CN117813521A - 用于对磁传感器和/或校准磁体进行校准的方法和装置 - Google Patents

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CN117813521A CN202280055936.7A CN202280055936A CN117813521A CN 117813521 A CN117813521 A CN 117813521A CN 202280055936 A CN202280055936 A CN 202280055936A CN 117813521 A CN117813521 A CN 117813521A
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Abstract

本发明涉及一种用于对磁传感器和/或校准磁体进行校准的方法，所述传感器在经受磁场时展示由表示的输出电压V，其中，V0表示所述磁传感器的偏移电压，并且表示所述磁传感器的灵敏度矢量和磁场矢量的标量积，所述方法包括如下步骤：a.针对所述磁传感器相对于所述磁场的第一取向测量第一输出电压V1；b.相对于所述磁场旋转所述磁传感器，以采取N‑1个另外的取向，其中， 并且每一个取向由旋转矩阵定义，其中，对于n∈{2,…,N}，并且对于n≠m∈{2,…,N}，c.对于每一个另外的取向，测量一个另外的输出电压Vn，其中，n∈{2；…；N}；以及d.针对V0、Sx、Sy、Sz、Bx、By和/或Bz中的一个或多个，对一组N个方程式进行求解，其中，

Description

用于对磁传感器和/或校准磁体进行校准的方法和装置
本发明涉及例如作为霍尔传感器的磁传感器领域。本发明涉及一种用于对磁传感器和/或校准磁体进行校准的方法和装置。
诸如霍尔磁传感器的定向磁传感器的输出电压由以下方程式给出：
其中，V0表示磁传感器的偏移电压，并且表示霍尔传感器的灵敏度矢量/>与磁传感器所暴露于的磁场矢量/>的标量(点)积。
图1示出了具有相关联的磁灵敏度矢量的霍尔板。I表示霍尔板的偏置电流，并且VH表示霍尔板的输出电压。
定向磁传感器的灵敏度矢量的位置和方向由传感器的结构和几何形状确定。例如，在基于霍尔板的霍尔磁传感器的情况下，灵敏度矢量位于霍尔板的对称中心并且垂直于板表面地定向，如图1所示。在基于螺线管线圈的感应式磁传感器的情况下，灵敏度矢量位于螺线管的对称中心并且沿线圈轴定向。
定向磁传感器的灵敏度矢量可以通过其分量表示如下(参见图1)：
其中，Sx、Sy、Sz表示矢量在笛卡尔坐标系(R)中的分量，并且/>和/>分别是平行于坐标系的x轴、y轴和z轴的单位矢量。
图2示出了暴露于磁场矢量的霍尔板的矢量/>及其分量的图示。
类似地，磁场的矢量可以通过其在同一坐标系R中的分量来表示：
替换地，矢量可以表示如下：
其中，B表示矢量的模数，并且Cx、Cy和Cz是矢量/>在坐标系R中的方向余弦。
利用表达式(2)至(4)，方程式(1)可以改写为以下形式：
V＝V0+SxBx+SyBy+SzBz (5)或者
V＝V0+B(SxCx+SyCy+SzCz) (6)
在定向磁传感器的实际应用中，必须以足够高的精度知道参数V0、Sx、Sy和Sz。这些参数的测量处理称为定向磁传感器的校准。
类似地，在用于磁测量的磁体的实际应用、例如磁传感器的校准中，必须以足够高的精度知道参数Bx、By和Bz或者B、Cx、Cy和Cz。这些参数的测量处理称为磁体的校准。
测量磁传感器的偏移电压的标准方法是将传感器放置于所谓的零高斯腔(ZGC，zero-gauss chamber)中，然后测量其输出电压。由于零高斯腔由具有高磁导率的铁磁材料制成，因此假设零高斯腔可以屏蔽传感器免受环境磁场的影响；然后，根据方程式(1)，假设传感器的输出电压(V)等于偏移电压，V＝Vo。然而，ZGC可能并不完美，或者其可能被无意地磁化，因此在那里可能/>并且偏移测量将不正确。
测量磁传感器的磁灵敏度的传统方法包括测量暴露于已知磁场矢量的传感器的输出电压。例如，根据欧洲专利申请公开EP 1518131 A1，通过连续改变和测量霍尔元件在已知磁场中的两个角度位置，来测量霍尔磁传感器的磁灵敏度。使用球面谐波(sphericalharmonics)来解释测量结果。
通常，通过NMR特斯拉计(NMR：nuclear magnetic resonance，核磁共振)来测量校准所使用的磁场矢量的模数；并且基于磁场的源(校准磁体)的几何形状和材料特性来估计该矢量的角度位置。然而，对磁场矢量的角度位置的这种估计存在很大的误差，原因是如下事实：磁性源的几何形状的模型是简化的；并且校准磁体的材料特性仅仅是近似已知的，并且由于磁滞效应，校准磁体的材料特性可能取决于磁体的运行前历史。
替换地，通过使用先前校准的定向磁传感器进行测量来确定校准磁体的磁场矢量的角度位置。在这种情况下，出现这种先前的校准的准确性问题(哪个在前，对磁体的校准、还是对磁传感器的校准？鸡、还是蛋？)
总之，根据先前的技术，
-对定向磁传感器的校准只能在如下的磁场中进行，该磁场要么等于零(用于偏移校准)，要么其已经精确地知道了模数和角度位置两者(用于灵敏度校准)。很难同时满足这两个条件。
-对校准磁体的校准要么依赖于一些不可靠的假设，要么依赖于先前的校准的不可靠的结果。
因此，期望找到新的方法用于定向磁传感器的校准和磁体的校准，该方法比先前已知的相应的校准方法更准确并且更容易执行。
发明内容
上述技术问题和其它技术问题通过根据独立权利要求的方法和装置来解决。本发明的优选实施例和/或变形方案在从属权利要求中给出。
根据下文要求保护的本发明的一方面的用于对磁传感器和/或校准磁体进行校准的方法可以包括下面的权利要求1的步骤。
根据本发明，提供一种用于对磁传感器和/或校准磁体进行校准的方法，其中，所述传感器在经受磁场时，表现出由/>表示的输出电压V，其中，V0表示磁传感器的偏移电压，并且/>表示磁传感器的灵敏度矢量/>和磁场矢量/>的标量积，所述方法可以包括如下步骤：
a.对于磁传感器相对于磁场的第一取向，测量第一输出电压V1；
b.特别是相对于磁场旋转磁传感器，以采取N-1个另外的取向，其中，并且每一个取向由旋转矩阵/>定义，其中，对于n∈{2,…,N}，/>并且对于n≠m∈{2,…,N}，/>
c.对于每一个另外的取向，测量一个另外的输出电压Vn，其中，n∈{2；…；N}；以及
d.对于V0、Sx、Sy、Sz、Bx、By和/或Bz中的一个或多个，求解一组N个方程式其中，/>
因此，一般来说，输出电压V将取决于磁传感器(为了简洁起见，下文中也称为传感器)的取向、特别是相对于磁场的取向，和/或随着传感器的取向、特别是相对于磁场的取向而改变，并且在传感器或者磁场、特别是产生电场的磁体旋转时将发生变化。在下文中，也可能将取向称为位置。传感器特别是可以是霍尔传感器、特别是霍尔板。
一般来说，偏移电压V0是特定于单独的传感器的，但是可能随着时间缓慢地变化。偏移电压也可能取决于其它参数、特别是传感器的温度等。一般来说，两个不同的传感器将具有不同的偏移电压。
磁场特别是可以由校准磁体产生。磁场/>也可以由校准磁体产生的校准磁场和一个或多个另外的磁场、特别是地球的(局部)磁场的叠加产生。
为了使磁传感器相对于磁场旋转，可以在参考坐标系中旋转磁传感器，特别是围绕由矢量定义的轴和/或平行于矢量/>的轴旋转角度α，其中，/>所述矢量是相对于参考坐标系定义的。更一般地，磁传感器可以进行旋转/>其中，/>是表征相对于参考坐标系的旋转的矩阵。替换地，磁传感器可以保持静止，而磁场可以进行反向旋转，特别是围绕由矢量/>定义的轴和/或与矢量/>平行的轴旋转-α，或者更一般地，进行由/>定义的旋转，其中，/>特别是可以通过旋转产生磁场/>的磁体、特别是校准磁体来旋转磁场。
在实施例中，磁传感器和磁场两者可以相继地和/或交替地旋转，特别是分别旋转多次，以采取N-1个另外的(相对)取向，其中，可以重复地采取至少一个相对取向。这可以允许更高的校准精度。
参考坐标系特别是可以是静态坐标系，其在磁传感器和/或磁场旋转时保持固定和/或静止，并且特别是可以由实验室的墙壁和地板和/或后者之间的边缘和/或角落来定义。
简而言之，根据下文中要求保护的发明的用于对定向磁场传感器(Sensor)和/或校准所使用的磁体(Magnet)的校准的方法可以包括以下步骤中的一个或多个步骤、特别是全部步骤：
-将传感器以相对于磁体的坐标系的有限数量的(N个)角度位置(Position)和/或取向放置在磁体的磁场中；
-在这些位置中的每一个处测量传感器的输出电压(Voltage)；
-将每一个测量的电压代入相应的方程式中，对于给定的位置(Position)，该方程式将测量的电压(Voltage)与传感器(Sensor)的灵敏度矢量的分量和磁体(Magnet)的磁场的分量相关；以这种方式，得到一组N个方程式；
-所述方程式组的解给出了偏移、和/或传感器(Sensor)的磁灵敏度矢量的分量和/或磁体(Magnet)的磁场矢量的分量的值。
优选选择位置和/或取向，使得所述方程式组是可解析求解的。
传感器可以由电气和/或电子电路(下文中称为电路)组成或者包括电气和/或电子电路。电路可以包括布线、印刷电路等；和/或无源电气元件，例如电阻器、二极管、电容器、电感器等。电路可以包括电源和/或存储装置，特别是(可再充电)电池和/或电容器。电路可以包括终端和/或无线连接装置(例如RFID或者类似装置)，特别是用于将传感器与外部电气和/或电子测量设备进行连接和/或接口，例如用于进行测量数据获取、处理、分析和/或表示。电路可以包括或者表示逻辑电路。电路可以包括集成电路，特别是通用中央处理单元(central processing unit，CPU)、微控制器、精简指令集计算机(reducedinstruction set computer，RISC)处理器、专用集成电路(application specificintegrated circuit，ASIC)、可编程逻辑电路(programmable logic circuit，PLC)、现场可编程门阵列(field programmable gate array，FPGA)和/或任意其它电路或者处理设备。电路可以包括非易失性存储器，特别是EPROM或者EEPROM。(实际的)传感器可以与电路一起构成传感器单元。
包括传感器的传感器单元可以由外壳(例如壳体)组成或者包括外壳(例如壳体)。外壳可以与传感器单元一体成型，例如通过将单元铸塑到热塑材料中。外壳可以构成用于传感器的封装、也称为传感器封装。
优选相对于传感器和/或传感器封装的自然坐标系、特别是笛卡尔坐标系来确定Sx、Sy、Sz。这样的坐标系可以由传感器和/或传感器封装的边缘来定义，其中，可以选择线性独立的、优选正交的单位矢量和/>使得其与传感器和/或传感器封装的边缘一致和/或与由传感器和/或传感器封装的边缘定义的方向上的点一致。特别是在传感器和/或传感器封装具有立方体、优选长方体的形状的情况下，可以选择单位矢量/>和/>使得其沿着在所述立方体的一角处连结的三个边缘的各自的方向指向，和/或垂直于定义立方体的面地延伸。
替换地，可以在第一步骤中相对于任意坐标系确定Sx、Sy、Sz，随后可以通过变换为传感器和/或传感器封装的自然坐标系来确定灵敏度矢量的分量Sx′、Sy′和Sz′，传感器和/或传感器封装的自然坐标系具有如上所述的单位矢量/>和/>
随后，可以将灵敏度矢量的分量Sx、Sy、Sz和/或Sx′、Sy′和Sz′存储在非易失性存储器中，特别是如上所述包括传感器的传感器单元所包括的EPROM或者EEPROM中。这允许借助校准后的传感器高效且无差错地确定矢量磁场，特别是包括矢量磁场在空间中的正确取向。
因此，本发明尤其是具有以下优点：
首先，克服了先前的技术中的缺陷(或者偏见)，即，定向磁传感器的校准只能在如下的磁场中进行，该磁场要么是不存在的(用于偏移校准)，要么其已经精确地知道模数和角度位置两者(用于灵敏度校准)。相反，根据本发明，
-可以在存在任意且未知的磁场的情况下测量偏移；
-可以通过将磁传感器暴露于如下的磁场矢量中来确定灵敏度矢量，其中，仅该磁场矢量的模数是先验地已知的，而该磁场矢量的角度位置是不相关的。
涉及磁场的唯一相关的条件是该磁场在测量期间保持恒定。
其次，所提出的方法还使得能够测量校准所使用的磁体的磁场矢量的角度位置，而不依赖于几何形状、材料特性，并且也不依赖于磁力计的先前的校准。
具体实施方式
下文中，将参照在附图中示出的进一步的示例性实施例，针对进一步的可选的细节对本发明的主题进行说明。
下面，将使用以下表示：
-将被测的定向磁传感器简称为传感器(Sensor)；
-将在测量传感器的偏移(Sensor’s offset)期间存在的或者用于测量传感器(Sensor)的灵敏度矢量的磁场的源称为磁体(Magnet)；
-由Rs表示由传感器封装(Sensor’s package)的部分平面和/或边缘定义的传感器(Sensor)的坐标系。
-由Rm表示由磁体(Magnet)的配置的部分平面和/或边缘定义的磁体(Magnet)的坐标系。
-将传感器(Sensor)相对于坐标系Rm的角度位置，或者反之，磁体(Magnet)相对于坐标系Rs的角度位置，称为位置(Position)或者方向(Direction)；如果没有另外说明，则将假设位置(Position)是相对于Rm定义的。
-由N表示位置(Position)的数量；N为整数。
-将传感器(Sensor)的输出电压称为电压(Voltage)。
通过一个系列的步骤对传感器和磁体的校准
根据本发明，对传感器(Sensor)(V0、Sx、Sy和Sz)和磁体(Magnet)(Cx、Cy和Cz)的全部7个校准参数的测量，可以通过执行包括以下步骤的单个处理来进行：
A.通过合适的磁力计(例如NMR特斯拉计)测量磁体(Magnet)的磁场的模数；
B.将传感器(Sensor)放置在磁体(Magnet)的磁场中的至少6个位置处；由此选择位置，使得在下面的步骤D中描述的方程式组包含7个独立的方程式；
C.在这些位置中的每一个处测量传感器(Sensor)的输出电压(Voltage)；
D.将每一个测量的电压(Voltage)代入方程式(5)或者(6)中，对于给定的位置(Position)，该方程式(5)或者(6)将测量的电压(Voltage)与传感器的偏移(Sensor’soffset)、传感器(Sensor)的灵敏度矢量的分量以及磁体(Magnet)的磁场的分量相关；以这种方式，得到包括7个独立的方程式(其中一个是数学恒等式，参见下面的方程式(37a))的方程式组；
E.以解析方式或者数值方式求解所述方程式组。该方程式组的解给出偏移电压和/或传感器(Sensor)的磁灵敏度矢量的分量和/或磁体(Magnet)的磁场矢量的分量或者方向余弦的值。
然而，在实践中，不一次性校准所有7个参数通常更方便；替代地，将上述校准处理划分为几个单独的子处理通常更方便。
例如，方便地在两个单独的子处理中进行传感器的偏移的校准以及传感器的灵敏度和磁体的磁场方向的校准。这样做的主要原因如下：
-磁传感器的偏移经常表现出大幅漂移，而传感器和磁体的其它特性要稳定得多。因此，必须比其它特性更频繁地对偏移进行校准。由于该原因，值得通过上述处理链的简化版来进行偏移校准。
-用于偏移和灵敏度校准的方便的磁场强度经常非常不同；对于偏移，B≤0.1mT，而对于传感器灵敏度和磁体校准，通常B≥100mT。
另一个示例是在单独的子处理中对传感器灵敏度进行校准：一旦通过完整的处理对磁体(Magnet)进行了校准，则将知道磁体的磁场矢量的角度位置(Cx、Cy和Cz)。然后，可以通过上述处理链的简化版在该磁体中对多个传感器进行校准。
类似地，一旦通过完整的处理或者通过两个简化的处理对传感器进行了校准，则可以使用该传感器通过上述处理链的简化版来对几个磁体进行校准。
因此，本发明的优选的实现方式是在两个、三个或者更多个独立的子处理中执行其。如果校准处理被划分为多个子处理，则每一个子处理中的位置的最小数量应当等于在每一个子处理中处理(抵消或者要确定)的未知参数的数量。下面描述这种优选的校准子处理的几个示例。
传感器的偏移电压的测量
根据本发明，即使在存在未知、但是恒定的磁场的情况下，也可以通过以下子处理仅测量传感器的偏移电压：
A.失败-不需要。
B.将传感器放置在磁体的磁场中的至少4个位置处；由此选择位置，使得在下面的步骤D中描述的方程式组包含4个独立的方程式；
C.在这些位置中的每一个处测量传感器的输出电压(Voltage)；
D.将每一个测量的电压(Voltage)代入方程式(5)或者(6)中，对于给定的位置，该方程式(5)或者(6)将测量的电压(Voltage)与传感器的偏移、传感器的灵敏度矢量的分量以及磁体的磁场的分量相关；以这种方式，得到包括4个独立的方程式的方程式组；
E.以解析方式或者数值方式求解所述方程式组。所述方程式组的解给出偏移电压的值。
优选预先确定所述位置，使得所述方程式构成如下的方程式组，在该方程式组中，包含传感器的灵敏度矢量的分量和磁场的分量的所有项可以相互抵消。因此，可以通过将所述方程式组简化为单个方程式来对所述方程式组进行解析求解，该单个方程式给出所寻求的传感器的偏移电压。
例如，如果在存在地球磁场、即磁体是地球的情况下测量传感器的偏移电压，则应当相对于静止的实验室坐标系将传感器放置在所述系列的4个位置处。
优选应当选择所述传感器的位置中的第一位置，使得传感器的坐标系Rs的坐标轴平行于磁体的坐标系Rm的相应的坐标轴；并且传感器的其它位置应当通过传感器围绕磁体的坐标轴之一旋转90°或者180°来实现。
图3示出了相对于磁体的坐标系的四个优选传感器位置的示例。对于四个传感器位置中的每一个位置，示出了其灵敏度矢量的分量Sx、Sy和Sz。在第一位置(方向)D1处，传感器和磁体的坐标系的相应的坐标轴平行。R||z和R||y分别表示围绕z轴和y轴旋转。方向D2是由D1通过将传感器围绕z轴旋转180°得到的。方向D3是由D1通过将传感器围绕y轴旋转180°得到的。方向D4是由D3通过将传感器围绕z轴旋转180°得到的。虚线箭头表示相应的矢量具有负号。
图3示出了方便用于偏移测量的传感器的灵敏度矢量在四个传感器方向D1至D4的集合上的分量。方向D1与在图2中所示出的相同。未示出磁场的矢量。
对于图3所示的传感器的四个方向，可以如下改写方程式(5)：
D1:V1＝V0+Sx·Bx+Sy·By+Sz·Bz (7)
D2:V2＝V0-Sx·Bx-Sy·By+Sz·Bz (8)
D3:V3＝V0-Sx·Bx+Sy·By-Sz·Bz (9)
D4:V4＝V0+Sx·Bx-Sy·By-Sz·Bz (10)
通过对方程式(7)至(11)求和，得到：
V0＝(V1+V2+V3+V4)/4 (11)
该方程式(11)给出了所寻求的传感器的偏移电压的值。
图3和方程式(7)至(10)是指一个由另一个通过围绕z轴和y轴旋转180°得到的四个传感器位置。可以由基于围绕三个坐标轴中的任意两个旋转180°的方向的其它集合，生成类似的方程式的集合。在偏移测量的每一种特定情况下，可以选择最方便的至少四个传感器方向的集合，前提是在与方程式(7)至(10)类似的四个相应的方程式的总和中不出现磁场，因为磁场在方程式(11)中不出现。
在特殊情况下，当矢量或者矢量/>或者两者的、与旋转轴平行的分量等于零时，可以进一步简化上述偏移校准子处理。例如，如果上述Sz＝0和/或Bz＝0，则可以仅利用2个位置、即D1和D2来进行偏移测量。在这种情况下，方程式(7)和(8)的组的解为：
V0＝(V1+V2)/2 (11a)
通过执行几次上述偏移测量，优选利用四个方向的不同的集合，随后对所得到的结果求平均，可以减小所测量的偏移的误差。
因此，通过应用本方法，可以在存在未知的或者仅部分已知的磁场的情况下测量定向磁传感器的偏移电压。涉及磁场的唯一的条件是磁场在上面描述的至少四次连续的测量期间保持恒定。
传感器的灵敏度矢量和磁体的磁场矢量的方向的测量
一旦如上所述测量出偏移电压，则可以将该偏移电压在传感器输出电压中抵消。然后，可以如下改写方程式(6)：
V/B＝SxCx+SyCy+SzCz (12)
其中，V可以对应于先前使用的V-V0，此外，通过引入符号
Si＝V/B (13)
Si＝SxCx+SyCy+SzCz (14)
将(13)中的比(V/B)称为传感器的“实际灵敏度”，其由Si(i为索引)表示。因为Si的值取决于矢量的实际位置，因此使用属性“实际灵敏度”。
在方程式(14)中，只有实际灵敏度Si可以直接测量，而方程式右侧的其它6个参数都是未知的。本发明使得能够以如下方式找到这些未知参数：
A.通过合适的磁力计(例如NMR特斯拉计)测量磁体的磁场的模数；
B.将传感器放置在磁体的磁场中的至少5个位置处；由此选择位置，使得在下面的步骤D中描述的方程式组包含6个独立的方程式；
C.在这些位置中的每一个处测量传感器的输出电压(Voltage)；
D.将每一个测量的电压(Voltage)代入方程式(5)或者(6)中，对于给定的位置，该方程式(5)或者(6)将测量的电压(Voltage)与传感器的灵敏度矢量的分量以及磁体的磁场的分量相关；以这种方式，得到包括6个独立方程式的方程式组；
E.以解析方式或者数值方式求解所述方程式组。所述方程式组的解给出传感器的磁灵敏度矢量的分量和/或磁体的磁场矢量的分量或者方向余弦的值。
上面引入的表述“独立方程式”可以理解为没有方程式能够从其它方程式代数地推导出来。
优选预先确定所述位置，使得所述方程式构成如下的方程式组，在该方程式组中，包含磁场的分量的项中的一些可以相互抵消。
因此，所述方程式组可以简化，从而变得可以解析求解。该方程式组的解给出所寻求的传感器的灵敏度矢量的分量的值和磁场矢量/>的分量的值。
例如，如果磁体是大型静止电磁体，则应当将传感器放置在相对于电磁体坐标系的所述系列的位置或者方向上。替换地，如果磁体是小型永久磁体或者这种磁体的系统，则可以将磁体放置在相对于传感器坐标系的所述系列的位置或者方向上。
优选应当选择磁体和磁传感器的所述相互位置中的第一位置，使得传感器坐标系Rs的坐标轴平行于磁体坐标系Rm的相应的坐标轴。传感器的其它位置可以通过传感器围绕磁体的坐标轴之一旋转90°或者180°来实现。替换地，磁体的其它位置可以通过磁体围绕传感器的坐标轴之一旋转90°或者180°来实现。
图5至图7示出了相对于磁体的坐标系的12个传感器位置的集合的示例，该磁体符合上述标准。对于12个传感器方向中的每一个传感器方向，示出了磁场的分量Bx、By和Bz以及传感器的灵敏度矢量的分量Sx、Sy和Sz。如稍后将看到的，12个位置是所需数量的两倍多；但是利用多于最小数量(此处为5个)的位置进行测量有助于提高测量精度。
1)利用Sx||X的测量
在图5中的方向1-1中，传感器坐标系和磁体坐标系的相应的坐标轴是平行的。方向1-2是由1-1通过将传感器围绕共同的z轴顺时针旋转90°得到的。方向1-3是由1-2也通过将传感器围绕y轴顺时针旋转90°得到的。而方向1-4是由1-3也通过将传感器围绕y轴顺时针旋转90°得到的。
在这些位置中的每一个位置中，同时测量传感器的输出电压V和磁体的磁场矢量B的模数，并且根据方程式(13)计算Si。
根据图5和方程式(14)，所示出的4个传感器位置的Si由以下表达式给出：
1-1:S11＝SxCx+SyCy+SzCz (15)
1-2:S12＝SxCx-SzCy+SyCz (16)
1-3:S13＝SxCx-SyCy-SzCz (17)
1-4:S14＝SxCx+SzCy-SyCz (18)
通过将方程式(15)和(17)相加，得到：
S11+S13＝2SxCx (19)
类似地，通过将方程式(16)和(18)相加，得到：
S12+S14＝2SxCx (20)
最后两个方程式是冗余的，这意味着原则上只进行上述测量中的两个、而不是四个就足够了；但是使用四个测量提高了该处理的精度，因此，例如利用四个测量进一步进行计算。通过将方程式(19)和(20)相加，得到
S11+S12+S13+S14＝S1x＝4SxCx (21)
图5示出了用于利用Sx||X测量传感器的相对灵敏度的磁体-传感器相互位置的第一子集。
图6示出了用于利用Sx||Y测量传感器的相对灵敏度的磁体-传感器相互位置的第二子集。
2)利用Sx||Y的测量
在图6中的方向2-1中，传感器的X轴与磁体的Y轴平行，传感器的Y轴与磁体的Z轴平行，并且传感器的Z轴与磁体的X轴平行。与图5所示的围绕X轴旋转类似，方向2-2、2-3和2-3通过传感器围绕磁体的Y轴旋转90°得到。
根据图4，所示出的4个样本(probe)位置的Si通过以下表达式给出：
2-1:S21＝SzCx+SxCy+SyCz (22)
2-2:S22＝SyCx+SxCy-SzCz (23)
2-3:S23＝-SzCx+SxCy-SyCz (24)
2-4:S24＝-SyCx+SxCy+SzCz (25)
通过将方程式(22)和(24)相加，得到：
S21+S23＝2SxCy (26)
类似地，通过将方程式(23)和(25)相加，得到：
S22+S24＝2SxCy (27)
这里，最后两个方程式也是冗余的，但是如上所述，利用这两个方程式进一步进行计算。将(22)和(25)相加，得到：
S21+S22+S23+S24＝S2x＝4SxCy (28)
图7示出了用于利用Sx||Z测量传感器的相对灵敏度的磁体-传感器相互位置的第三子集。
3)利用Sx||Z的测量
在图7中的方向3-1中，传感器的X轴与磁体的Z轴平行，传感器的Y轴与磁体的X轴平行，并且传感器的Z轴与磁体的Y轴平行。与图5所示的围绕X轴旋转和图6所示的围绕Y轴旋转类似，方向3-2、3-3和3-3通过传感器围绕磁体的Z轴旋转90°得到。
根据图7，所示出的4个样本位置的Si通过以下表达式给出：
3-1:S31＝SyCx+SzCy+SxCz (29)
3-2:S32＝-SzCx+SyCy+SxCz (30)
3-3:S33＝-SyCx-SzCy+SxCz (31)
3-4:S34＝SzCx-SyCy+SxCz (32)
通过将方程式(29)和(31)相加，得到：
S31+S33＝2SxCz (33)
类似地，通过将方程式(30)和(32)相加，得到：
S32+S34＝2SxCz (34)
这里，两个方程式也是冗余的，但是如上所述，利用这两个方程式进行计算。通过将(33)和(34)相加，得到：
S31+S32+S33+S34＝S3x＝4SxCz (35)
计算分量Sx
方程式(21)、(28)和(35)可以写成如下：
S1x/(4Sx)＝Cx
S2x/(4Sx)＝Cy (36)
S3x/(4Sx)＝Cz
如果将这些方程式的两边平方，然后将这三个方程式一起相加，得到：
(S1x/4Sx)2+(S2x/4Sx)2+(S3x/4Sx)2＝1 (37)
因为
(矢量的方向余弦的平方和)。可以由方程式(37)计算样本灵敏度的分量x，
其中，S1x、S2x和S3x是传感器的广义实际灵敏度(generalized actualsensitivities)的测量值，其由方程式(21)、(28)和(35)定义。
计算矢量 的方向的余弦
由方程式(36)和(38)直接计算磁场矢量的方向的余弦：
Cx＝S1x/(4Sx)
Cy＝S2x/(4Sx) (39)
Cz＝S3x/(4Sx)
计算分量Sy和Sz
将使用方程式(22)至(25)和(29)至(32)。从方程式(22)中减去方程式(24)给出：
S21-S23＝2SzCx+2SyCz (40)
从方程式(23)中减去方程式(25)给出：
S22-S24＝2SyCx-2SzCz (41)
类似地，从方程式(29)中减去方程式(31)，从方程式(30)中减去方程式(32)，分别给出：
S31-S33＝2SyCx+2SzCy (42)
S32-S34＝-2SzCx+2SyCy (43)
从方程式(40)中减去方程式(43)，并且将方程式(41)和(42)相加，得到下面的方程式组：
S22-S24+S31-S33＝4SyCx+2Sz(Cy-Cz) (44)
S21-S23-S32+S34＝4SzCx+2Sy(Cy-Cz) (45)
该方程式组的解是：
Sy和Sz是所需要的矢量的分量。
当已知磁体的磁场矢量时测量传感器的磁灵敏度矢量
一旦如上所述在第二校准子处理中确定了所使用的磁体的磁场矢量的方向的余弦，则可以使用利用至少3个位置的简化过程来仅测量其它传感器的灵敏度矢量。
例如：定位传感器(Sensor)，使得其灵敏度分量Sx、Sy和Sz相继地平行于矢量的主分量，例如平行于Bx。这对应于图5、图6和图7中的一个位置、例如位置(1-1)、(2-1)和(3-1)。
改写上面的三个方程式15、22和29：
1-1:S11＝SxCx+SyCy+SzCz
2-1:S21＝SzCx+SxCy+SyCz
3-1:S31＝SyCx+SzCy+SxCz
该方程式组的解是：
当然，这里再一次，增加测量的数量并且对结果求平均使测量误差减小。最简单的增加是将测量的数量增加一倍，其中，将图3(1-1)、图4(2-1)和图5(3-1)中的矢量和中的每一个反转(旋转180°)，求解新的方程式(1-1)至(1-3)，因此利用先前的解对新获得的解(48)至(50)求平均。
测量磁体的磁场的方向余弦
替换地，一旦传感器(Sensor)如上所述在前两个校准子处理中被校准，则可以使用该传感器以简化的过程利用至少3个位置来对其它磁体进行校准。相应的子处理和方程式类似于先前的部分“当已知磁体的磁场矢量时测量传感器的磁灵敏度矢量”中的子处理和方程式。
测量多轴磁场传感器的磁灵敏度矢量分量
一些磁传感器包含放置在共同的壳体中或者共同的半导体芯片上的2或者3个定向磁传感器。这些传感器中的每一个一般近似平行于共同的传感器壳体的正交坐标系的三个轴中的一个地指向。
根据本发明，对这种双轴或者三轴传感器的偏移和灵敏度矢量分量的测量，被简化为以与上面针对一个单轴传感器所示出的相同的方式单独对壳体中的传感器中的每一个的偏移和灵敏度矢量分量的测量。
例如，如果要测量三轴传感器的灵敏度矢量分量，则可以针对壳体中的每个单轴传感器写方程式(14)：
S1i＝S1xCx+S1yCy+S1zCz
S2i＝S2xCx+S2yCy+S2zCz (51)
S3i＝S3xCx+S3yCy+S3zCz
符号S1i、S2i、S3i是传感器1、2、3(即指向x、y、z轴的方向的传感器)的实际灵敏度。Cx、Cy和Cz是矢量在共同的参考坐标系R中的方向的余弦。
这些方程式中的每一个具有与方程式(14)相同的形式和含义，这意味着，这些方程式中的系数的确定可以以与上面针对单轴传感器所描述的相同的方式进行。唯一的区别是，现在，在每一个传感器-磁体位置处，应当(从三个传感器中的每一个的输出)读取三个电压，而不仅仅是读取一个电压；并且写出并且求解方程式的三个组，而不仅仅是方程式的一个组。
如果已知校准磁体的磁场，则可以在上面描述的子处理中确定三轴磁传感器的所有灵敏度矢量，该子处理包括仅在3个位置处的测量。
测量装置
应当将定义对于矢量(即对于处于其基本位置的样本壳体)和矢量/>两者共用的参考(R)坐标系的机械装置，放置在磁体(或者亥姆霍兹线圈(Helmholtz coils))中。该装置也应当使得能够将样本壳体精确地放置在如下的位置，这些位置使得样本的坐标轴Xs、Ys和Zs严格地平行于参考系统的坐标轴Xr、Yr和Zr以及具有任意轴系统R的样本(系统S)的任意轴。特别是，参考(R)坐标系的每一个轴于是可以与传感器和/或传感器封装的自然坐标系的一个轴重合，特别是其中，所述自然坐标系与参考(R)坐标相同。样本的场敏感体积(field sensitive volume，FSV)的中心应当始终保持在相同的位置，以便始终暴露于相同的场矢量/>
校准工具不一定必须具有立方体的形状，但是应当使得能够针对所有三个旋转角度(图4中的横摇角、俯仰角和偏航角)精确地旋转90°。
在图8中示出了一个这种工具的示例。在该示例中，代替在整个表面上倾斜，在三个尖端上进行倾斜。此外，校准中的样本具有开放的入口，该入口允许围绕传感器的一定温度的液体流，这在确定输出信号偏移的温度特性时可能是重要的。
作为提醒，通过在恒定磁场中旋转磁传感器，或者通过在磁传感器保持恒定位置时旋转磁场，可以获得相同的测量结果(参见图10)。如果旋转磁场，则将磁场的源放置在可移动的校准工具中，并且传感器是静止的，或者在旋转之后将传感器复位到其原始设置位置。
图9中的工具在已知的三维笛卡尔坐标系R中的定位可以借助如图11所示的3D角落(3D corner)(locator(定位器))来实现。
为了使立方体能够在任意方向上旋转90°，并且使其质量中心始终保持在相同的位置，需要确保立方体的精确定位。为此使用3D角落工具(3Dcorner tool)或者定位在所谓的6点(3-2-1定位)(参见图11)。
示例性实施例
1.一种用于对定向磁场传感器(传感器)和校准磁体(磁体)进行校准的方法，在所述方法中，
可选地测量磁体的磁场的模数，以一定数量的角度位置相对于彼此放置传感器和磁体，并且在这些位置中的每一个处测量传感器的输出电压(电压)，包括：
通过将传感器或者磁体围绕其共同的坐标系的轴中的一个旋转预先确定的角度，可以从彼此获得至少7个位置，将每一个测量的电压代入相应的方程式中，该方程式针对给定的位置将电压与传感器的偏移、灵敏度矢量的分量以及磁体的磁场相关，这得到一组7个独立方程式，该方程式组的解给出传感器的偏移、磁灵敏度矢量的分量以及磁体的磁场矢量的方向余弦的值。
2.根据实施例1所述的方法，针对对传感器的偏移的测量对所述方法进行优化，使得
将传感器相对于地球或者其它磁场源的坐标系放置在至少4个角度位置处，选择所述角度位置，使得在所得到的一组4个独立方程式中，包含磁场的分量的项相互抵消，并且所述方程式组简化为单个方程式，所述单个方程式给出传感器偏移的值。
3.根据实施例1所述的方法，针对对传感器的磁灵敏度矢量的分量和磁体的磁场矢量的方向余弦的测量对所述方法进行优化，
包括：
测量磁体的磁场的模数，
选择至少6个位置，使得可以解析求解所得到的一组6个独立方程式，这些解给出
传感器的磁灵敏度矢量的分量的值和磁体的磁场矢量的方向余弦的值两者。
4.根据实施例3所述的方法，针对仅对传感器的磁灵敏度矢量的分量的测量对所述方法进行优化，其中，磁体的磁场矢量的方向余弦是已知的，包括：
将传感器相对于磁体的坐标系定位在至少3个位置，
或者将磁体相对于传感器的坐标系定位在至少3个位置，
得到一组3个方程式，
通过对该方程式组求解，
获得传感器的磁灵敏度矢量的分量的值。
5.一种用于对两轴或者三轴磁场传感器(传感器)进行校准的方法，所述传感器由2个或者3个相互正交地取向的单轴传感器构成，所述单轴传感器集成在相同的半导体芯片上或者封装在相同的壳体中，所述方法包括：
根据实施例4所述的相同的过程，将所述过程并行地应用于这些单轴传感器中的每一个。
6.根据实施例1至5所述的方法：
所述方法可以用于霍尔效应传感器、磁阻器(magneto-resistors)、磁通门(flux-gates)和拾波线圈(pick-up coils)的校准。
7.根据实施例1至5所述的校准方法，包括：
作为其源，可以具有磁场矢量、永久磁体或者永久磁体的组合、或者地球磁场、或者电磁场源、例如电磁体、线圈、线圈组合，对所有电磁场源供应直流和/或交流电。
8.一种用于磁传感器的校准的装置，包括：
壳体(2a和2b)，所述壳体提供相对于磁体的90°的精确的角度旋转，并且所述壳体在内部包含磁传感器，所述磁传感器提供磁传感器相对于壳体的参考平面的定义的位置，并且使得磁传感器的变化和温度能够稳定。
9.根据实施例8所述的装置，包括立方体，所述立方体可以在合适的角落处被放置在多达24个的位置处。
10.根据实施例1所述的校准方法，所述校准方法可以类似地应用于任意矢量传感器在合适的矢量场(例如电场、重力场等)中的校准。
11.根据实施例1所述的校准方法，包括：
具有与正多面体之一对应的边的主体，所述主体在相应的角落处旋转，以进行角度定位，从而获得方程式组，所述方程式组的解被简化。
12.根据实施例1和2所述的校准过程，在进行偏移校准时，可以使用二十面体方法进行精确的角度定位。
13.根据实施例1所述的校准过程，所述校准过程可以通过独立地应用于每一个场元件，在合适的均质磁场中类似地(以扩展方式)应用于磁矢量传感器的一维、二维或者三维阵列的校准。
14.根据实施例1或2所述的校准处理，所述校准处理可以使用已知的旋转装置、例如机器人臂。
图4示出了具有欧拉旋转角：横摇角、俯仰角和偏航角的笛卡尔坐标系。
图8示出了在偏移校准和磁灵敏度校准中使用的立方体的示例。
图9示出了偏移校准和磁灵敏度校准相对于传感器旋转或者磁体旋转的不变性。
图10示出了用于图8中的立方体的精确旋转的3D角落形式的校准工具的一部分。
图11示出了磁传感器(例如霍尔板)在其壳体中。
图12示出了共同的壳体中的三个磁传感器(例如三个霍尔板)。
图13示出了二维霍尔传感器阵列。
图14示出了使用二十面体方法的点均匀分布在表面上的单位球体。
示出本发明的各方面和实施例的本说明书和任意的附图不应当被视为对定义所保护的发明的权利要求的限制。换句话说，虽然已经在附图和前面的描述中详细示出和描述了本发明，但是这种示出和描述应当被视为是说明性或者示例性的，而不是限制性的。可以进行各种机械、组成、结构、电气和操作方面的改变，而不脱离本说明书和权利要求书的精神和范围。在一些实例中，为了不模糊本发明，没有详细示出公知的电路、结构和技术。因此，应当理解，普通技术人员可以在所附权利要求的范围和精神内进行改变和修改。特别是，本发明涵盖了进一步的实施例，这些实施例具有来自上面和下面描述的不同的和/或单独的实施例的特征的任意组合。根据本发明的实施例特别是可以包括在附图中未示出或者在上面未描述的进一步的和/或附加的特征、元素、方面等。
本公开还涵盖了在任意附图中单独示出的所有进一步的特征，尽管这些特征可能未在前面或者下面的描述中描述。此外，可以从本发明的主题中或者从公开的主题中排除在任意附图中描述的实施例的单独的替换方案以及其特征的描述和单独的替换方案。本公开包括由权利要求或者示例性实施例中定义的特征构成的主题以及包括所述特征的主题。
本公开还包括如下的实施例，这些实施例具有在上面和/或在下面在各种实施例或者变形方案中提到或者示出的特征的任意组合。本公开还包括在附图中示出的单独的特征，即使这些特征在那里是结合其它特征示出的和/或在上面或者下面没有提到。本公开包括排他地包括在权利要求或者示例性实施例中描述的特征的实施例以及包括其它附加特征的实施例。上面公开的或者下面要求保护的任意方法的步骤优选可以按其呈现的顺序执行，但是也可以按不同的顺序执行。
此外，在权利要求中，“包括”一词并不排除其它元素或者步骤，并且不定冠词“一”或者“一个”也不排除多个。单个单元或者步骤可以实现在权利要求中叙述的多个特征的功能。在彼此不同的从属权利要求中叙述特定措施这一事实并不表明这些措施的组合不能用于发挥优势。术语“基本上”、“实质上”、“大约”、“近似”等，结合属性或者数值，特别是也分别准确地定义属性或者准确地定义数值。术语“大约”在给定的数值或者范围的情况下，是指例如在该给定的数值或者范围的20％以内、10％以内、5％以内或者2％以内的数值或者范围。被描述为耦合或者连接的部件可以直接电气或者机械耦合，或者其也可以经由一个或多个中间部件间接耦合。权利要求中的任意附图标记都不应当解释为对范围的限制。

Claims (15)

1.一种用于对磁传感器和/或校准磁体进行校准的方法，所述传感器在经受磁场时展示由/>表示的输出电压V，其中，V0表示所述磁传感器的偏移电压，并且/>表示所述磁传感器的灵敏度矢量/>和磁场矢量/>的标量积，所述方法包括如下步骤：
a.针对所述磁传感器相对于所述磁场的第一取向测量第一输出电压V1；
b.相对于所述磁场旋转所述磁传感器，以采取N-1个另外的取向，其中，并且每一个取向由旋转矩阵/>定义，其中，对于n∈{2,…,N}，/>并且对于n≠m∈{2,…,N}，/>
c.对于每一个另外的取向，测量一个另外的输出电压Vn，其中，n∈{2；…；N}；以及
d.针对V0、Sx、Sy、Sz、Bx、By和/或Bz中的一个或多个，对一组N个方程式进行求解，其中，/>
2.根据权利要求1所述的方法，其中，
a.N＝4；
b.并且
c.特别是根据如下方程式，针对V0对该方程式组进行求解：
V0＝(V1+V2+V3+V4)/4。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，
a.N＝6；
b.使用磁力计，特别是使用NMR特斯拉计，测量
c.将附加的方程式添加到该组的6个方程式中；
d.特别是以数值方式，针对V0、Sx、Sy、Sz、Bx、By和/或Bz，对该组方程式组进行求解。
4.根据权利要求1所述的方法，还包括如下步骤：
a.确定矢量其中，/>并且/>或者/>
b.在测量所述第一输出电压V1之后，将传感器或者磁场围绕旋转180°或者-180°；
c.测量第二输出电压V2；
d.解析地求解方程式组：
i.
ii.
特别是根据
5.根据权利要求2所述的方法，还包括如下步骤：
a.使用磁力计，特别是使用NMR特斯拉计，测量
b.将传感器定位在相对于磁场的第一取向上，特别是其中，传感器的x轴、y轴和z轴分别平行于提供磁场的磁体的X轴、Y轴和Z轴；
i.根据S11＝(V–V0)/B，由针对第一取向的输出电压V确定第一实际灵敏度S11；
ii.相对于磁场旋转磁传感器，以采取围绕x轴相对于第一位置分别旋转了90°、180°和270°的第二、第三和第四取向；
iii.根据S12＝(V–V0)/B、S13＝(V–V0)/B、S14＝(V–V0)/B，由针对第二、第三、第四取向的相应的输出电压V确定第二、第三和第四实际灵敏度S12、S13、S14；
iv.根据S1x＝S11+S12+S13+S14计算S1x＝4SxCx，其中，Cx＝Bx/B；
c.将传感器定位在相对于磁场的第五取向上，特别是其中，传感器的x轴、y轴和z轴分别平行于磁体的Y轴、Z轴和X轴，
i.根据S21＝(V–V0)/B，由针对第五取向的输出电压V确定第五实际灵敏度S21，
ii.相对于磁场旋转磁传感器，以采取围绕y轴相对于第五位置分别旋转了90°、180°和270°的第六、第七和第八取向，
iii.根据S22＝(V–V0)/B、S23＝(V–V0)/B、S24＝(V–V0)/B，由针对第六、第七和第八取向的相应的输出电压V确定第六、第七和第八实际灵敏度S22、S23、S24；
iv.根据S2x＝S21+S22+S23+S24计算S2x＝4SxCy，其中，Cy＝By/B；
d.将传感器定位在相对于磁场的第九取向上，特别是其中，传感器的x轴、y轴和z轴分别平行于磁体的Z轴、X轴和Y轴，
i.根据S31＝(V–V0)/B，由针对第九取向的输出电压V确定第九实际灵敏度S31，
ii.相对于磁场旋转磁传感器，以采取围绕y轴相对于第九位置分别旋转了90°、180°和270°的第十、第十一和第十二取向；
iii.根据S32＝(V–V0)/B、S33＝(V–V0)/B、S34＝(V–V0)/B，由针对第十、第十一和第十二取向的相应的输出电压V确定第十、第十一和第十二实际灵敏度S32、S33、S34；
iv.根据S3x＝S31+S32+S33+S34计算S3x＝4SxCz，其中，Cz＝Bz/B；
e.根据计算Sx；
f.根据
i.Cx＝S1x/(4Sx)
ii.Cy＝S2x/(4Sx)
iii.Cz＝S3x/(4Sx)
计算Cx、Cy、Cz，Cx、Cy、Cz表示磁场矢量的方向的余弦。
6.根据权利要求5所述的方法，还包括如下步骤：
a.根据计算Sy；
b.根据计算Sz。
7.根据权利要求5所述的方法，还包括如下步骤：
a.对另外的传感器进行定向，使得其灵敏度分量Sx、Sy和Sz相继地平行于矢量的主分量，例如平行于Bx；和/或使得其x轴、y轴和z轴依次平行于磁体的X轴；
b.根据由所述另外的传感器针对相应的取向中的每一个展示的相应的输出电压V，确定所述另外的传感器的实际灵敏度S12、S21、S31；
c.根据
i.
ii.和
iii.
计算灵敏度分量Sx、Sy、Sz。
8.根据任意前述权利要求所述的方法，还包括：
a.提供第二磁传感器，所述第二磁传感器相对于第一磁传感器具有固定的位置和取向两者；
b.所述第二磁传感器展示由表示的输出电压2V，其中，2V0表示所述第二磁传感器的偏移电压，并且/>表示所述第二磁传感器的灵敏度矢量和磁场矢量/>的标量积；
c.对于N个取向中的每一个，测量所述第二传感器的输出电压2Vn，其中，n∈{1；…；N}；
d.针对V0、Sx、Sy、Sz、2V0、2Sx、2Sy、2Sz、Bx、By和/或Bz中的一个或多个，对一组2N个方程式进行求解，其中，/>
9.根据权利要求8所述的方法，其中，
a.N＝5；
b.使用磁力计，特别是使用NMR特斯拉计，测量
c.将附加的方程式添加到该组6个方程式中；
d.针对V0、Sx、Sy、Sz、2V0、2Sx、2Sy、2Sz、Bx、By和/或Bz，对该方程式组进行求解、特别是解析求解。
10.根据权利要求8或9所述的方法，还包括：
a.提供第三磁传感器，所述第三磁传感器相对于第一和第二磁传感器中的每一个具有固定的位置和取向两者；
b.所述第三磁传感器展示由表示的输出电压3V，其中，3V0表示所述第三磁传感器的偏移电压，并且/>表示所述第三磁传感器的灵敏度矢量和磁场矢量/>的标量积；
c.对于N个取向中的每一个，测量所述第三传感器的输出电压3Vn，其中，n∈{1；…；N}。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，
a.N＝5；
b.针对V0、Sx、Sy、Sz、2V0、2Sx、2Sy,、2Sz、3V0、3Sx、3Sy、3Sz、Bx、By和/或Bz，对该方程式组进行求解、特别是解析求解。
12.根据任意前述权利要求所述的方法，还包括：
a.将磁传感器或者包括所述传感器的传感器模块安装在刚性体上的定义的恒定的位置处，
b.所述刚性体被配置为
i.放置在支撑物、特别是平坦的表面上，
ii.以多个不同的取向稳定地放置在支撑表面上；其中，
iii.所述刚性体优选具有和/或定义对应于立方体、特别是长方体的表面。
13.根据权利要求12或13所述的方法，还包括：
a.将第二磁传感器安装在所述刚性体上的定义的恒定的第二位置处；并且
b.可选地将第三磁传感器安装在所述刚性体上的定义的恒定的第三位置处。
14.根据任意前述权利要求所述的方法，还包括：
a.相对于第一传感器和/或包括第一传感器以及优选第二和/或第三传感器的封装的自然坐标系，确定一个或多个灵敏度矢量的分量，特别是Sx、Sy、Sz、2Sx、2Sy、2Sz、3Sx、3Sy和/或3Sz。
15.根据权利要求14所述的方法，还包括：
a.将特别是相对于第一传感器和/或包括第一传感器的封装的自然坐标系的所述一个或多个灵敏度矢量的分量，存储在由电气和/或电子电路包括的易失性存储器中，所述电气和/或电子电路包括传感器和/或由传感器构成，并且所述易失性存储器优选被包围在包括第一传感器的封装中。
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