传感器装置和用于测试传感器装置的方法制造方法及图纸

一种传感器装置，包括：压力转换器，与具有流体的体积区域处于流体连通，其中，所述压力转换器被构造成响应于所述体积区域中的压力变化而输出压力信号，所述压力信号具有取决于所述压力变化的信号变化曲线；加热元件，所述加热元件被构造成引起位于所述体积区域中的流体的被限定的温度变化，其中，所述流体的温度变化引起所述体积区域中的压力变化；以及处理设备，所述处理设备被构造成基于所述压力信号的信号变化曲线来获取所述压力转换器的当前功能参数，所述信号变化曲线是在由所述加热元件引起的所述体积区域中的温度变化下获得的。

Sensor device and method for testing sensor device

A sensor device includes a pressure converter which is fluidly connected to a volume area with a fluid, in which the pressure converter is constructed to output a pressure signal in response to a pressure change in the volume area, the pressure signal having a signal change curve depending on the pressure change, and a heating element which is constructed to cause the location. The limited temperature change of the fluid in the volume area, in which the temperature change of the fluid causes the pressure change in the volume area, and the processing equipment, which is constructed to obtain the current functional parameters of the pressure converter based on the signal change curve of the pressure signal, the signal change curve is caused by the heating element. Obtained under temperature variation in the volume area.

【技术实现步骤摘要】
传感器装置和用于测试传感器装置的方法
实施例涉及传感器装置和测试或校准传感器装置的方法，并且尤其涉及热声麦克风或使用热声麦克风的传感器装置的现场测试。此外，实施例一般涉及诸如麦克风或光声传感器装置(PAS＝光声波谱仪)或气体传感器的声音转换器的校准方法。
技术介绍
检测环境参数或周围参数，例如环境大气中的噪音、声音、温度和气体或气体成分在移动设备内实现相应的传感装置越来越重要，而且在家庭自动化(“智能家居”)和汽车领域的应用中也越来越重要。例如，有害健康的气体浓度，如增加的CO或NOx浓度，可能是由于空气污染也或者由于附近设备故障而造成的。因此，人的健康或者一般来说每个生命的健康都受到空气质量的强烈影响。因此，借助于成本低廉、始终可用且连接的传感器的气体检测未来是越来越突出的话题。但是随着越来越广泛地使用传感器，特别需要尽可能便宜但仍然非常可靠地确定，用于检测环境参数的传感器是否正确工作或者传感器的故障是否存在或者是否存在与传感器的预设的运行参数的相关偏差。
技术实现思路
因此需要可以检查传感器装置的功能参数或传感器装置的功能的方案，并且在需要时可以提供相应的校准信息。根据实施例，传感器装置100包括：压力转换器110，与具有流体F的体积区域130流体连通，其中，压力转换器110被构造成响应于体积区域130中的压力变化ΔP而输出压力信号SP，压力信号SP具有取决于压力变化ΔP的信号变化曲线SΔP；加热元件150，该加热元件被构造成引起位于体积区域中的流体F的被限定的温度变化ΔT，其中，流体F的温度变化ΔT引起体积区域130中的压力变化ΔP；以及处理设备170，处理设备被构造成基于压力信号SP的信号变化曲线SΔP来获取压力转换器110的当前功能参数FIST，该信号变化曲线是在由加热元件150引起的体积区域130中的温度变化ΔT下获得的。根据实施例，用于测试传感器装置100的方法200包括：产生210位于体积区域130中的流体F的被限定的温度变化ΔT，其中，流体F的温度变化ΔT引起体积区域130中的压力变化ΔP；利用压力转换器110来检测220体积区域130中的压力变化ΔP，压力转换器110与具有流体F的体积区域130处于流体连通；响应于体积区域130中的压力变化ΔP而输出230压力信号，该压力信号具有取决于压力变化ΔP的信号变化曲线SΔP；以及基于在体积区域130中的温度变化ΔT下所获得的压力信号SP的信号变化曲线SΔP来获取240压力转换器110的当前功能参数FIST。实施例因此涉及具有压力转换器的传感器装置的声学测试方法以及涉及用于具有压力转换器的传感器装置的校准信息的获取，其中，压力转换器例如能够构造为电容式、电感式或压电式的声音转换器，例如麦克风。使用麦克风的所谓PAS传感器(PAS＝光声光谱仪)使用热源或加热元件产生所需的IR辐射(IR＝红外)。根据实施例，现在例如可以精确地使用该热源以便在体积区域、也就是说麦克风的测量体积或背部体积中产生声压变化，其中，压力转换器或麦克风与体积区域处于流体连通。基于体积区域内的压力变化的由麦克风检测到的信号变化曲线，该压力变化是由于位于其里面的流体的被限定和针对性产生的加热而引起的，例如可以确定压力转换器的功能参数，例如其灵敏度等，或传感器装置的其他系统属性。利用作为加热元件起作用的热源，例如通过经限定的能量造成在体积区域中的已知的温度变化。可以基于工厂测试情况或客户测试情况的热源的电特性或热特性的结果来获得该温度变化。利用用于测试和/或校准具有压力转换器的传感器装置的这个过程方法例如不需要额外的外部声源，其中，例如内部热源被用作热声转换器，其中，通过这种热声转换器引起的在体积区域中限定的温度变化通过体积区域中所得到的压力变化借助于压力转换器或麦克风被检测或测量。作为热源，可以使用提供经限定的热量的每个结构元件。根据实施例，现在能够基于“理想气体定律”评估由加热元件引起的在体积区域中的温度变化中所获得的压力信号的信号变化曲线，以获得压力转换器的当前运行特性，其中，可以将这些所测量的运行特性与期望值进行比较，以最终获取压力转换器的校准信息或具有压力转换器的传感器装置的校准信息。附图说明在下面例如参考附图更加详细地说明装置和/或方法的实施例。图示：图1A-图1C是根据实施例的传感器装置的示意原理示图；图2A-图2D是根据一个实施例的具有声音转换器(麦克风)的传感器装置在不同运行状态下的原理示图，用于获取在体积区域中的由加热元件引起的温度变化中的压力信号的信号变化曲线；图3A-图3D是根据一个实施例的具有多个声音转换器的传感器装置在不同运行状态下的原理示图，用于获取在体积区域中的由加热元件引起的温度变化中的压力信号的信号变化曲线；图4是根据一个实施例的用于测试传感器装置的方法；并且图5A-图5F是根据一个实施例的用于校准传感器装置的示例性的流程图。具体实施方式在下面具体参考附图更详细地解释本专利技术的实施例之前，要指出的是，在不同附图中的相同的、功能相同的或作用相同的元件、对象、功能块和/或方法步骤设有相同的附图标记，使得在不同实施例中示出的对这些元件、对象、功能块和/或方法步骤的描述是可互换的或可以应用于彼此。在下文中现在借助于图1A-图1C中的示意图来描述根据示例性实施例的传感器装置100的基本结构及其基本工作方式。传感器装置100具有与具有流体F的体积区域130处于流体连通的压力转换器110。根据实施例，流体可以具有气体或气体混合物或液体或液体混合物。压力转换器110现在例如被构造成响应于体积区域130中的压力变化ΔP而输出具有取决于压力变化ΔP的信号变化曲线SP的压力信号SP，传感器装置100现在还具有加热元件150，该加热元件被构造成引起位于体积区域130中的流体F的被限定的温度变化ΔT，其中，流体F的温度变化ΔT在体积区域130中引起压力变化ΔP。传感器装置100还具有处理设备170，该处理设备被构造成基于压力信号SP的信号变化曲线SP，以获取压力转换器110的当前功能参数FIST也或者压力转换器110的校准信息ICAL，在体积区域130中的由加热元件150引起的温度变化ΔT中获得该信号变化曲线。同时，处理设备170也可以接管加热元件150的操控也或者直接包括该加热元件。根据其他实施例的传感器装置100的下文说明的可选构造方案可以备选地或者也可以以任何组合(除非明确地另外说明)应用于图1所示的传感器装置100。根据一个实施例，处理设备170现在被构造成基于压力信号SP的信号变化曲线SΔP来获取压力转换器110的当前运行参数FIST并且从中获取压力转换器110的校准信息ICAL。根据实施例，处理设备170还能够被构造成利用控制信号SCONTROL来控制即激活并且随后再次解除激活加热元件150。根据实施例，加热元件150还能够被构造为处理设备170的一部分。根据实施例，压力转换器110可以被构造为绝对压力传感器元件、相对压力传感器元件和/或压差传感器元件。压力转换器110还能够被构造成检测相对于可选的参考体积区域190中的参考压力PREF的在体积区域130中的压力变化ΔP。根据实施例，还能够设置在体积区域130和参考体积区域190之间的平衡孔或通气口本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种传感器装置(100)，具有下述特征：压力转换器(110)，与具有流体(F)的体积区域(130)处于流体连通，其中，所述压力转换器(110)被构造成响应于所述体积区域(130)中的压力变化(ΔP)而输出压力信号(SP)，所述压力信号(SP)具有取决于所述压力变化(ΔP)的信号变化曲线(SΔP)，加热元件(150)，所述加热元件被构造成引起位于所述体积区域中的流体(F)的被限定的温度变化(ΔT)，其中，所述流体(F)的所述温度变化(ΔT)引起所述体积区域(130)中的压力变化(ΔP)，以及处理设备(170)，所述处理设备被构造成基于所述压力信号(SP)的所述信号变化曲线(SΔP)来获取所述压力转换器(110)的当前功能参数(FIST)，所述信号变化曲线(SΔP)是在由所述加热元件(150)引起的所述体积区域(130)中的所述温度变化(ΔT)下获得的。

【技术特征摘要】
2017.07.12 DE 102017211970.51.一种传感器装置(100)，具有下述特征：压力转换器(110)，与具有流体(F)的体积区域(130)处于流体连通，其中，所述压力转换器(110)被构造成响应于所述体积区域(130)中的压力变化(ΔP)而输出压力信号(SP)，所述压力信号(SP)具有取决于所述压力变化(ΔP)的信号变化曲线(SΔP)，加热元件(150)，所述加热元件被构造成引起位于所述体积区域中的流体(F)的被限定的温度变化(ΔT)，其中，所述流体(F)的所述温度变化(ΔT)引起所述体积区域(130)中的压力变化(ΔP)，以及处理设备(170)，所述处理设备被构造成基于所述压力信号(SP)的所述信号变化曲线(SΔP)来获取所述压力转换器(110)的当前功能参数(FIST)，所述信号变化曲线(SΔP)是在由所述加热元件(150)引起的所述体积区域(130)中的所述温度变化(ΔT)下获得的。2.根据权利要求1所述的传感器装置(100)，其中，所述压力转换器(110)被构造成检测所述体积区域(130)中相对于参考体积区域(190)中的参考压力(PREF)的压力变化(ΔP)。3.根据权利要求1或2所述的传感器装置(100)，其中，所述压力转换器(110)具有压差传感器或绝对压力传感器。4.根据前述权利要求中任一项所述的传感器装置(100)，其中，所述加热元件(150)被构造成在激活时引起位于所述体积区域(130)中的流体(F)的被限定的温度升高(ΔT)。5.根据前述权利要求中任一项所述的传感器装置(100)，其中，所述加热元件(150)还被构造成在所述加热元件的激活状态之后解除激活时，引起位于所述体积区域(130)中的流体(F)的温度降低(ΔT)。6.根据前述权利要求中任一项所述的传感器装置(100)，其中，所述处理设备(170)还被构造成基于所述压力转换器(110)的当前功能参数(FIST)来获取用于所述压力转换器(110)的校准信息(ICAL)。7.根据权利要求6所述的传感器装置(100)，其中，所述处理设备(170)还被构造成比较所述当前功能参数(FIST)与所述压力转换器(110)的期望功能参数(FSOLL)并获得比较结果，并且基于所述比较结果来获取用于所述压力转换器(110)的校准信息(ICAL)。8.根据前述权利要求中任一项所述的传感器装置(100)，其中，所述处理设备(170)还被构造成基于所述校准信息(ICAL)来改变用于所述压力转换器(110)的运行参数和/或处理参数。9.根据权利要求8所述的传感器装置(100)，其中，所述处理设备(170)被构造成基于所述压力转换器(110)的经改变的所述运行参数来引起所述压力转换器(110)的经改变的操控。10.根据权利要求8或9所述的传感器装置(100)，其中，所述处理设备(170)被构造成基于所述压力转换器(110)的经改变的所述处理参数来引起所述压力信号(SP)的经改变的准备或处理。11.根据权利要求6至10中任一项所述的传感器装置(100)，其中，所述当前功能参数是所述压力转换器(110)的一个或多个平衡孔的流体渗透率。12.根据权利要求11所述的传感器装置(100)，其中，所述处理设备(170)还被构造成获取所述信号变化曲线(SΔP)的下极限频率(fC)，其中，所述下极限频率的降低指示所述压力转换器(110)的一个或多个平衡孔的减小的流体渗透率。13.根据权利要求6至10中任一项所述的传感器装置(100)，其中，所述当前功能参数基于所述压力转换器(110)的膜的机械膜柔性。14.根据权利要求13所述的传感器装置(100)，其中，所述处理设备(170)还被构造成获取所述信号变化曲线(SΔP)的最大信号幅值，其中，所述信号变化曲线(SΔP)的最大信号幅值的变化指示所述压力转换器(110)的膜的机械膜柔性的变化。15.根据权利要求13或14所述的传感器装置(100)，其中，所述处理设备(170)还被构造成获取所述信号变化曲线(SΔP)的最大信号幅值，其中，所述信号变化曲线(SΔP)的最大信号幅值与期望值的偏差指示所述压力转换器的膜的机械膜柔性与期望值的偏差。16.根据权利要求13至15中任一项所述的传感器装置(100)，其中，所述处理设备(170)被构造成提供所述压力转换器的膜的经改变的电偏压的值作为所述校准信息(ICAL)，以便基于经改变的所述电偏压至少近似获得所述压力转换器(110)的机械膜柔性的期望值。17.根据权利要求6至10中任一项所述的传感器装置(100)，其中，所述传感器装置(100)具有多个压力转换器(110)，其中，在所述多个压力转换器(110)的情况下，所述当前功能参数是所述压力信号(SP)的相应信号变化曲线(SΔP)的相位信息。18.根据权利要求17所述的传感器装置(100)，其中，在所述多个压力转换器的情况下，所述当前功能参数是所述压力信号的信号变化曲线(SΔP)的相位定向。19....

【专利技术属性】
技术研发人员：D·图姆波德，
申请(专利权)人：英飞凌科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE