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传感器

阅读：1053发布：2021-02-02

IPRDB可以提供传感器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本公开涉及传感器，包括：具有第一信号源端子和第二信号源端子的信号源；连接到第一信号源端子和第二信号源端子的桥接电路，桥接电路包括：第一分支和第二分支。第一分支包括第一参考阻抗元件和被配置为将待测量的量转换为第一阻抗相关参数的第一传感器阻抗元件(122)；第二分支包括第二参考阻抗元件和被配置为将待测量的量转换为第二传感器阻抗相关参数的第二传感器阻抗元件。桥接电路还包括介于第一参考阻抗元件与第一传感器阻抗元件之间的第一输出端子和介于第二参考阻抗元件与第二传感器阻抗元件之间的第二输出端子。桥接电路还包括被配置为在第一模式与第二模式之间切换的选择元件，其中在第二模式下，第二分支相对于第一模式被反转。，下面是传感器专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种传感器，包括被配置为根据以下各项提供待测量的量的测量值(148，208)的电路系统(146)：正常范围；以及

扩展范围，

所述传感器(100)还包括被配置为在以下各项之间切换的选择元件(152，160，162，

164，166)：

第一模式(154)，用于获取所述正常范围内的所述测量值(148，208)；以及第二模式(156)，用于获取所述扩展范围内的所述测量值(148，208)。

2.一种传感器，包括：

信号源(102)，具有第一信号源端子(104)和第二信号源端子(106)；

桥接电路(108)，被连接到所述第一信号源端子和所述第二信号源端子(104，106)，所述桥接电路(108)包括：-第一分支(110)，包括：

o第一参考阻抗元件(118)；以及

o第一传感器阻抗元件(122)，被配置为将待测量的量转换为第一阻抗相关参数(ZS1，CS1)；

-第二分支(112)，包括：

o第二参考阻抗元件(138)；以及

o第二传感器阻抗元件(132)，被配置为将待测量的所述量转换为第二传感器阻抗相关参数(ZS2，CS2)；

-第一输出端子(126)，介于所述第一参考阻抗元件(118)与所述第一传感器阻抗元件(122)之间；以及-第二输出端子(150)，介于所述第二参考阻抗元件(138)与所述第二传感器阻抗元件(132)之间；

-选择元件(152，160，162，164，166)，被配置为在第一模式(154)与第二模式(156)之间切换，其中在所述第二模式(154)下，所述第二分支(112)相对于所述第一模式(156)被反转；以及-电路系统(146，201)，被配置为基于在所述第一输出端子(149)与所述第二输出端子(150)之间获取的差分信号来提供测量值(148，201)。

3.根据权利要求2所述的传感器，被配置为根据权利要求1所述的环境传感器。

4.根据权利要求2或3所述的传感器，其中所述第一参考阻抗元件(118)、所述第一传感器阻抗元件(122)、所述第二参考阻抗元件(138)和所述第二传感器阻抗元件(132)中的至少一个是电容元件。

5.根据权利要求2至6中任一项所述的传感器，其中所述第一传感器阻抗元件(122)和所述第二传感器阻抗元件(132)中的至少一个包括：固定电容元件；以及

可选择电容元件，选择性地可并联连接到所述固定电容元件，其中所述选择元件被配置为在所述第二模式下将所述可选择电容元件并联连接到所述固定电容元件。

6.根据权利要求2至5中任一项所述的传感器，还被配置为接收在所述第一模式与所述第二模式之间的选择。

7.根据权利要求2至6中任一项所述的传感器，还被配置为使得：在所述第一模式下：

所述第一传感器阻抗元件(122)和所述第二参考阻抗元件(138)被连接到同一信号源端子(106)；和/或所述第二传感器阻抗元件(132)和所述第一参考阻抗元件(118)被连接到同一信号源端子(104)；和/或在所述第二模式下：

所述第一传感器阻抗元件(122)和所述第二传感器阻抗元件(132)被连接到同一信号源端子(106)；和/或所述第一参考阻抗元件(118)和所述第二参考阻抗元件(138)连接到同一信号源端子(104)。

8.根据前述权利要求中任一项所述的传感器，还包括：范围检测器(202)，被配置为确定所述测量值(148)是在所述正常范围内还是在所述正常范围之外；以及控制单元(201)，被配置为基于由所述范围检测器(202)执行的关于所述测量值(148)是在所述正常范围内还是在所述正常范围之外的确定(203)，来控制所述第一模式与所述第二模式(154，156)之间的切换。

9.根据前述权利要求中任一项所述的传感器，还包括：存储器(204)，包括与所述测量值(148)相关联的数据，其中所述环境传感器被配置为提供与所述测量值(148)相关联的输出测量值(208)和与所述测量值(148)相关联的数据。

10.根据前述权利要求中任一项所述的传感器，其中所述待测量的量是压力。

11.一种电子设备，包括一个单独的芯片，所述一个单独的芯片包括根据前述权利要求中任一项所述的传感器。

12.一种用于执行测量的方法，包括：

将待测量的量转换为：

-第一传感器阻抗元件(122)的第一阻抗相关参数(ZS1，CS1)；以及-第二传感器阻抗元件(132)的第二阻抗相关参数(ZS2，CS2)；

在以下各项之间进行选择：

-第一模式(154)，使得将所述第一阻抗相关参数(ZS1，CS1)与所述第二阻抗相关参数(ZS2，CS2)相加；以及-第二模式(156)，使得从所述第一阻抗相关参数(ZS1，CS1)中减去所述第二阻抗相关参数(ZS2，CS2)或者从所述第二阻抗相关参数(ZS2，CS2)中减去所述第一阻抗相关参数(ZS1，CS1)；

获取与加法或减法相关联的信号；以及

对所述差分信号或与所述差分信号相关联的信号进行数字化；以及输出所述数字化测量值(148，208)。

13.一种用于执行测量的方法，包括：

获取粗略值或者确定待测量的量的范围；

基于所述粗略值或范围确定，在第一模式与第二模式之间进行选择；

在选择所述第一模式(154)的情况下，获取正常范围内的测量值(148，208)；以及在选择所述第二模式(156)的情况下，获取扩展范围内的测量值(148，208)。

14.一种用于制造传感器(100)的方法，包括：在桥接电路(108)中连接多个阻抗元件(118，122，138，132)，所述多个阻抗元件(118，

122，138，132)包括第一参考阻抗元件(118)、第一传感器阻抗元件(122)、第二参考阻抗元件(138)和第二传感器阻抗元件(132)；

准备至少一个开关(160-166)，所述至少一个开关(160-166)被配置为选择性地反转所述阻抗元件(118，122，138，132)的至少一个可设置组(112)的极性；

将所述至少一个开关(160-166)连接到选择器(152)以允许在第一模式(154)与第二模式(156)之间进行选择，使得在所述第一模式(154)下，所述至少一个可设置组(112)的所述极性相对于在所述第二模式(156)下的所述极性被反转；

将所述桥接电路(108)连接到信号源(102)；以及将所述桥接电路(108)连接到被配置为提供待测量的量的测量值(148)的电路系统(146)。

15.根据权利要求14所述的方法，包括校准会话，所述校准会话包括：在所述第一模式和所述第二模式中的至少一个模式下执行至少一个校准测量；

基于所述至少一个校准测量来确定校准数据和/或校准标准；

将所述校准数据和/或所述校准标准存储在存储器上以用于后续测量。

说明书全文

传感器

技术领域

[0001] 示例涉及传感器领域，诸如环境传感器和压力传感器。

背景技术

[0002] 基于电容或阻抗的传感器是已知的。例如，传感器电容元件可以使得待测量的量的值(诸如压力)能够修改电容器的电容。可以测量电容(或与电容相关联的电信号)，以便获取与压力相关联的电值，或者更一般地，获取与待测量的量的值相关联的电值。

[0003] 基于桥的传感器也是已知的，包括已知和不可变电容的电容器和传感器电容元件。即使在这种情况下，输出信号也可以与压力相关联，或者更一般地，与待测量的量的值相关联。

[0004] 在若干应用中，出现了在不同情况下在不同范围内执行测量的必要性。例如，当传感器处于空气中时可以测量气压，而当同一传感器处于水中或用于自行车轮胎监测时，应当测量更高的压力。

[0005] 然而，通常难以具有能够在如此不同的范围内测量压力或其他物理值的一个单独的传感器。制造一些传感器使得两个不同的传感器能够在单个芯片中共存，例如，一个用于第一范围，一个用于第二范围。因此，在同一芯片中需要两个桥接电路。

发明内容

[0006] 提供一种传感器(诸如环境传感器或压力传感器)，其包括被配置为根据以下各项提供待测量的量的测量值的电路：

[0007] 传感器包括根据以下各项测量的量的电路系统：

[0008] 正常范围；以及

[0009] 扩展范围，

[0010] 传感器还包括被配置为在以下各项之间切换的选择元件：

[0011] 第一模式，用于获取正常范围内的测量值；以及

[0012] 第二模式，用于获取扩展范围内的测量值。

[0013] 一种传感器(诸如环境传感器或压力传感器)可以包括：

[0014] 具有第一信号源端子和第二信号源端子的信号源；

[0015] 连接到第一信号源端子和第二信号源端子的桥接电路，桥接电路包括：

[0016] -第一分支，包括：

[0017] o第一参考阻抗元件；以及

[0018] o被配置为将待测量的量转换为第一阻抗相关参数的第一传感器阻抗元件；

[0019] -第二分支，包括：

[0020] o第二参考阻抗元件；以及

[0021] o被配置为将待测量的量转换为第二传感器阻抗相关参数的第二传感器阻抗元件；

[0022] -介于第一参考阻抗元件与第一传感器阻抗元件之间的第一输出端子；以及[0023] -介于第二参考阻抗元件与第二传感器阻抗元件之间的第二输出端子；

[0024] -被配置为在第一模式与第二模式之间切换的选择元件，其中在第二模式下，第二分支相对于第一模式被反转；以及

[0025] -被配置为基于在第一输出端子与第二输出端子之间获取的差分信号来提供测量值的电路系统。

[0026] 因此，利用单个桥接电路，可以在两个不同的范围内进行测量，因此减少了芯片中的空间。

附图说明

[0027] 图1a和1b示出了传感器的示例；

[0028] 图1c是传感器的示意图；

[0029] 图1d示出了关于传感器的图；

[0030] 图2示出了传感器的示例；

[0031] 图3a示出了传感器的示例；

[0032] 图3b示出了传感器的示意图；以及

[0033] 图4-7示出了方法的示例。

具体实施方式

[0034] 在下文中，明确地参考压力传感器和环境传感器。然而，可以针对其他物理量实现相同的技术。在很多示例中，可以测量能够修改阻抗或电阻的任何物理量。

[0035] 在图1a-1c中提供了用数字100表示的传感器(例如，环境传感器、压力传感器)的示例。图1a和1b。这些图之间的差异在于，图1a的阻抗元件被替换为图1b中的电容元件(电容器)。在一些情况下，图1a和1b涉及相同的实施例(每个阻抗与相关电容相关联)。在一些其他情况下，图1a和1b涉及不同的实施例：例如，图1a的阻抗元件可以是电阻器。图1c可以是图1b的另一表示，其中描绘了不同的配置(模式)。

[0036] 环境传感器100可以包括例如电子元件(诸如阻抗元件、电容器、电阻器等)，这些电子元件是基于压力来修改其(多个)电参数的换能器。在一些元件中，压力增加导致电容增加(电容传感器元件)，而在其他元件中，压力增加导致电阻增加(电阻器传感器元件)，例如，根据特定的电阻器材料和特定的实现。电参数的修改可以修改电量或信号(电流、电压)，其可以被测量并且用于计算提供压力的数字测量的数字输出。

[0037] 环境传感器100可以包括具有第一信号源端子104和第二信号源端子106的信号源102。在示例中(例如，其中阻抗元件是电容器或电阻器)，信号源102可以是AC信号源，其中信号(电压或电流)随时间变化，例如周期性地变化。例如，端子104和106处的信号可以是正弦的。否则，信号可以是方波信号。例如，在特定半周期期间，电压电位在端子104处可以是+V，而在端子106处可以是-V，而在之前和/或后续半周期期间，电压电位在端子104处可以是-V，而在端子106处可以是+V。在示例中，(例如，其中阻抗元件是电阻器)，信号可以是DC电压。

[0038] 环境传感器100可以包括桥接电路108，桥接电路108可以具有第一分支110和第二分支112。第一分支110和第二分支112都可以由信号源102提供。在示例中，第一分支110和第二分支112可以彼此并联连接。

[0039] 第一分支110可以包括具有阻抗ZR1的第一参考阻抗元件118。第一参考阻抗元件118可以是具有电容CR1的第一参考电容元件(并且ZR1＝1/2πfCR1，f是由信号源102生成的信号的频率)。在其他示例中，第一参考阻抗元件118可以是第一参考电阻器RR1(并且ZR1＝RR1)。

[0040] 第一分支110可以包括具有第一可变阻抗ZS1的第一传感器阻抗元件122。第一传感器阻抗元件122可以是具有第一可变电容CS1的第一传感器电容元件(并且ZS1＝1/2πfCR1)。在其他示例中，第一传感器阻抗元件118可以是第一传感器电阻器RS1(并且ZS1＝RS1)。

[0041] 第一参考阻抗元件118可以串联连接到第一传感器阻抗元件122。例如：

[0042] -第一参考阻抗元件118的第一端子114可以连接到第一信号源端子104；和/或[0043] -第一参考阻抗元件118的第二端子120可以连接到第一传感器阻抗元件122的第一端子124；和/或

[0044] -第一传感器阻抗元件122的第二端子116可以连接到第二信号源端子106。

[0045] 基本上，端子114和116形成由信号源102生成的信号输入的输入端口。端子114和116可以被理解为向第一分支110的电子元件供电的供电端口。

[0046] 第二分支112可以包括具有阻抗ZR2的第二参考阻抗元件138。第二参考阻抗元件138可以是具有电容CR2的第二参考电容元件(并且ZR2＝1/2πfCR2)。在其他示例中，第二参考阻抗元件138可以是第二参考电阻器RR2(并且ZR2＝RR2)。

[0047] 第二分支112可以包括由端子128和130形成的输入端口。第二分支112可以包括具有第二可变阻抗ZS2的第二传感器阻抗元件132。第二传感器阻抗元件132可以是具有第二可变电容CS2的第二传感器电容元件(并且ZS2＝1/2πfCS2)。在其他示例中，第二传感器阻抗元件132可以是第二传感器电阻器RS2(并且ZS2＝RS2)。

[0048] 第二分支112可以在第二参考阻抗元件138与第二传感器阻抗元件132之间提供串联连接件。例如：

[0049] -第二传感器阻抗元件132的第一端子134(对应于第二分支112的第一端子128)连接到第一信号源端子104和第二信号源端子106中的一个；和/或

[0050] -第二传感器阻抗元件132的第二端子136(对应于第二分支112的第二端子130)可以连接到第二参考阻抗元件138的第一端子140；和/或

[0051] -第二参考阻抗元件138的第二端子142可以连接到第一信号源端子104和第二信号源端子106中的一个。

[0052] 端子128和130可以形成由信号源102生成的信号供电的第二分支112的输入端口。因此，第一分支110和第二分支112可以彼此平行。

[0053] 第二分支112根据至少两种不同模式(配置)可设置：

[0054] -第一模式，使得第二分支112根据第一极性(或方向)连接到信号源102；以及[0055] -第二模式，使得第二分支112根据不同的第二极性(例如，反转极性)连接到信号源102，而第一分支不改变极性。

[0056] 例如：

[0057] -在第一模式下，第二分支112的第一端子128可以连接到第一信号源端子104和第一参考阻抗元件118的第一端子114，而第二分支112的第二端子130连接到第二信号源端子106和第一传感器阻抗元件122的第二端子116；和/或

[0058] -在第二模式下，第二分支112的第一端子128可以连接到第二信号源端子106和第一传感器阻抗元件122的第二端子116，而第二分支112的第二端子130连接第一信号源端子104和第一参考阻抗元件118的第一端子114。

[0059] 在图1c中提供了图1b的传感器的图式化，其中信号源端子104和106的连接件与桥接电路108的第一分支110和第二分支112连接。

[0060] 桥接电路108的输出端口可以通过以下方式形成：

[0061] -第一中间端子126，介于第一参考阻抗元件118与第一传感器阻抗元件122之间；以及

[0062] -第二中间端子144，介于第二传感器阻抗元件132与第二参考阻抗元件138之间。

[0063] 因此，可以将信号(例如，差分信号)传输到另一组件。

[0064] 可以提供选择元件以执行第一模式与第二模式之间的选择。开关160、162、164、166(表示为多路开关)可以用于反转桥接电路108的第二分支112的极性。

[0065] 例如，开关160可以具有：

[0066] -第一状态，其在第一模式下将第一信号源端子104连接到段170；

[0067] -第二状态，其在第二模式下将第一分支110的第一端子104连接到线176。

[0068] 开关162可以具有：

[0069] -第一状态，其在第一模式下将第二分支112的第一端子128连接到段170；

[0070] -第二状态，其在第二模式下将第二分支112的第一端子128连接到线174。

[0071] 开关164可以具有：

[0072] -第一状态，其在第一模式下将第二信号源端子106连接到段178；

[0073] -第二状态，其在第二模式下将第二信号源端子106连接到线174。

[0074] 开关166可以具有：

[0075] -第一状态，其在第一模式下将第二分支112的第二端子130连接到段178；

[0076] -第二状态，其在第二模式下将第二分支112的第二端子130连接到线176。

[0077] 开关160、162、164、166可以由选择器152控制，选择器152可以同时在第一模式与第二模式之间切换开关160、162、164、166。该选择在图1c中由箭头表示，并且在图1a和1b中由线153表示，线153控制开关160、162、164、166的状态。选择器152可以表示为对二进制值进行编码用于在第一模式(154)与第二模式(156)之间进行选择的编码器。

[0078] 电路(在图1a和1b中表示为电路146)可以从第一中间端子126获取第一信号149并且从第二中间端子144获取第二信号150。因此，信号149和150可以形成差分信号。因此可以输出与感测的压力相关联的测量值(本文中用148表示)或另一值(例如，数字值)。特别地，可以获取测量值148作为第一信号149和第二信号150的差分值。例如，如果第一信号149和第二信号150是电压信号，则测量值148可以是通过将信号149与信号150进行比较而获取的数字值。电路146可以包括例如用于放大差分值的差分放大器和/或用于将模拟差分值转换为数字值的数模转换器。在其他情况下，测量值148可以是模拟信号。在一些示例中(图2中未示出)，电路146可以具有所选择的模式的信息：例如，电路146可以由线153(未示出)输入，以便了解所选择的模式。

[0079] 第一参考阻抗元件118和第二参考阻抗元件138具有独立于压力的电参数(例如，阻抗、电容、电阻......)。第一传感器阻抗元件122和第二传感器阻抗元件132是基于感测的压力修改它们的电参数的换能器。因此，信号(或差分信号)149和150可以允许获取压力的精确测量值。

[0080] 在阻抗电容元件是电容器的情况下，在第一模式下，测量信号可以是以下类型：

[0081] signalmods1＝K(CR1+CR2-CS1-CS2+COFFSET)

[0082] 电容CR1和CR2是先验已知的，K是取决于放大器增益和抽取长度的已知正值，COFFSET是取决于放大器偏移设置的已知值(并且可以是负的)。CS1和CS2中的每个是压力的函数。因此，根据差分信号signalmode1的值，可以获取与压力相关联的信号148。

[0083] 在第二模式下，差分信号可以是以下类型：

[0084] signalmode2＝K(CR1-CR2+CS1-CS2)

[0085] 已经注意到，即使参考电容器被制造为相同(并且因此至少理论上CR1＝CR2)并且传感器电容器被制造为相同(并且因此如果它们感测到相同的压力，则至少理论上CS1＝CS2)，则signalmode2的所得到的值一般不同于零。显然，该误差是由于压力相关电容器的制造公差彼此不同。(然而，如下所述，在一些示例中，电容器或阻抗有意地不同。)[0086] 实验已经注意到，差分信号signalmode2取决于压力。图1d示出了两个不同传感器的实验测量值180和182(横坐标：压力；纵坐标：signalmode2的数字表示或由电路146输出的值148)。可以看出，即使在第二模式下也可以测量压力。

[0087] 已经注意到，在第二模式下，测量范围大于在第一模式下，即使第一模式允许获取更精确和灵敏的测量。因此，可以在其中压力处于一个特定减小范围的第一模式与其中压力处于更宽范围的第二模式之间进行选择。

[0088] 然而，已经注意到，第一模式和第二模式允许执行两种不同类型的测量：

[0089] -在第一模式下，灵敏度较高，但测量范围较为有限；

[0090] -在第二模式下，灵敏度较低，但测量范围增加。

[0091] 在第一模式下，电容在代数上彼此相加，以便提供用于转换压力的宽范围的电容值。压力的变化表示总和CS1+CS2的变化，这是一个很大的值，表示精度的提高。在第二模式下，电容彼此相减，因此降低了灵敏度但增加了组合的范围。压力的变化表示差值CS1-CS2的变化，这是一个小值，表示低精度。这些考虑也适用于其他类型的桥接元件，例如，电阻器。

[0092] 图2示出了可以包含传感器100的环境传感器(本文中用200表示)的示例。然而，在图2中，一些附加功能是：

[0093] 环境传感器200可以包括处理单元210，处理单元210基于由桥接电路108提供的测量值或其他值148来提供压力测量值208。处理单元210可以通过控制选择器152来控制桥接电路108(例如，通过选择第一模式154或第二模式156)。在示例中，处理单元210可以基于从桥接电路108获取的反馈来控制桥接电路108。例如，信号149、150和/或148可以是允许选择最合适桥接电路的配置(模式)的反馈的一部分。在示例中，测量值或其他值148可以提供压力测量值的第一值(其可以是粗略值)。如果测量值或其他值148例如落在正常压力范围内，则处理单元210将选择第一模式，以实现高灵敏度。如果测量值或其他值148落在正常压力范围之外(例如，提供超标值)，则处理单元210将选择第二模式，以在更宽的范围上进行测量。

[0094] 环境传感器200可以包括可以例如从测量值或其他值148输入的范围检测器202。范围检测器202可以执行关于测量值148的范围的确定，其结果在此用203表示。

[0095] 环境传感器200可以包括可以提供压力测量值148的精细值208的控制单元201。控制单元201可以获取压力和/或压力测量值148的范围的确定的结果203。控制单元201可以是主动控制桥接电路108的元件，例如，通过例如经由选择器152或以某种其他方式控制线153(和开关160-166)。诸如148和203的信息可以被理解为允许为桥接电路选择最合适的配置(模式)的反馈的一部分。

[0096] 在一些示例中，控制单元201可以基于来自用户的选择210的输入来控制桥接电路108。控制单元201可以例如通过从温度传感器212和/或湿度传感器214获取的数据、测量值、信息等输入。因此，控制单元201也可以基于这些信息控制桥接电路108。例如，如果湿度传感器指示传感器200浸没在水中，则可以改变压力范围并且可以将桥重新配置为允许测量液体压力的模式。

[0097] 在示例中，处理单元210(并且特别是范围检测器202和/或控制单元201)可以利用存储器204来确定精确的输出值208和/或控制桥接电路108。存储器204例如可以是只读存储器、ROM、闪存、不可转移的存储器或其他种类的存储器。例如，存储器204可以包括其中存储有与粗略值148相关联的精确的压力值或范围的存储器位置。

[0098] 例如，读取值148的范围检测器202可以在存储器204中检索值148落在其中的范围。因此，范围检测器202可以确定用于测量压力的适当范围。

[0099] 附加地或备选地，控制单元201可以使用存储在存储器204中的值来细化由电路146获取的压力测量值148。

[0100] 实际上，如图1d所示，即使它们已经被制造为相同的组件，不同的传感器也不一定输出相同的值。因此，已经理解，可以通过用与环境传感器200唯一关联的数据(例如，存储在存储器204中)对测量值148进行校正来细化测量值148。因此，范围检测器202和/或控制电路201可以通过依赖存储器204中的数据来执行它们的确定和/或控制，以便细化测量值和/或执行桥接电路108的更精确控制。

[0101] 存储器204中的数据可以是“工厂数据”，其作为制造过程的步骤来执行。工厂数据可以包括例如粗略值148与实际压力值和/或压力范围之间的关联。

[0102] 例如，可以参考图1d。粗略测量值148可以由测量相同压力180b(例如，0.61)的不同传感器执行。例如，第一传感器200可以(与实验测量值180相关联)可以获取值180a作为粗略测量值148。不同的第二传感器200可以(与实验测量值182相关联)可以获取值182a。然而，存储在存储器204中的工厂数据允许将不同的粗略测量值180a和182a重新转换为正确的压力值0.61(180b)。基本上，存储器204可以存储查找表，该查找表将图1d的纵坐标的值转换为图1d的横坐标的实际测量值。

[0103] 存储器204可以被理解为存储校准数据，该校准数据用于细化测量值148，使得它们作为校准(细化)值输出。

[0104] 在一些示例中，存储器204可以作为查找表操作，查找表由范围检测器202和/或控制单元201读取，以将粗略测量值148与精细或校准的测量值208相关联。

[0105] 在一些情况下，粗略测量值148的值可以通过使用存储在存储器210中的校准系数来校准。在这种情况下，细化可以通过用在制造过程期间计算的系数乘以和/或减去粗略测量值148来获取。例如，可以利用最小均方(LMS)方法来获取系数。

[0106] 图3a示出了环境传感器100的变型，用“300”表示(附图标记在可能的情况下与图1a-1c中的相同，或者以数字“3”开始)。环境传感器300可以包括选择元件(诸如选择器152和/或开关160-166)和用于获取测量值148(例如，数字测量值，其可以是要被细化或校准的粗略测量值)的电路146。

[0107] 环境传感器300可以包括桥接电路308，桥接电路308可以类似于桥接电路108(除了下面描述的一些修改之外)。第一分支310和第二分支312可以作为图1a-图1c的分支110和112操作(第二分支312在第一配置与第二配置之间可设置，其中与第一配置相比，第二配置具有相反极性)。第一分支310可以包括与第一传感器电容元件322串联的第一参考电容元件118(其可以与图1b和图1c的第一参考电容元件118相同)，第一传感器电容元件322被配置为将压力值转换为例如电容值。第二分支312可以包括与第二传感器电容元件332串联的第二参考电容元件138(其可以与图1b和1c的第二参考电容元件118相同)，第二传感器电容元件332被配置为将压力值转换为例如电容值。

[0108] 第一传感器电容元件322和第二传感器电容元件332与图1b和图1c的第一传感器电容元件和第二传感器电容元件之间的差异的在于，第一传感器电容元件322和第二传感器电容元件332中的至少一个被配置为在以下各项之间切换：

[0109] -较低电容值CS1或CS2，分别与具有可变电容CS1或CS2的不可选择的传感器电容元件112或122相关联；和/或

[0110] -较高电容值CS1+CA或CS2+CA，例如通过将电容器112或122分别与可选择的电容器323、可变电容CA或333、可变电容CB并联连接而获取。

[0111] 为了致动较低电容值CS1或CS2与较高电容值CS1+CA或CS2+CA之间的选择，可以使用诸如开关360、362、364、366的选择元件。例如，可以通过选择器152和/或处理单元210来控制这些选择元件。因此，有意定义了不对称性。

[0112] 一般而言，通过使用不同的电容，获取不同的不对称性，这可以允许以不同的压力范围操作。通常，不对称性的增加表示灵敏度增加(即使同时不对称的增加表示范围减小)。在示例中，可以定义第一电容器CA、第二电容器CB＝2*CA、电容为3*CA的第三电容器等，以便产生不同的不对称性和不同的范围。

[0113] 在第一模式下(用于以高准确度测量窄范围)，可选择的电容器被去激活(例如，开关360-366断开)。在第二模式下(用于以较低准确度测量扩展范围)，可选择的电容器被激活(例如，开关360-366闭合)。

[0114] 图3b示出了传感器300的变型，其用350表示。除了不存在可选择电容器323这一事实之外，该变型类似于图3a的变型，而可选择的可变电容器333可以选择性地并联连接到电容器132。基本上，虽然第一分支在本文中与图1a-图1c的第一分支110相同，但是第二分支与图3a的第二分支312相同。在该变型中，在第一模式154下，可选择的可变电容器333被去激活，而在第二模式156下，可选择的可变电容器333被激活并且并联连接到电容器132。在第二模式156下，该架构导致灵敏度的系统差异。

[0115] 值得注意的是，获取的结果是可以以可接受的准确度和精度测量两个不同的压力范围。

[0116] 一个单独的桥接电路用于不同的范围。因此，可以在芯片中节省空间。

[0117] 上面的传感器和传感器元件(例如，电容)可以是例如微机电系统(MEMS)。

[0118] 已经理解，上面和下面的示例可以用于测量不同应用的压力，诸如：

[0119] -轮胎压力(2-4巴，特别是约3巴)；和/或

[0120] -气压(例如，0.3-1.2巴，诸如1巴)；以及

[0121] -潜水表、智能手表(例如，8-10巴)。

[0122] 因此，在示例中，上述传感器可以例如通过轮胎压力传感器、气压传感器、潜水表传感器等来实现。

[0123] 也可以概括以上示例。环境传感器100、200、300、350可以被视为包括被配置为根据以下各项提供压力的测量值(例如，148、208)的电路系统(例如，146)的传感器：

[0124] 正常压力范围；以及

[0125] 扩展压力范围，

[0126] 环境传感器还包括被配置为在以下各项之间切换的选择元件(152、160、162、164、166)：

[0127] 第一模式(例如，154)，用于获取正常压力范围内的测量值(例如，148、208)；以及[0128] 第二模式(例如，156)，用于获取扩展压力范围内的测量值(例如，148、208)。

[0129] 图4示出了用于测量压力的方法400，例如，使用上述传感器中的一个传感器。该方法可以包括将压力转换为以下各项的步骤402：

[0130] -第一传感器阻抗元件(例如，122)的第一阻抗相关参数(例如，ZS1、CS1)；以及[0131] -第二传感器阻抗元件(例如，132)的第二阻抗相关参数(例如，ZS2、CS2)。

[0132] 该方法可以包括在以下各项之间选择(例如，由选择器152和/或由控制单元201)的步骤404：

[0133] -第一模式(例如，154)，使得将第一阻抗相关参数(例如，ZS1、CS1)与第二阻抗相关参数(例如，ZS2、CS2)相加；以及

[0134] -第二模式(例如，156)，使得从第一阻抗相关参数(例如，ZS1、CS1)中减去第二阻抗相关参数(例如，ZS2、CS2)，或者反之亦然；

[0135] 该方法可以包括获取与加法或减法相关联的信号(例如，信号149和150之间的差分信号)的步骤406。该方法可以包括对差分信号或与差分信号相关联的信号进行数字化(例如，通过电路146)的步骤408。该方法可以包括输出数字化测量值(例如，测量值148或精确测量值208)的步骤410。

[0136] 图5示出了用于测量压力的方法500，其可以例如通过上述环境传感器中的一个传感器来执行。该方法可以包括获取粗略压力值或者确定待测量压力范围的步骤502。该方法可以包括基于粗略压力值或范围确定来在第一模式与第二模式之间进行选择的步骤504。该方法可以包括在选择第一模式的情况下获取正常压力范围内的测量值的步骤506。该方法可以包括在选择第二模式的情况下获取扩展压力范围内的测量值的步骤508。

[0137] 图6示出了用于制造上述传感器中的一个传感器的方法600。该方法可以包括在桥接电路(例如，108)中连接多个阻抗元件(例如，118、122、138、132)的步骤602，多个阻抗元件包括第一参考阻抗元件(例如，118)、第一传感器阻抗元件(例如，122)、第二参考阻抗元件(例如，138)和第二传感器阻抗元件(例如，132)。该方法可以包括准备至少一个开关(例如，160-166)的步骤604，该开关被配置为选择性地反转阻抗元件(例如，118、122、138、132)的至少一个可设置组(例如，112)的极性。该方法可以包括将至少一个开关(例如，160-166)连接到选择器(例如，152)以允许在第一模式(例如，154)与第二模式(例如，156)之间进行选择使得在第一模式(例如，154)下至少一个可设置组(例如，112)的极性相对于在第二模式(例如，156)下的极性被反转的步骤606。该方法可以包括将桥接电路(例如，108)连接到信号源(例如，102)的步骤。该方法可以包括步骤610。该方法可以包括将桥接电路(例如，108)连接到被配置为提供压力的测量值(148)的电路系统(例如，146)的步骤。

[0138] 图7示出了用于校准上述环境传感器中的一个的方法700。方法700可以包括在第一模式和第二模式中的至少一个模式下执行至少一个校准测量的步骤702。方法700可以包括基于至少一个校准测量来确定校准数据和/或校准标准的步骤704。方法700可以包括将校准数据和/或校准标准存储在存储器上以用于后续测量的步骤706。

[0139] 在上面的示例中，主要参考环境传感器和/或压力传感器。然而，本发明不限于环境或压力测量。例如，上面的很多示例可以在适合于基于待测量的值或量来修改阻抗或电阻的任何物理系统中实现。

[0140] 根据某些实现要求，示例可以用硬件实现。实现可以使用其上存储有电子可读控制信号的数字存储介质来执行，例如软盘、数字多功能盘(DVD)、蓝光盘、光盘(CD)、只读存储器(ROM)、可编程只读存储器(PROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)或闪存，这些数字存储介质与可编程计算机系统协作(或能够与其协作)以便执行相应的方法。因此，数字存储介质可以是计算机可读的。

[0141] 一些示例包括具有电子可读控制信号的数据载体，这些信号能够与可编程计算机系统协作以便执行本文所述的方法之一。

[0142] 通常，示例可以实现为具有程序指令的计算机程序产品，当计算机程序产品在计算机上运行时，程序指令可操作用于执行这些方法中的一个方法。程序指令可以例如存储在机器可读介质上。

[0143] 其他示例包括用于执行存储在机器可读载体上的本文所述方法中的一个方法的计算机程序。换言之，方法的示例因此是具有程序指令的计算机程序，当计算机程序在计算机上运行时，该程序指令用于执行本文所述的方法中的一个方法。

[0144] 因此，该方法的另一示例是数据载体介质(或数字存储介质或计算机可读介质)，该介质包括记录在其上的用于执行本文所述方法中的一个方法的计算机程序。数据载体介质、数字存储介质或记录介质是有形的和/或非暂态的，而不是无形和暂态信号。

[0145] 另一示例包括执行本文所述的方法中的一个方法的处理单元，例如计算机或可编程逻辑器件。

[0146] 另一示例包括其上安装有用于执行本文所述方法中的一个方法的计算机程序的计算机。

[0147] 另一示例包括将用于执行本文所述的方法中的一个方法的计算机程序传送(例如，电子地或光学地)到接收器的设备或系统。接收器可以是例如计算机、移动设备、存储器设备等。该装置或系统可以例如包括用于将计算机程序传送到接收器的文件服务器。

[0148] 在一些示例中，可编程逻辑器件(例如，现场可编程门阵列)可以用于执行本文所述的方法的一些或全部功能。在一些示例中，现场可编程门阵列可以与微处理器协作以便执行本文所述的方法中的一个方法。通常，该方法可以由任何适当的硬件设备执行。

[0149] 上述示例是对上述原理的说明。应当理解，本文所述的布置和细节的修改和变化将是很清楚的。因此，意图受到即将发生的专利权利要求的范围的限制，而不受通过本文中的示例的描述和解释所呈现的具体细节的限制。

标题	发布/更新时间	阅读量
氧传感器-专利编号CN104950029B	2020-05-11	354
湿度传感器-专利编号CN105486729A	2020-05-12	617
传感器装置-专利编号CN1738725A	2020-05-12	691
氧传感器-专利编号CN104950029A	2020-05-11	769
数字传感器-专利编号CN108291844A	2020-05-13	1031
压力传感器-专利编号CN110763393A	2020-05-13	282
传感器设备-专利编号CN105940316B	2020-05-13	127
传感器设备-专利编号CN105940316A	2020-05-11	556
传感器组件-专利编号CN102713595B	2020-05-12	571
化学传感器-专利编号CN109564159A	2020-05-11	866

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