[發明專利]傳感器系統、用于運行傳感器系統的方法

在審

• 申請號: 202111054729.3
• 申請日: 2021-09-09
• 公開（公告）號: CN114234950A
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發明（設計）人: F·迪亞齊;R·哈利柳林;A·維斯孔蒂
• 申請（專利權）人: 羅伯特·博世有限公司
• 主分類號: G01C19/5776
• 分類號: G01C19/5776
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 郭毅

要求保護具有MEMS陀螺儀的傳感器系統及其運行方法，該傳感器系統至少包括：可被激勵至振蕩的震動質量，用于檢測測量信號，用于激勵和保持震動質量的定義振蕩運動的驅動電路，用于讀出和解調測量信號的檢測電路，由此產生轉速信號和相對于轉速信號相移的正交信號，數字處理電路，用于使用經數字化的正交信號來補償經數字化的轉速信號的偏移，其中，檢測電路和數字處理電路包括用于產生和處理轉速信號的轉速電路裝置以及用于產生和處理正交信號和用于產生補償信號的正交電路裝置，補償信號用于經數字化的轉速信號的偏移補償；其特征在于，正交電路裝置中的至少一部分能夠獨立于轉速電路裝置的運行模式在至少一個不同于轉速電路裝置的運行模式中運行。

技術領域

本發明基于一種具有MEMS陀螺儀的傳感器系統。

背景技術

用于測量轉速的陀螺儀是眾所周知的，并且例如在大量設備和應用中用作微機電系統(MEMS)。

在實踐中，例如在消費電子產品中，這種傳感器的決定性的特征參量是傳感器的電流消耗或能量消耗。

盡管有源陀螺儀的電流消耗在過去已經得到降低，但是在大量應用中(例如在可穿戴設備和IOT設備中)存在進一步節省的需求。

然而，降低所耗功率的追求通常與改善所輸出的傳感器信號的信號質量的目標相矛盾。因此，在功率優化中通常需要仔細權衡，以便一方面能夠實現省電的傳感器系統，另一方面能夠實現盡可能精確和低噪聲的轉速測量。

發明內容

本發明的任務是提供一種具有MEMS陀螺儀的省電傳感器系統，借助該傳感器系統，優選地仍然能夠以相對較高的信號質量實現轉速測量。

根據本發明的傳感器系統至少包括：能夠被激勵以進行振蕩的震動質量，以用于檢測測量信號；驅動電路，以用于激勵和保持震動質量的定義振蕩運動；檢測電路，以用于讀出測量信號和解調測量信號，由此產生轉速信號和相對于轉速信號相移的正交信號；數字處理電路，以用于在使用經數字化的正交信號的情況下補償經數字化的轉速信號的偏移；其中，檢測電路和數字處理電路包括用于產生和處理轉速信號的轉速電路裝置，并且包括用于產生和處理正交信號和用于產生補償信號的正交電路裝置，該補償信號用于經數字化的轉速信號的偏移補償；其中，正交電路裝置的至少一部分能夠獨立于轉速電路裝置的運行模式地在至少一個不同于轉速電路裝置的運行模式中運行。

根據本發明的傳感器系統相對于現有技術具有以下優點：正交電路裝置的至少一部分能夠獨立于轉速電路裝置的運行模式地在至少一個不同于轉速電路裝置的運行模式中運行。因此，正交電路裝置優選地能夠至少部分地在如下運行模式中運行：在該運行模式中，正交電路裝置具有與其在轉速電路裝置的運行模式中的運行中相比更低的功率消耗。由此能夠在大量情況下實現電流消耗的個體化的降低，其中，仍然能夠輸出具有相對較高質量的轉速信號。因此能夠特別個體化地匹配于對確定應用中的傳感器系統提出的特定要求。

在陀螺儀系統中，為了校正轉速信號的偏移漂移，通常使用陀螺儀的正交信號，通常與溫度信息共同使用。然而，在陀螺儀中，簡單的占空比技術(Duty-Cycle-Techniken)的使用受到所期望的信號質量的限制，因為為了對由外部影響(例如振動)所造成的噪聲和干擾進行高效的濾波應連續地運行用于轉速信號的數據路徑。根據本發明，有利地能夠實現，正交電路裝置的至少一部分獨立于轉速電路裝置的運行模式地在至少一個不同于轉速電路裝置的運行模式中運行。由正交影響和/或溫度影響所造成的轉速信號的偏移變化有利地通常發生在比轉速信號的輸出更低的頻率下。因此，根據本發明能夠實現，通過正交電路裝置的至少一部分在其他運行模式中的運行，節省電流，而轉速信號的信號質量不(顯著地)受到消極影響。

本發明的有利構型和擴展方案可以從以下描述中得出。