CN112985468B - 用于角度传感器的功能安全的矢量长度差异检查 - Google Patents

用于角度传感器的功能安全的矢量长度差异检查 Download PDF

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Abstract

本公开的各实施例涉及用于角度传感器的功能安全的矢量长度差异检查。一种磁性角度传感器系统包括：第一磁性传感器，被配置为生成第一传感器信号；第二磁性传感器，被配置为生成第二传感器信号；以及至少一个信号处理器，被配置为：基于第一传感器信号和第二传感器信号生成角度信号，该角度信号包括对应于磁场的定向的角度值；生成包括对应于第一传感器信号和第二传感器信号的多个矢量长度的矢量长度信号；确定多个矢量长度中的至少两个连续采样的矢量长度之间的矢量长度差异；将确定的矢量长度差异与由最小公差阈值和最大公差阈值中的至少一个公差阈值定义的公差范围进行比较；以及在确定的矢量长度差异在公差范围之外的条件下生成警告信号。

Description

用于角度传感器的功能安全的矢量长度差异检查
技术领域
本公开总体涉及磁场角度传感器，并且更具体地，涉及对磁场角度传感器执行功能安全检查。
背景技术
如今，车辆具有众多依靠磁性位置和角度传感器的安全、车身和动力总成应用。磁性角度传感器可以被用于检测轴或其它可旋转物体的旋转位置或运动。例如，在电动助力转向(EPS)中，磁性角度传感器可以被用于测量用于方向盘感测的转向角度和转向扭矩。现代动力总成系统可以依靠用于凸轮轴、曲轴和变速器应用中的磁性角度传感器。
此外，鉴于现代汽车的自动化程度和半导体含量的不断提高，汽车乘用车中电子系统的功能安全是一个重要的主题。对于部署在系统中的安全关键部件，希望具有可靠和安全的功能。
在这种对安全性至关重要的应用中可能经常存在的一个要求是，传感器设备的故障必须由系统(例如，从传感器设备接收信号的实体)检测出来。换句话说，根据这种要求，必须有可能检测例如由于传感器设备的故障而导致传感器设备是否传递了错误的值。
监测矢量长度被称为用于磁场角度传感器的有效安全机制。然而，其诊断范围在很大程度上取决于传感器技术以及对环境和设备影响(例如，温度、压力、使用年限等)的补偿。
因此，可能需要被配置为验证角度传感器的功能的设备。可能进一步需要在考虑环境和设备影响时进行验证。
发明内容
一个或多个实施例涉及在角度传感器上执行矢量长度差异检查，以增强角度传感器的功能安全性。
一个或多个实施例提供了一种磁性角度传感器，磁性角度传感器包括：第一磁性传感器，被配置为响应于磁场的第一分量生成第一传感器信号；第二磁性传感器，被配置为响应于磁场的第二分量生成第二传感器信号；以及至少一个信号处理器。至少一个信号处理器被配置为：基于第一传感器信号和第二传感器信号生成角度信号，所述角度信号包括对应于磁场的定向的角度值；基于第一传感器信号和第二传感器信号生成矢量长度信号，该矢量长度信号包括对应于第一传感器信号和第二传感器信号的多个矢量长度，其中多个矢量长度中的每个矢量长度在多个连续的采样时间中的不同采样时间处被采样；确定多个矢量长度中的至少两个连续的采样的矢量长度之间的矢量长度差异；将确定的矢量长度差异与由最小公差阈值和最大公差阈值中的至少一个公差阈值定义的公差范围进行比较；以及在确定的矢量长度差异在公差范围之外的条件下生成警告信号。
一个或多个进一步的实施例提供一种磁性角度传感器，磁性角度传感器包括：第一磁性传感器，被配置为响应于磁场的第一分量生成第一传感器信号；第二磁性传感器，被配置为响应于磁场的第二分量生成第二传感器信号；以及至少一个信号处理器。至少一个信号处理器被配置为：基于第一传感器信号和第二传感器信号生成角度信号，所述角度信号包括对应于磁场的定向的角度值；基于第一传感器信号和第二传感器信号生成包括矢量长度信号，该矢量长度信号对应于第一传感器信号和第二传感器信号的多个矢量长度，其中多个矢量长度中的每个矢量长度在多个连续的采样时间中的不同采样时间处被采样；提取矢量长度信号的至少一个频谱分量，至少一个频谱分量指示在多个矢量长度中的至少两个连续采样的矢量长度之间的矢量长度差异；以及在至少一个提取的频谱分量在公差范围之外的条件下生成警告信号。
一个或多个进一步的实施例提供一种执行矢量长度差异检查的方法。方法包括：响应于磁场的第一分量生成第一传感器信号；响应于磁场的第二分量生成第二传感器信号；基于第一传感器信号和第二传感器信号生成角度信号，该角度信号包括对应于磁场的定向的角度值；基于第一传感器信号和第二传感器信号生成矢量长度信号，该矢量长度信号包括对应于第一传感器信号和第二传感器信号的多个矢量长度，其中多个矢量长度中的每个矢量长度在多个连续的采样时间中的不同的采样时间处被采样；确定多个矢量长度中的至少两个连续采样的矢量长度之间的矢量长度差异；将确定的矢量长度差异与由最小公差阈值和最大公差阈值中的至少一个公差阈值定义的公差范围进行比较；以及在确定的矢量长度差异在公差范围之外的条件下生成警告信号。
一个或多个进一步的实施例提供一种执行矢量长度差异检查的方法。方法包括：响应于磁场的第一分量生成第一传感器信号；响应于磁场的第二分量生成第二传感器信号；基于第一传感器信号和第二传感器信号生成角度信号，该角度信号包括对应于磁场的定向的角度值；基于第一传感器信号和第二传感器信号生成矢量长度信号，该矢量长度信号包括对应于第一传感器信号和第二传感器信号的多个矢量长度，其中多个矢量长度中的每个矢量长度在多个连续的采样时间中的不同的采样时间处被采样；提取矢量长度信号的至少一个频率分量，至少一个频率分量指示在多个矢量长度中的至少两个连续采样的矢量长度之间的矢量长度差异；以及在至少一个提取的频率分量在公差范围之外的条件下生成警告信号。
附图说明
本文参考附图描述实施例。
图1是示出根据一个或多个实施例的磁性角度传感器的框图；
图2A是根据一个或多个实施例的磁性角度传感器设备的示意性框图；
图2B是示出根据一个或多个实施例的矢量长度公差区域的图；
图3是根据一个或多个实施例的另一个磁性角度传感器设备的示意性框图；以及
图4是根据一个或多个实施例的另一个磁性角度传感器设备的示意性框图。
具体实施方式
在下文中，阐述细节以提供对示例性实施例的更彻底的解释。然而，对于本领域技术人员显而易见的是，可以在没有这些具体细节的条件下实践实施例。在其它条件下，以框图的形式或以示意图的形式而不是详细地示出了公知的结构和设备，以避免模糊实施例。另外，除非另外特别指出，否则下文描述的不同实施例的特征可以彼此组合。
进一步，在下面的描述中用等同或相似的附图标记表示等同或相似的元件或具有等同或相似的功能的元件。由于在附图中相同或功能等效的元件被赋予相同的附图标记，因此可以省略对提供有相同附图标记的元件的重复描述。因此，为具有相同或相似附图标记的元件所提供的描述可以相互交换。
将理解，当元件被称为“连接”或“耦合”到另一个元件时，它可以被直接连接或耦合到另一个元件，或者可以存在中间元件。相反，当元件被称为“直接连接”或“直接耦合”到另一个元件时，则不存在中间元件。应当以类似的方式来解释用于描述元件之间的关系的其它词语(例如，“在……之间”与“直接在……之间”、“相邻”与“直接相邻”等)。
在本文描述的或附图中示出的实施例中，只要基本上保持连接或耦合的通用目的(例如，传输某种信号或某种信息)，则任何直接的电连接或耦合(即没有附加的中间元件的任何连接或耦合)，也可以通过间接的连接或耦合(即与一个或多个附加的中间元件的连接或耦合)来实现，反之亦然。来自不同实施例的特征可以被组合以形成进一步的实施例。例如，除非相反地指出，否则关于实施例中的一个实施例描述的变化或修改也可以适用于其它实施例。
实施例涉及传感器和传感器系统，并且涉及获取关于传感器和传感器系统的信息。传感器可以指将要测量的物理量转换为电信号(例如，电流信号或电压信号)的部件。例如，物理量可以包括但不限于磁场、电场、压力、力、电流或电压。
例如，磁场传感器包括一个或多个磁场感测元件，一个或多个磁场感测元件测量磁场的一个或多个特性(例如，磁场通量密度、场强、场角、场方向、场定向等)。磁场可以由磁体、载流导体(例如，导线)、地球或其它磁场源产生。每个磁场感测元件被配置为响应于撞击在感测元件上的一个或多个磁场来生成传感器信号(例如，电压信号)。因此，传感器信号指示撞击在感测元件上的磁场的大小和定向。
将理解，在整个说明书中术语“传感器”和“感测元件”可以互换使用，并且在整个说明书中术语“传感器信号”和“测量信号”可以互换使用。
在所描述的实施例中提供的磁性传感器可以包括一个或多个磁阻感测元件，磁阻感测元件由磁阻材料(例如，镍铁(NiFe))组成，其中，磁阻材料的电阻取决于存在于磁阻材料处的磁场的强度和/或方向。在此，感测元件可以基于各向异性磁阻(AMR)效应，巨磁阻(GMR)效应、隧道磁阻(TMR)效应等来操作。作为另一个示例，磁性传感器可以包括基于霍尔效应进行操作的一个或多个基于霍尔的感测元件。磁角度传感器可以包括一种或多种类型的多个感测元件。
作为附加的示例，分解器线圈可以被用作磁性传感器。然而，应当理解，在将旋转变压器线圈的感应电压用作用于计算角度和矢量长度的x和y分量之前，必须对其进行解调。
例如，磁场分量可以是x磁场分量(Bx)、y磁场分量(By)或z磁场分量(Bz)，其中在提供的示例中，Bx和By场分量在芯片的平面内，并且Bz在芯片的平面外。感测元件可以根据其“灵敏度轴”或“感测轴”对磁场的一个分量敏感。
例如，由感测元件输出的测量值(例如，电压)根据其感测轴的方向上的磁场强度变化。例如，其灵敏度轴与x轴对准的感测元件对x磁场分量(Bx)敏感，而其灵敏度轴与y轴对准的感测元件对y磁场分量(By)敏感。因此，两个感测元件可以被配置为使其灵敏度轴彼此正交地布置。
根据一个或多个实施例，可以将多个磁场角度传感器和传感器电路两者装置都容纳(即，集成)在相同的芯片中。传感器电路可以被称为信号处理电路和/或信号调节电路，其以原始测量数据的形式从一个或多个磁场感测元件接收一个或多个信号(即，传感器信号)，并且从传感器信号导出表示磁场的测量信号。
在一些条件下，测量信号可以是差分测量信号，差分测量信号是通过使用微积分从具有相同感测轴的两个感测元件(例如，对相同磁场分量敏感的两个感测元件)产生的传感器信号中导出的。差分测量信号可以为均匀的外部杂散磁场提供鲁棒性。
如本文使用的，信号调节是指以使得信号满足用于进一步处理的下一阶段的要求的方式来操纵模拟信号。信号调节可以包括(例如，经由模数转换器)从模拟到数字的转换、放大、滤波、转换、偏置、范围匹配、隔离以及使传感器输出适合于调节之后的处理所需的任何其它过程。
因此，传感器电路可以包括模数转换器(ADC)，模数转换器将来自一个或多个感测元件的模拟信号转换成数字信号。传感器电路还可以包括数字信号处理器(DSP)，数字信号处理器对数字信号执行一些处理，这将在下面讨论。因此，也可以被称为集成电路(IC)的芯片可以包括经由信号处理和/或调节来调节和放大的一个或多个磁场感测元件的小信号的电路。还应当理解，所描述的实施例可以被划分为两个或多个芯片。另外，传感器电路可以包括可选的解调器，如在分解器中所做的，解调器用于在交变磁场下进行测量的条件下，对x分量和y分量进行解调。可以在ADC之前的模拟域中进行解调，或者在A/D转换之后经由DSP在数字域中进行解调。
如本文所使用的，传感器设备可以指的是包括如上所述的传感器和传感器电路的设备。
图1是示出根据一个或多个实施例的磁性角度传感器100的框图。磁性角度传感器100可以包括两个感测元件Sx和Sy，感测元件Sx和Sy被布置为提供对应于磁场的两个正交分量(诸如，磁场的x分量和磁场的y分量)的输出信号。在这种条件下，感测元件Sx被配置为感测磁场的正弦角分量(例如，x分量)并且感测元件Sy被配置为感测磁场的余弦角分量(例如，y分量)。因此，两个感测元件Sx和Sy被配置为生成彼此相移90°的两个传感器信号(例如，电压信号Vx和电压信号Vy)。
磁性角度传感器100还包括传感器电路10，传感器电路10从感测元件Sx和Sy接收传感器信号，以进行处理并且生成对应于磁场的定向的角度输出信号。传感器电路10包括两个信号路径：X信号路径和Y信号路径。X信号路径上的信号X可以采用正弦曲线的(正弦)波形的形式，正弦曲线波形表示目标物体的角度定向，并且Y信号路径上的信号Y可以是与信号X相移90°的相似的波形。即，信号Y是表示目标物体的角度定向的正弦曲线的(cosine)波形。将理解的是，尽管本文的示例将正弦波形描述为用作信号X并且将余弦波形描述为用作信号Y，但是相反的情况也可以成立，只要两个信号相对于彼此相移90°即可。
信号路径X和Y可以分别包括ADC 1x和ADC 1y，其将相应的信号路径的传感器信号Vx和Vy转换为数字信号，以由传感器电路10的其余部分进一步处理。
DSP可以包括数字信号处理设备或数字信号处理设备的集合。DSP可以从ADC 1x和1y接收数字信号，并且可以处理数字信号以形成输出信号供外部设备(诸如，控制器(未示出))使用。每个“块”可以包括用于处理一个或多个信号的一个或多个处理器。
DSP可以包括温度补偿(TC)、自校准、以及滤波器块2、信号转换算法块3、可选的存储器元件4和角度协议块5。
温度补偿(TC)、自校准和滤波器块2可以接收传感器信号Vx和Vy以及温度传感器信号T，并且在将补偿后的传感器信号Vx和Vy输出到信号转换算法块3之前对其执行一个或多个信号调节操作。在一些应用中，温度补偿(TC)、自校准和滤波器块2可能是可选的。
信号转换算法块3被配置为接收补偿的传感器信号Vx和Vy用于进一步处理。例如，信号转换算法块3可以包括一个或多个处理器和/或逻辑单元，处理器和/或逻辑单元执行各种信号调节功能，诸如绝对信号转换、归一化、线性化、自测试等。可以结合存储在存储器元件4中的查找表来执行一个或多个信号调节功能。换句话说，信号转换算法块3从感测元件Sx和Sy接收传感器信号Vx和Vy，并且将传感器信号转换为测量信号(即，测量值)Vx’和Vy’，测量信号将被用于进一步计算，诸如角度计算和矢量长度计算。
可选的存储器元件4可以包括只读存储器(ROM)(例如，EEPROM)、随机存取存储器(RAM)和/或另一种类型的动态或静态存储设备(例如，闪存、磁存储器、光学存储器等)，用于存储由信号转换算法块3使用的信息和/或指令。在一些实现中，可选的存储器元件4可以存储与由信号转换算法块3执行的处理相关联的信息。附加地或备选地，可选的存储器元件4可以存储针对感测元件Sx和Sy的集合的配置值或参数和/或用于角度传感器100的一个或多个其它元件(例如ADC 1x和1y)的信息。
因此，温度补偿(TC)、自校准以及滤波器块2和信号转换算法块3将传感器信号Vx和Vy转换为测量信号Vx’和Vy’。信号转换算法块3的输出Vx’和Vy’被提供给角度协议块5，角度协议块5被配置为基于测量信号Vx’和Vy’生成角度信号作为输出信号。角度协议块5可以是处理器，处理器被配置为应用角度算法(例如，α＝arctan(Vy/Vx))用于确定旋转磁场的角度，并且生成表示角度值的角度信号。
最终，角度协议块5被配置为接收传感器信号Vx和Vy或从传感器信号Vx和Vy中导出的测量信号(例如，补偿电压信号Vx’和补偿电压信号Vy’)。角度协议块5被配置为基于对应于两个正交分量的传感器信号或测量信号来计算产生磁场的磁体的旋转角(α)(以及与磁体连接的可旋转物体的旋转角)(例如，α＝arctan(Vy/Vx))。
在一些条件下，可以在角度传感器100中实现功能安全检查。例如，可以在角度传感器的操作期间监测与传感器信号相关联的矢量长度(例如，矢量长度(VL)等于Vx2+Vy2)作为功能安全检查。在一个示例中，如果矢量长度在角度传感器的操作期间(例如，在校准和/或温度补偿之后)保持基本恒定，则可以假定角度传感器的安全操作。然而，(例如，基于两个输出信号的)这种功能安全检查具有有限的精度和/或由于依赖于输出信号的绝对值而可能具有不足的诊断范围。
此外，除了监测绝对矢量长度之外，本发明还监测矢量长度的变化。这样做的优点是，必须容忍矢量长度值之间只有非常狭窄的范围，因为环境影响(例如，温度或机械应力)的变化非常缓慢。
图2A是根据一个或多个实施例的磁性角度传感器设备200的示意性框图。磁性角度传感器设备200是可以集成在一个或多个芯片上的系统。磁性角度传感器设备200包括被配置为处理传感器信号和测量信号的数个信号处理电路和块，数个信号处理电路和块整体上构成传感器电路。将理解的是，信号处理电路和块可以被组合成单个处理器、微处理器、DSP等。备选地，可以在两个或多个处理器、微处理器、DSP等中提供信号处理电路和块。一个或多个信号处理电路和块可以与感测元件一起被集成在传感器芯片上，或者可以被提供在系统级的微控制器中。
图2B是示出根据一个或多个实施例的矢量长度公差区域的图。特别地，根据等式VL＝Vx2+Vy2绘制矢量长度。该图示出了在xy坐标中绘制的矢量长度(即，基于两个感测的x磁场分量和y磁场分量)，其中+/-Ymax表示y ADC转换范围的极值，并且+/-Xmax表示x ADC转换范围的极值。理想条件下，长度矢量应该跟踪圆形，但是一定程度的公差被用于解决非理想情况。
该图示出了宽矢量长度公差区域11和窄矢量长度公差区域12。该图进一步示出了具有变化角度的正常长度矢量13，以及故障矢量14，故障矢量14被“卡”在x值处。由于x分量和y分量随着旋转磁场而不断变化，因此卡在x值处的故障长度矢量14指示所感测的x分量不再变化。这可以指示感测元件Sx是故障的。
该图表明，变化的正常长度矢量13保持在窄矢量长度公差区域12内，指示正常的操作。相反，故障长度矢量14超出窄矢量长度公差区域12的边界，指示故障行为。
返回图2A，如上所述，磁性角度传感器设备200包括生成传感器信号Vx和Vy的第一感测元件(Sx)21和第二感测元件(Sy)22。
如上所述，磁性角度传感器设备200还包括分别生成测量信号Vx’和Vy’的第一测量电路23和第二测量电路24。
测量电路23和24都可以包括ADC(例如，ADC 1x或ADC 1y)、温度补偿(TC)、自校准、以及滤波器块2、信号转换算法块3和存储器元件4。因此，测量电路23和24都包括一个或多个处理器和/或逻辑单元，一个或多个处理器和/或逻辑单元执行各种信号调节功能，以便从传感器信号Vx和Vy中导出测量值Vx’和Vy’，以供进一步计算使用。测量电路23和24可以是微处理器，诸如DSP或其一部分。
磁性角度传感器设备200进一步包括角度协议块25，角度协议块25被配置为处理测量值Vx’和Vy’，以根据角度算法(例如，α＝arctan(Vy’/Vx’))生成角度信号θ作为输出角度。角度协议块25可以被配置为在不同采样时间处生成并且输出角度测量值。
磁性角度传感器设备200还包括矢量长度协议块26，矢量长度协议块26被配置为根据矢量长度算法(例如，VL＝Vx’2+Vy’2)处理测量值Vx’和Vy’以生成矢量长度信号作为输出矢量长度。矢量长度协议块26被配置为在不同的采样时间处生成并且输出矢量长度测量VL，该不同的采样时间可以与角度测量的不同采样时间一致。因此，每个矢量长度测量VL也可以对应于角度测量值。
磁性角度传感器设备200还包括矢量长度差分块27，矢量长度差分块27被配置为计算至少两个矢量长度(VL)采样之间的矢量长度差。
在一个实现中，矢量长度差分块27被配置为接收两个相邻的VL采样(即，在两个连续的采样时间处获取的两个采样)，并且计算它们之间的差以生成差分矢量长度(例如，ΔVL＝VL1-VL2)。
由于角度测量的采样率很高，因此矢量长度检查可能不仅仅依赖于矢量长度变化的一个测量。因此，使用两个以上的相邻采样的其它实现也是可能的，其在实现中可以基于测量的矢量长度变化标准的集合而变化。
例如，在另一个实现中，矢量长度差分块27被配置为接收两个或多个相邻的VL采样(即，在连续的采样时间处获取的两个或多个采样)，计算每相邻的VL采样对之间的差分矢量长度(ΔVL)以生成差分矢量长度值的集合，并且进一步在其输出处计算差分矢量长度的平均(ΔVLavg1)。
在另一个实现中，矢量长度差分块27被配置为接收两个或多个相邻的VL采样(即，在连续的采样时间处获取的两个或多个采样)，计算每个相邻的VL采样对之间的差分矢量长度(ΔVL)以生成差分矢量长度值的集合，确定差分矢量长度值的集合中的差分矢量长度最小值(ΔVLmin)，确定差分矢量长度值的集合中的差分矢量长度最大值(ΔVLmax)，并且在其输出处输出最小值(ΔVLmin)和最大值(ΔVLmax)作为要被评估的差分矢量长度。
在另一个实现中，矢量长度差分块27被配置为接收两个或多个相邻的VL采样(即，在连续的采样时间处获取的两个或多个采样)，在矢量长度采样中捕获最小值和最大值，并且计算ΔVLmm＝VLmax-VLmin作为差分矢量长度。
在另一个实现中，矢量长度差分块27被配置为接收两个或多个相邻的VL采样(即，在连续的采样时间处获取的两个或多个采样)，计算相邻的VL采样的标准偏差(stdev)作为要被评估的差分矢量长度ΔVLSD。
磁性角度传感器设备200还包括矢量长度差异分析块28，矢量长度差异分析块28被配置为接收来自矢量长度差分块27的输出(例如，ΔVL，ΔVLavg1，ΔVLmin，ΔVLmax，ΔVLmm和/或ΔVLSD)并且基于一个或多个预定的公差阈值执行对接收的信息的差异分析检查。如果差分值超过预定的公差阈值，则矢量长度差异分析块28可以生成指示角度传感器设备200中的故障的警告信号，并且将该警告信号输出到外部设备(诸如，外部控制器)。
例如，矢量长度差异分析块28可以接收差分矢量长度(ΔVL)，并且将差分矢量长度(ΔVL)与最小公差阈值和最大公差阈值进行比较。最小公差阈值和最大公差阈值中的一个或两个公差阈值可以定义公差范围或窗口，其中差分矢量长度是可接受的并且指示正常功能。
因此，如果差分矢量长度(ΔVL)小于最小公差阈值或大于最大公差阈值，则矢量长度差异分析块28确定差分矢量长度(ΔVL)在公差范围的边界之外，并且在磁性角度传感器设备200内可能存在故障。
另一方面，如果差分矢量长度(ΔVL)等于或大于最小公差阈值并且等于或小于最大公差阈值，则矢量长度差异分析块28确定：差分矢量长度(ΔVL)在公差范围的边界内并且磁性角度传感器设备200在可接受的误差范围内操作(即，磁性角度传感器200正常操作)。如果差分矢量长度(ΔVL)在公差范围的边界内，则矢量长度差异分析块28确定不生成警告信号。
矢量长度差异分析块28对ΔVLavg1，ΔVLmm，ΔVLmin，ΔVLmax和ΔVLSD执行类似的评估，其中由矢量长度差分块27输出的每个增量值(delta value)由最小公差阈值和最大公差阈值评估。根据要评估的增量变量的类型，可以使用不同的最小公差阈值和最大公差阈值。可以根据最小公差阈值和最大公差阈值的相同集合(即，经由一个公差范围)来评估增量变量ΔVLmin和ΔVLmax。
备选地，矢量长度差异分析块28可以计算差分矢量长度(ΔVL)的绝对值(abs)，基于差分矢量长度(ΔVL)的绝对值确定一个或多个增量值，并且基于最大公差阈值监测增量值。
例如，矢量长度差异分析块28可以使用表示第一矢量长度和第二矢量长度之间的差的差分矢量长度(ΔVL)的绝对值作为矢量长度差异，并且将矢量长度差异与最大公差阈值进行比较。如果差分矢量长度(ΔVL)的绝对值超过最大公差阈值，则矢量长度差分块27生成警告信号。
备选地，矢量长度差异分析块28可以：计算多个差分矢量长度，每个差分矢量长度对应于多个连续采样的矢量长度对中的一个不同的采样的矢量长度对，并且每个差分矢量长度表示该差分矢量长度对应的连续采样的矢量长度对的第一矢量长度和第二矢量长度之间的差；计算多个绝对值，每个绝对值是多个差分矢量长度中的一个差分矢量长度的绝对值；并且计算多个绝对值的平均值作为矢量长度差异。
备选地，矢量长度差异分析块28可以：计算多个差分矢量长度，每个差分矢量长度对应于多个连续采样的矢量长度对中的一个不同的采样的矢量长度对，并且每个差分矢量长度表示该差分矢量长度对应的连续采样的矢量长度对的第一矢量长度和第二矢量长度之间的差；计算多个绝对值，每个绝对值是多个差分矢量长度中的一个差分矢量长度的绝对值；并且将最小绝对值或最大绝对值中的至少一个绝对值确定为矢量长度差异，最小绝对值具有多个绝对值中的最小值，最大绝对值具有多个绝对值中的最大值。
在此，矢量长度差异分析块28可以将多个绝对值的最小绝对值确定为第一矢量长度差异，将多个绝对值的最大绝对值确定为第二矢量长度差异，将最小绝对值与公差范围进行比较，将最大绝对值与公差范围进行比较，并且在第一矢量长度差异或第二矢量长度差异中的至少一个矢量差异在公差范围之外的条件下生成警告信号。在此，当最大绝对值在公差范围之外时，这意味着增量采样中的一个增量采样太大。另一方面，当最小绝对值在公差范围之外时，这意味着所有增量采样都太大。
矢量长度差分块27可以被配置为改变其计算并且输出到矢量长度差异分析块28的增量变量的类型。结果，矢量长度差异分析块28可以包括存储查找表的存储元件，该查找表包括映射到不同类型的增量变量的最小公差阈值和最大公差阈值的不同集合(即，公差范围的不同集合)，并且可以被配置为根据接收的增量变量的类型从查找表中选择最小公差阈值和最大公差阈值的集合。
此外，矢量长度差异分析块28除了监测矢量长度的变化之外，还可以基于矢量长度测量值VL监测绝对矢量长度。为此，矢量长度协议块26和矢量长度差异分析块28可以被耦合在一起，使得矢量长度协议块26将包括矢量长度测量VL的矢量长度信号提供给上矢量长度差异分析块28。
图3是根据一个或多个实施例的磁性角度传感器设备300的示意性框图。磁性角度传感器设备300是可以被集成在一个或多个芯片上的系统。磁性角度传感器设备300包括被配置为处理传感器信号和测量信号数个信号处理电路和块，数个信号处理电路和块整体上构成传感器电路。应当理解，信号处理电路和块可以被组合成单个处理器、微处理器、DSP等。备选地，可以在两个或多个处理器、微处理器、DSP等中提供信号处理器电路和块。
磁性角度传感器设备300类似于磁性角度传感器设备200，除了磁性角度传感器设备300包括矢量长度处理块37而不是矢量长度差分块27。矢量长度处理块37可以包括高通滤波器(HPF)、带通滤波器(BPF)、低通滤波器(LPF)或时间/频率变换(即，快速傅里叶变换(FFT))。因此，作为图2中使用的差分的替代，用于检测矢量长度中的故障的标准还可以被定义为：(1)高通/带通/低通滤波或(2)矢量长度采样的频谱分析，其中取决于矢量长度差异的非DC频谱分量被监测。HPF、BPF和LPF可以采用有限脉冲响应(FIR)滤波或无限脉冲响应(IIR)滤波。
例如，矢量长度处理块37可以以矢量长度信号的形式接收两个或多个矢量长度(VL)，其频率基于矢量长度采样之间的差异而改变。例如，差异越大，HPF输出VLH的幅度越大。注意，矢量长度信号的非DC频谱分量的能量水平也随着矢量长度采样之间的差异增加而增加，或者随着矢量长度采样之间的差异减小而减小。结果，可以以与ΔVL值相同的方式评估HPF输出VLH。例如，矢量长度差异分析块28可以检测HPF输出VLH的幅度在正方向或负方向上是否超过阈值(即，HPF输出VLH的幅度是否在公差范围之外)。
如果矢量长度处理块37包括高通滤波器，则矢量长度信号的高频率分量被传递到矢量长度差异分析块28。当矢量长度差异足够大而产生的频率分量大于高通滤波器的截止频率时，就会发生这种情况。因此，矢量长度处理块37将高频信号VLH输出到矢量长度差异分析块28以进行分析。
高通滤波器的截止频率可以被设置成对应的矢量长度差异，使得当差分矢量长度(ΔVL)在公差范围内时，矢量长度信号被高通滤波器衰减。另一方面，当差分矢量长度(ΔVL)在公差范围之外时，矢量长度信号被高通滤波器通过。如果矢量长度差异分析块28接收到高频信号VLH，该信号确定差分矢量长度(ΔVL)在公差范围之外，则矢量长度差异分析块28确定矢量长度的差异超过正常操作条件并且生成警告信号。如果矢量长度差异分析块28没有接收到高频信号VLH，则不生成警告信号。
除了高频信号VLH，如上所述，矢量长度差异分析块28还从矢量长度协议块26接收矢量长度采样(VL)。
如果矢量长度处理块37包括带通滤波器，则矢量长度信号的带通频率分量被传递到矢量长度差异分析块28。当矢量长度差异产生的频率分量在带通滤波器的频带内时，就会发生这种情况。因此，矢量长度处理块37将带通信号输出到矢量长度差异分析块28以进行分析。
如果矢量长度处理块37包括时间/频率变换，则矢量长度处理块37(例如，经由离散傅里叶变换(DFT))将矢量长度信号(连续时间信号)转换为矢量长度信号的频域表示，并且将频域表示VLF输出到矢量长度差异分析块28以进行进一步的分析。
矢量长度采样中的差异越大，则非DC频谱分量的FFT系数就越高。因此，在频域表示中将存在具有高能量的非DC频谱分量。相反，矢量长度采样中的差异越小，则频域表示中将越有可能存在具有较低能量的非DC频谱分量。矢量长度差异分析块28被配置为分析非DC频谱分量的能量水平并且确定是否有任何非DC频谱分量在公差范围之外。例如，矢量长度差异分析块28可以被配置为将非DC频谱分量的能量水平与限定公差范围的最小能量水平和最大能量水平进行比较，并且如果确定一个或多个能量水平在公差范围之外，则生成警告信号。
特别地，矢量长度处理块37经由DFT算法将矢量长度信号从时域转换为频域，以生成包括至少一个提取的频谱分量的频域矢量长度信号。通常，将提取相对宽范围的频率分量。矢量长度处理块37可以计算至少一个提取的频谱分量的大小的总和或加权和，将总和或加权和与公差范围进行比较，并且在总和或加权和在公差范围之外的条件下生成警告信号。
除了频域表示VLF之外，如上所述，矢量长度差异分析块28还从矢量长度协议块26接收矢量长度采样(VL)。
图4是根据一个或多个实施例的磁性角度传感器设备400的示意性框图。磁性角度传感器400是可以被集成到一个或多个芯片上的系统。磁性角度传感器设备400包括被配置为处理传感器信号和测量信号的数个信号处理电路和块，数个信号处理电路和块整体上构成传感器电路。应当理解，信号处理电路和块可以被组合成单个处理器、微处理器、DSP等。备选地，可以在两个或多个处理器、微处理器、DSP等中提供信号处理电路和块。
磁性角度传感器设备400与磁性角度传感器设备200和300的相似之处在于，它包括感测元件21和22、测量电路23和24、角度协议块25和矢量长度协议块26。磁性角度传感器设备400还包括矢量长度改变处理块47，矢量长度改变处理块47可以是矢量长度差分块27或矢量长度处理块37。磁性角度传感器设备400还包括矢量长度差异分析块28，矢量长度差异分析块28可以被配置为如参考图2或图3所描述地执行。
磁性角度传感器设备400还包括温度传感器(ST)41和温度测量电路42。温度传感器41被配置为测量环境温度并且生成表示测量的温度的传感器信号VT。温度测量电路42被配置为例如以与参考测量电路23和24所述的类似的方式对传感器信号VT执行信号处理和调节，并且生成温度测量信号VT’。
温度测量电路42还可以被配置为计算两个或多个连续的温度测量采样之间的温度差异。
磁性角度传感器设备400还包括应力传感器(Sσ)43和应力测量电路44。应力传感器43被配置为测量作用在传感器芯片上的机械应力，并且生成表示测量的应力的传感器信号Vσ。例如，应力传感器43可以是被集成在传感器芯片的基板中的压阻传感器。
应力测量电路44被配置为例如以与参考测量电路23和24所述类似的方式对传感器信号Vσ执行信号处理和调节，并且生成应力测量信号Vσ’。
应力测量电路44还可以被配置为计算两个或多个连续的应力测量采样之间的应力差异。
对于温度和模具应力的测量，由于温度和应力是缓慢地变化的特性，因此采样率FS_T和FS_stress可以分别地低于角度FS_angle的采样率。因此，FS_T<＝FS_angle并且FS_stress<＝FS_angle。
角度协议块25还可以被配置为计算两个或多个连续的角度测量采样之间的角度差异。角度采样率或频率可以等于或大于由矢量长度协议块26执行的矢量长度计算的采样率或频率。换句话说，由矢量长度协议块26实现的矢量长度FS_VL的采样率通常等于由角度协议块25实现的角度测量FS_angle的采样率，但是如果例如计算能力受到限制(即，FS_VL<＝FS_angle)，则可以小于采样率FS_angle。如果针对角度测量的采样频率大于用于矢量长度计算的采样频率，则可以使用传递函数，该传递函数基于较少的可用采样数目，在相同的时间窗口之上近似矢量长度差异函数。
如果差异方法是标准偏差stdev，则矢量长度处理块27将使用考虑到标准偏差的一组采样(N)的平均，因此，标准偏差的采样率将是FS_stdev＝FS_VL/N，其中N是大于1的整数。
如果使用了连续矢量长度之间的差，则每个差异采样将传递与前一个采样的差。在这种条件下，矢量长度差FS_VLdiff的采样率将等于FS_VL。
在如图3所示的采用滤波器的差异测量的条件下，可以发现有或没有抽取(D)的实现。因此，差异测量的采样率FS_variance_Filter＝FS_VL或FS_variance_Filter＝FS_VL/D，其中采样是由长度差异分析块28执行的。通常，可以说矢量长度差异的采样率FS_variance<＝FS_VL。
类似于VL的差异，应力和温度的差异可以是FS_variance_T<＝FS_T或FS_variance_stress<＝FS_stress。如果温度或应力的采样率或它们相应的差异低于VL差异的采样率，则可以对其进行插值，或者在这种条件下最好将其推断为实际VL_variance采样的采样时间。换句话说，如果温度或应力的采样率或它们相应的差异低于VL差异的采样率，则可以使用传递函数，该传递函数基于较少的可用采样数目，在相同的时间窗口之上近似矢量长度差异函数。
磁性角度传感器设备400还包括最小/最大阈值确定块46，最小/最大阈值确定块46被配置为从多个不同的最小公差阈值选择或提取最小公差阈值，并且从多个不同的最大公差阈值选择或提取最大公差阈值。
特别地，最小/最大阈值确定块46可以被配置为接收温度测量信号VT’或温度差异测量，并且基于测量的温度值或温度差异测量值来选择最小公差阈值和最大公差阈值。可以从查找表中提取选择的最小公差阈值和最大公差阈值，该查找表存储了映射到不同温度值、不同温度差异或不同温度范围的最小公差阈值和最大公差阈值。
备选地，VL阈值还可以由最小/最大阈值确定块46通过根据其它测量(温度、应力和/或角度)的差异利用线性函数对VL阈值进行缩放被更新。例如，updated threshold＝current threshold*(1+scaleT*delta T+scale stress*delta stress+scale angel*delta angel)，其中current threshold可以是初始阈值或先前更新的阈值。此外，scaleT表示温度的比例因子，scale stress表示应力的比例因子，scale angle表示角度的比例因子，delta T表示温度的测量差异，delta stress表示应力的测量差异，并且delta angle表示角度的测量差异。
最小公差阈值和最大公差阈值可以在每个获取的角度采样或角度差异测量之后被分析和调整。因此，最小/最大阈值确定块46可以进一步被配置为从角度协议块25的输出接收角度测量采样或角度差异采样。
如果温度或其它环境参数随观察到矢量长度采样的时间变化，则公差范围可以变宽或变窄。在此，在相反的方向上调制最小公差阈值和最大公差阈值，以调整公差范围的宽度。
如果温度或其它环境参数随观察到矢量长度采样的时间变化并且对该参数的敏感性是系统性的，则公差范围可以向上移动或向下移动。在此，最小公差阈值和最大公差阈值在相同方向上被调整以调整公差范围的偏移。
最小/最大阈值确定块46随后可以将包括选择的最小公差阈值和选择的最大公差阈值的阈值信息TH发送到矢量长度差异分析块28。矢量长度差异分析块28被配置为根据接收的阈值信息TH设置其最小公差阈值和选择的最大公差阈值(即，其公差范围)，并且可以在接收到更新的阈值信息TH之后周期性地调整这些阈值。
附加地或备选地，最小/最大阈值确定块46可以被配置为接收应力测量信号Vσ’或应力差异测量，并且基于测量的应力值或应力差异测量值来选择最小公差阈值和最大公差阈值。可以从查找表中提取或者可以通过使用线性函数(例如，updated threshold＝current threshold*(1+scaleT*delta T+scale stress*delta stress+scale angel*delta angel))来更新选择的最小公差阈值和最大公差阈值，查找表存储映射到不同应力值、不同应力差异或不同应力范围的最小公差阈值和最大公差阈值。
然后，最小/最大阈值确定块46可以将包括选择的最小公差阈值和选择的最大公差阈值的阈值信息TH发送到矢量长度差异分析块28。矢量长度差异分析块28被配置为根据接收的阈值信息TH设置其最小公差阈值和选择的最大公差阈值(即，其公差范围)，并且可以在接收到更新的阈值信息TH之后周期性地调整这些阈值。
可以在每个获取的角度采样或角度差异测量之后分析和调整最小公差阈值和最大公差阈值。因此，最小/最大阈值确定块46可以进一步被配置为从角度协议块25的输出接收角度测量采样或角度差异采样。
如果温度或其它环境参数随观察到矢量长度采样的时间变化，则公差范围可以变宽或变窄。在此，在相反的方向上调整最小公差阈值和最大公差阈值，以调整公差范围的宽度。
如果温度或其它环境参数随观察到矢量长度采样的时间变化并且对该参数的敏感性是系统性的，则公差范围可以向上移动或向下移动。在此，最小公差阈值和最大公差阈值在相同方向上被调整以调整公差范围的偏移。
附加地或备选地，最小/最大阈值确定块46可以被配置为从角度协议块25的输出接收角度测量采样或角度差异测量采样，以确定最小公差阈值和最大公差阈值。也就是说，由于例如由GMR或TMR设备中的AMR效应、参考层与自由层之间的交换耦合、形成各项异性、晶体各项异性等引起的较短的周期性效应，旋转矢量的轨迹不一定是理想的圆。结果，最小公差阈值和最大公差阈值可能取决于测量角度的变化，以考虑到磁性传感器的旋转角度依赖性的非理想圆形轨迹(GMR、AMR、TMR、Hall)。因此，最小/最大阈值确定块46可以基于测量角度θ或两个或多个连续角度测量之间的测量角度差异来调整最小公差阈值和最大公差阈值。
因此，当环境和设备影响随时间变化时，测量的温度、应力和角度可以被单独地使用或以任何组合使用，以更新和调整由矢量长度差异分析块28使用的最小公差阈值和最大公差阈值。
表I汇总了VL差异分析的变体及其相应的用例。VL变化处理对应于由矢量长度差分块27实现的处理。阈值比较对应于由矢量长度差异分析块28实现的阈值比较分析的类型。所有其它块可以独立于所使用的VL变化处理和所使用的阈值比较分析被实现。也就是说，矢量长度差分块27和矢量长度差异分析块28可以根据期望的使用情况来被适应，而无需改变系统的其余部分。
Figure BDA0002837310950000211
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Figure BDA0002837310950000221
表1
以下提供了附加的实施例：
1.一种磁性角度传感器系统，包括：
第一磁性传感器，被配置为响应于磁场的第一分量生成第一传感器信号；
第二磁性传感器，被配置为响应于磁场的第二分量生成第二传感器信号；以及
至少一个信号处理器，被配置为：
基于第一传感器信号和第二传感器信号生成角度信号，该角度信号包括对应于磁场的定向的角度值，
基于第一传感器信号和第二传感器信号生成矢量长度信号，该矢量长度信号包括对应于第一传感器信号和第二传感器信号的多个矢量长度，其中多个矢量长度中的每个矢量长度在多个连续的采样时间中的不同采样时间处被采样，
确定多个矢量长度中的至少两个连续采样的矢量长度之间的矢量长度差异，
将确定的矢量长度差异与由最小公差阈值和最大公差阈值中的至少一个公差阈值定义的公差范围进行比较，以及
在确定的矢量长度差异在公差范围之外的条件下生成警告信号。
2.根据实施例1的磁性角度传感器系统，其中磁场的第一分量和第二分量彼此正交，使得第一传感器信号和第二传感器信号彼此相移90°。
3.根据实施例1的磁性角度传感器系统，其中至少一个信号处理器被配置为在确定的矢量长度差异在公差范围内的条件下确定不生成警告信号。
4.根据实施例1的磁性角度传感器系统，其中至少两个连续采样的矢量长度包括第一矢量长度和第二矢量长度，并且矢量长度差异是表示第一矢量长度与第二矢量长度之间的差的差分矢量长度。
5.根据实施例1的磁性角度传感器系统，其中至少两个连续采样的矢量长度包括第一矢量长度和第二矢量长度，并且矢量长度差异是表示第一矢量长度与第二矢量长度之间的差的差分矢量长度的绝对值。
6.根据实施例1的磁性角度传感器系统，其中多个矢量长度包括多个连续采样的矢量长度对，其中至少一个信号处理器被配置为：
计算多个差分矢量长度，每个差分矢量长度对应于多个连续采样的矢量长度对中的一个不同的连续采样的矢量长度对，并且每个差分矢量长度表示该差分矢量长度所对应的连续采样的矢量长度对的第一矢量长度与第二矢量长度之间的差，
计算多个绝对值，每个绝对值是多个差分矢量长度中的一个差分矢量长度的绝对值，以及
计算多个绝对值的平均值作为矢量长度差异。
7.根据实施例1的磁性角度传感器系统，其中多个矢量长度包括多个连续采样的矢量长度对，其中至少一个信号处理器被配置为：
计算多个差分矢量长度，每个差分矢量长度对应于多个连续采样的矢量长度对中的一个不同的连续的采样矢量长度对，并且每个差分矢量长度表示该差分矢量长度所对应的连续采样的矢量长度对的第一矢量长度与第二矢量长度之间的差，以及
将最小差分矢量长度或最大差分矢量长度中的至少一个差分矢量长度确定为矢量长度差异，最小差分矢量长度具有多个差分矢量长度中的最小值，最大差分矢量长度具有多个差分矢量长度中的最大值。
8.根据实施例7的磁性角度传感器系统，其中至少一个信号处理器被配置为：
将多个差分矢量长度中的最小差分矢量长度确定为第一矢量长度差异，
将多个差分矢量长度中的最大差分矢量长度确定为第二矢量长度差异，
将第一矢量长度差异与公差范围进行比较，
将第二矢量长度差异与公差范围进行比较，并且
在第一矢量长度差异或第二矢量长度差异中的至少一个矢量长度差异在公差范围之外的条件下生成警告信号。
9.根据实施例1的磁性角度传感器系统，其中多个矢量长度包括多个连续采样的矢量长度对，其中至少一个信号处理器被配置为：
计算多个差分矢量长度，每个差分矢量长度对应于多个连续采样的矢量长度对中的一个不同的连续采样的矢量长度对，并且每个差分矢量长度表示该差分矢量长度所对应的连续采样的矢量长度对的第一矢量长度与第二矢量长度之间的差，
计算多个绝对值，每个绝对值是多个差分矢量长度中的一个差分矢量长度的绝对值，以及
将最小绝对值或最大绝对值中的至少一个绝对值确定为矢量长度差异，最小绝对值具有多个绝对值中的最小值，最大绝对值具有多个绝对值中的最大值。
10.根据实施例9的磁性角度传感器系统，其中至少一个信号处理器被配置为：
将多个绝对值中的最小绝对值确定为第一矢量长度差异，
将多个绝对值中的最大绝对值确定为第二矢量长度差异，
将最小绝对值与公差范围进行比较，
将最大绝对值与公差范围进行比较，并且
在第一矢量长度差异或第二矢量长度差异中的至少一个矢量长度差异在公差范围之外的条件下生成警告信号。
11.根据实施例1的磁性角度传感器系统，其中至少一个信号处理器被配置为：
计算多个矢量度的标准偏差作为矢量长度差异。
12.根据实施例1的磁性角度传感器系统，其中至少一个信号处理器被配置为接收测量的温度或测量的温度差异，并且基于测量的温度或测量的温度差异调整公差范围。
13.根据实施例1的磁性角度传感器系统，其中至少一个信号处理器被配置为接收测量的机械应力或测量的机械应力差异，并且基于测量的机械应力或测量的机械应力差异调整公差范围。
14.根据实施例1的磁性角度传感器系统，其中至少一个信号处理器被配置为：
基于角度值或至少两个连续的角度值之间的角度差异调整公差范围。
15.根据实施例1的磁性角度传感器系统，进一步包括：
温度传感器，被配置为测量温度；以及
应力传感器，被配置为测量机械应力，
其中至少一个信号处理器被配置为：
接收角度信号，并且
基于测量的温度、测量的机械应力和角度值调整公差范围。
16.根据实施例15的磁性角度传感器系统，其中至少一个信号处理器被配置为以第一采样速率采样角度值，以等于或小于第一采样速率的第二采样速率采样多个矢量长度，以等于或小于第一采样速率的第三采样速率采样测量的温度，并且以等于或小于第一采样速率的第四采样速率采样测量的应力。
17.一种磁性角度传感器系统，包括：
第一磁性传感器，被配置为响应于磁场的第一分量生成第一传感器信号；
第二磁性传感器，被配置为响应于磁场的第二分量生成第二传感器信号；以及
至少一个信号处理器，被配置为：
基于第一传感器信号和第二传感器信号生成角度信号，角度信号包括对应于磁场的定向的角度值，
基于第一传感器信号和第二传感器信号生成矢量长度信号，矢量长度信号包括对应于第一传感器信号和第二传感器信号，其中在多个连续采样时间中的不同的采样时间处采样多个矢量长度中的每个矢量长度，
提取矢量长度信号的至少一个频谱分量，至少一个频谱分量指示在多个矢量长度中的至少两个连续采样的矢量长度之间的矢量长度差异，以及
在至少一个提取的频谱分量在公差范围之外的条件下生成警告信号。
18.根据实施例17的磁性角度传感器系统，其中：
至少一个信号处理器包括高通滤波器和带通滤波器，高通滤波器和带通滤波器被配置为接收矢量长度信号并且生成通过滤波器的矢量长度信号，通过滤波器的矢量长度信号包括至少一个提取的频谱分量。
19.根据实施例17的磁性角度传感器系统，其中至少一个信号处理器被配置为：
将矢量长度信号从时域转换为频域，以生成包括至少一个提取的频谱分量的频域矢量长度信号，
计算至少一个提取的频谱分量的大小的总和或加权和，
将总和或加权和与公差范围进行比较，以及
在总和或加权和在公差范围之外的条件下生成警告信号。
20.根据实施例17的磁性角度传感器系统，其中至少一个信号处理器被配置为接收测量的温度或测量的温度差异，并且基于测量的温度或测量的温度差异调整公差范围。
21.根据实施例17的磁性角度传感器系统，其中至少一个信号处理器被配置为接收测量的机械应力或测量的机械应力差异，并且基于测量的机械应力或测量的机械应力差异调整公差范围。
22.根据实施例17的磁性角度传感器系统，其中至少一个信号处理器被配置为：
基于角度值或至少两个连续的角度值之间的角度差异调整公差范围。
23.根据实施例17的磁性角度传感器系统，还包括：
温度传感器，被配置为测量温度；以及
应力传感器，被配置为测量机械应力，
其中至少一个信号处理器被配置为：
接收角度信号，以及
基于测量的温度、测量的机械应力和角度值调整公差范围。
24.一种执行矢量长度差异检查的方法，方法包括：
响应于磁场的第一分量生成第一传感器信号；
响应于磁场的第二分量生成第二传感器信号；
基于第一传感器信号和第二传感器信号生成角度信号，角度信号包括对应于磁场的定向的角度值；
基于第一传感器信号和第二传感器信号生成矢量长度信号，矢量长度信号包括对应于第一传感器信号和第二传感器信号的多个矢量长度，其中多个矢量长度中的每个矢量长度在多个连续的采样时间中的不同的采样时间处被采样；
确定多个矢量长度中的至少两个连续采样的矢量长度之间的矢量长度差异；
将确定的矢量长度差异与由最小公差阈值和最大公差阈值中的至少一个公差阈值定义的公差范围进行比较；以及
在确定的矢量长度差异在公差范围之外的条件下生成警告信号。
25.根据实施例24的执行矢量长度差异检查的方法，还包括：
在确定的矢量长度差异在公差范围内的条件下，确定不生成警告信号。
26.根据实施例24的执行矢量长度差异检查的方法，其中至少两个连续采样的矢量长度包括第一矢量长度和第二矢量长度，并且矢量长度差异是表示第一矢量长度与第二矢量长度之间的差的差分矢量长度。
27.根据实施例24的执行矢量长度差异检查的方法，其中多个矢量长度包括多个连续采样的矢量长度对，方法还包括：
计算多个差分矢量长度，每个差分矢量长度对应于多个连续采样的矢量长度对中的一个不同的连续采样的矢量长度对，并且每个差分矢量长度表示该差分矢量长度所对应的连续采样的矢量长度对的第一矢量长度与第二矢量长度之间的差；以及
计算多个差分矢量长度的平均值作为矢量长度差异。
28.根据实施例24的执行矢量长度差异检查的方法，其中至少两个连续采样的矢量长度包括第一矢量长度和第二矢量长度，并且矢量长度差异是表示第一矢量长度与第二矢量长度之间的差的差分矢量长度的绝对值。
29.根据实施例24的执行矢量长度差异检查的方法，其中多个矢量长度包括多个连续采样的矢量长度对，方法还包括：
计算多个差分矢量长度，每个差分矢量长度对应于多个连续采样的矢量长度对中的一个不同的连续采样的矢量长度对，并且每个差分矢量长度表示该差分矢量长度所对应的连续采样的矢量长度对的第一矢量长度与第二矢量长度之间的差；
计算多个绝对值，每个绝对值是多个差分矢量长度中的一个差分矢量长度的绝对值；以及
计算多个绝对值的平均值作为矢量长度差异。
30.根据实施例24的执行矢量长度差异检查的方法，其中多个矢量长度包括多个连续采样的矢量长度对，方法还包括：
计算多个差分矢量长度，每个差分矢量长度对应于多个连续采样的矢量长度对中的一个不同的连续采样的矢量长度对，并且每个差分矢量长度表示该差分矢量长度所对应的连续采样的矢量长度对的第一矢量长度与第二矢量长度之间的差；并且
将最小差分矢量长度和最大差分矢量长度中的至少一个差分矢量长度确定为矢量长度差异，最小差分矢量长度具有多个差分矢量长度中的最小值，最大差分矢量长度具有多个差分矢量长度中的最大值。
31.根据实施例30的执行矢量长度差异检查的方法，还包括：
将多个差分矢量长度的最小差分矢量长度确定为第一矢量长度差异；
将多个差分矢量长度的最大差分矢量长度确定为第二矢量长度差异；
将第一矢量长度差异与公差范围进行比较；
将第二矢量长度差异与公差范围进行比较；并且
在第一矢量长度差异或第二矢量长度差异中的至少一个矢量长度差异在公差范围之外的条件下生成警告信号。
32.根据实施例24的执行矢量长度差异检查的方法，其中多个矢量长度包括多个连续采样的矢量长度对，方法还包括：
计算多个差分矢量长度，每个差分矢量长度对应于多个连续采样的矢量长度对中的一个不同的连续采样的矢量长度对，并且每个差分矢量长度表示其对应的连续采样的矢量长度对的第一矢量长度与第二矢量长度之间的差；
计算多个绝对值，每个绝对值是多个差分矢量长度中的一个差分矢量长度的绝对值；以及
将最小差分矢量长度和最大差分矢量长度中的至少一个差分矢量长度确定为矢量长度差异，最小差分矢量长度具有多个差分矢量长度中的最小值，最大差分矢量长度具有多个差分矢量长度中的最大值。
33.根据实施例32的执行矢量长度差异检查的方法，还包括：
将多个绝对值的最小绝对值确定为第一矢量长度差异；
将多个绝对值的最大绝对值确定为第二矢量长度差异；
将最小绝对值与公差范围进行比较；
将最大绝对值与公差范围进行比较；以及
在第一矢量长度差异或第二矢量长度差异中的至少一个矢量长度差异在公差范围之外的条件下生成警告信号。
34.根据实施例24的执行矢量长度差异检查的方法，还包括：
计算多个矢量长度的标准偏差作为矢量长度差异。
35.根据实施例24的执行矢量长度差异检查的方法，还包括：
基于测量的温度或测量的温度差异调整公差范围。
36.根据实施例24的执行矢量长度差异检查的方法，还包括：
基于测量的机械应力或测量的机械应力差异调整公差范围。
37.根据实施例24的执行矢量长度差异检查的方法，还包括：
基于角度值或至少两个连续的角度值之间的角度差异调整公差范围。
38.根据实施例24的执行矢量长度差异检查的方法，还包括：
基于测量的温度、测量的机械应力和角度值调整公差范围。
39.根据实施例38的执行矢量长度差异检查的方法，还包括：
以第一采样速率、第二采样速率和第三采样速率分别对测量的温度、测量的机械应力和角度值进行采样；以及
以第四采样速率对多个矢量长度进行采样，
其中第一采样速率、第二采样速率和第四采样速率等于或小于第三采样速率。
40.一种执行矢量长度差异检查的方法，方法包括：
响应于磁场的第一分量生成第一传感器信号；
响应于磁场的第二分量生成第二传感器信号；
基于第一传感器信号和第二传感器信号生成包括对应于磁场的定向的角度值的角度信号；
基于第一传感器信号和第二传感器信号生成矢量长度信号，矢量长度信号包括对应于第一传感器信号和第二传感器信号的多个矢量长度，其中在多个连续采样的时间中的不同的采样时间处采样多个矢量长度中的每个矢量长度；
提取矢量长度信号的至少一个频谱分量，至少一个频谱分量指示在多个矢量长度中的至少两个连续采样的矢量长度之间的矢量长度差异；以及
在至少一个提取的频谱分量在公差范围之外的条件下生成警告信号。
41.根据实施例40的执行矢量长度差异检查的方法，还包括：
将矢量长度信号提供给高通滤波器或带通滤波器，以生成包括至少一个提取的频谱分量的通过滤波器的矢量长度信号。
42.根据实施例40的执行矢量长度差异检查的方法，还包括：
将矢量长度信号从时域转换为频域，以生成包括至少一个提取的频谱分量的频域矢量长度信号；
计算至少一个提取的频谱分量的大小的总和或加权和；
将总和或加权和与公差范围进行比较；以及
在总和或加权和在公差范围之外的条件下生成警告信号。
43.根据实施例40的执行矢量长度差异检查的方法，还包括：
基于测量的温度或测量的温度差异调整公差范围。
44.根据实施例40的执行矢量长度差异检查的方法，还包括：
基于测量的机械应力或测量的机械应力差异调整公差范围。
45.根据实施例40的执行矢量长度差异检查的方法，还包括：
基于角度值或至少两个连续的角度值之间的角度差异调整公差范围。
46.根据实施例40的执行矢量长度差异检查的方法，还包括：
基于测量的温度、测量的机械应力和角度值调整公差范围。
47.根据实施例46的执行矢量长度差异检查的方法，还包括：
以第一采样速率、第二采样速率和第三采样速率分别对测量的温度、测量的机械应力和角度值进行采样；以及
以第四采样速率对多个矢量长度进行采样，
其中第一采样速率、第二采样速率和第四采样速率等于或小于第三采样速率。
尽管已经描述了各种实施例，但是对于本领域普通技术人员将显而易见的是，在本公开的范围内，更多的实施例和实现是可能的。因此，除了根据所附权利要求及其等同物之外，本发明不受限制。关于由上述部件或结构(组件、设备、电路、系统等)执行的各种功能，除非另有说明，否则用于描述此类部件的术语(包括对“装置”的引用)旨在对应于执行所描述的部件的指定功能的任何部件或结构(即，功能上等效)，即使在结构上不等同于在本文所示的发明的示例性实现中执行该功能的公开的结构。
此外，以下权利要求据此被结合到详细描述中，其中每个权利要求可以作为独立的示例实施例而独立存在。尽管每个权利要求可以独立作为单独的示例实施例，但是要注意的是——尽管从属权利要求可以在权利要求中指的是与一个或多个其它权利要求的特定组合，但是其它示例实施例也可以包括从属权利要求与彼此的从属或独立权利要求的主题的组合。除非指出不意图特定的组合，否则本文提出了这样的组合。此外，意图是将权利要求的特征也包括到任何其它独立权利要求中，即使该权利要求没有直接依赖于独立权利要求。
进一步要注意，说明书或权利要求中公开的方法可以由具有用于执行这些方法的相应的动作中的每个相应的动作的装置的设备来实现。
进一步，应当理解，说明书或权利要求中公开的多个动作或功能的公开可能不被解释为在特定顺序内。因此，多个动作或功能的公开将不会将它们限制为特定顺序，除非由于技术原因这些动作或功能不可互换。此外，在一些实施例中，单个动作可以包括或可以被分解成多个子动作。除非明确地排除，否则此类子动作可以被包括在内并且可以是该单个动作的公开的一部分。
可以至少部分地以硬件、软件、固件或其任何组合来实现本公开中描述的技术。例如，所描述的技术的各个方面可以在一个或多个处理器内被实现，一个或多个处理器包括一个或多个微处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)或任何其它等效的集成或离散逻辑电路装置、以及这种部件的任何组合。术语“处理器”或“处理电路装置”通常可以指单独或与其它逻辑电路装置或任何其它等效电路装置组合的任何前述逻辑电路装置。包括硬件的控制单元还可以执行本公开的一种或多种技术。这种硬件、软件和固件可以在相同的设备内或在单独的设备内被实现以支持本公开中描述的各种技术。
尽管已经公开了各种示例性实施例，但是对于本领域技术人员将显而易见的是可以进行各种改变和修改，这些改变和修改将实现本文所公开的概念的一些优点，而不脱离本发明的精神和范围。对于本领域技术人员显而易见的是，具有相同功能的其它部件可以适当地被替换。应当理解，在不脱离本发明的范围的条件下，可以利用其它实施例并且可以进行结构或逻辑上的改变。应该提到的是，即使在没有明确提及的特征中，参考特定附图解释的特征也可以与其它附图的特征相结合。对总体发明构思的这种修改旨在由所附权利要求及其合法等同物所覆盖。

Claims (20)

1.一种磁性角度传感器系统，包括：
第一磁性传感器，被配置为响应于磁场的第一分量生成第一传感器信号；
第二磁性传感器，被配置为响应于所述磁场的第二分量生成第二传感器信号；
其特征在于，所述磁性角度传感器系统还包括：
至少一个信号处理器，被配置为：
基于所述第一传感器信号和所述第二传感器信号生成角度信号，所述角度信号包括对应于所述磁场的定向的角度值，
基于所述第一传感器信号和所述第二传感器信号生成矢量长度信号，所述矢量长度信号包括对应于所述第一传感器信号和所述第二传感器信号的多个矢量长度，其中所述多个矢量长度中的每个矢量长度在多个连续采样时间的不同采样时间处被采样，确定所述多个矢量长度中的至少两个连续采样的矢量长度之间的矢量长度差异，
将所确定的矢量长度差异与由最小公差阈值和最大公差阈值中的至少一个公差阈值定义的公差范围进行比较，以及
在所确定的矢量长度差异在所述公差范围之外的条件下生成警告信号。
2.根据权利要求1所述的磁性角度传感器系统，其中所述磁场的所述第一分量和所述第二分量彼此正交，使得所述第一传感器信号和所述第二传感器信号彼此相移90°。
3.根据权利要求1所述的磁性角度传感器系统，其中所述至少一个信号处理器被配置为在所确定的矢量长度差异在所述公差范围内的条件下确定不生成所述警告信号。
4.根据权利要求1所述的磁性角度传感器系统，其中所述至少两个连续采样的矢量长度包括第一矢量长度和第二矢量长度，并且所述矢量长度差异是表示所述第一矢量长度与所述第二矢量长度之间的差的差分矢量长度。
5.根据权利要求1所述的磁性角度传感器系统，其中所述至少两个连续采样的矢量长度包括第一矢量长度和第二矢量长度，并且所述矢量长度差异是表示所述第一矢量长度与所述第二矢量长度之间的差的差分矢量长度的绝对值。
6.根据权利要求1所述的磁性角度传感器系统，其中所述多个矢量长度包括多个连续采样的矢量长度对，其中所述至少一个信号处理器被配置为：
计算多个差分矢量长度，每个差分矢量长度对应于所述多个连续采样的矢量长度对中的一个不同的连续采样的矢量长度对，并且每个差分矢量长度表示该差分矢量长度所对应的连续采样的矢量长度对的第一矢量长度与第二矢量长度之间的差，
计算多个绝对值，每个绝对值是所述多个差分矢量长度中的一个差分矢量长度的绝对值，以及
计算所述多个绝对值的平均值作为所述矢量长度差异。
7.根据权利要求1所述的磁性角度传感器系统，其中所述多个矢量长度包括多个连续采样的矢量长度对，其中所述至少一个信号处理器被配置为：
计算多个差分矢量长度，每个差分矢量长度对应于所述多个连续采样的矢量长度对中的一个不同的连续采样的矢量长度对，并且每个差分矢量长度表示该差分矢量长度所对应的连续采样的矢量长度对的第一矢量长度与第二矢量长度之间的差，以及
将最小差分矢量长度或最大差分矢量长度中的至少一个差分矢量长度确定为所述矢量长度差异，所述最小差分矢量长度具有所述多个差分矢量长度中的最小值，所述最大差分矢量长度具有所述多个差分矢量长度中的最大值。
8.根据权利要求7所述的磁性角度传感器系统，其中所述至少一个信号处理器被配置为：
将所述多个差分矢量长度中的所述最小差分矢量长度确定为第一矢量长度差异，
将所述多个差分矢量长度中的所述最大差分矢量长度确定为第二矢量长度差异，
将所述第一矢量长度差异与所述公差范围进行比较，
将所述第二矢量长度差异与所述公差范围进行比较，以及
在所述第一矢量长度差异或所述第二矢量长度差异中的至少一个矢量长度差异在所述公差范围之外的条件下生成所述警告信号。
9.根据权利要求1所述的磁性角度传感器系统，其中所述多个矢量长度包括多个连续采样的矢量长度对，其中所述至少一个信号处理器被配置为：
计算多个差分矢量长度，每个差分矢量长度对应于所述多个连续采样的矢量长度对中的一个不同的连续采样的矢量长度对，并且每个差分矢量长度表示该差分矢量长度所对应的连续采样的矢量长度对的第一矢量长度与第二矢量长度之间的差，
计算多个绝对值，每个绝对值是所述多个差分矢量长度中的一个差分矢量长度的绝对值，以及
将最小绝对值或最大绝对值中的至少一个绝对值确定为所述矢量长度差异，所述最小绝对值具有所述多个绝对值中的最小值，所述最大绝对值具有所述多个绝对值中的最大值。
10.根据权利要求9所述的磁性角度传感器系统，其中所述至少一个信号处理器被配置为：
将所述多个绝对值中的所述最小绝对值确定为第一矢量长度差异，
将所述多个绝对值中的所述最大绝对值确定为第二矢量长度差异，
将所述最小绝对值与所述公差范围进行比较，
将所述最大绝对值与所述公差范围进行比较，以及
在所述第一矢量长度差异或所述第二矢量长度差异在所述公差范围之外的条件下生成所述警告信号。
11.根据权利要求1所述的磁性角度传感器系统，其中所述至少一个信号处理器被配置为：
计算所述多个矢量长度的标准偏差作为所述矢量长度差异。
12.根据权利要求1所述的磁性角度传感器系统，其中所述至少一个信号处理器被配置为接收测量的温度或测量的温度差异，并且基于所测量的温度或所测量的温度差异调整所述公差范围。
13.根据权利要求1所述的磁性角度传感器系统，其中所述至少一个信号处理器被配置为接收测量的机械应力或测量的机械应力差异，并且基于所测量的机械应力或所测量的机械应力差异调整所述公差范围。
14.根据权利要求1所述的磁性角度传感器系统，其中所述至少一个信号处理器被配置为：
基于所述角度值或至少两个连续的角度值之间的角度差异调整所述公差范围。
15.一种执行矢量长度差异检查的方法，所述方法包括：
响应于磁场的第一分量生成第一传感器信号；
响应于所述磁场的第二分量生成第二传感器信号；
基于所述第一传感器信号和所述第二传感器信号生成角度信号，所述角度信号包括对应于所述磁场的定向的角度值；
基于所述第一传感器信号和所述第二传感器信号生成矢量长度信号，所述矢量长度信号包括对应于所述第一传感器信号和所述第二传感器信号的多个矢量长度，其中所述多个矢量长度中的每个矢量长度在多个连续的采样时间中的不同的采样时间处被采样；
确定所述多个矢量长度中的至少两个连续采样的矢量长度之间的矢量长度差异；
将所确定的矢量长度差异与由最小公差阈值和最大公差阈值中的至少一个公差阈值定义的公差范围进行比较；以及
在所确定的矢量长度差异在所述公差范围之外的条件下生成警告信号。
16.根据权利要求15所述的执行所述矢量长度差异检查的方法，还包括：
在所确定的矢量长度差异在所述公差范围内的条件下确定不生成所述警告信号。
17.根据权利要求15所述的执行所述矢量长度差异检查的方法，其中所述至少两个连续采样的矢量长度包括第一矢量长度和第二矢量长度，并且所述矢量长度差异是表示所述第一矢量长度与所述第二矢量长度之间的差的差分矢量长度。
18.根据权利要求15所述的执行所述矢量长度差异检查的方法，其中所述多个矢量长度包括多个连续采样的矢量长度对，所述方法还包括：
计算多个差分矢量长度，每个差分矢量长度对应于所述多个连续采样的矢量长度对中的一个不同的连续采样的矢量长度对，并且每个差分矢量长度表示该差分矢量长度所对应的连续采样的矢量长度对的第一矢量长度与第二矢量长度之间的差；以及
计算所述多个差分矢量长度的平均值作为所述矢量长度差异。
19.根据权利要求15所述的执行所述矢量长度差异检查的方法，其中所述至少两个连续采样的矢量长度包括第一矢量长度和第二矢量长度，并且所述矢量长度差异是表示所述第一矢量长度与所述第二矢量长度之间的差的差分矢量长度的绝对值。
20.根据权利要求15所述的执行所述矢量长度差异检查的方法，其中所述多个矢量长度包括多个连续采样的矢量长度对，所述方法还包括：
计算多个差分矢量长度，每个差分矢量长度对应于所述多个连续采样的矢量长度对中的一个不同的连续采样的矢量长度对，并且每个差分矢量长度表示该差分矢量长度所对应的连续采样的矢量长度对的第一矢量长度与第二矢量长度之间的差；
计算多个绝对值，每个绝对值是所述多个差分矢量长度中的一个差分矢量长度的绝对值；以及
计算所述多个绝对值的平均值作为所述矢量长度差异。
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