用于传感器配置的方法和系统技术方案

本文描述了用于配置传感器以补偿温度梯度的方法和系统。多个传感器组——各自具有至少两个具有正交轴的相同类型的传感器——被定位以形成至少一个相反传感器对，其中一个传感器组的一个传感器的轴与另一个传感器组的一个传感器的轴在相反取向上。可以输出每个相反传感器对的组合测量，针对温度梯度对传感器的传感器测量的影响来补偿该组合测量。的传感器测量的影响来补偿该组合测量。的传感器测量的影响来补偿该组合测量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于传感器配置的方法和系统
[0001]相关申请的交叉引用本申请要求2019年5月1日提交的美国专利申请序列号16/401,112和2020年1月8日提交的美国专利申请序列号16/737,868的权益和优先权。


[0002]本公开总体上涉及运动传感器，并且更具体地涉及补偿跨传感器的温度梯度影响的传感器配置。

技术介绍

[0003]微机电系统（MEMS）的发展已经使得能够将各种各样的传感器并入到便携式设备中，诸如蜂窝电话、笔记本计算机、平板计算机、游戏设备和其他便携式电子设备。尽管一些实施例与用户相关联，但是这种便携式设备也可以包括交通工具、诸如无人机，或者能够相对运动的其他设备。值得注意的是，来自诸如测量角速度的陀螺仪和测量沿着一个或多个正交轴的特定力的加速度计之类的运动传感器的信息可以用于确定并入了传感器的设备的取向、相对取向的改变和/或平移位移，以便用作用户输入，从而确定设备的位置或导航信息，或者用于其他合适的目的。
[0004]然而，由于电子和机械的性质，一般的传感器、并且特别是MEMS传感器对温度和其他环境因素相对敏感，这可能影响传感器读数的准确度。对应地，传感器（例如，加速度计、陀螺仪、磁力计、压力传感器等）可以被补偿以减少由温度影响导致的输出信号改变。一种策略可以在生产期间通过如下方式执行：在已知温度下测量每个传感器的输出信号，确定输出信号的温度相关性，并通过适当的片上或离线信号处理来去除温度变化的影响。相反，其他方法涉及采用加热元件将传感器维持在一温度，针对该温度，响应特性是充分已知的。
[0005]尽管有益，但是这些温度补偿技术中没有一个解决了影响传感器行为的另一个方面，特别是跨传感器的温度梯度的存在。如本文所使用的，温度梯度指代跨传感器的给定尺寸/方向的温度改变，从而导致传感器的一部分与另一部分具有不同的温度。如将领会的，温度梯度可能在传感器暴露于由一个或多个热元件引起的不均匀环境的任何时间产生，这可能引起局部加热或冷却。附加地，热影响可以是有意的，或是无意的。例如，采用专用加热器或冷却器将传感器维持在已知温度的传感器仍然具有施加梯度的潜力。相反，传感器可以定位在取决于用途生成不同量的热量的组件（诸如处理器）附近，该组件对应地施加梯度。
[0006]此外，由温度梯度引起的传感器误差一般对于建模或估计甚至更具挑战性，这至少部分是因为它们高度取决于不一定能够被充分预测的当前环境特性。此外，温度梯度可能是复杂的并且可能快速改变，并且取决于许多（外部）因素。为了帮助说明，图1示意性地描绘了加速度计温度与其输出测量的比较。特别地，顶部图表示出了使用加热元件所控制的传感器温度，该加热元件受制于使用常规的比例积分微分（PID）反馈。如所示出的，温度最初上升，直到达到目标温度，随后随着加热元件被选择性地操作以维持目标温度而出现
相对小的振荡。尽管温度控制将传感器保持在相对恒定的温度（如所示出的），但加热元件仍引起温度梯度，其影响在底部图表中示出。值得注意的是，即使温度变化相对微小，也得到输出测量的显著改变。这些波动指示输出测量中的误差，主要以失调或偏置误差的形式。为了改进加速度计输出的准确度，应当校正或补偿温度改变/梯度的这种影响。如上所讨论的，对这种误差建模是困难的，并且致使使用模型来校正输出测量的尝试同样困难。传感器初始加热的前10秒期间的输出行为证明了这一点。此外，正确表征梯度将需要在传感器上的多个位置处准确测量温度，以确定梯度。即使承担了采用附加温度传感器的费用和复杂性，这种方法也将需要在多个可能的梯度幅度以及不同温度下建立输出信号响应的低效和耗时的过程。
[0007]对应地，需要一种通过减少与热梯度的存在相关联的误差来改进传感器性能的实用解决方案。在以下材料中所描述的本公开的技术满足了这一需求和其他需求。

技术实现思路

[0008]如下文将详细描述的，本公开包括一种用于配置传感器组装件以补偿温度梯度的方法。该方法可以涉及提供具有相对于第一轴的取向的第一传感器，其中第一轴关于由至少一个热元件引起的温度梯度来定义，提供具有相对于第一轴的相反取向的第二传感器，其中第一传感器和第二传感器是相同类型的，并且输出第一传感器和第二传感器的组合测量，其中针对温度梯度对第一传感器和第二传感器的传感器测量的影响来补偿组合测量。
[0009]本公开的特征还在于一种传感器系统，该传感器系统包括：具有相对于第一轴的取向的第一传感器；具有相对于第一轴的相反取向的第二传感器，其中第一传感器和第二传感器是相同类型的；以及包括第一传感器和第二传感器的组合测量的输出，其中针对温度梯度对第一传感器和第二传感器的传感器测量的影响来补偿组合测量。
[0010]此外，本公开包括集成传感器组装件，其具有：具有相对于第一轴的取向的第一传感器；具有相对于第一轴的相反取向的第二传感器，其中第一传感器和第二传感器是相同类型的；专用于第一传感器的第一热元件和专用于第二传感器的第二热元件，其中热元件被定位成在相应的传感器中施加相反的热梯度；以及处理器，被配置为组合第一传感器和第二传感器的测量，以补偿温度梯度对第一传感器和第二传感器的传感器测量的影响。
[0011]仍进一步，本公开包括一种用于配置传感器组以补偿温度梯度的方法。该方法可以包括提供第一传感器组，其具有至少两个相同类型的传感器，这些传感器具有相对于彼此正交的轴，以及提供第二传感器组，其具有至少两个相同类型的传感器，这些传感器具有相对于彼此正交的轴。然后，第一和第二传感器组可以相对于彼此定位，以形成至少一个相反传感器对，其中一个传感器组的一个传感器的轴与另一个传感器组的一个传感器的轴在相反取向上。对应地，可以输出每个相反传感器对的组合测量，其中针对温度梯度对传感器的传感器测量的影响来补偿每个组合测量。
[0012]本公开的技术还涉及补偿温度梯度的传感器配置，其特征在于：第一传感器组，其具有至少两个相同类型的传感器，这些传感器具有相对于彼此正交的轴；以及第二传感器组，其具有至少两个相同类型的传感器，这些传感器具有相对于彼此正交的轴。第一和第二传感器组可以相对于彼此定位以形成至少一个相反传感器对，其中一个传感器组的一个传感器的轴与另一个传感器组的一个传感器的轴在相反取向上，并且其中传感器配置可操作
以输出每个相反传感器对的组合测量，其中针对温度梯度对传感器的传感器测量的影响来补偿每个组合测量。
[0013]仍进一步，本公开还包括一种补偿温度梯度的传感器组，该传感器组包括第一传感器组，该第一传感器组具有至少一个具有轴的传感器，以及允许直接和倒置安装的封装，其中安装一个具有直接安装的传感器组和一个具有倒置安装的传感器组形成至少一个相反传感器对， 其中一个传感器组中的至少一个传感器的轴与另一个传感器组中的至少一个传感器的轴在相反取向上，使得来自两个传感器组的测量可组合起来以补偿温度梯度对传感器的传感器测量的影响。
附图说明
[0014]图1是展示热梯度对运动传感器测量的影响的示意图。
[0015]图2是根据实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于配置传感器组装件以补偿温度梯度的方法，包括：提供具有相对于第一轴的取向的第一传感器，其中第一轴关于由至少一个热元件引起的温度梯度来定义；提供具有相对于第一轴的相反取向的第二传感器，其中第一传感器和第二传感器是相同类型的；以及输出第一传感器和第二传感器的组合测量，其中针对温度梯度对第一传感器和第二传感器的传感器测量的影响来补偿组合测量。2.根据权利要求1所述的方法，包括相对于所述至少一个热元件定位第一传感器和第二传感器，以在每个传感器中生成相反的温度梯度。3.根据权利要求2所述的方法，其中，第一传感器和第二传感器相对于所述至少一个热元件对称定位。4.根据权利要求1所述的方法，其中，输出所述组合测量包括对第一传感器测量和取逆的第二传感器测量之和进行平均。5.根据权利要求1所述的方法，其中，第一轴与专用于第一传感器的第一热元件和专用于第二传感器的第二热元件相关联。6.根据权利要求5所述的方法，其中，第一热元件和第二热元件相对于第一轴具有相反的位置。7.根据权利要求1所述的方法，进一步包括调节热元件。8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述调节至少部分基于来自第一传感器和第二传感器之一的反馈。9.根据权利要求1所述的方法，其中，第一传感器在具有至少两个相同类型的传感器的第一传感器组中实现，所述至少两个相同类型的传感器具有相对于彼此正交的轴，并且其中第二传感器在具有至少两个相同类型的传感器的第二传感器组中实现，所述至少两个相同类型的传感器具有相对于彼此正交的轴，进一步包括将第一和第二传感器组相对于彼此定位以形成至少一个相反传感器对，其中一个传感器组的一个传感器的轴与另一个传感器组的一个传感器的轴在相反取向上，使得输出每个相反传感器对的组合测量补偿温度梯度对传感器的传感器测量的影响。10.一种传感器系统，包括：具...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：应美盛股份有限公司，
类型：发明
国别省市：