用于相对空气湿度的测量值和用于空气绝对含水量的一个或多个限值来推断出湿度传感器的按规定运行和/或运行状态。也就是说，如果例如通过湿度传感器输出的相对空气湿度与根据本发明由温度和空气压力获取的绝对含水量理论限值相矛盾，则可以有利地推断出湿度传感器故障或其它涉及的传感器（空气压力，温度）故障。

作为本发明目的的另一中解决方案，给出了根据权利要求7所述的传感器模块。

其它有利的实施方案是从属权利要求的主题。

附图说明

本发明的其它优点、特征和细节由以下对附图中所示的本发明的不同实施例的说明得出。在此在权利要求书中和说明书中提到的特征可以分别单独地应用或以任意组合应用，这一点对本发明是重要的。

附图中：

图1示意性示出了带有湿度传感器的传感器模块的第一实施方式的简化框图，

图2示意性示出了根据图1的湿度传感器的运行方法的实施方式的简化流程图，

图3示意性示出了传感器模块的另一种实施方式的简化框图，和

图4示意性示出了根据图3的传感器模块的运行方法的实施方式的简化流程图。

具体实施方式

图1示意性地示出传感器模块100，其例如在机动车辆领域中用于获取相对空气湿度。传感器模块100具有测量通道102，为湿度测量的目的而使气态介质104穿过该测量通道。

如图1所示，湿度传感器110设置在测量通道102的区域中并且设计用于检测穿过测量通道102的介质104的相对空气湿度。除了湿度传感器110，传感器模块100还具有调温装置120，该调温装置设计用于：改变、例如降低和/或提高在湿度传感器110的区域中的环境温度。调温装置120可以使待测介质（空气104）相应地升温或冷却。

图2示出了用于传感器模块100的运行方法的一种实施方式的简化流程图。在第一步骤200中，借助于湿度传感器110获取至少一个用于空气104（图1）的相对空气湿度的第一测量值。在接下来的步骤210中，借助于调温装置120改变、例如提高在湿度传感器110的区域中的环境温度。通过提高环境温度原则上可以使在湿度传感器110的区域中的气态介质104含更大量的水蒸汽，在测量通道102中、特别是在湿度传感器110的区域中，介质104的绝对含水量并不因通过调温装置120引起的升温而改变。其结果是，根据热力学定理相对空气湿度降低。

在第三步骤220（图2）中借助于湿度传感器110获取至少一个用于相对空气湿度的第二测量值。在接下来的步骤230中，对用于相对空气湿度的第一和第二测量值进行分析，其目的是推断出湿度传感器110的运行状态或者是按规定运行或故障。

该分析230可以例如涉及对这两个空气湿度测量值求差，并且在用于相对空气湿度的第一、第二测量值彼此并不相差至少一可预定的差时，则可以推断出湿度传感器110的故障。也就是说，在这种情况下尽管根据本发明改变210在湿度传感器110区域中的环境温度，但湿度传感器110给出不与温度改变相应的相对空气湿度改变。该可预定的差优选根据温度改变来选择。

如果在步骤230中观察到的这两个用于相对空气湿度的测量值的差在考虑适合的热力学关系的情况下足够好地对应于根据本发明通过调温装置120引起的环境温度改变，则推断出湿度传感器110按规定运行。

在另一种尤其有利的实施方式中，与图1相比，传感器模块100除湿度传感器110外还具有空气量传感器120a。特别是对于构造成热膜空气量传感器的空气量传感器来说，空气量传感器120a具有集成的加热元件120a'。依据本发明的另一方面，可以有利地将空气量传感器120a的加热元件120a'用于，改变在湿度传感器110的区域中的环境温度。这一点可以例如通过有目的地激活或者说去激活空气量传感器120a或者说其加热元件120a'来实现。

在空气量传感器120a的一种相应的实施方案中，据此可以有利地不必在传感器模块100中设置分离的调温装置120。

如果传感器模块100根据图1如上所述地具有热膜空气量传感器120a，则传感器模块100可以在正常工作中运行，其中空气湿度借助于湿度传感器110获取并且空气流量借助于空气量传感器120a获取。在该正常运行中，不对传感器模块100或者是其湿度传感器110进行诊断。为了在应用根据本发明的原理的情况下实施对湿度传感器110的诊断，却可以在正常运行期间对激活的空气量传感器120a或者是其加热元件120a'为了根据本发明的诊断过程而去激活，这一点导致在湿度传感器110的区域中的环境温度降低。在环境温度这样地降低期间，依照上文参照图2所述的方法通过湿度传感器110获取用于相对空气湿度的第二测量值。该第二测量值与此前、即在空气量传感器120激活且相应地提高湿度传感器110环境温度的情况下获取的、用于相对空气湿度的测量值一起被分析，见步骤230。

如果设有必要时在传感器模块100中含有的调温装置120，该调温装置能使环境温度提高也能使之降低，则根据本发明的方法也可以有利地应用在其它的环境温度范围中，由此能够实现湿度传感器110的工作范围的详细诊断。

为了监测或调节调温过程210，传感器模块100还可以具有温度传感器和相应的控制电子装置（未示出）。

图3示出传感器模块100a的另一种有利实施方式，该传感器模块具有用于获取穿过测量通道102的气态介质104的相对空气湿度的湿度传感器110。

传感器模块还具有用于获取在测量通道102中的空气压力的空气压力传感器130以及用于获取穿过测量通道102的介质104的温度的温度传感器140。

在根据图3的传感器模块100a中，可以执行下面参照根据图4的流程图描述的诊断方法。

在第一步骤300中，借助于湿度传感器110获取用于相对空气湿度的测量值。同时借助于空气压力传感器130获取空气压力，并且借助于温度传感器140获取在测量通道102中的环境空气104的温度。在接下来的步骤310中，在应用已知的热力学关系的情况下，例如借助于特性曲线获取用于在湿度传感器110的区域中的气态介质104的绝对含水量的至少一个限值。也可以获取用于气态介质104的绝对含水量的上、下限值。所述限值例如还可以在应用特性曲线或类似物的情况下获取。

在步骤320中，根据用于相对空气湿度的测量值和用于空气104的绝对含水量的限值推断出湿度传感器110的运行状态和/或按规定的运行或故障。也就是说，如果由湿度传感器110提供的用于相对空气湿度的值与在步骤310中获取的、与测量通道102中的温度和空气压力相关的绝对含水量相矛盾，便能推断出相关部件110、130、140中的至少一个故障。

上面参照图1和3描述的诊断原理可以有利地还彼此组合。为此根据图3的传感器模块100a可以例如增设有调温装置120（图1）或者是实现调温装置120的功能性的空气量传感器120a。

Claims (9)

1. 用于运行传感器模块（100）的方法，所述传感器模块具有用于获取相对空气湿度的湿度传感器（110），其中借助于所述湿度传感器（110）获取（200）至少一个用于相对空气湿度的第一测量值，其特征在于，借助于调温装置（120）来改变所述湿度传感器（110）的区域中的环境温度（210），在改变（210）所述湿度传感器（110）区域中的环境温度之后，借助于所述湿度传感器（110）获取至少一个用于相对空气湿度的第二测量值，并且根据所述第一和第二测量值推断出所述湿度传感器（110）的按规定运行和/或运行状态。

2. 按权利要求1所述的方法，其特征在于，当用于相对空气湿度的第一和第二测量值不相差至少一可预定的差值时，则推断出所述湿度传感器（110）故障。

3. 按上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在获取所述第二测量值之前，通过所述调温装置（120）来提高在所述湿度传感器（110）的区域中的环境温度。

4. 按上述权利要求中任一项所述的方法，其中所述传感器模块（100）具有空气量传感器（120a），其特征在于，所述空气量传感器（120a）的加热元件（120a'）作为调温装置用于改变（210）在所述湿度传感器（110）的区域中的环境温度。

5. 按权利要求4所述的方法，其特征在于，使所述空气量传感器（120a）或其加热元件（120a'）被激活和/或去激活，以改变（210）在所述湿度传感器（110）的区域中的环境温度。

6. 用于运行传感器模块（100）的方法，所述传感器模块具有用于获取相对空气湿度的湿度传感器（110），其中借助于所述湿度传感器（110）获取（200）至少一个用于相对空气湿度的测量值，其特征在于，除了用于相对空气湿度的测量值之外还获取在所述湿度传感器（110）的区域中的温度和空气压力，根据所述温度和空气压力获取用于在所述湿度传感器（110）区域中的空气绝对含水量的至少一个限值，根据用于相对空气湿度的测量值和用于绝对含水量的限值推断出所述湿度传感器（110）的按规定运行和/或运行状态。

7. 传感器模块（100），包括用于获取相对空气湿度的湿度传感器（110），其特征在于，所述传感器模块（100）构造成，借助于所述湿度传感器（110）获取至少一个用于相对空气湿度的第一测量值，借助于调温装置（120）来改变（210）在所述湿度传感器（110）区域中的环境温度，在改变（210）所述湿度传感器（110）的区域中的环境温度之后，借助于所述湿度传感器（110）获取至少一个用于相对空气湿度的第二测量值，并且根据所述第一和第二测量值推断出所述湿度传感器（110）的按规定运行和/或运行状态。

8. 按权利要求7所述的传感器模块（100），其特征在于，所述传感器模块（100）具有空气量传感器（120a），并且所述空气量传感器（120a）的加热元件（120a'）能作为调温装置用于改变（210）在所述湿度传感器（110）区域中的环境温度。

9. 按权利要求7至8中任一项所述的传感器模块（100），其特征在于，除了用于相对空气湿度的测量值之外，还能获取在所述湿度传感器（110）的区域中的温度和空气压力，并且所述传感器模块（100）构造成，根据所述温度和空气压力获取用于在所述湿度传感器（110）区域中的空气绝对含水量的至少一个限值，并且根据用于相对空气湿度的测量值和用于绝对含水量的限值推断出所述湿度传感器（110）的按规定运行和/或运行状态。

Images