[發明專利]用于校準至少一個傳感器的方法

在審

• 申請號: 201810507973.2
• 申請日: 2018-05-24
• 公開（公告）號: CN108931292A
• 公開（公告）日: 2018-12-04
• 發明（設計）人: B.康寧;K.H.鮑姆格特
• 申請（專利權）人: 赫拉胡克兩合公司
• 主分類號: G01H11/08
• 分類號: G01H11/08;G01R29/22
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 姬亞東;劉春元

本發明涉及一種用于校準至少一個傳感器的方法，在用于校準至少一個傳感器的方法中，其中該傳感器具有至少一個具有至少一個電極的壓電元件，并且其中至少一個電極被構造為測量電極，根據本發明規定：將激勵電壓施加到壓電元件的至少一個另外的被構造為校準電極的電極上，以用于產生壓電元件的機械變形，利用至少一個測量電極檢測由壓電元件的變形所引起的電壓，并且比較施加的激勵電壓和檢測的電壓。

技術領域

本發明涉及一種用于校準至少一個傳感器的方法，其中該傳感器具有至少一個具有至少一個電極的壓電元件，并且其中至少一個電極構造為測量電極。 此外，本發明涉及一種用于利用至少一個壓電元件來檢測至少一個固體聲信號的傳感器裝置，其中壓電元件具有至少一個構造為測量電極的電極。

背景技術

帶有壓電元件的傳感器裝置被用于各種應用中。例如，在待監測的對象上傳播的固體聲信號可以通過具有壓電元件的傳感器來檢測。在這種情況下，檢測例如由固體聲振蕩引起的壓電元件的變形。為此，壓電元件具有測量電極和對應電極。通過壓電元件的變形產生電壓，該電壓由測量電極相對于在此用作接地電極的對應電極來檢測。為了精確分析由壓電元件的變形引起的電壓，需要壓電元件的盡可能恒定的壓電系數。壓電系數可以取決于壓電元件的溫度和極化程度。

發明內容

本發明所基于的目的是提出一種方法，利用該方法可以對具有壓電元件的傳感器進行校準。

該目的的解決方案利用具有權利要求1的特征的方法，以及利用具有專利權利要求10的特征的傳感器裝置來實現。有利的設計方案和擴展方案在從屬權利要求中說明。

在用于校準至少一個傳感器的方法中，其中該傳感器具有至少一個具有至少一個電極的壓電元件，并且其中至少一個電極構造為測量電極，根據本發明規定，在壓電元件的至少一個另外的構造為校準電極的電極上，施加激勵電壓以用于產生壓電元件的機械變形，使得利用至少一個測量電極檢測由壓電元件的變形所引起的電壓，使得所施加的激勵電壓和所檢測的電壓進行比較，并且計算在校準電極與測量電極之間形成的電場，并且電場的計算進入到校準因子的計算中。

具有壓電元件的傳感器具有至少一個電極，其中電極被構造為測量電極。測量電極與接地電極或對應電極相關聯，相對于該接地電極或對應電極測量基于壓電效應由壓電元件的變形引起的電壓。除了測量電極和接地電極之外，傳感器還具有另一個構造為校準電極的電極。電壓被施加到校準電極上，其中該電壓形成在對應電極和校準電極之間。由于施加到校準電極上的電壓，由于壓電效應而發生壓電元件的變形。通過壓電元件的變形導致可用測量電極相對于對應電極測量的電壓。因此可以通過比較施加到校準元件上的電壓和由測量電極檢測到的電壓來評估所使用的壓電元件的質量。在理想情況下，檢測到的電壓對應于施加的電壓。壓電元件的質量可以通過壓電系數來描述，該壓電系數可以取決于壓電元件的極化程度和溫度。例如由于老化而變小的壓電系數會導致由于向校準電極施加電壓所致的較小的變形。因此，僅僅較低的壓電電壓也會由變形引起，該變形可以通過測量電極來檢測。因此，從施加的電壓和測量的電壓中，可以計算校準因子，該校準因子可以進入到通過測量電極所檢測的數據的分析中。因此，通過校準因子可調整分析中的老化效應。在校準電極和測量電極之間可以建立電場。通過所建立的電場可以影響在壓電元件上產生的電壓的測量。校準電極和測量電極之間的電場的計算因此進入到校準因子的計算中。

在方法的一種擴展方案中，壓電元件的變形是壓電元件的收縮，特別是橫向收縮。當將電壓施加到壓電元件的校準電極上時，可能發生壓電元件的變形，特別是收緊，即收縮。收縮尤其可以是橫向收縮。

在方法的一種擴展方案中，確定檢測到的電壓信號的電壓幅度。借助測量電極檢測到的電壓的幅度取決于壓電元件的變形的強度。通過檢測由測量電極檢測到的電壓的電壓幅度并且通過施加到校準電極上的電壓的已知電壓幅度，可以計算校準因子。