專利名稱：用于微機械固體聲傳感器的電路和用于運行微機械固體聲傳感器的方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及根據(jù)獨立權(quán)利要求類型的用于微機械固體聲傳感器的電路以及用于 運行微機械固體聲傳感器的方法。
背景技術(shù)：
由DE 10 2004 029 078 Al公開了，設有一種半導體加速度傳感器以及借助于一 個機械的振動器測試所述半導體加速度傳感器。由DE 101 48 858A1公開了一種具有自 測試功能的微機械傳感器，其中，為了自測試，通過施加電壓使微機械傳感器的振動質(zhì)量運動。

發(fā)明內(nèi)容
與此相比，具有獨立權(quán)利要求的特征的、根據(jù)本發(fā)明的用于微機械固體聲傳感器 的電路以及根據(jù)本發(fā)明的用于運行這種微機械固體聲傳感器的方法具有以下優(yōu)點可以省 去在敏感的頻率范圍中OlkHz)的機械振動并且在微機械固體聲傳感器的電路中自己產(chǎn) 生高頻測試信號。因此，尤其是在場中的測試是持續(xù)可行的。因此可以實現(xiàn)在運行中對固 體聲傳感器的運行參數(shù)的變化的適配。因此，根據(jù)本發(fā)明的電路或根據(jù)本發(fā)明的方法與由 現(xiàn)有技術(shù)所公開的相比更簡單并且成本更有利。此外，根據(jù)本發(fā)明的解決方案能夠?qū)崿F(xiàn)通 過頻率發(fā)生器至少有時提供用于測試運行的時鐘，將頻率應用在固體聲傳感器上的最不同 的可性能，以便更準確地分析固體聲傳感器關(guān)于所述頻率的特性。在此，“至少有時”指的 是，頻率發(fā)生器不必在整個測試運行中提供時鐘；也可以存在一些時間段，在這些時間段中 時鐘發(fā)生器提供時鐘。根據(jù)本發(fā)明的用于微機械固體聲傳感器的電路使用電壓發(fā)生器，以便將電壓加載 到用于檢測固體聲的微機械元件上。所述加載導致微機械元件的變化，結(jié)果導致微機械結(jié) 構(gòu)的運動，其隨后表現(xiàn)為可被電地檢測的參數(shù)的變化。這些參數(shù)被分析電路接收并且被以 一個采樣率處理以及最終被分析。采樣率由時鐘發(fā)生器提供并且時鐘——電壓以所述時鐘 被加載到微機械元件上——同樣由所述時鐘發(fā)生器產(chǎn)生，但是時鐘在測試運行中至少有時 由頻率發(fā)生器產(chǎn)生，其中頻率發(fā)生器產(chǎn)生作為采樣率的倍數(shù)或者因數(shù)的時鐘。因此可以產(chǎn) 生用于固體聲傳感器的相應的測試信號，而不必設置單獨的測試入口并且在測試運行中也 保持常規(guī)運行的采樣率。例如，時鐘發(fā)生器提供作為常規(guī)運行中以及測試運行中的系統(tǒng)時鐘的因數(shù)的采樣 率。也由時鐘發(fā)生器的時鐘控制用于常規(guī)運行中測量階段的電壓以及測試運行中的電壓。 頻率發(fā)生器在此例子中僅僅控制電壓發(fā)生器的第二階段在常規(guī)運行中通過施加一個非測 試電壓實現(xiàn)，這可相當于頻率發(fā)生器的關(guān)斷。在測試運行中，根據(jù)被調(diào)節(jié)的頻率施加測試電 壓。因此可以實現(xiàn)以表示采樣率的因數(shù)的頻率加載固體聲傳感器。特別地，使用頻率發(fā)生器能夠?qū)崿F(xiàn)在不同頻率下系統(tǒng)的傳遞特性的評價，而不必設置機械的激勵。通過在測試運行中以及在常規(guī)運行中使用分析電路的相同采樣率，在兩 種運行方式中實現(xiàn)了相同的傳遞函數(shù)。在此，概念“電路”理解為一個集成電路、多個集成電路和/或一個由集成組件和 分立組件組成的組合或者一個僅僅由分立組件組成的電路。電路的一些部分也可作為軟件 模塊存在。微機械固體聲傳感器理解為加速度傳感器，所述加速度傳感器包含一個微機械地 制造的傳感元件，但其中輸出信號不被低通濾波，因為被低通濾波的信號是例如用于人員 保護系統(tǒng)或者行駛動態(tài)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的加速度信號。在固體聲傳感機構(gòu)中感興趣的是固體聲并 且固體聲位于通常用于加速度傳感器的低通的臨界頻率、例如l_2kHz之上。為此，固體聲 信號隨后被帶通濾波。固體聲傳感器可被設置在控制設備中和/或控制設備外。固體聲傳 感器不僅僅被理解為微機械元件，而是也被理解為根據(jù)本發(fā)明描述的電子裝置。最后，屬于 此的還有用于傳輸數(shù)據(jù)的裝置，即例如一個發(fā)射器模塊，所述發(fā)射器模塊例如通過電流調(diào) 制將數(shù)據(jù)傳輸至控制設備或者處理器、例如微控制器。電壓發(fā)生器是產(chǎn)生用于影響微機械元件的電壓并且因此與所述微機械元件相連 接的電路。為此，電壓發(fā)生器具有相應的裝置，以便產(chǎn)生所述電壓。所述電壓通常由供電電 壓導出并且可通過穩(wěn)壓電路產(chǎn)生。供電電壓例如也可被直接用作測試電壓。尤其可能的是， 直接使用值0V，而導出所有其它的電壓值?？赡艿氖?，電壓發(fā)生器的一部分作為軟件存在，以便例如控制相應的裝置以改變 電壓的振幅。但這也可以通過硬件方式實現(xiàn)。微機械元件例如是膜片或者指形結(jié)構(gòu)，其在電壓或者外部振蕩或加速度的影響下 運動并且因此改變微機械元件處可被電地檢測的參數(shù)。分析電路也可以是一個電路或者一個電路部分，其中一部分可以通過軟件方式實 現(xiàn)。分析電路與微機械元件如此連接，使得所述分析電路可以檢測至少一個可被電地檢測 的參數(shù)、如一個電容值。電阻值或者其它參數(shù)也可被如此檢測。分析電路以一個采樣率對 這些參數(shù)進行采樣，所述采樣率對于測試以及對于常規(guī)運行是相同的。在此，“分析”理解為 值的提供或確定，例如固體聲傳感器的傳遞曲線。時鐘發(fā)生器理解為一個電路部分，所述電路部分例如由系統(tǒng)時鐘導出另一時鐘并 且所述電路部分在此預給定用于所有運行模式的采樣率和電壓發(fā)生器的基礎時鐘。時鐘發(fā) 生器也可被實現(xiàn)為計數(shù)器或者另一電路。同樣可能的是，時鐘發(fā)生器具有本身的振蕩器，由 所述振蕩器的振蕩導出時鐘。頻率發(fā)生器提供用于測試運行的時鐘，其中所述時鐘是采樣率的倍數(shù)或因數(shù)。頻 率發(fā)生器也可部分地通過軟件方式實現(xiàn)。常規(guī)運行理解為測量運行，而測試運行具有固體聲傳感器的自測試。這尤其適合 于場中的使用。通過在從屬權(quán)利要求中列舉的措施和進一步構(gòu)型可有利地改進在獨立權(quán)利要求 中說明的用于微機械固體聲傳感器的電路以及根據(jù)本發(fā)明的用于運行微機械固體聲傳感 器的方法。有利的是，頻率發(fā)生器在時鐘方面是可編程的。編程尤其可以通過串行數(shù)字接口、 優(yōu)選所謂的SPI接口實現(xiàn)。也可以設置其它的接口，例如具有曼徹斯特編碼的雙向電流接
編程能夠?qū)崿F(xiàn)在測試運行中遍歷不同的頻率，以便獲得關(guān)于固體聲傳感器性能的 更準確的信息。尤其是，由此可以求得傳遞函數(shù)。SPI接口是串行外設接口，其中，并行地使 用多個線路，例如一個由主機到從機的線路，另一個由從機到主機返回的線路，一些用于芯 片選擇(chip select)和時鐘的線路。借助芯片選擇可以激活應被主機響應或者應向主機 傳輸信息的單個芯片。此外規(guī)定了，電壓發(fā)生器被如此配置，使得電壓發(fā)生器在常規(guī)運行中在每個時鐘 內(nèi)在時鐘持續(xù)時間的一部分上產(chǎn)生這樣的電壓，所述電壓阻止至少一個微機械元件的運 動。在此，例如可以在微機械元件的每個電極上施加相同的電位，使得因此阻止不期望的運 動。在此，微機械元件例如具有三個連接端子，其中兩個連接端子具有固定電極并且一個中 間電極是可運動的。在時鐘持續(xù)時間的其他部分上設置測量運行，因為隨后所需電壓被施 加到傳感器電極上。這些電壓也可以根據(jù)分析方案在時間上變化。有利的是，如此選擇用于測量運行的電壓，使得在此也避免微機械元件的不期望 的偏移。必須注意的是，時間平均地在每個電極上調(diào)節(jié)出相同的電位。此外有利的是，頻率發(fā)生器被構(gòu)造為計數(shù)器、尤其是數(shù)字計數(shù)器。作為計數(shù)器的時 鐘可以直接使用系統(tǒng)時鐘或替換地使用被導出的時鐘。如果計數(shù)器已經(jīng)達到被調(diào)節(jié)的值、 即用于頻率調(diào)節(jié)的位時，它被復位到零。隨著每次復位，固定電極上的電壓的符號被互換。 如上所述，由此產(chǎn)生傳感器的高頻激勵。但是，也可設置影響計數(shù)器狀態(tài)的其它可能性，例 如電壓變化。在測試運行中，可通過偏移脈沖的數(shù)量或偏移方向通過計數(shù)器或符號變換實 現(xiàn)地調(diào)節(jié)頻率。其它的調(diào)制方式也是可能的，例如脈沖長度變化和/或振幅變化。有利的是，分析電路可以根據(jù)對至少一個參數(shù)的分析在測試運行中進行固體聲傳 感器的校準。測試運行指的是固體聲傳感器的測試，而常規(guī)運行指的是固體聲傳感器的測 量運行。校準值隨后或者被存儲在傳感器中或者被存儲在控制設備中并且可被用于處理固 體聲傳感器的測量值。在此基于對參數(shù)的分析實施靈敏度校準。測試信號激勵既可以低頻 地進行也可以高頻地進行，其中低頻激勵在l_2kHz以下而高頻激勵在l_2kHz以上。在高 頻情況下測試信號導致高的頻率范圍內(nèi)靈敏度的確定。有利的是，可以借助于不同的自測試頻率在固體聲范圍內(nèi)相對于低頻的靈敏度測 試傳感器的靈敏度。因此，借助傳感器在低頻范圍中的校準(如在至今的加速度傳感器中) 以及加上高頻測試信號與低頻測試信號的比可以實現(xiàn)高頻靈敏度的校準，而不必在此范圍 中機械地激勵傳感器?？赡艿氖?，借助多頻率的自測試以及在此特別有利地借助高頻測試信 號與低頻測 試信號的比不僅可以進行校準，而且可以進行靈敏度的后續(xù)檢測。因此，可以例如在每次啟 動時確定傳感器元件中的變化、如彈簧斷裂或阻尼變化，所述阻尼變化又可以由微機械傳 感器中氣體組成的變化或者壓力的變化引起。此外有利的是，分析電路根據(jù)至少一個參數(shù)實施固體聲傳感器的密封性檢測。傳 感器元件的密閉封裝是加速度傳感器的功能性的基礎并且因此是固體聲傳感器的功能性 的基礎。此外這確保在確定的內(nèi)部壓力下被封入的氣體不可泄露。所封入的氣體直接影 響傳感器特性，其方式是，所述氣體確定阻尼并且因此確定可運動的微機械結(jié)構(gòu)的諧振頻 率。此外，密閉封裝對于保護敏感的微機械元件以防止環(huán)境影響、例如潮濕是重要的。密閉封裝能夠通過罩形晶片實現(xiàn)，所述罩形晶片通過封接玻璃粘貼在傳感器晶片上。封接玻 璃圍繞每個單獨的微機械結(jié)構(gòu)印制在傳感器晶片上，使得每個傳感器元件在分離后應是密 封的。在此，例如通過以下方式求得密封性既進行微機械元件的高頻激勵也進行微機械 元件的低頻激勵。所述低頻輸出信號對過程控制敏感，但對阻尼不敏感并且因此對內(nèi)部壓 力不敏感。由此，高頻輸出信號與低頻輸出信號的單獨的比能夠?qū)崿F(xiàn)密封的傳感器與不密 封的傳感器的更明確的區(qū)分。所述測試可以在最終測量時以及在所有可確保確定溫度的 條件下進行。原則上，所述方法也可用于場中的不同溫度，并且因此用于不同的傳感器應 用。所述測試例如可被完全實現(xiàn)在一個集成電路中，其中可以相應地激活一個錯誤標記 (Fehlerflag)。同樣有利的是，時鐘在測試運行中順序地取不同的值，以便由此求得固體聲傳感 器的傳遞函數(shù)。因此，例如指的是頻率的遍歷，以便根據(jù)頻率求得固體聲傳感器的盡可能準 確的傳遞函數(shù)。


在附圖中示出本發(fā)明的實施例并且在以下描述中對其進行詳細說明。附圖示出圖1 車輛中的人員保護系統(tǒng)的框圖，圖2 :固體聲傳感器的分析路徑，圖3 固體聲傳感器的框圖，圖4 固體聲傳感器的另一個框圖，圖5 根據(jù)本發(fā)明的常規(guī)運行，圖6 根據(jù)本發(fā)明的測試運行，圖7 固體聲傳感器的傳遞函數(shù)，圖8 根據(jù)高頻激勵的、密封的傳感器與不密封的傳感器的可能分布，圖9 根據(jù)高頻激勵與低頻激勵的比的相應傳感器分布，圖10 根據(jù)本發(fā)明的方法的流程圖。
具體實施例方式圖1示出人員保護系統(tǒng)的框圖，其中，在此僅探討并且也僅示出對本發(fā)明而言重 要的那些部分。簡單起見，省略了其它對于運行人員保護系統(tǒng)所需的部分。在車輛FZ中設 有一個控制設備SG，所述控制設備SG用于控制人員保護裝置PS、如安全氣囊或安全帶拉緊 器。位于控制設備SG之外的固體聲傳感機構(gòu)KS通過接口 IF連接到控制設備SG上。在控 制設備SG內(nèi)設置有固體聲傳感機構(gòu)KS1。固體聲傳感機構(gòu)可設置在控制設備SG內(nèi)和/或 控制設備SG外。簡單起見，省略了其它的事故傳感器，同樣省略了控制設備的其它電子部 件——如存儲器、其它接口、并行硬件觸發(fā)路徑、能源儲備等等。無論是接口 IF還是固體聲 傳感機構(gòu)KS1都連接到微控制器PC上，所述微控制器PC在用于人員保護裝置的控制算 法中處理固體聲傳感機構(gòu)KS的信號和固體聲傳感機構(gòu)KS1的信號。微控制器y C根據(jù)結(jié) 果控制一個控制電路FLIC，所述控制電路FLIC具有功率開關(guān)，所述功率開關(guān)的閉合意味著 人員保護裝置PS的激活。
固體聲傳感機構(gòu)KS、KSl提供關(guān)于碰撞情況的、也及早就存在的大量信息，并且能 夠?qū)崿F(xiàn)人員保護裝置PS的準確并且可靠的控制。尤其是，固體聲傳感機構(gòu)適合用于其它事 故信號的可信度測試。加速度信號、空氣壓力信號以及環(huán)境信號屬于這樣的信號。但是，固體聲傳感機構(gòu)也可被用于其它的技術(shù)應用領域。圖2示出固體聲傳感器KS的分析路徑。微機械元件的加速度a首先通過一個截 斷低頻率加速度的帶通BP。后面是分析聲強的整流器R和低通濾波器LP。微機械元件是 信號處理鏈的一部分并且因此以其PT2低通特性參與總傳遞函數(shù)。圖3示出固體聲傳感器KS的另一框圖。微機械傳感器元件SE通過信號輸入端和 信號輸出端與根據(jù)本發(fā)明的電路ASIC連接。傳感器元件SE提供至少一個參數(shù)、例如電容， 并且由ASIC調(diào)節(jié)用于常規(guī)運行或者測試運行的電壓。ASIC也可進行測量數(shù)據(jù)的數(shù)字化，這 些測量數(shù)據(jù)隨后通過接口 IFl傳輸至控制設備SG?？梢酝ㄟ^電流調(diào)制進行傳輸，其中，例 如使用電力線數(shù)據(jù)傳輸。校準數(shù)據(jù)也可以在固體聲傳感器KS處被存儲在一個存儲器中，其 中，所述存儲器可以是電路ASIC的一部分或者可以是一個外部存儲器。
圖4在另一框圖中在ASIC和傳感器元件方面示出固體聲傳感器的結(jié)構(gòu)。在此僅僅 示出了 ASIC對本發(fā)明而言重要的那些部分，所述ASIC可具有其他的電路部分。替代ASIC， 例如也可以使用一個具有相應接口的微處理器。其他處理器類型也是可行的，分立的結(jié)構(gòu) 也是可行的。在此，微機械元件405通過固定的外電極Cl和C2以及中間電極CM表示。中間電 極CM可相對于外電極(Cl和C2)運動，使得中間電極與各外電極之間的電容在此發(fā)生變 化。中間電極CM的運動可由于所施加的減速、聲信號或者所施加的電壓產(chǎn)生。對于測量運 行，也可設置相應的偏置電壓。電壓UCl、UCM和UC2由電壓發(fā)生器404提供。電壓發(fā)生器 以預給定的時鐘提供幅度可調(diào)節(jié)的電壓并且因此以電壓UC1、UCM、UC2加載單個電極C1、CM 和C2。時鐘或者由時鐘發(fā)生器403提供或者由頻率發(fā)生器401提供。時鐘發(fā)生器403例如 由系統(tǒng)時鐘402導出所述時鐘，或者它具有自己的振蕩器電路，以產(chǎn)生所述時鐘。頻率發(fā)生器401同樣使用系統(tǒng)時鐘402，但是通過例如被構(gòu)造為SPI接口的接口 400由一個數(shù)據(jù)命令控制應向電壓發(fā)生器404傳輸頻率發(fā)生器401的哪個頻率和哪個時 鐘。根據(jù)本發(fā)明，頻率發(fā)生器401所提供的時鐘是時鐘發(fā)生器403所提供的時鐘的因 數(shù)或倍數(shù)。在常規(guī)運行中使用時鐘發(fā)生器403的時鐘并且在測試運行中使用頻率發(fā)生器 401的時鐘的邏輯單元決定采用哪個時鐘。所述邏輯電路例如置于電壓發(fā)生器404中。在校準時，由測試機發(fā)出SPI命令，之后所述SPI命令從所包含的微控制器μ C到 達準備好的控制設備中。也可以考慮ASIC在沒有外部SPI命令的情況下執(zhí)行不同的測試 并且也進行分析，例如以便實現(xiàn)擴展的自測試。但是必須定義準確的運行過程并且將所述 運行過程固定地編碼在硬件中。電壓發(fā)生器404現(xiàn)在將電壓UC1、UCM和UC2應用在微機械元件405上并且由此改 變電容Cl和C2。所述電容由分析電路406以源自時鐘發(fā)生器403的采樣率接收并且最終 分析。分析也可以僅僅是提供參數(shù)?？赡艿氖?，接收多于一個參數(shù)。圖5在一個信號時間圖中示出根據(jù)本發(fā)明的電路所能夠?qū)崿F(xiàn)的常規(guī)運行。示出了 電壓UC1、UCM和UC2?；疑牟糠?0表示固體聲信號的測量，而在區(qū)段51中應用所謂的非測試電壓UNT并且由此阻止中間電極CN相對外電極C1和C2的運動。這發(fā)生在所有的 電壓UC1、UCM和UC2的情況中。為了能夠利用測試運行作為靈敏度校準，必須確保系統(tǒng)在測試運行中的表現(xiàn)與在 常規(guī)運行中的表現(xiàn)盡可能相同。出于所述原因，如此改變在常規(guī)運行中的時鐘方案，從而能 夠?qū)崿F(xiàn)在不改變采樣率的情況下進行測試運行。為此目的，使用每個時鐘周期的一部分、例 如50 %，以便將非測試電壓施加到所有電極上。為了高效的實現(xiàn)，對于非測試電壓選擇在系 統(tǒng)中已存在的電壓、例如分析電路的參考電位，在很多系統(tǒng)中選擇供電電壓的一半。因為所 有電極具有相同的電位，則傳感器元件不偏移。圖6現(xiàn)在示出測試運行，其中再次示出電壓UC1、UCM和UC2。在區(qū)段60中再次進 行常規(guī)測量，而在區(qū)段61和62中將相應的測試電壓應用到電極上。通過UC1和UC2上的 電壓的交換可以重新實現(xiàn)另一方向上的偏移。如上所示，為了實現(xiàn)高頻測試信號，電路擴展了一個頻率發(fā)生器。對于確定頻率的 靈敏度校準而言，具有一個用于唯一頻率、例如10kHz的頻率發(fā)生器便足夠了。為了也可以 測試傳感器的傳遞函數(shù)，頻率發(fā)生器被可編程地設計。編程通過ASIC的數(shù)字接口、在本發(fā) 明中通過SPI接口進行。所述設置允許產(chǎn)生作為采樣頻率的因數(shù)的任意測試頻率。例如在采樣率為 125kHz的情況下，所有的頻率可以通過125kHz除以2*N表示。在此，N是整數(shù)，其中N = > 1。圖7示出傳遞函數(shù)71，其中，與帶通相組合地示出50種情況的曲線形狀。這些傳感 器在統(tǒng)計學意義上被校準到相同的靈敏度。由通帶區(qū)域72中的偏差——被標記為70—— 可以看出，在低頻時的校準不足以在傳感器的通帶區(qū)域中使傳遞函數(shù)的偏差最小化。其原 因是機械系統(tǒng)的阻尼，所述阻尼對靜態(tài)的靈敏度沒有影響，但是對帶通區(qū)域中的靈敏度有 很大影響?，F(xiàn)在，所建議的靈敏度校準從以下出發(fā)高頻時的靈敏度相對于低頻或靜態(tài)的靈 敏度的關(guān)系與高頻測試信號相對于低頻或靜態(tài)的測試信號、也就是低頻測試信號具有相同 的比例關(guān)系。這通過一些試驗證實。如果將測試信號施加到傳感器元件上，則傳感器元件的振動質(zhì)量由于靜電力被偏 移。如已經(jīng)說明的那樣，隨后發(fā)生電容變化，所述電容變化被ASIC轉(zhuǎn)變成一個幾乎成比例 的輸出信號。周期的測試信號相應地引起周期的輸出信號，所述輸出信號可以在ASIC中被 進一步分析。為此，作為信號路徑所述分析電子裝置必須提供包含被激勵的頻率的高通或 帶通、有效值形成單元和低通。隨后，在信號路徑的末端處產(chǎn)生可被簡單分析的直流電壓信 號U_HF。相應于輸入信號的頻率和包括ASIC的加速度傳感器的傳遞函數(shù)，U_HF的大小與 頻率相關(guān)地變化。這在圖7中示出。如所提及的那樣，可借助多頻率的自測試在一些確定 的支撐點(Stiltzstelle)(采樣頻率的因數(shù))處驗證傳遞函數(shù)，這既可被用于這些頻率中的 靈敏度校準也可被用于靈敏度的后續(xù)檢驗。尤其是在傳感器元件的諧振頻率附近，阻尼起很大作用。如果例如想要檢驗阻尼 是否已發(fā)生變化，則選擇傳感器諧振頻率附近的測試頻率是特別有利的。但是，高頻測試信 號并不僅僅由阻尼確定，而是也由工藝偏差(Prozessstreuung)確定，這使得(例如由不同 的氣體組成引起的)不同阻尼特性的明確區(qū)分變得困難。這在圖8中示出。曲線90是不同的傳感器根據(jù)電壓U_HF的分布。如果傳感器93是不密封的，則傳感器91是密封的。邊 界位于92，其中，在此存在一個重疊區(qū)域。為了實現(xiàn)阻尼的更好判斷，建議附加地引出低頻激勵的輸出電壓。低頻測試信號 的分析可通過傳統(tǒng)的低通通道、例如400Hz來進行，所述低通通道目前包含在所有的加速 度傳感器中。所述低頻輸出信號對過程控制敏感，但對阻尼不敏感。因此，高頻輸出信號 相對低頻輸出信號U_HF/U_LF的單獨的比能夠?qū)崿F(xiàn)例如由已變化的氣體組成引起的不同 阻尼特性的更明確的區(qū)分。這在圖9中示出。曲線100再次示出具有氣體組成1 101和2 103的傳感器的分布。區(qū)分102是明確的并且沒有重疊。
圖10示出根據(jù)本發(fā)明方法的流程圖。在方法步驟200中檢查存在測試運行還是 常規(guī)運行。如果存在測試運行，則跳轉(zhuǎn)到方法步驟204，其中從現(xiàn)在起頻率發(fā)生器的時鐘例 如通過編程被提供給電壓發(fā)生器。采樣率在方法步驟205中由時鐘發(fā)生器提供，如在常規(guī) 運行中那樣。在方法步驟206中借助電極上的電壓進行微機械元件的加載。隨后，在方法 步驟203中進行參數(shù)的分析，微結(jié)構(gòu)的變化借助所述參數(shù)表現(xiàn)。如果在方法步驟200中已經(jīng)確定不存在測試運行，而是存在常規(guī)運行，則隨后時 鐘和采樣率由時鐘發(fā)生器在方法步驟201中提供。在方法步驟202中借助測量電壓或者具 有非測試電壓的時鐘的一部分進行微機械元件的加載，以便阻止中間電極相對固定的外電 極的運動。在方法步驟203中分析測量值。隨后在方法步驟207中對于測試運行進行校準 或檢查并且在常規(guī)運行中進行測量，隨后例如在用于人員保護裝置的觸發(fā)算法中分析所述 測量。
權(quán)利要求
用于一微機械固體聲傳感器(KS)的電路(ASIC)，具有一電壓發(fā)生器(404)，所述電壓發(fā)生器以電壓(UC1，UC2，UCM)按照時鐘加載至少一個用于檢測固體聲的微機械元件(405)，使得出現(xiàn)所述微機械元件(405)的變化，一分析電路(406)，所述分析電路以一采樣率接收以及分析所述微機械元件(405)的至少一個可被電地檢測的參數(shù)，其中，所述至少一個參數(shù)(C1，C2)由于所述變化而發(fā)生改變，一時鐘發(fā)生器(403)，所述時鐘發(fā)生器被設置用于產(chǎn)生所述采樣率以及用于產(chǎn)生所述時鐘，一頻率發(fā)生器(401)，所述頻率發(fā)生器至少有時提供用于一測試運行的時鐘，其中，所述頻率發(fā)生器(401)產(chǎn)生作為所述采樣率的倍數(shù)或者作為所述采樣率的因數(shù)的時鐘。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于，所述頻率發(fā)生器(401)在所述時鐘方面是 可編程的。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電路，其特征在于，設有一數(shù)字接口(400)、優(yōu)選一SPI接口， 用于所述編程。
4.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的電路，其特征在于，所述電壓發(fā)生器(404)被如 此配置，使得所述電壓發(fā)生器(404)在常規(guī)運行中在每個時鐘節(jié)拍內(nèi)在時鐘節(jié)拍持續(xù)時間 的一部分上產(chǎn)生這樣一些電壓，這些電壓阻止所述至少一個微機械元件(405)的運動。
5.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的電路，其特征在于，所述頻率發(fā)生器(401)被構(gòu) 造為計數(shù)器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電路，其特征在于，根據(jù)所述計數(shù)器的狀態(tài)影響所述電壓 (UCl，UC2, UCN)。
7.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的電路，其特征在于，所述分析電路在所述測試運 行中根據(jù)所述至少一個參數(shù)(C1，C2)實施所述固體聲傳感器(KS)的校準。
8.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的電路，其特征在于，所述分析電路(406)在所述 測試運行中根據(jù)所述至少一個參數(shù)(C1，C2)實施所述固體聲傳感器的靈敏度檢測和/或氣 體組成檢測。
9.用于運行一微機械固體聲傳感器的方法，所述方法具有以下方法步驟以電壓(UC1，UC2, UCM)按照時鐘加載至少一個用于檢測固體聲的微機械元件(405)， 使得出現(xiàn)所述微機械元件(405)的變化，以一采樣率接收和分析所述微機械元件(405)的至少一個可被電地接收的參數(shù)，其 中，所述至少一個參數(shù)(C1，C2)由于所述變化而發(fā)生改變，通過一時鐘發(fā)生器(403)產(chǎn)生所述采樣率和所述時鐘，至少有時通過一頻率發(fā)生器(401)產(chǎn)生用于一測試運行的時鐘，其中，作為所述采樣 率的倍數(shù)或者作為所述采樣率的因數(shù)產(chǎn)生所述時鐘。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述時鐘在所述測試運行中順序地取不 同的值，以便求得所述固體聲傳感器的傳遞函數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明建議了一種用于微機械固體聲傳感器的電路以及一種用于運行所述傳感器的方法，其中，借助一個電壓發(fā)生器將電壓施加到至少一個用于檢測固體聲的微機械元件上，使得出現(xiàn)微機械元件的變化。此外，設有一個分析電路，所述分析電路以一個采樣率接收和分析微機械元件的至少一個可被電地檢測的參數(shù)。所述至少一個參數(shù)由于所述變化而改變。還設有一個時鐘發(fā)生器，所述時鐘發(fā)生器被設置用于產(chǎn)生采樣率以及用于產(chǎn)生時鐘。一個頻率發(fā)生器用于產(chǎn)生至少有時用于測試運行的時鐘，其中，所述頻率發(fā)生器產(chǎn)生作為掃描率的倍數(shù)或作為掃描率的因數(shù)的時鐘。
文檔編號G01H11/06GK101878413SQ200880118174
公開日2010年11月3日 申請日期2008年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月28日
發(fā)明者A·溫斯, F·本尼尼, H·沃爾夫邁爾, T·邁爾 申請人:羅伯特·博世有限公司