[发明专利]提高传感器有效分辨率的方法及其装置

说明书

技术领域

本发明通常涉及传感器，并且更具体地，涉及用于提高这样的传感器的分辨率的方法和设备。

背景技术

在各种不同的应用(包括，例如，医学应用，飞行控制应用，工业过程应用，燃烧控制应用，气候监测应用，以及许多其他应用)中，传感器通常用于感测各种的参数。一些应用中，用户通常期望提高的传感器分辨率，从而分辨更小的传感器信号和/或控制这样的传感器的动态范围。

发明内容

本发明通常涉及传感器，并且更具体地，涉及用于提高所述传感器在使用期间的分辨率的方法和设备。在一实例中，可以使用两个测量过程。第一测量可以用于在手边跨传感器大或满量程(例如，0-5VDC)进行有效测量，并且可以用于识别传感器当前工作点(例如，3.5VDC输出)。第二测量可以用于跨传感器的子量程进行测量，其中所述子量程包含在第一测量期间确定的传感器当前工作点(例如，对于当前工作点3.5VDC，跨子量程3.0-4.0VDC)。在第二测量期间放大器的增益可以更高，这可以产生更高分辨率的测量信号。为了有助于防止放大器超出量程，第一测量可用于确定适当的偏移，所述偏移可以应用于放大器，从而使得放大器的输入偏移以对应于包含传感器当前工作点的期望的子量程。在某些情况下，第一测量和第二测量的结果可以合并在一起从而提供来自传感器的实际上更高分辨率的测量信号。某些情况下，这可以允许在仍能获得较好结果的情况下，使用更小以及/或者更廉价的传感器。

某些情况下，模拟传感器输出信号可以从传感器接收。在第一测量期间，模拟传感器输出信号可由使用第一增益的放大器放大，从而产生较低分辨率的放大模拟传感器输出信号。为了有助于防止在第二测量期间放大器超出量程，可以使用与较低分辨率的放大器模拟传感器输出信号相关的量度，从而确定偏移值，并且在第二测量期间将所述偏移值应用于模拟传感器输出信号，结果得到偏移的模拟传感器输出信号。在第二测量期间，可以使用比第一增益高的第二增益将偏移的模拟传感器输出信号进行放大，从而产生更高分辨率的模拟传感器输出信号。

某些情况下，所述较低分辨率放大模拟传感器输出信号可转换为较低分辨率数字传感器输出信号，并且被存储在存储器中。同样地，所述更高分辨率模拟传感器输出信号可转换成更高分辨率数字传感器输出信号，并且被存储在该存储器中。复合数字传感器输出信号可使用所述较低分辨率的数字传感器输出信号以及所述更高分辨率的数字传感器输出信号进行计算。

示例性的装置可以包括可变增益的放大器块，其具有两个或更多个增益设定。所述放大器块可以接收来自传感器的模拟传感器输出信号。偏移块当被指令来如此做时可选择地将偏移应用于模拟传感器输出信号。控制器可以与放大块以及偏移块耦合。控制器可以引起放大器块使用第一增益设定对模拟传感器输出信号进行放大，从而产生较低分辨率的模拟传感器输出信号。控制器可使用与较低分辨率的模拟传感器输出信号相关的量度来确定偏移值，并且可以指令偏移块将所述确定的偏移值应用于模拟传感器输出信号，从而产生偏移的模拟传感器输出信号。此后控制器可以使得放大器块使用比第一增益设定高的第二增益设定对偏移的模拟传感器输出信号进行放大，从而产生更高分辨率的模拟传感器输出信号。

提供前述发明内容以有助于对本公开的一些特征的理解，但是并不意图于作为全面的说明。通过将整个说明书，权利要求，附图和摘要作为一个整体可以获得对本公开的全面理解。

附图说明

考虑本公开的各种实施例的下述说明以及附图，能够更完整的理解本公开，其中：

图1为示例性装置的原理框图，所述装置用于处理来自传感器的模拟传感器输出信号；

图2为示例性可变增益放大器块的原理框图；

图3示出根据用于处理模拟传感器输出信号的示例性方法的第一测量和第二测量；

图4是示出用于处理模拟传感器输出信号的示例性方法的流程图；

图5是示出用于处理模拟传感器输出信号的另外的示例性方法的流程图；以及

图6是示出用于处理模拟传感器输出信号的示例性方法的流程图。

尽管本公开可修改为各种变型和替换形式，但其细节已经采用附图中实例的方式来示出，并且将进行详细的描述。然而应当理解，意图并不是将本公开限于此处描述的特定示例性实施例。相反，意图是覆盖落入本公开的精神和范围之内的所有的变型、等价形式以及替换形式。

具体实施方式