[發(fā)明專利]用于測(cè)量溫度的方法和裝置

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201580057068.6
• 申請(qǐng)日: 2015-08-27
• 公開（公告）號(hào): CN107076616A
• 公開（公告）日: 2017-08-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: F.烏特默倫;F.亨里齊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 羅伯特·博世有限公司
• 主分類號(hào): G01J5/34
• 分類號(hào): G01J5/34
• 代理公司: 中國(guó)專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 李永波,宣力偉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于測(cè)量溫度的方法、一種相應(yīng)的裝置以及一種相應(yīng)的計(jì)算機(jī)程序。

背景技術(shù)

可以在使用光電的傳感器下記錄紅外線輻射。為了在此達(dá)到足夠的圖像質(zhì)量，必須對(duì)所述傳感器進(jìn)行冷卻。

發(fā)明內(nèi)容

面對(duì)這種背景，用這里所介紹的方案介紹按照獨(dú)立權(quán)利要求所述的、一種用于測(cè)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(yīng)的計(jì)算機(jī)程序。有利的設(shè)計(jì)方案從相應(yīng)的從屬權(quán)利要求和以下的說明書中產(chǎn)生。

可以探測(cè)到紅外線輻射，方法是：測(cè)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(shí)，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(xiàn)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(dǎo)中產(chǎn)生。

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

微型輻射熱計(jì)可以在金屬-絕緣體-半導(dǎo)體-電容的基礎(chǔ)上構(gòu)成。在此大的優(yōu)點(diǎn)在于：與部分地在微型輻射熱計(jì)中所使用的pn-二極管相比在提高了三個(gè)數(shù)量級(jí)的溫度敏感性的同時(shí)獲得非常高的微型化潛力。

可以在電流測(cè)量的基礎(chǔ)上或者在通過在兩種尤其高的頻率下的測(cè)量來確定阻抗的基礎(chǔ)上對(duì)這樣的傳感器進(jìn)行測(cè)評(píng)。

在進(jìn)行電流測(cè)量時(shí)所述電流很小并且在電壓恒定時(shí)由于電流與溫度的二次冪的關(guān)系而在測(cè)評(píng)線路中需要多個(gè)十個(gè)一組的電流測(cè)量范圍。在確定阻抗時(shí)，需要兩次測(cè)量。此外，在這種情況下忽略串聯(lián)電阻。這對(duì)于其長(zhǎng)度為幾毫米的饋電線來說在沒有大的誤差下難以將就。

當(dāng)前的方案說明一種用于在測(cè)輻射熱的原理的基礎(chǔ)上進(jìn)行溫度測(cè)量的測(cè)評(píng)原理，對(duì)于所述測(cè)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(dǎo)體-隧道-電容器。在多個(gè)這樣的電容器的情況下可以放棄開關(guān)矩陣，所述開關(guān)矩陣在通過電流測(cè)量進(jìn)行測(cè)評(píng)時(shí)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(dǎo)體結(jié)構(gòu)的傳感器下測(cè)量溫度的方法，所述金屬-絕緣體-半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)具有取決于溫度的自動(dòng)放電，其中所述方法具有以下步驟：

在使用在測(cè)量時(shí)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(guī)律地布置的傳感器像素構(gòu)成的、圖像式的傳感器矩陣的組成部分。金屬-絕緣體-半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)可以包括至少一個(gè)金屬層、至少一個(gè)半導(dǎo)體層和至少一個(gè)布置在所述金屬層與所述半導(dǎo)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(dǎo)體層隔開。隨著溫度的上升，通過所述隔離層產(chǎn)生上升的隧道電流。如果在所述金屬層與所述半導(dǎo)體層之間加載電位并且將所述金屬-絕緣體-半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)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?yàn)橹浪鲫P(guān)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(cè)量時(shí)刻之前進(jìn)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(cè)量時(shí)刻在所述電容上來檢測(cè)。通過所定義的起始電位，可以定義用于所述電壓降的基準(zhǔn)量（Referenz）。

所述方法可以具有在所述測(cè)量時(shí)刻之前進(jìn)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(shí)刻至少在一側(cè)無電位地連接。在所述分開時(shí)刻與所述測(cè)量時(shí)刻之間可以等候一測(cè)量持續(xù)時(shí)間。通過所述分開可以開始所述電壓降。所述測(cè)量持續(xù)時(shí)間可以與有待測(cè)量的溫度相匹配。

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

所述處理規(guī)定可以描繪通過取決于溫度的自動(dòng)放電引起的電壓降。所述處理規(guī)定可以以公式的形式來加以保存。由此可以實(shí)現(xiàn)高的精度。

所述方法可以具有跟隨在所述測(cè)量時(shí)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(gè)平衡電位通過以下方式來產(chǎn)生：在這個(gè)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(gè)確定的步驟，在所述另一個(gè)確定的步驟中在使用在跟隨的時(shí)刻加載在所述電容上的另一個(gè)電位下確定另一個(gè)溫度信息。通過多個(gè)彼此先后相隨的確定的步驟，可以檢測(cè)到溫度變化過程。