DE102006050832B4 - In-Betrieb-Test eines Signalpfades mittels wenigstens zweier Testsignale - Google Patents

In-Betrieb-Test eines Signalpfades mittels wenigstens zweier Testsignale Download PDF

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Abstract

Vorrichtung zum Erzeugen eines Sensorsignals (124), das für einen In-Betrieb-Test eines Signalpfades von einer Sensorzelle (110) zu einer Auswertestelle geeignet ist, wobei die Sensorzelle (110) in Abhängigkeit einer zu erfassenden physikalischen Größe (140) ein Sensorzellenausgangssignal (122) liefert, mit folgenden Merkmalen: einer ersten Einrichtung (114), die ausgebildet ist, um wenigstens zwei zueinander unterschiedliche Testsignale (120) bereitzustellen; einer zweiten Einrichtung (714b), die ausgebildet ist, um einen der wenigstens zwei zueinander unterschiedlichen Testsignale (120) auszuwählen, um je nach Auswahl zwischen den wenigstens zwei zueinander unterschiedlichen Testsignalen (120) zu wechseln, wobei eine Auswahl eines Testsignals (120) aus den wenigstens zwei zueinander unterschiedlichen Testsignalen von dem Sensorzellenausgangssignal (122) abhängt, das die Sensorzelle in Abhängigkeit der physikalischen Größe liefert; einer dritten Einrichtung (116), die ausgebildet ist, um das Sensorzellenausgangssignal (122) basierend auf dem aktuell ausgewählten Testsignal der wenigstens zwei zueinander unterschiedlichen Testsignale (120) gemäß einer vorbestimmten Veränderungsvorschrift zu verändern, um das Sensorsignal...

Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen In-Betrieb-Test eines Signalpfades und insbesondere auf den In-Betrieb-Test eines Signalpfades zwischen einer Sensorzelle und einer Auswertestelle.
  • Sensoren spielen eine wichtige Rolle in einer Vielzahl von Anwendungen. Während ein Ausfallen von Sensoren beispielsweise Maschinen beschädigen kann oder zu Qualitätsverlusten von Produkten führen kann, werden einige Sensoren auch in sicherheitsrelevanten Applikationen verwendet, so dass deren Ausfall bzw. Fehlverhalten Verletzungen oder sogar den Tod von Menschen bewirken kann. Daher besteht eine Notwendigkeit von verlässlichen Sensor-Systemen.
  • Sensoren nutzen beispielsweise eine Veränderung von elektronischen Parametern eines Bauelements (Sensorzelle) durch einen externen Einfluss (Messgröße). Beispielsweise verändert sich bei einem kapazitiven Drucksensor die Kapazität eines Kondensators, wenn sich seine Membran infolge zunehmenden Drucks durchbiegt. Eine Messschaltung misst demzufolge die Veränderung der elektrischen Parameter einer Sensorzelle und wandelt sie in eine Ausgangsspannung oder einen Digitalwert um. Die Ausgangsspannung oder der Digitalwert wird anschließend über einen Signalpfad zu einer Auswerteschaltung übertragen und von dieser ausgewertet.
  • Sensorvorrichtungen, wie beispielsweise Druck- oder Temperatursensoren mit einer zugehörigen Auswerteelektronik werden häufig in sicherheitsrelevanten Anwendungen eingesetzt. Um die Funktionsfähigkeit der Sensorvorrichtungen zu überprüfen, werden regelmäßig Funktionstests und bevorzugterweise Selbsttests der Sensorvorrichtungen durchgeführt. Herkömmlicherweise werden Selbsttests von Sensorvorrichtungen „offline” durchgeführt. Dies bedeutet, dass in der Zeit, in der der Selbsttest durchgeführt wird, die Sensorvorrichtung nicht betriebsbereit ist. Besonders in solchen sicherheitsrelevanten Anwendungen ist es nachteilig, wenn die Sensorvorrichtung während des Selbsttests nicht betriebsbereit ist.
  • Es existieren alternative Selbsttestverfahren für beispielsweise Temperatursensoren und Drucksensoren, die eine Anregung der Sensoren durch Temperaturerhöhung mittels eines Heizelements oder eine elektrostatische Auslenkung eines kapazitiven Drucksensors verwenden, um testbare Signaländerungen zu erzeugen. Dies bietet den Vorteil, den Sensor mit testen zu können, ist aber vielfach aufgrund der hohen Stromaufnahme zur Erzielung der Heizleistung oder aufgrund der enormen Spannungen zur Auslenkung einer Membran durch Elektrostatik häufig nicht akzeptabel. Weiterhin werden bei diesen Verfahren aufgrund der geringen Signalenergie sehr lange Beobachtungszeiträume benötigt, bis ein Fehler sicher diagnostiziert wird. Außerdem ist eine Unterdrückung von parasitären Signalpfaden, die das energiereiche Stimulationssignal hinter einem möglichen Defekt in den Signalpfad einkoppeln und so die Erkennung des Fehlers verhindern, sehr aufwendig. Parasitäre Signalpfade bei Temperatursensoren sind beispielsweise die Temperaturabhängigkeit der Schaltung des Signalpfades gegenüber einer Erwärmung des Schaltungs-IC durch ein Heizelement oder ein übersprechen zwischen den Stromleitungen, Heizleistungstreibern und Heizelementen auf der einen Seite und Knoten der Sensorsignalverarbeitungsschaltung auf der anderen Seite. Bei einer elektrostatischen Auslenkung von MEM-Kondensatoren (MEM = Micro-Electro-Mechanical) mit großen Anregungsspannungen können parasitäre Signalpfade durch ein Übersprechen über ein Substrat oder Betriebsspannungsleitungen auftreten. Ein weiterer Nachteil dieser Verfahren besteht darin, dass während des Selbsttests der Messwert des Sensors verfälscht wird. Dadurch ermöglichen diese Verfahren auch keinen zuverlässigen Betrieb der Sensorvorrichtung während des Selbsttests.
  • Die Offenlegungsschrift DE 103 37 045 A1 , die als Grundlage für Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung dient, befasst sich mit einer Vorrichtung und einem Verfahren zum Erzeugen eines Sensorsignals, das für einen In-Betrieb-Test eines Signalpfades von einer Sensorzelle zu einer Auswertestelle geeignet ist. Die Sensorzelle liefert in Abhängigkeit einer zu erfassenden physikalischen Größe ein Sensorzellenausgangsignal, das in einer Einrichtung zum Verändern des Sensorzellenausgangssignals gemäß einer vorbestimmten Veränderungsvorschrift, basierend auf einem Testsignal verändert wird, um das Sensorsignal zu erhalten. Ein von dem Sensorsignal abgeleitetes Signal wird von einer Vorrichtung zum In-Betrieb-Testen des Signalpfades erfasst und ausgewertet.
  • DE 25 31 713 A1 offenbart ein Konzept zur Datenfernübertragung von Sensorsignalen, wobei zur Überwachung der Funktionsfähigkeit von Sensoren zusätzlich zu den Sensorsignalen zwei voneinander und zu den Sensorsignalen verschiedene Prüfsignale auf den Signalpfad ausgegeben werden. Auf diese Weise kann eine Funktionsüberwachung eines senderseitigen Zeitmultiplexers für die Sensordaten ermöglicht werden. Eine mögliche Funktionsüberwachung des Signalpfads von Sensor zu Empfänger mittels der Prüfsignale ist jedoch nicht offenbart.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Gemäß Ausführungsbeispielen schafft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Sensorsignals, das für einen In-Betrieb-Test eines Signalpfades von einer Sensorzelle zu einer Auswertestelle geeignet ist, wobei die Sensorzelle in Abhängigkeit einer zu erfassenden physikalischen Größe ein Sensorzellenausgangssignal liefert, mit einer Einrichtung zum Bereitstellen von wenigstens zwei zueinander unterschiedlichen Testsignalen, einer Einrichtung zum Verändern des Sensorzellenausgangssignals basierend auf den wenigstens zwei zueinander unterschiedlichen Testsignalen gemäß einer vorbestimmten Veränderungsvorschrift, um das Sensorsignal zu erhalten, so dass das Sensorsignal von dem Sensorzellenausgangssignal und den wenigstens zwei Testsignalen abhängt und einer Einrichtung zum Ausgeben des Sensorsignals oder eines von dem Sensorsignal abgeleiteten Signals auf den Signalpfad.
  • Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel schafft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zum In-Betrieb-Testen eines Signalpfades von einer Sensorzelle zu einer Auswertungsstelle, wobei die Sensorzelle in Abhängigkeit einer zu erfassenden physikalischen Größe ein Sensorzellenausgangssignal liefert, wobei das Sensorzellenausgangssignal basierend auf wenigstens zwei zueinander unterschiedlichen Testsignalen gemäß einer vorbestimmten Veränderungsvorschrift verändert ist, um ein Sensorsignal zu bilden, wobei das Sensorsignal oder ein von dem Sensorsignal abgeleitetes Signal über einen Signalpfad übertragbar ist, mit einer Einrichtung zum Verarbeiten des Sensorsignals oder des von dem Sensorsignal abgeleiteten Signals unter Berücksichtigung der vorbestimmten Veränderungsvorschrift, um ein verarbeitetes Signal zu erhalten und einer Einrichtung zum Untersuchen des verarbeiteten Signals hinsichtlich des Vorhandenseins der wenigstens zwei zueinander unterschiedlichen Testsignale, um basierend hierauf einen Signalpfadfehlerhinweis zu liefern.
  • Somit weisen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung den Vorteil auf, dass durch die Verwendung von wenigstens zwei unterschiedlichen Testsignalen bzw. Testsequenzen eine Sicherheit einer Fehlerdetektion gesteigert werden kann, insbesondere bei der Verwendung von Sigma-Delta-Modulatoren im Signalpfad.
  • Kurzbeschreibung der Figuren
  • Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen detaillierter erläutert. Es zeigen:
  • 1 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zum Erzeugen eines Sensorsignals gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 2 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zum In-Betrieb-Testen eines Signalpfades gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 3–6 Blockschaltbilder von bevorzugten Ausführungsbeispielen von Sensorvorrichtungen, die eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Sensorsignals und eine Vorrichtung zum In-Betrieb-Testen eines Signalpfades gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung aufweisen;
  • 7 ein Übersichtsblockdiagramm für einen In-Betrieb-Test eines Signalpfades mit einer Vorrichtung zum Erzeugen eines Sensorsignals und einer Vorrichtung zum In-Betrieb-Testen des Signalpfades gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 8a und 8b Statistiken von Kreuzkorrelationen von unterschiedlichen Testsignalen mit Sensorsignalen, wobei das Sensorsignal von dem Sensorzellenausgangssignal und dem Testsignal abhängt;
  • 9 eine Darstellung von unterschiedlichen Testsignalen von Kreuzkorrelationen der unterschiedlichen Testsignale mit Sensorzellenausgangssignalen gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
  • 10 und 11 Blockschaltbilder von Sensorvorrichtungen, die eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Sensorsignals und eine Vorrichtung zum In-Betrieb-Testen eines Signalpfades, die mit einem der wenigstens zwei unterschiedlichen Testsignale verbunden ist, aufweisen, gemäß weiteren Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung;
  • Detaillierte Beschreibung der Erfindung
  • Bezüglich der nachfolgenden Beschreibung sollte beachtet werden, dass bei den unterschiedlichen Ausführungsbeispielen gleich oder gleich wirkende Funktionselemente gleiche Bezugszeichen aufweisen und somit die Beschreibungen dieser Funktionselemente in den verschiedenen nachfolgend dargestellten Ausführungsbeispielen untereinander austauschbar sind.
  • Im Nachfolgenden wird der Begriff „Signal” für Ströme oder Spannungen gleichermaßen verwendet, es sei denn, es ist explizit etwas anderes angegeben.
  • Bevor im Nachfolgenden Bezug nehmend auf die 1–11 Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung näher erläutert werden, wird an dieser Stelle ein Konzept für einen In-Betrieb-Test eines Signalpfades einer Sensorvorrichtung beschrieben, welches lediglich ein Testsignal für den In-Betrieb-Test verwendet.
  • Eine von einer Sensorzelle erzeugte Messinformation lässt sich im Allgemeinen mit einer Testinformation überlagern. Die überlagerten Informationen werden gemeinsam zu einer Auswerteelektronik übertragen. Eine Auswertung des so erzeugten Sensorsignals in der Auswerteelektronik wird herangezogen, um beispielsweise die Funktionstüchtigkeit einer Signalkette zwischen der Sensorzelle und der Auswerteelektronik zu testen und bei einem Ausfall zu signalisieren, dass die Signale einer Sensorvorrichtung nicht mehr vertrauenswürdig sind. Dazu weist eine Sensorvorrichtung eine Sensoreinrichtung und eine Auswerteeinrichtung auf. Die Sensoreinrichtung ist mit der Auswerteeinrichtung über einen Signalpfad verbunden. Die Sensoreinrichtung weist eine Sensorzelle auf, die in Abhängigkeit einer zu erfassenden physikalischen Größe ein Sensorzellenausgangssignal liefert. Gemäß einer vorbestimmten Veränderungsvorschrift wird das Sensorzellenausgangssignal basierend auf einem bereitgestellten Testsignal verändert. Das auf diese Weise erzeugte Sensorsignal enthält sowohl Messinformationen über die von der Sensorzelle erfasste physikalische Größe als auch Testinformationen aus dem Testsignal. Das Sensorsignal wird über den Signalpfad zu der Auswerteeinrichtung übertragen und von dieser empfangen. Die Auswertevorrichtung trennt, unter Zugrundelegung der Verarbeitungsvorschrift, die in dem übertragenen Sensorsignal enthaltenen Messinformationen von den Testinformationen. Die zurückgewonnenen Testinformationen ermöglichen einen Test des gesamten Signalpfades von der Sensorzelle bis zu der Auswertungsstelle. Die zurückgewonnenen Messinformationen werden unabhängig von den Testinformationen weiterverarbeitet.
  • Das im Vorhergehenden beschriebene Konzept zur Durchführen eines In-Betrieb-Tests weist den Nachteil auf, dass aufgrund der Verwendung nur eines Testsignals in Verbindung mit Sigma-Delta-Modulatoren zweiter Ordnung im Signalpfad das Sensorsignal Wertebereiche aufweisen kann, in denen eine Sicherheit der Fehlerdetektion des In-Betrieb-Tests deutlich abnimmt. Das hat zur Folge, dass ein Entscheidungskriterium bzw. eine Entscheidungsschwelle für eine Fehlererkennung zur Vermeidung von Fehlalarmen wesentlich weniger selektiv eingestellt werden muss, als es beispielsweise in über 99% des Arbeitsbereichs der Sensorvorrichtung notwendig wäre.
  • Ein im Signalpfad verwendeter Sigma-Delta-Modulator zweiter Ordnung liefert bei bestimmten Eingangssignalen in Kombination mit einem Testsignal mit erhöhter Wahrscheinlichkeit typische Bitfolgen, die für bestimmte Wertebereiche Ähnlichkeit mit dem verwendeten Testmuster aufweisen können. Das deterministische Testmuster wird also mit einem zufälligen Muster, das aus einem Noise-Shaping bzw. einer Rauschformung des Sigma-Delta-Modulators resultiert, überlagert. Bei einem deterministischen (Test-)Signal ist bei dessen Demodulation eine Phasenlage synchron zum Demodulationssignal und ein Testergebnis daher positiv. Bei einem von einem Sigma-Delta-Modulator erzeugten Muster variiert die Phasenlage hingegen und die Testresultate können daher über einen weiten Bereich streuen. Daher kann eine Varianz der Testresultate an den kritischen Punkten des Wertebereichs massiv ansteigen, was eine Selektivität des Selbsttests für diese kritischen Punkte erheblich verschlechtert.
  • Die Erkenntnis der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, dass die Zuverlässigkeit des Selbsttests gesteigert werden kann, indem wenigstens zwei unterschiedliche Testmuster bzw. Testsignale verwendet werden, mit deren Hilfe der gesamte Testbereich bzw. der gesamte Wertebereich des Sensorausgangssignals sicher abgeprüft werden kann.
  • Eine Vorrichtung zum Erzeugen des Sensorsignals weist daher gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung eine Einrichtung zum Bereitstellen von wenigstens zwei zueinander unterschiedlichen Testsignalen auf. In Verbindung mit der Einrichtung zum Bereitstellen wird ferner eine Einrichtung verwendet, die eine Auswahl der wenigstens zwei zueinander unterschiedlichen Testmuster so gestaltet, dass eine möglichst kurze Zeit bis zu einer Erkennung oder zu einem Ausschluss eines möglichen Fehlers des Signalpfades vergeht. Dabei weist der Signalpfad gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung einen Noise-Shaping Coder, wie z. B. einen Sigma-Delta-Wandler, oder einen prediktiven Coder auf. Basierend auf dem Testergebnis und dem Ausgang des eigentlichen Signalpfades, d. h. dem Sensorausgangssignal, wird eine Entscheidung getroffen, ob eine Warnung oder eine Fehlermeldung abgegeben wird und ob zusätzliche Tests mit einem alternativen Testmuster bzw. einem alternativen Testsignal der wenigstens zwei zueinander unterschiedlichen Testsignale durchgeführt werden sollen, um eine mögliche Fehlerindikation auf der Basis vorheriger Tests zu bestätigen oder zu widerlegen.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung können die wenigstens zwei zueinander unterschiedlichen Testsignale von der Einrichtung zum Bereitstellen sequentiell bereitgestellt werden. Eine Auswertung erfolgt mit einer Einrichtung zum Untersuchen gemäß Ausführungsbeispielen derart, dass ein Fehler nur dann diagnostiziert wird, wenn sämtliche Testmuster der wenigstens zwei zueinander unterschiedlichen Testmuster eine Fehlerdiagnose liefern, d. h. die Einrichtung zum Untersuchen ein Nichtvorhandensein sämtlicher der wenigstens zwei unterschiedlichen Testsignale feststellt.
  • Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist die Einrichtung zum Bereitstellen ausgebildet, um wenigstens zwei zueinander unterschiedliche und orthogonale Testmuster bzw. Testsignale gleichzeitig bereitzustellen, um das Sensorzellenausgangssignal basierend auf den orthogonalen Testmustern gemäß einer vorbestimmten Veränderungsvorschrift verändern zu können.
  • Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird ein Testsignal der wenigstens zwei zueinander unterschiedlichen Testsignale für den In-Betrieb-Test des Signalpfades nur dann gewechselt, wenn ein potentieller Fehler detektiert wird. Ist der Test des Signalpfades mit einem aktuellen Testmuster erfolgreich, wird mit dem gleichen Testmuster weiter getestet. Wird hingegen der Fehler durch ein oder mehrere weitere der wenigstens zwei zueinander unterschiedlichen Testmuster bestätigt, wird gemäß Ausführungsbeispielen die Fehlerwarnung durch eine Fehlermeldung bestätigt.
  • Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann alternativ auch eine Fehlerwahrscheinlichkeit übermittelt werden, welche mit jeder Bestätigung des Fehlers durch ein weiteres Testmuster der wenigstens zwei zueinander unterschiedlichen Testmuster inkrementiert wird.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann eine Zuordnung eines geeigneten Testmusters zu einem Wert oder zu einem Wertebereich des Sensorausgangssignals erfolgen. Abhängig von einem Schätzwert für einen nächsten Sensorsignalausgangswert kann beispielsweise für eine darauf folgende Messung ein Testmuster ausgewählt werden, das wahrscheinlich erfolgreich eingesetzt werden kann, d. h. voraussichtlich eine erfolgreiche Fehlerdiagnose liefert.
  • Der Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, dass durch die Verwendung von wenigstens zwei unterschiedlichen Testsignalen die Zuverlässigkeit eines Selbsttestes eines Signalpfades gesteigert werden kann.
  • Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die 1–11 detailliert erläutert.
  • 1 zeigt eine Sensoreinrichtung, die eine Vorrichtung 102 zum Erzeugen eines Sensorsignals für einen In-Betrieb-Test eines Signalpfades von einer Sensorzelle 110 zu einer Auswertestelle aufweist, wobei die Auswertestelle in 1 nicht gezeigt ist. Die Vorrichtung 102 zum Erzeugen eines Sensorsignals weist eine Einrichtung 114 zum Bereitstellen von wenigstens zwei zueinander unterschiedlichen Testsignalen auf, eine Einrichtung 116 zum Verändern des Sensorzellenausgangssignals und eine Einrichtung 118 zum Ausgeben des Sensorsignals oder eines von dem Sensorsignal abgeleiteten Signals 126 auf.
  • Die Einrichtung 114 zum Bereitstellen von wenigstens zwei zueinander unterschiedlichen Testsignalen weist gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung ferner eine Einrichtung zum Auswählen einer der wenigstens zwei unterschiedlichen Testsignale auf (nicht gezeigt).
  • Des weiteren weist gemäß Ausführungsbeispielen die Einrichtung 114 zum Bereitstellen von wenigstens zwei unterschiedlichen Testsignalen eine Speichereinrichtung auf, um die Testsignale bzw. Merkmale der Testsignale, wie beispielsweise eine Bitfolge oder eine Frequenz, speichern zu können.
  • Die Einrichtung 116 zum Verändern des Sensorzellenausgangssignals ist über eines der wenigstens zwei zueinander unterschiedlichen Testsignale 120 mit der Einrichtung 114 zum Bereitstellen von wenigstens zwei unterschiedlichen Testsignalen und über ein von der Sensorzelle 110 bereitgestelltes Sensorzellenausgangssignal 122 mit der Sensorzelle gekoppelt. Die Einrichtung 116 zum Verändern des Sensorzellenausgangssignals ist ausgebildet, um ansprechend auf das Sensorzellenausgangssignal 122 und einem der wenigstens zwei unterschiedlichen Testsignale 120 gemäß einer vorbestimmten Veränderungsvorschrift ein Sensorsignal 124 bereitzustellen. Dabei enthält das Sensorsignal 124 sowohl Messinformationen von der Sensorzelle 110 als auch Testinformationen von einem der wenigstens zwei zueinander unterschiedlichen Testsignale 120. Die Einrichtung 118 zum Ausgeben des Sensorsignals oder des abgeleiteten Signals stellt ansprechend auf das Sensorsignal 124 ein Sensorsignal oder ein von dem Sensorsignal abgeleitetes Signal, im Folgenden nur abgeleitetes Signal 126 bezeichnet, bereit. Über das abgeleitete Signal 126 ist die in der 1 gezeigte Sensoreinrichtung mit einer in 2 gezeigten Auswerteeinrichtung verbunden.
  • Die Sensorzelle 110 erfasst im Allgemeinen eine physikalische Größe 140. Gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung handelt es sich bei der zu erfassenden physikalischen Größe 140 beispielsweise um einen zu erfassenden Druck, wobei die Sensorzelle 110 entsprechend ein Drucksensor ist. Gemäß Ausführungsbeispielen kann der Drucksensor ein kapazitiver Drucksensor sein, wobei ein kapazitiver Drucksensor beispielsweise einen Kondensator und eine Membran aufweist. Infolge eines zunehmenden oder abnehmenden Drucks auf die Membran ändert sich die Kapazität des Kondensators. Die Kapazitätsänderung hängt von dem zu erfassenden Druck ab und wird in das Sensorzellenausgangssignal 122 überführt. Somit enthält das Sensorzellenausgangssignal 122 Messinformationen über die zu erfassende physikalische Größe 140. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird zusätzlich zu der Messinformation eine Testinformation zu der in 2 gezeigten Auswerteeinrichtung übertragen.
  • Die Testinformation wird von der Einrichtung 114 zum Bereitstellen von wenigstens zwei zueinander unterschiedlichen Testsignalen derart bereitgestellt, dass die Testinformation, d. h. eines der wenigstens zwei zueinander unterschiedlichen Testsignale, zusammen mit der Information über die erfasste physikalische Größe 140 zur Auswerteeinrichtung übertragen werden kann, ohne dabei die Messinformation über die erfasste physikalische Größe zu beeinflussen. Eine Kombination des Sensorzellenausgangssignals 122, das die Messinformation enthält, mit einem der wenigstens zwei zueinander unterschiedlichen Testsignale 120, welches die Testinformation enthält, findet in der Einrichtung 116 zum Verändern des Sensorzellenausgangssignals gemäß einer vorbestimmten Veränderungsvorschrift statt. Mögliche Formen der Veränderungsvorschrift sind in den folgenden Ausführungsbeispielen gezeigt. Die Einrichtung 116 zum Verändern des Sensorzellenausgangssignals stellt das Sensorsignal 124 bereit, das die Messinformation und Testinformation vereint. Bevorzugt weist das Testsignal einen Frequenzbereich auf, welcher möglichst weit von dem des Sensorzellenausgangssignals 122 entfernt liegt. In diesem Fall werden die Informationen des Sensorzellenausgangssignals 122 und des Testsignals 120 in einem so genannten FDMA-Verfahren (FDMA = Frequency Division Multiple Access) über das Sensorsignal 124 übertragen. Alternativ kann das Sensorsignal 124, sofern seine Bandbreite hoch genug ist, auch in einem Zeitmultiplex-(TDMA = Time Division Multiple Access) oder in einem Codemultiplex-Verfahren (CDMA = Code Division Multiple Access) genutzt werden.
  • Gemäß Ausführungsbeispielen kann die Einrichtung 114 zum Bereitstellen von wenigstens zwei zueinander unterschiedlichen Testsignalen die wenigstens zwei unterschiedlichen Testsignale auch gleichzeitig bereitstellen. Dabei können beispielsweise orthogonale Testmuster gleichzeitig überlagert werden, beispielsweise mittels einem der im Vorhergehenden bereits angesprochenen Multiplexverfahren (FDMA, TDMA, CDMA). Auf diese Weise ist es möglich, eine Messzeit bzw. Testzeit gegenüber nur einem Testsignal nicht oder nur geringfügig zu verlängern und eine Fehlerdiagnose kann schnellstmöglich erfolgen, was allerdings eine Vervielfachung einer erforderlichen Hardware verursacht und mit jedem der wenigstens zwei unterschiedlichen Testsignale, welches zum Sensorzellenausgangssignal 122 hinzugefügt wird, einen Signalhub des Sensorsignals 124 reduziert.
  • Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung kann die Einrichtung 114 zum Bereitstellen der wenigstens zwei unterschiedlichen Testsignale die Testsignale bzw. Testmuster auch zeitlich sequentiell bereitstellen.
  • Um das Sensorsignal 124 an die Auswerteeinrichtung weiterzugeben, weist die Vorrichtung 102 zum Erzeugen eines Sensorsignals eine Einrichtung 118 zum Ausgeben des Sensorsignals oder des abgeleiteten Signals auf. Die Einrichtung 118 zum Ausgeben des Sensorsignals oder des abgeleiteten Signals kann beispielsweise eine Durchgangsleitung oder ein Treiber sein. Für diesem Fall entspricht das abgeleitete Signal 126 dem Sensorsignal 124. Alternativ kann die Einrichtung 118 zum Ausgeben des Sensorsignals oder des abgeleiteten Signals auch eine Abtasteinrichtung, wie beispielsweise ein Analog-Digital-Analog-Wandler (ADC = Analogue-Digital-Converter), eine Multiplexeinrichtung oder eine beliebige andere Übertragungseinrichtung sein, die es ermöglicht, das Sensorsignal 124 zu der in 2 gezeigten Auswerteeinrichtung zu übertragen. Gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung weist die Einrichtung 118 zum Ausgeben des Sensorsignals oder des abgeleiteten Signals einen Sigma-Delta-Wandler auf, der insbesondere einen Sigma-Delta-Modulator zweiter Ordnung aufweist.
  • 2 zeigt eine Auswerteeinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, welche eine Vorrichtung 252 zum In-Betrieb-Testen eines Signalpfades von einer Sensorzelle (in 1 gezeigt) zu einer Auswertungsstelle 254 aufweist. Die Vorrichtung 252 zum In-Betrieb-Testen eines Signalpfades weist eine Einrichtung 260 zum Verarbeiten des Sensorsignals oder des abgeleiteten Signals und eine Einrichtung 262 zum Untersuchen des verarbeiteten Signals auf. Die Einrichtung 260 zum Verarbeiten des Sensorsignals oder des abgeleiteten Signals ist mit dem abgeleiteten Signal 126 verbunden. Die Einrichtung 260 zum Verarbeiten des Sensorsignals oder des abgeleiteten Signals 126 stellt somit eine Verbindung zu der in 1 gezeigten Sensoreinrichtung 102 her. Ansprechend auf das abgeleitete Signal 126 stellt die Einrichtung 260 zum Verarbeiten des Sensorsignals oder des abgeleiteten Signals ein verarbeitetes Signal 270 bereit, welches gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung mit der Auswertungsstelle 254 und der Einrichtung 262 zum Untersuchen des verarbeiteten Signals verbunden ist. Die Einrichtung 262 zum Untersuchen des verarbeiteten Signals ist ausgebildet, um einen Fehlerhinweis 280 bzw. einen Warnhinweis 282 bereitzustellen. Des Weiteren kann die Einrichtung 262 zum Untersuchen des verarbeiteten Signals gemäß Ausführungsbeispielen mit der in 1 gezeigten Einrichtung 114 zum Bereitstellen gekoppelt sein, wie es in 2 durch die gestrichelten Verbindungspfeile 284 angedeutet ist.
  • Die Einrichtung 260 zum Verarbeiten des Sensorsignals oder des abgeleiteten Signals ist ausgebildet, um das abgeleitete Signal 126 zu erfassen. Wie es im Vorhergehenden anhand von 1 bereits beschrieben wurde, enthält das abgeleitete Signal 126 sowohl Messinformationen als auch Testinformationen. Die Einrichtung 260 zum Verarbeiten des Sensorsignals oder des abgeleiteten Signals ist ausgebildet, um unter Berücksichtigung der, von der in 1 gezeigten Einrichtung 116 zum Verändern des Sensorzellenausgangssignals verwendeten vorbestimmten Veränderungsvorschrift, die Messinformation von der Testinformation 120 zu trennen. Die Messinformation wird von der Einrichtung 260 zum Verarbeiten des Sensorsignals oder des abgeleiteten Signals über das Auswertesignal 272 an die Auswertungsstelle 254 weitergeleitet. Die zurückgewonnene Testinformation bzw. zumindest eines der wenigstens zwei zueinander unterschiedlichen Testsignale wird von der Einrichtung 260 zum Verarbeiten des Sensorsignals oder des abgeleiteten Signals über das verarbeitete Signal 270 an die Einrichtung 262 zum Untersuchen des verarbeiteten Signals weitergeleitet. Die Einrichtung 262 zum Untersuchen des verarbeiteten Signals ist dabei ausgebildet, um das verarbeitete Signal 270 hinsichtlich eines Vorhandenseins oder Nichtvorhandenseins der Testinformationen eines der wenigstens zwei zueinander unterschiedlichen Testsignale zu untersuchen und im Falle eines Nichtvorhandenseins einen Fehlerhinweis 280 bzw. einen Warnhinweis 282 bereitzustellen.
  • Wie es in 2 durch das Bezugszeichen 284 angedeutet ist, kann die Einrichtung 262 zum Untersuchen des verarbeiteten Signals mit der Einrichtung 114 zum Bereitstellen von den wenigstens zwei unterschiedlichen Testsignalen gekoppelt sein. Gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung können über die Koppelstrecke 284 beispielsweise Informationen über aktuell verwendete Testsignale für den In-Betrieb-Test ausgetauscht werden. Dabei kann die Einrichtung 262 zum Untersuchen des verarbeiteten Signals beispielsweise von der Einrichtung 114 zum Bereitstellen der wenigstens zwei unterschiedlichen Testsignale eine Information darüber empfangen, welches Testsignal der wenigstens zwei unterschiedlichen Testsignale gerade aktiv ist. Im Falle einer Entscheidung zum Nichtvorhandensein einer Testinformation von der Einrichtung 262 zum Untersuchen des verarbeiteten Signals kann die Einrichtung 262 zum Untersuchen der Einrichtung 114 zum Bereitstellen beispielsweise einen Testsignalwechsel anordnen, d. h. eine Durchführung bzw. Wiederholung des In-Betrieb-Tests mit einem anderen der wenigstens zwei zueinander unterschiedlichen Testsignale.
  • Der Fehlerhinweis 280 bzw. der Warnhinweis 282 kann einen Hinweis über eine Zuverlässigkeit des Signalpfades von der Sensorzelle 110 zur Auswertungsstelle 254 geben. Wenn die Testinformation korrekt über den Signalpfad übertragen wurde, kann mit hoher Wahrscheinlichkeit davon ausgegangen werden, dass auch die Messinformationen korrekt übertragen wurden. Wird die Testinformation in der Einrichtung 262 zum Untersuchen des verarbeiteten Signals nicht korrekt verifiziert, so wird mit den Hinweisen 280 bzw. 282 signalisiert, dass das Auswertesignal 272 möglicherweise nicht verlässlich ist.
  • Bei Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung wird, wenn nicht alle Testmuster, aber wenigstens eines der wenigstens zwei zueinander unterschiedlichen Testmuster einen Fehlerhinweis 280 verursacht, ein Warnhinweis 282 ausgegeben. Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann die Einrichtung 262 zum Untersuchen des verarbeiteten Signals eine Anzahl der Testmuster mit Fehlerdiagnose bereitstellen. Die dann benötigte Messzeit resultiert dabei aus der Multiplikation der benötigten Testzeit für ein Testmuster mit der Anzahl der verwendeten Testmuster, wenn die Testmuster sequentiell bereitgestellt werden.
  • Die Einrichtung 260 zum Verarbeiten des Sensorsignals oder des abgeleiteten Signals ist ausgebildet, um ansprechend auf das abgeleitete Signal 126 ein verarbeitetes Signal 270 und ein Auswertesignal bereitzustellen.
  • Die 3 bis 6 zeigen unterschiedliche Ausführungsbeispiele einer Sensoreinrichtung, die mit einer Auswertungseinrichtung verbunden ist. Die Sensoreinrichtung weist jeweils eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Sensorsignals und die Auswerteeinrichtung eine Vorrichtung zum In-Betrieb-Testen eines Signalpfades auf.
  • Eine in 3 gezeigte Vorrichtung 302 zum Erzeugen eines Sensorsignals weist eine Sensorzelle 110 in Form eines Sensors, eine Einrichtung 114 zum Bereitstellen von wenigstens zwei zueinander unterschiedlichen Testsignalen in Form einer Testsignalquelle, eine Einrichtung 116 zum Verändern des Sensorzellenausgangssignals und eine Einrichtung 118 zum Ausgeben des Sensorsignals auf einen Signalpfad 319 auf.
  • Wie anhand von 1 bereits beschrieben wurde, stellt die Einrichtung 114 zum Bereitstellen von wenigstens zwei unterschiedlichen Testsignalen eines oder eine Mehrzahl von den wenigstens zwei zueinander unterschiedlichen Testsignalen mit Testsignalinformationen gleichzeitig bereit, und die Sensorzelle 110 stellt ein Sensorzellenausgangssignal 122 bereit, das Informationen über eine erfasste physikalische Größe enthält. Ansprechend auf das Testsignal 120 und das Sensorzellenausgangssignal 122 stellt die Einrichtung 116 zum Verändern des Sensorzellenausgangssignals ein Sensorsignal 124 bereit. Ansprechend auf das Sensorsignal 124 stellt die Einrichtung 118 zum Ausgeben des Sensorsignals das Sensorsignal auf dem Signalpfad 319 bereit. In diesem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung weist der Signalpfad 319 eine Verstärkerkette oder einen Analog-Digital-Wandler, insbesondere einen Sigma-Delta-Wandler auf, die ein abgeleitetes Signal 126 bereitstellen.
  • In diesem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung bewirkt die Veränderungsvorschrift eine Einspeisung eines oder einer Mehrzahl der wenigstens zwei zueinander unterschiedlichen Testsignale 120 in das Sensorzellenausgangssignal 122. Die Veränderung wird in der Einrichtung 116 zum Verändern des Sensorzellenausgangssignals durchgeführt. Weist die Sensorzelle 110 eine resistive Messbrücke auf, so erfolgt die Veränderung durch das Einspeisen des Testsignals 120 in Form eines geschalteten Stroms in das Sensorzellenausgangsignal 122 in Form einer Ausgangsleitung der resistiven Messbrücke. Der geschaltete Strom bewirkt an Brückenwiderständen der Messbrücke eine Änderung der Brückenausgangsspannung. Das gleiche gilt für eine Sensorzelle 110 in Form einer Hallsensorzelle, die eine Hallplatte aufweist. Das Testsignal 120 ist in diesem Ausführungsbeispiel über seine Stromstärke definiert. Die Einrichtung 116 zum Verändern des Sensorzellenausgangssignals ist ein Knotenpunkt des Sensorzellenausgangssignals 122 und des Testsignals 120.
  • Die Vorrichtung 252 zum In-Betrieb-Testen des Signalpfades 319 von einer Sensorzelle 110 zu einer Auswertungsstelle 262 weist entsprechend dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel eine Einrichtung 260 zum Verarbeiten des Sensorsignals oder des von dem Sensorsignal abgeleiteten Signals in Form einer Signaltrennungseinrichtung und eine Einrichtung 262 zum Untersuchen des verarbeiteten Signals in Form einer Testsignalauswertungseinrichtung auf. Die Einrichtung 260 zum Verarbeiten des Sensorsignals ist ausgebildet, um das abgeleitete Sensorsignal 126 zu erfassen und ansprechend auf das abgeleitete Sensorsignal 126 ein verarbeitetes Signal 270 und ein Auswertesignal 272, welches im Idealfall dem Sensorzellenausgangssignal 122 entspricht, bereitzustellen. Das Auswertesignal 272 enthält daher die Information über die von der Sensorzelle 110 erfasste physikalische Größe und leitet diese an eine Auswertestelle (nicht gezeigt) weiter. Die Einrichtung 262 zum Untersuchen des verarbeiteten Signals 270 hinsichtlich eines Vorhandenseins oder Nichtvorhandenseins von Informationen eines oder einer Mehrzahl von Testsignalen der wenigstens zwei zueinander unterschiedlichen Testsignale ist ausgebildet, um im Falle eines Nichtvorhandenseins von Informationen des Testsignals 120 einen Fehlerhinweis 280 bzw. einen Warnhinweis 282 bereitzustellen.
  • Wie im Vorhergehenden bereits beschrieben wurde, kann die Einrichtung 262 zum Untersuchen optional mit der Testsignalquelle 114 gekoppelt sein. Über das Koppelsignal 284a kann gemäß Ausführungsbeispielen die Einrichtung 262 zum Untersuchen der Testsignalquelle 114 signalisieren, dass ein Testsignalwechsel stattfinden soll. Über das Koppelsignal 284b kann die Einrichtung zum Bereitstellen 114 der Einrichtung 262 zum Untersuchen Informationen über das von der Einrichtung 114 aktuell benutzte Testsignal bereitstellen.
  • Gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung kann das Auswertesignal 272 optional mit der Einrichtung 114 zum Bereitstellen von wenigstens zwei unterschiedlichen Testsignalen gekoppelt sein, was durch Bezugszeichen 386 angedeutet ist. Dies kann insbesondere dann vorteilhaft sein, wenn ein Testmuster von der Einrichtung 114 zum Bereitstellen anhand eines Wertes oder eines Wertebereichs des Auswertesignals 272 bereitgestellt wird. Abhängig von einem Schätzwert für einen nächsten Wert des Auswertesignals 272 kann dann für eine nächste Messung ein Testmuster bzw. ein Testsignal aus der Mehrzahl von zueinander unterschiedlichen Testsignalen ausgewählt werden, das für den entsprechenden Wert bzw. Wertebereich potentiell erfolgreich eingesetzt werden kann.
  • Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung kann das Sensorzellenausgangssignal 122 optional mit der Einrichtung 114 zum Bereitstellen von wenigstens zwei unterschiedlichen Testsignalen gekoppelt sein, was durch Bezugszeichen 388 angedeutet ist. Dies kann insbesondere dann vorteilhaft sein, wenn ein Testmuster von der Einrichtung 114 zum Bereitstellen anhand eines Wertes oder Wertebereichs des Sensorzellenausgangssignals 122 bereitgestellt wird. Abhängig von einem Schätzwert für einen nächsten Wert des Sensorzellenausgangssignals 122 kann dann für eine nächste Messung ein Testmuster bzw. ein Testsignal aus der Mehrzahl von zueinander unterschiedlichen Testsignalen ausgewählt werden, das für den entsprechenden Wert bzw. Wertebereich potentiell erfolgreich eingesetzt werden kann.
  • Der Aufbau und die Funktion der in 3–6 gezeigten Vorrichtung 252 zum In-Betrieb-Testen eines Signalpfades entspricht dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel und ist im Folgenden nicht näher erläutert.
  • 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 302a zum Erzeugen eines Sensorsignals. Das in 4 gezeigte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Anmeldung unterscheidet sich von dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel in der Ausführung der Einrichtung 116 zum Verändern des Sensorzellenausgangssignals. Alle anderen Elemente sind unverändert und weisen die gleichen Bezugszeichen wie in 3 auf. Die Einrichtung 116 zum Verändern des Sensorzellenausgangssignals ist in diesem Ausführungsbeispiel in Form eines Mischers realisiert. Die Einrichtung 116 zum Verändern ist ausgebildet, um zu dem Sensorzellenausgangssignal 122 ein oder eine Mehrzahl der wenigstens zwei zueinander unterschiedlichen Testsignale hinzuzuaddieren oder aufzumodulieren. Dies kann durch einen additiven oder multiplikativen Testsignaleingang ausgeführt werden.
  • In 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 302b zum Erzeugen eines Sensorsignals gezeigt. Die Sensorzelle 110 ist in diesem Ausführungsbeispiel in eine Sensorschaltung integriert, die zusätzlich eine Einrichtung 116 zum Verändern des Sensorzellenausgangssignals aufweist. Die übrigen gezeigten Elemente entsprechen denen aus den 3 und 4, sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden im Folgenden nicht näher erläutert.
  • Die Einrichtung 116 zum Verändern des Sensorzellenausgangssignals weist eine Sensoranregungsspannung (nicht gezeigt) auf und ist ausgebildet, um ansprechend auf das Sensorzellenausgangssignal (nicht gezeigt) der Sensorzelle 110, basierend auf der Sensoranregungsspannung, das Sensorsignal 124 bereitzustellen. Die Einrichtung 116 zum Verändern des Sensorzellenausgangssignals ist zusätzlich ausgebildet, um basierend auf einem oder einer Mehrzahl der wenigstens zwei zueinander unterschiedlichen Testsignale 120 eine Änderung der Sensoranregungsspannung durchzuführen. Auf diese Weise hängt das Sensorsignal 124 sowohl von dem Sensorzellenausgangssignal als auch von einem oder einer Mehrzahl der wenigstens zwei zueinander unterschiedlichen Testsignale 120 ab.
  • 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 302c zum Erzeugen eines Sensorsignals. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Sensorzelle 110 in einer Sensorschaltung angeordnet, die zusätzlich eine Einrichtung 116 zum Verändern des Sensorzellenausgangssignals in Form eines schaltbaren Netzwerks aufweist. Alle anderen gezeigten Elemente entsprechen den 3–5, sind mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und im Folgenden nicht näher erläutert.
  • Die Einrichtung 116 zum Verändern des Sensorzellenausgangssignals ist ausgebildet, um ansprechend auf ein oder eine Mehrzahl der wenigstens zwei zueinander unterschiedlichen Testsignale 120 eine Sensorkonfiguration der Sensorschaltung zu verändern. Weist die Sensorschaltung 614 eine kapazitive oder eine resistive Messbrücke auf, in der die Sensorzelle 110 angeordnet ist, so kann die Veränderungsvorschrift der Einrichtung 116 zum Verändern des Sensorzellenausgangssignals ein Zu- bzw. Abschalten von Kondensatoren oder Widerständen in Abhängigkeit von einem oder einer Mehrzahl der wenigstens zwei zueinander unterschiedlichen Testsignale sein. Auf diese Weise wird das Sensorzellenausgangssignal (nicht gezeigt), das Informationen über eine zu erfassende physikalische Größe enthält, mit Testsignalinformationen kombiniert und als Sensorsignal 124 bereitgestellt.
  • Eine die 1–6 zusammenfassende Sensorvorrichtung ist schematisch durch ein Blockdiagramm in 7 gezeigt. Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst die Einrichtung 114 zum Bereitstellen von wenigstens zwei zueinander unterschiedlichen Testsignalen einen Testsignalgenerator 714a, der mit einer Auswahleinrichtung 714b gekoppelt ist. Die Einrichtung 714b zum Auswählen der wenigstens zwei zueinander unterschiedlichen Testsignale weist gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung einen Testmusterspeicher auf, in dem n Testmuster bzw. Merkmale von Testmustern gespeichert sind.
  • Die gespeicherten n Testmuster können gemäß einer Testvorschrift, die im Nachfolgenden noch näher erläutert wird, ausgewählt werden. Die Einrichtung 714b zum Auswählen einer der wenigstens zwei unterschiedlichen Testsignale übermittelt eines oder eine Mehrzahl der wenigstens zwei unterschiedlichen Testsignale an den Testsignalgenerator 714a, um das Testsignal 120 auszugeben, welches durch einen Überlagerungsmechanismus der Einrichtung 116 zum Verändern des Sensorzellenausgangssignals mit dem Sensorzellenausgangssignal 122 zu dem Sensorsignal 124 kombiniert wird.
  • Das Sensorsignal 124 bildet den Eingang der Einrichtung 118 zum Ausgeben des Sensorsignals oder eines davon abgeleiteten Signals, wobei die Einrichtung 118 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung den Signalpfad 319 mit einem Sigma-Delta-Wandler, insbesondere einem Sigma-Delta-Modulator zweiter Ordnung, umfasst. An einem Knoten bzw. der Einrichtung zum Verarbeiten des abgeleiteten Signals 260 wird das abgeleitete Signal 126 einem Signalauswerteblock 254 zugeführt, um das Auswertesignal 272 zu erhalten, das über eine Koppelstrecke 386 optional mit der Einrichtung 114 zum Bereitstellen der wenigstens zwei zueinander unterschiedlichen Testsignale gekoppelt ist.
  • Ein zweiter dem Knoten entspringender Zweig des abgeleiteten Signals 126 wird, wie im Vorhergehenden bereits beschrieben, der Einrichtung 262 zum Untersuchen des verarbeiteten Signals zugeführt. Dabei weist in dem in 7 gezeigten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung die Einrichtung 262 zum Untersuchen einen Demodulator 762a auf, wobei an einem ersten Eingang des Demodulators 762a das abgeleitete Signal 126 und an einem zweiten Eingang das Testsignal 120 anliegt. Der Demodulator stellt ein sog. Matched-Filter für ein oder eine Mehrzahl der wenigstens zwei zueinander unterschiedlichen Testsignale 120 dar. Am Ausgang des Demodulators liegt das verarbeitete Signal 270 an, welches die Testinformationen enthält.
  • Das verarbeitete Signal 270 wird der Einrichtung 262 zum Untersuchen des verarbeiteten Signals zugeführt, wobei gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung die Einrichtung 262 zum Untersuchen eine Testauswertung 762b und eine erweiterte Testauswertung 762c aufweist. In der Testauswertung 762b wird beispielsweise das demodulierte bzw. verarbeitete Signal 270 tiefpassgefiltert, um ein Ähnlichkeitsmaß zwischen dem abgeleiteten Signal 126 und dem Testsignal 120 zu bekommen.
  • Gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung kann dieses Ähnlichkeitsmaß als Testresultat der erweiterten Testauswertung 762c zugeführt werden, um beispielsweise zu entscheiden, ob das Ähnlichkeitsmaß ausreichend für eine positive Testauswertung ist, oder im Fall eines zu geringen Ähnlichkeitsmaßes ein Warnsignal 282 bzw. Fehlersignal 280 ausgegeben wird. Dazu ist die Einrichtung 262 in der in 7 dargestellten Weise über die Koppelstrecken 284a, b mit der Einrichtung 114 zum Bereitstellen der wenigstens zwei zueinander unterschiedlichen Testsignale gekoppelt, um der Einrichtung 114 einerseits einen Testmusterwechsel signalisieren zu können und andererseits von der Einrichtung 114 eine Information über das aktuell verwendete Testmuster zu erhalten.
  • Betrachtet man ein einzelnes Testsignal der wenigstens zwei zueinander unterschiedlichen Testsignale, so kann es dazu kommen, dass in Verbindung mit Sigma-Delta-Modulatoren zweiter Ordnung im Signalpfad Wertebereiche existieren, in denen eine Sicherheit einer Fehlerdetektion deutlich abnimmt. Dieser Zusammenhang ist in den nachfolgenden 8a und 8b gezeigt.
  • 8a zeigt eine Statistik von einem gemäß 7 mit einer bestimmten Testsequenz demodulierten Sensorsignal 126, wobei das demodulierte Signal 270 anschließend noch einem Tiefpassfilter in der Testauswertung 762b, insbesondere einem Dezimationstiefpassfilter, zugeführt wird. Auf der y-Achse des in 8a gezeigten Graphen ist der Ausgang des Dezimationstiefpassfilters über dem Wertebereich des Sensorzellenausgangssignals aufgetragen. Der Wert des Signals am Ausgang des Dezimationstiefpassfilters der Einrichtung 262 zum Untersuchen ist ein Maß für die Ähnlichkeit zwischen dem Testsignal und dem Sensorsignal bzw. abgeleiteten Signal 126, welches neben den Messinformationen auch die Testinformationen enthält. Der relevante Bereich, in dem sich die Sensorausgangssignale befinden können, ist hier auf –20.000 bis +20.000 begrenzt. Außerhalb dieses Bereichs sind die gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung im Signalpfad verwendeten Sigma-Delta-Modulatoren übersteuert, was in der Einrichtung 262 zum Untersuchen des verarbeiteten Signals 270 sicher zu einem Fehler führt, der aber nicht durch die Testfunktion abgedeckt werden muss.
  • Innerhalb des in 8a angedeuteten Rechtecks können große Teile des Wertebereichs des Sensorausgangssignals durch die Testfunktionalität abgesichert werden, wenn z. B. geprüft wird, ob der Testausgang bzw. der Ausgang des beschriebenen Dezimationstiefpassfilters einen Wert beispielsweise über 50 liefert. Lediglich an wenigen mit Bezugszeichen 802, 804 und 806 gekennzeichneten Einzelpunkten bzw. Wertebereichen versagt dieses Kriterium.
  • Wiederholt man den In-Betrieb-Test mit einem anderen Testmuster, so ergibt sich eine Veränderung des Testresultats, wobei sich die Punkte mit einer schlechten Testrelevanz an anderen Stellen des Wertebereichs befinden können. Dieser Sachverhalt ist in 8b dargestellt, wobei hier an den mit Bezugszeichen 808, 810, 812, 814 und 816 gekennzeichneten Einzelpunkten bzw. Wertebereichen das Testkriterium (Dezimationstiefpassausgangssignal > 50) versagt.
  • Diese Beobachtung lässt sich dadurch erklären, dass ein in dem Signalpfad verwendeter Sigma-Delta-Modulator zweiter Ordnung bei bestimmten Eingangssignalen, d. h. Sensorsignalen 124, mit erhöhter Wahrscheinlichkeit typische Bitfolgen liefert, die für die in den 8a, b markierten Wertebereiche des Sensorzellenausgangssignals 122 Ähnlichkeit mit den jeweils verwendeten Testmustern 120 aufweisen. Ein deterministisches Testmuster wird also mit einem zufälligen Muster, das aus der Rauschformung des Sigma-Delta-Modulators resultiert, überlagert. Bei einem rein deterministischen Testsignal in dem Sensorsignal 126 ist die Phasenlage des Testsignals synchron zu dem demodulierten Signal bzw. verarbeiteten Signal 270 und das Testergebnis ist in diesem Fall positiv. Bei den von dem Sigma-Delta-Modulator erzeugten Mustern in dem Sensorsignal 126 variiert jedoch im Allgemeinen die Phasenlage und die Testresultate können trotz Anwesenheit einer Testsequenz in dem Sensorsignal 126 über einen breiten Bereich streuen, was in den 8a, b gezeigt ist. Die Rauschformungsfunktionalität eines Sigma-Delta-Modulators wirkt an den in 8a, b markierten Wertebereichen sozusagen als Filter für ein Testsignal 120, welches in diesen Fällen in Kombination mit dem Sensorausgangssignal 122 eine relativ große Korrelation mit dem Quantisierungsrauschen des Sigma-Delta-Modulators aufweist. Daher steigt die Varianz der Testresultate an den kritischen Punkten des Wertebereichs massiv an, was die Selektivität des Selbsttests für diese kritischen Punkte erheblich verschlechtert. Für ein anderes Testmuster muss dies nicht notwendigerweise der Fall sein.
  • Daher bedient sich das erfindungsgemäße Konzept einer Einrichtung 114 zum Bereitstellen von wenigstens zwei unterschiedlichen Testsignalen, mit deren Hilfe der gesamte Testbereich bzw. Sensorausgangssignalbereich sicher abgeprüft werden kann. Dazu weist die Einrichtung 114 zum Bereitstellen gemäß Ausführungsbeispielen eine Steuereinheit bzw. eine Auswahleinrichtung auf, die die Auswahl der wenigstens zwei unterschiedlichen Testmuster bevorzugt so gestaltet, dass eine möglichst kurze Zeit bis zur Erkennung oder zum Ausschluss eines möglichen Fehlers vergeht. Basierend auf dem Testergebnis und dem Ausgang des eigentlichen Signalpfades, d. h. basierend auf dem Auswertesignal 272, wird gemäß Ausführungsbeispielen eine Entscheidung getroffen, ob eine Warnung 282 oder eine Fehlermeldung 280 abgegeben wird und ob zusätzliche Tests mit einem alternativen Testmuster durchgeführt werden sollen, um eine mögliche Fehlerindikation auf der Basis vorheriger Tests zu bestätigen oder zu widerlegen.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung können die wenigstens zwei zueinander unterschiedlichen Testmuster sequentiell bereitgestellt werden. Die Auswertung kann dann derart erfolgen, dass ein Fehler beispielsweise nur dann diagnostiziert wird, wenn sämtliche Testmuster der wenigstens zwei unterschiedlichen Testsignale eine Fehlerdiagnose liefern.
  • Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann eine Warnung 282 ausgegeben werden, wenn nicht alle, aber wenigstens eines der wenigstens zwei unterschiedlichen Testsignale eine Fehlerdiagnose liefert. Alternativ kann auch eine Anzahl der Testsignale mit Fehlerdiagnose übermittelt werden. Die Messzeit ist dabei direkt proportional zu der Anzahl der verwendeten Testsignale.
  • Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung kann die Einrichtung zum Bereitstellen orthogonale Testmuster gleichzeitig überlagert bereitstellen. Dies kann mittels eines Multiplexverfahrens, wie beispielsweise eines CDMA-, FDMA- oder TDMA-Verfahrens geschehen. Diese Ausführungsformen bieten den Vorteil, dass die Messzeit zumindest nicht wesentlich verlängert wird und die Fehlerdiagnose schnellstmöglich erfolgt. Allerdings wird dazu eine Vervielfachung der erforderlichen Hardware benötigt und mit jedem Testmuster 120, das zum Sensorausgangssignal 122 hinzuaddiert wird, wird der Signalhub reduziert.
  • Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird ein Testmuster nur dann gewechselt, wenn von der Einrichtung 262 zum Untersuchen für dieses Testmuster ein potentieller Fehler detektiert wird. Damit kann die Zeit bis zur ersten Möglichkeit, eine Diagnose zu liefern, gegenüber der oben beschriebenen sequentiellen Bereitstellung sämtlicher Testmuster verkürzt werden. Gegebenenfalls kann auch nur eine Warnung an eine nächst höhere Instanz in einer Signalverarbeitungskette signalisiert werden. Ist der Test mit dem aktuellen Muster erfolgreich, wird gemäß dem Ausführungsbeispiel mit dem gleichen Muster weiter getestet. Wird hingegen ein Fehler durch ein oder mehrere weitere Testmuster der wenigstens zwei zueinander unterschiedlichen Testmuster bestätigt, wird die Warnung 282 durch eine Fehlermeldung 280 ersetzt. Alternativ kann auch eine Fehlerwahrscheinlichkeit übermittelt werden, die mit jeder Bestätigung des Fehlers durch ein weiteres Testmuster inkrementiert wird. Falls ein weiteres Testmuster den Fehler nicht bestätigt, handelt es sich um eine lokale Schwachstelle des Testmusters mit Fehlerwarnung, die Warnung kann aufgehoben werden und das Monitoring bzw. der In-Betrieb-Test wird mit dem neuen Testmuster fortgesetzt, da davon ausgegangen werden kann, dass das neue Testmuster für den Wertebereich des augenblicklichen Sensorausgangssignals 122 bzw. des Auswertesignals 272 besser geeignet ist.
  • Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann eine Zuordnung eines geeigneten Testmusters 120 zu einem Wert oder einem Wertebereich des Sensorzellenausgangssignals 122 bzw. des Auswertesignals 272 erfolgen, da, wie im Vorhergehenden bereits beschrieben wurde, eine Kreuzkorrelation der Testmuster 120 mit dem abgeleiteten Signal bzw. dem Ausgangssignal 126 des Sigma-Delta-Modulators eine Abhängigkeit vom Eingangswert des Sigma-Delta-Modulators aufweist. Die Zuordnung kann beispielsweise abhängig von einem Schätzwert für einen nächsten Signalausgangswert 272 oder einem Schätzwert für einen nächsten Sensorausgangssignalwert 122 erfolgen. Abhängig von dem Schätzwert für den nächsten Signalausgangswert kann dann für die nächste Messung ein Testmuster ausgewählt werden, das wahrscheinlich erfolgreich eingesetzt werden kann.
  • Kreuzkorrelationen zwischen verschiedenen Testsignalen 120 und durch einen Sigma-Delta-Modulator abgeleitete Sensorsignale 126 sind in der nachfolgenden 9 gezeigt.
  • 9 zeigt im oberen Teil eine Mehrzahl von zueinander unterschiedlichen Testsignalen 900 bis 940 gleicher Länge (je 84 Samples). Weiterhin zeigt 9 im unteren Teil für jedes dieser Testmuster Simulationen von Kreuzkorrelation 950 bis 990 mit einem normierten Ausgangssignal eines Sigma-Delta-Modulators zweiter Ordnung.
  • Die mit Bezugszeichen 950 gekennzeichnete Kreuzkorrelation stellt die Kreuzkorrelation zwischen der Testsequenz 900 und dem sigma-delta-modulierten Sensorsignal 126 in seinem gesamten Wertebereich (–1 bis +1) dar. Entsprechend bezeichnet die mit Bezugszeichen 960 gekennzeichnete Kreuzkorrelation die Kreuzkorrelation des Testsignals 910 mit dem sigma-delta-modulierten Sensorsignal 126. Auf dieselbe Art und Weise korrespondieren die Testsequenzen 920, 930 und 940 jeweils mit den Kreuzkorrelationen 970, 980 und 990.
  • Die in 9 dargestellten Kreuzkorrelationen kommen dadurch zustande, dass in 7 das Testsignal 120 beispielsweise von der Einrichtung 116 zum Verändern des Sensorzellenausgangssignals abgekoppelt wird und lediglich dem Demodulator 762a bereitgestellt wird. Somit weist das am ersten Eingang des Demodulators 762a anliegende abgeleitete Signal 126 lediglich Messinformationen von einer Sensorzelle auf.
  • Bei den in 9 gezeigten Kreuzkorrelationen 950 bis 990 sind Bereiche erkennbar, bei denen die Varianz der Kreuzkorrelation jeweils zunimmt. Diese Bereiche sind insbesondere für die Kreuzkorrelationen 950 und 960 markant und durch Kreise gekennzeichnet. Betrachtet man die Kreuzkorrelation 950, so ist zu erkennen, dass in einem Wertebereich bei ca. ±0,72 die Varianz der Kreuzkorrelation deutlich zunimmt. Das bedeutet, dass für den Wertebereich um ±0,72 des sigma-delta-modulierten Sensorsignals 126 das Testsignal 900 weniger gut geeignet ist. Besser geeignet ist für diesen Wertebereich beispielsweise das Testsignal 910, da es für den Wertebereich bei ±0,72 des sigma-delta-modulierten Sensorsignals 126 keine erhöhte Varianz der Kreuzkorrelation aufweist. Für Testsignal 910 liegt der Bereich der erhöhten Varianz vielmehr bei einem Wertebereich des sigma-delta-modulierten Sensorsignals 126 von Ca. ±0,65.
  • Wird also beispielsweise für einen In-Betrieb-Test das Testsignal 900 verwendet und kann durch eine Schätzung ein zukünftiger normierter bzw. sigma-delta-modulierter Sensorausgangssignalwert von ca. ±0,72 geschätzt werden, so ist es gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung vorteilhaft, beispielsweise von Testsignal 900 auf Testsignal 910 (oder ein anderes) zu wechseln, um einen erfolgreichen In-Betrieb-Test zu gewährleisten.
  • Die Kreuzkorrelationen 950 bis 990 zeigen also, dass sich allein durch Kombination der ersten beiden extrem einfachen Testmuster 900 und 910 eine wesentliche Verringerung der maximalen Kreuzkorrelation ergibt und damit die Selektivität des Selbsttests erheblich gesteigert werden kann. Mit zunehmender Anzahl von Testmustern lassen sich weitere Verbesserungen erreichen.
  • Da Sigma-Delta-Wandler typischerweise mit sehr hohen Überabtastraten betrieben werden, kann im einfachen Fall angenommen werden, dass sich ein Ausgangswert eines Sigma-Delta-Wandlers zwischen zwei aufeinander folgenden Abtastwerten nicht wesentlich verändert und der vorherige Ausgangswert kann daher als Schätzwert herangezogen werden. Bezieht man beispielsweise den vorletzten Ausgangswert zusätzlich mit ein, kann auch die voraussichtliche Änderung zwischen zwei aufeinander folgenden Ausgangswerten bestimmt werden (Differenz der beiden Werte als Schätzwert für die erste Ableitung) und der Schätzwert entsprechend durch nochmalige Addition der Differenz korrigiert werden. Mit einer zunehmenden Anzahl vergangener Messwerte können auch höhere Ableitungen geschätzt werden und in die Berechnung des voraussichtlich nächsten Werts einbezogen werden. Sind weiterhin zusätzliche Informationen über einen Signalverlauf des Sensorzellenausgangssignals 122 bekannt (beispielsweise sinusförmige Signalform mit nur langsam veränderlicher Frequenz), lassen sich daraus gemäß Ausführungsbeispielen auch präzisere Schätzverfahren ableiten. Beispielsweise kann die Frequenz des Sinus bestimmt werden und für die nächste Messung ein sehr genauer Schätzwert des Sensorzellenausgangssignals 122 bestimmt werden.
  • Gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung kann die Zuordnung eines geeigneten Testsignals zu einem Wert oder einem Wertebereich des Sensorzellenausgangssignals 122 von vornherein vorgegeben sein, beispielsweise auf Basis von Simulationen der Kreuzkorrelation verschiedener Testmuster 120 mit dem sigma-delta-modulierten Sensorsignal 126, wie es beispielhaft in 9 gezeigt ist. Dabei ist zu beachten, dass die Bereiche mit beispielsweise größerer Varianz durch Streuungen von Parametern des Sigma-Delta-Modulatoren (Offset, Gain-Fehler) verschoben werden können.
  • Daher ist es empfehlenswert, die Zuordnung durch einen Lernvorgang vorzunehmen. Dieser Lernvorgang kann gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit einem Wechsel eines Testsignals 120 bei einem potentiellen Fehler realisiert werden, wie es im Vorhergehenden bereits beschrieben wurde. Bei Versagen eines Testmusters, welches nicht durch die anderen der wenigstens zwei zueinander unterschiedlichen Testmuster bestätigt wird, kann gemäß Ausführungsbeispielen abgespeichert werden, dass dieses Testmuster im Bereich des entsprechenden Sensorzellenausgangssignalwertes ungeeignet ist. Dann kann bei Wiederauftreten des Signalwertes der unnötige Test mit diesem Muster vermieden werden. Dieser Lernvorgang kann beispielsweise sowohl in der Fertigung (während des Tests oder einer Kalibrierung) erfolgen, als auch während des Betriebs in der Anwendung durchgeführt werden.
  • Die 10–11 zeigen weitere Ausführungsbeispiele einer Sensoreinrichtung, die mit einer Auswerteeinrichtung gekoppelt ist. Die Sensoreinrichtung weist jeweils eine Vorrichtung 102 zum Erzeugen eines Sensorsignals auf und die Auswerteeinrichtung weist jeweils eine Vorrichtung 252 zum In-Betrieb-Testen eines Signalpfades auf.
  • 10 zeigt eine Sensoreinrichtung, die eine Vorrichtung 102 zum Erzeugen eines Sensorsignals sowie eine Mehrzahl von Sensorzellen 110 aufweist. Die Vorrichtung 102 zum Erzeugen eines Sensorsignals weist eine Sensorschaltung 710c, eine Einrichtung 114 zum Bereitstellen von wenigstens zwei zueinander unterschiedlichen Testsignalen, zwei Einrichtungen 116 zum Verändern des Sensorzellenausgangssignals und eine Einrichtung 118 zum Ausgeben des Sensorsignals auf. Ein Testsignal 120 der wenigstens zwei zueinander unterschiedlichen Testsignale ist mit den Einrichtungen 116 zum Verändern des Sensorzellenausgangssignals verbunden. Ansprechend auf das Testsignal 120 von wenigstens zwei zueinander unterschiedlichen Testsignalen stellen die Einrichtungen 116 zum Verändern des Sensorzellenausgangssignals ein additives Signal 1021 bereit und speisen dieses in das Sensorzellenausgangssignal 122 der Sensorschaltung 110 ein, um das Sensorsignal 124 zu erhalten. Das Sensorsignal 124 ist mit der Einrichtung 118 zum Ausgeben des Sensorsignals verbunden. Die Einrichtung 118 zum Ausgeben des Sensorsignals ist ausgebildet, um das abgeleitete Signal 126 bereitzustellen. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Einrichtung 118 zum Ausgeben des Sensorsignals ein Analog-Digital-Wandler, insbesondere in Sigma-Delta-Wandler zweiter Ordnung. Der Analog-Digital-Wandler 118 stellt einen Signalpfad dar, der durch den In-Betrieb-Test überwacht wird.
  • In diesem Ausführungsbeispiel sind die Sensorzellen 110 oberflächenmechanische kapazitive Sensoren, die zusammen mit oberflächenmikromechanischen Referenzkondensatoren 1038 in einer kapazitiven Drucksensormessbrücke angeordnet sind. Die Messbrücke weist jeweils zwei Sensorzellen 110 und zwei Referenzkondensatoren 1038 auf. Die Messbrücke ist über taktgesteuerte Umschalter 1032, die mit einem ersten und einem zweiten Takt angesteuert werden, mit einer Referenzspannung 1030 verbunden. Das Umschalten der Referenzspannung 1030 durch die taktgesteuerten Umschalter 1032 bewirkt ein taktgesteuertes Umladen der kapazitiven Drucksensormessbrücke. Die Einrichtungen 116 zum Verändern des Sensorzellenausgangssignals weisen ebenfalls jeweils eine Referenzspannung 1030 und einen taktgesteuerten Umschalter 1032 auf. Zusätzlich weisen sie jeweils einen Modulator 1036 und einen Kondensator 1039 auf. Die taktgesteuerten Umschalter 1032 erzeugen durch Umpolen der Referenzspannung eine Eingangsspannung 1030. Das Umpolen wird über die Modulatoren 1036 ausgeführt, die mit der Referenzspannung 1030 sowie wenigstens einem Testsignal 120 der Mehrzahl zueinander unterschiedlicher Testsignale gekoppelt sind.
  • Die Steuerung des Umpolvorgangs erfolgt durch das wenigstens eine Testsignal 120 der Mehrzahl zueinander unterschiedlicher Testsignale, das in der Einrichtung 114 zum Bereitstellen von wenigstens zwei zueinander unterschiedlichen Testsignalen, die in diesem Ausführungsbeispiel ein Testpatterngenerator mit mehreren Testmustern ist, erzeugt wird. Ein Kondensator 1039 ist mit den Umschalter 1032 verbunden. Die von dem Umschalter 1032 erzeugte Eingangsspannung bewirkt ein Umladen des Kondensators. Als Folge dessen weist das additive Signal 1021 ein Testmuster auf, das von dem Testsignal 120 abhängt. Ein Testmuster der Mehrzahl von unterschiedlichen Testmustern ist bevorzugterweise mittelwertfrei und von einer Frequenz, die deutlich über den Sensorzellenausgangssignalfrequenzen liegt. Das additive Signal 1021 wird in der Einrichtung 116 zum Verändern des Sensorzellenausgangssignals in das Sensorzellenausgangssignal eingespeist. Das daraus entstehende Sensorsignal 124 wird von der Einrichtung 118 zum Ausgeben des Sensorsignals erfasst. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Einrichtung 118 zum Ausgeben des Sensorsignals ein Sigma-Delta-Wandler, der aus dem Sensorsignal 124 das abgeleitete Signal 126 erzeugt.
  • Alternativ zu dem Testpatterngenerator 114 kann das additive Signal 1021 direkt mit einer Spannungsquelle erzeugt werden, die mit den vorgeschalteten Schaltern 1032 und den Kondensatoren 1039 abgetastet wird. Alternativ zum direkten Einspeisen des additiven Signals 1021 in das Sensorzellenausgangssignal 122 kann der Sigma-Delta-Wandler bzw. der Analog-Digital-Wandler auch einen zusätzlichen Addiereingang aufweisen, indem das additive Signal 1021 additiv eingespeist wird. In einer weiteren möglichen Variante ist dem Sigma-Delta-Wandler bzw. dem Analog-Digital-Wandler ein Summierverstärker vorgeschaltet, in den ein Testsignal der Mehrzahl von zueinander unterschiedlichen Testsignalen eingespeist wird.
  • Alternativ zu der kapazitiven Messbrücke, bestehend aus den oberflächenmikromechanischen kapazitiven Sensoren 110 und den oberflächenmechanischen Referenzkondensatoren 1038 sowie alternativ zu den Kondensatoren 1039 zur Erzeugung des additiven Signals 1021 kann äquivalent auch eine resistive Messbrücke oder eine Hallsonde in Verbindung mit Widerständen zur Erzeugung des additiven Signals herangezogen werden. Bei einer resistiven Messbrücke oder Hallsonde kann anstelle der schaltbaren Messwiderstände ein additives Signal erzeugt werden, indem mit Hilfe von Stromquellen ein Teststimulus als Stromsignal in die Sensorzellenausgangssignale eingespeist wird.
  • 10 zeigt außerdem eine Auswerteeinrichtung, die mit der Sensoreinrichtung gekoppelt ist und eine Vorrichtung 252 zum In-Betrieb-Testen aufweist. Die Vorrichtung 252 zum In-Betrieb-Testen weist eine Einrichtung 260 zum Verarbeiten des Sensorsignals und eine Einrichtung 262 zum Untersuchen des verarbeiteten Signals auf. Die Einrichtung 260 zum Verarbeiten des Sensorsignals ist mit dem abgeleiteten Signal 126 verbunden. Ansprechend auf das abgeleitete Signal 126 stellt die Einrichtung 260 zum Untersuchen des verarbeiteten Signals ein verarbeitetes Signal 270 und ein Auswertesignal 272 bereit. Die Einrichtung 262 zum Untersuchen des verarbeiteten Signals ist mit dem verarbeiteten Signal 270 und in diesem Ausführungsbeispiel auch mit der Einrichtung 114 zum Bereitstellen von wenigstens zwei unterschiedlichen Testsignalen verbunden. Ansprechend auf das verarbeitete Signal 270 und das Testsignal 120 stellt die Einrichtung 262 zum Untersuchen des verarbeiteten Signals einen Fehlerhinweis 280 bzw. einen Warnhinweis 282 bereit.
  • Die Einrichtung 260 zum Verarbeiten des Sensorsignals oder des abgeleiteten Signals weist einen Tiefpassfilter 1050 und einen Bandpassfilter 1052 auf. Sowohl der Tiefpassfilter 1050 als auch der Bandpassfilter 1052 sind mit dem abgeleiteten Signal 126 verbunden. Da das additive Signal 1021, das die Testinformationen des Testsignals 120 enthält, eine deutlich höhere Frequenz als das Sensorzellenausgangssignal 122 aufweist, kann mit dem Tiefpassfilter 1050 der Informationsanteil des Testsignals 120 an dem abgeleiteten Signal 126 ausgeblendet werden. Das resultierende Auswertesignal 272 enthält die Messinformationen der Sensorzellenausgangssignale 122 an dem abgeleiteten Signal 126. Das Auswertesignal 272 wird zu einer Auswertungsstelle (in 10 und 11 nicht gezeigt) weitergeleitet. Der Testinformationsanteil des abgeleiteten Signals 126 wird mit dem Bandpassfilter 1052 isoliert und als verarbeitetes Signal 270 an die Einrichtung 262 zum Untersuchen des verarbeiteten Signals weitergeleitet.
  • Die Einrichtung 262 zum Untersuchen des verarbeiteten Signals weist einen Demodulator 762a, einen Tiefpassfilter 1062 und eine Vergleichseinrichtung 1064 in Form eines Komparators auf. Zunächst wird das verarbeitete Signal 270 in dem Demodulator 762a mit dem Testsignal 120 kohärent demoduliert. Ein entstehendes demoduliertes Signal 1066 wird anschließend in dem Tiefpassfilter 1062 tiefpassgefiltert, um ein Signal-Rausch-Leistungsverhältnis zu verbessern. Das tiefpassgefilterte Signal 1068 sowie ein einstellbares Schwellwertsignal 1070 wird von der Vergleichseinrichtung 1064 als Eingangwerte erfasst. Die Vergleichseinrichtung 1064 vergleicht das tiefpassgefilterte Signal 1068 auf Einhaltung eines Mindestwertes, der durch das Schwellwertsignal 1070 bestimmt ist. Wird dieser Wert unterschritten, so war die Testinformation eines gerade aktiven Testsignals nicht mehr in dem abgeleiteten Signal 126 enthalten und die Einrichtung 262 zum Untersuchen des verarbeiteten Signals signalisiert eine Warnung über den Warnhinweis 282 bzw. einen Fehler über den Fehlerhinweis 280. Ferner kann, wie im Vorhergehenden bereits beschrieben wurde, der Einrichtung 114 zum Bereitstellen von wenigstens zwei unterschiedlichen Testsignalen von der Einrichtung 262 zum Untersuchen mitgeteilt werden, ein anderes der wenigstens zwei unterschiedlichen Testsignale zum Testen auszuwählen, wobei die Einrichtung 114 zum Bereitstellen ferner ausgebildet ist, um der Einrichtung 262 zum Untersuchen eine Information darüber bereitzustellen, welches Testsignal der wenigstens zwei zueinander unterschiedlichen Testsignale gerade aktiv ist.
  • Wie es durch Bezugszeichen 386 angedeutet ist, kann bei Ausführungsbeispielen durch eine Rückkopplung des detektierten Sensorzellenausgangssignals 272 zu der Einrichtung 114 zum Bereitstellen eines der wenigstens zwei zueinander unterschiedlichen Testsignale 120 zu einem Wert oder Wertebereich des detektierten Sensorzellenausgangssignals 272, das die Sensorzelle in Abhängigkeit der physikalischen Größe liefert, zugeordnet werden, wobei die Zuordnung auf eine im Vorhergehenden beschriebene Art und Weise erfolgen kann.
  • Zur weiteren Absicherung und zur Fehlereingrenzung kann die Fehlerursache „aktuelles Testsignal nicht vorhanden” durch eine Kontrolle der Existenz des gerade aktiven Testsignals der Mehrzahl von zueinander unterschiedlichen Testsignalen separat getestet werden. Besonders vorteilhaft ist es, die Kontrolle vor dem Demodulator 762a durchzuführen, um sicherzustellen, dass bei einem nicht vorhandenem, offenem oder falschem Testsignal 120, wie Gleichstrom, nicht ein zufälliges Demodulationsergebnis, trotz Fehlfunktion der Vorrichtung 252 zum In-Betrieb-Testen eines Signalpfades oder der Vorrichtung 102 zum Erzeugen eines Sensorsignals ein fehlerfreies Funktionieren des Gesamtsystems anzeigt. Beispielsweise kann hier getestet werden, ob das gerade aktive Testsignal der Mehrzahl von zueinander unterschiedlichen Testsignalen bei der richtigen Frequenz liegt oder ein bestimmtes Muster beinhaltet. in dem in 10 gezeigten Ausführungsbeispiel ist das zusätzliche Merkmal, zur Kontrolle des Testsignals 120 in Form einer Einrichtung 1080 zur Überprüfung des Testsignals gezeigt. Die Einrichtung 1080 zur Überprüfung des Testsignals ist mit dem gerade aktiven Testsignal 120 der Mehrzahl von zueinander unterschiedlichen Testsignalen verbunden und ist ausgebildet, um bei nicht vorhandenem bzw. fehlerhaftem Testsignal einen zweiten Fehlerhinweis 1082 bereitzustellen.
  • 11 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Sensoreinrichtung, die mit einer Auswerteeinrichtung gekoppelt ist.
  • Die Sensoreinrichtung weist eine Vorrichtung 102 zum Erzeugen eines Sensorsignals auf, die eine Einrichtung 114 zum Bereitstellen wenigstens zwei zueinander unterschiedlicher Testsignal, eine Einrichtung 116 zum Verändern des Sensorzellenausgangssignals und eine Einrichtung 118 zum Ausgeben des Sensorsignals aufweist. Im Unterschied zu dem in 10 gezeigten Ausführungsbeispiel sind in diesem Ausführungsbeispiel die Sensorzellen 110 in der Einrichtung 116 zum Verändern des Sensorzellenausgangssignals angeordnet. Die Sensorzellen 110 sind dabei gemäß dem Ausführungsbeispiel in 10 in einer Messbrücke angeordnet. Die Einrichtung 116 zum Verändern des Sensorzellenausgangssignals weist eine Referenzspannung 1030b, 1030b' auf, die in Modulatoren 1036b mit dem Testsignal 120 moduliert wird, um eine Messbrückenspannung 1031b zu erhalten. Der in der Brückenspannung 1031b enthaltene Anteil des Testsignals 120 geht umgekehrt proportional zu einer Auslenkung der Messbrücke in das Sensorsignal 124 ein. Die Einrichtung 116 zum Verändern des Sensorzellenausgangssignals stellt auf diese Weise das Sensorsignal 124 bereit, das sowohl von dem Testsignal 120 als auch von einem Sensorzellenausgangssignal (nicht gezeigt), das von den Sensorzellen 110 aufgrund einer erfassten physikalischen Größe bereitgestellt wird, abhängt. Das Sensorsignal 124 ist wiederum mit der Einrichtung 118 zum Ausgeben des Sensorsignals verbunden, die ausgebildet ist, um das abgeleitete Signal 126 bereitzustellen.
  • Die in 11 gezeigte Auswerteeinrichtung 252 weist eine Einrichtung 260 zum Verarbeiten des Sensorsignals und eine Einrichtung 262 zum Untersuchen des verarbeiteten Signals auf. Die Einrichtungen 260, 262 entsprechen den in 10 gezeigten Einrichtungen und weisen dieselben Bezugszeichen auf.
  • Die Vorrichtung 252b weist zusätzlich eine Einrichtung 1100 zum Vergleichen eines Verhältnisses auf. Die Einrichtung 1100 zum Vergleichen des Verhältnisses ist mit dem Auswertesignal 272 der Einrichtung 260 zum Verarbeiten des Sensorsignals und dem tiefpassgefilterten Signal 1068 der Einrichtung 262 zum Untersuchen des verarbeiteten Signals verbunden und ist ausgebildet, um ansprechend auf das Auswertesignal 272 und das tiefpassgefilterte Signal 1068 ein drittes Fehlerhinweissignal 1102 bereitzustellen. Wenn die gerade aktive Testinformation, die von der Einrichtung 114 zum Bereitstellen von wenigstens zwei zueinander unterschiedlichen Testsignalen bereitgestellt wird, proportional oder umgekehrt proportional zu der Messinformation aufgrund der zu erfassenden physikalischen Größe in das Sensorsignal 124 eingeht, kann diese Proportionalität in der Einrichtung 1100 zum Vergleichen des Verhältnisses überwacht werden. Bei Nichterfüllung der Proportionalität wird dieses Fehlen über den dritten Fehlerhinweis 1102 bereitgestellt.
  • Im Fall einer kohärenten Demodulation in dem Demodulator 762a, unter Verwendung des gerade aktiven Testsignals 120, wie in den Abbildungen oben gezeigt, kann der Bandpassfilter 1052 vor dem Demodulator 762a entfallen. Dadurch verschlechtert sich eine Selektivität des Fehlererkennungspfades, dies kann aber durch eine geringere Grenzfrequenz des Tiefpassfilters 1062 kompensiert werden.
  • Erfolgt die Demodulation in dem Demodulator 762a nicht kohärent, so ist die Bandpassfilterung erforderlich. Die Demodulation nach der Bandpassfilterung ist im einfachsten Fall beispielsweise eine Betragsbildung.
  • Zwei Testsignale s1(t) und s2(t) bzw. Testmuster sind im Allgemeinen dann als zueinander unterschiedlich anzusehen, wenn der Korrelationsfaktor ρ der beiden Testsignale kleiner als Eins ist. Der Korrelationsfaktor hat beispielsweise den Wert ρ = 1, wenn man das Signal s1(t) mit dem Signal s2(t) = |k|s1(t) korreliert. Man nennt die beiden Signale in diesem Fall gleichläufig. Der Korrelationsfaktor hat den Wert ρ = –1, wenn man das Signal s1(t) mit dem Signal s2(t) = -|k|s1(t) korreliert. Man nennt die beiden Signale in diesem Fall gegenläufig. Eine Besonderheit liegt vor, wenn der Korrelationsfaktor den Wert ρ = 0 annimmt. Man nennt beide Signale dann orthogonal. Der Korrelationsfaktor ist, wie an den Beispielen klar wird, ein Maß dafür, wie ähnlich sich zwei Signale s1(t) und s2(t) sind und sollte gemäß Ausführungsbeispielen stets einen Wert ρ < 1, bevorzugt ρ = 0 annehmen.
  • Obwohl im Vorhergehenden bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung näher erläutert wurden, ist offensichtlich, dass die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt ist. Insbesondere findet die vorliegende Erfindung auch Anwendung auf andere Vorrichtungen und Verfahren, bei denen die Übertragung einer erfassten Messinformation, durch das Kombinieren der Messinformation mit einem Teststimulus gesichert wird, und eine erfolgreiche oder nicht erfolgreiche Übertragung anhand einer Auswertung des mit übertragenen Teststimulus signalisiert wird.
  • Entsprechend den gezeigten Ausführungsbeispielen beinhaltet die Erfindung auch ein Verfahren zum Erzeugen eines Sensorsignals, das für einen In-Betrieb-Test eines Signalpfades von einer Sensorzelle zu einer Auswertungsstelle geeignet ist, und ein Verfahren zum In-Betrieb-Testen eines Signalpfades von einer Sensorzelle zu einer Auswertungsstelle.
  • Abhängig von den Gegebenheiten kann das erfindungsgemäße Verfahren zum Erzeugen eines Sensorsignals und das Verfahren zum In-Betrieb-Testen eines Signalpfades in Hardware oder in Software implementiert werden. Die Implementation kann auf einem digitalen Speichermedium, insbesondere einer Diskette, CD, DVD oder ein ROM, PROM, Flash, EEPROM oder einem anderen nichtflüchtigen Speichermedium mit elektronisch auslesbaren Steuersignalen erfolgen, die so mit einem programmierbaren Computersystem, insbesondere in der für integrierte Systeme besonders vorteilhaften Ausführungsform eines embedded Mikrocontrollers oder embedded DSP, zusammenwirken können, dass das entsprechende Verfahren ausgeführt wird. Allgemein besteht die Erfindung somit auch in einem Computerprogrammprodukt mit einem auf einem maschinenlesbaren Träger gespeicherten Programmcode zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wenn das Computerprogrammprodukt auf einem Rechner abläuft. In anderen Worten ausgedrückt kann die Erfindung somit als ein Computerprogramm mit einem Programmcode zur Durchführung des Verfahrens realisiert werden, wenn das Computerprogramm auf einem Computer abläuft.
  • Bezugszeichenliste
    • 102
    Vorrichtung zum Erzeugen eines Sensorsignals
    110
    Sensorzelle
    114
    Einrichtung zum Bereitstellen von wenigsten zwei zueinander unterschiedlicher Testsignale
    116
    Einrichtung zum Verändern des Sensorzellenausgangssignals
    118
    Einrichtung zum Ausgeben des Sensorsignals
    120
    Testsignal
    122
    Sensorzellenausgangssignal
    124
    Sensorsignal
    126
    Sensorsignal/abgeleitetes Signal
    252
    Vorrichtung zum In-Betrieb-Testen eines Signalpfades von einer Sensorzelle zu einer Auswertungsstelle
    260
    Einrichtung zum verarbeiten des Sensorsignals oder des abgeleiteten Signals
    262
    Einrichtung zum Untersuchen des verarbeiteten Signals
    270
    verarbeitetes Signal
    272
    Auswertesignal
    254
    Auswertungsstelle
    280
    Fehlerhinweis
    282
    Warnhinweis
    284
    Koppelstrecke zwischen Einrichtung zum Untersuchen und Einrichtung zum Bereitstellen von den wenigstens zwei unterschiedlichen Testsignalen
    302
    Vorrichtung zum Erzeugen eines Sensorsignals
    302a
    Vorrichtung zum Erzeugen eines Sensorsignals
    302b
    Vorrichtung zum Erzeugen eines Sensorsignals
    302c
    Vorrichtung zum Erzeugen eines Sensorsignals
    319
    Signalpfad
    386
    Koppelstrecke von Auswertesignal zur Einrichtung zum Bereitstellen
    388
    Koppelstrecke von Sensorzellenausgangssignal zur Einrichtung zum Bereitstellen
    710c
    Sensorschaltung
    714a
    Testsignalgenerator
    714b
    Auswahleinrichtung
    762a
    Demodulator
    762b
    Testauswertungsstelle
    762c
    erweiterte Testauswertungsstelle
    900–940
    Testsignale
    950–990
    Kreuzkorrelationen von Testsignalen mit Sensorzellenausgangssignalen
    1021
    additives Signal
    1030
    Referenzspannung
    1032
    taktgesteuerter Umschalter
    1036
    Modulator
    1038
    Referenzkondensator
    1039
    Kondensator
    1050
    Tiefpassfilter
    1052
    Bandpassfilter
    1062
    Tiefpassfilter
    1064
    Vergleichseinrichtung
    1066
    demoduliertes Signal
    1068
    tiefpassgefiltertes Signal
    1070
    Schwellwertsignal
    1080
    Einrichtung zur Überprüfung des Testsignals
    1100
    Einrichtung zum Vergleichen des Verhältnisses

Claims (32)

  1. Vorrichtung zum Erzeugen eines Sensorsignals (124), das für einen In-Betrieb-Test eines Signalpfades von einer Sensorzelle (110) zu einer Auswertestelle geeignet ist, wobei die Sensorzelle (110) in Abhängigkeit einer zu erfassenden physikalischen Größe (140) ein Sensorzellenausgangssignal (122) liefert, mit folgenden Merkmalen: einer ersten Einrichtung (114), die ausgebildet ist, um wenigstens zwei zueinander unterschiedliche Testsignale (120) bereitzustellen; einer zweiten Einrichtung (714b), die ausgebildet ist, um einen der wenigstens zwei zueinander unterschiedlichen Testsignale (120) auszuwählen, um je nach Auswahl zwischen den wenigstens zwei zueinander unterschiedlichen Testsignalen (120) zu wechseln, wobei eine Auswahl eines Testsignals (120) aus den wenigstens zwei zueinander unterschiedlichen Testsignalen von dem Sensorzellenausgangssignal (122) abhängt, das die Sensorzelle in Abhängigkeit der physikalischen Größe liefert; einer dritten Einrichtung (116), die ausgebildet ist, um das Sensorzellenausgangssignal (122) basierend auf dem aktuell ausgewählten Testsignal der wenigstens zwei zueinander unterschiedlichen Testsignale (120) gemäß einer vorbestimmten Veränderungsvorschrift zu verändern, um das Sensorsignal (124) zu erhalten, so dass das Sensorsignal (124) von dem Sensorzellenausgangssignal (122) und den wenigstens zwei Testsignalen (120) abhängt; und einer vierten Einrichtung (118), die ausgebildet ist, um das Sensorsignal oder ein von dem Sensorsignal abgeleitetes Signal auf den Signalpfad auszugeben.
  2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Vorrichtung ferner eine fünfte Einrichtung aufweist, die ausgebildet ist, um eine Information an die Auswertestelle darüber, welches Testsignal (120) der wenigstens zwei zueinander unterschiedlichen Testsignale (120) zuletzt ausgewählt worden ist, auszugeben.
  3. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei gemäß der Auswahl bei einem ersten Wert oder Wertebereich des Sensorzellenausgangssignals (122) ein erstes der zwei zueinander unterschiedlichen Testsignale (120) und bei einem zweiten Wert oder Wertebereich des Sensorzellenausgangssignals (122) ein zweites Testsignal der wenigstens zwei zueinander unterschiedlichen Testsignale gewählt wird.
  4. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, bei der die Auswahl eines Testsignals (120) aus den wenigstens zwei zueinander unterschiedlichen Testsignalen von einem Schätzwert für einen Wert oder Wertebereich des Sensorzellenausgangssignals (122) abhängt, das die Sensorzelle in Abhängigkeit der physikalischen Größe liefert.
  5. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, bei der die Auswahl eines Testsignals (120) aus den wenigstens zwei zueinander unterschiedlichen Testsignalen auf einer Kreuzkorrelation (950; 960; 970; 980; 990) eines der wenigstens zwei zueinander unterschiedliche Testsignale (120; 900; 910; 930; 940) mit einem von dem Sensorsignal (124) abgeleiteten Sensorsignal (126) basiert.
  6. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die zweite Einrichtung (714b) auf ein Testsignalauswahlsignal von der Auswertestelle anspricht, um die Auswahl durchzuführen.
  7. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Einrichtung (714b) angepasst ist, um wenigstens zwei zueinander unterschiedliche und orthogonale Testsignale auszuwählen, so dass die Veränderung eine gleichzeitige Veränderung des Sensorzellenausgangssignals (122) mit den wenigstens zwei zueinander unterschiedlichen und orthogonalen Testsignalen aufweist.
  8. Vorrichtung zum In-Betrieb-Testen eines Signalpfades von einer Sensorzelle zu einer Auswertungsstelle, wobei die Sensorzelle in Abhängigkeit einer zu erfassenden physikalischen Größe ein Sensorzellenausgangssignal (122) liefert, wobei das Sensorzellenausgangssignal (122) basierend auf wenigstens zwei zueinander unterschiedlichen Testsignalen (120) gemäß einer vorbestimmten Veränderungsvorschrift verändert ist, um ein Sensorsignal (124) zu bilden, wobei das Sensorsignal (124) oder ein von dem Sensorsignal abgeleitetes Signal (126) über einen Signalpfad übertragbar ist, mit folgenden Merkmalen: einer ersten Einrichtung (118), die ausgebildet ist, um das Sensorsignal (124) oder das von dem Sensorsignal abgeleitete Signal (126) unter Berücksichtigung der vorbestimmten Veränderungsvorschrift zu verarbeiten, um ein verarbeitetes Signal (270) zu erhalten; einer zweiten Einrichtung (262), die ausgebildet ist, um das verarbeitete Signal (270) hinsichtlich des Vorhandenseins der wenigstens zwei zueinander unterschiedlichen Testsignale (120) zu untersuchen, um basierend hierauf einen Signalpfadfehlerhinweis (280; 282) zu liefern; und einer dritten Einrichtung, die ausgebildet ist, um ein Testsignalwechselsignal auf eine Untersuchung hin durch die zweite Einrichtung (262), die ein Nichtvorhandensein eines gerade aktiven Testsignals (120) ergibt, auszugeben, wobei das Testsignalwechselsignal eine erneute Auswahl unter den Testsignalen bewirken soll, um das gerade aktive Testsignal zu wechseln.
  9. Vorrichtung gemäß Anspruch 8, bei der der Signalpfadfehlerhinweis (280; 282) eine Information über eine Anzahl von nicht vorhandenen Testsignalen (120) aufweist.
  10. Vorrichtung gemäß Anspruch 8 oder 9, bei der die Untersuchung durch die zweite Einrichtung auf ein Untersuchungsergebnis hin, dass ein gerade aktives Testsignal nicht vorhanden ist, eine Fortsetzung der Untersuchung hinsichtlich eines anderen der Testsignale aufweist.
  11. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 8 bis 10, bei der die Untersuchung durch die zweite Einrichtung auf ein Untersuchungsergebnis hin, dass ein gerade aktives Testsignal vorhanden ist, eine Fortsetzung der Untersuchung mit dem Testsignal aufweist.
  12. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 8 bis 11, bei der der Signalpfadfehlerhinweis (280; 282) eine Wahrscheinlichkeit für einen fehlerhaften Signalpfad basierend auf einer Anzahl von Testsignalen (120) aufweist, für die die Untersuchung ergab, dass dieselben nicht vorhanden sind.
  13. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 8 bis 12, bei der die Untersuchung des verarbeiteten Signals (270) eine Untersuchung hinsichtlich einem gleichzeitigen Vorhandensein einer Mehrzahl von Testsignalen aufweist, wobei die Testsignale orthogonal zueinander sind.
  14. Vorrichtung zum In-Betrieb-Testen eines Signalpfades von einer Sensorzelle zu einer Auswertungsstelle, mit einem Signalprozessor mit einem Eingang für das Sensorsignal (124), einem Eingang für eine Mehrzahl von zueinander unterschiedlichen Testsignalen und einem Ausgang für ein verarbeitetes Signal (270); und einen Signaluntersucher mit einem Eingang für das verarbeitete Signal (270) und einem Ausgang für einen Hinweis (280) hinsichtlich eines Vorhandenseins oder Nichtvorhandenseins der zwei zueinander unterschiedlicher Testsignale (120). einen Testsignalwechselsignalausgeber mit einem Eingang für den Hinweis (280) hinsichtlich des Vorhandenseins oder Nichtvorhandenseins der zwei zueinander unterschiedlichen Testsignale (120) und einem Ausgang für ein Testsignalwechselsignal, das eine erneute Auswahl unter den Testsignalen bewirken soll, um das gerade aktive Testsignal zu wechseln.
  15. Verfahren zum Erzeugen eines Sensorsignals (124), das für einen In-Betrieb-Test eines Signalpfades von einer Sensorzelle (110) zu einer Auswertestelle geeignet ist, wobei die Sensorzelle (110) in Abhängigkeit einer zu erfassenden physikalischen Größe (140) ein Sensorzellenausgangssignal (122) liefert, mit folgenden Schritten: Bereitstellen von wenigstens zwei zueinander unterschiedlichen Testsignalen (120); Auswählen eines der wenigstens zwei zueinander unterschiedlichen Testsignale (120), um je nach Auswahl zwischen den wenigstens zwei zueinander unterschiedlichen Testsignalen (120) zu wechseln, wobei eine Auswahl eines Testsignals (120) aus den wenigstens zwei zueinander unterschiedlichen Testsignalen von dem Sensorzellenausgangssignal (122) abhängt, das die Sensorzelle in Abhängigkeit der physikalischen Größe liefert; Verändern des Sensorzellenausgangssignals (122) basierend auf dem aktuell ausgewählten Testsignal der wenigstens zwei zueinander unterschiedlichen Testsignale (120) gemäß einer vorbestimmten Veränderungsvorschrift, um das Sensorsignal (124) zu erhalten, so dass das Sensorsignal (124) von dem Sensorzellenausgangssignal (122) und den wenigstens zwei Testsignalen (120) abhängt; und Ausgeben des Sensorsignals oder eines von dem Sensorsignal abgeleiteten Signals auf den Signalpfad.
  16. Verfahren gemäß Anspruch 15, wobei das Verfahren ferner einen Schritt des Ausgebens einer Information an die Auswertestelle darüber aufweist, welches Testsignal (120) der wenigstens zwei zueinander unterschiedlichen Testsignale (120) zuletzt ausgewählt worden ist.
  17. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 15 oder 16, wobei gemäß der Auswahl bei einem ersten Wert oder Wertebereich des Sensorzellenausgangssignals (122) ein erstes der wenigstens zwei zueinander unterschiedlichen Testsignale (120) und bei einem zweiten Wert oder Wertebereich des Sensorzellenausgangssignals (122) ein zweites Testsignal der wenigstens zwei zueinander unterschiedlichen Testsignale gewählt wird.
  18. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 15 bis 17, bei dem die Auswahl eines Testsignals (120) aus den wenigstens zwei zueinander unterschiedlichen Testsignalen von einem Schätzwert für einen Wert oder Wertebereich des Sensorzellenausgangssignals (122) abhängt, das die Sensorzelle in Abhängigkeit der physikalischen Größe liefert.
  19. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 15 bis 18, bei dem die Auswahl eines Testsignals (120) aus den wenigstens zwei zueinander unterschiedlichen Testsignalen auf einer Kreuzkorrelation (950; 960; 970; 980; 990) eines der wenigstens zwei zueinander unterschiedliche Testsignale (120; 900; 910; 930; 940) mit einem von dem Sensorsignal (124) abgeleiteten Sensorsignal (126) basiert.
  20. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 15 bis 19, bei dem die Auswahl eines Testsignals (120) aus den wenigstens zwei zueinander unterschiedlichen Testsignalen ferner von dem zuletzt ausgewählten Testsignal abhängt.
  21. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 15 bis 20, bei dem der Schritt des Auswählens auf ein Testsignalauswahlsignal von der Auswertestelle anspricht, um die Auswahl durchzuführen.
  22. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 15 bis 21, bei dem bei dem die Veränderung eine gleichzeitige Veränderung des Sensorzellenausgangssignals (122) mit wenigstens zwei zueinander unterschiedlichen und orthogonalen Testsignalen aufweist.
  23. Verfahren zum In-Betrieb-Testen eines Signalpfades von einer Sensorzelle zu einer Auswertungsstelle, wobei die Sensorzelle in Abhängigkeit einer zu erfassenden physikalischen Größe ein Sensorzellenausgangssignal (122) liefert, wobei das Sensorzellenausgangssignal (122) basierend auf einem von wenigstens zwei zueinander unterschiedlichen Testsignalen (120) gemäß einer vorbestimmten Veränderungsvorschrift verändert ist, um ein Sensorsignal (124) zu bilden, wobei das Sensorsignal (124) oder ein von dem Sensorsignal abgeleitetes Signal (126) über einen Signalpfad übertragbar ist, mit folgenden Schritten: Verarbeiten des Sensorsignals (124) oder des von dem Sensorsignal abgeleiteten Signals (126) unter Berücksichtigung der vorbestimmten Veränderungsvorschrift, um ein verarbeitetes Signal (270) zu erhalten; Untersuchen des verarbeiteten Signals (270) hinsichtlich des Vorhandenseins der wenigstens zwei zueinander unterschiedlichen Testsignale (120), um basierend hierauf einen Signalpfadfehlerhinweis (280; 282) zu liefern; und Ausgeben eines Testsignalwechselsignals auf eine Untersuchung hin, die ein Nichtvorhandensein eines gerade aktiven Testsignals (120) ergibt, wobei das Testsignalwechselsignal eine erneute Auswahl unter den Testsignalen bewirken soll, um das gerade aktive Testsignal zu wechseln.
  24. Verfahren gemäß Anspruch 23, das ferner einen Schritt des Empfangens einer Information darüber, welches der wenigstens zwei Testsignale (120) gerade aktiv ist, aufweist, wobei die Untersuchung eine Untersuchung des verarbeiteten Signals (270) hinsichtlich des gerade aktiven Testsignals (120) aufweist, um je nach empfangener Information zwischen den Testsignalen zu wechseln.
  25. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 23 oder 24, bei der der Signalpfadfehlerhinweis (280; 282) eine Information über eine Anzahl von nicht vorhandenen Testsignalen (120) aufweist.
  26. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 23 bis 25, bei dem die Untersuchung auf ein Untersuchungsergebnis hin, dass ein gerade aktives Testsignal nicht vorhanden ist, eine Fortsetzung der Untersuchung hinsichtlich eines anderen der Testsignale aufweist.
  27. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 23 bis 26, bei der die Untersuchung auf ein Untersuchungsergebnis hin, dass ein gerade aktives Testsignal vorhanden ist, eine Fortsetzung der Untersuchung mit dem Testsignal aufweist.
  28. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 23 bis 27, bei dem der Signalpfadfehlerhinweis (280; 282) eine Wahrscheinlichkeit für einen fehlerhaften Signalpfad basierend auf einer Anzahl von Testsignalen (120) aufweist, für die die Untersuchung ergab, dass dieselben nicht vorhanden sind.
  29. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 23 bis 28, bei der die Untersuchung des verarbeiteten Signals (270) eine Untersuchung hinsichtlich einem gleichzeitigen Vorhandensein einer Mehrzahl von Testsignalen aufweist, wobei die Testsignale orthogonal zueinander sind.
  30. Verfahren zum In-Betrieb-Testen eines Signalpfades von einer Sensorzelle zu einer Auswertungsstelle, wobei die Sensorzelle in Abhängigkeit einer zu erfassenden physikalischen Größe ein Sensorzellenausgangssignal (122) liefert, mit folgenden Schritten: Bereitstellen von wenigstens zwei zueinander unterschiedlichen Testsignalen (120); Verändern des Sensorzellenausgangssignals (122) basierend auf den wenigstens zwei zueinander unterschiedlichen Testsignalen (120) gemäß einer vorbestimmten Veränderungsvorschrift, um das Sensorsignal (124) zu erhalten, so dass das Sensorsignal (124) von dem Sensorzellenausgangssignal (122) und den wenigstens zwei Testsignalen (120) abhängt; Ausgeben des Sensorsignals oder eines von dem Sensorsignal abgeleiteten Signals auf den Signalpfad; Verarbeiten des Sensorsignals (124) oder des von dem Sensorsignal abgeleiteten Signals (126) unter Berücksichtigung der vorbestimmten Veränderungsvorschrift, um ein verarbeitetes Signal (270) zu erhalten; Untersuchen des verarbeiteten Signals (270) hinsichtlich des Vorhandenseins der wenigstens zwei zueinander unterschiedlichen Testsignale (120), um basierend hierauf einen Signalpfadfehlerhinweis (280; 282) zu liefern; und Ausgeben eines Testsignalwechselsignals auf eine Untersuchung hin, die ein Nichtvorhandensein eines gerade aktiven Testsignals (120) ergibt, wobei das Testsignalwechselsignal eine erneute Auswahl unter den Testsignalen bewirken soll, um das gerade aktive Testsignal zu wechseln.
  31. Verfahren zum In-Betrieb-Testen eines Signalpfades von einer Sensorzelle zu einer Auswertungsstelle, wobei die Sensorzelle in Abhängigkeit einer zu erfassenden physikalischen Größe ein Sensorzellenausgangssignal (122) liefert, mit folgenden Schritten: Bereitstellen von wenigstens zwei zueinander unterschiedlichen Testsignalen (120); Auswählen eines der wenigstens zwei zueinander unterschiedlichen Testsignale (120), um je nach Auswahl zwischen den wenigstens zwei zueinander unterschiedlichen Testsignalen (120) zu wechseln, wobei eine Auswahl eines Testsignals (120) aus den wenigstens zwei zueinander unterschiedlichen Testsignalen von dem Sensorzellenausgangssignal (122) abhängt, das die Sensorzelle in Abhängigkeit der physikalischen Größe liefert; Verändern des Sensorzellenausgangssignals (122) basierend auf dem aktuell ausgewählten Testsignal der wenigstens zwei zueinander unterschiedlichen Testsignale (120) gemäß einer vorbestimmten Veränderungsvorschrift, um das Sensorsignal (124) zu erhalten, so dass das Sensorsignal (124) von dem Sensorzellenausgangssignal (122) und den wenigstens zwei Testsignalen (120) abhängt; Ausgeben des Sensorsignals oder eines von dem Sensorsignal abgeleiteten Signals auf den Signalpfad; Verarbeiten des Sensorsignals (124) oder des von dem Sensorsignal abgeleiteten Signals (126) unter Berücksichtigung der vorbestimmten Veränderungsvorschrift, um ein verarbeitetes Signal (270) zu erhalten; und Untersuchen des verarbeiteten Signals (270) hinsichtlich des Vorhandenseins der wenigstens zwei zueinander unterschiedlichen Testsignale (120), um basierend hierauf einen Signalpfadfehlerhinweis (280; 282) zu liefern.
  32. Computerprogramm zum Durchführen eines Verfahrens zum In-Betrieb-Testen eines Signalpfades gemäß einem der Ansprüche 15 bis 31, wenn das Computerprogramm auf einem Computer abläuft.
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