WO2013100156A1 - 物理量センサ装置の出力値補正方法、物理量センサの出力値補正方法、物理量センサ装置および物理量センサの出力値補正装置 - Google Patents

物理量センサ装置の出力値補正方法、物理量センサの出力値補正方法、物理量センサ装置および物理量センサの出力値補正装置 Download PDF

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physical quantity
quantity sensor
characteristic
output value
value
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PCT/JP2012/084242
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睦雄 西川
斉藤　和典
克之 植松
和宏 松並
啓一 伊藤
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富士電機株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B15/00—Systems controlled by a computer
    • G05B15/02—Systems controlled by a computer electric
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D3/00—Indicating or recording apparatus with provision for the special purposes referred to in the subgroups
    • G01D3/028—Indicating or recording apparatus with provision for the special purposes referred to in the subgroups mitigating undesired influences, e.g. temperature, pressure
    • G01D3/036—Indicating or recording apparatus with provision for the special purposes referred to in the subgroups mitigating undesired influences, e.g. temperature, pressure on measuring arrangements themselves
    • G01D3/0365—Indicating or recording apparatus with provision for the special purposes referred to in the subgroups mitigating undesired influences, e.g. temperature, pressure on measuring arrangements themselves the undesired influence being measured using a separate sensor, which produces an influence related signal

Definitions

  • the present invention relates to an output value correction method for a physical quantity sensor device, an output value correction method for a physical quantity sensor, a physical quantity sensor device, and an output value correction device for a physical quantity sensor.
  • a physical quantity sensor device for example, an analog signal output from a physical quantity sensor element is converted into a digital signal by an A / D converter (ADC: Analog-to-Digital Converter), and a CPU (Central Processing Unit) or DSP (Digital).
  • ADC Analog-to-Digital Converter
  • CPU Central Processing Unit
  • DSP Digital
  • an analog input unit that converts an analog input signal input from a control target into a digital signal and outputs it, a temperature detector that detects the ambient temperature around the device, and under different temperature conditions
  • Correction data that is created based on actual measurement of an error that occurs between the digital value of the digital signal and the expected value of the analog input signal, and in which the ambient temperature and the correction value are associated one-to-one is stored.
  • Temperature correction table and a correction value corresponding to the temperature detected by the temperature detector are read from the temperature correction table, and the digital value read from the analog input circuit is corrected with the correction value to obtain final digital data.
  • an analog signal from a semiconductor pressure transducer that changes according to the pressure to be measured is sequentially converted into digital uncompensated pressure data by a first A / D converter, and output from a temperature sensing element.
  • the analog signal that changes in accordance with the measured temperature is sequentially converted into digital uncompensated temperature data by the second A / D converter, and when these data are supplied to the arithmetic unit, they are stored in the storage device.
  • Compensation temperature data at at least two reference temperatures within the operating pressure range and the temperature range and compensation pressure data at two or more reference pressures at each reference temperature are read from the storage device by the arithmetic unit, and the read data
  • An apparatus for obtaining compensated pressure data by an interpolation method has been proposed (see, for example, Patent Document 2 below).
  • a pressure sensor circuit that generates a detection signal having a voltage level corresponding to the detected pressure
  • a temperature detection circuit that generates a temperature signal having a voltage level corresponding to the temperature of the pressure sensor circuit
  • a reference voltage generating circuit for generating a reference signal having a constant voltage level regardless of the detected pressure and the temperature of the pressure sensor circuit
  • an A / D conversion circuit for converting the detected signal, the temperature signal and the reference signal into digital data
  • An analog multiplexer that selectively passes the detection signal, the temperature signal, and the reference signal as a conversion target signal to the A / D conversion circuit, and P indicates the pressure applied to the pressure sensor circuit, the detection signal, and the temperature signal.
  • the digital data obtained by converting the reference signal by the A / D converter circuit are converted into pressure information D, temperature information T and reference information A, and pressure.
  • the temperature coefficient of the sensor circuit sensitivity is c
  • the room temperature sensitivity of the pressure sensor circuit is d
  • the temperature coefficient of the pressure detection value offset is e
  • the room temperature offset value of the pressure detection value is f
  • the temperature coefficient of the temperature detection value is a
  • the temperature When the room temperature offset value of the detected value is b
  • P ⁇ (T / A ⁇ b) ⁇ ( ⁇ e / a) + D / A ⁇ f ⁇ / ⁇ (T / A ⁇ b) ⁇ c / a + d ⁇
  • the analog multiplexer is configured to pass the reference signal and the temperature signal prior to the detection signal
  • the signal processing means includes: After performing the arithmetic processing based on the reference information A and the temperature information T corresponding to the reference signal and the temperature signal, the calculation processing result and the arithmetic processing
  • a correction amount for correcting an output value of an electric signal generated at an arbitrary detection point of the physical quantity sensor element is output as an electric signal generated within a specific detection range.
  • a correction amount for correcting the value a data table is created for each specific detection range and stored in the storage unit. For this reason, all the output values of the electrical signal generated in a specific detection range of the physical quantity sensor element are corrected with a fixed correction amount, and there is a problem that the correction accuracy is lowered.
  • correction amount data is converted into a data table and stored in a storage unit in advance, and an output value of an electrical signal generated at a detection point where the correction amount data is not stored in the data table is corrected.
  • the correction amount for this is calculated by the interpolation method. For this reason, although the data amount of the correction amount data does not increase, it is necessary to perform arithmetic processing for calculating the correction amount by the interpolation method in addition to the arithmetic processing for correcting the output value of the electric signal. Therefore, there is a problem that the scale of the arithmetic circuit becomes large, and there is a problem that it is difficult to increase the speed due to an increase in arithmetic processing time.
  • the output of the physical quantity sensor element has a bending component that changes in a quadratic curve with respect to pressure and temperature.
  • the technique shown in Patent Document 3 described above since only the primary component that linearly changes in proportion to the pressure and temperature can be corrected, it is difficult to further improve the correction accuracy.
  • the output of other components such as the A / D converter constituting the physical quantity sensor device also has a secondary component, it changes in a 3rd to 4th order curve with respect to pressure and temperature depending on the configuration conditions of the physical quantity sensor device. It is necessary to correct the third to fourth order components.
  • the present invention provides an output value correction method for a physical quantity sensor device, an output value correction method for a physical quantity sensor, a physical quantity sensor device, and an output value correction apparatus for a physical quantity sensor with high correction accuracy in order to eliminate the above-described problems caused by the prior art.
  • the purpose is to do.
  • the present invention eliminates the above-described problems caused by the prior art, so that the output value correction method of the physical quantity sensor device, the output value correction method of the physical quantity sensor, the physical quantity sensor device, and the output of the physical quantity sensor can reduce costs.
  • An object is to provide a value correction apparatus.
  • an output value correction method for a physical quantity sensor device an output value correction method for a physical quantity sensor, a physical quantity sensor device, and a physical quantity that can increase the processing speed.
  • An object of the present invention is to provide a sensor output value correction apparatus.
  • an output value correction method for a physical quantity sensor device detects another physical quantity that depends on temperature, and an electric signal according to the detected physical quantity.
  • a physical quantity sensor that outputs an electrical signal corresponding to the detected temperature
  • an output value correction method for a physical quantity sensor device that has the following characteristics.
  • a first acquisition step of acquiring at least three or more initial output values output by the physical quantity sensor at each of at least three or more predetermined temperatures is performed.
  • a second acquisition step of acquiring target output values of the physical quantity sensor set in advance corresponding to at least three or more initial output values is performed.
  • a first calculation for calculating a first characteristic value for correcting an output characteristic of the physical quantity sensor that changes nonlinearly with respect to the detected physical quantity Perform the process.
  • a second characteristic value for correcting the first characteristic value that changes nonlinearly with respect to the temperature detected by the temperature sensor is calculated.
  • a second calculation step is performed.
  • the output value correction method for the physical quantity sensor device is the above-described invention, wherein in the first calculation step, the initial output value and the target output value are expressed by a second or higher order polynomial for each predetermined temperature.
  • the first characteristic equation indicating the output characteristic after the correction of the physical quantity sensor is calculated, and the coefficient and the constant term of the first characteristic equation are used as the first characteristic value.
  • the predetermined temperature and the first value are calculated for each coefficient and constant term of the first characteristic equation.
  • a characteristic value is approximated to a second or higher order polynomial to calculate a second characteristic expression indicating a temperature dependent characteristic of the first characteristic value, and a coefficient and a constant term of the second characteristic expression are calculated as the second characteristic expression. It is characterized by a characteristic value.
  • the output value correction method of the physical quantity sensor device according to the present invention is characterized in that, in the above-described invention, the least square method is used when approximating a second-order or higher order polynomial.
  • the output value correction method of the physical quantity sensor device uses the current output value of the physical quantity sensor, the current output value of the temperature sensor, and the second characteristic value in the above-described invention.
  • the method further includes a calculation step of calculating a corrected output value of the physical quantity sensor based on the corrected first characteristic value after correction.
  • the output value correction method of the physical quantity sensor device in the above-described invention, the current output value of the physical quantity sensor is added to the arithmetic means constituting the first characteristic formula and the second characteristic formula, The method further includes a calculation step of calculating a corrected output value of the physical quantity sensor by inputting the current output value of the temperature sensor and the second characteristic value.
  • the physical quantity sensor device output value correction method is characterized in that, in the above-described invention, in the calculation step, an output value after correction of the physical quantity sensor proportional to a power supply voltage is calculated.
  • the output value correction method of the physical quantity sensor device further includes a storage step of storing the second characteristic value in a storage unit in the above-described invention, and the calculation step reads out from the storage unit.
  • the second characteristic value is used.
  • the output value correction method of the physical quantity sensor device is characterized in that, in the above-described invention, the physical quantity sensor is a pressure sensor, an acceleration sensor, a gyro sensor, or a flow rate sensor.
  • the physical quantity sensor device detects other physical quantities that depend on temperature, and outputs an electrical signal corresponding to the detected physical quantities.
  • a physical quantity sensor is provided.
  • a temperature sensor that outputs an electrical signal corresponding to the detected temperature, and a first acquisition unit that acquires at least three or more initial output values output by the physical quantity sensor at each of at least three or more predetermined temperatures. Is provided.
  • second acquisition means for acquiring target output values of the physical quantity sensor preset corresponding to at least three or more of the initial output values.
  • First calculation means for calculating a first characteristic value for correcting an output characteristic of the physical quantity sensor that changes nonlinearly with respect to the detected physical quantity based on the initial output value and the target output value. Prepare. Based on the predetermined temperature and the first characteristic value, a second characteristic value for correcting the first characteristic value that changes nonlinearly with respect to the temperature detected by the temperature sensor is calculated. Two calculating means are provided.
  • the first calculation means approximates the initial output value and the target output value to a second-order or higher polynomial for each predetermined temperature.
  • a first characteristic equation indicating the corrected output characteristic of the physical quantity sensor is calculated, and a coefficient and a constant term of the first characteristic equation are used as the first characteristic value.
  • the second calculation means calculates the predetermined temperature and the first characteristic value by 2 for each coefficient and constant term of the first characteristic equation. Calculating a second characteristic equation representing a temperature-dependent characteristic of the first characteristic value by approximating a polynomial of order or higher, and using a coefficient and a constant term of the second characteristic expression as the second characteristic value It is characterized by.
  • the physical quantity sensor device is characterized in that, in the above-described invention, the least square method is used when approximating a polynomial of a second or higher order.
  • the physical quantity sensor device in the above-described invention, after correction using the current output value of the physical quantity sensor, the current output value of the temperature sensor, and the second characteristic value. And a calculation means for calculating a corrected output value of the physical quantity sensor based on the first characteristic value.
  • the physical quantity sensor device further comprises a calculation means constituting the first characteristic equation and the second characteristic expression in the above-described invention, and the calculation means outputs the current output of the physical quantity sensor.
  • the corrected output value of the physical quantity sensor is calculated by inputting the current value, the current output value of the temperature sensor, and the second characteristic value.
  • the physical quantity sensor device is characterized in that, in the above-mentioned invention, the calculating means calculates an output value after correction of the physical quantity sensor proportional to a power supply voltage.
  • the physical quantity sensor device further comprises storage means for storing the second characteristic value in the above-described invention, and the calculation means uses the second characteristic value read from the storage means. It is characterized by that.
  • the physical quantity sensor device is characterized in that, in the above-described invention, the physical quantity sensor is a pressure sensor, an acceleration sensor, a gyro sensor, or a flow sensor.
  • an output value correction method for a physical quantity sensor detects other physical quantities that depend on temperature, and performs electrical detection according to the detected physical quantities.
  • An output value correction method for a physical quantity sensor that obtains an output signal from a physical quantity sensor that outputs a signal and an output signal from a temperature sensor that outputs an electrical signal corresponding to a detected temperature, and corrects the output value of the physical quantity sensor.
  • a second acquisition step of acquiring target output values of the physical quantity sensor set in advance corresponding to at least three or more initial output values is performed.
  • a first calculation for calculating a first characteristic value for correcting an output characteristic of the physical quantity sensor that changes nonlinearly with respect to the detected physical quantity Perform the process.
  • a second characteristic value for correcting the first characteristic value that changes nonlinearly with respect to the temperature detected by the temperature sensor is calculated.
  • a second calculation step is performed.
  • an output value correction device for a physical quantity sensor detects other physical quantities that depend on temperature, and performs electrical detection according to the detected physical quantities.
  • An output value correction apparatus for a physical quantity sensor that receives an output signal of a physical quantity sensor that outputs a signal and an output signal of a temperature sensor that outputs an electrical signal corresponding to a detected temperature, and corrects the output value of the physical quantity sensor, having the following characteristics: .
  • First acquisition means is provided for respectively acquiring at least three or more initial output values output by the physical quantity sensor at each of at least three or more predetermined temperatures.
  • second acquisition means for acquiring target output values of the physical quantity sensor preset corresponding to at least three or more of the initial output values.
  • First calculation means for calculating a first characteristic value for correcting an output characteristic of the physical quantity sensor that changes nonlinearly with respect to the detected physical quantity based on the initial output value and the target output value.
  • a second characteristic value for correcting the first characteristic value that changes nonlinearly with respect to the temperature detected by the temperature sensor is calculated.
  • Two calculating means are provided.
  • the output value of the physical quantity sensor in which the bend is corrected can be calculated. Further, since it is sufficient to store at least nine correction parameters in the storage unit, an inexpensive storage unit having a small data capacity can be used. Even when the orders of the first and second characteristic equations are increased, the number of correction parameters stored in the storage means does not increase significantly. Therefore, even when inexpensive storage means with a small data capacity are used, the third and fourth order first and second characteristic equations are calculated to increase the correction parameters and easily correct bending caused by peripheral devices. can do.
  • the corrected output value of the physical quantity sensor can be calculated by the function formula. For this reason, the corrected output value of the physical quantity sensor is calculated using an arithmetic circuit in which the above transfer function expression is configured only with basic circuits such as an AND circuit and an OR circuit regardless of the order of the transfer function expression. be able to.
  • the initial value of the physical quantity sensor is measured at a minimum of nine measurement points (three physical quantities are measured at three predetermined temperatures). What is necessary is just to acquire an output value. For this reason, the number of processes for performing the initial setting of the physical quantity sensor device can be reduced. Further, for example, by increasing the number of measurement points such as measuring four physical quantities for every four predetermined temperatures, the approximation accuracy for calculating the first and second characteristic equations is improved.
  • the correction accuracy can be improved.
  • the output value correction method of the physical quantity sensor device the output value correction method of the physical quantity sensor, the physical quantity sensor device, and the output value correction device of the physical quantity sensor according to the present invention
  • the cost can be reduced.
  • the processing speed can be increased. Play.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a functional configuration of a physical quantity sensor device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram showing an example of the overall configuration of a semiconductor physical quantity sensor device formed on a semiconductor chip by applying the present invention.
  • FIG. 3 is a characteristic diagram showing an example of output characteristics before correction of the physical quantity sensor device according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a characteristic diagram showing an example of target output characteristics of the physical quantity sensor device according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a characteristic diagram showing temperature dependence of the physical quantity sensor device according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram showing in detail characteristics with respect to temperature of the physical quantity sensor device according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a functional configuration of a physical quantity sensor device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram showing an example of the overall configuration of a semiconductor physical quantity sensor device formed on a semiconductor
  • FIG. 7 is a flowchart showing a procedure of output value correction processing of the physical quantity sensor device according to the embodiment of the present invention (part 1).
  • FIG. 8 is a flowchart showing the procedure of output value correction processing of the physical quantity sensor device according to the embodiment of the present invention (part 2).
  • FIG. 1 is a block diagram showing a functional configuration of a physical quantity sensor device according to an embodiment of the present invention.
  • the physical quantity sensor device 100 shown in FIG. 1 corrects the output value of the physical quantity sensor 101 to a desired output value and outputs it to the outside.
  • the desired output value is, for example, an output value of the physical quantity sensor device 100 during actual use or a pre-shipment test based on output characteristics set in advance based on the design specifications of the physical quantity sensor device 100.
  • the physical quantity sensor device 100 includes a physical quantity sensor 101, a temperature sensor 102, a Vcc voltage dividing unit 103, a calculation unit 104, a storage unit 105, and an input / output unit 106.
  • the physical quantity sensor device 100 acquires initial setting information of the physical quantity sensor device 100 calculated by the setting device 110.
  • the initial setting information is information calculated by the setting device 110.
  • the initial setting information only needs to include the second characteristic value of the first and second characteristic values calculated by the setting device 110.
  • the first characteristic value is information for correcting the output characteristic of the physical quantity sensor 101 that changes nonlinearly with respect to the detected physical quantity, and is a first specific expression that indicates the output characteristic after correction of the physical quantity sensor 101. Coefficients and constant terms.
  • the second characteristic value is information for correcting the first characteristic value that changes nonlinearly with respect to the temperature detected by the temperature sensor 102, and is a second value indicating the temperature dependence of the first characteristic value. Is a coefficient and a constant term of the characteristic formula.
  • the physical quantity sensor device 100 has operation modes 1 to 3.
  • the operation mode 1 is an operation mode before the initial setting in which the initial setting information of the physical quantity sensor device 100 is stored in the storage unit 105.
  • the operation mode 2 is an operation mode in which initial setting information is written in the storage unit 105.
  • the operation mode 3 is an operation mode after the initial setting information is written in the storage unit 105 (after the initial setting).
  • the operation mode 3 is an operation mode during actual use of the physical quantity sensor device 100 or a test before shipping.
  • the operation modes 1 to 3 of the physical quantity sensor device 100 may be program-controlled by a control unit (not shown), or may be mechanically or artificially controlled by a mechanically on / off switch.
  • the physical quantity sensor 101 is a sensor element that generates an output signal corresponding to the detected physical quantity of the measured medium.
  • the physical quantity detected by the physical quantity sensor 101 is a physical quantity other than the temperature depending on the temperature.
  • the physical quantity sensor 101 is, for example, a pressure sensor, an acceleration sensor, a gyro (angle or angular velocity) sensor, a flow rate sensor, or the like.
  • the temperature sensor 102 is a sensor element that generates an output signal corresponding to the detected temperature of the measured medium.
  • the Vcc voltage dividing unit 103 divides the power supply voltage supplied via the Vcc terminal. A well-known sensor element may be used for the physical quantity sensor 101 and the temperature sensor 102.
  • the output signals of the physical quantity sensor 101, the temperature sensor 102, and the Vcc voltage dividing unit 103 are input to the calculation unit 104.
  • the calculation unit 104 does not perform calculation processing in the operation mode 1 of the physical quantity sensor device 100, and outputs the output value of the physical quantity sensor 101 (hereinafter referred to as an initial output value), the initial output value of the temperature sensor 102, and the Vcc voltage dividing unit 103.
  • the initial output value is controlled as it is.
  • the initial output values of the physical quantity sensor 101, the temperature sensor 102, and the Vcc voltage dividing unit 103 are information for obtaining initial output characteristics of the physical quantity sensor device 100.
  • the calculation unit 104 is controlled to calculate a desired output value of the physical quantity sensor 101 (hereinafter referred to as a corrected output value of the physical quantity sensor 101) in the operation mode 3 of the physical quantity sensor device 100.
  • the arithmetic unit 104 outputs the corrected physical quantity sensor 101 based on the output value of the physical quantity sensor 101, the output value of the temperature sensor 102, and the initial setting information. Calculate the value. For example, the calculation unit 104 reads and uses the initial setting information written in the storage unit 105.
  • the calculation unit 104 includes a first characteristic equation that is a second or higher order polynomial having the output value of the physical quantity sensor 101 as a variable, and a second characteristic that is a second or higher order polynomial having the output value of the temperature sensor 102 as a variable. And formula. And the calculating part 104 calculates the 1st characteristic value after correction
  • the calculation unit 104 includes an operation circuit and an operation program equivalent to one transfer function equation for calculating the corrected output value of the physical quantity sensor 101 based on the first characteristic equation and the second characteristic equation.
  • a circuit for processing is configured.
  • the arithmetic unit 104 calculates the corrected output value of the physical quantity sensor 101 by acquiring the second characteristic value when receiving the output signal of the physical quantity sensor 101 and the output signal of the temperature sensor 102. can do. Further, the calculation unit 104 may calculate a corrected output value of the physical quantity sensor 101 proportional to the power supply voltage based on the output value of the Vcc voltage dividing unit 103.
  • the calculating section 104 uses the corrected output value of the physical quantity sensor 101 as the output value Vcc of the Vcc voltage dividing section 103.
  • the storage unit 105 stores at least a second characteristic value as initial setting information of the physical quantity sensor device 100.
  • the initial setting information of the physical quantity sensor device 100 is stored in the storage unit 105 in the operation mode 2 of the physical quantity sensor device 100.
  • the input / output unit 106 outputs the corrected output value of the physical quantity sensor 101, the output value of the temperature sensor 102, and the output value of the Vcc voltage dividing unit 103 to the outside. Further, the input / output unit 106 outputs initial output values of the physical quantity sensor 101, the temperature sensor 102, and the Vcc voltage dividing unit 103 to the setting device 110, respectively.
  • the input / output unit 106 receives input of initial setting information of the physical quantity sensor device 100 from the setting device 110.
  • the setting device 110 includes a first acquisition unit 111, a second acquisition unit 112, a first calculation unit 113, a second calculation unit 114, and an input / output unit 115.
  • the first acquisition unit 111 receives at least three or more initial output values output from the physical quantity sensor 101 at every three or more predetermined temperatures from the input / output unit 106 of the physical quantity sensor device 100 via the input / output unit 115. Get each. For this reason, the first acquisition unit 111 acquires initial output values of at least nine physical quantity sensors 101 in total.
  • the first acquisition unit 111 may acquire the output value of the Vcc voltage dividing unit 103.
  • the second acquisition unit 112 acquires target output values of the physical quantity sensor 101 that are set in advance corresponding to the plurality of initial output values of the physical quantity sensor 101, respectively. For this reason, the second acquisition unit 112 acquires target output values of at least nine physical quantity sensors 101 in total.
  • the predetermined temperature and the target output value of the physical quantity sensor 101 may be stored in advance in a storage unit (not shown) of the setting device 110, or input may be received by an input unit (not shown).
  • the first calculation unit 113 calculates a first characteristic value for calculating the corrected output value of the physical quantity sensor 101 based on the initial output value and the target output value of the physical quantity sensor 101. Specifically, the first calculation unit 113 approximates the initial output value of the physical quantity sensor 101 and the target output value of the physical quantity sensor 101 to a second-order or higher-order polynomial by, for example, the least square method for each predetermined temperature. Is calculated. Then, the first calculation unit 113 sets the coefficient and constant term of the first characteristic equation calculated for each predetermined temperature as the first characteristic value.
  • the first calculation unit 113 obtains an initial output value at n predetermined physical quantities of the physical quantity sensor 101 at every m predetermined temperatures by the first acquisition unit 111 (the physical quantity sensor's The output value measurement points are n and the temperature sensor output value measurement points are m), and an X-order (2 ⁇ X ⁇ n ⁇ 1) polynomial is calculated for each of m predetermined temperatures.
  • the following equation (1) is calculated based on the polynomial:
  • the following formula (1) is a first characteristic formula configured by the calculation unit 104.
  • Vd is an output value of the physical quantity sensor 101 when the physical quantity sensor device is in operation mode 3
  • ⁇ T is a temperature detected by the temperature sensor 102 when the physical quantity sensor device is in operation mode 3 (temperature sensor 102).
  • the first calculator 113 may further calculate the first characteristic formula based on the output value of the Vcc voltage divider 103.
  • the first calculation unit 113 calculates a first characteristic equation shown in the following equation (2).
  • Vcc is an output value of the Vcc voltage dividing unit 103 when the physical quantity sensor device 100 is in operation mode 2.
  • a second characteristic value is calculated. Specifically, the second calculation unit 114 approximates a predetermined temperature and the first characteristic value k ij for each first characteristic value k ij to a second or higher order polynomial by, for example, the least square method. Is calculated.
  • the second characteristic value calculated by the second calculation unit 114 is output to the input / output unit 116 of the physical quantity sensor device 100 via the input / output unit 115.
  • a method for calculating the first and second characteristic expressions and the first and second characteristic values will be described later.
  • FIG. 2 is a block diagram showing an example of the overall configuration of a semiconductor physical quantity sensor device formed on a semiconductor chip by applying the present invention.
  • the physical quantity sensor device 200 includes a physical quantity sensor 201, a temperature sensor 202, a Vcc voltage dividing unit 203, an arithmetic circuit 204, a data storage unit 205, an I / O (Input / Output) interface 206, first to third sample holds 211 to 213,
  • the first and second selectors 214 and 219, an A / D converter 215, first to third latches 216 to 218, a reference voltage source 221, a sensor driving circuit 222, and an oscillator 223 are included.
  • the physical quantity sensor 201, the temperature sensor 202, and the Vcc voltage dividing unit 203 correspond to the physical quantity sensor 101, the temperature sensor 102, and the Vcc voltage dividing unit 103 described above.
  • the output signals of the physical quantity sensor 201, the temperature sensor 202, and the Vcc voltage dividing unit 203 are analog signals, for example.
  • First to third sample holds 211 to 213 are arranged at the subsequent stage of the physical quantity sensor 201, the temperature sensor 202, and the Vcc voltage dividing unit 203, respectively.
  • An A / D converter 215 is disposed after the first to third sample holds 211 to 213 via the first selector 214.
  • the first sample hold 211 takes out analog signals continuously input from the physical quantity sensor 201 at regular time intervals (sampling: sampling) and holds them for a certain time (hold).
  • the second sample hold 212 takes out an analog signal continuously input from the temperature sensor 202 at regular time intervals and holds it for a certain time.
  • the third sample hold 213 takes out an analog signal continuously input from the Vcc voltage dividing unit 203 at a constant time interval and holds it for a fixed time.
  • the first selector 214 selects one of the analog signals input from the first to third sample holds 211 to 213 and outputs the selected analog signal to the A / D converter 215.
  • the A / D converter 215 converts the analog signal selected by the first selector 214 into a digital signal and outputs it to the arithmetic circuit 204. That is, the analog signals generated by the physical quantity sensor 201, the temperature sensor 202, and the Vcc voltage dividing unit 203 are digitized and output to the arithmetic circuit 204 at the subsequent stage.
  • the arithmetic circuit 204 and the data storage unit 205 correspond to the arithmetic unit 104 and the storage unit 105 described above, respectively.
  • the arithmetic circuit 204 controls whether or not to perform a process of calculating the corrected output value of the physical quantity sensor 201 based on a control signal input from the control terminal. Specifically, for example, when the control signal from the control terminal is “1: ON”, the arithmetic circuit 204 reads the initial setting information stored in the data storage unit 205 in advance, and based on the initial setting information.
  • the output signal of the physical quantity sensor 201 is amplified by a predetermined amplification factor and output (operation mode 3).
  • the arithmetic circuit 204 outputs the digital signal input from the A / D converter 215 without performing arithmetic processing (operation mode). 1). For this reason, the respective output signals (hereinafter referred to as digital signals) of the physical quantity sensor 201, the temperature sensor 202, and the Vcc voltage dividing unit 203 digitized through the A / D converter 215 remain as initial output values, respectively.
  • the data is input to the first to third latches 216 to 218 in the subsequent stage.
  • the first to third latches 216 to 218 respectively hold the digital signal of the physical quantity sensor 201, the digital signal of the temperature sensor 202, and the digital signal of the Vcc voltage dividing unit 203 for a certain period of time.
  • the second selector 219 selects one of the digital signals input from the first to third latches 216 to 218 and outputs it to the I / O interface 206. Also, the second selector 219 switches to connect the I / O interface 206 and the data storage unit 205 when a digital signal is input to the I / O interface 206 from the outside. Then, the second selector 219 outputs the digital signal input to the I / O interface 206 to the data storage unit 205.
  • the I / O interface 206 corresponds to the input / output unit 106 described above.
  • the I / O interface 206 enters an output mode when a digital signal is input from the second selector 219 (operation modes 1 and 3), and the digital signal input from the second selector 219 is output from the I / O terminal. Output to the outside.
  • the I / O interface 206 enters the input mode when, for example, a digital signal is input from the outside via the I / O terminal (operation mode 2), and the digital signal input from the outside is input to the second selector 219. Output.
  • the digital signal input from the outside to the I / O interface 206 is the initial setting information of the physical quantity sensor device 200 calculated by the setting device 110 described above.
  • a digital signal input from the outside to the I / O interface 206 is input to the data storage unit 205 via the second selector 219.
  • the digital signal input from the second selector 219 to the data storage unit 205 is semi-permanently stored in the data storage unit 205 when a predetermined voltage is applied to the data storage unit 205 from the write voltage terminal.
  • the reference voltage source 221 equalizes the noise of the power supply voltage supplied from the Vcc terminal, generates a reference voltage suitable for driving the sensor drive circuit 222, and supplies the reference voltage to the sensor drive circuit 222.
  • the reference voltage source 221 supplies the voltage VDD to each circuit in the oscillator 223 and the physical quantity sensor device 200.
  • the sensor drive circuit 222 generates a voltage having a predetermined magnitude for driving the physical quantity sensor 201 and the temperature sensor 202 and supplies the voltage to the physical quantity sensor 201 and the temperature sensor 202.
  • the oscillator 223 generates a clock signal for driving the A / D converter 215 and the arithmetic circuit 204 and supplies the clock signal to the A / D converter 215 and the arithmetic circuit 204.
  • the operation mode 1 is an operation mode for obtaining the initial output characteristics of the physical quantity sensor 201 at the stage of adjusting the initial setting of the physical quantity sensor device 200.
  • the operation mode 1 first, the analog signals of the physical quantity sensor 201, the temperature sensor 202, and the Vcc voltage dividing unit 203 are input to the first to third sample holds 211 to 213, respectively, to hold the voltage value at regular intervals. The update is repeated.
  • the voltage values held by the first to third sample holds 211 to 213 are sequentially input to the A / D converter 215 by the first selector 214 in, for example, a preset selection order, and converted from analog values to digital values.
  • the voltage values of the physical quantity sensor 201, the temperature sensor 202, and the Vcc voltage dividing unit 203 converted into digital values by the A / D converter 215 are input to the arithmetic circuit 204.
  • the arithmetic circuit 204 is controlled so as not to perform arithmetic processing when a control signal of “0: OFF” is input from the control terminal. For this reason, the voltage value input from the A / D converter 215 to the arithmetic circuit 204 is output and held as it is in the first to third latches 216 to 218 without being subjected to arithmetic processing by the arithmetic circuit 204.
  • the voltage values held by the first to third latches 216 to 218 are sequentially output to the I / O interface 206 by the second selector 219 in a preset selection order, for example, and output to the outside from the I / O terminal. The Thereby, the operation mode 1 of the physical quantity sensor device 200 ends.
  • the output values of the physical quantity sensor 201, the temperature sensor 202, and the Vcc voltage divider 203 in the operation mode 1 are output to the outside as they are as the initial output values without being processed by the calculation circuit 204. Acquired by the first acquisition unit 111.
  • the predetermined temperature when the initial output value of the physical quantity sensor 201 is output to the outside is confirmed by the initial output value of the temperature sensor 202, for example. Thereby, the initial output characteristic of the physical quantity sensor device 200 for calculating the equation (1) (or the equation (2)) and the equation (3) can be obtained.
  • the operation mode 2 is an operation mode for writing initial setting information to the data storage unit 205 of the physical quantity sensor device 200 from the outside.
  • the operation mode 2 first, initial setting information of the physical quantity sensor device 200 is input from the outside to the I / O interface 206 via the I / O terminal.
  • the initial setting information is information calculated by the second calculation unit 114 described above.
  • the I / O interface 206 is switched from the output mode to the input mode.
  • the second selector 219 switches to a path connecting the I / O interface 206 and the data storage unit 205.
  • the initial setting information input to the I / O interface 206 is stored in the data storage unit 205 via the second selector 219.
  • the initial setting information stored in the data storage unit 205 is transferred to the nonvolatile memory in the data storage unit 205.
  • the initial setting information is held in the data storage unit 205 semi-permanently, and the operation mode 2 of the physical quantity sensor device 200 ends.
  • the operation mode 3 is an operation mode for actual use of the physical quantity sensor device 200 or a test before shipment, and is an operation mode for outputting the corrected output value of the physical quantity sensor 201 to the outside.
  • the operation mode 3 first, as in the operation mode 1, the output signals of the physical quantity sensor 201, the temperature sensor 202, and the Vcc voltage dividing unit 203 are respectively converted into the first to third sample holds 211 to 213, the first selector 214 and The data is input to the arithmetic circuit 204 via the A / D converter 215.
  • the initial setting information stored in the data storage unit 205 is also input to the arithmetic circuit 204.
  • the initial setting information stored in the data storage unit 205 is the second characteristic value calculated by the second calculation unit 114.
  • the corrected output value of the physical quantity sensor 201 calculated by the arithmetic circuit 204 is output to the first latch 216 and input to the I / O interface 206 via the second selector 219. Thereby, the corrected output value of the physical quantity sensor 201 is output from the I / O terminal to the outside, and the operation mode 3 of the physical quantity sensor device 200 ends.
  • Each of the operation modes 1 to 3 of the physical quantity sensor device 200 described above may be program-controlled by a control unit (not shown), or mechanically or artificially controlled by a switch that can be mechanically turned on / off. Also good.
  • FIG. 3 is a characteristic diagram showing an example of output characteristics before correction of the physical quantity sensor device according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a characteristic diagram showing an example of target output characteristics of the physical quantity sensor device according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a characteristic diagram showing temperature dependence of the physical quantity sensor device according to the embodiment of the present invention.
  • the predetermined temperatures T1 to T3 were set to, for example, ⁇ 40 ° C., 25 ° C. and 100 ° C., respectively.
  • a total of nine initial output values V 0 of the pressure sensor are acquired by the first acquisition unit 111.
  • the initial output value V 0 of the pressure sensor is plotted on the vertical axis
  • the pressure Pj and the initial output value V 0 are quadratic for each predetermined temperature T1 to T3. Approximate a polynomial.
  • initial output characteristics 301 to 303 of the pressure sensor that change in a quadratic curve with respect to the detected pressure Pj are obtained.
  • the graph showing the initial output characteristics 301 to 303 of the pressure sensor shown in FIG. 3 is a quadratic curve (the graphs of FIGS. 4 and 5 are also quadratic curves similarly).
  • the values of the pressures P1 to P3 and the initial output value V 0 of the pressure sensor shown in FIG. 3 are examples.
  • the horizontal axis is the initial output value V 0 of the pressure sensor
  • the vertical axis is the target output value V 1 of the pressure sensor
  • the output value V 1 is approximated to a quadratic polynomial by the least square method.
  • corrected output characteristics 401 to 403 of the pressure sensor are obtained for each of the predetermined temperatures T1 to T3.
  • the approximate expressions V 1 (T1) to V 1 (T3) of the target output value of the pressure sensor for each of the predetermined temperatures T1 to T3 are expressed by the following expressions (4) to (6).
  • V 1 (T1) ⁇ 0.88 ⁇ V 0 2 + 11.66 ⁇ V 0 ⁇ 0.10 (4)
  • V 1 (T2) ⁇ 1.19 ⁇ V 0 2 + 13.34 ⁇ V 0 ⁇ 0.11 (5)
  • V 1 (T3) ⁇ 1.40 ⁇ V 0 2 + 15.17 ⁇ V 0 ⁇ 0.09 (6)
  • the initial output value V 0 and the target output value V 1 in the equations (4) to (6) are the pressure sensor output value Vd and the pressure sensor corrected output value, respectively. It corresponds to Vout. Therefore, the above formulas (4) to (6) can be expressed as the following formula (7).
  • Vout ( ⁇ T, Vd) K 2 ( ⁇ T) ⁇ Vd 2 + K 1 ( ⁇ T) ⁇ Vd + K 0 ( ⁇ T) (7)
  • the approximate expressions K 2 ( ⁇ T), K 1 ( ⁇ T), and K 0 ( ⁇ T) of the coefficient and constant term of the above equation (7) are quadratic curves indicating temperature-dependent characteristics. 501 to 503, which are represented by the following formulas (8) to (10).
  • K 1 ( ⁇ T) ⁇ 7.8 ⁇ 10 ⁇ 6 ⁇ ⁇ T 2 ⁇ 2.6 ⁇ 10 ⁇ 2 ⁇ ⁇ T ⁇ 1.3 ⁇ 10 (9)
  • K 0 ( ⁇ T) 2.4 ⁇ 10 ⁇ 6 ⁇ ⁇ T 2 ⁇ 1.1 ⁇ 10 ⁇ 4 ⁇ ⁇ T ⁇ 1.1 ⁇ 10 ⁇ 1 (10)
  • the above formulas (8) to (10) can be extracted as the following formula (11) depending on the temperature ⁇ T.
  • the constant term kT 20 ⁇ 1.2
  • the coefficient kT 12 ⁇ 7.8 ⁇ 10 ⁇ 6 of the second-order term of K 1 ( ⁇ T) in the above equation (9)
  • the coefficient kT 02 2.4 ⁇ 10 ⁇ 6 of the second-order term of K 0 ( ⁇ T) in the above equation (10).
  • FIG. 6 is an explanatory diagram showing in detail characteristics with respect to temperature of the physical quantity sensor device according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 shows an example of numerical values of the correction parameters shown in the above formulas (8) to (10) and the meaning (characteristic with respect to temperature) of each parameter.
  • the nine correction parameters kT ij described above have different characteristics with respect to the temperature of the physical quantity sensor device. For this reason, the characteristics with respect to the temperature of the physical quantity sensor device can be confirmed in detail by the nine correction parameters kT ij .
  • the coefficient kT 22 of the second-order term of K 2 ( ⁇ T) is a curve component with respect to the temperature of the sensitivity curve (sensitivity nonlinearity).
  • the coefficient kT 21 of the first-order term of K 2 ( ⁇ T) is the slope of the sensitivity curve (sensitivity nonlinearity) with respect to temperature.
  • the constant term kT 20 of K 2 ( ⁇ T) is a sensitivity curve (sensitivity nonlinearity) at the reference temperature.
  • the coefficient kT 12 of the second-order term of K 1 ( ⁇ T) is a bending component with respect to the temperature of the sensitivity amplification degree.
  • the coefficient kT 11 of the first-order term of K 1 ( ⁇ T) is the slope of the sensitivity amplification degree with respect to temperature.
  • the constant term kT 10 of K 1 ( ⁇ T) is the sensitivity amplification degree at the reference temperature.
  • the coefficient kT 02 of the second-order term of K 0 ( ⁇ T) is a bending component with respect to the offset temperature.
  • the coefficient kT 01 of the first-order term of K 0 ( ⁇ T) is the slope of the offset with respect to the temperature.
  • the constant term kT 00 of K 0 ( ⁇ T) is an offset correction amount at the reference temperature.
  • the number of correction parameters kT ij is 12 to 16 when approximated with a third-order polynomial. In the case of approximation to the following polynomial, the number is 15 to 25.
  • the correction parameters kT ij for example, characteristics due to peripheral devices appear regularly. For this reason, depending on the peripheral device, as the order of the first and second characteristic formulas is increased, the characteristic caused by the peripheral device can be confirmed, and the output value of the physical quantity sensor can be corrected with high accuracy.
  • the orders X and Y of the approximate expression obtained when the number of measurements is m and n are 2 ⁇ Y ⁇ m ⁇ 1 and 2 ⁇ X ⁇ n ⁇ 1.
  • 7 and 8 are flowcharts showing the procedure of output value correction processing of the physical quantity sensor device according to the embodiment of the present invention. 7 and 8 show processing until the initial setting conditions of the physical quantity sensor device are calculated and written to the storage unit of the physical quantity sensor device.
  • the measurement value n ( ⁇ 3) of the output value of the pressure sensor and the measurement number m ( ⁇ 3) of the output value of the temperature sensor are acquired (step S701).
  • step S702 After substituting 1 for the variable i (step S702), the temperature Ti detected by the temperature sensor and the output value Vcci of the Vcc voltage divider at this temperature Ti are measured (steps S703 and S704).
  • step S705 After substituting 1 for the variable j (step S705), the initial output value V 0 — ij of the pressure sensor at the temperature ⁇ Ti and the pressure Pj is measured (step S706). Then, the variable j is incremented (step S707), and the processes of steps S706 and S707 are repeated until the variable j becomes equal to the number of measurements n (step S708: No).
  • the plurality of initial output values V 0 — ij output to the outside of the physical quantity sensor device are acquired by the first acquisition unit of the setting device.
  • an approximate expression V 1 (Ti) of the target output value is calculated for each temperature Ti as shown in the above equations (4) to (6).
  • step S714 1 is substituted into the variable i (step S714), and the approximate expression K i ( ⁇ T) of the first characteristic value shown in the above equations (8) to (10) is calculated (step S715).
  • n-1) is acquired as the second characteristic value (step S716).
  • step S717 is incremented (step S717), and the processes of steps S715 to S717 are repeated until the variable i becomes equal to the number of measurements m (step S718: No).
  • step S718 When the variable i becomes larger than the number of times of measurement m (step S718: Yes), the coefficient of the approximate expression K i ( ⁇ T) and the constant term (second characteristic value) kT ij are used as correction parameters for the physical quantity sensor device.
  • Writing to the storage unit step S719).
  • the process of step S719 is the operation mode 2 of the physical quantity sensor device. Thereafter, the processing according to this flowchart is terminated, and thereafter, the physical quantity sensor device operates in the operation mode 3.
  • the output value correction processing of the physical quantity sensor device described in the present embodiment can be realized by executing a program prepared in advance on a computer such as a personal computer or a workstation.
  • This program is recorded on a computer-readable recording medium such as a hard disk, a flexible disk, a CD-ROM, an MO, and a DVD, and is executed by being read from the recording medium by the computer.
  • the program may be a transmission medium that can be distributed via a network such as the Internet.
  • the first characteristic equation indicating the corrected output characteristic of the physical quantity sensor and the second characteristic equation indicating the temperature-dependent characteristic of the coefficient and constant term of the first characteristic equation.
  • the corrected output value of the physical quantity sensor is calculated using the characteristic formula. For this reason, even if there are bends in the initial output characteristics of the physical quantity sensor and the temperature sensor, these bends are corrected and the output value of the physical quantity sensor can be corrected. For this reason, the correction accuracy of the physical quantity sensor device can be improved.
  • the storage unit since at least nine correction parameters need only be stored in the storage unit, an inexpensive storage unit with a small data capacity can be used. For this reason, the scale of the physical quantity sensor device can be reduced, and the physical quantity sensor device can be manufactured at low cost. Also, 12 to 16 correction parameters are calculated when calculating the third and second characteristic expressions, and 15 to 25 correction parameters when calculating the fourth and first characteristic expressions.
  • the storage parameters may be stored in the storage unit. For this reason, even when the orders of the first and second characteristic equations are increased, the number of parameters stored in the storage unit does not increase significantly. Therefore, even when an inexpensive storage unit with a small data capacity is used, the correction parameters are increased by calculating the first and second characteristic equations of the third and fourth orders, and the bending caused by the peripheral device is easily corrected. can do.
  • the output value of the physical quantity sensor, the output of the temperature sensor, and the output of the temperature sensor are converted into one transfer function equation including the first characteristic equation and the second characteristic equation constituting the first characteristic equation.
  • the corrected output value of the physical quantity sensor can be calculated. Therefore, regardless of the order of the transfer function equation, the output value after correction of the physical quantity sensor is calculated using an arithmetic circuit in which the above transfer function equation is configured with only basic circuits such as an AND circuit and an OR circuit. Can do. Thereby, the scale of the physical quantity sensor device can be reduced, and the physical quantity sensor device can be manufactured at low cost. Furthermore, the processing speed can be increased.
  • the initial quantity of the physical quantity sensor is measured at a minimum of nine measurement points (three physical quantities are measured at three predetermined temperatures). What is necessary is just to acquire an output value. For this reason, the number of processes for performing the initial setting of the physical quantity sensor device can be reduced. Therefore, the physical quantity sensor device can be manufactured at low cost. Further, for example, by increasing the number of measurement points by measuring four physical quantities at every four predetermined temperatures, the first and second characteristic equations are calculated, so that the approximation accuracy is improved. Thereby, the correction accuracy of the physical quantity sensor device can be improved.
  • a setting device for calculating a correction parameter may be provided in the physical quantity sensor device.
  • the correction parameter may be calculated again by the setting device.
  • the physical quantity sensor and other devices (physical quantity sensor output value correction device) of the physical quantity sensor device shown in FIG. 1 may be provided on the same semiconductor chip or on different semiconductor chips.
  • the temperature sensor may be provided on the same semiconductor chip as the physical quantity sensor, or a thermistor or the like is used to correct the physical quantity sensor output value.
  • the device and the physical quantity sensor may not be provided on the same semiconductor chip. Further, the physical quantity sensor may not be formed on the semiconductor chip.
  • the output value correction method of the physical quantity sensor device detect other physical quantities that depend on temperature, This is useful for a physical quantity sensor that outputs an electrical signal in accordance with a detected physical quantity.

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Abstract

　第１の取得部（１１１）は、物理量センサ（１０１）の初期出力値を取得する。第２の取得部（１１２）は、物理量センサ（１０１）の目標出力値を取得する。第１の算出部（１１３）は、物理量センサ（１０１）の初期出力値および目標出力値に基づいて、物理量センサ（１０１）の補正後の出力特性を示す２次の第１の特性式を算出し第１の特性値を抽出する。第２の算出部（１１４）は、所定温度および第１の特性値に基づいて、第１の特性値を補正するための２次の第２の特性式を算出し第２の特性値を抽出する。演算部（１０４）は、第２の特性式に第２の特性値を入力して補正した第１の特性式に基づいて物理量センサ（１０１）の補正後の出力値を演算する。これにより、補正精度を向上させ、コストを低減することができ、かつ処理速度の高速化を図ることができる。

Description

物理量センサ装置の出力値補正方法、物理量センサの出力値補正方法、物理量センサ装置および物理量センサの出力値補正装置
　この発明は、物理量センサ装置の出力値補正方法、物理量センサの出力値補正方法、物理量センサ装置および物理量センサの出力値補正装置に関する。
　従来、物理量センサ装置として、例えば、物理量センサ素子から出力されたアナログ信号をＡ／Ｄコンバータ（ＡＤＣ：Ａｎａｌｏｇ－ｔｏ－Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）によってデジタル信号に変換し、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）やＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｓｉｇｎａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）などの演算回路を用いた演算処理を行うことにより、物理量センサ素子の出力特性を補正する物理量センサ装置が公知である。
　このような物理量センサ装置として、制御対象から入力されるアナログ入力信号をデジタル信号に変換して出力するアナログ入力部と、装置回りの周囲温度を検出する温度検出器と、温度が異なる条件下で、前記デジタル信号のデジタル値とアナログ入力信号の期待値との間に生じる誤差との実測定に基づいて作成され、周囲温度と補正値とが一対一に対応付けられた補正データが格納された温度補正テーブルと、温度検出器で検出した温度に対応する補正値を温度補正テーブルから読み込み、アナログ入力回路から読み込んだデジタル値を前記補正値で補正し、最終的なデジタルデータとする温度補正手段を設けた装置が提案されている（例えば、下記特許文献１参照。）。
　また、別の装置として、被測定圧力に応じて変化する半導体圧力変換器からのアナログ信号が第１のＡ／Ｄコンバータにより順次デジタルの未補償圧力データに変換されるとともに、感温素子から出力される被測定温度に応じて変化するアナログ信号が第２のＡ／Ｄコンバータによって順次デジタルの未補償温度データに変換され、これらのデータが演算装置に供給されると、記憶装置に記憶された動作圧力範囲および温度範囲内の少なくとも２以上の基準温度における補償用温度データと各基準温度において２以上の基準圧力における補償用圧力データを記憶装置から演算装置が読み出し、この読み出されたデータから補間法により補償済圧力データを求める装置が提案されている（例えば、下記特許文献２参照。）。
　また、別の装置として、被検出圧力に応じた電圧レベルの検出信号を発生する圧力センサ回路と、この圧力センサ回路の温度に応じた電圧レベルの温度信号を発生する温度検出回路と、前記被検出圧力及び圧力センサ回路の温度と無関係に一定の電圧レベルとなる基準信号を発生する基準電圧発生回路と、前記検出信号、温度信号及び基準信号をデジタルデータに変換するためのＡ／Ｄ変換回路と、前記検出信号、温度信号及び基準信号を選択的に通過させて前記Ａ／Ｄ変換回路に変換対象信号として与えるアナログマルチプレクサと、前記圧力センサ回路に対する印加圧力をＰ、前記検出信号、温度信号及び基準信号を前記Ａ／Ｄ変換回路により変換した各デジタルデータをそれぞれ圧力情報Ｄ、温度情報Ｔ及び基準情報Ａ、また、圧力センサ回路の感度の温度係数をｃ、圧力センサ回路の室温感度をｄ、圧力検出値のオフセットの温度係数をｅ、圧力検出値の室温オフセット値をｆ、温度検出値の温度係数をａ、温度検出値の室温オフセット値をｂとした場合に、Ｐ＝｛（Ｔ／Ａ－ｂ）×（－ｅ／ａ）＋Ｄ／Ａ－ｆ｝／｛（Ｔ／Ａ－ｂ）×ｃ／ａ＋ｄ｝の演算処理を実行して印加圧力Ｐを算出する信号処理手段とを備え、前記アナログマルチプレクサは、前記基準信号及び温度信号を前記検出信号に先立って通過させるように構成され、前記信号処理手段は、前記基準信号及び温度信号に対応した基準情報Ａ及び温度情報Ｔに基づく演算処理を行った後に、その演算処理結果並びに前記検出信号に対応した圧力情報Ｄに基づく演算処理を行うことによって、印加圧力Ｐを算出する装置が提案されている（例えば、下記特許文献３参照。）。
特開２００９－２６０６２６号公報 特開平６－２６５４２４号公報 特開平１０－３３９６７３号公報
　しかしながら、上述した特許文献１に示す技術では、物理量センサ素子の任意の検出点において発生する電気信号の出力値を補正するための補正量を、ある特定の検出範囲内で発生する電気信号の出力値を補正するための補正量として特定の検出範囲ごとにデータテーブル化し記憶部に記憶している。このため、物理量センサ素子のある特定の検出範囲で発生した電気信号の出力値はすべて一定の補正量で補正され、補正精度が低下するという問題がある。
　一定の補正量で補正される各特定の検出範囲を狭くすることで補正精度を向上させることができるが、補正量データのデータ量が増えてしまうため、データ容量の大きい高価な記憶部を用いる必要があるという問題が新たに生じる。また、上述した特許文献１に示す技術では、予め補正量データをデータテーブル化し記憶部に記憶させるために、物理量センサ素子の検出可能範囲内の多数の検出点で電気信号を測定する必要がある。このため、測定コストが増大するという問題がある。
　また、上述した特許文献２に示す技術では、予め補正量データをデータテーブル化し記憶部に記憶させ、データテーブルに補正量データが格納されていない検出点で発生した電気信号の出力値を補正するための補正量を補間法によって算出する。このため、補正量データのデータ量は増大しないが、電気信号の出力値を補正する演算処理の他に、補間法によって補正量を算出する演算処理を行う必要がある。したがって、演算回路の規模が大きくなるという問題や、演算処理時間が増大して高速化を図ることが難しいという問題がある。
　一方、上述した特許文献３に示す技術では、物理量センサ素子の出力特性が反映された算出式に基づいて構成された演算回路を用いて演算処理を行い、物理量センサ素子の出力特性を補正する。補正量を算出するための演算処理を行わないため、演算回路の規模を小さくすることができる。また、記憶部には上記算出式の係数および定数のみを記憶すればよいため、データ容量の小さい安価な記憶部を用いることができる。
　しかしながら、一般的に、物理量センサ素子の出力は、圧力および温度に対して２次曲線的に変化する曲がり成分を有する。上述した特許文献３に示す技術では、圧力および温度に比例して直線的に変化する１次成分しか補正することができないため、補正精度のさらなる高精度化を図ることは難しい。また、物理量センサ装置を構成するＡ／Ｄコンバータ等の他の構成部の出力も２次成分を有するため、物理量センサ装置の構成条件によっては圧力や温度に対して３～４次曲線的に変化する３～４次成分を補正する必要がある。
　この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、補正精度の高い物理量センサ装置の出力値補正方法、物理量センサの出力値補正方法、物理量センサ装置および物理量センサの出力値補正装置を提供することを目的とする。また、この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、コストを低減することができる物理量センサ装置の出力値補正方法、物理量センサの出力値補正方法、物理量センサ装置および物理量センサの出力値補正装置を提供することを目的とする。また、この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、処理速度の高速化を図ることができる物理量センサ装置の出力値補正方法、物理量センサの出力値補正方法、物理量センサ装置および物理量センサの出力値補正装置を提供することを目的とする。
　上述した課題を解決し、本発明の目的を達成するため、この発明にかかる物理量センサ装置の出力値補正方法は、温度に依存する他の物理量を検知し、検知した前記物理量に応じて電気信号を出力する物理量センサと、検知した温度に応じた電気信号を出力する温度センサと、を備えた物理量センサ装置の出力値補正方法であって、次の特徴を有する。少なくとも３つ以上の所定温度のそれぞれにおいて、前記物理量センサによって出力された少なくとも３つ以上の初期出力値をそれぞれ取得する第１の取得工程を行う。少なくとも３つ以上の前記初期出力値に対応して予め設定された前記物理量センサの目標出力値をそれぞれ取得する第２の取得工程を行う。そして、前記初期出力値および前記目標出力値に基づいて、検知した前記物理量に対して非線形的に変化する前記物理量センサの出力特性を補正するための第１の特性値を算出する第１の算出工程を行う。その後、前記所定温度および前記第１の特性値に基づいて、前記温度センサによって検出された温度に対して非線形的に変化する前記第１の特性値を補正するための第２の特性値を算出する第２の算出工程を行う。
　また、この発明にかかる物理量センサ装置の出力値補正方法は、上述した発明において、前記第１の算出工程では、前記所定温度ごとに前記初期出力値と前記目標出力値とを２次以上の多項式に近似して前記物理量センサの補正後の出力特性を示す第１の特性式を算出し、前記第１の特性式の係数および定数項を前記第１の特性値とすることを特徴とする。
　また、この発明にかかる物理量センサ装置の出力値補正方法は、上述した発明において、前記第２の算出工程では、前記第１の特性式の係数および定数項ごとに前記所定温度と前記第１の特性値とを２次以上の多項式に近似して前記第１の特性値の温度依存特性を示す第２の特性式を算出し、前記第２の特性式の係数および定数項を前記第２の特性値とすることを特徴とする。
　また、この発明にかかる物理量センサ装置の出力値補正方法は、上述した発明において、２次以上の多項式に近似するときに最小二乗法を用いることを特徴とする。
　また、この発明にかかる物理量センサ装置の出力値補正方法は、上述した発明において、前記物理量センサの現時点の出力値と、前記温度センサの前記現時点の出力値および前記第２の特性値を用いて補正された補正後の前記第１の特性値とに基づいて、前記物理量センサの補正後の出力値を演算する演算工程をさらに含むことを特徴とする。
　また、この発明にかかる物理量センサ装置の出力値補正方法は、上述した発明において、前記第１の特性式および前記第２の特性式を構成する演算手段に、前記物理量センサの現時点の出力値、前記温度センサの前記現時点の出力値および前記第２の特性値を入力することにより、前記物理量センサの補正後の出力値を演算する演算工程をさらに含むことを特徴とする。
　また、この発明にかかる物理量センサ装置の出力値補正方法は、上述した発明において、前記演算工程では、電源電圧に比例した前記物理量センサの補正後の出力値を演算することを特徴とする。
　また、この発明にかかる物理量センサ装置の出力値補正方法は、上述した発明において、前記第２の特性値を記憶手段に記憶する記憶工程をさらに含み、前記演算工程では、前記記憶手段から読み出した前記第２の特性値を用いることを特徴とする。
　また、この発明にかかる物理量センサ装置の出力値補正方法は、上述した発明において、前記物理量センサは、圧力センサ、加速度センサ、ジャイロセンサまたは流量センサであることを特徴とする。
　また、上述した課題を解決し、本発明の目的を達成するため、この発明にかかる物理量センサ装置は、温度に依存する他の物理量を検知し、検知した前記物理量に応じた電気信号を出力する物理量センサを備える。検知した温度に応じた電気信号を出力する温度センサと、少なくとも３つ以上の所定温度のそれぞれにおいて、前記物理量センサによって出力された少なくとも３つ以上の初期出力値をそれぞれ取得する第１の取得手段を備える。少なくとも３つ以上の前記初期出力値に対応して予め設定された前記物理量センサの目標出力値をそれぞれ取得する第２の取得手段を備える。前記初期出力値および前記目標出力値に基づいて、検知した前記物理量に対して非線形的に変化する前記物理量センサの出力特性を補正するための第１の特性値を算出する第１の算出手段を備える。前記所定温度および前記第１の特性値に基づいて、前記温度センサによって検出された温度に対して非線形的に変化する前記第１の特性値を補正するための第２の特性値を算出する第２の算出手段を備える。
　また、この発明にかかる物理量センサ装置は、上述した発明において、前記第１の算出手段は、前記所定温度ごとに前記初期出力値と前記目標出力値とを２次以上の多項式に近似して前記物理量センサの補正後の出力特性を示す第１の特性式を算出し、前記第１の特性式の係数および定数項を前記第１の特性値とすることを特徴とする。
　また、この発明にかかる物理量センサ装置は、上述した発明において、前記第２の算出手段は、前記第１の特性式の係数および定数項ごとに前記所定温度と前記第１の特性値とを２次以上の多項式に近似して前記第１の特性値の温度依存特性を示す第２の特性式を算出し、前記第２の特性式の係数および定数項を前記第２の特性値とすることを特徴とする。
　また、この発明にかかる物理量センサ装置は、上述した発明において、２次以上の多項式に近似するときに最小二乗法を用いることを特徴とする。
　また、この発明にかかる物理量センサ装置は、上述した発明において、前記物理量センサの現時点の出力値と、前記温度センサの前記現時点の出力値および前記第２の特性値を用いて補正された補正後の前記第１の特性値とに基づいて、前記物理量センサの補正後の出力値を演算する演算手段と、をさらに備えることを特徴とする。
　また、この発明にかかる物理量センサ装置は、上述した発明において、前記第１の特性式および前記第２の特性式を構成する演算手段をさらに備え、前記演算手段は、前記物理量センサの現時点の出力値、前記温度センサの前記現時点の出力値および前記第２の特性値が入力されることにより、前記物理量センサの補正後の出力値を演算することを特徴とする。
　また、この発明にかかる物理量センサ装置は、上述した発明において、前記演算手段は、電源電圧に比例した前記物理量センサの補正後の出力値を演算することを特徴とする。
　また、この発明にかかる物理量センサ装置は、上述した発明において、前記第２の特性値を記憶する記憶手段をさらに備え、前記演算手段は、前記記憶手段から読み出した前記第２の特性値を用いることを特徴とする。
　また、この発明にかかる物理量センサ装置は、上述した発明において、前記物理量センサは、圧力センサ、加速度センサ、ジャイロセンサまたは流量センサであることを特徴とする。
　また、上述した課題を解決し、本発明の目的を達成するため、この発明にかかる物理量センサの出力値補正方法は、温度に依存する他の物理量を検知し、検知した前記物理量に応じて電気信号を出力する物理量センサおよび検知した温度に応じた電気信号を出力する温度センサからの出力信号を取得し前記物理量センサの出力値を補正する物理量センサの出力値補正方法であって、次の特徴を有する。少なくとも３つ以上の所定温度のそれぞれにおいて、前記物理量センサによって出力された少なくとも３つ以上の初期出力値をそれぞれ取得する第１の取得工程を行う。少なくとも３つ以上の前記初期出力値に対応して予め設定された前記物理量センサの目標出力値をそれぞれ取得する第２の取得工程を行う。そして、前記初期出力値および前記目標出力値に基づいて、検知した前記物理量に対して非線形的に変化する前記物理量センサの出力特性を補正するための第１の特性値を算出する第１の算出工程を行う。その後、前記所定温度および前記第１の特性値に基づいて、前記温度センサによって検出された温度に対して非線形的に変化する前記第１の特性値を補正するための第２の特性値を算出する第２の算出工程を行う。
　また、上述した課題を解決し、本発明の目的を達成するため、この発明にかかる物理量センサの出力値補正装置は、温度に依存する他の物理量を検知し、検知した前記物理量に応じた電気信号を出力する物理量センサおよび検知した温度に応じた電気信号を出力する温度センサの出力信号を受け前記物理量センサの出力値を補正する物理量センサの出力値補正装置であって、次の特徴を有する。少なくとも３つ以上の所定温度のそれぞれにおいて、前記物理量センサによって出力された少なくとも３つ以上の初期出力値をそれぞれ取得する第１の取得手段を備える。少なくとも３つ以上の前記初期出力値に対応して予め設定された前記物理量センサの目標出力値をそれぞれ取得する第２の取得手段を備える。前記初期出力値および前記目標出力値に基づいて、検知した前記物理量に対して非線形的に変化する前記物理量センサの出力特性を補正するための第１の特性値を算出する第１の算出手段を備える。前記所定温度および前記第１の特性値に基づいて、前記温度センサによって検出された温度に対して非線形的に変化する前記第１の特性値を補正するための第２の特性値を算出する第２の算出手段を備える。
　上述した発明によれば、物理量センサおよび温度センサの初期の出力特性に曲がりが存在していたとしても、こられの曲がりが補正された物理量センサの出力値を演算することができる。また、上述した発明によれば、最低限９つの補正用パラメータを記憶手段に記憶させればよいため、データ容量の小さい安価な記憶手段を用いることができる。また、第１，２の特性式の次数を増加させた場合でも、記憶手段に記憶される補正用パラメータの個数が大幅に増加することはない。したがって、データ容量の小さい安価な記憶手段を用いた場合においても、３次や４次の第１，２の特性式を算出して補正用パラメータを増やし、周辺機器に起因する曲がりを容易に補正することができる。
　また、上述した発明によれば、物理量センサの補正後の出力特性を示す第１の特性式と、第１の特性式の係数および定数項を補正する第２の特性式とからなる１つの伝達関数式により、物理量センサの補正後の出力値を演算することができる。このため、この伝達関数式の次数にかかわらず、論理積回路や論理和回路などの基本回路のみで上記伝達関数式を構成した演算回路を用いて、物理量センサの補正後の出力値を演算することができる。
　また、上述した発明によれば、物理量センサの出力特性を補正する補正用パラメータを算出するために、最低限９つの測定点（３つの所定温度ごとに３つの物理量を測定）において物理量センサの初期出力値を取得すればよい。このため、物理量センサ装置の初期設定を行うための工程数を少なくすることができる。また、例えば４つの所定温度ごとに４つの物理量を測定するなど測定点の個数を増やすことで、第１，２の特性式を算出するための近似精度が向上する。
　本発明にかかる物理量センサ装置の出力値補正方法、物理量センサの出力値補正方法、物理量センサ装置および物理量センサの出力値補正装置によれば、補正精度を向上させることができるという効果を奏する。また、本発明にかかる物理量センサ装置の出力値補正方法、物理量センサの出力値補正方法、物理量センサ装置および物理量センサの出力値補正装置によれば、コストを低減することができるという効果を奏する。また、本発明にかかる物理量センサ装置の出力値補正方法、物理量センサの出力値補正方法、物理量センサ装置および物理量センサの出力値補正装置によれば、処理速度の高速化を図ることができるという効果を奏する。
図１は、本発明の実施の形態にかかる物理量センサ装置の機能的構成を示すブロック図である。 図２は、本発明を適用して半導体チップ上に形成した半導体物理量センサ装置の全体構成の一例を示すブロック図である。 図３は、本発明の実施の形態にかかる物理量センサ装置の補正前の出力特性の一例を示す特性図である。 図４は、本発明の実施の形態にかかる物理量センサ装置の目標出力特性の一例を示す特性図である。 図５は、本発明の実施の形態にかかる物理量センサ装置の温度依存性を示す特性図である。 図６は、本発明の実施の形態にかかる物理量センサ装置の温度に対する特性を詳細に示す説明図である。 図７は、本発明の実施の形態にかかる物理量センサ装置の出力値補正処理の手順を示すフローチャートである（その１）。 図８は、本発明の実施の形態にかかる物理量センサ装置の出力値補正処理の手順を示すフローチャートである（その２）。
　以下に添付図面を参照して、この発明にかかる物理量センサ装置の出力値補正方法、物理量センサの出力値補正方法、物理量センサ装置および物理量センサの出力値補正装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。なお、以下の実施の形態の説明および添付図面において、同様の構成には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
（実施の形態）
　図１は、本発明の実施の形態にかかる物理量センサ装置の機能的構成を示すブロック図である。図１に示す物理量センサ装置１００は、物理量センサ１０１の出力値を所望の出力値に補正して外部へ出力する。所望の出力値とは、例えば、物理量センサ装置１００の設計仕様に基づいて予め設定された出力特性に基づく、実使用時や出荷前試験時における物理量センサ装置１００の出力値である。物理量センサ装置１００は、物理量センサ１０１、温度センサ１０２、Ｖｃｃ分圧部１０３、演算部１０４、記憶部１０５、入出力部１０６によって構成される。物理量センサ装置１００は、設定装置１１０によって算出された物理量センサ装置１００の初期設定情報を取得する。
　初期設定情報とは、設定装置１１０によって算出される情報である。初期設定情報には、設定装置１１０によって算出された第１，２の特性値のうちの第２の特性値のみが含まれていればよい。第１の特性値は、検知した物理量に対して非線形的に変化する物理量センサ１０１の出力特性を補正するための情報であり、物理量センサ１０１の補正後の出力特性を示す第１の特定式の係数および定数項である。第２の特性値は、温度センサ１０２によって検出された温度に対して非線形的に変化する第１の特性値を補正するための情報であり、第１の特性値の温度依存性を示す第２の特性式の係数および定数項である。
　また、物理量センサ装置１００は、動作モード１～３を有する。動作モード１は、物理量センサ装置１００の初期設定情報が記憶部１０５に記憶される初期設定前の動作モードである。動作モード２は、記憶部１０５に初期設定情報が書き込まれる動作モードである。動作モード３は、記憶部１０５に初期設定情報が書き込まれた後（初期設定後）の動作モードであり、例えば、物理量センサ装置１００の実使用時や出荷前試験時の動作モードである。物理量センサ装置１００の動作モード１～３は、図示を省略する制御部によってプログラム制御されてもよいし、機械的にオン・オフ可能なスイッチによって機械的にまたは人為的に制御されてもよい。
　物理量センサ１０１は、検知した被測定媒体の物理量に応じた出力信号を発生するセンサ素子である。物理量センサ１０１が検知する物理量は、温度に依存する温度以外の物理量である。物理量センサ１０１は、例えば、圧力センサ、加速度センサ、ジャイロ（角度や角速度）センサ、流量センサなどである。温度センサ１０２は、検知した被測定媒体の温度に応じた出力信号を発生するセンサ素子である。Ｖｃｃ分圧部１０３は、Ｖｃｃ端子を介して供給される電源電圧を分圧する。物理量センサ１０１および温度センサ１０２には、周知のセンサ素子を用いてよい。物理量センサ１０１、温度センサ１０２およびＶｃｃ分圧部１０３の各出力信号は、演算部１０４に入力される。
　演算部１０４は、物理量センサ装置１００の動作モード１では演算処理を行わずに、物理量センサ１０１の出力値（以下、初期出力値とする）、温度センサ１０２の初期出力値およびＶｃｃ分圧部１０３の初期出力値をそのまま出力するように制御される。物理量センサ１０１、温度センサ１０２およびＶｃｃ分圧部１０３の各初期出力値は、物理量センサ装置１００の初期の出力特性を得るための情報である。一方、演算部１０４は、物理量センサ装置１００の動作モード３において、物理量センサ１０１の所望の出力値（以下、物理量センサ１０１の補正後の出力値とする）を演算するように制御される。具体的には、演算部１０４は、物理量センサ装置１００の動作モード３において、物理量センサ１０１の出力値、温度センサ１０２の出力値、および初期設定情報に基づいて、物理量センサ１０１の補正後の出力値を演算する。演算部１０４は、例えば、記憶部１０５に書き込まれた初期設定情報を読み出して用いる。
　演算部１０４は、物理量センサ１０１の出力値を変数とする２次以上の多項式である第１の特性式と、温度センサ１０２の出力値を変数とする２次以上の多項式である第２の特性式とを構成する。そして、演算部１０４は、温度センサ１０２の出力値および第２の特性値が入力されることにより、第２の特性式に基づいて補正後の第１の特性値を算出する。さらに、演算部１０４は、補正後の第１の特性値および物理量センサ１０１の出力値が入力されることにより、係数および定数項（第１の特性値）が補正された状態の第１の特性式に基づいて物理量センサ１０１の補正後の出力値を演算する。
　このように、演算部１０４には、第１の特性式と第２の特性式とにより、物理量センサ１０１の補正後の出力値を演算する１つの伝達関数式と等価な演算回路や演算プログラムを処理するための回路が構成されている。そして、演算部１０４は、物理量センサ１０１の出力信号および温度センサ１０２の出力信号の入力を受けたときに、第２の特性値を取得することにより、物理量センサ１０１の補正後の出力値を演算することができる。さらに、演算部１０４は、Ｖｃｃ分圧部１０３の出力値に基づいて、電源電圧に比例した物理量センサ１０１の補正後の出力値を演算してもよい。
　演算部１０４は、Ｖｃｃ分圧部１０３の出力値に基づいて物理量センサ１０１の補正後の出力値を演算する場合、物理量センサ１０１の補正後の出力値を、Ｖｃｃ分圧部１０３の出力値Ｖｃｃの、基準となるＶｃｃ分圧部１０３の出力値（以下、基準出力値とする）Ｖｃｃ０からの増幅率（＝Ｖｃｃ／Ｖｃｃ０）で増減する。より具体的には、演算部１０４は、増幅率が＋１０％であった場合、物理量センサ１０１の補正後の出力値も＋１０％増幅させる。
　記憶部１０５は、物理量センサ装置１００の初期設定情報として少なくとも第２の特性値を記憶する。物理量センサ装置１００の初期設定情報は、物理量センサ装置１００の動作モード２において記憶部１０５に記憶される。入出力部１０６は、物理量センサ１０１の補正後の出力値や、温度センサ１０２の出力値、Ｖｃｃ分圧部１０３の出力値を外部へ出力する。また、入出力部１０６は、物理量センサ１０１、温度センサ１０２およびＶｃｃ分圧部１０３の各初期出力値をそれぞれ設定装置１１０へ出力する。入出力部１０６は、設定装置１１０からの物理量センサ装置１００の初期設定情報の入力を受ける。
　設定装置１１０は、第１の取得部１１１、第２の取得部１１２、第１の算出部１１３、第２の算出部１１４、入出力部１１５によって構成される。第１の取得部１１１は、入出力部１１５を介して物理量センサ装置１００の入出力部１０６から、少なくとも３つ以上の所定温度ごとに物理量センサ１０１によって出力された少なくとも３つ以上の初期出力値をそれぞれ取得する。このため、第１の取得部１１１は、少なくとも計９つ以上の物理量センサ１０１の初期出力値を取得する。第１の取得部１１１は、Ｖｃｃ分圧部１０３の出力値を取得してよい。
　第２の取得部１１２は、物理量センサ１０１の複数の初期出力値に対応して予め設定された物理量センサ１０１の目標出力値をそれぞれ取得する。このため、第２の取得部１１２は、少なくとも計９つ以上の物理量センサ１０１の目標出力値を取得する。所定温度および物理量センサ１０１の目標出力値は、設定装置１１０の図示省略する記憶部に予め記憶されていてもよいし、図示省略する入力手段によって入力を受け付けてもよい。
　第１の算出部１１３は、物理量センサ１０１の初期出力値および目標出力値に基づいて、物理量センサ１０１の補正後の出力値を算出するための第１の特性値を算出する。具体的には、第１の算出部１１３は、所定温度ごとに物理量センサ１０１の初期出力値と物理量センサ１０１の目標出力値とを例えば最小二乗法により２次以上の多項式に近似して第１の特性式を算出する。そして、第１の算出部１１３は、所定温度ごとに算出された第１の特性式の係数および定数項を第１の特性値とする。
　より具体的には、第１の算出部１１３は、第１の取得部１１１によってｍ個の所定温度ごとに物理量センサ１０１のｎ個の所定物理量における初期出力値が取得された場合（物理量センサの出力値の測定点がｎ個、および温度センサの出力値の測定点がｍ個）、ｍ個の所定温度ごとにＸ次（２≦Ｘ≦ｎ－１）の多項式を算出し、これらＸ次の多項式に基づいて下記（１）式を算出する。下記（１）式は、演算部１０４で構成される第１の特性式である。
　下記（１）式において、Ｖｄは物理量センサ装置の動作モード３のときの物理量センサ１０１の出力値であり、ΔＴは物理量センサ装置の動作モード３のときの温度センサ１０２の検出温度（温度センサ１０２の出力値）である（下記（２）式および（３）式においても同様）。検出温度ΔＴは、基準温度Ｔ0＝２５℃を基準とした温度センサ１０２の出力値である。そして、第１の算出部１１３は、ｍ個の所定温度ごとに算出されたＸ次の多項式の係数および定数項ｋij、ｉ＝１，２，・・・ｎ、ｊ＝Ｘ，Ｘ－１，・・・，１，０を第１の特性値とする。
　Ｖｏｕｔi（ΔＴ，Ｖｄ）＝ＫiX（ΔＴ）×ＶｄX＋Ｋix-1（ΔＴ）×ＶｄX-1＋・・・＋Ｋi1（ΔＴ）×Ｖｄ＋Ｋi0（ΔＴ）　（ｉ＝１，２，・・・，ｎ）・・・（１）
　第１の算出部１１３は、さらに、Ｖｃｃ分圧部１０３の出力値に基づいて、第１の特性式を算出してもよい。この場合、第１の算出部１１３は、下記（２）式に示す第１の特性式を算出する。下記（２）式において、Ｖｃｃは、物理量センサ装置１００の動作モード２のときのＶｃｃ分圧部１０３の出力値である。この場合、第１の特性値はｋij×Ｖｃｃ／Ｖｃｃ０、ｉ＝１，２・・・，ｎ、ｊ＝Ｘ，Ｘ－１，・・・，１，０となる。
　Ｖｏｕｔi（ΔＴ，Ｖｄ）＝｛Ｋix（ΔＴ）×ＶｄX＋Ｋix-1（ΔＴ）×ＶｄX-1＋・・・＋Ｋi1（ΔＴ）×Ｖｄ＋Ｋi0（ΔＴ）｝×Ｖｃｃ／Ｖｃｃ０　（ｉ＝１，２，・・・，ｎ）・・・（２）
　第２の算出部１１４は、所定温度および第１の特性値に基づいて、第１の特性値の近似式Ｋi（ΔＴ）、ｉ＝１，２，・・・，ｎを算出するための第２の特性値を算出する。具体的には、第２の算出部１１４は、第１の特性値ｋijごとに所定温度と第１の特性値ｋijとを例えば最小二乗法により２次以上の多項式に近似して第２の特性式を算出する。第２の特性式は、下記（３）式であらわされる。そして、第２の算出部１１４は、第２の特性式の係数および定数項ｋＴij、ｉ＝１，２，・・・，ｎ、ｊ＝Ｙ（２≦Ｙ≦ｍ－１），Ｙ－１，・・・，０を第２の特性値とする。第２の算出部１１４によって算出された第２の特性値は、入出力部１１５を介して物理量センサ装置１００の入出力部１１６へ出力される。第１，２特性式および第１，２の特性値の算出方法については後述する。
　Ｋi（ΔＴ）＝ｋＴiY×ΔＴX＋ｋＴiY-1×ΔＴX-1＋…＋ｋＴi1×ΔＴ＋ｋＴi0　（ｉ＝１，２，・・・，ｎ）　・・・（３）
　次に、図１に示す物理量センサ装置１００の全体構成の一例について、図２を参照して説明する。図２は、本発明を適用して半導体チップ上に形成した半導体物理量センサ装置の全体構成の一例を示すブロック図である。物理量センサ装置２００は、物理量センサ２０１、温度センサ２０２、Ｖｃｃ分圧部２０３、演算回路２０４、データ記憶部２０５、Ｉ／Ｏ（Ｉｎｐｕｔ／Ｏｕｔｐｕｔ）インターフェース２０６、第１～３サンプルホールド２１１～２１３、第１，２セレクタ２１４，２１９、Ａ／Ｄコンバータ２１５、第１～３ラッチ２１６～２１８、基準電圧源２２１、センサ駆動回路２２２、発振器２２３によって構成される。
　物理量センサ２０１、温度センサ２０２、Ｖｃｃ分圧部２０３は、上述した物理量センサ１０１、温度センサ１０２、Ｖｃｃ分圧部１０３に相当する。物理量センサ２０１、温度センサ２０２およびＶｃｃ分圧部２０３の出力信号は、例えばアナログ信号である。物理量センサ２０１、温度センサ２０２およびＶｃｃ分圧部２０３の後段には、それぞれ第１～３サンプルホールド２１１～２１３が配置されている。第１～３サンプルホールド２１１～２１３の後段には、第１セレクタ２１４を介してＡ／Ｄコンバータ２１５が配置されている。
　第１サンプルホールド２１１は、物理量センサ２０１から連続的に入力されるアナログ信号を一定の時間間隔ごとに取り出し（標本化：サンプリング）一定時間保持する（ホールド）。第２サンプルホールド２１２は、温度センサ２０２から連続的に入力されるアナログ信号を一定の時間間隔ごとに取り出し一定時間保持する。第３サンプルホールド２１３は、Ｖｃｃ分圧部２０３から連続的に入力されるアナログ信号を一定の時間間隔で取り出し一定時間保持する。
　第１セレクタ２１４は、第１～３サンプルホールド２１１～２１３から入力されるアナログ信号のうちの１つを選択してＡ／Ｄコンバータ２１５に出力する。Ａ／Ｄコンバータ２１５は、第１セレクタ２１４によって選択されたアナログ信号をデジタル信号に変換し、演算回路２０４に出力する。すなわち、物理量センサ２０１、温度センサ２０２およびＶｃｃ分圧部２０３によって生成されたアナログ信号はデジタル化され、後段の演算回路２０４に出力される。
　演算回路２０４およびデータ記憶部２０５は、それぞれ、上述した演算部１０４および記憶部１０５に相当する。演算回路２０４は、制御端子から入力される制御信号により、物理量センサ２０１の補正後の出力値を演算する処理を行うか否かの制御がなされる。具体的には、演算回路２０４は、例えば制御端子からの制御信号が「１：ＯＮ」である場合に、予めデータ記憶部２０５に記憶された初期設定情報を読み出し、この初期設定情報に基づいて物理量センサ２０１の出力信号を所定の増幅率で増幅して出力する（動作モード３）。
　一方、演算回路２０４は、例えば制御端子からの制御信号が「０：ＯＦＦ」である場合に、演算処理を行わずに、Ａ／Ｄコンバータ２１５から入力されたデジタル信号をそのまま出力する（動作モード１）。このため、Ａ／Ｄコンバータ２１５を介してデジタル化された物理量センサ２０１、温度センサ２０２、およびＶｃｃ分圧部２０３の各出力信号（以下、デジタル信号とする）は、初期出力値のまま、それぞれ後段の第１～３ラッチ２１６～２１８に入力される。
　第１～３ラッチ２１６～２１８は、それぞれ、物理量センサ２０１のデジタル信号、温度センサ２０２のデジタル信号、およびＶｃｃ分圧部２０３のデジタル信号を一定時間保持する。第２セレクタ２１９は、第１～３ラッチ２１６～２１８から入力されるデジタル信号のうちの１つを選択してＩ／Ｏインターフェース２０６に出力する。また、第２セレクタ２１９は、外部からＩ／Ｏインターフェース２０６にデジタル信号が入力されたときに、Ｉ／Ｏインターフェース２０６とデータ記憶部２０５とを接続するように切り替わる。そして、第２セレクタ２１９は、Ｉ／Ｏインターフェース２０６に入力されたデジタル信号をデータ記憶部２０５に出力する。
　Ｉ／Ｏインターフェース２０６は、上述した入出力部１０６に相当する。Ｉ／Ｏインターフェース２０６は、例えば、第２セレクタ２１９からデジタル信号が入力されたとき（動作モード１，３時）に出力モードとなり、第２セレクタ２１９から入力されたデジタル信号をＩ／Ｏ端子から外部へ出力する。一方、Ｉ／Ｏインターフェース２０６は、例えば、外部からＩ／Ｏ端子を介してデジタル信号が入力されたとき（動作モード２）に入力モードとなり、外部から入力されたデジタル信号を第２セレクタ２１９に出力する。
　Ｉ／Ｏインターフェース２０６に外部から入力されたデジタル信号は、上述した設定装置１１０によって算出された物理量センサ装置２００の初期設定情報である。Ｉ／Ｏインターフェース２０６に外部から入力されたデジタル信号は、第２セレクタ２１９を介してデータ記憶部２０５に入力される。第２セレクタ２１９からデータ記憶部２０５に入力されたデジタル信号は、データ記憶部２０５に書き込み電圧端子から所定の電圧が印加されることにより、データ記憶部２０５に半永久的に記憶される。
　基準電圧源２２１は、Ｖｃｃ端子から供給される電源電圧のノイズを平準化し、センサ駆動回路２２２の駆動に適した基準電圧を生成して、センサ駆動回路２２２に供給する。また、基準電圧源２２１は、発振器２２３や物理量センサ装置２００内の各回路に電圧ＶＤＤを供給する。センサ駆動回路２２２は、物理量センサ２０１や温度センサ２０２を駆動するための所定の大きさの電圧を生成し、物理量センサ２０１や温度センサ２０２に供給する。発振器２２３は、Ａ／Ｄコンバータ２１５や演算回路２０４を駆動するためのクロック信号を生成し、Ａ／Ｄコンバータ２１５や演算回路２０４に供給する。
　次に、物理量センサ装置２００の動作モード１～３について詳細に説明する。まず、物理量センサ装置２００の動作モード１について説明する。動作モード１は、物理量センサ装置２００の初期設定を調整する段階において、物理量センサ２０１の初期の出力特性を得るための動作モードである。動作モード１においては、まず、物理量センサ２０１、温度センサ２０２およびＶｃｃ分圧部２０３の各アナログ信号は、それぞれ第１～３サンプルホールド２１１～２１３に入力され、一定時間ごとに電圧値の保持および更新が繰り返される。
　第１～３サンプルホールド２１１～２１３によって保持された各電圧値は、第１セレクタ２１４によって、例えば予め設定された選択順序により順次Ａ／Ｄコンバータ２１５に入力され、アナログ値からデジタル値に変換される。Ａ／Ｄコンバータ２１５によってデジタル値に変換された物理量センサ２０１、温度センサ２０２およびＶｃｃ分圧部２０３の各電圧値は、演算回路２０４に入力される。
　動作モード１において、演算回路２０４は、制御端子から「０：ＯＦＦ」の制御信号が入力され、演算処理を行わないように制御されている。このため、Ａ／Ｄコンバータ２１５から演算回路２０４に入力された電圧値は、演算回路２０４にて演算処理が行われない状態でそのまま第１～３ラッチ２１６～２１８に出力され保持される。第１～３ラッチ２１６～２１８によって保持された各電圧値は、第２セレクタ２１９によって、例えば予め設定された選択順序で順次Ｉ／Ｏインターフェース２０６に出力され、Ｉ／Ｏ端子から外部へ出力される。これにより、物理量センサ装置２００の動作モード１が終了する。
　このように、動作モード１のときの物理量センサ２０１、温度センサ２０２およびＶｃｃ分圧部２０３の各出力値は、演算回路２０４にて演算処理されずに初期出力値としてそのまま外部へ出力され、上述した第１の取得部１１１によって取得される。物理量センサ２０１の初期出力値が外部へ出力されたときの所定温度は、例えば、温度センサ２０２の初期出力値にて確認される。これにより、上記（１）式（または上記（２）式）および上記（３）式を算出するための物理量センサ装置２００の初期の出力特性を得ることができる。
　次に、物理量センサ装置２００の動作モード２について説明する。動作モード２は、外部から物理量センサ装置２００のデータ記憶部２０５に初期設定情報を書き込むための動作モードである。動作モード２においては、まず、外部よりＩ／Ｏ端子を介してＩ／Ｏインターフェース２０６に、物理量センサ装置２００の初期設定情報が入力される。初期設定情報は、上述した第２の算出部１１４によって算出された情報である。Ｉ／Ｏインターフェース２０６に初期設定情報が入力されることにより、Ｉ／Ｏインターフェース２０６は出力モードから入力モードに切り替わる。
　さらに、Ｉ／Ｏインターフェース２０６に初期設定情報が入力されることにより、第２セレクタ２１９は、Ｉ／Ｏインターフェース２０６とデータ記憶部２０５とを接続する経路に切り替わる。そして、Ｉ／Ｏインターフェース２０６に入力された初期設定情報は、第２セレクタ２１９を介してデータ記憶部２０５に格納される。この状態で、データ記憶部２０５に書き込み電圧端子から所定の電圧が印加されることにより、データ記憶部２０５に格納された初期設定情報がデータ記憶部２０５内の不揮発性メモリに転写される。これにより、データ記憶部２０５に初期設定情報が半永久的に保持され、物理量センサ装置２００の動作モード２が終了する。
　次に、物理量センサ装置２００の動作モード３について説明する。動作モード３は、物理量センサ装置２００の実使用時や出荷前試験時などの動作モードであり、物理量センサ２０１の補正後の出力値を外部に出力する動作モードである。動作モード３においては、まず、動作モード１と同様に、物理量センサ２０１、温度センサ２０２およびＶｃｃ分圧部２０３の各出力信号が、それぞれ第１～３サンプルホールド２１１～２１３、第１セレクタ２１４およびＡ／Ｄコンバータ２１５を介して演算回路２０４に入力される。
　次に、データ記憶部２０５に記憶された初期設定情報も演算回路２０４に入力される。上述したようにデータ記憶部２０５に記憶された初期設定情報とは、第２の算出部１１４によって算出された第２の特性値である。これにより、上記（１）式（または上記（２）式）および上記（３）式に、物理量センサ２０１の出力値Ｖｄ、温度センサ２０２の検出温度ΔＴ、Ｖｃｃ分圧部２０３の出力値Ｖｃｃ、および第２の特性値ｋＴij、ｉ＝１，２，・・・，ｎ、ｊ＝Ｙ，Ｙ－１，・・・，０が入力され、物理量センサ２０１の補正後の出力値が演算される。
　その後、演算回路２０４によって演算された物理量センサ２０１の補正後の出力値は、第１ラッチ２１６に出力され、第２セレクタ２１９を経由してＩ／Ｏインターフェース２０６に入力される。これにより、物理量センサ２０１の補正後の出力値はＩ／Ｏ端子から外部へ出力され、物理量センサ装置２００の動作モード３が終了する。上述した物理量センサ装置２００の各動作モード１～３は、図示を省略する制御部によってプログラム制御されてもよいし、機械的にオン・オフ可能なスイッチによって機械的にまたは人為的に制御されてもよい。
　次に、第１，２特性式および第１，２の特性値の算出方法、および物理量センサの補正後の出力値の演算方法について、図３～５を参照して説明する。図３は、本発明の実施の形態にかかる物理量センサ装置の補正前の出力特性の一例を示す特性図である。また、図４は、本発明の実施の形態にかかる物理量センサ装置の目標出力特性の一例を示す特性図である。図５は、本発明の実施の形態にかかる物理量センサ装置の温度依存性を示す特性図である。物理量センサとして圧力センサを用いた物理量センサ装置の動作モード１において、３つの所定温度Ｔ１～Ｔ３ごとに３つの圧力Ｐ１～Ｐ３を圧力センサに検知させた場合を例に説明する。所定温度Ｔ１～Ｔ３を例えばそれぞれ－４０℃、２５℃および１００℃とした。
　まず、図３に示すように、第１の取得部１１１によって、圧力センサの計９つの初期出力値Ｖ0を取得する。次に、圧力Ｐｊ、ｊ＝１，２，３を横軸とし、圧力センサの初期出力値Ｖ0を縦軸として、所定温度Ｔ１～Ｔ３ごとに圧力Ｐｊと初期出力値Ｖ0とを２次多項式に近似する。これにより、検知した圧力Ｐｊに対して２次曲線的に変化する圧力センサの初期の出力特性３０１～３０３が得られる。図３に示す圧力センサの初期の出力特性３０１～３０３を示すグラフは２次曲線である（図４，５のグラフも同様に２次曲線である）。図３に示す圧力Ｐ１～Ｐ３および圧力センサの初期出力値Ｖ0の値は一例である。
　次に、第２の取得部１１２によって、圧力センサの９つの各初期出力値Ｖ0にそれぞれ対応する圧力センサの９つの目標出力値Ｖ1を取得する。次に、図４に示すように、圧力センサの初期出力値Ｖ0を横軸とし、圧力センサの目標出力値Ｖ1を縦軸として、所定温度Ｔ１～Ｔ３ごとに初期出力値Ｖ0と目標出力値Ｖ1とを最小二乗法により２次多項式に近似する。これにより、圧力センサの補正後の出力特性４０１～４０３が所定温度Ｔ１～Ｔ３ごとに得られる。そして、所定温度Ｔ１～Ｔ３ごとの圧力センサの目標出力値の近似式Ｖ1（Ｔ１）～Ｖ1（Ｔ３）は、下記（４）式～下記（６）式であらわされる。
　Ｖ1（Ｔ１）＝－０．８８×Ｖ0 2＋１１．６６×Ｖ0－０．１０　・・・（４）
　Ｖ1（Ｔ２）＝－１．１９×Ｖ0 2＋１３．３４×Ｖ0－０．１１　・・・（５）
　Ｖ1（Ｔ３）＝－１．４０×Ｖ0 2＋１５．１７×Ｖ0－０．０９　・・・（６）
　上記（４）式～上記（６）式により、Ｖ1（Ｔｉ）、ｉ＝１，２，３の２次の項の係数ｋi2、１次の項の係数ｋi1および定数項ｋi0を、第１の特性値として抽出する。物理量センサ装置の動作モード３において、上記（４）式～上記（６）式の初期出力値Ｖ0および目標出力値Ｖ1は、それぞれ圧力センサの出力値Ｖｄおよび圧力センサの補正後の出力値Ｖｏｕｔに相当する。このため、上記（４）式～上記（６）式は、下記（７）式のようにあらわすことができる。下記（７）式は、ｎ，ｍ＝３のときの上記（１）式に相当し、圧力センサの補正後の出力特性を示す第１の特性式である。
　Ｖｏｕｔ（ΔＴ，Ｖｄ）＝Ｋ2（ΔＴ）×Ｖｄ2＋Ｋ1（ΔＴ）×Ｖｄ＋Ｋ0（ΔＴ）　・・・（７）
　次に、上記（４）～上記（６）式において、所定温度Ｔ１～Ｔ３と基準温度Ｔ0（例えばＴ0＝２５℃）との各差分ΔＴと、各２次の項の各係数ｋ12＝－０．８８、ｋ22＝－１．１９およびｋ32＝－１．４０とを最小二乗法により２次多項式に近似する。同様に、各差分ΔＴと、各１次の項の各係数ｋ11＝１１．６６、ｋ21＝１３．３４およびｋ31＝１５．１７とを最小二乗法により２次多項式に近似する。各差分ΔＴと、定数項ｋ10＝－０．１０、ｋ20＝－０．１１およびｋ30＝－０．０９とを最小二乗法により２次多項式に近似する。
　これにより、図５に示すように、上記（７）式の係数および定数項の近似式Ｋ2（ΔＴ）、Ｋ1（ΔＴ）およびＫ0（ΔＴ）は、温度依存特性を示す２次曲線５０１～５０３を示し、下記（８）式～下記（１０）式であらわされる。物理量センサ装置の動作モード３において、所定温度Ｔ１～Ｔ３と基準温度Ｔ0（例えばＴ0＝２５℃）との各差分ΔＴは、基準温度Ｔ0＝２５℃の温度センサの検出温度（温度センサの出力値）に相当する。このため、第１の特性値の近似式Ｋi（ΔＴ）、ｉ＝０，１，２は、下記（８）式～下記（１０）式であらわされる。
　Ｋ2（ΔＴ）＝－１．５×１０-5×ΔＴ2－３．９×１０-3×ΔＴ－１．２　・・・（８）
　Ｋ1（ΔＴ）＝－７．８×１０-6×ΔＴ2－２．６×１０-2×ΔＴ－１．３×１０　・・・（９）
　Ｋ0（ΔＴ）＝２．４×１０-6×ΔＴ2－１．１×１０-4×ΔＴ－１．１×１０-1　・・・（１０）
　上記（８）式～上記（１０）式は、温度ΔＴに依存する下記（１１）式として抽出することができる。下記（１１）式は、ｎ＝３のときの上記（３）式に相当し、第１の特性値の温度依存特性を示す第２の特性式である。そして、上記（８）式におけるＫ2（ΔＴ）の２次の項の係数ｋＴ22＝－１．５×１０-5、１次の項の係数ｋＴ21＝－３．９×１０-3および定数項ｋＴ20＝－１．２と、上記（９）式におけるＫ1（ΔＴ）の２次の項の係数ｋＴ12＝－７．８×１０-6、１次の項の係数ｋＴ11＝－２．６×１０-2および定数項ｋＴ10＝－１．３×１０と、上記（１０）式におけるＫ0（ΔＴ）の２次の項の係数ｋＴ02＝２．４×１０-6、１次の項の係数ｋＴ01＝－１．１×１０-4および定数項ｋＴ00＝－１．１×１０-1と、を第２の特性値として抽出する。
　Ｋi（ΔＴ）＝ｋＴi2×ΔＴ2＋ｋＴi1×ΔＴ＋ｋＴi0　（ｉ＝０，１，２）　・・・（１１）
　このように得られた９つの第２の特性値（以下、補正用パラメータとする）ｋＴij、ｉ＝０，１，２、ｊ＝２，１，０は、物理量センサ装置の動作モード２において、物理量センサの出力特性を補正する補正用パラメータとして物理量センサ装置のデータ記憶部２０５に記憶される。その後、物理量センサ装置の動作モード３において、温度センサの検出温度ΔＴと９つの補正用パラメータｋＴijとが演算回路２０４に入力されることにより、上記（８）式～上記（１０）式を用いた演算処理がおこなわれ、Ｋi（ΔＴ）、ｉ＝０，１，２が算出される。Ｋi（ΔＴ）、ｉ＝０，１，２は上記（７）式の係数および定数項であるため、圧力センサの出力値Ｖｄが演算回路２０４に入力されることにより、上記（７）式を用いて、圧力センサの補正後の出力値Ｖｏｕｔを算出することができる。
　次に、上述した９つの補正用パラメータ（第２の特性値）ｋＴijについて説明する。図６は、本発明の実施の形態にかかる物理量センサ装置の温度に対する特性を詳細に示す説明図である。図６には、上記（８）～上記（１０）式で示した補正用パラメータの数値の一例と、各パラメータの持つ意味（温度に対する特性）を示す。上述した９つの補正用パラメータｋＴijには、物理量センサ装置の温度に対する異なる特性がそれぞれあらわれる。このため、９つの補正用パラメータｋＴijにより、物理量センサ装置の温度に対する特性を詳細に確認することができる。
　具体的には、図６に示すように、Ｋ2（ΔＴ）の２次の項の係数ｋＴ22は、感度曲がり（感度非直線性）の温度に対する曲がり成分である。Ｋ2（ΔＴ）の１次の項の係数ｋＴ21は、感度曲がり（感度非直線性）の温度に対する傾きである。Ｋ2（ΔＴ）の定数項ｋＴ20は、基準温度時における感度曲がり（感度非直線性）である。Ｋ1（ΔＴ）の２次の項の係数ｋＴ12は、感度増幅度の温度に対する曲がり成分である。Ｋ1（ΔＴ）の１次の項の係数ｋＴ11は、感度増幅度の温度に対する傾きである。Ｋ1（ΔＴ）の定数項ｋＴ10は、基準温度時における感度増幅度である。
　Ｋ0（ΔＴ）の２次の項の係数ｋＴ02は、オフセットの温度に対する曲がり成分である。Ｋ0（ΔＴ）の１次の項の係数ｋＴ01は、オフセットの温度に対する傾きである。Ｋ0（ΔＴ）の定数項ｋＴ00は、基準温度時におけるオフセット補正量である。これら９つの補正用パラメータｋＴijは、作製された物理量センサ装置ごとに得られる。このため、過去に作製された物理量センサ装置の補正用パラメータｋＴijの履歴をさかのぼって例えば所定の数値範囲にない補正用パラメータｋＴijを確認することにより、補正用パラメータｋＴijの示す温度特性に問題が生じているか否かを確認することができる。
　また、３次や４次の多項式で近似して第１，２の特性式を算出する場合、補正用パラメータｋＴijの個数は、３次の多項式に近似する場合で１２～１６個となり、４次の多項式に近似する場合で１５～２５個となる。例えば、第１の特性式を３次の多項式に近似し、第２の特性式を２次の多項式で近似する場合は、少なくとも３つの所定温度でそれぞれ物理量センサの出力を少なくとも４つ取得する必要がある。これらの補正用パラメータｋＴijには、例えば、周辺機器に起因する特性などが規則的にあらわれる。このため、周辺機器によっては、第１，２の特性式の次数を増やすほど、周辺機器に起因する特性などを確認することができ物理量センサの出力値を高精度で補正することができる。
　また、４つの所定温度でそれぞれ物理量センサの出力を４つ取得したとしても、３次の多項式に近似するとは限らず、２次の多項式に近似する場合もある。よって、測定個数がｍ，ｎ個の場合得られる近似式の次数Ｘ、Ｙは、２≦Ｙ≦ｍ－１、２≦Ｘ≦ｎ－１となる。
　次に、本発明の実施の形態にかかる物理量センサ装置の出力値補正処理の手順について説明する。図７，８は、本発明の実施の形態にかかる物理量センサ装置の出力値補正処理の手順を示すフローチャートである。図７，８には、物理量センサ装置の初期設定条件が算出され、物理量センサ装置の記憶部に書き込まれるまでの処理を示す。まず、図７に示すように、圧力センサの出力値の測定回数ｎ（≧３）および温度センサの出力値の測定回数ｍ（≧３）を取得する（ステップＳ７０１）。
　次に、変数ｉに１を代入した後（ステップＳ７０２）、温度センサによって検出された温度Ｔｉと、この温度ＴｉのときのＶｃｃ分圧部の出力値Ｖｃｃｉを測定する（ステップＳ７０３，Ｓ７０４）。次に、変数ｊに１を代入した後（ステップＳ７０５）、温度ΔＴｉおよび圧力Ｐｊのときの圧力センサの初期出力値Ｖ0_ijを測定する（ステップＳ７０６）。そして、変数ｊをインクリメントして（ステップＳ７０７）、変数ｊが測定回数ｎと等しくなるまで（ステップＳ７０８：Ｎｏ）、ステップＳ７０６，Ｓ７０７の処理を繰り返し行う。
　変数ｊが測定回数ｎよりも大きくなった場合（ステップＳ７０８：Ｙｅｓ）、変数ｉをインクリメントし（ステップＳ７０９）、変数ｉが測定回数ｍと等しくなるまで（ステップＳ７１０：Ｎｏ）、ステップＳ７０３～Ｓ７０９の処理を繰り返し行う。これにより、ｍ個の温度ごとにｎ個の圧力を測定して計ｍ×ｎ個以上の初期出力値Ｖ0_ij、ｉ＝１，２，…，ｍ、ｊ＝１，２，…，ｎが測定され、物理量センサ装置の外部へ出力される。ここまでの処理は、物理量センサ装置の動作モード１である。物理量センサ装置の外部へ出力された複数の初期出力値Ｖ0_ijは、設定装置の第１の取得部によって取得される。
　変数ｉが測定回数ｍよりも大きくなった場合（ステップＳ７１０：Ｙｅｓ）、設定装置の第２の取得部によって初期出力値Ｖ0_ijに対応する圧力センサの目標出力値Ｖ1_ij、ｉ＝１，２，…，ｍ、ｊ＝１，２，…，ｎを読み出す（ステップＳ７１１）。次に、初期出力値Ｖ0_ijおよび目標出力値Ｖ1_ijに基づいて、上記（４）式～上記（６）式に示すように温度Ｔｉごとに目標出力値の近似式Ｖ1（Ｔｉ）を算出する（ステップＳ７１２）。次に、目標出力値の近似式Ｖ1（Ｔｉ）の係数および定数項ｋij、ｉ＝１，２，…，ｍ、ｊ＝Ｘ，Ｘ－１，…，１，０を第１の特性値として取得する（ステップＳ７１３）。
　次に、変数ｉに１を代入し（ステップＳ７１４）、上記（８）式～上記（１０）式に示す第１の特性値の近似式Ｋi（ΔＴ）を算出する（ステップＳ７１５）。次に、第１の特性値の近似式Ｋi（ΔＴ）の各パラメータｋＴij、ｉ＝０，１，…，ｍ、ｊ＝Ｙ，Ｙ－１，…，１，０（２≦Ｙ≦ｎ－１）を、第２の特性値として取得する（ステップＳ７１６）。そして、変数ｉをインクリメントして（ステップＳ７１７）、変数ｉが測定回数ｍと等しくなるまで（ステップＳ７１８：Ｎｏ）、ステップＳ７１５～Ｓ７１７の処理を繰り返し行う。変数ｉが測定回数ｍよりも大きくなった場合（ステップＳ７１８：Ｙｅｓ）、近似式Ｋi（ΔＴ）の係数および定数項（第２の特性値）ｋＴijを、補正用パラメータとして物理量センサ装置の記憶部に書き出す（ステップＳ７１９）。ステップＳ７１９の処理は、物理量センサ装置の動作モード２である。その後、本フローチャートによる処理を終了し、以降、物理量センサ装置は動作モード３で動作する。
　なお、本実施の形態で説明した物理量センサ装置の出力値補正処理は、あらかじめ用意されたプログラムをパーソナル・コンピュータやワークステーションなどのコンピュータで実行することにより実現することができる。このプログラムは、ハードディスク、フレキシブルディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤなどのコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータによって記録媒体から読み出されることによって実行される。またこのプログラムは、インターネットなどのネットワークを介して配布することが可能な伝送媒体であってもよい。
　以上、説明したように、実施の形態によれば、物理量センサの補正後の出力特性を示す第１の特性式と、第１の特性式の係数および定数項の温度依存特性を示す第２の特性式とを用いて、物理量センサの補正後の出力値を演算する。このため、物理量センサおよび温度センサの初期の出力特性に曲がりが存在していたとしても、これらの曲がりが補正され物理量センサの出力値を補正することができる。このため、物理量センサ装置の補正精度を向上することができる。
　また、実施の形態によれば、最低限９つの補正用パラメータを記憶部に記憶させればよいため、データ容量の小さい安価な記憶部を用いることができる。このため、物理量センサ装置の規模を縮小することができ、かつ物理量センサ装置を安価に作製することができる。また、３次の第１，２の特性式を算出する場合には１２～１６個の補正用パラメータを、４次の第１，２の特性式を算出する場合には１５～２５個の補正用パラメータを記憶部に記憶させればよい。このため、第１，２の特性式の次数を増加させた場合でも、記憶部に記憶されるパラメータの個数が大幅に増加することはない。したがって、データ容量の小さい安価な記憶部を用いた場合においても、３次や４次の第１，２の特性式を算出して補正用パラメータを増やし、周辺機器に起因する曲がりを容易に補正することができる。
　また、実施の形態によれば、第１の特性式と当該第１の特性式を構成する第２の特性式とからなる１つの伝達関数式に物理量センサの出力値、温度センサの出力および第２の特性値を入力するだけで、物理量センサの補正後の出力値を演算することができる。このため、伝達関数式の次数にかかわらず、論理積回路や論理和回路などの基本回路のみで上記伝達関数式を構成した演算回路を用いて、物理量センサの補正後の出力値を演算することができる。これにより、物理量センサ装置の規模を小さくすることができ、かつ物理量センサ装置を安価に作製することができる。さらに、処理速度の高速化を図ることができる。
　また、実施の形態によれば、物理量センサの出力特性を補正する補正用パラメータを算出するために、最低限９つの測定点（３つの所定温度ごとに３つの物理量を測定）において物理量センサの初期出力値を取得すればよい。このため、物理量センサ装置の初期設定を行うための工程数を少なくすることができる。したがって、物理量センサ装置を安価に作製することができる。また、例えば、４つの所定温度ごとに４つの物理量を測定するなど測定点の個数を増やすことで、第１，２の特性式を算出するため近似精度が向上する。これにより、物理量センサ装置の補正精度を向上することができる。
　以上において本発明は、上述した実施の形態に限らず、種々変更可能である。例えば、補正用パラメータを算出するための設定装置を物理量センサ装置内に設けてもよい。この場合、例えば物理量センサ装置の動作モード３において周辺機器が変更されたときなどに、設定装置によって再度、補正用パラメータを算出する構成としてもよい。また、図１に示した物理量センサ装置のうち物理量センサとその他の装置（物理量センサの出力値補正装置）とを同一の半導体チップ上に設けてもよいし、異なる半導体チップ上に設けてもよい。物理量センサと物理量センサの出力値補正装置を異なる半導体チップ上に設けた場合、温度センサを物理量センサと同一の半導体チップ上に設けてもよいし、サーミスタなどで構成し、物理量センサの出力値補正装置および物理量センサと同一の半導体チップ上に設けなくてもよい。また、物理量センサを半導体チップ上に形成しなくてもよい。
　以上のように、本発明にかかる物理量センサ装置の出力値補正方法、物理量センサの出力値補正方法、物理量センサ装置および物理量センサの出力値補正装置は、温度に依存する他の物理量を検知し、検知した物理量に応じて電気信号を出力する物理量センサに有用である。
　１００　物理量センサ装置
　１０１　物理量センサ
　１０２　温度センサ
　１０３　Ｖｃｃ分圧部
　１０４　演算部
　１０５　記憶部
　１０６　入出力部
　１１１　第１の取得部
　１１２　第２の取得部
　１１３　第１の算出部
　１１４　第２の算出部

Claims (20)

  1. 　温度に依存する他の物理量を検知し、検知した前記物理量に応じて電気信号を出力する物理量センサと、検知した温度に応じた電気信号を出力する温度センサと、を備えた物理量センサ装置の出力値補正方法であって、
    　少なくとも３つ以上の所定温度のそれぞれにおいて、前記物理量センサによって出力された少なくとも３つ以上の初期出力値をそれぞれ取得する第１の取得工程と、
    　少なくとも３つ以上の前記初期出力値に対応して予め設定された前記物理量センサの目標出力値をそれぞれ取得する第２の取得工程と、
    　前記初期出力値および前記目標出力値に基づいて、検知した前記物理量に対して非線形的に変化する前記物理量センサの出力特性を補正するための第１の特性値を算出する第１の算出工程と、
    　前記所定温度および前記第１の特性値に基づいて、前記温度センサによって検出された温度に対して非線形的に変化する前記第１の特性値を補正するための第２の特性値を算出する第２の算出工程と、
    　を含むことを特徴とする物理量センサ装置の出力値補正方法。
  2. 　前記第１の算出工程では、前記所定温度ごとに前記初期出力値と前記目標出力値とを２次以上の多項式に近似して前記物理量センサの補正後の出力特性を示す第１の特性式を算出し、前記第１の特性式の係数および定数項を前記第１の特性値とすることを特徴とする請求項１に記載の物理量センサ装置の出力値補正方法。
  3. 　前記第２の算出工程では、前記第１の特性式の係数および定数項ごとに前記所定温度と前記第１の特性値とを２次以上の多項式に近似して前記第１の特性値の温度依存特性を示す第２の特性式を算出し、前記第２の特性式の係数および定数項を前記第２の特性値とすることを特徴とする請求項２に記載の物理量センサ装置の出力値補正方法。
  4. 　２次以上の多項式に近似するときに最小二乗法を用いることを特徴とする請求項２に記載の物理量センサ装置の出力値補正方法。
  5. 　前記物理量センサの現時点の出力値と、前記温度センサの前記現時点の出力値および前記第２の特性値を用いて補正された補正後の前記第１の特性値とに基づいて、前記物理量センサの補正後の出力値を演算する演算工程をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の物理量センサ装置の出力値補正方法。
  6. 　前記第１の特性式および前記第２の特性式を構成する演算手段に、前記物理量センサの現時点の出力値、前記温度センサの前記現時点の出力値および前記第２の特性値を入力することにより、前記物理量センサの補正後の出力値を演算する演算工程をさらに含むことを特徴とする請求項３に記載の物理量センサ装置の出力値補正方法。
  7. 　前記演算工程では、電源電圧に比例した前記物理量センサの補正後の出力値を演算することを特徴とする請求項５に記載の物理量センサ装置の出力値補正方法。
  8. 　前記第２の特性値を記憶手段に記憶する記憶工程をさらに含み、
    　前記演算工程では、前記記憶手段から読み出した前記第２の特性値を用いることを特徴とする請求項５に記載の物理量センサ装置の出力値補正方法。
  9. 　前記物理量センサは、圧力センサ、加速度センサ、ジャイロセンサまたは流量センサであることを特徴とする請求項１～８のいずれか一つに記載の物理量センサ装置の出力値補正方法。
  10. 　温度に依存する他の物理量を検知し、検知した前記物理量に応じた電気信号を出力する物理量センサと、
    　検知した温度に応じた電気信号を出力する温度センサと、
    　少なくとも３つ以上の所定温度のそれぞれにおいて、前記物理量センサによって出力された少なくとも３つ以上の初期出力値をそれぞれ取得する第１の取得手段と、
    　少なくとも３つ以上の前記初期出力値に対応して予め設定された前記物理量センサの目標出力値をそれぞれ取得する第２の取得手段と、
    　前記初期出力値および前記目標出力値に基づいて、検知した前記物理量に対して非線形的に変化する前記物理量センサの出力特性を補正するための第１の特性値を算出する第１の算出手段と、
    　前記所定温度および前記第１の特性値に基づいて、前記温度センサによって検出された温度に対して非線形的に変化する前記第１の特性値を補正するための第２の特性値を算出する第２の算出手段と、
    　を備えることを特徴とする物理量センサ装置。
  11. 　前記第１の算出手段は、前記所定温度ごとに前記初期出力値と前記目標出力値とを２次以上の多項式に近似して前記物理量センサの補正後の出力特性を示す第１の特性式を算出し、前記第１の特性式の係数および定数項を前記第１の特性値とすることを特徴とする請求項１０に記載の物理量センサ装置。
  12. 　前記第２の算出手段は、前記第１の特性式の係数および定数項ごとに前記所定温度と前記第１の特性値とを２次以上の多項式に近似して前記第１の特性値の温度依存特性を示す第２の特性式を算出し、前記第２の特性式の係数および定数項を前記第２の特性値とすることを特徴とする請求項１１に記載の物理量センサ装置。
  13. 　２次以上の多項式に近似するときに最小二乗法を用いることを特徴とする請求項１１に記載の物理量センサ装置。
  14. 　前記物理量センサの現時点の出力値と、前記温度センサの前記現時点の出力値および前記第２の特性値を用いて補正された補正後の前記第１の特性値とに基づいて、前記物理量センサの補正後の出力値を演算する演算手段と、
    　をさらに備えることを特徴とする請求項１０に記載の物理量センサ装置。
  15. 　前記第１の特性式および前記第２の特性式を構成する演算手段をさらに備え、
    　前記演算手段は、前記物理量センサの現時点の出力値、前記温度センサの前記現時点の出力値および前記第２の特性値が入力されることにより、前記物理量センサの補正後の出力値を演算することを特徴とする請求項１２に記載の物理量センサ装置。
  16. 　前記演算手段は、電源電圧に比例した前記物理量センサの補正後の出力値を演算することを特徴とする請求項１４に記載の物理量センサ装置。
  17. 　前記第２の特性値を記憶する記憶手段をさらに備え、
    　前記演算手段は、前記記憶手段から読み出した前記第２の特性値を用いることを特徴とする請求項１４に記載の物理量センサ装置。
  18. 　前記物理量センサは、圧力センサ、加速度センサ、ジャイロセンサまたは流量センサであることを特徴とする請求項１０～１７のいずれか一つに記載の物理量センサ装置。
  19. 　温度に依存する他の物理量を検知し、検知した前記物理量に応じて電気信号を出力する物理量センサおよび検知した温度に応じた電気信号を出力する温度センサからの出力信号を取得し前記物理量センサの出力値を補正する物理量センサの出力値補正方法であって、
    　少なくとも３つ以上の所定温度のそれぞれにおいて、前記物理量センサによって出力された少なくとも３つ以上の初期出力値をそれぞれ取得する第１の取得工程と、
    　少なくとも３つ以上の前記初期出力値に対応して予め設定された前記物理量センサの目標出力値をそれぞれ取得する第２の取得工程と、
    　前記初期出力値および前記目標出力値に基づいて、検知した前記物理量に対して非線形的に変化する前記物理量センサの出力特性を補正するための第１の特性値を算出する第１の算出工程と、
    　前記所定温度および前記第１の特性値に基づいて、前記温度センサによって検出された温度に対して非線形的に変化する前記第１の特性値を補正するための第２の特性値を算出する第２の算出工程と、
    　を含むことを特徴とする物理量センサの出力値補正方法。
  20. 　温度に依存する他の物理量を検知し、検知した前記物理量に応じた電気信号を出力する物理量センサおよび検知した温度に応じた電気信号を出力する温度センサの出力信号を受け前記物理量センサの出力値を補正する物理量センサの出力値補正装置であって、
    　少なくとも３つ以上の所定温度のそれぞれにおいて、前記物理量センサによって出力された少なくとも３つ以上の初期出力値をそれぞれ取得する第１の取得手段と、
    　少なくとも３つ以上の前記初期出力値に対応して予め設定された前記物理量センサの目標出力値をそれぞれ取得する第２の取得手段と、
    　前記初期出力値および前記目標出力値に基づいて、検知した前記物理量に対して非線形的に変化する前記物理量センサの出力特性を補正するための第１の特性値を算出する第１の算出手段と、
    　前記所定温度および前記第１の特性値に基づいて、前記温度センサによって検出された温度に対して非線形的に変化する前記第１の特性値を補正するための第２の特性値を算出する第２の算出手段と、
    　を備えることを特徴とする物理量センサの出力値補正装置。
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