[發明專利]具有補償的力傳感器

有效

• 申請號: 201510278032.2
• 申請日: 2015-05-27
• 公開（公告）號: CN105277297B
• 公開（公告）日: 2018-11-09
• 發明（設計）人: 皮特·杰勒德·斯蒂內肯;約瑟夫·托馬斯·馬丁內斯·范貝克;威廉·弗雷德里克·亞德里亞內斯·貝什林
• 申請（專利權）人: 恩智浦有限公司
• 主分類號: G01L1/04
• 分類號: G01L1/04;G01L19/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 王波波

1.一種傳感器裝置，其特征在于，包括：

力響應元件，具有諧振頻率，配置和布置為響應于所施加的力、依照對波動敏感的彈簧系數而移動；以及

電路，配置和布置為基于溫度確定力響應元件在諧振頻率處的布朗運動，以及基于所確定的布朗運動和力響應元件的移動而生成輸出，所述輸出指示施加到所述裝置上的力；

其中所述力響應元件配置和布置為提供電壓輸出，所述電壓輸出表征所施加的力，并基于所施加的力和彈簧系數的波動而變化；以及

所述電路包括溫度傳感器，包括電容、電阻和電壓源中至少一個的參考電路，以及頻譜分析儀，所述頻譜分析儀具有固定的振幅和頻率范圍，所述電路配置和布置為

使用所述電容、電阻和電壓源中的至少一個來檢測力響應元件的位移；

基于頻譜分析儀的輸出而測算布朗運動噪聲，所述頻譜分析儀的輸出指示所述電壓輸出的諧振中基于布朗運動的峰值；

使用所述測算的布朗運動噪聲以及所述溫度傳感器檢測的溫度，來確定彈簧系數的值；以及

基于所確定的彈簧系數的值以及所檢測的位移，通過確定施加到力響應元件上的壓力，來產生所述電路的輸出。

2.如權利要求1所述的傳感器裝置，其特征在于：電路配置和布置為檢測力響應元件的移動，使用所確定的布朗運動來確定彈簧系數的值的變化，以及使用所確定的值的變化來生成輸出，以將檢測到的力響應元件的移動與施加到裝置上的力相對應。

3.如權利要求2所述的傳感器裝置，其特征在于：所述電路配置和布置為使用力響應元件的移動模型來生成所述輸出，該模型是基于力響應元件的特性的，包括：質量、溫度、阻尼、諧振頻率以及彈簧系數。

4.如在先任一權利要求所述的傳感器裝置，其特征在于：所述電路包括頻譜分析儀，配置和布置為在力響應元件的諧振中檢測基于布朗運動的峰值，所述電路配置和布置為在一個頻率范圍上積分所述峰值，以及使用所述積分的結果來確定所述力響應元件在諧振頻率處的布朗運動。

5.如權利要求1所述的傳感器裝置，其特征在于：所述參考電路提供包括固定的電容、電阻和電壓中的至少一個的值。

6.如權利要求5所述的傳感器裝置，其特征在于：參考電路用描述所述固定的電容、電阻和電壓中的至少一個的值與環境參數的模型來配置和布置，以及配置和布置為使用所述模型來生成所述固定的電容、電阻和電壓中的至少一個的值。

7.如權利要求1所述的傳感器裝置，其特征在于：所述電路配置和布置為通過在一頻率范圍內過濾噪聲而確定布朗運動，以及基于經所述過濾的輸出而確定布朗運動的均方幅度；所述頻率范圍包括來自表征力響應元件的移動的輸出的諧振頻率。

8.如權利要求1所述的傳感器裝置，其特征在于：所述電路配置和布置為基于電壓頻譜中的頻率峰值，通過經由反饋來增加電壓頻譜中的布朗運動分量，來確定布朗運動，所述電壓頻譜相應于力響應元件的移動。

9.如權利要求1所述的傳感器裝置，其特征在于：所述電路配置和布置為生成表征力響應元件的位移的位移輸出；以及使用所述表征的位移來表征力響應元件的移動。

10.如權利要求1所述的傳感器裝置，其特征在于：所述力響應元件配置和布置為提供響應于壓力而變化的電壓輸出；以及所述電路配置和布置為通過基于布朗運動而確定彈簧系數、以及通過使用所述彈簧系數和力響應元件的移動來確定施加到力響應元件上的壓力的大小，來生成所述輸出。