CN112154304B - 电容式测量中补偿温度影响的方法 - Google Patents
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Abstract
描述了一种操作用于温度影响的补偿的电容式测量系统(10)的方法。电容式测量系统(10)包括处于安装状态的至少一个电容式传感器构件(12)和用于根据通过至少一个电容式传感器构件(12)的复感测电流确定未知电容的复阻抗的电容式测量电路(14)。在该方法中，执行校准测量以获得所确定的阻抗的实部和虚部两者的温度特性(42、44)。在随后的在当前温度(Tcurr)下对未知电容的阻抗测量中，确定(58)所测量的阻抗的实部和虚部，并且基于在当前温度(Tcurr)下所确定的实部以及实部和虚部两者的所确定的温度特性(42、44)，校正(60)在当前温度(Tcurr)下所确定的阻抗的虚部。
Description
技术领域
本发明涉及操作用于温度影响的补偿的电容式测量系统的方法、具有温度影响的补偿的电容式测量系统以及用于自动执行该方法的软件模块。
背景技术
电容式测量和/或检测系统具有广泛的应用，并且尤其广泛地用于检测在系统的电极附近的导电体的存在和/或位置。称之为一些电场传感器或接近度传感器电容式传感器的电容式传感器是指响应于被感测到的东西(人、人体的一部分、宠物、物体等)对电场的影响而生成信号的传感器。电容式传感器通常包括至少一个天线电极，在传感器操作时，对该天线电极施加振荡的电信号，并且该天线电极随即在接近该天线电极的空间区域中建立电场。传感器包括至少一个感测电极——该感测电极可以包括一个或多个天线电极本身——在该感测电极处可以检测到物体或生物对电场的影响。
例如，在由JR Smith等人于1998年发表的IEEE Computer Graphics andApplications(18(3)：54-60)上的题为“Electric Field Sensing for GraphicalInterfaces”的技术论文中对不同的电容式感测机制进行了解释，该文件应在此通过引用完全并入，并对于允许通过引用并入的司法权有效。该论文描述了用于进行非接触式三维位置测量，并且更具体地，用于感测人手的位置以用于向计算机提供三维位置输入的目的的电场感测的概念。在电容式感测的一般概念内，作者区分了不同的机制，指的是对应于各种可能的电流路径的“负载模式”、“分流模式”和“发射模式”。在“负载模式”下，将振荡电压信号施加到发射电极，发射电极构建到地的振荡电场。待检测的物体修改发射电极与地之间的电容。在“分流模式”(替代地也称为“耦合模式”)下，将振荡电压信号施加到发射电极，从而构建到接收电极的电场，并测量在接收电极处感应到的位移电流，从而可以通过感测到的身体来修改位移电流。在“发射模式”下，发射电极与用户的身体接触，然后用户的身体通过直接电连接或经由电容式耦合而相对于接收器成为发射器。
可以通过对电容式天线电极施加交变电压信号，并通过测量从天线电极(在负载模式下)流向地或在耦合模式的情况下流入第二电极(接收电极)中的电流来确定电容式耦合。该电流可以借助于跨阻抗抗放大器来测量，该跨阻抗抗放大器连接到感测电极并且将流入感测电极的电流转换为与流入天线电极的电流成比例的电压。
电容式测量和/或检测系统的一个重要的应用领域是汽车工业。例如，如今，电容式车辆座椅占用检测系统广泛用于车辆中，特别是在乘用车中，以用于为各种安全相关辅助系统提供座椅占用信号，例如，出于座椅安全带提醒(SBR)系统或用于辅助约束系统(ARS)(例如安全气囊)的激活控制的目的。另一个采用电容式传感器的安全相关系统是手握(hands on)检测(HoD)系统，其帮助检测驾驶员的手部在车辆方向盘上的位置。
由于一些所述的系统的检测结果是与安全相关的，因此在各种环境情况下维持操作可靠性和能力至关重要。例如，检测结果必须不取决于环境温度的变化，因此必须补偿环境温度的影响。
在常规的电容式检测系统中，这是通过具有温度依赖性质、并且可以例如形成为热敏电阻的单独的构件来实现的。确定温度依赖性质(在热敏电阻的情况下可以是电阻)以得出围绕单独的构件的区域的温度的结论。
发明内容
发明目的
因此，本发明的目的是提供用于操作电容式测量系统的方法，该电容式测量系统包括温度补偿，而不需要额外的温度敏感的传感器构件。
发明的通用描述
常规电容式检测系统中的温度补偿通常采用由附加的温度传感器确定的温度值。例如，具有电容传感器的常规电容式检测系统在不同于参考温度Tref的温度T1下测量电容式传感器的复阻抗Z：
Z(T1)＝X(T1)+i·Y(T1)
在此，测量的虚部表示电抗，在这种情况下为电容，并且测量的实部表示电阻。
注意，代替根据所测量的电流确定复阻抗，电容式检测系统可以被配置为根据所测量的电流确定复导纳，而不改变本发明的公开主题，由于复阻抗的实部和虚部及其相对应的复导纳是通过一一对应而相互联系的，如本领域中的技术人员将容易理解的。
在电容式检测系统的固定配置中，由于电容式传感器中所采用的材料或电容式传感器附近的材料的潜在的温度依赖性，待确定的电容和电阻均可以是温度依赖的。取决于应用，示例是间隔物材料的介电常数、或所采用的传感器电极的表面电阻。在汽车领域中，用于车辆座椅或方向盘的材料是具体示例。材料的温度依赖性影响电容式测量，并随着温度变化而在测量中产生漂移。
在常规电容式检测系统中，可以通过添加校正项来校正在不同于Tref的温度T1下所测量的电容，以将所测量的电容与参考温度Tref相关联。在经常使用线性校正的情况下，该校正项是常数与温度距离ΔT的乘积
ΔT＝Tref-T1
温度距离ΔT在温度T1和参考温度Tref之间。常数可以从校准测量获得，并且可以例如是在参考温度Tref下取得的电容随温度发展的一阶导数，如在校准测量中所测量的：
因此，与参考温度Tref有关的校正的测量电容由下式给出：
Y(Tref)＝Y(T1)+A·ΔT.
其中，A是通过校准获得的，并且ΔT是所需的附加温度传感器的测量结果，优选地在接近电容传感器的电容测量的时间点进行。
在本发明的一个方面中，该目的通过操作用于温度影响的补偿的电容式测量系统的方法来实现，其中，该电容式测量系统包括处于安装状态的至少一个电容式传感器构件和电容式测量电路。电容式测量电路被配置用于根据通过至少一个电容式传感器构件的复感测电流来确定未知电容的复阻抗。
如在本申请中使用的，短语“被配置为”应具体理解为被特别地编程、布局、供应或布置。
该方法包括至少以下步骤：
-通过以下方式进行校准测量：
-确定在多个不同的温度下的多个复阻抗，对于每个温度确定至少一个复阻抗，其中，多个不同的温度的范围包括参考温度，并且
-确定所确定的阻抗的实部和虚部两者的温度特性，
-在当前温度下对未知电容进行阻抗测量，并确定所测量的阻抗的实部，以及
-基于在当前温度下所确定的实部以及实部和虚部两者的所确定的温度特性，校正在当前温度下所确定的阻抗的虚部。
本发明的见解是，可以利用复阻抗的实部和虚部的校准的温度特性以及在当前温度下由电容式测量系统确定的阻抗的实部来确定用于在当前温度下由电容式测量系统确定的阻抗的虚部的补偿。该补偿可以用于校正由电容式测量系统确定的复阻抗的虚部，例如，如果它在参考温度下由电容式测量系统确定。
以这种方式，可以提供用于操作具有温度引起的材料性质的变化的补偿的电容式测量系统的方法，并且由此可以提供在操作温度范围内的稳定操作，而无需额外的温度敏感的传感器构件。
如本领域中的技术人员将容易认识到的，通过至少一个电容式传感器的复感测电流指示未知阻抗，该未知阻抗可以表示物体相对于至少一个电容式传感器构件的位置。
本文提出的操作电容式测量系统的方法有益地适用于所有电容式测量系统，特别是适用于被设计用于汽车应用的电容式测量系统，例如，将被集成在车辆的方向盘中的电容式脱手(Hands-Off)检测系统、或将被集成在车辆座椅中的电容式乘客检测系统。
例如，可以通过在复阻抗的实部的所确定的温度特性与虚部的所确定的温度特性之间建立关系来直接确定用于校正复阻抗的虚部的补偿。例如，所建立的关系可以由至少在温度间隔中的温度特性的斜率的比形成。也可以通过根据所测量的阻抗的所确定的实部和实部的所确定的温度特性获得当前温度并使用所获得的当前温度和所确定的阻抗的虚部的所确定的温度特性，间接地确定用于校正复阻抗的虚部的补偿。这两种方式被认为在本发明的范围内。
在该方法的优选实施例中，校正所确定的虚部的步骤包括根据在当前温度下所确定的阻抗的实部和实部的所确定的温度特性获得当前温度，以及使用所获得的当前温度和所确定的虚部温度特性以用于确定用于虚部的校正量。
虽然该方法包括获得当前温度的附加步骤，但在其中所确定的温度特性中的至少一个至少部分为非线性的情况下，这是非常有益的。
优选地，根据线性传递函数来进行校正所确定的阻抗的所确定的虚部的步骤：
Yref＝Ycurr+Xcurr·a1+a0
其中，Yref表示阻抗的与参考温度相关的校正的虚部，Ycurr表示在当前温度下所确定的阻抗的未校正的虚部，Xcurr表示在当前温度下所确定的阻抗的实部，并且a0和a1是从校准测量获得的常数数值。
该方法的该实施例包括线性校正，该线性校正可以被快速地执行并且在许多情况下对于在合适的操作温度范围内与参考温度的温度偏差是足够的。
上面的公式可以转换成
Yref＝Ycurr+a′1·(Xref-Xcurr)+a′0
其中
a0＝a′0+a′1·Xref
a1＝-a′1
其中，Xref表示在参考温度下的来自实部温度特性的实部，更清楚地示出，虚部的校正基于在当前温度下所确定的实部与在参考温度下的实部的偏差和数值常数的数值乘积，所述数值常数分别根据所确定的阻抗的虚部的所确定的温度特性的斜率与所确定的阻抗的实部的所确定的温度特性的斜率的比得出。数值常数a′0用作偏移量自适应。然而，值得注意的是，对所确定的阻抗的虚部的这种校正并不取决于明确获得当前温度。
优选地，数值常数a1表示在参考温度和当前温度之间并包括参考温度和当前温度的温度下的斜率的比。
在优选实施例中，确定温度特性的步骤包括对所确定的阻抗的实部应用拟合过程，并对所确定的阻抗的虚部应用拟合过程以获得用于描述相应的温度特性的闭公式。这可以允许分别通过简化的数值常数计算或当前温度的确定来快速确定并执行在当前温度下所确定的阻抗的虚部的校正。
优选地，通过拟合过程获得的闭公式被形成为温度的多项式。这可以允许表示易于用数值处理的温度特性。最优选地，闭公式包括正交多项式，其可以允许容易地增加温度特性的表示的准确性，正交多项式例如但不限于，Hermite多项式、Laguerre多项式、Jacobi多项式、Chebyshev多项式和Legendre多项式。
在该方法的优选实施例中，确定温度特性的步骤包括将多个不同的温度的范围划分为多个间隔，并针对所划分的每个间隔计算温度特性的斜率。此外，校正的步骤基于当前温度和参考温度之间的间隔的斜率、以及这些间隔的宽度。以这种方式，不考虑温度特性的任何潜在的非线性，在校正阻抗的虚部的步骤中仅必须处理线性项。优选地，执行划分使得在具有非线性的温度特性的范围中，间隔的密度大于在温度特性的基本线性范围中的间隔。
在本发明的另一方面中，提供了电容式测量系统，其包括处于安装状态的至少一个电容式传感器构件、电容式测量电路以及评估和控制单元。
电容式测量电路连接到至少一个电容式传感器构件，并且被配置用于根据通过至少一个电容式传感器的复感测电流来确定未知电容的复阻抗。通过至少一个电容式传感器的复感测电流指示未知阻抗，该未知阻抗可以表示物体相对于至少一个电容式传感器构件的位置。
评估和控制单元连接到电容式测量电路以用于接收数据信号并且被配置为：
-控制电容式测量电路以在当前温度下执行未知电容的阻抗测量，并确定所测量的阻抗的实部和虚部，
-基于在当前温度下所确定的实部以及实部和虚部两者的所确定的温度特性，以校正在当前温度下所确定的阻抗的虚部。
在操作本文公开的电容式测量系统的方法的上下文中描述的益处全部适用于电容式测量系统。
优选地，评估和控制单元被配置为自动执行本文所公开的方法的实施例的步骤。在一些实施例中，这些步骤可以包括执行校准测量。在其他实施例中，省略了执行校准测量的步骤，并且在单独的校准测量中获得了确定的阻抗的实部和虚部两者的温度特性，并将温度特性提供为用于评估和控制单元。
优选地，所测量的阻抗的实部和虚部两者的所确定的温度特性是较早执行的校准测量的结果，位于电容式测量系统的数字数据存储单元中，并且可以由电容式测量系统的电子处理器单元检索。
优选地，电容式测量系统被配置为安装在用于车辆应用的车辆中。车辆应用可以形成为但不限于方向盘或车辆座椅。以这种方式，可以在车辆应用中提供包括温度补偿而无需额外的温度敏感的传感器构件的电容式测量系统，例如但不限于座椅占用检测、座椅安全带提醒(SBR)系统、用于辅助约束系统(ARS)的激活控制或脱手检测(HoD)系统。
如在本申请中使用的，术语“车辆”应被特别理解为包括乘用车、卡车、半挂牵引车和公共汽车。
在本发明的又一方面中，提供了用于控制本文所公开的方法的步骤的自动执行的软件模块。
将进行的方法步骤转换为软件模块的程序代码，其中，该程序代码可在电容式测量系统的数字数据存储单元中实施，并且可由电容式管理系统的处理器单元执行。优选地，数字存储单元和/或处理器单元可以是电容式测量系统的评估和控制单元的数字存储单元和/或处理器单元。替代地或补充地，处理器单元可以是被特别地分配为执行方法步骤中的至少一些的另一处理器单元。
该软件模块可以实现该方法的鲁棒且可靠的执行，并且可以允许方法步骤的快速修改。
根据下文描述的实施例并参考下文描述的实施例所阐明的，本发明的这些和其他方面将变得显而易见。
应指出的是，在前面的说明书中个体地详述的特征和措施可以以任何技术上有意义的方式彼此组合，并且示出了本发明的其他实施例。说明书特别结合附图来表征和说明本发明。
附图说明
根据以下参考附图的非限制性实施例的具体实施方式，本发明的其他细节和优点将变得显而易见，在附图中：
图1示意性地示出了根据本发明的在实施例中作为用于车辆座椅的座椅占用检测和分类系统的电容式测量系统；
图2示意性地示出了用于车辆方向盘中的脱手检测的电容式测量系统的实施例；
图3示出了根据图2的例如在方向盘中所采用的PUR泡沫材料的相对介电常数的温度特性图；
图4示出了在温度范围内确定的阻抗的实部和虚部的校准测量的结果；
图5是根据本发明的操作根据图1或图2的电容式测量系统以用于温度影响的补偿的方法的流程图；并且
图6示出了在所确定的阻抗的虚部上应用根据图5的方法的效果。
具体实施方式
图1示意性地示出了根据本发明的电容式测量系统10。电容式测量系统10被配置为安装在车辆的车辆座椅32(在图1中以侧视图示出)中，以用于座椅占用检测和分类的目的。
车辆座椅32被设计为乘用车的驾驶员座椅，并且包括座椅结构(未示出)，通过该座椅结构将其竖立在乘用车的乘客舱地板上，如本领域中所公知的。
车辆座椅32还包括由座椅结构支撑的座椅底座34，并且座椅底座34被配置用于接收座椅坐垫36以为座椅乘员提供舒适。车辆座椅32的座椅坐垫36包括由泡沫材料和织物覆盖物制成的座椅泡沫构件，其在图1中已被省略。座椅底座34和座椅坐垫36被提供用于支撑座椅乘员的底部。车辆座椅32的靠背38被通常提供用于支撑座椅乘员的背部。
电容式测量系统10包括安装在车辆座椅32中的电容式传感器构件12、电容式测量电路14以及评估和控制单元20。电容式传感器构件12位于座椅坐垫36的A表面上，在织物覆盖物下方。电容式测量电路14以及评估和控制单元20安装在车辆中，远离车辆座椅32。评估和控制单元20的输出端口26连接到车辆的安全气囊控制单元40。
图2示出了在脱手检测系统中的本发明的实施例。图2特别示出了方向盘的部分截面图，该方向盘包括集成在其中的电容式传感器构件12。电容式传感器构件12被集成在方向盘62的皮革装饰件64和金属方向盘框架66之间的泡沫材料(例如，聚氨酯(PUR)泡沫)中。在一些情况下，也集成方向盘加热系统。在这种情况下，电容式传感器构件12被布置在加热器上方(即，在加热器和皮革装饰件之间)。
电容式传感器构件12包括例如感测电极68和屏蔽电极70，并且被配置用于检测或测量感测电极68与汽车底盘之间的电容。感测电极68和屏蔽电极70沿着方向盘62的圆周延伸。感测电极68和屏蔽电极70两者电连接到电容式测量电路14。电容式测量电路14被配置为保持感测电极68和屏蔽电极70在振幅和相位方面处于相同的AC电势。在任何时间点，感测电极68和屏蔽电极70之间的电场基本抵消，并且感测电极68的灵敏度因此仅指向远离屏蔽电极70的方向，即指向检测空间。当驾驶员抓住方向盘62时，与驾驶员的手没有在方向盘62上的情况相比，感测电极68和车辆底盘之间的电容式耦合增加。
在车辆座椅32的座椅坐垫36或方向盘62的轮缘中所采用的聚氨酯(PUR)材料表现出其电磁性质随温度的变化。图3示出了例如在车辆方向盘轮缘中使用的PUR材料的相对介电常数的温度特性图。在电容式传感器构件12被嵌入泡沫材料中并因此紧邻PUR材料的情况下，如果不采取补偿温度影响的措施，则座椅坐垫材料的变化的相对介电常数将影响电容式传感器构件12的输出信号。类似地，在没有温度补偿的情况下，温度对传感器材料本身的电性质的影响可能影响测量。
电容式测量电路14包括阻抗测量电路16和信号处理单元18。电容式测量电路14的阻抗测量电路16连接到电容式传感器构件12，并且被配置用于根据通过电容式传感器构件12的复感测电流来确定未知电容的复阻抗。未知电容表示物体相对于电容式传感器构件12的位置。温度受PUR座椅坐垫材料或方向盘材料的介电常数变化的影响，在所测量的复阻抗的实部和虚部两者中将是可检测的，并且因此在没有温度影响的补偿的情况下，将可能导致较大的测量误差。
阻抗测量电路16包括信号电压源(未示出)和感测电流测量装置，该信号电压源被配置用于参考AC地电势28在输出端口处提供周期性电测量信号，并且感测电流测量装置被配置为参考参考电压测量复感测电流。感测电流测量装置可以形成为跨阻抗放大器，该跨阻抗放大器连接到电容式传感器构件12的天线电极，并且将流入电容式传感器构件12的天线电极的电流转换成与流入天线电极的电流成比例的电压。原则上，可以采用看起来适合于本领域中的技术人员的任何其他感测电流测量装置。
评估和控制单元20连接到电容式测量电路14的信号处理单元18以用于接收数据信号。评估和控制单元20被配置为控制电容式测量电路14以在当前温度下执行未知电容的阻抗测量，并确定所测量的(复)阻抗的实部和虚部。
在下文中，将描述操作根据图1或图2的用于温度影响的补偿的电容式测量系统10的方法的实施例。在图5中提供该方法的流程图。在准备操作电容式测量系统10时，应当理解，所有涉及的单元和设备处于操作状态并且如图1或图2中所示的进行配置。
为了能够自动执行该方法，评估和控制单元20包括软件模块30(图1或图2)。将待进行的方法步骤转换为软件模块30的程序代码。该程序代码实施在评估和控制单元20的数字数据存储单元22中，并且可由评估和控制单元20的处理器单元24执行。替代地，软件模块30也可以位于车辆的控制单元中并且可由车辆的控制单元执行，例如由安全气囊控制单元40执行，并且建立在车辆的评估和控制单元20与安全气囊控制单元40之间的数据通信装置将用于实现数据的相互传递。
在该方法的校准部分中，执行校准测量。在校准测量中，在第一步骤50中在多个不同的温度下确定多个复阻抗，其中，在每个温度下确定一个复阻抗。多个不同的温度的范围包括参考温度Tref(图4)。
图4示出了在温度从约+20℃降低到-40℃并且然后在-40℃和约+85℃之间的温度范围内斜升时，所确定的阻抗的实部和虚部的校准测量的结果。温度范围包括+20℃的参考温度Tref。对于高达约+40℃的温度，所测量的阻抗的实部X(即，电阻)表现出随着温度增加的基本线性下降，并且高于该温度表现出非线性。在从+20℃到-40℃的温度变化下，所测量的阻抗的虚部Y(即电容)表现出线性下降，并且在从-40℃到约+60℃的温度变化期间表现出基本线性增加，具有高于+60℃的非线性部分。
在校准测量的下一步骤52中，通过对所确定的阻抗的实部应用拟合过程并通过对所确定的阻抗的虚部应用拟合过程以获得用于描述相应的温度特性42、44的闭公式，来确定所确定的阻抗的实部X和虚部Y两者的温度特性42、44。
通过拟合过程获得的闭公式由温度的线性函数形成，其在-40℃和约+60℃之间的温度范围中是足够的近似值。通过确定所确定的阻抗的实部X和虚部Y两者的温度特性42、44，完成校准测量。在最后的步骤54中，将表示温度特性42、44的闭公式储存在评估和控制单元20的数字数据存储单元22中。表示温度特性42、44的闭公式当然可以用在其他被相同地设计且相同地安装的电容式测量系统10中。
在该方法的下一步骤中，通过评估和控制单元20来控制56电容式测量电路14以在当前温度Tcurr下执行未知电容的阻抗测量，并确定58所测量的阻抗的实部和虚部。在该方法的另一步骤60中，通过评估和控制单元20基于在当前温度Tcurr下确定的实部和实部和虚部两者的所确定的温度特性42、44来校正在当前温度Tcurr下确定的阻抗的虚部。
可以多种方式执行校正在当前温度Tcurr下所确定的阻抗的虚部的步骤60。在该特定实施例中，根据线性传递函数执行校正所确定的阻抗的所确定的虚部的步骤60：
Yref＝Ycurr+Xcurr·a1+a0
其中，Yref表示与参考温度Tref相关的阻抗的校正的虚部，Ycurr表示在当前温度Tcurr下所确定的阻抗的未校正的虚部，Xcurr表示在当前温度Tcurr下所确定的阻抗的实部，并且a0和a1是通过执行校准测量的步骤50、52获得的常数数值。
显然，常数数值a1与所确定的复阻抗的虚部的温度特性44的斜率与所确定的复阻抗的实部的温度特性42的斜率的比相关。可以根据表示在校准测量期间所确定的温度特性42、44的线性函数46、48(图4)容易地获得两个斜率。常数数值a0用作分别调整所确定的复阻抗的实部和虚部的温度特性42、44之间的偏移量。
图6示出了对在当前温度Tcurr下所确定的阻抗Y的虚部应用根据图5的方法的效果，所确定的阻抗Y的虚部被校正为阻抗Yref的校正的虚部，并且从而与参考温度Tref相关。
在替代性实施例中，确定温度特性的步骤可以包括应用拟合过程以获得闭公式，该闭公式被形成为温度的2阶多项式以用于更好地适应于所测量的阻抗的所测量的实部和虚部。多项式可以被选择为正交多项式，例如作为Chebyshev多项式或作为Legendre多项式。如果需要更高的精度来表示温度特性，则可以将多项式的阶数增加一，并且可以在拟合过程的扩展中计算相应的系数，而不必重复完整的拟合过程。
在这样的实施例中，校正所确定的虚部的步骤可以包括根据在当前温度Tcurr下所确定的阻抗的实部和实部的所确定的温度特性获得当前温度Tcurr。这可以通过搜索方程的根(即，温度)来实现，在该方程中，2阶多项式得出所确定的阻抗的实部。此外，所获得的当前温度Tcurr和所确定的虚部温度特性可以用于确定用于虚部的校正量。
在另一个替代性实施例中，确定温度特性的步骤可以包括将多个不同温度的范围划分为多个间隔，并且针对划分的每个间隔计算温度特性的斜率。换句话说，温度特性用多边形估计。此外，校正的步骤基于当前温度Tcurr和参考温度Tref之间的间隔的斜率以及这些间隔的宽度。
尽管已经在附图和前面的说明书中详细地说明和描述了本发明，但是这样的说明和描述应当被认为是说明性或示例性的而非限制性的；本发明不限于所公开的实施例。
根据对附图、公开和所附权利要求的研究，本领域中的那些技术人员在实践所要求保护的发明时可以理解和实现待公开的实施例的其他变型。在权利要求中，词语“包括”不排除其他要素或步骤，并且不定冠词“一”不排除表示多个至少两个的多个。在互不相同的从属权利要求中叙述某些措施的事实并不意味着不能有利地使用这些措施的组合。权利要求中的任何附图标记都不应当被解释为限制范围。
附图标记列表
10 电容式测量系统 44 温度特性虚部
12 电容式传感器构件 46 线性方程实部
14 电容式测量电路 48 线性方程虚部
16 阻挡测量电路 62 方向盘
18 信号处理单元 64 皮革装饰件
20 评估和控制单元 66 方向盘框架
22 数字数据存储单元 68 感测电极
24 处理器单元 70 屏蔽电极
26 输出端口 T 温度
28 AC地电势 Tcurr 当前温度
30 软件模块 Tref 参考温度
32 车辆座椅 X 阻抗的实部
34 座椅底座 Xcurr 在Tcurr下所测量的阻抗的实部
36 座椅坐垫 Y 阻抗的虚部
38 靠背 Ycurr 在Tcurr下所测量的阻抗的虚部
40 安全气囊控制单元
42 温度特性实部
方法步骤：
50 在不同的温度下确定复阻抗
52 确定实部和虚部的温度特性
54 将表示温度特性的公式储存在数字数据存储单元中
56 在当前温度下执行未知电容的阻抗测量
58 确定所测量的阻抗的实部和虚部
60 校正在当前温度下所确定的阻抗的虚部
Claims (14)
1.一种操作用于温度影响的补偿的电容式测量系统(10)的方法，所述电容式测量系统(10)包括处于安装状态的至少一个电容式传感器构件(12)以及电容式测量电路(14)，所述电容式测量电路(14)被配置用于根据通过所述至少一个电容式传感器构件(12)的复感测电流确定未知电容的复阻抗，所述方法至少包括以下步骤：
-通过以下方式执行校准测量：
-在多个不同的温度下确定(50)多个复阻抗，在每个温度下确定至少一个复阻抗，其中，所述多个不同的温度的范围包括参考温度(Tref)，并且
-确定(52)所确定的复阻抗的实部和虚部两者的温度特性(42、44)；
-在当前温度(Tcurr)下执行(56)所述未知电容的复阻抗测量，并确定(58)所测量的复阻抗的所述实部和所述虚部；
-基于在所述当前温度(Tcurr)下确定的所述实部以及所述实部和所述虚部两者的所确定的温度特性(42、44)，通过校正(60)在所述当前温度(Tcurr)下确定的所述复阻抗的所述虚部来补偿温度影响。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，校正(60)所确定的虚部的步骤包括：根据在所述当前温度(Tcurr)下确定的所述复阻抗的所述实部和所确定的实部温度特性(42)获得当前温度(Tcurr)，并且使用所获得的当前温度(Tcurr)和所确定的虚部温度特性(44)来确定用于所述虚部的校正量。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，校正(60)所确定的复阻抗的所确定的虚部的步骤是根据线性传递函数来执行的：
Yref＝Ycurr+Xcurr·a1+a0
其中，Yref表示与所述参考温度(Tref)相关的所述复阻抗的所校正的虚部，Ycurr表示在所述当前温度(Tcurr)下确定的所述复阻抗的未校正的虚部，Xcurr表示在所述当前温度(Tcurr)下确定的所述复阻抗的所述实部，并且a0和a1是通过执行所述校准测量的步骤(50、52)获得的常数数值。
4.根据权利要求1-3中的任一项所述的方法，其中，确定(52)所述温度特性(42、44)的步骤包括：在所确定的复阻抗的所述实部上应用拟合过程并且在所确定的复阻抗的所述虚部上应用拟合过程，以获得用于描述相应的温度特性(42、44)的闭公式。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，通过所述拟合过程获得的所述闭公式被形成为所述温度的多项式。
6.根据权利要求1-3中的任一项所述的方法，其中，确定(52)所述温度特性(42、44)的步骤包括：将所述多个不同的温度的范围划分为多个间隔，并针对所述划分的每个间隔计算所述温度特性(42、44)的斜率，并且其中，校正(60)的步骤基于所述当前温度(Tcurr)和所述参考温度(Tref)之间的所述间隔的斜率以及这些间隔的宽度。
7.一种电容式测量系统(10)，包括：
-处于安装状态的至少一个电容式传感器构件(12)；
-电容式测量电路(14)，所述电容式测量电路(14)连接到所述至少一个电容式传感器构件(12)，并且被配置用于根据通过所述至少一个电容式传感器构件(12)的复感测电流来确定未知电容的复阻抗；
-评估和控制单元(20)，所述评估和控制单元(20)连接到所述电容式测量电路(14)以用于接收数据信号，其中：
所述评估和控制单元(20)被配置为通过以下方式执行校准测量：
-在多个不同的温度下确定(50)多个复阻抗，在每个温度下确定至少一个复阻抗，其中，所述多个不同的温度的范围包括参考温度(Tref)；并且
-确定(52)所确定的复阻抗的实部和虚部两者的温度特性(42、44)；并且
所述评估和控制单元(20)还被配置为：
-控制所述电容式测量电路(14)以在当前温度(Tcurr)下执行所述未知电容的复阻抗测量，并确定所测量的复阻抗的实部和虚部；并且
-基于在所述当前温度(Tcurr)下确定的所述实部和所述实部和所述虚部两者的所确定的温度特性(42、44)，通过校正在所述当前温度(Tcurr)下确定的所述复阻抗的所述虚部来补偿温度影响。
8.根据权利要求7所述的电容式测量系统，其中，校正所确定的虚部包括：根据在所述当前温度(Tcurr)下确定的所述复阻抗的所述实部和所确定的实部温度特性(42)获得当前温度(Tcurr)，并且使用所获得的当前温度(Tcurr)和所确定的虚部温度特性(44)来确定用于所述虚部的校正量。
9.根据权利要求7所述的电容式测量系统，其中，校正所确定的复阻抗的所确定的虚部是根据线性传递函数来执行的：
Yref＝Ycurr+Xcurr·a1+a0
其中，Yref表示与所述参考温度(Tref)相关的所述复阻抗的所校正的虚部，Ycurr表示在所述当前温度(Tcurr)下确定的所述复阻抗的未校正的虚部，Xcurr表示在所述当前温度(Tcurr)下确定的所述复阻抗的所述实部，并且a0和a1是通过执行所述校准测量获得的常数数值。
10.根据权利要求7-9中的任一项所述的电容式测量系统，其中，确定(52)所述温度特性(42、44)包括：在所确定的复阻抗的所述实部上应用拟合过程并且在所确定的复阻抗的所述虚部上应用拟合过程，以获得用于描述相应的温度特性(42、44)的闭公式。
11.根据权利要求10所述的电容式测量系统，其中，通过所述拟合过程获得的所述闭公式被形成为所述温度的多项式。
12.根据权利要求7-9中的任一项所述的电容式测量系统，其中，确定(52)所述温度特性(42、44)包括：将所述多个不同的温度的范围划分为多个间隔，并针对所述划分的每个间隔计算所述温度特性(42、44)的斜率，并且其中，校正基于所述当前温度(Tcurr)和所述参考温度(Tref)之间的所述间隔的斜率以及这些间隔的宽度。
13.根据权利要求7-9中的任一项所述的电容式测量系统，所述电容式测量系统被配置为安装在车辆中以用于车辆应用。
14.一种用于电容式测量中补偿温度影响的装置，包括：
数字数据存储单元(22)，软件模块(30)的程序代码能够在所述数字数据存储单元(22)中实施，其中，所述软件模块(30)用于控制根据权利要求1至6中任一项所述的方法的步骤的自动执行，并且其中，待进行的方法步骤被转换为所述程序代码；以及
处理器单元(24)，其用于执行所述程序代码。
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