电容式测量中补偿温度影响的方法技术

描述了一种操作用于温度影响的补偿的电容式测量系统(10)的方法。电容式测量系统(10)包括处于安装状态的至少一个电容式传感器构件(12)和用于根据通过至少一个电容式传感器构件(12)的复感测电流确定未知电容的复阻抗的电容式测量电路(14)。在该方法中，执行校准测量以获得所确定的阻抗的实部和虚部两者的温度特性(42、44)。在随后的在当前温度(T

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电容式测量中补偿温度影响的方法
本专利技术涉及操作用于温度影响的补偿的电容式测量系统的方法、具有温度影响的补偿的电容式测量系统以及用于自动执行该方法的软件模块。
技术介绍
电容式测量和/或检测系统具有广泛的应用，并且尤其广泛地用于检测在系统的电极附近的导电体的存在和/或位置。称之为一些电场传感器或接近度传感器电容式传感器的电容式传感器是指响应于被感测到的东西(人、人体的一部分、宠物、物体等)对电场的影响而生成信号的传感器。电容式传感器通常包括至少一个天线电极，在传感器操作时，对该天线电极施加振荡的电信号，并且该天线电极随即在接近该天线电极的空间区域中建立电场。传感器包括至少一个感测电极——该感测电极可以包括一个或多个天线电极本身——在该感测电极处可以检测到物体或生物对电场的影响。例如，在由JRSmith等人于1998年发表的IEEEComputerGraphicsandApplications(18(3)：54-60)上的题为“ElectricFieldSensingforGraphicalInterfaces”的技术论文中对不同的电容式感测机制进行了解释，该文件应在此通过引用完全并入，并对于允许通过引用并入的司法权有效。该论文描述了用于进行非接触式三维位置测量，并且更具体地，用于感测人手的位置以用于向计算机提供三维位置输入的目的的电场感测的概念。在电容式感测的一般概念内，作者区分了不同的机制，指的是对应于各种可能的电流路径的“负载模式”、“分流模式”和“发射模式”。在“负载模式”下，将振荡电压信号施加到发射电极，发射电极构建到地的振荡电场。待检测的物体修改发射电极与地之间的电容。在“分流模式”(替代地也称为“耦合模式”)下，将振荡电压信号施加到发射电极，从而构建到接收电极的电场，并测量在接收电极处感应到的位移电流，从而可以通过感测到的身体来修改位移电流。在“发射模式”下，发射电极与用户的身体接触，然后用户的身体通过直接电连接或经由电容式耦合而相对于接收器成为发射器。可以通过对电容式天线电极施加交变电压信号，并通过测量从天线电极(在负载模式下)流向地或在耦合模式的情况下流入第二电极(接收电极)中的电流来确定电容式耦合。该电流可以借助于跨阻抗抗放大器来测量，该跨阻抗抗放大器连接到感测电极并且将流入感测电极的电流转换为与流入天线电极的电流成比例的电压。电容式测量和/或检测系统的一个重要的应用领域是汽车工业。例如，如今，电容式车辆座椅占用检测系统广泛用于车辆中，特别是在乘用车中，以用于为各种安全相关辅助系统提供座椅占用信号，例如，出于座椅安全带提醒(SBR)系统或用于辅助约束系统(ARS)(例如安全气囊)的激活控制的目的。另一个采用电容式传感器的安全相关系统是手握(handson)检测(HoD)系统，其帮助检测驾驶员的手部在车辆方向盘上的位置。由于一些所述的系统的检测结果是与安全相关的，因此在各种环境情况下维持操作可靠性和能力至关重要。例如，检测结果必须不取决于环境温度的变化，因此必须补偿环境温度的影响。在常规的电容式检测系统中，这是通过具有温度依赖性质、并且可以例如形成为热敏电阻的单独的构件来实现的。确定温度依赖性质(在热敏电阻的情况下可以是电阻)以得出围绕单独的构件的区域的温度的结论。
技术实现思路
专利技术目的因此，本专利技术的目的是提供用于操作电容式测量系统的方法，该电容式测量系统包括温度补偿，而不需要额外的温度敏感的传感器构件。专利技术的通用描述常规电容式检测系统中的温度补偿通常采用由附加的温度传感器确定的温度值。例如，具有电容传感器的常规电容式检测系统在不同于参考温度Tref的温度T1下测量电容式传感器的复阻抗Z：Z(T1)＝X(T1)+i·Y(T1)在此，测量的虚部表示电抗，在这种情况下为电容，并且测量的实部表示电阻。注意，代替根据所测量的电流确定复阻抗，电容式检测系统可以被配置为根据所测量的电流确定复导纳，而不改变本专利技术的公开主题，由于复阻抗的实部和虚部及其相对应的复导纳是通过一一对应而相互联系的，如本领域中的技术人员将容易理解的。在电容式检测系统的固定配置中，由于电容式传感器中所采用的材料或电容式传感器附近的材料的潜在的温度依赖性，待确定的电容和电阻均可以是温度依赖的。取决于应用，示例是间隔物材料的介电常数、或所采用的传感器电极的表面电阻。在汽车领域中，用于车辆座椅或方向盘的材料是具体示例。材料的温度依赖性影响电容式测量，并随着温度变化而在测量中产生漂移。在常规电容式检测系统中，可以通过添加校正项来校正在不同于Tref的温度T1下所测量的电容，以将所测量的电容与参考温度Tref相关联。在经常使用线性校正的情况下，该校正项是常数与温度距离ΔT的乘积ΔT＝Tref-T1温度距离ΔT在温度T1和参考温度Tref之间。常数可以从校准测量获得，并且可以例如是在参考温度Tref下取得的电容随温度发展的一阶导数，如在校准测量中所测量的：因此，与参考温度Tref有关的校正的测量电容由下式给出：Y(Tref)＝Y(T1)+A·ΔT.其中，A是通过校准获得的，并且ΔT是所需的附加温度传感器的测量结果，优选地在接近电容传感器的电容测量的时间点进行。在本专利技术的一个方面中，该目的通过操作用于温度影响的补偿的电容式测量系统的方法来实现，其中，该电容式测量系统包括处于安装状态的至少一个电容式传感器构件和电容式测量电路。电容式测量电路被配置用于根据通过至少一个电容式传感器构件的复感测电流来确定未知电容的复阻抗。如在本申请中使用的，短语“被配置为”应具体理解为被特别地编程、布局、供应或布置。该方法包括至少以下步骤：-通过以下方式进行校准测量：-确定在多个不同的温度下的多个复阻抗，对于每个温度确定至少一个复阻抗，其中，多个不同的温度的范围包括参考温度，并且-确定所确定的阻抗的实部和虚部两者的温度特性，-在当前温度下对未知电容进行阻抗测量，并确定所测量的阻抗的实部，以及-基于在当前温度下所确定的实部以及实部和虚部两者的所确定的温度特性，校正在当前温度下所确定的阻抗的虚部。本专利技术的见解是，可以利用复阻抗的实部和虚部的校准的温度特性以及在当前温度下由电容式测量系统确定的阻抗的实部来确定用于在当前温度下由电容式测量系统确定的阻抗的虚部的补偿。该补偿可以用于校正由电容式测量系统确定的复阻抗的虚部，例如，如果它在参考温度下由电容式测量系统确定。以这种方式，可以提供用于操作具有温度引起的材料性质的变化的补偿的电容式测量系统的方法，并且由此可以提供在操作温度范围内的稳定操作，而无需额外的温度敏感的传感器构件。如本领域中的技术人员将容易认识到的，通过至少一个电容式传感器的复感测电流指示未知阻抗，该未知阻抗可以表示物体相对于至少一个电容式传感器构件的位置。本文提出的操作电容式测量系统的方法有益地适用于所有电容式测量系统，特别是适用于被设计用于汽车应用的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种操作用于温度影响的补偿的电容式测量系统(10)的方法，所述电容式测量系统(10)包括处于安装状态的至少一个电容式传感器构件(12)以及电容式测量电路(14)，所述电容式测量电路(14)被配置用于根据通过所述至少一个电容式传感器构件(12)的复感测电流确定未知电容的复阻抗，所述方法至少包括以下步骤：/n-通过以下方式执行校准测量：/n-在多个不同的温度下确定(50)多个复阻抗，在每个温度下确定至少一个复阻抗，其中，所述多个不同的温度的范围包括参考温度(T

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180523 LU LU100804;20180808 LU LU1009011.一种操作用于温度影响的补偿的电容式测量系统(10)的方法，所述电容式测量系统(10)包括处于安装状态的至少一个电容式传感器构件(12)以及电容式测量电路(14)，所述电容式测量电路(14)被配置用于根据通过所述至少一个电容式传感器构件(12)的复感测电流确定未知电容的复阻抗，所述方法至少包括以下步骤：
-通过以下方式执行校准测量：
-在多个不同的温度下确定(50)多个复阻抗，在每个温度下确定至少一个复阻抗，其中，所述多个不同的温度的范围包括参考温度(Tref)，并且
-确定(52)所确定的阻抗的实部和虚部两者的温度特性(42、44)；
-在当前温度(Tcurr)下执行(56)所述未知电容的阻抗测量，并确定(58)所测量的阻抗的所述实部和所述虚部；
-基于在所述当前温度(Tcurr)下确定的所述实部以及所述实部和所述虚部两者的所确定的温度特性(42、44)，校正(60)在所述当前温度(Tcurr)下确定的所述阻抗的所述虚部。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，校正(60)所确定的虚部的步骤包括：根据在所述当前温度(Tcurr)下确定的所述阻抗的所述实部和所述实部的所确定的温度特性(42)获得当前温度(Tcurr)，并且使用所获得的当前温度(Tcurr)和所确定的虚部温度特性(44)来确定用于所述虚部的校正量。


3.根据权利要求1所述的方法，其中，校正(60)所确定的阻抗的所确定的虚部的步骤是根据线性传递函数来执行的：
Yref＝Ycurr+Xcurr·a1+a0
其中，Yref表示与所述参考温度Tref相关的所述阻抗的所校正的虚部，Ycurr表示在所述当前温度Tcurr下确定的所述阻抗的未校正的虚部，Xcurr表示在所述当前温度Tcurr下确定的所述阻抗的所述实部，并且a0和a1是通过执行所述校准测量的步骤(50、52)获得的常数数值。


4.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，确定(52)所述温度特性(42、44)的步骤包括：在所确定的阻抗的所述实部上应用拟合过...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·安蒂，H·吉伦斯，C·乌里格，C·文德，L·希尔莱，D·J·托马斯，J·利普塔克，
申请(专利权)人：IEE国际电子工程股份公司，
类型：发明
国别省市：卢森堡;LU