CN113924463B - 谐振相位检测器中气隙变化和温度变化的补偿 - Google Patents

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Abstract

一种系统可以包括传感器，其被配置为输出指示传感器和与传感器相关联的机械构件之间的距离的传感器信号；测量电路，其通信地耦合到传感器并被配置为基于传感器信号确定与机械构件的物理力相互作用；以及补偿器，其被配置为监测传感器信号并基于传感器和机械构件之间的距离的变化和与传感器相关联的温度的变化中至少一项将补偿因数应用于传感器信号以补偿传感器的特性的变化。

Description

谐振相位检测器中气隙变化和温度变化的补偿
技术领域
本公开一般地涉及具有用户界面的电子设备(例如，移动设备、游戏控制器、用于车辆、机械和/或电器等的仪表板等)，更具体地说，涉及在移动设备和/或其他合适的应用中替换系统内机械按钮的电阻-电感-电容传感器的谐振相位感测。
背景技术
许多传统的移动设备(例如，移动电话、个人数字助理、视频游戏控制器等)包括机械按钮以允许移动设备的用户和移动设备本身之间的交互。然而，这种机械按钮容易老化、磨损和出现裂缝，这可能会缩短移动设备的使用寿命和/或在发生故障时可能需要大量维修。此外，机械按钮的存在可能导致难以制造防水的移动设备。因此，移动设备制造商越来越希望为移动设备配备充当人机界面，允许移动设备的用户和移动设备本身之间进行交互的虚拟按钮。类似地，移动设备制造商越来越希望为移动设备配备其他虚拟界面区域(例如，虚拟滑块、除触摸屏之外的移动设备主体的界面区域等)。理想情况下，为了获得最佳用户体验，这样的虚拟界面区域在用户看来应该就像存在机械按钮或其他机械界面一样，而不是看起来就是虚拟按钮或虚拟界面区域。
目前，线性谐振致动器(LRA)和其他振动致动器(例如，旋转致动器、振动电机等)越来越多地用于移动设备，以响应用户与此类设备的人机界面的交互而产生振动反馈。通常，传感器(传统上是力或压力传感器)检测用户与设备的交互(例如，手指按压设备的虚拟按钮)并且响应于此，线性谐振致动器可以振动以向用户提供反馈。例如，线性谐振致动器可以响应用户与人机界面的交互而振动，以向用户模仿机械按钮点击的感觉。
然而，工业中需要检测用户与人机界面的交互的传感器，其中这样的传感器提供可接受水平的传感器灵敏度、功耗和尺寸。
发明内容
根据本公开的教导，可以减少或消除与感测移动设备中的人机界面交互相关联的缺点和问题。
根据本公开的实施例，一种系统可以包括传感器，其被配置为输出指示所述传感器和与所述传感器相关联的机械构件之间的距离的传感器信号；测量电路，其通信地耦合到所述传感器并被配置为基于所述传感器信号确定与所述机械构件的物理力相互作用；以及补偿器，其被配置为监测所述传感器信号并基于所述传感器和所述机械构件之间的距离的变化以及与所述传感器相关联的温度的变化中的至少一项将补偿因数应用于所述传感器信号以补偿所述传感器的特性的变化。
根据本公开的实施例，一种方法可以包括在包括传感器和测量电路的系统中执行下面的步骤，其中所述传感器被配置为输出指示所述传感器和与所述传感器相关联的机械构件之间的距离的传感器信号，所述测量电路通信地耦合到所述传感器并被配置为基于所述传感器信号确定与所述机械构件的物理力相互作用：监测所述传感器信号；以及基于所述传感器和所述机械构件之间的距离的变化以及与所述传感器相关联的温度的变化中至少一项将补偿因数应用于所述传感器信号以补偿的所述传感器的特性的变化。
本领域的普通技术人员根据本文所包括的附图、描述和权利要求很容易理解本公开的技术优点。实施例的目的和优点将至少通过权利要求中特别指出的元件、特征和组合来实现和实现。
应当理解，前述一般描述和以下详细描述都是示例和说明性的，而不是对本公开中阐述的权利要求的限制。
附图说明
当结合附图阅读以下描述时，可以更全面地理解本发明的实施例及其优点，在附图中，相同从参考标号指示相同的特征，其中：
图1示出根据本公开的实施例的示例移动设备的选定组件的框图；
图2示出了根据本公开的实施例的与感应线圈隔开一段距离的机械构件；
图3示出了根据本公开的实施例的可用于感应感测系统中的机械构件和感应线圈的模型的选定组件；
图4示出了根据本公开的实施例的示例电阻-电感-电容传感器的选定组件；
图5A-5C中的每一个示出了根据本公开的实施例的示例谐振相位感测系统的选定组件的图；
图6示出了根据本公开的实施例的实现多个电阻-电感-电容传感器的时分复用处理的示例谐振相位感测系统的选定组件的图；以及
图7示出了根据本公开的实施例的示例补偿器的选定组件的框图。
具体实施方式
图1示出了根据本公开的实施例的示例移动设备102的选定组件的框图。如图1所示，移动设备102可以包括外壳101、控制器103、存储器104、机械构件105、麦克风106、线性谐振致动器107、无线电发射器/接收器108、扬声器110和谐振相位感测系统112。
外壳101可以包括用于容纳移动设备102的各种组件的任何合适的壳体、箱体或其他外壳。外壳101可以由塑料、金属和/或任何其他合适的材料构成。此外，外壳101可以进行调整(例如，大小和形状)，使得移动设备102容易携带在移动设备102的用户的身上。因此，移动设备102可以包括但不限于智能电话、平板计算设备、手持计算设备、个人数字助理、笔记本计算机、视频游戏控制器或任何其他可以方便地携带在移动设备102的用户身上的设备。
控制器103可以容纳在外壳101内并且可以包括被配置为解译和/或执行程序指令和/或处理数据的任何系统、设备或装置，并且可以包括但不限于微处理器、微控制器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)，或被配置为解译和/或执行程序指令和/或处理数据的任何其他数字或模拟电路。在一些实施例中，控制器103可以解译和/或执行存储在存储器104和/或控制器103可访问的其他计算机可读介质中的程序指令和/或处理数据。
存储器104可以容纳在外壳101内，可以通信地耦合到控制器103，并且可以包括被配置为将程序指令和/或数据保留一段时间的任何系统、设备或装置(例如，计算机可读介质)。存储器104可以包括随机存取存储器(RAM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、个人计算机存储卡国际协会(PCMCIA)卡、闪存、磁存储、光磁存储或在移动设备102的电源被关断之后保留数据的任何合适的易失性或非易失性存储器系列和/或阵列。
麦克风106可以至少部分地容纳在外壳101内，可以通信地耦合到控制器103，并且可以包括被配置为将在麦克风106处入射的声音转换为可以由控制器103处理的电信号的任何系统、设备或装置，其中使用隔膜或膜将这种声音转换为电信号，这些隔膜或膜具有基于在隔膜或膜处接收到的声振动而变化的电容。麦克风106可以包括静电麦克风、电容式麦克风、驻极体麦克风、微机电系统(MEM)麦克风或任何其他合适的电容式麦克风。
无线电发射器/接收器108可以容纳在外壳101内，可以通信地耦合到控制器103，并且可以包括被配置为在天线的帮助下产生和发射射频信号以及接收射频信号并将这种接收信号携带的信息转换为控制器103可用的形式的任何系统、设备或装置。无线电发射器/接收器108可以被配置为发射和/或接收各种类型的射频信号，包括但不限于蜂窝通信(例如2G、3G、4G、LTE等)、短距离无线通信(例如BLUETOOTH)、商业无线电信号、电视信号、卫星无线电信号(例如GPS)、无线保真等。
扬声器110可以至少部分地容纳在外壳101内或者可以在外壳101的外部，可以通信地耦合到控制器103，并且可以包括被配置为响应于电音频信号输入而产生声音的任何系统、设备或装置。在一些实施例中，扬声器可以包括动态扬声器，其采用经由柔性悬架机械耦合到刚性框架的轻质隔膜，该柔性悬架约束音圈轴向移动通过圆柱形磁隙。当电信号施加到音圈时，音圈中的电流会产生磁场，使其成为可变电磁铁。音圈和驱动器的磁性系统相互作用，产生机械力，使音圈(以及连接的音盆)前后移动，从而在来自放大器的施加电信号的控制下再现声音。
机械构件105可以容纳在外壳101之内或之上，并且可以包括被配置为使得机械构件105的全部或一部分响应于施加在其上或其附近的力、压力或触摸而位移的任何合适的系统、设备或装置。在一些实施例中，机械构件105可以被设计成呈现为外壳101外部的机械按钮。
线性谐振致动器107可以容纳在外壳101内，并且可以包括用于跨单个轴产生振荡机械力的任何合适的系统、设备或装置。例如，在一些实施例中，线性谐振致动器107可以依靠交流电压来驱动压在与弹簧连接的移动质量上的音圈。当以弹簧的谐振频率驱动音圈时，线性谐振致动器107可以以可感知的力振动。因此，线性谐振致动器107可能在特定频率范围内的触觉应用中有用。虽然为了清楚和说明的目的，本公开是关于线性谐振致动器107的使用来描述的，但是应当理解，可以使用任何其他类型的振动致动器(例如，偏心旋转质量致动器)来作为线性谐振致动器107的补充或替代。此外，还应当理解，可以使用布置成跨多个轴产生振荡机械力的致动器来作为线性谐振致动器107的补充或替代。如本公开的其他地方所描述的，基于从谐振相位感测系统112接收的信号，线性谐振致动器107可以针对机械按钮替换和电容传感器反馈中的至少一项向移动设备102的用户呈现触觉反馈。
机械构件105和线性谐振致动器107可以一起形成人机界面设备，例如虚拟界面(例如，虚拟按钮)，对于移动设备102的用户来说，该虚拟界面具有机械按钮或移动设备102的其他机械接口的外观和感觉。
谐振相位感测系统112可以容纳在外壳101内，可以通信地耦合到机械构件105和线性谐振致动器107，并且可以包括被配置为检测机械构件105的位移的任何系统、设备或装置，该位移指示与移动设备102的人机界面的物理交互(例如，由移动设备102的用户做出的物理交互，例如，人手指将力施加到移动设备102的虚拟界面上)。如下文更详细描述的，谐振相位感测系统112可以通过对电阻-电感-电容传感器执行谐振相位感测来检测机械构件105的位移，其中电阻-电感-电容传感器的阻抗(例如，电感、电容和/或电阻)响应于机械构件105的位移而变化。因此，机械构件105可以包括可以全部或部分地发生位移的任何合适的系统、设备或装置，并且这样的位移可以引起作为谐振相位感测系统112的一部分的电阻-电感-电容传感器的阻抗的变化。谐振相位感测系统112还可以响应于与机械构件105相关联的人机界面的相关物理交互而产生用于驱动线性谐振致动器107的电子信号。根据本发明实施例的示例谐振相位感测系统112的细节下面更详细地描述了。
尽管图1中将特定示例组件描述为与移动设备102集成在一起(例如，控制器103、存储器104、机械构件105、麦克风106、无线电发射器/接收器108、扬声器110、线性谐振致动器107等)，根据本公开的移动设备102还可以包括上面没有具体列举的一个或多个组件。例如，虽然图1示出了某些用户界面组件，但是除了图1中所示的那些之外，移动设备102还可以包括一个或多个其他用户界面组件，包括但不限于小键盘、触摸屏和显示器，因此允许用户与移动设备102及其相关组件交互和/或以其他方式操纵移动设备102及其相关组件。此外，虽然图1为了清楚和说明的目的仅示出了包括机械构件105和线性谐振致动器107的单个虚拟按钮，但是在一些实施例中，移动设备102可以具有多个虚拟界面，每个虚拟界面包括相应的机械构件105和线性谐振致动器107。
尽管如上所述，谐振相位感测系统112可以通过对电阻-电感-电容传感器执行谐振相位感测来检测机械构件105的位移，其中电阻-电感-电容传感器的阻抗(例如，电感、电容和/或电阻)响应于机械构件105的位移而变化，但是在一些实施例中，谐振相位感测系统112可以通过使用谐振相位感测来主要检测机械构件105的位移，从而确定电阻-电感-电容传感器的电感的变化。例如，图2和3示出了根据本公开的实施例的可以由谐振相位感测系统112实现的示例电感感测应用的选定组件。
尽管前述内容设想了在移动设备102中使用的谐振相位感测系统112，但是谐振相位感测系统112可以用在任何其他合适的主机设备中。主机设备可以包括但不限于便携式和/或电池供电的移动计算设备(例如，膝上型计算机、笔记本计算机或平板计算机)、游戏机、遥控设备、家庭自动化控制器、家用电器(例如，家用温度或照明控制系统)、玩具、机器(例如，机器人)、音频播放器、视频播放器和移动电话(例如，智能手机)。
图2示出了根据本公开的实施例的体现为与感应线圈202隔开距离d的金属板的机械构件105。图3示出了根据本公开的实施例的可用于感应感测系统300中的机械构件105和感应线圈202的模型的选定组件。如图3所示，感应感测系统300可以包括机械构件105，其建模为可变电阻304和可变电感306，并且还可以包括感应线圈202，感应线圈202物理地接近机械构件105，使得感应线圈202与机械构件105具有由可变耦合系数k定义的互感。如图3所示，感应线圈202可以建模为可变电感308和可变电阻310。
在操作中，当电流I流过感应线圈202时，这种电流可以感应出磁场，该磁场又可以在机械构件105内感应出涡流。当将力施加到机械构件105和/或从机械构件105上移除力时(这样会改变机械构件105和感应线圈202之间的距离d、耦合系数k)，可变电阻304和/或可变电感306也可以响应于距离的改变而改变。各种电参数的这些变化又可以改变感应线圈202的有效阻抗ZL。
图4示出了根据本公开的实施例的示例电阻-电感-电容传感器402的选定组件。如图4所示，电阻-电感-电容传感器402可以包括机械构件105、感应线圈202、电阻器404和电容器406，其中机械构件105和感应线圈202具有可变耦合系数k。尽管在图4中示出为彼此并联布置，但应理解，感应线圈202、电阻器404和电容器406可以以允许电阻-电感-电容传感器402充当谐振槽的任何其他合适方式布置。例如，在一些实施例中，感应线圈202、电阻器404和电容器406可以彼此串联布置。在一些实施例中，电阻器404可以不通过独立电阻器来实现，而是可以通过感应线圈202的寄生电阻、电容器406的寄生电阻和/或任何其他合适的寄生电阻来实现。
图5A示出了根据本公开的实施例的示例谐振相位感测系统112A的选定组件的图。在一些实施例中，谐振相位感测系统112A可用于实现图1的谐振相位感测系统112。如图5A所示，谐振相位感测系统112A可以包括电阻-电感-电容传感器402和处理集成电路(IC)512A。
处理IC 512A可以通信地耦合到电阻-电感-电容传感器402并且可以包括被配置为实现测量电路以测量与电阻-电感-电容传感器402相关联的相位信息，并基于相位信息确定机械构件105相对于电阻-电感-电容传感器402的位移的任何合适的系统、设备或装置。因此，处理IC 512A可以被配置为基于相位信息确定与机械构件105的关联人机界面相关联的物理交互(例如，按下或释放虚拟按钮)的发生。
如图5A所示，处理IC 512A可以包括移相器510、电压至电流(V-I)转换器508、前置放大器540、中频混频器542、组合器544、可编程增益放大器(PGA)514、振荡器516、移相器518、幅度和相位计算块531、DSP 532、低通滤波器534、组合器550和补偿器552。处理IC512A还可以包括通过具有混频器520、低通滤波器524和模数转换器(ADC)528的入射通道以及具有混频器522、低通滤波器526和ADC 530的正交通道实现的相干入射/正交检测器，使得处理IC 512A被配置为使用相干入射/正交检测器测量相位信息。
移相器510可以包括被配置为接收由处理IC 512A生成的振荡信号(如下文更详细地解释)和相移该振荡信号的任何系统、设备或装置，使得在谐振相位感测系统112的工作频率下，由前置放大器540生成的传感器信号φ的入射分量近似等于传感器信号φ的正交分量，以便由处理IC 512A实现的相位检测器提供共模噪声抑制，如下文更详细描述的。
V-I转换器508可以从移相器510接收移相振荡信号(该信号可以是电压信号)，将电压信号转换为相应的电流信号，并以相移振荡信号的驱动频率驱动电阻-电感-电容传感器402上的电流信号以生成可由处理IC 512A处理的传感器信号φ，如下文更详细描述的。在一些实施例中，相移振荡信号的驱动频率可以基于电阻-电感-电容传感器402的谐振频率来选择(例如，可以近似等于电阻-电感-电容传感器402)。
前置放大器540可以接收传感器信号φ和调节传感器信号φ，以便通过混频器542混频成中频Δf，通过组合器544将该中频Δf与振荡器516产生的振荡频率进行组合，如下文更详细描述的，其中中频Δf明显低于振荡频率。在一些实施例中，前置放大器540、混频器542和组合器544可能不存在，在这种情况下，PGA 514可以直接从电阻-电感-电容传感器402接收传感器信号φ。然而，当存在时，前置放大器540、混频器542和组合器544可以允许将传感器信号φ下混到较低的中频Δf，这可以允许较低带宽和更高效的ADC(例如，图5A和5B的ADC 528和530以及图5C的ADC 529，如下所述)和/或这可以允许最小化处理IC 512A的相位检测器的入射和正交路径中的相位和/或增益失配。
在操作中，PGA 514可以进一步将传感器信号φ放大为调节传感器信号φ以供相干入射/正交检测器处理。振荡器516可以生成用作由V-I转换器508驱动的信号的基础的振荡信号，以及由混频器520和522用来提取放大的传感器信号φ的入射和正交分量的振荡信号。如图5A所示，入射通道的混频器520可以使用由振荡器516生成的振荡信号的未移位版本，而正交通道的混频器522可以使用由移相器518进行相移的振荡信号的90度移位版本。如上所述，由振荡器516生成的振荡信号的振荡频率可以基于电阻-电感-电容传感器402的谐振频率来选择(例如，可以约等于电阻-电感-电容传感器402的谐振频率))。在一些实施例中，振荡器516可以用压控振荡器(VCO)来实现。在其他实施例中，振荡器516可以用数控振荡器(DCO)来实现。
在入射通道中，混频器520可以提取放大的传感器信号φ的入射分量，低通滤波器524可以滤除与放大的传感器信号φ混合的振荡信号以产生直流(DC)入射分量，并且ADC528可以将这种DC入射分量转换为等效的入射分量数字信号，以供幅度和相位计算块531处理。类似地，在正交通道中，混频器522可以提取放大的传感器信号φ的正交分量，低通滤波器526可以滤除与放大的传感器信号φ混合的相移振荡信号以产生直流(DC)正交分量，并且ADC 530可以将这种DC正交分量转换为等效的正交分量数字信号以供幅度和相位计算块531处理.
幅度和相位计算块531可以包括被配置为接收包括入射分量数字信号和正交分量数字信号的相位信息并基于此提取幅度和相位信息的任何系统、设备或装置。
DSP 532可以包括被配置为解译和/或执行程序指令和/或处理数据的任何系统、设备或装置。特别地，DSP 532可以接收由幅度和相位计算块531产生的相位信息和幅度信息，并基于此信息确定机械构件105相对于电阻-电感-电容传感器402的位移，该位移可以基于相位信息指示与机械构件105的关联人机界面相关联的物理交互(例如，按下或释放虚拟按钮或与虚拟界面的其他交互)的发生。DSP 532还可以生成指示位移的输出信号。在一些实施例中，这样的输出信号可以包括用于响应于位移而控制线性谐振致动器107的机械振动的控制信号。
补偿器552可以包括可跟踪电阻-电感-电容传感器402由于机械构件105和感应线圈202之间的间隙(例如，气隙)的变化以及与电阻-电感-电容传感器402相关联的温度的变化中的任一个或两者而引起的电阻-电感-电容传感器402的特性的变化的任何系统、设备或装置，并且该补偿器可以进一步应用动态补偿，使得在这样的特性变化下，谐振相位感测系统112提供一致的响应，指示人类与虚拟按钮的交互。
组合器550可以从参考相位φref中减去由幅度和相位计算块531生成的相位信息，以便生成可以由低通滤波器534接收的误差信号。低通滤波器534可以对误差信号进行低通滤波，并且以此方式滤波的误差信号可以被应用于振荡器516以修改由振荡器516生成的振荡信号的频率，以便朝着参考相位φref驱动传感器信号φ。结果，传感器信号φ可以包括响应于与谐振相位感测系统112A相关联的虚拟按钮的“按下”(或与虚拟界面的其他交互)的瞬态衰减信号以及响应于虚拟按钮的后续“释放”(或与虚拟界面的其他交互)的另一瞬态衰减信号。因此，与振荡器516相连的低通滤波器534可以实现反馈控制回路，该回路可以通过修改振荡器516的驱动频率来跟踪谐振相位感测系统112A的操作参数的变化。
图5B示出了根据本公开的实施例的示例谐振相位感测系统112B的选定组件的图。在一些实施例中，谐振相位感测系统112B可用于实现图1的谐振相位感测系统112。图5B的谐振相位感测系统112B在许多方面可类似于图5A的谐振相位感测系统112A。因此，下面仅描述谐振相位感测系统112B和谐振相位感测系统112A之间的那些差异。如图5B所示，谐振相位感测系统112B可以包括代替处理IC 512A的处理IC 512B。图5B的处理IC 512B在许多方面可以类似于图5A的处理IC 512A。因此，下面仅描述处理IC 512B和处理IC 512A之间的那些差异。
处理IC 512B可以包括可变移相器519。因此，在操作中，振荡器516可以驱动驱动信号和振荡信号，可变移相器519可以将所述驱动信号和振荡信号进行相移以生成将由混频器520和522混频的振荡信号。类似于处理IC 512A，低通滤波器534可以基于由幅度和相位计算块531提取的相位信息对误差信号进行低通滤波，但是这种滤波后的误差信号可以应用于可变移相器519以修改由振荡器516生成的振荡信号的相位偏移，以朝着指示零相移的方向驱动传感器信号φ。结果，传感器信号φ可以包括响应于与谐振相位感测系统112B相关联的虚拟按钮的“按下”(或与虚拟界面的其他交互)的瞬态衰减信号以及响应于虚拟按钮的后续“释放”(或与虚拟界面的其他交互)的另一瞬态衰减信号。因此，与可变移相器519相连的低通滤波器534可以实现反馈控制回路，该回路可以通过修改由可变移相器519施加的相移来跟踪谐振相位感测系统112B的操作参数的变化。
图5C示出了根据本公开的实施例的示例谐振相位感测系统112C的选定组件的图。在一些实施例中，谐振相位感测系统112C可用于实现图1的谐振相位感测系统112。图5C的谐振相位感测系统112C在许多方面可类似于图5A的谐振相位感测系统112A。因此，下面仅描述谐振相位感测系统112C和谐振相位感测系统112A之间的那些差异。例如，谐振相位感测系统112C和谐振相位感测系统112A之间的特定区别在于谐振相位感测系统112C可以包括ADC 529和ADC 541来代替ADC 528和ADC 530。因此，用于谐振相位感测系统112C的相干入射/正交检测器可以通过包括数字混频器521和数字低通滤波器525(代替模拟混频器520和模拟低通滤波器524)的入射通道以及包括数字混频器523和低通滤波器527(代替模拟混频器522和模拟低通滤波器526)的正交通道实现，使得处理IC 512C被配置为使用这种相干入射/正交检测器来测量相位信息。尽管未明确示出，但是谐振相位感测系统112B可以按照类似于所示的谐振相位感测系统112A的修改方式进行修改以产生谐振相位感测系统112C。
图6示出了根据本公开的实施例的实现多个电阻-电感-电容传感器402(例如，图6所示的电阻-电感-电容传感器402A-402N)的时分复用处理的示例谐振相位感测系统112D的选定组件的图。在一些实施例中，谐振相位感测系统112D可用于实现图1的谐振相位感测系统112。图6的谐振相位感测系统112D在许多方面可类似于图5A的谐振相位感测系统112A。因此，下面仅描述谐振相位感测系统112D和谐振相位感测系统112A之间的那些差异。特别地，谐振相位感测系统112D可以包括多个电阻-电感-电容传感器402(例如，图6所示的电阻-电感-电容传感器402A-402N)代替图5A所示的单个电阻-电感-电容传感器402。此外，谐振相位感测系统112D可以包括多路复用器602和604，每个多路复用器可以响应于控制信号SELECT(其可以由控制器103或移动设备102的另一合适的组件实现的时分复用控制系统控制)而根据多个输入信号选择一个输出信号。因此，虽然在一些实施例中，诸如移动设备102之类的设备可以包括由相应的处理IC同时驱动并单独处理多个电阻-电感-电容传感器402，但在其他实施例中，谐振相位感测系统(例如，谐振相位感测系统112D)可以以时分复用的方式驱动电阻-电感-电容传感器402。与同时驱动和/或感测多个传感器的多传感器实现相比，这种方法可以降低功耗和减小设备尺寸。设备尺寸可以通过将多个传感器时分复用到单个驱动器和测量电路通道中来减小，其中可能只需要单个驱动器和单个测量电路，从而最小化执行驱动和测量所需的集成电路面积量。此外，通过利用单个驱动器和测量电路，不需要校准来调整不同驱动器和/或不同测量电路之间的失配和/或误差。
为了清楚和说明的目的，图6中已经排除了前置放大器440、混频器442和组合器444。然而，在一些实施例中，处理IC 512D可以包括类似于图5A-5C所示的前置放大器440、混频器442和组合器444。
在谐振相位感测系统112D中，当时分复用控制子系统选择第一电阻-电感-电容传感器(例如，电阻-电感-电容传感器402A)以由处理IC 512D实现的V-I转换器508驱动并由测量电路测量时，其他电阻-电感-电容传感器(例如，电阻-电感-电容传感器402N-402N)可以分别置于低阻抗状态。类似地，当时分复用控制子系统选择第二电阻-电感-电容传感器(例如，电阻-电感-电容传感器402B)以由处理IC 512D实现的V-I转换器508驱动并由测量电路测量时，其他电阻-电感-电容传感器(例如，除402B之外的电阻-电感-电容传感器，包括402A)可以分别置于低阻抗状态。这种方法可以最小化未选择的电阻-电感-电容传感器402内的功耗。
类似的方法也可用于仅具有单个电阻-电感-电容传感器402的谐振相位感测系统，以降低与这种传感器相关联的功耗。例如，代替多个传感器之间的时分复用，单个电阻-电感-电容传感器402可以在工作中进行占空比控制，使得对于测量电路(例如，处理IC512A)的周期的第一部分，测量电路可以在低功率模式下工作，并且对于测量电路的周期的第二部分，测量电路可以在高功率模式下工作，在高功率模式下工作的测量电路比在低功率模式下消耗更多的功率，并且其中测量电路在第二部分期间执行相位信息的测量和机械构件(例如，机械构件105)的位移的确定。
尽管未明确地示出，但是谐振相位感测系统112B可以按照类似于所示的谐振相位感测系统112A的修改方式被修改以产生谐振相位感测系统112D，使得谐振相位感测系统112B可以在多个电阻-电感-电容传感器402上实现时分复用感测。类似地，尽管未明确地示出，但是谐振相位感测系统112C可以按照类似于所示的谐振相位感测系统112A的修改方式被修改以产生谐振相位感测系统112D，使得谐振相位感测系统112C可以在多个电阻-电感-电容传感器402上实现时分复用感测。
用作虚拟按钮的电阻-电感-电容传感器402通常依赖于机械构件105和感应线圈202之间的气隙或可压缩间隔物，使得机械构件105可以在施加的力的作用下朝向感应线圈202向内偏转。然而，机械构件105和感应线圈202之间的间隙距离的静态和动态变化都可能改变传感器的灵敏度。例如，由于电阻-电感-电容传感器402附近的温度变化，构成电阻-电感-电容传感器402的材料的热膨胀可能导致这种间隙的变化(例如，距离d的变化)。作为另一示例，机械构件105的变形或机械构件105的损坏(例如，凹痕)也可能导致这种间隙的变化(例如，距离d的变化)。此外，当需要进行指示人与机械构件105的交互的相位测量时，人或另一物体与机械构件105的机械交互也可引起这种间隙的变化(例如，距离d的变化)。
电阻-电感-电容传感器402的分析可以显示，对于机械构件105的给定位移，品质因数Q、电感L和电感偏移(ΔL/L)是机械构件105和感应线圈202之间的间隙的函数。因此，随着机械构件105和感应线圈202之间的间隙距离的减小：
·由于互感增加，传感器电感L降低；
·由于机械构件105和感应线圈202之间的电耦合的改善，对于给定拐点，电感偏移(ΔL/L)灵敏度可能增加；以及
·由于传感器电感L的减小和感应线圈202的交流(AC)串联电阻的增加，品质因数Q会下降，其中品质因数Q可由Q＝ωL/RS给出，其中ω是驱动电阻-电感-电容传感器402的角频率，RS是感应线圈202的累积AC串联电阻和直流(DC)电阻。
对于给定拐点和品质因数Q，电阻-电感-电容传感器402的测量相位变化可以是电感偏移(ΔL/L)的函数。
此外，由于用于制造感应线圈202的导体的电导系数，品质因数Q也可随温度变化。这种变化可表现为可作为温度的函数而变化的DC电阻。特别地，较高的传感器温度可能会增加感应线圈202的DC电阻，这可能会降低品质因数Q，而较低的传感器温度可能会降低感应线圈202的DC电阻，这可能会增加品质因数Q。
由于品质因数Q随温度变化，因此品质因数Q和其他传感器参数可用于估计与电阻-电感-电容传感器402相关联的温度。因为初始传感器参数(例如，初始传感器特性716，如下所述)可以在校准阶段存储，因此品质因数Q和其他传感器参数可以在已知温度下捕获。即使由于气隙和温度的变化，品质因数Q可能在电阻-电感-电容传感器402的整个寿命期间变化，也可以分离这些组件的每一个对品质因数Q的变化的贡献。例如，由于电阻-电感-电容传感器402可以是二阶电感-电容系统，因此，由气隙变化导致的品质因数Q的变化可以通过谐振频率f0的测量变化来预测。因此，如果品质因数Q的变化大于谐振频率f0的变化的预测量，则品质因数Q的其余变化可能是由电阻-电感-电容传感器402的温度变化导致的。因此，比较由温度导致的品质因数Q的变化与初始传感器参数可以提供由温度变化导致的品质因数Q变化的部分。如果构成电阻-电感-电容传感器402(例如，感应线圈202)的金属的温度传导系数是已知的，则由感应线圈202的串联电阻变化导致的品质因数Q的变化也是已知的。因此，可以确定电阻-电感-电容传感器402的温度，不用考虑可表现为谐振频率f0的变化的气隙或任何其他因素。
图7示出了根据本公开的实施例的示例补偿器552的选定组件的框图。如上所述，补偿器552可以被配置为补偿由机械构件105和感应线圈202之间的间隙的变化导致的传感器电感L、电感偏移(ΔL/L)和品质因数Q的变化。
如图7所示，补偿器552可以包括校正因数计算器702、品质因数检测器704、谐振变化跟踪器706、阻抗计算器708、电感计算器710、间隙计算器712和通道比比较器714。如下文更详细描述的，校正因数计算器702可以使用与电阻-电感-电容传感器402的初始传感器特性716(其可以存储在作为补偿器552的一部分或以其他方式可由补偿器522访问的存储器中)比较的电阻-电感-电容传感器402的电感的变化、电阻-电感-电容传感器402的品质因数Q的变化、电阻-电感-电容传感器402的谐振频率的变化，以及电阻-电感-电容传感器402的任何其他合适的特性的变化，以校正由机械构件105和感应线圈202之间的间隙距离和/或温度的变化导致的测量灵敏度的变化。
品质因数检测器704可以包括被配置为确定电阻-电感-电容传感器402的品质因数的任何合适的系统、设备或装置。例如，在一些实施例中，品质因数检测器704可以通过在电阻-电感-电容传感器402的驱动频率变化期间跟踪电阻-电感-电容传感器402的相位斜率来提取品质因数。在这些和其他实施例中，品质因数检测器704可以根据2019年3月15日提交，且全部内容在此纳入作为参考的美国专利申请16/354,695中公开的方法和系统来实现。
谐振变化跟踪器706可以监测由可变振荡器516设置的驱动频率的变化。如本文所述，部分由组合器450和低通滤波器434形成的反馈回路可用于跟踪电阻-电感-电容传感器402的谐振频率并控制由振荡器516设置的电阻-电感-电容传感器402的驱动频率。因此，谐振变化跟踪器706可以监测这样的谐振频率，跟踪这样的谐振频率随时间的变化，并且将信号传送到校正因数计算器702来指示这种变化。
如上所述，存储器可以存储初始传感器特性716。初始传感器特性716可以包括与电阻-电感-电容器传感器402相关联的各种特性，其中机械构件105处于未被人或其他机械刺激的静止状态。这样的特性可以包括初始品质因数Qinit、电感Linit、谐振频率finit、槽电容Cinit和/或电阻-电感-电容器传感器402的一个或多个其他特性。这样的特性可以在谐振相位感测系统112的校准序列期间确定或作为默认特性提供给补偿器552。
在操作中，响应于一个或多个触发条件的存在，可以使用品质因数检测器704和谐振变化跟踪器706中的一者或两者来触发校正因数计算器702对校正因数的计算。一个或多个触发条件可以包括但不限于：
·电阻-电感-电容器传感器402的谐振频率的变化超过阈值量；
·电阻-电感-电容器传感器402的品质因数Q的变化超过阈值量；
·电阻-电感-电容传感器402的谐振频率的变化以预定范围之外的速率发生；以及
·电阻-电感-电容传感器402的品质因数Q的变化以预定范围之外的速率发生。
在一个示例场景中，如果谐振变化跟踪器706检测到由有意的人为交互引起的偏转而导致电阻-电感-电容器传感器402的谐振频率的变化，则谐振相位感测系统112的系统时间常数可能足够快和/或谐振频率的变化可能足够小，从而不会触发校正因数的计算。因为可能只需要电阻-电感-电容传感器402对谐振频率变化的贡献，谐振频率的变化可以通过去除谐振相位感测系统112内的任何已添加到谐振频率变化(包括但不限于由温度引起的谐振频率变化)的片上效应来确定。
例如，在一些实施例中，补偿器552可以测量电阻-电感-电容传感器402的谐振频率fnew并且通过从测量谐振频率fnew中减去先前测量的频率fold来计算频率的变化Δf。补偿器552还可以从测量变化Δf中减去不希望的系统频率变化效应Δfchip(例如温度引起的变化)，所得的净结果是仅由电阻-电感-电容传感器402的谐振变化导致的频率变化Δfsensor。在已知频率变化Δfsensor的情况下，基于关系f＝1/2π√(LC)，可以假设谐振频率的这种变化是由电阻-电感-电容传感器402的电感ΔL的变化引起的，其中C是电阻-电感-电容传感器402的槽电容。虽然槽电容的变化也可以表现为频率变化Δfsensor，但电容变化可能相对较小，因为电阻-电感-电容传感器402被设计成用固定槽电容C测量电感。如果电感变化ΔL为正值，则指示机械构件105远离感应线圈202移动。如果电感变化ΔL为负值，则指示机械构件105朝着感应线圈202移动。通过使用频率变化Δfsensor测量来计算电感变化ΔL，所计算的电感变化ΔL对于绝对谐振频率精度具有鲁棒性，因为由数字代码或控制振荡器516的其他控制信号引起的任何未知的频率偏移都可以使用频率变化，而非由这种数字代码或其他控制信号指示的绝对频率有效地消除。
或者，可以使用另一提取电感L的方法。如果在初始传感器特性716中对槽电容C进行编程，并且对数字代码或控制振荡器516的其他控制信号的绝对精度进行编程，则可以直接基于绝对谐振频率fnew的感测，而非频率变化Δfsensor找到新的传感器电感。
在出现频率变化Δfsensor时，品质因数检测器704还可以测量电阻-电感-电容传感器402的品质因数Q，以便同时获知谐振频率和品质因数Q。通过测量总品质因数Q，所测量的品质因数Q可以包括机械构件105和感应线圈202之间的任何变化以及任何温度影响。在知道电感变化ΔL和新测量的品质因数Qnew的情况下，可以将这些参数与初始传感器特性716进行比较，以找到电阻-电感-电容器传感器402的新的总电感Lnew(Lnew＝ΔL+Linit)和品质因数变化ΔQ(ΔQ＝Qnew-Qinit)。其他新提取的参数可能包括电感变化ΔL相对于初始电感值Linit的比值(ΔL/Linit)以及相对于新电感值Lnew的比值(ΔL/Lnew)。
校正因数计算器702可以比较初始传感器特性716和新捕获的特性以确定要应用于谐振相位感测系统112的适当补偿或校正，其中包括对谐振相位感测系统112输出的信号(该信号指示人类与机械构件105的交互)的补偿和校正。例如，校正因数计算器702可以应用以下补偿和校正中的一种或多种：
·使得机械构件105和感应线圈202之间的间隙的变化针对给定的虚拟按钮灵敏度，没有虚拟按钮灵敏度影响的补偿；
·使得温度的变化针对给定虚拟按钮灵敏度，没有虚拟按钮灵敏度影响的补偿；以及
·机械构件105和感应线圈202之间的间隙增量变化的测量相位信息的线性化，其中：
ο施加的传感器力的线性变化产生线性检测的相位输出；以及
ο传感器偏转的线性变化产生线性检测的相位输出。
这种补偿和/或校正可以通过以下一种或多种方式应用：实际测量的相位和幅度信息的缩放，虚拟按钮的力检测阈值的修改，向测量的相位和幅度信息添加偏移，使用数字或模拟滤波，参考查找表以获得要应用的补偿值，使用电阻-电感-电容器传感器402内的调谐电容器调整谐振频率和/或改变电阻-电感-电容器传感器402的电阻，和/或任何其他合适的补偿或校正。此类补偿和/或校正可用于改善基于偏转量或施加到虚拟按钮的力做出响应的虚拟按钮的用户体验，通过比较样本与样本相位信息来改进虚拟按钮交互检测算法，修改虚拟按钮力检测阈值，分析相位与偏转斜率变化的关系以调整谐振相位感测系统的关键模拟电路块的性能来提高检测灵敏度，和/或分析相位与偏转斜率变化的关系以调整谐振相位感测系统的关键模拟电路块的性能来比较多个按钮之间的灵敏度以进行传感器诊断。基于传感器间隙和温度应用补偿和/或校正的好处包括基于谐振相位感测的虚拟按钮与传统的分立(例如，开或关)机械按钮相比提供了更多用户交互的机会，提供了在一段时间内跨传感器性能变化的一致用户体验，以及使得用户体验不受外部因素影响。
阻抗计算器708可以包括被配置为基于由DSP 532处理的相位和/或幅度信息计算电阻-电感-电容传感器402的阻抗的任何系统、设备或装置。电感计算器710可以包括被配置为基于由阻抗计算器708执行的阻抗计算来计算电阻-电感-电容传感器402的电感的任何系统、设备或装置。间隙计算器712可以包括被配置为基于由电感计算器710执行的电感计算，计算机械构件105和感应线圈202之间的间隙的任何系统、设备或装置。阻抗计算器708、电感计算器710和间隙计算器712的示例功能在下面进一步更详细地描述。
电感-电容槽传感器具有可变阻抗与频率的关系，可以简化为Z＝R+jX的形式，其中Z是阻抗，R是电阻，X是电抗。在谐振时，电抗分量被抵消，只留下电阻项Z＝R。在比谐振频率足够低的频率处(例如，低于谐振频率的10倍)，电感主导电抗部分，阻抗可以简化为Z＝R+jωL。
因此，为了计算电阻-电感-电容传感器402的电感，谐振相位感测系统112可以扫描一系列频率并且阻抗计算器708可以测量阻抗Z与频率f的关系(或角频率ω＝2πf)。阻抗计算器708还可以通过测量两个不同频率处的阻抗并计算差值来提取阻抗的虚部jX。在阻抗Z被测量并且驱动频率f已知的情况下，电感计算器710可以将电感L计算为L＝X/ω。间隙计算器712可以包括或者可以以其他方式访问预先表征的查找表(例如，电感与距离关系查找表)，并且因此可以基于由电感计算器710计算的电感计算机械构件105和感应线圈202之间的间隙。
在其他实施例中，在电阻-电感-电容传感器402由电流源(例如，V-I转换器508)驱动并且处理IC 512测量在电阻-电感-电容传感器402上感应的电压的情况下，可以使用另一方法来测量电感L以及机械构件105和感应线圈202之间的间隙。在这种方法中，可能不存在或不需要阻抗计算器708，并且谐振相位感测系统112可以在一段时间Tramp内将电流Idrive从最小电流Imin线性增加到最大电流Imax，在这段时间Tramp期间，电阻-电感-电容传感器402的测量电压Vmeas应该保持恒定。因此，电感计算器710可以将电感L计算为L＝VmeasTramp/(Imax–Imin)。进而，间隙计算器712可以基于由电感计算器710计算的电感计算机械构件105和感应线圈202之间的间隙(例如，基于预先表征的查找表)。
在这些和其他实施例中，可以通过在施加已知的力水平的情况下执行校准(例如，工厂校准)来表征和补偿气隙的变化。例如，在工厂校准期间，校准工具可以分别向机械构件105施加至少两个已知的力，补偿器552可以测量对这种施加的力的相位响应并计算相移斜率与力的关系，并且可以将增益校正应用于每个电阻-电感-电容传感器402，以实现作为所施加力的函数的期望相位响应。
在这些和其他实施例中，在具有多个电阻-电感-电容传感器402的谐振相位感测系统112中，补偿器552可以对每个电阻-电感-电容传感器402应用补偿。例如，在工厂校准期间，每个电阻-电感-电容传感器402的响应可以被校准以应对机械构件105和感应线圈202之间的间隙。在工厂校准期间，补偿器552可以响应一个或多个已知施加的力来测量每个电阻-电感-电容传感器402的相位响应，将此类相位信息存储在补偿器552可访问的存储器中，计算相邻电阻-电感-电容传感器402之间的相位响应的比率，并存储这些比率。在主动使用期间，补偿器552可以周期性地测量每个电阻-电感-电容传感器402的相位响应并计算相邻电阻-电感-电容传感器402之间的相位响应的比率。由于老化或机械损坏，机械构件105和一个电阻-电感-电容传感器402的感应线圈202之间的间隙可以随时间变化为比与另一电阻-电感-电容传感器402的间隙更大的程度，从而导致相邻电阻-电感-电容传感器402之间的新比率。新比率的计算和这些新比率与在工厂校准期间获得的比率的比较可用于表征电阻-电感-电容传感器402的间隙分布，并且补偿器552可以对每个电阻-电感-电容传感器402应用增益校正以实现电阻-电感-电容传感器402之间的均匀相位响应和每个电阻-电感-电容传感器402的一致力激活阈值。
尽管上面构想了集成到处理IC 512中的补偿器552测量相位信息，计算补偿因数，以及应用此类补偿因数，但是在一些实施例中，补偿器552的全部或部分可以在处理IC 512外部的控制器(例如，控制器103)内实现。
尽管上面构想了使用闭环反馈来感测位移，但是可以修改图5A-5C所表示的各种实施例以实现用于感测位移的开环系统。在这样的开环系统中，处理IC 512可以不包括从幅度和相位计算块531到振荡器516或可变移相器519的反馈路径，因此也可以缺少反馈低通滤波器534。因此，相位测量仍然可以通过将相位变化与参考相位值进行比较来进行，但是可以不修改由振荡器516驱动的振荡频率或者可以不移动由可变移相器519移动的相位。
尽管上面构想了使用相干入射/正交检测器作为用于确定与电阻-电感-电容传感器402相关联的相位信息的相位检测器，但是谐振相位感测系统112也可以以适当的方式执行相位检测和/或确定与电阻-电感-电容传感器402相关联的相位信息，其中包括但不限于仅使用入射路径或正交路径之一来确定相位信息。
在一些实施例中，本文公开的入射/正交检测器可以包括一个或多个频率转换级，将传感器信号直接转换为直流信号，或者先转换为中频信号然后转换为直流信号。任何这样的频率转换级都可以在模数转换器级之后以数字的方式或在模数转换器级之前以模拟的方式实现。
此外，尽管上面构想了测量由机械构件105的位移引起的电阻-电感-电容传感器402中的电阻和电感的变化，但其他实施例可以基于以下原理操作：即，基于机械构件105的位移的任何阻抗变化都可以用于感测位移。例如，在一些实施例中，例如，如果机械构件105包括实现电容器406的电容板之一的金属板，则机械构件105的位移可导致电阻-电感-电容传感器402的电容的变化。
尽管DSP 532能够处理相位信息以对与机械构件105的关联人机界面相关联的物理交互已经发生和/或停止发生进行二元确定，但在一些实施例中，DSP 532可以将机械构件105的位移持续时间量化为超过一个检测阈值，例如以检测不同类型的物理交互(例如，短按虚拟按钮和长按虚拟按钮)。在这些和其他实施例中，DSP 532可以将位移幅度量化为超过一个检测阈值，例如以检测不同类型的物理交互(例如，虚拟按钮的轻按和快速虚拟按钮的硬按)。
如本文所用，当两个或多个元件被称为彼此“耦合”时，该术语表示这样的两个或多个元件进行电子通信或机械通信，具体视情况而定，无论它们是间接连接还是直接连接，有或没有中间元件。
本公开涵盖本领域普通技术人员将理解的对本文示例实施例的所有改变、替换、变化、变更和修改。类似地，在适当的情况下，所附权利要求涵盖本领域普通技术人员将理解的对本文示例实施例的所有改变、替换、变化、变更和修改。此外，在所附权利要求中提及装置或系统或装置或系统的组件适合于、布置为、能够、配置为、启用为、可操作地或操作地执行特定功能包括该装置、系统或组件被接通或解锁，无论该特定功能是否被激活，只要该装置、系统或组件以此方式被适配、布置、使能、配置、启用、可被操作地或被操作即可。因此，在不脱离本公开的范围的情况下，可以对本文描述的系统、装置和方法进行修改、添加或省略。例如，系统和装置的组件可以集成或分离。此外，本文公开的系统和装置的操作可以由更多、更少或其他组件来执行，并且所描述的方法可以包括更多、更少或其他步骤。此外，可以以任何合适的顺序执行步骤。本文档中使用的“每个”是指集合的每个成员或集合子集的每个成员。
尽管示例性实施例在附图中示出并在下面进行描述，但是本公开的原理可以使用任意数量的技术来实现，无论当前是否已知。本公开不应以任何方式限于在附图中示出和在上面描述的示例性实现和技术。
除非另有特别说明，附图中描绘的物品不一定按比例绘制。
在此引用的所有示例和条件语言旨在用于教学目的，以帮助读者理解本发明的公开内容和发明人为进一步推进本领域所贡献的概念，并且被解释为不限于这些具体引用的示例和条件。尽管已经详细描述了本公开的实施例，但是应当理解，在不脱离本公开的精神和范围的情况下可以对其进行各种改变、替换和变更。
尽管上面已经列举了特定的优点，但是各种实施例可以包括列举的优点中的一些、全部或不包括所列举的任何优点。此外，本领域普通技术人员在阅读了上述附图和描述之后，其他技术优势将变得显而易见。
为帮助专利局和本申请发布的任何专利的任何读者解释所附权利要求，申请人希望注意，他们不打算将任何所附权利要求或权利要求要素援引35 U.S.C.§112(f)，除非在特定的权利要求中明确使用了“手段”或“步骤”等词。

Claims (32)

1.一种用于谐振相位检测器中气隙变化和温度变化的补偿的系统，包括：
传感器，其被配置为输出指示所述传感器和与所述传感器相关联的机械构件之间的距离的传感器信号；
测量电路，其通信地耦合到所述传感器并被配置为基于所述传感器信号确定与所述机械构件的物理力相互作用；以及
补偿器，其被配置为监测所述传感器信号并基于以下至少一项将补偿因数应用于所述传感器信号以补偿所述传感器的特性的变化：
所述传感器和所述机械构件之间的距离的变化；以及
与所述传感器相关联的温度的变化；
在初始校准期间，确定作为施加到所述机械构件的力的函数的所述传感器的相位响应；以及
基于所述相位响应，确定要应用于所述传感器信号的所述补偿以实现所述传感器所需的相位响应。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述传感器是电阻-电感-电容传感器。
3.根据权利要求2所述的系统，其中：
所述系统还包括驱动器，其被配置为以驱动频率驱动所述传感器；以及
测量电路，其被配置为：
测量与所述传感器相关联的相位信息；以及
基于所述相位信息，确定机械构件相对于所述电阻-电感-电容传感器的位移，其中所述机械构件的位移引起所述电阻-电感-电容传感器的阻抗的变化。
4.根据权利要求3所述的系统，其中所述位移指示与包括所述机械构件的虚拟按钮的交互。
5.根据权利要求4所述的系统，其中所述补偿器还被配置为应用所述补偿因数以一致地确定与所述虚拟按钮的交互，而不考虑所述传感器的特性的变化。
6.根据权利要求1所述的系统，其中所述补偿器还被配置为：
确定所述传感器的谐振频率；以及
基于所述谐振频率，确定以下项目中一个或多个的变化：
所述传感器和所述机械构件之间的所述距离；和
所述温度。
7.根据权利要求1所述的系统，其中所述补偿器还被配置为：
确定所述传感器的谐振频率；以及
基于所述频率确定所述传感器的阻抗的变化。
8.根据权利要求1所述的系统，其中所述补偿器还被配置为：
确定所述传感器的谐振频率；以及
基于所述频率确定所述传感器的电感的变化。
9.根据权利要求8所述的系统，其中所述补偿器还被配置为基于所述电感的变化确定所述传感器和所述机械构件之间的所述距离的变化。
10.根据权利要求1所述的系统，其中所述补偿器响应于以下一项或多项而应用所述补偿因数：
所述传感器的谐振频率的变化超过阈值频率变化；
所述传感器的谐振频率的变化以预定频率速率变化范围之外的速率发生；
所述传感器的品质因数的变化超过阈值品质因数变化；以及
所述传感器的所述品质因数的变化以预定品质因数速率变化范围之外的速率发生。
11.根据权利要求1所述的系统，其中所述补偿器包括被配置为监测所述传感器的品质因数的品质因数检测器，并且所述补偿器被配置为基于所述品质因数应用所述补偿因数。
12.根据权利要求11所述的系统，其中所述补偿器被配置为基于所述品质因数确定与所述传感器相关联的温度。
13.根据权利要求1所述的系统，其中所述补偿因数包括以下一项或多项：
与所述传感器相关联的测量相位信息的缩放；
与所述传感器相关联的测量幅度信息的缩放；
用于指示与所述机械构件的物理力相互作用的检测阈值的修改；
对所述传感器信号的偏移量的应用；
对所述传感器信号的滤波器的应用；
从查找表的补偿值的应用；以及
所述传感器的谐振频率的修改。
14.根据权利要求1所述的系统，其中所述补偿器还被配置为：
确定作为频率函数的所述传感器的阻抗；
基于作为频率函数的所述传感器的所述阻抗确定所述传感器的计算电感；
将所计算的电感、与所述传感器的预定电感与距离的关系进行比较，以确定所述机械构件和所述传感器之间的所述距离；以及
应用所述补偿作为增益校正来补偿所述距离的变化。
15.根据权利要求1所述的系统，其中所述补偿器还被配置为：
在一段时间内，将驱动到所述传感器的电流从最小电流线性增加到最大电流；
在所述一段时间内测量与所述传感器相关联的电压；
基于所述电压、所述最大电流和所述最小电流确定所述传感器的计算电感；
将所计算的电感、与所述传感器的预定电感与距离的关系进行比较，以确定所述机械构件和所述传感器之间的所述距离；以及
应用所述补偿作为增益校正来补偿所述距离的变化。
16.根据权利要求1所述的系统，其中：
所述系统包括含有所述传感器的多个传感器；并且
所述补偿器还被配置为：
在初始校准期间：
确定作为施加到所述机械构件的力的函数的每个传感器的相位响应；以及
计算在所述初始校准期间所述多个传感器的相邻传感器之间的所述相位响应的多个校准比率；以及
在操作期间：
确定作为施加到所述机械构件的力的函数的每个传感器的所述相位响应；
计算在操作期间所述多个传感器的相邻传感器之间的所述相位响应的多个监测比率；以及
基于所述监测比率和所述校准比率之间的差异，将所述补偿应用于所述多个传感器中的一个或多个。
17.一种用于谐振相位检测器中气隙变化和温度变化的补偿的方法，包括：在包括传感器和测量电路的系统中执行下面的步骤，其中所述传感器被配置为输出指示所述传感器和与所述传感器相关联的机械构件之间的距离的传感器信号，所述测量电路通信地耦合到所述传感器并被配置为基于所述传感器信号确定与所述机械构件的物理力相互作用：
监测所述传感器信号；
基于以下至少一项将补偿因数应用于所述传感器信号以补偿的所述传感器的特性的变化：
所述传感器和所述机械构件之间的距离的变化；以及
与所述传感器相关联的温度的变化；
在初始校准期间，确定作为施加到所述机械构件的力的函数的所述传感器的相位响应；以及
基于所述相位响应，确定要应用于所述传感器信号的所述补偿以实现所述传感器所需的相位响应。
18.根据权利要求17所述的方法，其中所述传感器是电阻-电感-电容传感器。
19.根据权利要求18所述的方法，其中：
所述系统还包括驱动器，其被配置为以驱动频率驱动所述传感器；并且
所述测量电路被配置为：
测量与所述传感器相关联的相位信息；以及
基于所述相位信息，确定机械构件相对于所述电阻-电感-电容传感器的位移，其中所述机械构件的位移引起所述电阻-电感-电容传感器的阻抗的变化。
20.根据权利要求19所述的方法，其中所述位移指示与包括所述机械构件的虚拟按钮的交互。
21.根据权利要求20所述的方法，还包括应用所述补偿因数以一致地确定与所述虚拟按钮的交互，而不考虑所述传感器的特性的变化。
22.根据权利要求17所述的方法，还包括：
确定所述传感器的谐振频率；以及
基于所述谐振频率，确定以下项目中一个或多个的变化：
所述传感器和所述机械构件之间的所述距离；和
所述温度。
23.根据权利要求17所述的方法，还包括：
确定所述传感器的谐振频率；以及
基于所述频率确定所述传感器的阻抗的变化。
24.根据权利要求17所述的方法，还包括：
确定所述传感器的谐振频率；以及
基于所述频率确定所述传感器的电感的变化。
25.根据权利要求24所述的方法，还包括基于所述电感的变化确定所述传感器和所述机械构件之间的所述距离的变化。
26.根据权利要求17所述的方法，还包括响应于以下一项或多项而应用所述补偿因数：
所述传感器的谐振频率的变化超过阈值频率变化；
所述传感器的谐振频率的变化以预定频率速率变化范围之外的速率发生；
所述传感器的品质因数的变化超过阈值品质因数变化；以及
所述传感器的所述品质因数的变化以预定品质因数速率变化范围之外的速率发生。
27.根据权利要求17所述的方法，还包括监测所述传感器的品质因数，并且所述补偿器被配置为基于所述品质因数应用所述补偿因数。
28.根据权利要求27所述的方法，还包括基于所述品质因数确定与所述传感器相关联的温度。
29.根据权利要求17所述的方法，其中所述补偿因数包括以下一项或多项：
与所述传感器相关联的测量相位信息的缩放；
与所述传感器相关联的测量幅度信息的缩放；
用于指示与所述机械构件的物理力相互作用的检测阈值的修改；
对所述传感器信号的偏移量的应用；
对所述传感器信号的滤波器的应用；
从查找表的补偿值的应用；以及
所述传感器的谐振频率的修改。
30.根据权利要求17所述的方法，还包括：
确定作为频率函数的所述传感器的阻抗；
基于作为频率函数的所述传感器的所述阻抗确定所述传感器的计算电感；
将所计算的电感、与所述传感器的预定电感与距离的关系进行比较，以确定所述机械构件和所述传感器之间的所述距离；以及
应用所述补偿作为增益校正来补偿所述距离的变化。
31.根据权利要求17所述的方法，还包括：
在一段时间内，将驱动到所述传感器的电流从最小电流线性增加到最大电流；
在所述一段时间内测量与所述传感器相关联的电压；
基于所述电压、所述最大电流和所述最小电流确定所述传感器的计算电感；
将所计算的电感、与所述传感器的预定电感与距离的关系进行比较，以确定所述机械构件和所述传感器之间的所述距离；以及
应用所述补偿作为增益校正来补偿所述距离的变化。
32.根据权利要求17所述的方法，其中所述系统包括含有所述传感器的多个传感器，并且所述方法进一步包括，在初始校准期间：
确定作为施加到所述机械构件的力的函数的每个传感器的相位响应；以及
计算在所述初始校准期间所述多个传感器的相邻传感器之间的所述相位响应的多个校准比率；以及
在操作期间：
确定作为施加到所述机械构件的力的函数的每个传感器的所述相位响应；
计算在所述操作期间所述多个传感器的相邻传感器之间的所述相位响应的多个监测比率；以及
基于所述监测比率和所述校准比率之间的差异，将所述补偿应用于所述多个传感器中的一个或多个。
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