说明了用于确定压力单元（2）中的压力的方法和测量单元装置，其中所述方法在于，确定测量信号（x），所述测量信号至少与所述压力单元（2）中的所测量的压力成比例，并且利用具有低通滤波特性的第一滤波器单元（10）对所述测量信号（x）进行滤波，用于产生输出信号（y），其中所述第一滤波器单元（10）的低通滤波特性由第一阻尼因数（α1）定义。该方法的特征在于，利用具有低通滤波特性的第二滤波器单元（20）对从所述输出信号（y）和所述测量信号（x）之间的差中得出的输入差（x_diff）进行滤波，用于确定输出差，其中所述第二滤波器单元（20）的低通滤波特性由第二阻尼因数（α2）定义，并且基于所述第二滤波器单元（20）的输出差确定所述第一滤波器单元（10）的第一阻尼因数（α1）。）。）。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于确定压力测量单元中的压力的方法以及测量单元装置
[0001]本专利技术涉及根据权利要求1的前序部分的用于确定压力单元中的压力的方法以及根据权利要求12的前序部分的测量单元装置。
技术介绍
[0002]已知的是，通过以下方式测量压力或压力差：向薄隔膜进行压力加载并测量其由此引起的挠度。测量这种隔膜的挠度的已知的且合适的方法在于将隔膜装置构造为可变电容，其中通过测量电子设备评估电容变化，所述电容变化与压力变化相关。电容通过以下方式被构造：将薄的可弯曲的隔膜面相对于主体的另一面小距离地布置，并且将彼此相对的两个表面构造为导电的。如果隔膜和主体由不导电的介电材料组成，则为此例如以导电层对这些表面覆层，由此构造电容器电极。隔膜和/或主体也可以本身由导电材料制成，其中这些表面于是又形成电容器电极。在向隔膜加载压力时，这两个电极之间的距离由于挠度而发生变化，这导致可评估的电容变化。例如，这种类型的传感器大量件数地由硅制造。不仅平面基体而且隔膜在此情况下均完全由硅组成。也存在具有经组合的材料组成的实施方案，例如具有玻璃基层的硅。由此，可以低成本地制造传感器。这种类型的压力传感器通常只能用于从大约10
‑1毫巴直至几巴的范围内的较高压力范围。在从约10
‑1毫巴起的较低压力情况下的高分辨率则不再能利用硅材料实现。这种类型的传感器不适用于典型的真空应用。针对要控制的不同真空过程，真空中的压力测量通常在大气压和10
‑6毫巴之间的范围内被执行。这种测量要求具有真空压力测量的良好可再现性和高分辨率的高灵敏度，而只有与高压测量单元的结构方式完全不同的专门构造的测量单元才能用于此。
[0003]由如Al2O3这样的耐腐蚀材料制造的电容式隔膜压力测量单元特别适用于真空压力测量。在EP 1 070 239 B1中描述一种已知的电容式真空测量单元，所述电容式真空测量单元基本上完全由陶瓷构造，并且因此在很大程度上是耐腐蚀的。为了能够在高精度下测量直至10
‑6毫巴的非常低的压力，使用例如厚度60μm的非常薄的陶瓷隔膜，所述陶瓷隔膜无应力且对称地布置在陶瓷外壳中。
[0004]在此情况下，电容器电极或隔膜表面与外壳主体表面之间的距离优选地处于2至50μm的范围内。这种隔膜压力测量单元的直径优选地处于5至80 mm的范围内。由此构成的和要测量的电容处于10 pF和32 pF的范围内。由于新的电子设备，现在可以测量5 pF至1000 pF的范围内的电容。在此情况下，所测量的电容用作要测量的压力的量度。在隔膜取决于压力地弯曲时，该电容相应地改变，由此可以检测施加在隔膜上的压力。这种电容测量必须非常精确地进行并且在电容值小的情况下不是简单的，因为小电容导致由压力变化引起的电容变化也极其小。结果是，由此产生或导出的电信号也极其小并且因此易受干扰。
[0005]因此对用于根据上述实施方案处理压力信号的信号处理系统相应地提出高要求。此外，滤波算法被用于优化所测量的压力信号的特性用于进一步使用，例如用于控制处理室中的压力。在此，尝试说明一种如下滤波算法，所述滤波算法同时实现用于处理压力信号的两个相矛盾的目标：首先，例如在测量信号的步进状变化之后应尽可能快速地结束起振
过程，即滤波器的输出信号应该尽可能快速地导致稳定的输出信号。因此可以尽可能快速地开始由于压力变化而导致的在任何情况下都需要的动作。其次，应尽可能强度地通过滤波算法而抑制可能的噪声信号。因此，根据第一条件，需要尽可能快的滤波器，相反根据第二条件则更期望缓慢的滤波器。
[0006]已知有许多尝试来说明滤波算法并且因此说明用于处理测量信号的滤波器的传递函数，以便实现这两个相矛盾的目标。已知的滤波算法基于如下折衷，所述折衷在本申请中在利用高度灵敏的传感器进行压力测量时无法导致令人满意的结果。
[0007]在US 5 838 599中描述了一种用于滤波器的变型方案，所述滤波器不仅允许在输入信号的快速变化情况下短的起振过程而且允许良好地减少在起振状态下输入信号中的噪声信号分量。
[0008]此外参考US 2013/0016888 A1，其公开一种用于消除噪声的利用线性滤波器的耗费计算方法。
[0009]最后，从WO 2016/180547 A1中已知一种方法，其中描述了具有不同的时间常数以及切换机制的两个信号滤波器。这种切换机制引起：根据输入信号或根据输入信号的变化而在信号路径中从一个滤波器切换到另一滤波器。切换机制基于两个功能块“快（Fast）”和“慢（Slow）”。块“快”检测快速信号变化，块“慢”识别稳定或缓慢变化的输入信号。块“慢”的时间常数由系统决定地比块“快”的时间常数要大出许多倍（典型倍数是以1000为数量级的）。这是因为：为了能够以足够可靠性来判定信号是否稳定而必须分析最小数量的测量点。相反地，恰好一个测量值足以探测信号变化。因此，在从信号变化（边沿）过渡到稳定的值时得出根据WO 2016/180547 A1的已知系统的非常不令人满意的行为。
技术实现思路
[0010]因此本专利技术的任务在于说明一种用于处理测量信号的经改善的方法，在所述方法情况下实现显著的噪声信号抑制，但是同时能够对有重大变化的测量信号做出快速反应。
[0011]该任务通过权利要求1的特征来解决。有利的设计方案以及具有压力测量单元的测量单元装置在其他权利要求中予以说明。
[0012]根据本专利技术的用于确定压力单元中的压力的方法在于
‑
确定测量信号，所述测量信号至少与压力单元中的所测量的压力成比例，并且
‑
利用具有低通滤波特性的第一滤波器单元对测量信号进行滤波用于产生输出信号，其中第一滤波器单元的低通滤波特性由第一阻尼因数定义。
[0013]根据本专利技术的方法的特征在于，
‑
利用具有低通滤波特性的第二滤波器单元对从输出信号和测量信号之间的差中得出的输入差进行滤波用于确定输出差，其中第二滤波器单元的低通滤波特性由第二阻尼因数定义，并且
‑
基于第二滤波器单元的输出差确定第一滤波器单元的第一阻尼因数。
[0014]根据本专利技术的方法的一种实施变型方案的特征在于，第一滤波器单元包括第一指数滑动平均值滤波器。
[0015]根据本专利技术的方法的其他实施变型方案的特征在于，第二滤波器单元包括第二指数滑动平均值滤波器。
[0016]根据本专利技术的方法的其他实施变型方案的特征在于，所述测量信号作为在通过时间索引而代表的时间点的时间离散的采样的测量信号而存在，并且输出信号同样作为同样通过时间索引而代表的时间点的时间离散的采样的输出信号而存在，并且第一和第二滤波器单元被实现为时间离散滤波器。
[0017]根据本专利技术的方法的其他实施变型方案的特征在于，第一滤波器单元和/或第二滤波器单元的低通滤波特性是一阶的。
[0018]根据本专利技术的方法的其他实施变型方案的特征在于，在绝对值单元中确定输出差的绝对值，将输出差的绝对值与滤波效果因数相乘来确定乘积，并且使用该乘法的本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种确定压力单元（2）中的压力的方法，其中所述方法在于
‑
确定测量信号（x），所述测量信号至少与所述压力单元（2）中的所测量的压力成比例，并且
‑
利用具有低通滤波特性的第一滤波器单元（10）对所述测量信号（x）进行滤波，用于产生输出信号（y），其中所述第一滤波器单元（10）的低通滤波特性由第一阻尼因数（α1）定义，其特征在于，
‑
利用具有低通滤波特性的第二滤波器单元（20）对从所述输出信号（y）和所述测量信号（x）之间的差中得出的输入差（x_diff）进行滤波，用于确定输出差（y_diff），其中所述第二滤波器单元（20）的低通滤波特性由第二阻尼因数（α2）定义，并且
‑
基于所述第二滤波器单元（20）的输出差（y_diff）确定所述第一滤波器单元（10）的第一阻尼因数（α1）。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一滤波器单元（10）包括第一指数滑动平均值滤波器。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述第二滤波器单元（10）包括第二指数滑动平均值滤波器。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述测量信号（x）作为在通过时间索引（k）而代表的时间点的时间离散的采样的测量信号（x
k
）而存在，并且所述输出信号（y）同样作为同样通过所述时间索引（k）而代表的时间点的时间离散的采样的输出信号（y
k
）而存在，并且所述第一和第二滤波器单元（10、20）被实现为时间离散滤波器。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一滤波器单元（10）和/或所述第二滤波器单元（20）的低通滤波特性是一阶的。6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，在绝对值单元（30）中确定所述输出差（y_diff
k
）的绝对值，将所述输出差（y_diff
k
）的绝对值与滤波效果因数（FW）相乘来确定乘积，并且使用乘法的乘积来确定所述第一阻尼因数（α1）。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述乘法的乘积被限制在0至1的范围内。8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，在与所述滤波效果因数（FW）进行相乘之前，所述输出差（y_diff
k
）的绝对值以指数（exp）而乘方。9.根据权利要求6至8中任一项所述的方法，其特征在于，所述滤波效果因数（FW）处于0至10
40
的值范围内。10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述指数（exp）在0至10的值范围内、典型地在0.5至5的值范围内，更典型地等于2.5。11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其特征在于，所述第二阻尼因数（α2）在0至1的值范围内、典型地在0.05至0.25的值范围内，更典型地等于0.1。12.一种测量单元装置，所述测量单元装置具有压力单元（2）和与所述压力单元（2）有效连接的隔膜压力测量单元，所述隔膜压力测量单元产生与压力相关的测量信号（x），所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：F，
申请(专利权)人：英福康有限公司，
类型：发明
国别省市：
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