[發明專利]用于測量溫度的方法和裝置

在審

• 申請號: 201580057068.6
• 申請日: 2015-08-27
• 公開（公告）號: CN107076616A
• 公開（公告）日: 2017-08-18
• 發明（設計）人: F.烏特默倫;F.亨里齊
• 申請（專利權）人: 羅伯特·博世有限公司
• 主分類號: G01J5/34
• 分類號: G01J5/34
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 李永波,宣力偉

技術領域

本發明涉及一種用于測量溫度的方法、一種相應的裝置以及一種相應的計算機程序。

背景技術

可以在使用光電的傳感器下記錄紅外線輻射。為了在此達到足夠的圖像質量，必須對所述傳感器進行冷卻。

發明內容

面對這種背景，用這里所介紹的方案介紹按照獨立權利要求所述的、一種用于測量溫度的方法、此外一種使用這種方法的裝置以及最后一種相應的計算機程序。有利的設計方案從相應的從屬權利要求和以下的說明書中產生。

可以探測到紅外線輻射，方法是：測量將所述紅外線輻射吸收的吸收面的溫度。在恒定地輻射時，在流向所述吸收面的能量、溫度與從所述吸收面上流出的能量之間出現平衡。在此所述能量流入基本上代表著入射的紅外線輻射并且確定所述吸收面的溫度。能量流出取決于所述吸收面的溫度并且基本上通過熱傳導中產生。

在使用針對被輻射的物體的溫度測量下探測紅外線輻射的做法被稱為測輻射熱的原理。使用所述測輻射熱的原理的傳感器被稱為輻射熱計。

微型輻射熱計可以在金屬-絕緣體-半導體-電容的基礎上構成。在此大的優點在于：與部分地在微型輻射熱計中所使用的pn-二極管相比在提高了三個數量級的溫度敏感性的同時獲得非常高的微型化潛力。

可以在電流測量的基礎上或者在通過在兩種尤其高的頻率下的測量來確定阻抗的基礎上對這樣的傳感器進行測評。

在進行電流測量時所述電流很小并且在電壓恒定時由于電流與溫度的二次冪的關系而在測評線路中需要多個十個一組的電流測量范圍。在確定阻抗時，需要兩次測量。此外，在這種情況下忽略串聯電阻。這對于其長度為幾毫米的饋電線來說在沒有大的誤差下難以將就。

當前的方案說明一種用于在測輻射熱的原理的基礎上進行溫度測量的測評原理，對于所述測輻射熱的原理來說作為溫度敏感的元器件來使用金屬-絕緣體-半導體-隧道-電容器。在多個這樣的電容器的情況下可以放棄開關矩陣，所述開關矩陣在通過電流測量進行測評時是必要的。

介紹一種用于在使用具有作為電容來連接的金屬-絕緣體-半導體結構的傳感器下測量溫度的方法，所述金屬-絕緣體-半導體結構具有取決于溫度的自動放電，其中所述方法具有以下步驟：

在使用在測量時刻加載在所述電容上的電位下確定代表著所述傳感器的溫度的信息。

傳感器可以被稱為傳感器像素（Sensorpixel）并且可以是由大量有規律地布置的傳感器像素構成的、圖像式的傳感器矩陣的組成部分。金屬-絕緣體-半導體結構可以包括至少一個金屬層、至少一個半導體層和至少一個布置在所述金屬層與所述半導體層之間的絕緣層或者隔離層。所述絕緣層將所述金屬層與所述半導體層隔開。隨著溫度的上升，通過所述隔離層產生上升的隧道電流。如果在所述金屬層與所述半導體層之間加載電位并且將所述金屬-絕緣體-半導體結構用作電容器，則在將所述電容器與所加載的電壓差分開之后所述隧道電流引起所述電位的下降。越熱，所述隧道電流就越大。因為知道所述關系，所以所述電位的下降代表造成的溫度。

所述方法可以具有在所述測量時刻之前進行的充電的步驟，在所述充電的步驟中將所述電容充電到起始電位。所述電位可以在所述測量時刻在所述電容上來檢測。通過所定義的起始電位，可以定義用于所述電壓降的基準量（Referenz）。

所述方法可以具有在所述測量時刻之前進行的分開的步驟，在所述分開的步驟中將所述電容在分開時刻至少在一側無電位地連接。在所述分開時刻與所述測量時刻之間可以等候一測量持續時間。通過所述分開可以開始所述電壓降。所述測量持續時間可以與有待測量的溫度相匹配。

此外，可以在使用處理規定（Verarbeitungsvorschrift）下確定所述溫度信息。處理函數（Verarbeitungsfunktion）可以描繪在所述測量時刻所述溫度與所述電位之間的關系。所述處理規定比如可以被保存在數值表中。通過處理規定可以快速地求得所述溫度。

所述處理規定可以描繪通過取決于溫度的自動放電引起的電壓降。所述處理規定可以以公式的形式來加以保存。由此可以實現高的精度。

所述方法可以具有跟隨在所述測量時刻之后的放電的步驟，在所述放電的步驟中將所述電容放電到平衡電位。這個平衡電位通過以下方式來產生：在這個平衡電壓之下所述隧道電流再也不能得到維持。

所述方法可以具有另一個確定的步驟，在所述另一個確定的步驟中在使用在跟隨的時刻加載在所述電容上的另一個電位下確定另一個溫度信息。通過多個彼此先后相隨的確定的步驟，可以檢測到溫度變化過程。