CN115210173A - 用于传感器配置的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本文描述了用于配置传感器以补偿温度梯度的方法和系统。多个传感器组——各自具有至少两个具有正交轴的相同类型的传感器——被定位以形成至少一个相反传感器对，其中一个传感器组的一个传感器的轴与另一个传感器组的一个传感器的轴在相反取向上。可以输出每个相反传感器对的组合测量，针对温度梯度对传感器的传感器测量的影响来补偿该组合测量。

Description

用于传感器配置的方法和系统

相关申请的交叉引用

本申请要求2019年5月1日提交的美国专利申请序列号16/401,112和2020年1月8日提交的美国专利申请序列号16/737,868的权益和优先权。

技术领域

本公开总体上涉及运动传感器，并且更具体地涉及补偿跨传感器的温度梯度影响的传感器配置。

背景技术

微机电系统（MEMS）的发展已经使得能够将各种各样的传感器并入到便携式设备中，诸如蜂窝电话、笔记本计算机、平板计算机、游戏设备和其他便携式电子设备。尽管一些实施例与用户相关联，但是这种便携式设备也可以包括交通工具、诸如无人机，或者能够相对运动的其他设备。值得注意的是，来自诸如测量角速度的陀螺仪和测量沿着一个或多个正交轴的特定力的加速度计之类的运动传感器的信息可以用于确定并入了传感器的设备的取向、相对取向的改变和/或平移位移，以便用作用户输入，从而确定设备的位置或导航信息，或者用于其他合适的目的。

然而，由于电子和机械的性质，一般的传感器、并且特别是MEMS传感器对温度和其他环境因素相对敏感，这可能影响传感器读数的准确度。对应地，传感器（例如，加速度计、陀螺仪、磁力计、压力传感器等）可以被补偿以减少由温度影响导致的输出信号改变。一种策略可以在生产期间通过如下方式执行：在已知温度下测量每个传感器的输出信号，确定输出信号的温度相关性，并通过适当的片上或离线信号处理来去除温度变化的影响。相反，其他方法涉及采用加热元件将传感器维持在一温度，针对该温度，响应特性是充分已知的。

尽管有益，但是这些温度补偿技术中没有一个解决了影响传感器行为的另一个方面，特别是跨传感器的温度梯度的存在。如本文所使用的，温度梯度指代跨传感器的给定尺寸/方向的温度改变，从而导致传感器的一部分与另一部分具有不同的温度。如将领会的，温度梯度可能在传感器暴露于由一个或多个热元件引起的不均匀环境的任何时间产生，这可能引起局部加热或冷却。附加地，热影响可以是有意的，或是无意的。例如，采用专用加热器或冷却器将传感器维持在已知温度的传感器仍然具有施加梯度的潜力。相反，传感器可以定位在取决于用途生成不同量的热量的组件（诸如处理器）附近，该组件对应地施加梯度。

此外，由温度梯度引起的传感器误差一般对于建模或估计甚至更具挑战性，这至少部分是因为它们高度取决于不一定能够被充分预测的当前环境特性。此外，温度梯度可能是复杂的并且可能快速改变，并且取决于许多（外部）因素。为了帮助说明，图1示意性地描绘了加速度计温度与其输出测量的比较。特别地，顶部图表示出了使用加热元件所控制的传感器温度，该加热元件受制于使用常规的比例积分微分（PID）反馈。如所示出的，温度最初上升，直到达到目标温度，随后随着加热元件被选择性地操作以维持目标温度而出现相对小的振荡。尽管温度控制将传感器保持在相对恒定的温度（如所示出的），但加热元件仍引起温度梯度，其影响在底部图表中示出。值得注意的是，即使温度变化相对微小，也得到输出测量的显著改变。这些波动指示输出测量中的误差，主要以失调或偏置误差的形式。为了改进加速度计输出的准确度，应当校正或补偿温度改变/梯度的这种影响。如上所讨论的，对这种误差建模是困难的，并且致使使用模型来校正输出测量的尝试同样困难。传感器初始加热的前10秒期间的输出行为证明了这一点。此外，正确表征梯度将需要在传感器上的多个位置处准确测量温度，以确定梯度。即使承担了采用附加温度传感器的费用和复杂性，这种方法也将需要在多个可能的梯度幅度以及不同温度下建立输出信号响应的低效和耗时的过程。

对应地，需要一种通过减少与热梯度的存在相关联的误差来改进传感器性能的实用解决方案。在以下材料中所描述的本公开的技术满足了这一需求和其他需求。

发明内容

如下文将详细描述的，本公开包括一种用于配置传感器组装件以补偿温度梯度的方法。该方法可以涉及提供具有相对于第一轴的取向的第一传感器，其中第一轴关于由至少一个热元件引起的温度梯度来定义，提供具有相对于第一轴的相反取向的第二传感器，其中第一传感器和第二传感器是相同类型的，并且输出第一传感器和第二传感器的组合测量，其中针对温度梯度对第一传感器和第二传感器的传感器测量的影响来补偿组合测量。

本公开的特征还在于一种传感器系统，该传感器系统包括：具有相对于第一轴的取向的第一传感器；具有相对于第一轴的相反取向的第二传感器，其中第一传感器和第二传感器是相同类型的；以及包括第一传感器和第二传感器的组合测量的输出，其中针对温度梯度对第一传感器和第二传感器的传感器测量的影响来补偿组合测量。

此外，本公开包括集成传感器组装件，其具有：具有相对于第一轴的取向的第一传感器；具有相对于第一轴的相反取向的第二传感器，其中第一传感器和第二传感器是相同类型的；专用于第一传感器的第一热元件和专用于第二传感器的第二热元件，其中热元件被定位成在相应的传感器中施加相反的热梯度；以及处理器，被配置为组合第一传感器和第二传感器的测量，以补偿温度梯度对第一传感器和第二传感器的传感器测量的影响。

仍进一步，本公开包括一种用于配置传感器组以补偿温度梯度的方法。该方法可以包括提供第一传感器组，其具有至少两个相同类型的传感器，这些传感器具有相对于彼此正交的轴，以及提供第二传感器组，其具有至少两个相同类型的传感器，这些传感器具有相对于彼此正交的轴。然后，第一和第二传感器组可以相对于彼此定位，以形成至少一个相反传感器对，其中一个传感器组的一个传感器的轴与另一个传感器组的一个传感器的轴在相反取向上。对应地，可以输出每个相反传感器对的组合测量，其中针对温度梯度对传感器的传感器测量的影响来补偿每个组合测量。

本公开的技术还涉及补偿温度梯度的传感器配置，其特征在于：第一传感器组，其具有至少两个相同类型的传感器，这些传感器具有相对于彼此正交的轴；以及第二传感器组，其具有至少两个相同类型的传感器，这些传感器具有相对于彼此正交的轴。第一和第二传感器组可以相对于彼此定位以形成至少一个相反传感器对，其中一个传感器组的一个传感器的轴与另一个传感器组的一个传感器的轴在相反取向上，并且其中传感器配置可操作以输出每个相反传感器对的组合测量，其中针对温度梯度对传感器的传感器测量的影响来补偿每个组合测量。

仍进一步，本公开还包括一种补偿温度梯度的传感器组，该传感器组包括第一传感器组，该第一传感器组具有至少一个具有轴的传感器，以及允许直接和倒置安装的封装，其中安装一个具有直接安装的传感器组和一个具有倒置安装的传感器组形成至少一个相反传感器对， 其中一个传感器组中的至少一个传感器的轴与另一个传感器组中的至少一个传感器的轴在相反取向上，使得来自两个传感器组的测量可组合起来以补偿温度梯度对传感器的传感器测量的影响。

附图说明

图1是展示热梯度对运动传感器测量的影响的示意图。

图2是根据实施例的具有传感器配置的便携式设备的示意图，该传感器配置包括相反传感器对以补偿温度梯度误差。

图3是根据实施例的具有专用热元件的相反传感器对配置的示意图。

图4是示出了根据实施例的来自相反传感器对的测量的组合的示意图。

图5是根据实施例的相对于热元件定位的相反传感器对配置的示意图。

图6是根据实施例的具有热导管的相反传感器对配置的示意图。

图7是根据实施例的在外壳内具有专用热元件的相反传感器对配置的示意图。

图8是根据实施例的三个传感器组的示意图，这三个传感器组相对于彼此定位以沿着多个轴形成相反传感器对。

图9和10是根据实施例的在外壳内具有相关联热元件的传感器组的示意图。

图11是根据实施例的具有多个热元件的传感器组的示意图。

图12是根据实施例的在封装内具有相反取向的传感器组的示意图。

图13是根据实施例的单个封装中以直接安装和倒置安装配置的传感器组的示意图。

图14是根据一个实施例的独立封装中的直接安装和倒置安装配置的传感器组的示意图。

图15是示出温度差对传感器测量的影响的示意图。

具体实施方式

一开始，应理解，本公开不限于特别示例化的材料、架构、例程、方法或结构，照此，其可以变化。因此，尽管可以在本公开的实践或实施例中使用与本文描述的那些类似或等同的许多这种选项，但是本文描述了优选的材料和方法。

还应理解，本文中所使用的术语仅出于描述本公开的特定实施例的目的，而不意图是限制性的。

以下结合附图阐述的详细描述旨在作为对本公开的示例性实施例的描述，而并非意图表示在其中可以实践本公开的仅有示例性实施例。贯穿本描述使用的术语“示例性”意指“用作示例、实例或说明”，并且应不必被解释为比其他示例性实施例优选或有利。为了提供对说明书的示例性实施例的透彻理解的目的，详细描述包括特定细节。对于本领域技术人员将显而易见的是，可以在没有这些特定细节的情况下实践说明书的示例性实施例。在一些实例中，以框图形式示出了众所周知的结构和设备，以便避免使本文中呈现的示例性实施例的新颖性模糊。

仅出于方便和清楚的目的，可以相对于附图或芯片实施例使用诸如顶部、底部、左、右、上、下、在……之上、以上、以下、在……下面、后面、背面和前方的方向性术语。这些和类似的方向性术语不应以任何方式解释为限制本公开的范围。

在本说明书和权利要求书中，将理解的是，当元件被称为“连接至”或“耦合至”另一元件时，其可以直接连接或耦合至另一元件，或可以存在中间元件。相反，当元件被称为“直接连接至”或“直接耦合至”另一个元件时，不存在中间元件。

下面的详细描述的一些部分是依据程序、逻辑块、处理和对计算机存储器内的数据位的操作的其他符号表示来呈现的。这些描述和表示是数据处理领域的技术人员用来最有效地向本领域的其他技术人员传达其工作实质的手段。在本申请中，程序、逻辑块、过程等被构思是导致期望结果的步骤或指令的自洽序列。所述步骤是需要对物理量进行物理操纵的步骤。通常，尽管不是必需的，但是这些量采取能够在计算机系统中存储、传输、组合、比较和以其他方式操纵的电或磁信号的形式。

然而，应当牢记，所有这些和类似术语均应与适当的物理量相关联，并且仅仅是应用于这些量的方便标签。除非具体指出，否则如从下面的讨论中显而易见的，应领会到，贯穿本申请，利用诸如“访问”、“接收”、“发送”、“使用”、“选择”、“确定”、“归一化”、“相乘”、“平均”、“监视”、“比较”、“应用”、“更新”、“测量”、“导出”等术语的讨论指的是计算机系统或类似的电子计算设备的动作和过程，所述类似的电子计算设备操纵表示为计算机系统的寄存器和存储器中的物理（电子）量的数据并将其转换为其他数据，所述其他数据类似地表示为计算机系统存储器或寄存器或其他此类信息存储、传递或显示设备中的物理量。

可以在驻留于某种形式的非暂时性处理器可读介质（诸如程序模块）上的、由一个或多个计算机或其他设备执行的处理器可执行指令的一般上下文中讨论本文中描述的实施例。通常，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等。在各种实施例中，可以根据需要组合或分布程序模块的功能。

在附图中，单个块可以被描述为执行一个功能或多个功能；然而，在实际实践中，由该块执行的一个或多个功能可以在单个组件中或跨多个组件执行，和/或可以使用硬件、使用软件或使用硬件和软件的组合来执行。为了清楚地说明硬件和软件的这种可互换性，上面已总体在它们的功能性方面描述了各种说明性的组件、块、模块、电路和步骤。将这种功能性实现为硬件还是软件取决于特定的应用和施加在整个系统上的设计约束。技术人员可以针对每个特定应用以变化的方式来实现所描述的功能性，但是这种实现决定不应被解释为导致脱离本公开的范围。而且，示例性无线通信设备可以包括除所示组件之外的组件，包括众所周知的组件，诸如处理器、存储器等。

除非特别描述为以特定方式实现，否则本文中描述的技术可以以硬件、软件、固件或其任何组合来实现。被描述为模块或组件的任何特征也可以一起在集成逻辑设备中实现，或者单独地实现为分立但可互操作的逻辑设备。如果以软件实现，则所述技术可以至少部分地由包括指令的非暂时性处理器可读存储介质来实现，所述指令在被执行时执行以上描述的方法中的一个或多个。非暂时性处理器可读数据存储介质可以形成计算机程序产品的一部分，该计算机程序产品可以包括封装材料。

非暂时性处理器可读存储介质可以包括随机存取存储器（RAM），诸如同步动态随机存取存储器（SDRAM）、只读存储器（ROM）、非易失性随机存取存储器（NVRAM）、电可擦除可编程只读存储器（EEPROM）、闪速存储器、其他已知的存储介质等。附加地或替代地，该技术可以至少部分地由处理器可读通信介质来实现，该处理器可读通信介质以指令或数据结构的形式承载或传递代码并且其可以由计算机或其他处理器来访问、读取和/或执行。例如，可以采用载波来承载计算机可读电子数据，诸如用在传送和接收电子邮件中或用在访问诸如因特网或局域网（LAN）之类的网络中的那些。当然，可以在不脱离所要求保护的主题的范围或精神的情况下对该配置做出许多修改。

结合本文中公开的实施例描述的各种说明性逻辑块、模块、电路和指令可以由一个或多个处理器，诸如一个或多个运动处理单元（MPU）、数字信号处理器（DSP）、通用微处理器、专用集成电路（ASIC）、专用指令集处理器（ASIP）、现场可编程门阵列（FPGA）或其他等同的集成或分立逻辑电路来执行。如本文所使用的，术语“处理器”可以指代任何前述结构或适合于实现本文中描述的技术的任何其他结构。另外，在一些方面中，可以在如本文中所描述那样配置的专用软件模块或硬件模块内提供本文中描述的功能性。同样，该技术可以在一个或多个电路或逻辑元件中完全实现。通用处理器可以是微处理器，但可替代地，处理器可以是任何常规处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器还可被实现为计算设备的组合，例如，MPU与微处理器的组合、多个微处理器、一个或多个微处理器结合MPU核、或任何其他此类配置。

除非另外定义，否则本文中使用的所有技术和科学术语具有与具有本公开所属领域的普通技术的人员通常所理解的相同含义。

最后，如在本说明书和所附权利要求书中使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数指示物，除非内容另外明确指示。

如上所指出的，本公开的技术涉及减少或以其他方式减轻与跨传感器存在的温度梯度相关联的误差的运动传感器配置。例如，传感器配置可以采用一对相同类型的传感器，它们相对于热元件具有相反的取向，诸如可能由加热或冷却源引起。这种相反运动传感器对配置的一个值得注意的应用是在便携式设备的上下文中，该便携式设备可以由用户在空间中移动，并因此感测其在空间中的运动和/或取向。关于包括本公开特征的便携式设备200的一个实施例的细节在图2中被描绘为高级示意框图。常见的示例包括移动电话（例如，蜂窝电话、在本地网络上运行的电话或任何其他电话手机）、有线电话（例如，通过电线附接的电话）、个人数字助理（PDA）、视频游戏播放器、视频游戏控制器、导航设备、活动或健身跟踪器设备（例如，手镯或夹子）、智能手表、其他可穿戴设备、移动互联网设备（MID）、个人导航设备（PND）、数字静态相机、数字视频相机、双筒望远镜、长焦镜头、便携式音乐、视频或媒体播放器、遥控器或其他手持设备，或者这些设备中的一个或多个的组合。然而，本公开的技术不限于便携式设备，并且所描述的相反传感器对配置可以用在传感器操作可能受温度梯度的存在影响并且这种影响可能负面影响（期望的）准确度的任何上下文中。

如所示出的，设备200包括主机处理器202，其可以是一个或多个微处理器、中央处理单元（CPU）或运行软件程序的其他处理器，该软件程序可以存储在存储器204中，与设备200的功能相关联。可以在存储器204中提供多层软件，存储器204可以是诸如电子存储器的计算机可读介质或者诸如硬盘、光盘等的其他存储介质的任何组合，供主机处理器202使用。例如，可以为设备200提供操作系统层，以实时控制和管理系统资源，启用应用软件和其他层的功能，并将应用程序与设备200的其他软件和功能对接。类似地，可以提供不同的软件应用程序，诸如菜单导航软件、游戏、相机功能控制、导航软件、通信软件，诸如电话或无线局域网（WLAN）软件，或者各种其他软件和功能接口中的任何一种。在一些实施例中，可以在单个设备200上提供多个不同的应用，并且在那些实施例的一些中，多个应用可以同时运行。

设备200包括至少一个传感器组装件，如这里以集成传感器处理单元（SPU） 206的形式示出的，其特征在于传感器处理器208、存储器210和内部传感器配置212，根据本公开的技术，该内部传感器配置212可以具有至少一对相反的传感器。取决于实施例，相反传感器对可以在SPU 206内实现，或者相反传感器对的每个传感器可以在例如单独的SPU中。存储器210可以存储算法、例程或其他指令，用于使用传感器处理器208的逻辑或控制器处理如下所述由内部传感器配置212和/或其他传感器输出的数据，以及存储由内部传感器配置212或其他传感器输出的原始数据和/或运动数据。存储器210也可以用于与存储器204相关联的任何功能。内部传感器配置212可以是用于测量设备200在空间中的运动的一个或多个传感器，诸如加速度计、陀螺仪、磁力计、压力传感器等。取决于配置，SPU 206测量设备的一个或多个旋转轴和/或一个或多个加速度轴。在一个实施例中，内部传感器配置212可以包括旋转运动传感器或线性运动传感器。例如，旋转运动传感器可以是陀螺仪，以测量沿着一个或多个正交轴的角速度，并且线性运动传感器可以是加速度计，以测量沿着一个或多个正交轴的线性加速度。相同类型的传感器测量运动的等效方面，尽管具有相同或不同的敏感轴和/或关于敏感轴的相同或不同的取向。在一个方面，可以采用三个陀螺仪和三个加速度计，使得由传感器处理器208或设备200的其他处理资源执行的传感器融合操作组合来自内部传感器配置212的数据，以提供运动的六轴确定或六个自由度（6DOF）。此外，如将在下面进一步详细讨论的，与其他两个正交轴（对于三轴设备）相比，温度梯度对传感器的一个轴的影响可能相对更大。对应地，相反传感器对配置可以仅涉及一个测量轴，或者可以涉及多个测量轴，其中一对测量轴是相反的。如期望的，内部传感器配置212可以使用微机电系统（MEMS）来实现，以与SPU 206集成在单个封装中。关于主机处理器202和SPU 206的合适配置的示例性细节可以在2012年8月28日授权的共同拥有的美国专利第8,250,921号和2015年2月10日授权的第8,952,832号中找到，特此将这些专利通过引用以其整体并入。设备200中SPU 206的合适实现可从加利福尼亚州圣何塞的InvenSense公司获得。

替代地或附加地，设备200可以以外部传感器配置214的形式实现相反传感器对。这是可选的，并且不是在所有实施例中都需要。外部传感器配置214可以表示如上所述的一个或多个传感器，诸如加速度计和/或陀螺仪。如本文所使用的，“外部”意味着如下传感器：该传感器没有与SPU 206集成，并且可以远离设备200或在设备200本地。同样替代地或附加地，SPU 206可以从辅助传感器配置216接收数据，该辅助传感器配置216被配置为测量关于设备200周围的环境的一个或多个方面，并且也可以如期望的包括相反传感器对。这是可选的，并且不是在所有实施例中都需要。例如，压力传感器和/或磁力计可以用于改进使用内部传感器配置212做出的运动确定。在一个实施例中，辅助传感器配置216可以包括沿三个正交轴测量的磁力计，并输出将与陀螺仪和加速度计惯性传感器数据融合的数据，以提供九轴运动确定。在另一个实施例中，辅助传感器配置216还可以包括压力传感器以提供高度确定，该高度确定可以与其他传感器数据融合以提供十轴运动确定。尽管在一个或多个基于MEMS的传感器的上下文中进行了描述，但是本公开的技术可以应用于任何传感器设计或实现。取决于实施例，内部传感器配置212、外部传感器配置214和/或辅助传感器配置216的任何组合传感器可以采用根据本公开的技术的相反传感器对，而任何剩余的传感器采用常规的单个传感器配置。此外，如期望的，相反对的传感器可以使用内部传感器配置212、外部传感器配置214和/或辅助传感器配置216的不同组合来实现。例如，相反对中的一个传感器可以在内部传感器配置212中，并且另一个可以在外部传感器配置214或辅助传感器配置216中。同样，相反对的一个传感器可以在外部传感器配置214中，并且另一个在辅助传感器配置216中。

在所示的实施例中，主机处理器202、存储器204、SPU 206和设备200的其他组件可以通过总线218耦合，而传感器处理器208、存储器210、内部传感器配置212和/或辅助传感器配置216可以通过总线220耦合，其中的任一个可以是任何合适的总线或接口，诸如外围组件互连快速（PCIe）总线、通用串行总线（USB）、通用异步接收器/传送器（UART）串行总线、合适的高级微控制器总线架构（AMBA）接口、内部集成电路（I2C）总线、串行数字输入输出（SDIO）总线、串行外围接口（SPI）或其他等同物。取决于架构，可以如期望的那样采用不同的总线配置。例如，附加总线可以用于耦合设备200的各种组件，诸如通过使用主机处理器202和存储器204之间的专用总线。

补偿模块222可以采用用于处理传感器数据的代码、算法、例程或其他指令，在该图中示意性地表示为存储在存储器210中以供传感器处理器208执行，以执行与本公开的技术相关联的任何操作。如下文将进一步详细讨论的，本公开的相反传感器对配置可以通过组合来自相反传感器的测量来补偿跨传感器的温度梯度的存在。对应地，补偿模块222可以被配置为执行测量的这种组合，这在一些实施例中可以包括如传感器配置的架构或设计所许可的来选择性地对测量进行加权。补偿模块222可以组合取自来自内部传感器配置212、外部传感器配置214和/或辅助传感器配置216中任一个的相反传感器对的测量。例如，当相反对中的一个传感器在内部传感器配置212中实现并且另一个在外部传感器配置214或辅助传感器配置216中实现时，校准模块212可以接收由另一个传感器输出的测量以执行组合。如期望的，补偿模块222或SPU 206的另一方面可以控制主/从配置中的另一个传感器。如所指出的，测量的组合可以是关于一个或多个测量轴的。替代地或附加地，补偿模块222的功能性可以使用主机处理器202和存储器204或任何其他合适的处理资源来实现。在这种情况下，SPU 206可以将获取的传感器数据传输到主机处理器202和/或存储器204。

设备200的传感器组件的任何组合可以形成在不同的芯片上，或者可以集成并驻留在同一芯片上，从而创建单一封装。芯片可以被定义为包括至少一个通常由半导体材料形成的衬底。单个芯片或封装可以由多个衬底形成，其中衬底被机械结合以保留功能性。多芯片包括至少两个衬底，其中两个衬底电连接，但不需要机械结合。封装在芯片上的焊盘和可以焊接到PCB的金属引线之间提供电连接。封装通常包括衬底和盖。集成电路（IC）衬底可以指代具有电路（通常是CMOS电路）的硅衬底。如果期望，则可以使用任何合适的技术将一个或多个传感器并入到封装中。在一些实施例中，传感器可以是基于MEMS的，使得MEMS帽为MEMS结构提供机械支撑。MEMS结构层附接到MEMS帽。MEMS帽也被称为处置衬底或处置晶片。在一些实施例中，第一衬底可以在单个半导体芯片中垂直堆叠、附接并电连接到第二衬底，而在其他实施例中，第一衬底可以在单个半导体封装中横向设置并电连接到第二衬底。在一个实施例中，如通过引用以其整体并入本文的共同拥有的美国专利号7,104,129中所述，第一衬底通过晶片结合附接到第二衬底，以同时提供电连接和气密密封MEMS器件。这种制造技术有利地使能实现允许在非常小且经济的封装中设计和制造高性能、多轴、惯性传感器的技术。晶片级的集成使寄生电容最小化，从而相对于分立式解决方案允许改进的信噪比。这种晶片级的集成还使得能够并入丰富的特征集，这最小化对外部放大的需求。

图3中示意性地描绘了本公开的相反传感器对配置的一种合适的架构。在该实施例中，第一传感器300和第二传感器302是相同类型的，并且分别由热元件304和306控制温度。例如，热元件304和306可以是片上加热器，但是如上所指出的，也可以使用冷却元件。如所示的，热元件304在第一传感器300中施加温度梯度308，而热元件306在第二传感器302中施加温度梯度310。因此，温度梯度308和310相对于轴312处于相反的方向，并且对应地，第一传感器300和第二传感器302相对于轴312具有相反的取向，从而形成如本文所述的相反传感器对。同样，重合传感器对指代具有在相同取向上对齐的公共测量轴的两个传感器。如下面将详述的，本公开的概念可以容易地扩展到多个正交轴。典型地，一组传感器可以是相同类型的，并且用于提供沿着一个或多个敏感轴的测量。为了说明而非限制起见，传感器组可以指代与x轴对齐的第一传感器、与y轴对齐的第二传感器和与z轴对齐的第三传感器。尽管不同的坐标系可以与不同的术语一起使用，但是将领会的是，具有沿着三个正交轴对齐的传感器的传感器组可以测量具有三个自由度（DOF）的运动，其表示三维空间中的任何方向的运动。在其他实施例中，传感器组可以采用更少的传感器，其在测量维度上具有对应的损失。值得注意的是，具有两个正交对齐的传感器的传感器组捕获具有两个DOF的运动，而仅具有一个传感器的传感器组测量一个DOF。根据本公开的技术，采用不同的传感器组来形成一个或多个相反传感器对。尽管在运动传感器的上下文中进行了讨论，但是本公开的技术也可如期望的那样应用于任何其他类型的合适传感器。在图3的上下文中，第一传感器300表示一个传感器组，并且第二传感器302表示第二传感器组，使得第一传感器300和第二传感器302一起形成相反传感器对。如将在下面进一步详细讨论的，具有沿两个或多个正交轴对齐的传感器的传感器组可以相对于彼此定位，以如期望的那样形成多个相反传感器对。例如，两个传感器组可以相对于彼此取向，以形成两个相反传感器对。此外，如果每个传感器组包括三个正交轴，则一对传感器具有带有相同取向而不是相反的测量轴，从而形成根据本公开的术语的重合传感器对。同样，三个传感器组可以相对于彼此定位，以形成两个不同的相反传感器对，以及用于三维空间的三个轴中的每一个轴的一个重合传感器对。

选择传感器架构，使得温度梯度对传感器测量的影响对于相反传感器对中的至少一个应当逆数。换句话说，温度梯度对第一传感器的测量的影响应当是温度梯度对第二传感器的测量的影响的逆数。这样，每当实现温控运动传感器时，诸如在无人机或机器人应用中，可以采用类似于图3的架构。在采用温控传感器的该实施例和其他实施例中，可能合期望的是调节热元件的操作以改进传感器的性能，包括通过实现更有效的热梯度补偿。例如，可以基于来自第一传感器300和/或第二传感器302的反馈来调节热元件304和306。

为了下面的讨论起见，第一传感器300和第二传感器302是加速度计，但是在其他实施例中，可以使用不同类型的运动传感器，诸如陀螺仪或其他，尽管该技术也可以扩展到非运动传感器。此外，轴312对应于第一传感器300和第二传感器302的z轴。这样，第一传感器300和第二传感器302可以仅具有该单个测量轴，或者它们可以以通常正交的其他测量轴为特征。值得注意的是，传感器300和302的构造以及它们在设备200中的实现可以导致一个轴对温度梯度影响更敏感。这样，关于相反传感器对，可以使用两者共有的任何轴。例如，一个代表性的MEMS架构具有两个平面内测量轴——其可以对应于x轴和y轴，以及平面外测量轴——其可以对应于z轴。对于图3中所示的实施例，温度梯度的影响对于平面外测量轴可能相对更大，因此所描绘的配置将传感器300和302相对于它们的z轴放置在相反的取向上。下面讨论关于也涉及在一个或两个平面内测量轴上形成相反传感器对的配置的另外实施例。

如上所提及的，温度梯度对第一传感器的影响应当与温度梯度对第二传感器的影响相反。在图3的示例配置中，加速度计传感器测量重力（假设没有运动）。这意味着温度梯度对第一传感器的重力加速度测量的影响应当与第二传感器的相反。在这种情况下，重力加速度是方向向下的，这意味着它与温度梯度310在相同方向上，而它与温度梯度308在相反方向上（如需要的）。对于第一传感器302，温度梯度影响可能降低测量的加速度，而对于传感器300，温度梯度影响可能增加测量的加速度。因此，由于它们相反的取向，第一传感器300名义上输出包括重力g以及温度梯度误差f(tg)的测量A_z，如等式（1）中所指示的；

（1）A_z(传感器₁)

类似地，第二传感器302输出如等式（2）中所指示的测量，由于相反的取向，具有重力的逆数值：

（2）A_z(传感器₂)

在一个实施例中，补偿模块222可以被配置为通过对来自第一传感器300和第二传感器302的测量进行平均来组合来自这两个传感器的测量，根据等式（3）使用一的逆数来计及相反的取向：

（3）A_z(传感器_C) = (A_z(传感器₁) + (-1)(A_z(传感器₂))/2

等式（3）可以通过如等式（4）中所指示的那样代入等式（1）和（2）来容易地简化：

（4）A_z(传感器_C) = (g–f(tg) + (-1)(-g -f(tg))/2 = g

如将领会的，由于第一传感器300和第二传感器302的相反取向以及温度梯度的反转影响，与温度梯度相关联的误差彼此消除。一般而言，传感器架构被设计为使得温度梯度以相反的方式影响两个传感器的传感器测量，并且因此温度梯度的影响可以通过传感器测量的适当组合来去除/最小化。温度梯度可以通过影响例如传感器的机械、结构或电子操作来影响传感器。在MEMS传感器中，温度梯度可能例如通过变形影响弹簧结构、谐振器结构、弯曲结构、膜和可能取决于温度改变特性的类似结构。尽管上面的示例解释了使用加速度计的本发明的原理，但是类似的效果可能出现在其他类型的运动传感器（诸如陀螺仪）以及非运动传感器（诸如例如压力传感器、麦克风等）中。因此，所提出的解决方案可以应用于任何类型的传感器，其中温度梯度引起对传感器测量的影响，如本文所讨论的。根据等式（4），温度梯度误差的消除表示理想状况，其中每个传感器经历相同的温度梯度并以相同的方式受到影响。因此，可能合期望的是采用彼此相似或以其他方式展现出等效性能的传感器，诸如通过采用相同的材料、构造和/或技术。作为一个示例，每个传感器可以取自同一制造批次。类似地，可能合期望的是采用具有等效特性并且以相同方式与每个传感器相关联的热元件304和306。然而，就第一传感器300和第二传感器302、热元件304和306和/或它们彼此的相对关联之间存在的差异而言，可能合期望的是执行合适的校准操作来表征每个传感器的响应。在这种实施例中，补偿模块222然后可以使用选择性加权或比例而不是直线平均值来组合输出测量。校准程序可以例如通过最小化传感器信号中的噪声或变化来确定权重，并且这可以在（受控的）运动程序和/或（受控的）温度变化期间执行。校准可以在工厂中完成，可以由用户执行，或者可以在设备使用期间每当检测到适当的条件（诸如例如周期或无运动或低运动）时，适时地完成。当使用热元件来控制（一个或多个）传感器的温度时，可以取决于补偿的质量来适配改变温度的速度。缓慢变化的温度可能比快速变化的温度更容易正确补偿。因此，可以基于补偿的质量来限制温度改变的速度，以避免由于温度改变太快而导致补偿质量降级的状况。

作为通过本公开的技术实现的优点的示例，图4示意性地描绘了相反传感器对的性能。特别地，顶部图表示出了当第一传感器和第二传感器从环境温度加热到预定义工作温度时，第一传感器的温度（如迹线400表示）和第二传感器的温度（如迹线402表示）。在所示的时间间隔内，在环境温度下的近似第一个十秒内提供基线，此后激活热元件（芯片上加热器）以使传感器达到近似60℃的工作温度。对应地，底部图表示出了每个传感器单独输出的测量，其中迹线404表示第一传感器，并且迹线406表示第二传感器，以及由迹线408表示的组合测量。如所示的，在加热之前，传感器的性能是正常的，因为不存在或基本上不存在温度梯度，但是当热元件第一次被激活时，每个单独的传感器在输出测量中经历显著的扰动。温度梯度在加热过程开始时最大，并随着传感器达到其工作温度而衰减。如关于图1所示，个体传感器的曲线中存在的噪声与热元件的切换相关联。这些方面反映在输出测量的扰动中，这种扰动在加热过程开始时也是最大的，并且同样是衰减的。值得注意的是，即使温度梯度减小，由于相对于周围环境的差异，在温度稳定在工作温度之后，温度梯度仍然存在。重要的是，即使第一和第二传感器输出具有指示扰动的测量，但由于相应温度梯度误差的消除，它们的组合测量基本上没有扰动。

图5中示意性地描绘了另一种合适的相反传感器对架构。这里，第一传感器500和第二传感器502是相同类型的，并且安装在衬底（诸如例如印刷电路板（PCB）504）的相反表面上。安装在PCB上的另一个组件（诸如处理器）充当热元件506，其在第一传感器500中创建温度梯度508，并且在第二传感器502中创建温度梯度510。如同本公开的其他实施例，温度梯度508和510相对于轴512处于相反的方向，并且第一传感器500和第二传感器502相对于轴512具有相反的取向。因此，类似于图5的实施例可以用于补偿其中热源或其他热元件相对靠近传感器定位的应用中的温度梯度影响。典型的示例包括生成不均匀热量的任何处理单元或其他组件，如在诸如上述的便携式设备、用于物联网（IoT）应用的专用设备、工业和/或计算密集型模块等中发现的。来自传感器500和502的测量的组合可以类似于上面描述的，因为传感器的相反取向提供了温度梯度误差的相同有效消除。倘若温度梯度由于加热元件仅定位在衬底的一侧而不完全相似，则如上所讨论的，可以在传感器信号的组合中使用不同的权重。在一些实施例中，系统的设计可以使得它使能实现良好的热传导，这导致近乎完美的对称温度梯度。这可以通过选择材料和/或布局来实现。

图6中示意性地描绘了又一种合适的相反传感器对架构，其中第一传感器600和第二传感器602在相反取向上堆叠。热元件604与传感器相邻定位，其也可以是处理器或其他可变热源。热导管606（例如“热量管道”等）定位在传感器之间，并且耦合到热元件604，或者以其他方式被配置为传导热量，诸如通过足够接近热元件604地定位。对应地，热导管606被配置为帮助在传感器中建立基本上等效的温度梯度，其中温度梯度608被施加第一传感器600中，并且温度梯度610被施加第二传感器602中。热导管606可以连接到衬底和/或热源或与衬底和/或热源相关联，以确保产生等效但相反的温度梯度。再次，温度梯度608和610相对于轴612处于相反的方向，并且第一传感器600和第二传感器602同样相对于轴612具有相反的取向。同样类似地，来自传感器600和602的测量可以以如上所述的任何合适的方式组合。

在图7中示意性地描绘了另外的示例性架构，其中第一传感器700和第二传感器702被包含在外壳704内，外壳704可以如期望的那样被绝缘。传感器700和702安装在衬底706的相反侧，取决于实施例，衬底706可以是绝缘的或者被配置为与外壳704的外部进行热量交换。专用热元件708和710相对于每个相应的传感器基本对称地定位。这样，温度梯度708被施加在第一传感器700中，并且温度梯度710被施加在第二传感器702中。在所描绘的实施例中，热元件708和710被配置成加热元件，因此温度梯度与图4和5的实施例中的温度梯度反转。然而，将领会的是，冷却元件的替代使用将引起梯度方向上的切换。无论如何，根据上面的公开内容，当来自两个传感器的输出测量被组合时，相应的温度梯度彼此相反，以允许有效地消除所产生的误差。

描述和讨论的不同传感器架构仅仅是示例实施例。为了应用本发明并补偿温度梯度对传感器信号的影响，可以使用导致相似但相反的温度梯度的任何传感器配置。此外，这些原理可以应用于其中温度梯度引起附加传感器信号或对传感器信号的干扰的任何传感器，这可以如上所述进行平均。尽管示例示出了使用两个传感器，但是如果需要，或者如果进一步改进温度梯度影响的消除，可以使用更多的传感器。

实际上，尽管上述讨论是在温度梯度存在于单个方向上的上下文中进行的，但是可以领会的是，梯度可以存在于多个方向上，诸如传感器组装件的任意或所有三个轴。典型地，可能存在主要的温度梯度，使得一对相反的传感器的轴可以定位成与主要的温度梯度对齐，以便获得上面指出的益处，诸如由至少一个热元件引起的温度梯度。实际上，通过将相反传感器对与温度梯度的轴对齐，可以在每个传感器中生成相反的热梯度，从而至少部分地消除该影响，诸如通过相对于热元件对称地定位对齐的相反传感器对的相应传感器。然而，当期望更高的精度和避免受温度影响的扰动时，本公开的技术可以涉及相对于多个轴（诸如两个或三个正交轴）提供附加的相反传感器对的传感器配置。

为了帮助说明本公开的这些另外的方面，图8示意性地描绘了具有第一传感器组800、第二传感器组802和第三传感器组804的配置。每个传感器组包括三个相同类型的传感器，它们沿着x、y和z轴具有指定的取向。仅作为说明，每个传感器组可以被实现为单独的芯片，并以所示的取向安装到印刷电路板（PCB）806。例如，每个传感器组可以被实现为如上所讨论的传感器组装件206。值得注意的是，除了该组相同类型的传感器（例如，加速度计），传感器组装件还可以包括其他类型的传感器，诸如另一组传感器（例如，陀螺仪）和/或单独的传感器。然而，应当领会的是，许多合适的架构是可能的，并且可以如期望的那样采用不同的封装技术，包括制造具有多达九个相同类型的传感器的单个芯片，所述传感器具有指示的敏感轴取向。在图8中所示实施例的上下文中，传感器组800和802对于z轴和y轴具有相反传感器对，对于x轴具有重合传感器对。反过来，传感器组800和804对于x轴和y轴具有相反传感器对，对于z轴具有重合传感器对，而传感器组800和804对于z轴和x轴具有相反传感器对，对于y轴具有重合传感器对。

对应地，类似于上述技术的技术可以用于输出来自基于一个或多个相反传感器对的两个或更多个传感器组800、802和804的组合测量。组合测量可以包括在设备的合适参考系（诸如坐标系808）中输出测量。例如，上面的等式（1）-（4）表示对相反传感器对的一个传感器的传感器测量和相反传感器对的另一个传感器的取逆传感器测量之和进行平均。等式（1）-（4）在z轴的上下文中表达，并且因此可以直接应用于z轴的相反传感器对，但是也可以容易地适配于x轴和/或y轴的相反传感器对。通过使用合适的相反传感器对，来自传感器组800、802和804的测量因此可以被组合以补偿沿着三个轴中的每一个出现的温度梯度。同样，除了直线平均之外，来自一个或多个相反传感器对的测量可以使用任何期望的选择性加权来组合，以计及各个传感器经历的温度梯度缺乏均匀性。如上所指出的，这种加权可以基于校准程序或以任何其他合适的方式。

此外，当存在多于两个传感器组时，可以采用其他类型的测量组合。例如，在图8中所示的传感器组800、802和804的配置中，针对每个轴形成两个不同的相反传感器对。这样，每个相反传感器对的平均值可以依次组合，如期望的那样，或者作为直线平均值，或者加权。附加地，重合传感器对的存在还允许来自该对的每个传感器的测量的组合，但是如果它们的取向重合而不是相反，则没有取逆。示例性说明由相对于坐标系808的三个轴中的每一个的等式（5）、（6）和（7）表示，并且对应于对相反传感器对的一个传感器的取逆传感器测量和相反传感器对的另一个传感器的传感器测量与来自具有重合取向的另一个传感器组的传感器的传感器测量的平均值之和进行平均。

（5）

（6）

（7）

。

如上所述，可以使用不同的选择性权重，而不是等式中所指示的直线平均值。此外，其他类型的组合也可以用作替代或附加物。

本公开的技术还包括通过选择性地采用热元件来减少相对于至少一个相反传感器对的轴的热梯度的存在，至少部分地补偿热梯度对给定传感器配置的影响。例如，图9是俯视图，并且图10是侧视图，它们示意性地描绘了一种配置的一个实施例，其特征在于两组传感器——安装到外壳906内的PCB 904的传感器组900和902。传感器组900和902具有带有指示轴的相反传感器对，使得热元件908与传感器组900的相反传感器对传感器相关联，并且热元件910与传感器组1002的相反传感器对传感器相关联。在该实施例中，热元件908和910相对于它们相关联的传感器具有对称相反的位置。在其他实施例中，只要存在足够的对称性，就可以有不同数量的热元件。此外，可以使用PCB 912将传感器组900和902安装到PCB904，以允许如期望的垂直取向。此外，导热材料914可以设置在外壳906内。导热材料914可以被配置为将热量更均匀地分布到传感器表面和/或减少热量从热元件传递到传感器的等待时间。将领会的是，增加从热元件908和910到传感器组900和902的热传导帮助减少传感器组内热梯度的存在。

图11中示出了又一实施例，其中传感器组1100配备有多个热元件1102，以帮助最小化可能影响传感器的温度梯度。在该上下文中，传感器组1100可以被实现为芯片、封装或任何其他合适的单一结构，使得热元件1102可以附接到或以其他方式设置在限定传感器组1100的物理结构的期望表面上，诸如通过将热元件1102定位在传感器组1100的相反侧，如所示出的。然而，任何其他多个热元件可以用在帮助降低形成传感器的材料内的温度可变性的任何配置中，该温度可变性是由相对于其环境的差异导致的。因此，传感器组1100可以涵盖从具有一个测量轴的单个传感器到具有多个测量轴的多个相同类型的传感器的任何事物，以及具有潜力包括以任何不同数量的不同类型的传感器的任何组合。

从上面的讨论中将领会的是，通过提供至少一个相反传感器对可以获得补偿温度梯度的益处。用于实现这种配置的一种技术是在封装中实现相反传感器对中的至少一个传感器，使得相反传感器对的另一个传感器相对于封装以相反取向安装。如上所指出的，封装的功能是促进传感器组和衬底或支撑件（诸如例如PCB）之间的连接。因此，封装可以是单个封装内的单个芯片或多个芯片。在一个实施例中，具有相反传感器对的传感器组被包含在单个封装内，如图12中示意性描绘的。特别地，传感器组1200具有至少一个具有指示测量轴的传感器，并且传感器组1202具有至少一个相同类型的传感器，其测量轴在相反取向上。传感器组1200和1202均被包含在封装1204内，并且如期望的那样可以是单独的芯片或者可以是单独的传感器管芯。作为另一个示例性实施例，图13示意性地描绘了封装1304内以直接安装的传感器组1300和以倒置安装的传感器组1302。例如，传感器组1300可以通过直接安装来安装，诸如通过直接焊接引脚1306，而传感器组1302具有倒置安装，其中跳线1308提供与引脚1306的电连接。封装1304然后可以被安装到PCB 1310。如将领会的，图13的实施例允许传感器组1300和1302具有等同的配置，使得它们的配置允许它们以直接安装或倒置安装（也可以称为倒装芯片）来安装。这避免了制造不同部件的需要，从而促进制造和/或储存。替代地，如图14中所示，传感器组1400具有至少一个具有指示测量轴的传感器，并且在一个封装（封装1402）内实现。反过来，传感器组1404具有至少一个相同类型的带有其测量轴的传感器，实现在另一个封装（封装1406）内。然后，封装1402和1406均可以安装到PCB 1408，其中传感器组安装成使得测量轴处于相反取向上。例如，传感器组1400可以通过封装1402内的直接安装来安装，诸如通过将引脚1410直接焊接到PCB 1408。对应地，传感器组1404具有倒置安装，其中跳线1412提供引脚1410和封装1404之间的电连接。将领会的是，图14的实施例允许以相同的方式安装封装1402和1406，同时在它们之间形成一个或多个相反传感器对。

为了帮助说明本公开的另外方面，图15是维持在受控温度下的加速度计的相反传感器对的传感器读数的示意性表示，同时烘箱的环境经历改变的温度。值得注意的是，底部图表描绘了改变的烘箱温度，并且从底部起第二个图表示出了在相反传感器对处测量的温度。如所指示的，传感器温度保持恒定，导致传感器温度和环境温度之间的差异随时间显著改变。即使温度受到控制，该差异也在传感器内引发温度梯度。对应地，顶部图表的两条迹线表示在组合输出坐标系中由相反传感器对的每个传感器输出的测量，其中它们的组合测量被指示在从顶部起第二个图表中。尽管相反传感器的使用显著减轻了温度梯度的影响，但仍存在使准确度降级的残余影响，如所示出的。

考虑到由于上述原因或其他原因，残余温度梯度影响可能仍然存在，采用热元件来降低温度梯度的本公开的传感器配置可以帮助减轻这些影响。此外，本公开的另外方面涉及在传感器组相对于彼此定位以形成相反传感器对之后，相对于上面讨论的传感器组执行工厂校准。如期望的那样，工厂校准可以设计为减轻温度调节的初始冲击。替代地或附加地，工厂校准可以被设计为减轻由环境温度差异导致的热影响。此外，工厂校准可以被设计为减轻稳定化时段。校准可以包括评估将传感器组保持在相对于其环境的期望温度下所需的输入。如期望的那样，校准可以被配置为补偿传感器温度的改变以及环境温度的改变，因为两者都可能影响温度梯度。

根据上述技术，一种用于配置传感器组装件以补偿温度梯度的方法可以涉及提供具有相对于第一轴的取向的第一传感器，其中第一轴关于由至少一个热元件引起的温度梯度来定义，提供具有相对于第一轴的相反取向的第二传感器，其中第一传感器和第二传感器是相同类型的，并且输出第一传感器和第二传感器的组合测量，其中针对温度梯度对第一传感器和第二传感器的传感器测量的影响来补偿组合测量。

在一个方面，第一传感器和第二传感器可以相对于至少一个热元件定位，以在每个传感器中生成相反的温度梯度。第一传感器和第二传感器可以相对于至少一个热元件对称定位。

在一个方面，输出组合测量可以对第一传感器测量和取逆的第二传感器测量之和进行平均。输出组合测量可以涉及至少部分地基于校准程序对来自第一和第二传感器的测量进行选择性加权。此外，来自第一和第二传感器的测量的权重可以通过校准程序来确定。

在一个方面，第一轴可以与专用于第一传感器的第一热元件和专用于第二传感器的第二热元件相关联。例如，第一热元件和第二热元件可以相对于第一轴具有相反的位置。

在一个方面，至少一个热元件可以被调节。该调节可以至少部分基于来自第一传感器和第二传感器之一的反馈。

本公开的实施例可以是传感器系统，该传感器系统包括：具有相对于第一轴的取向的第一传感器；具有相对于第一轴的相反取向的第二传感器，其中第一传感器和第二传感器是相同类型的；以及包括第一传感器和第二传感器的组合测量的输出，其中针对温度梯度对第一传感器和第二传感器的传感器测量的影响来补偿组合测量。

在一个方面，第一传感器和第二传感器可以相对于至少一个热元件定位，以生成相反的温度梯度。

在一个方面，输出可以是第一传感器测量和取逆的第二传感器测量的平均和。

在一个方面，传感器系统可以具有至少一个热元件。例如，第一热元件可以专用于第一传感器，并且第二热元件可以专用于第二传感器。第一和第二热元件可以相对于它们的传感器具有相反的位置。

在一个方面，第一传感器和第二传感器可以定位在包括至少一个热元件的衬底的相反侧。至少一个热元件可以是处理单元。

在一个方面，第一传感器和第二传感器可以定位在耦合到至少一个热元件的热导管的相反侧。

在一个方面，第一传感器和第二传感器可以被配置成集成封装。

在一个方面，第一传感器和第二传感器可以是加速度计。

在一个方面，第一轴可以与第一传感器和第二传感器的测量轴对齐。第一传感器和第二传感器的测量轴可以是平面外轴。

在一个方面，第一传感器和第二传感器可以使用微机电系统（MEMS）来实现。

此外，提供了一种用于配置传感器组以补偿温度梯度的方法。该方法可以包括提供第一传感器组，其具有至少两个相同类型的传感器，这些传感器具有相对于彼此正交的轴，以及提供第二传感器组，其具有至少两个相同类型的传感器，这些传感器具有相对于彼此正交的轴。然后，第一和第二传感器组可以相对于彼此定位，以形成至少一个相反传感器对，其中一个传感器组的一个传感器的轴与另一个传感器组的一个传感器的轴在相反取向上。对应地，可以输出每个相反传感器对的组合测量，其中针对温度梯度对传感器的传感器测量的影响来补偿每个组合测量。

在一个方面，输出每个组合测量可以涉及对相反传感器对的一个传感器的传感器测量和相反传感器对的另一个传感器的取逆传感器测量之和进行平均。

在一个方面，输出每个组合测量可以涉及对相反传感器对的一个传感器的传感器测量和相反传感器对的另一个传感器的取逆传感器测量进行选择性加权，其中选择性加权至少部分地基于校准程序。

在一个方面，第一和第二传感器组可以相对于彼此定位，以形成两个相反传感器对。

在一个方面，该方法还可以涉及提供第三传感器组，其具有三个相同类型的传感器，这些传感器具有相对于彼此正交的轴，其中第一和第二传感器组具有三个相同类型的传感器，这些传感器具有相对于彼此正交的轴，使得第一、第二和第三传感器组可以相对于彼此定位，以形成三个相反传感器对。因此，输出每个组合测量包括对相反传感器对的一个传感器的传感器测量和相反传感器对的另一个传感器的取逆传感器测量之和进行平均。替代地或附加地，输出每个组合测量包括对相反传感器对的一个传感器的取逆传感器测量和相反传感器对的另一个传感器的传感器测量与来自具有重合取向的另一个传感器组的传感器的传感器测量的平均值之和进行平均。

在一个方面，至少一个相反传感器对可以与由至少一个热元件引起的温度梯度对齐。第一和第二传感器组可以相对于至少一个热元件定位，以在对齐的相反传感器对中生成相反的温度梯度。这样，相对于至少一个热元件定位第一和第二传感器组可以包括相对于至少一个热元件对称地定位对齐的相反传感器对的每个传感器。

在一个方面，可以提供与至少一个相反传感器对的一个传感器相关联的第一热元件，并且可以提供与至少一个相反传感器对的另一个传感器相关联的第二热元件。第一热元件和第二热元件可以相对于至少一个相反传感器对的每个传感器具有对称相反的位置。第一和第二热元件可以使用导热材料与至少一个相反传感器对耦合。

在一个方面，可以在至少一个传感器组的表面上提供多个热元件，以降低相对于至少一个传感器的热梯度。

在一个方面，第一传感器组可以被包含在封装中，并且至少一个相反传感器对可以通过相对于封装在相反取向上安装第二传感器组来形成。如期望的那样，两个传感器组均可以包含在封装内。替代地，每个传感器组可以包含在单独的封装中，并且第一传感器组可以使用直接安装来安装，并且第二传感器组可以使用倒置安装来安装。这样，每个传感器组装件具有允许直接和倒置安装的等同配置。

如上所指出的，本公开的技术还涉及补偿温度梯度的传感器配置，其特征在于：第一传感器组，其具有至少两个相同类型的传感器，这些传感器具有相对于彼此正交的轴；以及第二传感器组，其具有至少两个相同类型的传感器，这些传感器具有相对于彼此正交的轴。第一和第二传感器组可以相对于彼此定位以形成至少一个相反传感器对，其中一个传感器组的一个传感器的轴与另一个传感器组的一个传感器的轴在相反取向上，并且其中传感器配置可操作以输出每个相反传感器对的组合测量，其中针对温度梯度对传感器的传感器测量的影响来补偿每个组合测量。

在一个方面，也可以使用第三传感器组，其具有三个相同类型的传感器，这些传感器具有相对于彼此正交的轴，其中第一和第二传感器组具有三个相同类型的传感器，这些传感器具有相对于彼此正交的轴，使得第一、第二和第三传感器组相对于彼此定位以形成三个相反传感器对。

在一个方面，第一热元件可以与至少一个相反传感器对的一个传感器相关联，并且第二热元件可以与至少一个相反传感器对的另一个传感器相关联。

在一个方面，在至少一个传感器组的表面上的多个热元件被配置为降低相对于至少一个传感器的热梯度。

在一个方面，第一传感器组可以被包含在封装中，并且第二传感器组可以相对于封装在相反取向上安装，以形成至少一个相反传感器对。每个传感器组可以包含在单独的封装中，并且第一传感器组可以使用直接安装来安装，第二传感器组可以使用倒置安装来安装。

尽管已经根据所示的实施例描述了本发明，但是本领域普通技术人员将容易认识到，可能存在对实施例的变型，并且那些变型将在本发明的精神和范围内。因此，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，本领域普通技术人员可以进行许多修改。

Claims (20)

1.一种用于配置传感器组装件以补偿温度梯度的方法，包括：

提供具有相对于第一轴的取向的第一传感器，其中第一轴关于由至少一个热元件引起的温度梯度来定义；

提供具有相对于第一轴的相反取向的第二传感器，其中第一传感器和第二传感器是相同类型的；以及

输出第一传感器和第二传感器的组合测量，其中针对温度梯度对第一传感器和第二传感器的传感器测量的影响来补偿组合测量。

2.根据权利要求1所述的方法，包括相对于所述至少一个热元件定位第一传感器和第二传感器，以在每个传感器中生成相反的温度梯度。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，第一传感器和第二传感器相对于所述至少一个热元件对称定位。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，输出所述组合测量包括对第一传感器测量和取逆的第二传感器测量之和进行平均。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，第一轴与专用于第一传感器的第一热元件和专用于第二传感器的第二热元件相关联。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，第一热元件和第二热元件相对于第一轴具有相反的位置。

7.根据权利要求1所述的方法，进一步包括调节热元件。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述调节至少部分基于来自第一传感器和第二传感器之一的反馈。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，第一传感器在具有至少两个相同类型的传感器的第一传感器组中实现，所述至少两个相同类型的传感器具有相对于彼此正交的轴，并且其中第二传感器在具有至少两个相同类型的传感器的第二传感器组中实现，所述至少两个相同类型的传感器具有相对于彼此正交的轴，进一步包括将第一和第二传感器组相对于彼此定位以形成至少一个相反传感器对，其中一个传感器组的一个传感器的轴与另一个传感器组的一个传感器的轴在相反取向上，使得输出每个相反传感器对的组合测量补偿温度梯度对传感器的传感器测量的影响。

10.一种传感器系统，包括：

具有相对于第一轴的取向的第一传感器；

具有相对于第一轴的相反取向的第二传感器，其中，第一传感器和第二传感器是相同类型的；以及

包括第一传感器和第二传感器的组合测量的输出，其中，针对温度梯度对第一传感器和第二传感器的传感器测量的影响来补偿所述组合测量。

11.根据权利要求10所述的传感器系统，其中，第一传感器和第二传感器相对于至少一个热元件定位，以生成相反的温度梯度。

12.根据权利要求10所述的传感器系统，其中，所述输出包括第一传感器测量和取逆的第二传感器测量的平均和。

13.根据权利要求10所述的传感器系统，进一步包括所述至少一个热元件。

14.根据权利要求10所述的传感器系统，包括专用于第一传感器的第一热元件和专用于第二传感器的第二热元件。

15.根据权利要求14所述的传感器系统，其中，第一和第二热元件相对于它们的传感器具有相反的位置。

16.根据权利要求14所述的传感器系统，其中，第一传感器和第二传感器定位在包括所述至少一个热元件的衬底的相反侧。

17.根据权利要求14所述的传感器系统，其中，第一传感器和第二传感器定位在耦合到所述至少一个热元件的热导管的相反侧。

18.根据权利要求17所述的传感器系统，其中，第一传感器和第二传感器被配置成集成封装。

19.根据权利要求14所述的传感器系统，其中，第一轴与第一传感器和第二传感器的测量轴对齐。

20.一种集成传感器组装件，包括：

具有相对于第一轴的取向的第一传感器；

具有相对于第一轴的相反取向的第二传感器，其中第一传感器和第二传感器是相同类型的；

专用于第一传感器的第一热元件和专用于第二传感器的第二热元件，其中热元件被定位成在相应的传感器中施加相反的热梯度；以及

处理器，被配置为组合第一传感器和第二传感器的测量，以补偿温度梯度对第一传感器和第二传感器的传感器测量的影响。

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