[发明专利]用于校正传感器信号的设备和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于校正传感器信号的设备、一种用于校正传感器信号的方法以及涉及一种相对应的计算机程序产品。

背景技术

由于微电子传感器（MEM传感器）的力反馈中的非线性，所以在这种经过力补偿的传感器中的噪声性能降低。非线性可通过各种效应来形成，例如在使用多个反馈电极的情况下或即使在电容式转换器元件中的具有多个电压值的电压反馈的情况下也形成非线性。这在电容式转换器的情况下通常通过如下方式来避开：使用PWM反馈（PWM=脉宽调制），而不是电压反馈。由此仅存在两个力状态，这两个力状态自然始终具有线性关系。但是，该方法具有如下缺点：在所需的高量化的情况下，时间步长必须非常小。例如如果反馈力要以10比特被量化，则在400kHz的采样率的情况下，下限时钟（Untertakt）会须为大约400MHz。这在技术上并不是有意义的，并且将在PWM的情况下的反馈中的量化限制到数比特。

在Martin Handtmann在慕尼黑工业大学（TU München）于2002年10月1日递交的论文“Dynamische Regelung mikroelektromechanischer Systeme (MEMS) mit Hilfe kapazitiver Signalwandlung und Kraftrückkopplung”中介绍了用于动态调节微电子机械系统的不同方法。

发明内容

在此背景下，利用本发明介绍了一种根据独立权利要求所述的用于校正传感器信号的设备，此外还介绍了一种根据独立权利要求所述的用于校正传感器信号的方法以及最后介绍了一种根据独立权利要求所述的相对应的计算机程序产品。有利的改进方案由相应的从属权利要求和随后的描述得到。

本发明提出了一种用于校正传感器信号的设备，其中该设备具有如下特征：

- 传感器接口，所述传感器接口被构造来以便读入表示物理量的传感器信号；

- 信号处理单元，所述信号处理单元被构造来以便在使用传感器信号的情况下确定处理信号；

- 反馈单元，所述反馈单元被构造来以便将反馈信号输出给传感器，其中反馈单元此外还被构造来以便基于非线性的处理规则和处理信号来提供反馈信号；以及

- 信号校正单元，所述信号校正单元被构造来以便在使用处理信号的情况下确定修正过的信号，其中信号校正单元此外还被构造来以便在使用非线性的处理规则或由该非线性的处理规则导出的处理规则的情况下确定修正过的信号。

设备在此可以被理解为如下电设备：所述电设备处理传感器信号并且根据该传感器信号输出控制信号和/或数据信号。该设备可以具有接口，其中所述接口可以以硬件方式和/或以软件方式被构造。在硬件方式的构造方案中，接口例如可以是所谓的系统ASIC的包含该设备的极其不同的功能的部分。但是也可能的是，接口是自己的集成电路或者至少部分地包括分立器件。在软件方式的构造方案中，接口可以是例如在微控制器上在其他软件模块旁存在的软件模块。

此外，本发明还提出了一种用于校正传感器信号的方法，其中该方法具有如下步骤：

- 从接口读入传感器信号，其中该传感器信号表示物理量；

- 通过信号处理单元处理该传感器信号，以便在使用该传感器信号的情况下来确定处理信号；

- 由反馈单元给传感器输出该反馈信号，其中反馈单元被构造来以便基于非线性的处理规则和处理信号而提供反馈信号；以及

- 借助信号校正单元修正处理信号，以便在使用处理信号的情况下确定修正过的信号，其中信号校正单元被构造来以便此外还在使用非线性的处理规则或由该非线性的处理规则导出的处理规则的情况下确定修正过的信号。

因此，本发明提出了一种方法，该方法可以在相对应的用于校正传感器信号的设备上被实施，其中该设备具有相对应的装置，以便执行或实施该方法的步骤。也可以通过本发明的方法形式的实施变形方案而快速且有效地解决本发明所基于的任务。

具有如下程序代码的计算机程序产品也是有利的：所述程序代码可以被存储在如半导体存储器、固定磁盘存储器或者光学存储器之类的机器可读的载体上，并且被用于执行根据前述实施形式之一所述的方法，其中该程序被实施在计算机或者设备上。