CN112119284B - 用于重新校准微机械传感器的方法和可重新校准的传感器 - Google Patents

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Abstract

提供一种用于重新校准传感器的方法，所述传感器具有：微机械的传感器结构，所述微机械的传感器结构具有至少一个可偏转的传感器结构元件(1)，所述至少一个可偏转的传感器结构元件用于探测及转换物理输入参量为电的传感器信号；第一电路装置(5)，所述第一电路装置用于将限定的电测试激励信号施加到所述传感器结构，这导致所述传感器结构元件(1)的测试偏转；第二电路装置(4)，所述第二电路装置用于将所述传感器结构元件(1)的所述测试偏转检测为电传感器响应信号Sel；其中，为所述传感器分配信号处理装置(7)，用于基于至少一个预先确定的初始调整值Cal(0)来校正所述传感器信号，如此选择所述初始调整值，使得在限定的传感器激励下，补偿所述传感器信号与期望传感器信号的由制造决定的偏差。根据本发明的用于重新校准传感器的所述方法包括以下步骤：a)将限定的电测试激励信号施加到所述传感器结构上；b)检测所述相应的传感器响应信号Sel(i)；c)基于传感器响应信号Sel与调整校正值ΔCal之间的预先确定的关系，求取用于所述至少一个初始调整值Cal(0)的调整校正值ΔCal(i)；d)确定用于所述传感器信号的校正的至少一个当前的调整值Cal(i)，其中，所述至少一个当前的调整值Cal(i)的所述确定基于至少一个初始调整值Cal(0)和所求取的调整校正值ΔCal(i)进行。根据本发明，所述传感器的信号处理装置设计用于：访问预先确定的所存储的传感器响应信号Sel和用于至少一个初始调整值Cal(0)的调整校正值ΔCal之间的关系；基于所述至少一个初始调整值Cal(0)和所求取的调整校正值ΔCal(i)，确定用于校正所述传感器信号的当前的调整值Cal(i)。

Description

用于重新校准微机械传感器的方法和可重新校准的传感器
背景技术
本发明涉及一种用于重新校准微机械传感器的措施，该微机械传感器的传感器结构包括至少一个可偏转的传感器结构元件，该可偏转的传感器结构元件用于探测及转换物理输入参量为电的传感器信号。
微机械传感器例如可以涉及用于探测加速度或转速的惯性传感器。惯性传感器的传感器结构通常包括至少一个弹簧支承的质量块(seismische Masse)，对该质量块的偏移进行检测。在加速度传感器的情况下，这些偏移直接归因于待检测的加速度。在转速传感器的情况下，出于探测目的，主动地激励质量块以在激励平面中振动。可以将传感器的围绕(平行于激励平面并垂直于激励方向定向的)轴的旋转运动检测为垂直于该激励平面的质量块的偏移，因为这种旋转运动会产生科里奥利力，该力垂直于激励平面地作用在质量块上。尤其当这种惯性传感器要在多于仅一个空间方向上检测加速度或转速时，传感器结构通常不是仅包括一个质量块，而是包括多个质量块，然后多个质量块分别特别灵活地支承在其他空间方向上。
但是，根据本发明的用于重新校准的措施也可以应用于例如微机械磁场传感器和压力传感器。磁场传感器的传感器结构还包括至少一个弹簧支承的质量块。在此，质量块的偏转是由洛伦兹力引起的，该洛伦兹力作用在磁场中的载流导体上。通常在微机械压力传感器的传感器结构内构造有压敏传感器膜，检测该压敏传感器膜的偏转并且将其转换成电传感器信号。
在此所讨论的微机械传感器配备有第一和第二电路装置。第一电路装置用于将限定的电测试激励信号施加到传感器结构，其导致传感器结构元件的测试偏转。借助第二电路装置能够检测传感器结构元件的测试偏转，并将其转换为相应的电信号，该电信号在下文中称为电传感器响应信号Sel。在这一点上应该注意，在一些传感器类型和测试激励信号的情况下，还可以借助电路装置来检测传感器响应信号Sel，电路装置设置用于在传感器运行期间检测传感器信号。
在从实践中已知的一种实现方式中，第一和第二电路装置包括电容器电极，这些电容器电极以合适的方式布置在传感器结构上。在这种情况下，例如可以简单地将限定的直流电压作为测试激励信号施加到第一电路装置的电容器电极上，以便实现传感器结构元件的静电偏转。然后可以非常简单将传感器响应信号Sel检测为第二电路装置的电容器电极之间的电容变化。显然，如果设置相应的第一和第二电路装置，也可以以与电容式不同的方式将限定的电测试激励信号施加到传感器结构，如同可以与电容式不同地检测出传感器响应信号Sel。如此，例如也可以考虑电感式的测试激励和/或电感式地检测传感器响应信号Sel。
此外设置一个信号处理装置，该信号处理装置基于至少一个预先确定的初始调整值Cal(0)(Anfangs-Trimmwert)来校正传感器信号。至少为此目的，将信号处理装置分配给传感器。信号处理装置不一定必须是传感器的组成部分，即位于传感器中。还可以由与传感器物理上分离的信号处理装置来进行以上描述的传感器信号的校正，例如传感器安装在其中的设备的主处理器。
如此选择初始调整值Cal(0)，使得在限定的传感器激励下补偿传感器信号与期望传感器信号的由制造决定的偏差。初始调整值Cal(0)通常在生产线终端(end-of-line)在制造商侧确定。为此，对传感器施加限定的刺激。然后通过分析处理相应的响应信号来确定初始调整值Cal(0)。
如果借助待检测的物理输入参量来刺激传感器并且确定部件单独的(teileindividuelle)的初始调整值Cal(0)，则这些制造商侧的生产线终端调整(End-of-line-Abgleich)特别准确。为此，加速度传感器承受限定的加速度，转速传感器承受限定的旋转运动，磁场传感器承受限定的磁场，并且压力传感器为此被施加限定的压力。该处理方式非常复杂、耗时且昂贵。
德国公开的专利申请DE 10 2009 046 807 A1提出，仅基于电测试激励信号和相应的传感器响应信号进行所提及类型的微机械传感器的生产线端调整。为此，如此选择电测试激励信号，使得相应的传感器响应信号根据传感器结构的与制造过程相关的几何参数(例如层厚度和边缘损失)来反映传感器的敏感度。然后基于传感器响应信号确定传感器的敏感度。为此需要描述电敏感度和物理敏感度之间(即传感器对于电测试激励信号的敏感度与对于物理激励的敏感度之间)的关系的相关性函数。通常，在实际的最终调整之前，唯一地通过对多个相同类型的传感器的测量来求取这种相关性函数，其被称为特征部件。这些特征部件的传感器敏感度的数值分散(Steuung)仅仅基于传感器结构中与由制造决定的偏差，例如层厚度和边缘损耗的波动和/或包装中的偏差。根据DE 10 2009 046 807 A1，然后如此确定的传感器敏感度用于在制造过程的终端调整传感器，即求取用于传感器信号的初始调整值Cal(0)。
如已经提及的，在根据DE 10 2009 046 807 A1确定相关性函数时，仅考虑对表征部分的以下测量：这些测量覆盖与由制造决定的对传感器敏感度的影响。不考虑在生产过程结束之后出现的其他对传感器敏感度的影响，并且因此在校正传感器信号时不补偿这些影响。这尤其符合传感器敏感度的以下变化：由于传感器安装在电路板或其他载体上而出现的变化，或者与老化或环境影响(例如湿度，温度波动等)相关的变化。
发明内容
借助生产线终端调整基本上仅补偿由制造决定的与力求的传感器敏感度的偏差。但是已经表明，所讨论的微机械传感器的敏感度经常不仅与安装相关，也在现场随着使用寿命变化。
本发明基于的任务在于提供一种措施，通过该措施可以在传感器的整个使用寿命中保证所需的传感器敏感度。为此，在此提出所讨论的传感器中的重新校准，可以在生产线终端调整之后并且在传感器运行期间在现场进行该重新校准，使得既能够补偿与安装相关的传感器敏感度漂移，也能够补偿与环境相关以及老化相关的传感器敏感度漂移。
本发明的核心和优点
提出一种用于重新校准在此所讨论类型的微机械传感器的方法，该方法包括以下步骤：
a.将限定的电测试激励信号施加到传感器结构上；
b.检测相应的传感器响应信号Sel(i)；
c.基于传感器响应信号Sel与调整校正值ΔCal之间的预先确定的关系，求取用于至少一个初始调整值Cal(0)的调整校正值ΔCal(i)；
d.确定用于传感器信号的校正的至少一个当前的调整值Cal(i)，其中，基于至少一个初始调整值Cal(0)和所求取的调整校正值ΔCal(i)进行确定至少一个当前的调整值Cal(i)。
在此，i表示重新校准的时刻或涉及第几次重新校准。
重要的是，所提出的重新校准方法必须基于传感器的生产线终端调整，即基于初始调整值Cal(0)，借助该初始调整值来补偿由制造决定的与所力争的传感器敏感度的偏差。在所提出的重新校准方法的范畴中，仅确定用于初始调整值Cal(0)的调整校正值ΔCal(i)，借助该调整校正值考虑在现场的传感器敏感度的变化，即仅在制造过程之后出现的对传感器敏感度的影响参数。
根据本发明的重新校准方法不取决于以哪种方式进行生产线终端调整，即如何求取初始调整值Cal(0)。如在DE 10 2009 046 807 A1中所描述的，该调整可以借助电测试激励信号来进行。同样，也可以基于校准测量来进行该调整，对于该校准测量借助待检测的输入参量的限定的刺激来激励传感器，以便随后通过分析处理相应的传感器信号来求取初始调整值Cal(0)。
为了求取调整校正值ΔCal(i)，根据本发明，将限定的电测试激励信号施加到传感器结构上，以便检测相应的传感器响应信号Sel(i)。传感器响应信号Sel也称为传感器的电敏感度，因为它表示传感器结构对电测试激励信号的敏感度。对于根据本发明的重新校准方法，重要的是确定传感器的电敏感度Sel与传感器的物理敏感度SPh(即传感器结构对于传感器的待检测的输入参量的刺激的敏感度)之间的关系。通过相应的传感器信号表示该物理敏感度SPh。必须预先确定电敏感度Sel和物理敏感度SPh之间的关系。因为借助根据本发明的重新校准应补偿安装相关的和/或传感器敏感度的在使用寿命上的漂移，所以建议使这些确定基于对传感器的测量，这些传感器已经遭受对传感器敏感度造成损害的预期的条件，即例如将传感器安装在电路板上的焊接过程、温度特性和湿度条件等，这些在现场是可以预期的。在任何情况下，用于确定电敏感度Sel与物理敏感度SPh之间的相关性的测量结果都应该以任何合适的形式描绘(借助根据本发明的重新校准应补偿的)影响参数。可以基于对多个相同类型的传感器的测量来凭经验地求取这些相关性。替代地，也可以根据数学模型来确定电敏感度Sel和物理敏感度SPh之间的关系。
根据本发明，基于电敏感度Sel和物理敏感度SPh之间的预先确定的关系来分析处理传感器响应信号Sel(i)，并且确定当前的调整校正值ΔCal(i)。
因此，本发明提出了一种电测试激励信号的新颖应用或设计，其目的是校正传感器敏感度与初始传感器敏感度之间的安装相关的和/或环境相关的和老化相关的偏差。
使用根据本发明的方法还能够以非常高的准确度(即与力求的传感器敏感度有小的偏差)运行这种微机械传感器，该微机械传感器相对容易受到使用寿命应力(Lebensdauerstress)，尤其是机械应力，与温度相关的应力和湿度影响。由此，这种传感器也可以用在具有相对较高的性能要求的传感器应用的范畴中。因此，由于根据本发明的措施，在对传感器结构或传感器封装进行优化时也可以做出折衷，这涉及寿命应力的易受影响性，还有利于其他参数，例如制造成本、耐用性、噪声等。
有利地，以传感器响应信号Sel(i)相对于预先对于测试激励信号确定的部件单独的传感器响应信号Sel(0)的变化ΔSel(i)(即电传感器敏感度ΔSel(i)相对于部件单独的电初始敏感度Sel(0)的变化)为基础，求取调整校正值ΔCal(i)。有利地将该变化定义为
ΔSel(i)＝[Sel(i)-Sel(0)]/Sel(0)
通过参考可以简单地在终端测量的范畴中确定的部件单独的传感器的初始敏感度Sel(0)，能够在确定调整校正值ΔCal(i)时实现较高的准确度。
已经表明，对于在一个传感器批次(Sensorcharge)的使用寿命的敏感度漂移的数值分散相对较小。因此，已经可以相对较好地凭经验地(即基于对相同类型的传感器的大量测量)确定电敏感度Sel或ΔSel和物理敏感度SPh或ΔSPh与调整校正值ΔCal之间的相关性。因此，可以以较高的准确度求取调整校正值ΔCal(i)。
在许多应用中，可以基于基本上线性的关系(即以下形式)来求取调整校正值ΔCal(i)：
ΔCal(i)＝a1*Sel(i)+b1或
ΔCal(i)＝a2*ΔSel(i)+b2，
其中，a1、b1或a2、b2是预先确定的特征常数。在这种情况下，可以非常简单地以特征常数a1、b1或a2、b2的形式存储传感器响应信号Sel或ΔSel与调整校正值ΔCal之间的关系。于是，同样简单的是基于传感器响应信号Sel(i)或ΔSel(i)来计算调整校正值ΔCal(i)。
然而也存在如下的应用：在该应用中，为了实现调整校正值ΔCal(i)的力求的准确度，必须选择其他函数来描述电敏感度Sel或ΔSel与物理敏感度SPh或ΔSPh和调整校正值ΔCal之间的关系。例如，也可以通过高阶函数来近似Sel或ΔSel与物理敏感度SPh或ΔSPh之间的关系。
在这种关系下还应当特别地提及以下函数：该函数在求取调整校正值ΔCal(i)时考虑至少一个其他影响参量Parj。调整校正值ΔCal(i)可以描述为
ΔCal(i)＝f(Sel(i),Parj)或
ΔCal(i)＝f(ΔSel(i),Parj)
在此，能够在终端测量的范畴中预先确定的部件单独的参数以及在传感器运行期间能够当前检测的时变影响参量特别重要，该时变影响参量也被称为实时参数。可预先确定的部件特定的参数例如是电传感器初始敏感度Sel(0)和初始调整值Cal(0)。转速传感器中这种部件特定的影响参量的其他示例是原始敏感度和求积(Quadratur)。在此提及当前的传感器温度作为实时参数的示例。在求取调整校正值ΔCal(i)的过程中，可以相加地、阶乘地和/或指数地考虑所有这些参数Parj。
有利地，可以通过由用户主动触发的启动信号来发动根据本发明的传感器的重新校准。例如，如果要在安装传感器之后甚至在投入运行之前在终端设备中进行重新校准，则此功能很有意义。
在许多应用中也证明为有利的是，通过至少一个限定的传感器事件发动重新校准。例如，当转速传感器处于静止位置并因此被暂时停用时，总是可以根据本发明对转速传感器进行重新校准。
此外可能有意义的是，在传感器运行期间以限定的时间间隔自动重复根据本发明的重新校准，例如以便补偿进行变化的环境条件(温度、湿度等)对传感器敏感度的影响。
在根据本发明的所述变型方案的范畴中也存在以下可能性：根据情况求取调整校正值ΔCal(i)，其方式是根据情况——安装或传感器运行——基于不同的预先确定的关系来求取调整校正值ΔCal(i)：
ΔCal(i)＝fmont(Sel(i))或ΔCal(i)＝frun(Sel(i))或
ΔCal(i)＝fmont(ΔSel(i))或ΔCal(i)＝frun(ΔSel(i))
在本发明的该实施方式中，为了在传感器安装之后进行重新校准，能够使用基于已经安装的传感器的测量求取的电敏感度Sel和物理敏感度SPh之间的相关性。与此不同，为了在现场对传感器进行重新校准，可以使用根据对以下传感器的测量求取的电敏感度Sel和物理敏感度SPh之间的相关性：这些传感器还附加地遭受温度特性和湿度条件，这些在现场是可以预期的。
除了以上描述的用于重新校准在此所讨论的类型的微机械传感器的方法之外，本发明此外提出在此所讨论的类型的微机械传感器的一种信号处理装置，如此设计所述信号处理装置，确切地说尤其根据所述根据本发明的重新校准方法，
·使得所述信号处理装置可以访问传感器响应信号Sel和用于至少一个初始调整值Cal(0)的调整校正值ΔCal之间的预先确定的、存储的关系；
·使得所述信号处理装置可以基于至少一个初始调整值Cal(0)和所求取的调整校正值ΔCal(i)来确定用于校正传感器信号的当前的调整值Cal(i)。
如已经结合根据本发明的重新校准方法所阐述的那样，对于本发明来说重要的是，例如在生产线终端测量的范畴中已经预先确定传感器响应信号Sel或ΔSel与调整校正值ΔCal之间的相关性，其作为重新校准的基础。这些相关性关系不必一定本地地存储在传感器上。例如这些相关性关系也可以存储在制造商侧管理的存储装置中，也可以存储在其中安装有传感器的终端设备的主处理器上。重要的是，分配给传感器的信号处理装置可以访问这些相关性关系和初始调整值Cal(0)。
在一种可能的实施方式中，根据本发明的传感器可以包括至少一个存储装置，用于至少一个预先确定的初始调整值Cal(0)；和/或用于在传感器运行之前确定的至少一个传感器特定的参数Parj，在求取调整校正值ΔCal(i)时可以考虑该传感器特定的参数；和/或用于预先确定的电传感器初始敏感度Sel(0)；和/或用于当前求取的至少一个调整校正值ΔCal(i)；和/或用于当前确定的调整值Cal(i)。替代地或作为其补充，根据本发明的传感器还可以配备有至少一个存储装置，用于预先确定的传感器响应信号Sel或ΔSel与调整校正值ΔCal之间的关系。
在一种有利的实施方式中，根据本发明的传感器还配备有至少一个接口，通过该接口能够发动根据本发明的重新校准方法。
附图说明
如已经提及的，根据本发明的用于重新校准的措施不限于特定的探测类型的微机械传感器，只要该传感器结构包括至少一个可偏转的传感器结构元件，用于探测及转换物理输入参量成电传感器信号。根据本发明的措施同样适用于重新校准微机械的转速传感器、加速度传感器、磁场传感器或压力传感器。以微机械的转速传感器为示例，以下根据附图详细阐述本发明的有利实施方式和扩展方案。详细示出：
图1示出转速传感器的对于实现本发明重要的部件的示意图；
图2示出具有表征部分的测量结果的图表，用于确定电传感器敏感度ΔSel的相对变化与物理传感器敏感度ΔSph(i)的相对变化之间的相关性；
图3示出用于阐述根据本发明的方法的图表。
具体实施方式
微机械的转速传感器的传感器结构包括至少一个质量块作为探测元件，该探测元件通过弹簧装置与剩余的传感器结构连接。在图1的图示中将探测元件标记为1。转速传感器配备有驱动装置，借助该驱动装置，弹簧支承的探测元件1可以以特定的激励频率ωA置于振动中。驱动装置的类型和工作原理对于实现本发明不重要，因此在图1中省略其详细阐述与图示。图1仅通过箭头2说明该驱动振动的方向。以下将该方向称为x方向2。
在沿x方向2振动的探测元件1围绕沿y方向(在此垂直于图像平面)定向的轴旋转运动的情况下，出现科里奥利力FC。该科里奥利力FC在z方向上(在图1中通过箭头3说明)起作用，并且与旋转运动的旋转速率Ω成正比。除了在z方向3上的振动以外，通过该科里奥利力FC激励沿x方向2振动的探测元件1。在z方向3上的这些振动的频率相应于激励频率ωA，然而该振动与探测元件1在x方向2上的激励振动相移90°。将探测元件1在z方向3上的振动运动检测为传感器信号，并且将该传感器信号输送给配属于传感器之一的信号处理装置7，以便由此确定旋转运动的转速Ω。
在此阐述的实施例中，借助探测电极4电容式地进行传感器信号的检测，该探测电极在z方向3上与探测元件1相对地布置，并且彼此间具有间隔6。该探测电极与探测元件1一起形成探测电容器。间隔6随着由科里奥利力FC引起的探测元件1在z方向3上的振动运动而周期性地变化。将探测电容器的与之相关的电容变化检测为传感器信号。
这种微机械的转速传感器的传感器信号还受到一系列其他的、大多不期望的参数的影响。在此，传感器结构的层厚度中的波动发挥作用，该波动是由于MEMS制造过程而产生的。如果例如机械应力由此输入到传感器结构中，则包装也可以对传感器信号产生影响。
为了抵消传感器信号的与生产有关的失真，实际上在制造商侧调整或校准微机械的转速传感器。在此确定初始调整值Cal(0)，借助该初始调整值在限定的传感器激励下能够传感器信号与期望传感器信号的补偿由制造决定的偏差。如果基于限定的机械刺激对于每个传感器求取部件单独的初始调整值Cal(0)，则该传感器调整特别好。为此，每个传感器必须进行限定的机械旋转运动，以便随后从相应的传感器信号中确定个别的初始调整值Cal(0)。
该处理方式仅在有限的范围内适用于补偿在安装后和在传感器运行中出现的干扰影响，例如传感器结构中的安装相关的机械应力和/或环境影响。因此，根据本发明提出，在安装传感器之后和/或在现场重新校准传感器，使得可以清除传感器信号中随后出现的以及随着传感器的运行持续时间变化的干扰影响。
为此，在图1中示意性示出的转速传感器配备有测试电极5，测试电极5在此与探测电极4布置在一个平面中，但布置在其侧面。通过在探测元件1和测试电极5之间施加限定的电压，可以沿z方向3在探测元件1上施加限定的电测试激励。在此简单地将相应的传感器响应信号Sel检测为探测电极4与探测元件1之间的电容变化。传感器响应信号Sel(i)也称为在测量时刻i传感器的电敏感度。
在此处描述的实施例中，在探测元件1和测试电极5之间施加DC电压U，使得静电力在z方向3(即探测方向)上，即在科里奥利力FC的方向上起作用。根据测试电极5的布置和几何形状，通过探测元件1的驱动振动运动来调制该力。因此，该静电力具有与驱动振动运动相同的频率以及相同的相位。但是，静电力与由旋转运动引起的科里奥利力Fc具有90°的相移。也就是说，通过施加直流电压U会电感应出正交力。通过对传感器信号进行解调，可以分别检测出探测元件1引起的偏转。然后将传感器信号的该部分的幅度输出作为静态传感器响应信号Sel。
有利地，如此求取的电敏感度Sel(i)与传感器的电初始敏感度Sel(0)有关，可以部件单独地确定该电初始敏感度，例如在制造侧的终端测量的范畴中。
因此，在此处描述的实施例中总是考虑电敏感度的相对变化ΔSel(i)，其中，
根据本发明提出，借助如此求取的电传感器敏感度或电传感器敏感度的相对变化ΔSel(i)来确定用于初始调整值Cal(0)的校正值ΔCal(i)。这是基于电传感器敏感度Sel(i)或ΔSel(i)与物理传感器灵敏SPh(i)或ΔSph(i)之间的预先确定的相关性函数实现的，在转速传感器的情况下即关于旋转运动的传感器敏感度。
在这一点上应该指出，在根据本发明的重新校准方法的范畴中，只要总是将相同的、限定的测试激励信号用于确定的传感器的重新校准，原则上可以使用任何如下的测试激励信号：该测试激励信号也是确定电传感器敏感度和物理传感器敏感度之间的相关性的基础。对于以上描述的实施例意味着，例如也可以将限定的交流电压信号作为测试激励信号施加到测试电极5的电容器装置和探测元件1上，以便调制探测元件1的偏转。在任何情况下，探测元件1的运动或偏转以及相应的传感器响应信号Sel都能够推断传感器的性能特性，尤其是推断出相对于制造商侧确定的初始传感器敏感度的传感器敏感度变化。
在此处描述的实施例中，图2中示出的电传感器敏感度的相对变化ΔSel与物理传感器敏感度的相对变化ΔSph(i)之间的相关性是确定调整校正值ΔCal(i)的基础，其中，物理初始敏感度SPh(0)相应于在传感器的初始调整之后的传感器敏感度的期望值，并将其定义为1。应该注意的是，在这种情况下，不必将绝对敏感度彼此相关，而是仅其关于焊接或使用寿命影响的变化。
为了确定这种相关性，在批量生产的准备阶段，对足够多数量的表征部件执行测量电传感器灵敏度的相对变化ΔSel以及相应的物理传感器敏感度度的相对变化ΔSph(i)。这些已经经历焊接过程，以便通过焊接应力求取物理传感器敏感度的变化。将电传感器敏感度ΔSel的相对变化以及相应的物理传感器敏感度的相对变化ΔSph的测量结果输入图2的测量图中。基于这些测量点确定线性的相关性函数：
ΔSph＝f(ΔSel)＝const·ΔSel
图2示出，在不考虑其他输入参数的情况下，已经可以基于这种线性定标函数实现显着降低敏感度漂移。在不进行重新校准的情况下，物理敏感度ΔSph的漂移在此处表示为双箭头10，而在根据本发明的重新校准之后的敏感度漂移通过双箭头20表示。
由以上描述的对表征部分的测量还可以得出，可以通过更高阶的函数更好地近似电传感器敏感度ΔSel和物理传感器敏感度ΔSph之间的相关性，或者传感器敏感度取决于一个或多个其他的影响参量Parj。如果在此涉及例如可以在生产线终端调整中求取的部件单独的影响参量Parj，则建议将影响参量存储在传感器的存储装置中，或至少存储在传感器的信号处理设备可以访问的存储装置中。在转速传感器的情况下，这种部件单独的影响参量Parj例如可以是原始敏感度或求积。
但是，在一些情况下，在描述电传感器敏感度ΔSel与物理传感器敏感度ΔSph之间的相关性时，考虑所谓的实时参数也是有意义的。在此涉及现场测量的影响参量Parj，例如传感器温度。
图3示出根据本发明的确定用于初始调整值Cal(0)的校正值ΔCal(i)的处理方式，该处理方式以电传感器敏感度ΔSel与物理传感器敏感度ΔSph之间的预先确定的相关函数f()为基础。
为此，首先在制造侧在“传感器最终测试”阶段确定用于校准传感器的初始调整值Cal(0)，使得实现所力求的物理传感器敏感度。然后将物理初始传感器敏感度确定为Sph(0)＝1。通过将限定的电测试激励信号U施加到如此校准的传感器上，还可以检测电初始传感器敏感度Sel(0)。初始调整值Cal(0)、电初始传感器敏感度Sel(0)和相关性函数f()存储在传感器的或相关ASIC的存储装置NVM(非易失性存储器)中。
将传感器安装在需要焊接过程的电路板上通常会导致物理初始传感器敏感度发生变化，使得Sph(1)≠1.Sph(1)在此代表在焊接过程之后的第一次测量中的物理传感器敏感度。为了补偿与焊接相关的物理传感器敏感度的变化，在转速传感器上施加限定的电测试激励信号U，以便首先在焊接过程之后检测电传感器敏感度Sel(1)。然后，借助Sel(1)计算物理传感器敏感度的相对变化ΔSel(1)，以便还借助相关函数f()确定物理传感器敏感度的相对变化ΔSph(1)。借此，最后还可以求取相应的调整校正值ΔCal(1)，其中，在此还考虑其他影响参量Par(1)。然后，通过新的调整值Cal(1)补偿传感器敏感度与力求的传感器敏感度的偏差，其中，
Cal(1)＝Cal(0)+ΔCal (1)
在此处示出的实施例中，将根据本发明的重新校准称为CRT校正(英语ComponentRe-Trim，部件重新调整)。
根据本发明的方法还允许在现场进行传感器的重新校准。在此，环境影响和老化会导致物理初始传感器敏感度发生变化，使得在此Sph(2)≠1.Sph(2)表示在使用传感器期间在现场执行的第二次测量的物理传感器敏感度。为了重新校准，又给转速传感器施加限定的电测试激励信号U，以便首先检测当前的电传感器敏感度Sel(2)。借此，然后计算物理传感器敏感度相对于电初始传感器敏感度Sel(0)的相对变化ΔSel(2)，以便借助相关性函数f()也确定物理传感器敏感度的相对变化ΔSph(2)。在求取相应的调整校正值ΔCal(2)时，在此还考虑其他影响参量Par(2)。然后借助新的调整值Cal(2)补偿传感器敏感度与所力求的传感器敏感度之间的偏差，
其中，
Cal(2)＝Cal(0)+ΔCal (2)。
因此，借助根据本发明的重新校准，总是将传感器敏感度恢复到初始传感器敏感度，即通过根据本发明的重新校准反复尽可能地将物理敏感度校正为其新部件值。
根据本发明的方法使得能够以简单的方式补偿安装相关的机械应力对测量信号的影响，并且因此优选地在安装转速传感器之后在应用环境中使用。但是，该方法提供在在传感器运行期间进行重新校准的可能性，用于补偿变化的环境条件对测量信号的影响。为此，例如可以以规则的时间间隔进行探测块(Detektionsmasse)的电激励，或者可以通过限定的传感器事件自动触发，例如在关断转速传感器前、在传感器已经收到关断信号后。最后，也可以通过如下设备的使用者来发起根据本发明的重新校准：在该设备中安装有转速传感器。

Claims (16)

1.一种用于重新校准传感器的方法，所述传感器
具有微机械的传感器结构，所述微机械的传感器结构具有至少一个可偏转的传感器结构元件(1)，所述至少一个可偏转的传感器结构元件用于探测及转换物理输入参量为电的传感器信号，
具有第一电路装置(5)，所述第一电路装置用于将限定的电测试激励信号施加到所述传感器结构，所述电测试激励信号导致所述传感器结构元件(1)的测试偏转，
具有第二电路装置(4)，所述第二电路装置用于将所述传感器结构元件(1)的测试偏转检测为电的传感器响应信号Sel；
其中，所述传感器分配有信号处理装置(7)，用于基于至少一个预先确定的初始调整值Cal(0)校正所述传感器信号，所述至少一个预先确定的初始调整值如此选择，使得在限定的传感器激励下补偿所述传感器信号与期望传感器信号的由制造决定的偏差；
其中，所述用于重新校准传感器的方法包括以下步骤：
a.将限定的电测试激励信号施加到所述传感器结构上；
b.对所述相应的传感器响应信号Sel(i)进行检测；
c.基于传感器响应信号Sel与调整校正值ΔCal之间的预先确定的关系来求取用于所述至少一个初始调整值Cal(0)的调整校正值ΔCal(i)；
d.确定用于校正所述传感器信号的至少一个当前的调整值Cal(i)，其中，基于所述至少一个初始调整值Cal(0)和所求取的调整校正值ΔCal(i)确定所述至少一个当前的调整值Cal(i)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述传感器响应信号Sel(i)相对于预先对于所述测试激励信号确定的传感器响应信号Sel(0)的变化ΔSel(i)来求取所述调整校正值ΔCal(i)，尤其是
ΔSel(i)＝[Sel(i)-Sel(0)]/Sel(0)。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，预先凭经验地基于对多个相同类型的传感器的测量来确定以下关系：所述关系是传感器响应信号Sel与调整校正值ΔCal之间的关系，或所述关系是所述传感器响应信号Sel相对于预先对于所述测试激励信号确定的传感器响应信号Sel(0)的变化ΔSel与调整校正值ΔCal之间的关系，所述关系是求取所述调整校正值ΔCal(i)的基础。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，基于如下形式的基本上线性的关系来求取所述调整校正值ΔCal(i)：
ΔCal(i)＝a1*Sel(i)+b1或
ΔCal(i)＝a2*ΔSel(i)+b2，
其中，a1、b1或a2、b2是预先确定的特征常数。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，在求取所述调整校正值ΔCal(i)时考虑至少一个其他的影响参量Parj，从而
ΔCal(i)＝f(Sel(i),Parj)或
ΔCal(i)＝f(ΔSel(i),Parj)。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述至少一个影响参量Parj是预先确定的部件特定的参数，尤其是预先对于所述测试激励信号确定的传感器响应信号Sel(0)和/或所述预先确定的初始调整值Cal(0)。
7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述至少一个影响参量Parj是在传感器运行期间能够检测的参数。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，通过由用户主动触发的启动信号来发动所述传感器的重新校准，和/或通过至少一个限定的传感器事件来发动所述传感器的重新校准，和/或以限定的时间间隔自动地发动所述传感器的重新校准。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，在将所述传感器安装到设备中之后发动所述传感器的重新校准。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其特征在于，在所述传感器运行期间发动所述传感器的重新校准。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其特征在于，根据情况求取所述调整校正值ΔCal(i)，其方式是，根据情况——安装或传感器运行——基于不同的预先确定的关系来求取调整校正值ΔCal(i)：
ΔCal(i)＝fmont(Sel(i))或ΔCal(i)＝frun(Sel(i))或
ΔCal(i)＝fmont(ΔSel(i))或ΔCal(i)＝frun(ΔSel(i))。
12.一种传感器，所述传感器至少包括：
a.微机械的传感器结构，所述微机械的传感器结构具有至少一个可偏转的传感器结构元件(1)，所述至少一个可偏转的传感器结构元件用于探测及转换物理输入参量为电的传感器信号；
b.第一电路装置(5)，所述第一电路装置用于将限定的电测试激励信号施加到所述传感器结构，所述电测试激励信号导致所述传感器结构元件(1)的测试偏转；
c.第二电路装置(4)，所述第二电路装置用于将所述传感器结构元件(1)的测试偏转检测为电传感器响应信号Sel；
其中，所述传感器分配有信号处理装置(7)，用于基于至少一个预先确定的初始调整值Cal(0)来校正所述传感器信号，所述至少一个预先确定的初始调整值如此选择，使得在限定的传感器激励下补偿所述传感器信号与期望传感器信号的由制造决定的偏差；
其特征在于，所述信号处理装置(7)设计用于，尤其根据权利要求1至11中任一项所述的方法，
访问传感器响应信号Sel与用于所述至少一个初始调整值Cal(0)的调整校正值ΔCal之间的预先确定的、存储的关系，及
基于所述至少一个初始调整值Cal(0)和所求取的调整校正值ΔCal(i)来确定用于校正所述传感器信号的当前的调整值Cal(i)。
13.根据权利要求12所述的传感器，其特征在于，至少一个存储装置设置用于，
a.所述至少一个预先确定的初始调整值Cal(0)；和/或
b.在传感器运行之前确定的至少一个传感器特定的参数Parj，在求取所述调整校正值ΔCal(i)时应考虑所述传感器特定的参数；
c.预先对于所述测试激励信号确定的传感器响应信号Sel(0)；
d.至少一个当前求取的调整校正值ΔCal(i)；
e.和/或当前确定的调整值Cal(i)。
14.根据权利要求12或13所述的传感器，其特征在于，至少一个存储装置设置用于预先确定的如下关系：所述关系是传感器响应信号Sel与用于所述至少一个初始调整值Cal(0)的调整校正值ΔCal之间的关系。
15.根据权利要求11至14中任一项所述的传感器，其特征在于，至少一个接口设置用于如下的触发信号：所述触发信号用于发动根据权利要求1至10中任一项所述的用于重新校准传感器的方法。
16.根据权利要求12至15中任一项所述的传感器，其中，所述传感器涉及微机械的转速传感器、加速度传感器、磁场传感器或压力传感器。
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