WO2016020422A1 - Sensorvorrichtung zum bestimmen einer konzentration eines fluids, fahrerassistenzsystem, kraftfahrzeug sowie verfahren - Google Patents

Sensorvorrichtung zum bestimmen einer konzentration eines fluids, fahrerassistenzsystem, kraftfahrzeug sowie verfahren Download PDF

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WO2016020422A1
WO2016020422A1 PCT/EP2015/068029 EP2015068029W WO2016020422A1 WO 2016020422 A1 WO2016020422 A1 WO 2016020422A1 EP 2015068029 W EP2015068029 W EP 2015068029W WO 2016020422 A1 WO2016020422 A1 WO 2016020422A1
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fluid
electromagnetic radiation
sensor device
signal
concentration
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PCT/EP2015/068029
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Thomas Schuler
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Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh
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    • G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
    • G01N21/3554—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light for determining moisture content

Definitions

  • the present invention relates to a sensor device for determining a
  • the invention also relates to a driver assistance system having such a sensor device. Furthermore, the invention relates to a motor vehicle with such a driver assistance system. Finally, the present invention relates to a method for determining a
  • the interest is directed in particular to sensor devices with which the concentration of a fluid can be determined.
  • the sensor device can be designed, for example, as a gas sensor.
  • the sensor device may also serve to determine a humidity in the environment of the motor vehicle.
  • Such a gas sensor comprises a transmitting device with which
  • electromagnetic radiation such as light
  • a certain proportion of the electromagnetic radiation can be absorbed.
  • the electromagnetic radiation partially absorbed by the gas is received by a receiver of the gas sensor.
  • the receiving device can determine from this a corresponding received signal.
  • optical filters can be provided with which certain wavelengths of the electromagnetic radiation are filtered out can. Such filters are therefore used for selection and thus it can be determined which gas should be detected.
  • gas sensors may be manufactured, for example, in semiconductor technology.
  • Such gas sensors include a corresponding one
  • Evaluation device with which the concentration of the gas can be determined on the basis of the received signal.
  • the evaluation is carried out according to the prior art so electronically.
  • a corresponding absolute value measurement is performed to determine the concentration of the gas.
  • Such an absolute value measurement has the disadvantage that temperature influences, aging phenomena and
  • Sensor device for determining a concentration of a fluid can be operated reliably.
  • This object is achieved by a sensor device by a
  • a sensor device serves to determine a concentration of a fluid.
  • the sensor device can be used in a motor vehicle.
  • the sensor device comprises a transmitting device for transmitting
  • the sensor device comprises a receiving device for providing a received signal as a function of the electromagnetic radiation emitted by the transmitting device and at least partially absorbed by the fluid.
  • the sensor device comprises an evaluation device for determining the
  • the sensor device comprises a
  • Reference receiving means for providing a reference receiving signal Furthermore, the sensor device comprises a regulator device, which is designed to output a control signal for adjusting the radiation power of the electromagnetic radiation.
  • the evaluation device is finally designed to determine the concentration of the fluid based on the control signal.
  • the sensor device serves in particular to detect the concentration of the fluid in the surroundings of the motor vehicle. For example, the concentration of a liquid can be determined. In particular, the concentration of a gas is determined with the sensor device.
  • the transmitting device can electromagnetic
  • the electromagnetic radiation can be a
  • the electromagnetic radiation which is emitted by the transmitting device may have a predetermined wavelength range.
  • the electromagnetic radiation is at a predetermined
  • This electromagnetic radiation impinges on the fluid whose concentration is to be detected.
  • at least one wavelength range or a spectral range of the electromagnetic radiation is absorbed by the fluid.
  • the electromagnetic radiation that is emitted by the transmitting device and is at least partially absorbed by the fluid impinges on the receiving device of the sensor device.
  • the receiving device may have a corresponding radiation detector.
  • the receiving device can provide a corresponding received signal. This received signal may, for example, include information about which spectral range of the emitted electromagnetic radiation is damped by the fluid.
  • the sensor device further comprises a reference receiving device with which a reference receiving signal can be provided. Furthermore, one is
  • the electromagnetic radiation emitted with the transmitting device can be adjusted.
  • the radiation power of the electromagnetic radiation provided by the transmitting device can be regulated as a function of the reference received signal.
  • the control device the radiation power of the electromagnetic radiation provided by the transmitting device can be regulated as a function of the reference received signal.
  • Radiation power be adjusted in dependence on the reference signal.
  • the evaluation device is now designed to determine the concentration of the fluid based on the control signal. For example, the amplitude of the control signal may be dependent on the concentration of the fluid.
  • the reference receiving device is provided in addition to the receiving device.
  • the reference receiving device outputs a reference reception signal, which is referred to as
  • the control signal or the control value is thus in particular in direct proportion to the concentration of the fluid to be measured.
  • a sensor device for determining a concentration of a fluid that is independent of temperature influences can be provided. Furthermore, aging phenomena of the sensor device can be compensated.
  • control device is adapted to the
  • Control device can therefore be generated a control signal with which the
  • Transmitting device is controlled such that the difference between the
  • Reference receive signal and the received signal is substantially zero.
  • a difference signal results from the difference of the reference reception signal and the reception signal. It can also be provided that only a predetermined frequency range is taken into account in the received signal and / or the reference received signal.
  • the difference signal can be provided for example in the form of an electrical voltage or an electric current. This difference signal is close to zero. It therefore has a low amplitude. Thus, this difference signal can be amplified with a very high gain. In this way, the slightest concentration changes of the fluid can be detected.
  • the reference receiving means is adapted to receive the reference receiving signal in dependence on that of the transmitting means
  • Reference receiving device can be designed to be identical, for example.
  • the receiving device and the reference receiving device are both flowed around by the fluid.
  • both the receiving device and the reference receiving device can receive the electromagnetic radiation that is emitted by the transmitting device and that is at least partially absorbed by the fluid.
  • the receive signal and the reference receive signal are both based on the electromagnetic radiation emitted by the transmitter and the at least spectral regions through the fluid
  • the receiving device comprises an optical filter for filtering predetermined wavelengths of the transmitted and emitted by the transmitting device at least partially absorbed by the fluid electromagnetic radiation.
  • a corresponding optical filter can be arranged on the receiving device, which, for example, only for predetermined wavelengths of
  • the reference receiving device may not include such an optical filter. Thus, with the receiving device only a predetermined spectral range of, for example, the wavelength which absorbs the fluid to be measured, includes. In the reference reception signal, the
  • Signal components over a predetermined wider spectral range to be includes are included.
  • the spectra of other components of the fluid and / or other spectral components of the fluid to be measured can be taken into account in the reference reception signal. In this way the influence of the electromagnetic radiation, which coincides with the
  • Sending device is emitted, are determined on the fluid. In this way, the fluid or the concentration of the fluid can be detected more accurately.
  • the reference receiving device is designed to receive the reference received signal as a function of that of the transmitting device
  • the reference receiving device can be encapsulated, for example, arranged in a housing or in a corresponding receptacle.
  • This housing may contain a specific reference fluid.
  • the housing may be designed such that the electromagnetic radiation emitted by the transmitting device can penetrate into the housing.
  • the reference fluid may be, for example, the fluid whose concentration is to be determined.
  • the reference fluid may, for example, have a predetermined purity or a predetermined concentration.
  • the receiving device is designed to provide the reference signal as a function of the electromagnetic radiation emitted by the transmitting device. It is the
  • Reference receiving device in particular designed to provide the reference signal directly on the basis of the electromagnetic radiation emitted by the transmitting device.
  • the reference receiving device can be arranged in the immediate vicinity of the transmitting device. In this case, the pure optical path without contact with the fluid to be detected, taken into account.
  • a spectrum of the transmitting device of the sensor device can be determined.
  • the reference receiving device is adapted to the reference received signal in response to a with a
  • Reference radiation can, for example, with one of the transmitting device
  • the reference radiation may, for example, the wavelength or the
  • Control signal for controlling the transmitting device are provided particularly precise.
  • the sensor device is adapted to the transmitting device in a first operating mode for providing the reference signal by means of
  • Reference receiving device and to control in a second operating mode for providing the control signal by means of the regulator means.
  • the transmitting device can be controlled such that the transmitting device outputs the electromagnetic radiation with the predetermined radiation power.
  • the reference receive signal can be determined.
  • Adjust reference signal in a second operating mode, for example, the timing of the first operating mode, for a predetermined period of time, the control signal can be provided, by means of which the transmission power of the
  • Transmitter can be set.
  • the sensor device may periodically in the first operating mode and then in the second
  • both the reference receive signal and the control signal can be provided by means of a single transmitting device.
  • Concentration of water as the fluid in the environment of the motor vehicle determined. It can also be provided that a concentration of water vapor in the environment of the motor vehicle is determined. In particular, with the
  • a wavelength range around the range of 1, 45 ⁇ be detected. This is based on the finding that water at a wavelength of about 1, 45 ⁇ absorbed. If water is detected in the environment of the motor vehicle, for example, a conclusion about the road condition can be made. So can
  • the transmitting device is designed as the electromagnetic radiation, an electromagnetic radiation in the infrared
  • Wavelength range to send out For example, an electromagnetic radiation in the wavelength range between 800 nm and 1 mm are emitted. Thus, for example, energy states in molecules can be excited. In this way, gases and liquids can be reliably detected in the environment of the motor vehicle.
  • the sensor device is designed as a micromechanical component.
  • the sensor device can be manufactured by means of a micromechanical manufacturing method.
  • the receiving device and the reference receiving device can be manufactured on a common substrate, in particular a semiconductor substrate.
  • an optical filter can be manufactured on the same semiconductor substrate.
  • the transmitting device can also be manufactured together with the receiving device and the reference receiving device on a common substrate.
  • the optical filter may be formed, for example, as a resonant filter.
  • the sensor device can be made particularly space-saving and cost-effective.
  • An inventive driver assistance system comprises an inventive
  • the driver assistance system can be designed, for example, to control corresponding functions of the motor vehicle as a function of sensor signals of the sensor device. For example, if the concentration of water in the surrounding area of the motor vehicle is detected, for example
  • Windscreen wipers are controlled accordingly depending on the detected concentration. Furthermore, information about the condition of the roadway can be provided on the basis of the signal of the transmitting device. Thus, can
  • a traction control For example, a traction control, a traction control, a traction control, a
  • a motor vehicle according to the invention comprises a driver assistance system according to the invention.
  • the motor vehicle is designed in particular as a passenger car.
  • An inventive method is used to determine a concentration of a fluid by means of a sensor device of a motor vehicle.
  • electromagnetic radiation is emitted with a predetermined radiation power by means of a transmitting device.
  • a received signal is provided by the electromagnetic radiation emitted by the transmitting device and at least partially absorbed by the fluid.
  • the concentration of the fluid is determined by means of an evaluation device.
  • a reference receiving signal is provided by means of a reference receiving device, by means of a control device, a control signal for adjusting the radiation power of the electromagnetic radiation in response to the reference received signal is output and by means of an evaluation, the concentration of the fluid is determined based on the control signal.
  • 1 is a schematic representation of a sensor device for determining a
  • FIG. 2 shows a sensor device in a further embodiment, wherein the reference receiving device is arranged in a housing;
  • Fig. 3 shows a sensor device in a further embodiment, wherein the
  • Reference receiving means is arranged such that it receives an electromagnetic radiation emitted by a transmitting device
  • Reference receiving device the radiation of a
  • Reference radiation source receives.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of a sensor device 1 in a sectional side view.
  • the sensor device 1 is used for detecting a fluid in the environment of a motor vehicle. So with the sensor device can
  • Liquid or a gas can be detected in the vicinity of the motor vehicle.
  • a concentration of water or water vapor in the environment of the motor vehicle can be detected.
  • the moisture in the environment of the motor vehicle Based on the moisture in the vicinity of the motor vehicle can be deduced the condition of the road.
  • driver assistance systems of the motor vehicle for example, can be correspondingly activated or operated.
  • the sensor device 1 comprises a transmitting device 2.
  • the transmitting device 2 is designed to emit electromagnetic radiation.
  • electromagnetic radiation in the infrared wavelength range can be emitted with the transmitting device 2.
  • the electromagnetic radiation emitted by the transmitting device 2 strikes a deflecting device 4.
  • the deflecting device 4 may be a corresponding optical device, at which the electromagnetic radiation emitted by the transmitting device 2 is reflected.
  • the deflection device 4 may be formed, for example, as a mirror or as a corresponding lens.
  • a gap 3 between the transmitting device 2 and the deflector 4 is the fluid to be measured, which is not shown here in detail.
  • the fluid can, for example, through the gap 3 between the transmitting device 2 and the deflector 4 flow. This is shown schematically schematically by the arrow 5.
  • the electromagnetic radiation When the electromagnetic radiation hits the fluid or molecules of the fluid, the energy states of the molecules can be excited. As a result of the excitation of the energy states, the electromagnetic radiation is attenuated in certain spectral ranges or frequency ranges.
  • the frequency ranges that are damped depend on the molecules, ie the fluid to be measured.
  • the electromagnetic radiation which is reflected by the deflecting device 4 strikes a receiving device 6 of the sensor device 1.
  • the receiving device 6 may comprise a corresponding radiation detector, for example a bolometer.
  • the receiving device 6 is designed to be based on the received
  • the received signal E1 includes, for example, information about which spectral component of the electromagnetic radiation is attenuated.
  • the receiving device 6 comprises an optical filter 8, which serves to filter predetermined frequency ranges of the electromagnetic radiation.
  • the sensor device 1 comprises a reference receiving device 7.
  • the reference receiving device 7 can be identical in construction to the receiving device 6
  • the reference receiving device 7 is also designed to receive the electromagnetic radiation emitted by the transmitting device 2, which is attenuated in certain spectral ranges. With the reference receiving device 7, a reference reception signal E2 can be provided.
  • the reception signal E1 and the reference reception signal E2 become one
  • the regulator device 9 is designed to determine the difference between the reference receive signal E2 and the receive signal E1. On the basis of the determined difference or a difference signal, the regulator device 9 can output a corresponding control signal R.
  • This control signal R is the
  • the radiation power of the electromagnetic radiation which is provided with the transmitting device 2
  • the control signal R can be determined such that the difference between the reference reception signal E2 and the reception signal E1 becomes substantially zero.
  • the control signal R is also fed to an evaluation device 10 of the sensor device 1.
  • the evaluation device 10 is designed to determine the concentration of the gas 3 based on the control signal R.
  • the control signal R is related to the concentration of the fluid to be measured. Characterized in that the control signal R is selected such that the difference between the reference receive signal E2 and the
  • Receiving signal E1 substantially assumes the value zero, the difference signal resulting from the difference between the reference received signal E2 and the
  • Received signal E1 calculated to be amplified due to the low amplitude with a high amplification factor.
  • the reference receiving device has no optical filter. Thus, other spectral ranges of the electromagnetic radiation are detected with the reference receiving device 7 in comparison to the receiving device 6.
  • the reference receiving device 7 can also be designed such that it has a corresponding optical filter. This is illustrated in FIG. 2.
  • the reference receiving device 7 may be in a static environment.
  • the reference receiving device 7 in a corresponding housing 1 1.
  • the housing 1 for example reference fluid is located.
  • the reference fluid may be the fluid whose concentration is to be detected.
  • the housing may be formed so that the electromagnetic radiation emitted by the transmitting device 2 and reflected by the deflector 4 can penetrate into the housing. Thus, influences resulting from the flow of the fluid can be taken into account.
  • Reference receiving device 7 is arranged such that it directly from the
  • Transmitting device 2 emitted electromagnetic radiation receives.
  • the reference receiving device 7 is arranged in particular to the transmitting device 2, that fluid is not between the
  • Reference receiving device 7 and the transmitting device 2 can get. Such an embodiment of the sensor device 1 is shown schematically in FIG. In this case, therefore, the influence of the fluid on the electromagnetic radiation in the reference reception signal E2 is not taken into account. Finally, it can be provided that the reference receiving device 7 receives a reference radiation which is provided by a reference radiation source 12. This is illustrated in FIG. 4. The wavelength of the reference radiation may be designed such that it corresponds to the wavelength that is absorbed by the fluid to be measured. Thus, it can be achieved in a simple manner that the received signal E1 and the reference received signal E2 overlap to the value zero.
  • the senor device 1 which has a corresponding reference receiving device 7
  • temperature influences and other environmental influences can be taken into account.
  • the aging of the sensor device can be taken into account.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Sensorvorrichtung (1) zum Bestimmen einer Konzentration eines Fluids für ein Kraftfahrzeug, mit einer Sendeeinrichtung (2) zum Aussenden von elektromagnetischer Strahlung mit einer vorbestimmten Strahlungsleistung, mit einer Empfangseinrichtung (6) zum Bereitstellen eines Empfangssignals (E1) in Abhängigkeit von der von der Sendeeinrichtung (2) ausgesendeten und zumindest teilweise von dem Fluid absorbierten elektromagnetischen Strahlung und mit einer Auswerteeinrichtung (10) zum Bestimmen der Konzentration des Fluids, wobei die Sensorvorrichtung (1) eine Referenzempfangseinrichtung (7) zum Bereitstellen eines Referenzempfangssignals (E2) aufweist, die Sensorvorrichtung (1) eine Reglereinrichtung (9) aufweist, die dazu ausgelegt ist, ein Regelsignal (R) zum Anpassen der Strahlungsleistung der elektromagnetischen Strahlung in Abhängigkeit von dem Referenzempfangssignal (E2) ausgeben und die Auswerteeinrichtung (10) dazu ausgelegt ist, die Konzentration des Fluids anhand des Regelsignals (R) zu bestimmen.

Description

Sensorvorrichtung zum Bestimmen einer Konzentration eines Fluids,
Fahrerassistenzsystem, Kraftfahrzeug sowie Verfahren
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sensorvorrichtung zum Bestimmen einer
Konzentration eines Fluids für ein Kraftfahrzeug, mit einer Sendeeinrichtung zum
Aussenden von elektromagnetischer Strahlung mit einer vorbestimmten
Strahlungsleistung, mit einer Empfangseinrichtung zum Bereitstellen eines
Empfangssignals in Abhängigkeit von der von der Sendeeinrichtung ausgesendeten und zumindest teilweise von dem Fluid absorbierten elektromagnetischen Strahlung und mit einer Auswerteeinrichtung zum Bestimmen der Konzentration des Fluids. Die Erfindung betrifft außerdem ein Fahrerassistenzsystem mit einer solchen Sensorvorrichtung. Ferner betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einem derartigen Fahrerassistenzsystem. Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Bestimmen einer
Konzentration eines Fluids.
Das Interesse richtet sich vorliegend insbesondere auf Sensorvorrichtungen, mit denen die Konzentration eines Fluids bestimmt werden kann. Insbesondere kann mit einer derartigen Sensorvorrichtung die Konzentration eines Fluids im Umfeld des
Kraftfahrzeugs erfasst werden. Die Sensorvorrichtung kann beispielsweise als Gassensor ausgebildet sein. Die Sensorvorrichtung kann auch dazu dienen, eine Feuchtigkeit in der Umgebung des Kraftfahrzeugs zu bestimmen.
Zur Messung der Konzentration eines Gases sind aus dem Stand der Technik zahlreiche Gassensoren bekannt. Als Sensorprinzip kann beispielsweise die spektrale Gasmessung dienen. Ein solcher Gassensor umfasst eine Sendeeinrichtung, mit der
elektromagnetische Strahlung, beispielsweise Licht, mit einer bestimmten Wellenlänge ausgesendet wird. In Abhängigkeit von der Konzentration des Gases kann ein bestimmter Anteil der elektromagnetischen Strahlung absorbiert werden. Die elektromagnetische Strahlung, die teilweise von dem Gas absorbiert wird, wird von einer Empfangseinrichtung des Gassensors empfangen. Die Empfangseinrichtung kann hieraus ein entsprechendes Empfangssignal ermitteln. Weiterhin können optische Filter vorgesehen sein, mit denen bestimmte Wellenlängen der elektromagnetischen Strahlung herausgefiltert werden können. Solche Filter dienen also der Selektion und somit kann bestimmt werden, welches Gas detektiert werden soll. Derartige Gassensoren können beispielsweise in Halbleitertechnologie gefertigt sein.
Des Weiteren umfassen derartige Gassensoren eine entsprechende
Auswerteeinrichtung, mit der die Konzentration des Gases anhand des Empfangssignals bestimmt werden kann. Die Auswertung erfolgt gemäß dem Stand der Technik also elektronisch. Insbesondere wird eine entsprechende Absolutwertmessung durchgeführt, um die Konzentration des Gases zu bestimmen. Eine derartige Absolutwertmessung weist den Nachteil auf, dass Temperatureinflüsse, Alterungserscheinungen und
Drifteinflüsse das Messsignal negativ beeinflussen können.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lösung aufzuzeigen, wie eine
Sensorvorrichtung zum Bestimmen einer Konzentration eines Fluids zuverlässiger betrieben werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Sensorvorrichtung, durch ein
Fahrerassistenzsystem, durch ein Kraftfahrzeug sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß den jeweiligen unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche, der Beschreibung und der Figuren.
Eine erfindungsgemäße Sensorvorrichtung dient zum Bestimmen einer Konzentration eines Fluids. Die Sensorvorrichtung kann in einem Kraftfahrzeug eingesetzt werden. Die Sensorvorrichtung umfasst eine Sendeeinrichtung zum Aussenden von
elektromagnetischer Strahlung mit einer vorbestimmten Strahlungsleistung. Überdies umfasst die Sensorvorrichtung eine Empfangseinrichtung zum Bereitstellen eines Empfangssignals in Abhängigkeit von der von der Sendeeinrichtung ausgesendeten und zumindest teilweise von dem Fluid absorbierten elektromagnetischen Strahlung. Zudem umfasst die Sensorvorrichtung eine Auswerteeinrichtung zum Bestimmen der
Konzentration des Fluids. Ferner umfasst die Sensorvorrichtung eine
Referenzempfangseinrichtung zum Bereitstellen eines Referenzempfangssignals. Ferner umfasst die Sensorvorrichtung eine Reglereinrichtung, die dazu ausgelegt ist, ein Regelsignal zum Anpassen der Strahlungsleistung der elektromagnetischen Strahlung auszugeben. Die Auswerteeinrichtung ist schließlich dazu ausgelegt, die Konzentration des Fluids anhand des Regelsignals zu bestimmen. Die Sensorvorrichtung dient insbesondere dazu, die Konzentration des Fluids in der Umgebung des Kraftfahrzeugs zu erfassen. Beispielsweise kann die Konzentration einer Flüssigkeit bestimmt werden. Insbesondere wird die Konzentration eines Gases mit der Sensorvorrichtung bestimmt. Mit der Sendeeinrichtung kann elektromagnetische
Strahlung ausgesendet werden. Die elektromagnetische Strahlung kann eine
vorbestimmte Wellenlänge aufweisen. Dabei kann die elektromagnetische Strahlung, die mit der Sendeeinrichtung ausgesendet wird, einen vorbestimmten Wellenlängenbereich aufweisen. Die elektromagnetische Strahlung wird mit einer vorbestimmten
Strahlungsleistung ausgesendet. Diese elektromagnetische Strahlung trifft auf das Fluid, dessen Konzentration erfasst werden soll. In Abhängigkeit von dem Fluid bzw. der Moleküle des Fluids wird zumindest ein Wellenlängenbereich bzw. ein Spektralbereich der elektromagnetischen Strahlung von dem Fluid absorbiert. Die elektromagnetische Strahlung, die von der Sendeeinrichtung ausgesendet wird und zumindest teilweise von dem Fluid absorbiert wird, trifft auf die Empfangseinrichtung der Sensorvorrichtung. Die Empfangseinrichtung kann einen entsprechenden Strahlungsdetektor aufweisen. Zudem kann die Empfangseinrichtung ein entsprechendes Empfangssignal bereitstellen. Dieses Empfangssignal kann beispielsweise eine Information umfassen, welcher Spektralbereich der ausgesendeten elektromagnetischen Strahlung durch das Fluid gedämpft wird.
Die Sensorvorrichtung umfasst außerdem eine Referenzempfangseinrichtung, mit der ein Referenzempfangssignal bereitgestellt werden kann. Des Weiteren ist eine
Reglereinrichtung vorgesehen, mit der ein entsprechendes Regelsignal ausgegeben werden kann, wobei die Sendeeinrichtung mit dem Regelsignal entsprechend angesteuert werden kann. In Folge des Regelsignals kann die Strahlungsleistung, der
elektromagnetischen Strahlung, die mit der Sendeeinrichtung ausgesendet wird, angepasst werden. Mittels der Regelereinrichtung kann die Strahlungsleistung der mit der Sendeeinrichtung bereitgestellten elektromagnetischen Strahlung in Abhängigkeit von dem Referenzempfangssignal geregelt werden. Insbesondere kann die
Strahlungsleistung in Abhängigkeit von dem Referenzsignal angepasst werden. Die Auswerteeinrichtung ist nun dazu ausgelegt, die Konzentration des Fluids anhand des Regelsignals zu bestimmen. Beispielsweise kann die Amplitude des Regelsignals anhängig von der Konzentration des Fluids sein.
Um die Empfindlichkeit der Sensorvorrichtung weiter zu steigern, wird erfindungsgemäß zusätzlich zu der Empfangseinrichtung die Referenzempfangseinrichtung bereitgestellt. Die Referenzempfangseinrichtung gibt ein Referenzempfangssignal aus, das als
Referenz für eine Regelung dient. Das Regelsignal bzw. der Regelwert steht also insbesondere im direkten Verhältnis zu der Konzentration des zu messenden Fluids. Auf diese Weise kann eine Sensorvorrichtung zum Bestimmen einer Konzentration eines Fluids bereitgestellt werden, die unabhängig von Temperatureinflüssen ist. Weiterhin können Alterungserscheinungen der Sensorvorrichtung kompensiert werden.
In einer Ausführungsform ist die Regelereinrichtung dazu ausgelegt, die
Strahlungsleistung der elektromagnetischen Strahlung mittels des Regelsignals derart zu regeln, dass das Empfangssignal dem Referenzsignal entspricht. Mit der
Regelereinrichtung kann also ein Regelsignal erzeugt werden, mit dem die
Sendeeinrichtung derart geregelt wird, dass die Differenz zwischen dem
Referenzempfangssignal und dem Empfangssignal im Wesentlichen zu Null wird. Somit ergibt sich ein Differenzsignal aus der Differenz des Referenzempfangssignals und des Empfangssignals. Dabei kann es auch vorgesehen sein, dass bei dem Empfangssignal und/oder dem Referenzempfangssignal nur ein vorbestimmter Frequenzbereich berücksichtigt wird. Das Differenzsignal kann beispielsweise in Form einer elektrischen Spannung oder eines elektrischen Stroms bereitgestellt werden. Dieses Differenzsignal liegt nahe an dem Wert Null. Es weist also eine geringe Amplitude auf. Somit kann dieses Differenzsignal mit einer sehr hohen Verstärkung verstärkt werden. Auf diese Weise können geringste Konzentrationsänderungen des Fluids erkannt werden.
In einer Ausführungsform ist die Referenzempfangseinrichtung dazu ausgelegt, das Referenzempfangssignal in Abhängigkeit von der von der Sendeeinrichtung
ausgesendeten und zumindest teilweise von dem Fluid absorbierten elektromagnetischen Strahlung bereitzustellen. Die Empfangseinrichtung und die
Referenzempfangseinrichtung können beispielsweise baugleich ausgebildet sein. So können beispielsweise die Empfangseinrichtung und die Referenzempfangseinrichtung beide von dem Fluid umströmt werden. Somit können sowohl die Empfangseinrichtung als auch die Referenzempfangseinrichtung die elektromagnetische Strahlung, die von der Sendeeinrichtung ausgesendet wird und die zumindest teilweise von dem Fluid absorbiert wird, empfangen. Somit werden das Empfangssignal und das Referenzempfangssignal beide auf Grundlage der elektromagnetischen Strahlung, die von der Sendeeinrichtung ausgesendet wird und von der zumindest spektrale Bereiche durch das Fluid
abgeschwächt werden, bestimmt. Auf diese Weise können beispielsweise
Umfeldeinflüsse besonders zuverlässig berücksichtigt werden.
In einer Ausführungsform weist die Empfangseinrichtung ein optisches Filter zum Filtern von vorbestimmten Wellenlängen der von der Sendeeinrichtung ausgesendeten und zumindest teilweise von dem Fluid absorbierten elektromagnetischen Strahlung auf. Mit anderen Worten kann auf der Empfangseinrichtung ein entsprechendes optisches Filter angeordnet sein, das beispielsweise nur für vorbestimmte Wellenlängen der
elektromagnetischen Strahlung durchlässig ist. Die Referenzempfangseinrichtung kann kein derartiges optisches Filter umfassen. Somit kann mit der Empfangseinrichtung nur ein vorbestimmter Spektralbereich der beispielsweise die Wellenlänge, welche das zu messende Fluid absorbiert, umfasst. In dem Referenzempfangssignal können die
Signalanteile über einen vorbestimmten weiteren Spektralbereich umfasst sein. Zudem können in dem Referenzempfangssignal die Spektren anderer Bestandteile des Fluids und/oder andere Spektralanteile des zu messenden Fluids berücksichtigt werden. Auf diese Weise kann der Einfluss der elektromagnetischen Strahlung, die mit der
Sendeeinrichtung ausgesendet wird, auf das Fluid bestimmt werden. Auf diese Weise kann das Fluid bzw. die Konzentration des Fluids genauer erfasst werden.
In einer weiteren Ausgestaltung ist die Referenzempfangseinrichtung dazu ausgelegt, das Referenzempfangssignal in Abhängigkeit von der von der Sendeeinrichtung
ausgesendeten und zumindest teilweise von einem Referenzfluid absorbierten
elektromagnetischen Strahlung bereitzustellen. Die Referenzempfangseinrichtung kann beispielsweise gekapselt in einem Gehäuse oder in einer entsprechenden Aufnahme angeordnet sein. In diesem Gehäuse kann sich ein bestimmtes Referenzfluid befinden. Dabei kann das Gehäuse derart ausgebildet sein, dass die elektromagnetische Strahlung, die von der Sendeeinrichtung ausgesendet wird, in das Gehäuse eindringen kann. Das Referenzfluid kann beispielsweise das Fluid sein, dessen Konzentration bestimmt werden soll. Das Referenzfluid kann beispielsweise eine vorbestimmte Reinheit bzw. eine vorbestimmte Konzentration aufweisen. Mit der Referenzempfangseinrichtung kann also das Fluid in statischer Umgebung, das heißt ohne Umströmung, erfasst werden. Somit können beispielsweise Einflüsse, die in Folge der Strömung des Fluids entstehen, berücksichtigt werden. Somit kann die Konzentration des Fluids zuverlässiger erfasst werden.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Empfangseinrichtung dazu ausgelegt, das Referenzsignal in Abhängigkeit von der von der Sendeeinrichtung ausgesendeten elektromagnetischen Strahlung bereitzustellen. Dabei ist die
Referenzempfangseinrichtung insbesondere dazu ausgelegt, das Referenzsignal unmittelbar anhand der elektromagnetischen Strahlung, die von der Sendeeinrichtung ausgesendet wird, bereitzustellen. Hierzu kann die Referenzempfangseinrichtung in unmittelbarer Nähe zu der Sendeeinrichtung angeordnet sein. In diesem Fall wird der rein optische Pfad ohne Kontakt zu dem Fluid, welches erfasst werden soll, berücksichtigt. Somit kann mittels der Referenzempfangseinrichtung beispielsweise ein Spektrum der Sendeeinrichtung der Sensorvorrichtung bestimmt werden.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Referenzempfangseinrichtung dazu ausgelegt, das Referenzempfangssignal in Abhängigkeit von einer mit einer
Referenzstrahlungsquelle ausgesendeten Referenzstrahlung bereitzustellen. Die
Referenzstrahlung kann beispielsweise mit einer von der Sendeeinrichtung
verschiedenen Referenzstrahlungsquelle beziehungsweise Leuchtquelle bereitgestellt werden. Die Referenzstrahlung kann beispielsweise die Wellenlänge oder den
Wellenlängenbereich aufweisen, welche das zu messende Fluid absorbiert. Somit kann beispielsweise auf einfache Weise erreicht werden, dass sich das Empfangssignal und das Referenzempfangssignal im Wesentlichen zu Null ergänzen. Somit kann das
Regelsignal zum Regeln der Sendeeinrichtung besonders präzise bereitgestellt werden.
Bevorzugt ist die Sensorvorrichtung dazu ausgerichtet, die Sendeeinrichtung in einem ersten Betriebsmodus zum Bereitstellen des Referenzsignals mittels der
Referenzempfangseinrichtung und in einem zweiten Betriebsmodus zum Bereitstellen des Regelsignals mittels der Reglereinrichtung anzusteuern. Beispielsweise kann in dem ersten Betriebsmodus für eine vorbestimmte zeitliche Dauer die Sendeeinrichtung derart angesteuert werden, dass die Sendeeinrichtung die elektromagnetische Strahlung mit der vorbestimmten Strahlungsleistung ausgibt. In diesem ersten Betriebsmodus kann das Referenzempfangssignal ermittelt werden. Um das Empfangssignal an das
Referenzsignal anzupassen, kann in einem zweiten Betriebsmodus, der beispielsweise zeitlich auf den ersten Betriebsmodus folgt, für eine vorbestimmte zeitliche Dauer das Regelsignal bereitgestellt werden, mittels welchem die Sendeleistung der
Sendeeinrichtung eingestellt werden kann. Beispielsweise kann die Sensorvorrichtung periodisch in dem ersten Betriebsmodus und anschließend in dem zweiten
Betriebsmodus betrieben werden. Somit kann mittels einer einzigen Sendeeinrichtung sowohl das Referenzempfangssignal als auch das Regelsignal bereitgestellt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird mittels der Sensorvorrichtung eine
Konzentration von Wasser als das Fluid in der Umgebung des Kraftfahrzeugs bestimmt. Hierbei kann es auch vorgesehen sein, dass eine Konzentration von Wasserdampf in der Umgebung des Kraftfahrzeugs bestimmt wird. Insbesondere kann mit der
Sensorvorrichtung ein Wellenlängenbereich um den Bereich von 1 ,45 μηι erfasst werden. Dem liegt die Erkenntnis zugrunde, dass Wasser bei einer Wellenlänge von ca. 1 ,45 μηι absorbiert. Wenn Wasser in der Umgebung des Kraftfahrzeugs erfasst wird, kann beispielsweise ein Rückschluss auf den Fahrbahnzustand erfolgen. So kann
beispielsweise ermittelt werden, ob die Fahrbahn trocken oder nass ist.
In einer weiteren Ausgestaltung ist die Sendeeinrichtung dazu ausgelegt, als die elektromagnetische Strahlung eine elektromagnetische Strahlung im infraroten
Wellenlängebereich auszusenden. So kann beispielsweise eine elektromagnetische Strahlung im Wellenlängenbereich zwischen 800 nm und 1 mm ausgesendet werden. Somit können beispielsweise Energiezustände in Molekülen angeregt werden. Auf diese Weise können Gase und Flüssigkeiten in der Umgebung des Kraftfahrzeugs zuverlässig erkannt werden.
In einer weiteren Ausgestaltung ist die Sensorvorrichtung als mikromechanisches Bauteil ausgebildet. Beispielsweise kann die Sensorvorrichtung mittels eines mikromechanischen Herstellungsverfahrens gefertigt sein. Beispielsweise können die Empfangseinrichtung und die Referenzempfangseinrichtung auf einem gemeinsamen Substrat, insbesondere Halbleitersubstrat gefertigt sein. In gleicher Weise kann beispielsweise ein optisches Filter auf dem gleichen Halbleitersubstrat gefertigt sein. Auch die Sendeeinrichtung kann zusammen mit der Empfangseinrichtung und der Referenzempfangseinrichtung auf einem gemeinsamen Substrat gefertigt sein. Das optische Filter kann beispielsweise als resonantes Filter ausgebildet sein. Somit kann die Sensorvorrichtung besonders Bauraum sparend und kostengünstig hergestellt werden.
Ein erfindungsgemäßes Fahrerassistenzsystem umfasst eine erfindungsgemäße
Sensorvorrichtung. Das Fahrerassistenzsystem kann beispielsweise dazu ausgelegt sein, entsprechende Funktionen des Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit von Sensorsignalen der Sensorvorrichtung zu steuern. Wenn beispielsweise die Konzentration von Wasser in dem Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs erfasst wird, kann beispielsweise ein
Scheibenwischer entsprechend in Abhängigkeit von der erfassten Konzentration angesteuert werden. Weiterhin kann anhand des Signals der Sendeeinrichtung eine Information über den Zustand der Fahrbahn bereitgestellt werden. Somit kann
beispielsweise eine Antriebsschlupfregelung, eine Traktionskontrolle, ein
Notbremsassistent und/oder dergleichen in Abhängigkeit von dem ermittelten Zustand der Fahrbahn angesteuert werden. Ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug umfasst ein erfindungsgemäßes Fahrerassistenzsystem. Das Kraftfahrzeug ist insbesondere als Personenkraftwagen ausgebildet.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren dient zum Bestimmen einer Konzentration eines Fluids mittels einer Sensorvorrichtung eines Kraftfahrzeugs. Hierbei wird elektromagnetische Strahlung mit einer vorbestimmten Strahlungsleistung mittels einer Sendeeinrichtung ausgesendet. Zudem wird mittels einer Empfangseinrichtung ein Empfangssignal von der von der Sendeeinrichtung ausgesendeten und zumindest teilweise von dem Fluid absorbierten elektromagnetischen Strahlung bereitgestellt. Ferner wird mittels einer Auswerteeinrichtung die Konzentration des Fluids bestimmt. Zudem wird mittels einer Referenzempfangseinrichtung ein Referenzempfangssignal bereitgestellt, mittels einer Regeleinrichtung wird ein Regelsignal zum Anpassen der Strahlungsleistung der elektromagnetischen Strahlung in Abhängigkeit von dem Referenzempfangssignal ausgegeben und mittels einer Auswerteeinrichtung wird die Konzentration des Fluids anhand des Regelsignals bestimmt.
Die mit Bezug auf die erfindungsgemäße Sensorvorrichtung vorgestellten bevorzugten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend für das erfindungsgemäße Fahrerassistenzsystem, das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug sowie das
erfindungsgemäße Verfahren.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Alle vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen
Kombinationen oder aber in Alleinstellung verwendbar.
Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
Dabei zeigen:
Fig. 1 in schematischer Darstellung eine Sensorvorrichtung zum Bestimmen einer
Konzentration eines Fluids für ein Kraftfahrzeug, welche eine Empfangseinrichtung und eine Referenzempfangseinrichtung aufweist; Fig. 2 eine Sensorvorrichtung in einer weiteren Ausführungsform, wobei Referenzempfangseinrichtung in einem Gehäuse angeordnet ist;
Fig. 3 eine Sensorvorrichtung in einer weiteren Ausführungsform, wobei die
Referenzempfangseinrichtung derart angeordnet ist, dass sie eine von einer Sendeeinrichtung ausgesendete elektromagnetische Strahlung empfängt; und
Fig. 4 eine Sensorvorrichtung in einer weiteren Ausführungsform, wobei die
Referenzempfangseinrichtung die Strahlung einer
Referenzstrahlungsquelle empfängt.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Sensorvorrichtung 1 in einer geschnittenen Seitenansicht. Die Sensorvorrichtung 1 dient zum Erfassen eines Fluids in der Umgebung eines Kraftfahrzeugs. Mit der Sensorvorrichtung kann also eine
Flüssigkeit oder ein Gas in der Umgebung des Kraftfahrzeugs erfasst werden.
Insbesondere kann mit der Sensorvorrichtung 1 eine Konzentration von Wasser oder Wasserdampf in der Umgebung des Kraftfahrzeugs erfasst werden. Somit kann auf die Feuchtigkeit in der Umgebung des Kraftfahrzeugs rückgeschlossen werden. Anhand der Feuchtigkeit in der Umgebung des Kraftfahrzeugs kann auf den Zustand der Fahrbahn rückgeschlossen werden. Ausgehend von dieser Information können beispielsweise Fahrerassistenzsysteme des Kraftfahrzeugs entsprechend angesteuert bzw. betrieben werden.
Die Sensorvorrichtung 1 umfasst eine Sendeeinrichtung 2. Die Sendeeinrichtung 2 ist dazu ausgelegt, elektromagnetische Strahlung auszusenden. Insbesondere kann mit der Sendeeinrichtung 2 elektromagnetische Strahlung im infraroten Wellenlängenbereich ausgesendet werden. Die von der Sendeeinrichtung 2 ausgesendete elektromagnetische Strahlung trifft auf eine Ablenkeinrichtung 4. Die Ablenkeinrichtung 4 kann eine entsprechende optische Einrichtung sein, an der die von der Sendeeinrichtung 2 ausgesendete elektromagnetische Strahlung reflektiert wird. Die Ablenkeinrichtung 4 kann beispielsweise als Spiegel oder als entsprechende Linse ausgebildet sein. In einem Zwischenraum 3 zwischen der Sendeeinrichtung 2 und der Ablenkeinrichtung 4 befindet sich das zu messende Fluid, welches vorliegend nicht näher dargestellt ist. Das Fluid kann beispielsweise durch den Zwischenraum 3 zwischen der Sendeeinrichtung 2 und der Ablenkeinrichtung 4 strömen. Dies ist vorliegend schematisch durch den Pfeil 5 verdeutlicht.
Wenn die elektromagnetische Strahlung auf das Fluid bzw. auf Moleküle des Fluids trifft, können die Energiezustände der Moleküle angeregt werden. In Folge der Anregung der Energiezustände wird die elektromagnetische Strahlung in bestimmten Spektralbereichen bzw. Frequenzbereichen gedämpft. Die Frequenzbereiche, die gedämpft werden, sind abhängig von den Molekülen also dem zu messenden Fluid.
Die elektromagnetische Strahlung, die von der Ablenkeinrichtung 4 reflektiert wird, trifft auf eine Empfangseinrichtung 6 der Sensorvorrichtung 1 . Die Empfangseinrichtung 6 kann einen entsprechenden Strahlungsdetektor, beispielsweise ein Bolometer, umfassen. Die Empfangseinrichtung 6 ist dazu ausgelegt, anhand der empfangenen
elektromagnetischen Strahlung ein Empfangssignal E1 auszugeben. Das Empfangssignal E1 umfasst beispielsweise eine Information darüber, welcher Spektralanteil der elektromagnetischen Strahlung gedämpft ist. Ferner umfasst die Empfangseinrichtung 6 ein optisches Filter 8, welches dazu dient, vorbestimmte Frequenzbereiche der elektromagnetischen Strahlung zu filtern.
Ferner umfasst die Sensorvorrichtung 1 eine Referenzempfangseinrichtung 7. Die Referenzempfangseinrichtung 7 kann baugleich zu der Empfangseinrichtung 6
ausgebildet sein. Die Referenzempfangseinrichtung 7 ist ebenso dazu ausgelegt, die von der Sendeeinrichtung 2 ausgesendete elektromagnetische Strahlung, die in bestimmten Spektralbereichen gedämpft ist, zu empfangen. Mit der Referenzempfangseinrichtung 7 kann ein Referenzempfangssignal E2 bereitgestellt werden.
Das Empfangssignal E1 und das Referenzempfangssignal E2 werden einer
Reglereinrichtung 9 zugeführt. Die Reglereinrichtung 9 ist dazu ausgebildet, die Differenz zwischen dem Referenzempfangssignal E2 und dem Empfangssignal E1 zu bestimmen. Anhand der ermittelten Differenz bzw. einem Differenzsignal kann die Reglereinrichtung 9 ein entsprechendes Regelsignal R ausgeben. Dieses Regelsignal R wird der
Sendeeinrichtung 2 zugeführt. Anhand des Regelsignals kann die Strahlungsleistung der elektromagnetischen Strahlung, die mit der Sendeeinrichtung 2 bereitgestellt wird, angepasst werden. Somit kann das Regelsignal R derart bestimmt werden, dass die Differenz zwischen dem Referenzempfangssignal E2 und dem Empfangssignal E1 im Wesentlichen den Wert Null annimmt. Das Regelsignal R wird zudem einer Auswerteeinrichtung 10 der Sensorvorrichtung 1 zugeführt. Die Auswerteeinrichtung 10 ist dazu ausgelegt, anhand des Regelsignals R die Konzentration des Gases 3 zu bestimmen. Das Regelsignal R steht in Verhältnis zu der Konzentration des zu messenden Fluids. Dadurch, dass das Regelsignal R derart gewählt wird, dass die Differenz zwischen dem Referenzempfangssignal E2 und dem
Empfangssignal E1 im Wesentlichen den Wert Null annimmt, kann das Differenzsignal, das sich aus der Differenz zwischen dem Referenzempfangssignal E2 und dem
Empfangssignal E1 berechnet, aufgrund der geringen Amplitude mit einem hohen Verstärkungsfaktor verstärkt werden.
In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Referenzempfangseinrichtung kein optisches Filter auf. Somit werden mit der Referenzempfangseinrichtung 7 im Vergleich zu der Empfangseinrichtung 6 auch andere Spektralbereiche der elektromagnetischen Strahlung erfasst.
Die Referenzempfangseinrichtung 7 kann auch derart ausgebildet werden, dass diese ein entsprechendes optisches Filter aufweist. Dies ist in Fig. 2 veranschaulicht. In diesem Fall kann sich die Referenzempfangseinrichtung 7 in einer statischen Umgebung befinden. Vorliegend ist die Referenzempfangseinrichtung 7 in einem entsprechenden Gehäuse 1 1 . In dem Gehäuse 1 1 kann sich beispielsweise Referenzfluid befindet. Das Referenzfluid kann das Fluid sein, dessen Konzentration erfasst werden soll. Das Gehäuse kann so ausgebildet sein, dass die elektromagnetische Strahlung, die von der Sendeeinrichtung 2 ausgesendet und von der Ablenkeinrichtung 4 reflektiert wird in das Gehäuse eindringen kann. Somit können Einflüsse, die in Folge der Strömung des Fluids entstehen, berücksichtigt werden.
In einer weiteren Ausführungsform kann es vorgesehen sein, dass die
Referenzempfangseinrichtung 7 derart angeordnet ist, dass sie direkt die von der
Sendeeinrichtung 2 ausgesendete elektromagnetische Strahlung empfängt. Die
Anordnung der Referenzempfangseinrichtung 7 zu der Sendeeinrichtung 2 ist vorliegen vereinfacht dargestellt. Die Referenzempfangseinrichtung 7 ist insbesondere so zu der Sendeeinrichtung 2 angeordnet, dass Fluid nicht zwischen die
Referenzempfangseinrichtung 7 und die Sendeeinrichtung 2 gelangen kann. Eine derartige Ausführungsform der Sensorvorrichtung 1 ist in Fig. 3 schematisch dargestellt. In diesem Fall wird also der Einfluss des Fluids auf die elektromagnetische Strahlung in dem Referenzempfangssignal E2 nicht berücksichtigt. Schließlich kann es vorgesehen sein, dass die Referenzempfangseinrichtung 7 eine Referenzstrahlung empfängt, die von einer Referenzstrahlungsquelle 12 bereitgestellt wird. Dies ist in Fig. 4 veranschaulicht. Die Wellenlänge der Referenzstrahlung kann derart ausgelegt sein, dass diese der Wellenlänge entspricht, die von dem zu messenden Fluid absorbiert wird. Somit kann auf einfache Weise erreicht werden, dass sich das Empfangssignal E1 und das Referenzempfangssignal E2 zu dem Wert Null überlagern.
Mit der Sensorvorrichtung 1 , die eine entsprechende Referenzempfangseinrichtung 7 aufweist, können Temperatureinflüsse und andere Umwelteinflüsse berücksichtigt werden. Ebenso kann die Alterung der Sensorvorrichtung berücksichtigt werden.

Claims

Patentansprüche
1 . Sensorvorrichtung (1 ) zum Bestimmen einer Konzentration eines Fluids für ein
Kraftfahrzeug, mit einer Sendeeinrichtung (2) zum Aussenden von
elektromagnetischer Strahlung mit einer vorbestimmten Strahlungsleistung, mit einer Empfangseinrichtung (6) zum Bereitstellen eines Empfangssignals (E1 ) in Abhängigkeit von der von der Sendeeinrichtung (2) ausgesendeten und zumindest teilweise von dem Fluid absorbierten elektromagnetischen Strahlung und mit einer Auswerteeinrichtung (10) zum Bestimmen der Konzentration des Fluids,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Sensorvorrichtung (1 ) eine Referenzempfangseinrichtung (7) zum Bereitstellen eines Referenzempfangssignals (E2) aufweist, die Sensorvorrichtung (1 ) eine Reglereinrichtung (9) aufweist, die dazu ausgelegt ist, ein Regelsignal (R) zum Anpassen der Strahlungsleistung der elektromagnetischen Strahlung in
Abhängigkeit von dem Referenzempfangssignal (E2) ausgeben und die
Auswerteeinrichtung (10) dazu ausgelegt ist, die Konzentration des Fluids anhand des Regelsignals (R) zu bestimmen.
2. Sensorvorrichtung (1 ) nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Regelereinrichtung (9) dazu ausgelegt ist, die Strahlungsleistung der elektromagnetischen Strahlung mittels des Regelsignals (R) derart zu regeln, dass das Empfangssignal (E1 ) dem Referenzempfangssignal (E2) entspricht.
3. Sensorvorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Referenzempfangseinrichtung (7) dazu ausgelegt ist, das
Referenzempfangssignal (E2) in Abhängigkeit von der von der Sendeeinrichtung (2) ausgesendeten und zumindest teilweise von dem Fluid absorbierten elektromagnetischen Strahlung bereitzustellen.
4. Sensorvorrichtung (1 ) nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Empfangseinrichtung (6) ein optisches Filter (8) zum Filtern von vorbestimmten Wellenlängen der von der Sendeeinrichtung (2) ausgesendeten und zumindest teilweise von dem Fluid absorbierten elektromagnetischen Strahlung aufweist.
5. Sensorvorrichtung (1 ) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Referenzempfangseinrichtung (7) dazu ausgelegt ist, das
Referenzempfangssignal (E2) in Abhängigkeit von der von der Sendeeinrichtung (2) ausgesendeten und zumindest teilweise von einem Referenzfluid absorbierten elektromagnetischen Strahlung bereitzustellen.
6. Sensorvorrichtung (1 ) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Referenzempfangseinrichtung (7) dazu ausgelegt ist, das
Referenzempfangssignal (E2) in Abhängigkeit von der von der Sendeeinrichtung (2) ausgesendeten elektromagnetischen Strahlung bereitzustellen.
7. Sensorvorrichtung (1 ) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Referenzempfangseinrichtung (7) dazu ausgelegt ist, das
Referenzempfangssignal (E2) in Abhängigkeit von einer mit einer
Referenzstrahlungsquelle (12) ausgesendeten Referenzstrahlung bereitzustellen.
8. Sensorvorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Sensorvorrichtung (1 ) dazu ausgelegt ist, die Sendeeinrichtung (2) in einem ersten Betriebsmodus zum Bereitstellen des Referenzempfangssignal (E2) mittels der Referenzempfangseinrichtung (7) und in einem zweiten Betriebsmodus zum Bereitstellen des Regelsignals (R) mittels der Regelereinrichtung (9) anzusteuern.
9. Sensorvorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
mittels der Sensorvorrichtung (1 ) eine Konzentration von Wasser als dem Fluid in der Umgebung des Kraftfahrzeugs bestimmt wird.
10. Sensorvorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Sendeeinrichtung (2) dazu ausgelegt ist, als die elektromagnetische Strahlung eine elektromagnetische Strahlung im infraroten Wellenlängenbereich
auszusenden.
1 1 . Sensorvorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Sensorvorrichtung (1 ) als mikromechanisches Bauteil ausgebildet ist.
12. Fahrerassistenzsystem mit einer Sensorvorrichtung (1 ) nach einem der
vorhergehenden Ansprüche.
13. Kraftfahrzeug mit einem Fahrerassistenzsystem nach Anspruch 12.
14. Verfahren zum Bestimmen einer Konzentration eines Fluids mittels einer
Sensorvorrichtung (1 ) eines Kraftfahrzeugs, bei welchem elektromagnetische Strahlung mit einer vorbestimmten Strahlungsleistung mittels einer
Sendeeinrichtung (2) ausgesendet werden, mittels einer Empfangseinrichtung (6) ein Empfangssignals in Abhängigkeit von der von der Sendeeinrichtung (2) ausgesendeten und zumindest teilweise von dem Fluid absorbierten
elektromagnetischen Strahlung bereitgestellt wird und mittels einer
Auswerteeinrichtung (10) die Konzentration des Fluids bestimmt wird,
dadurch gekennzeichnet, dass
mittels einer Referenzempfangseinrichtung (7) ein Referenzempfangssignal (E2) bereitgestellt wird, mittels einer Reglereinrichtung (9) ein Regelsignal (R) zum Anpassen der Strahlungsleistung der elektromagnetischen Strahlung in
Abhängigkeit von dem Referenzempfangssignal (E2) ausgeben wird und mittels der Auswerteeinrichtung (10) die Konzentration des Fluids anhand des Regelsignals (R) bestimmt wird.
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