[发明专利]具有补偿的力传感器

权利要求书

1.一种传感器装置，其特征在于，包括：

力响应元件，具有谐振频率，配置和布置为响应于所施加的力、依照对波动敏感的弹簧系数而移动；以及

电路，配置和布置为基于温度确定力响应元件在谐振频率处的布朗运动，以及基于所确定的布朗运动和力响应元件的移动而生成输出，所述输出指示施加到所述装置上的力；

其中所述力响应元件配置和布置为提供电压输出，所述电压输出表征所施加的力，并基于所施加的力和弹簧系数的波动而变化；以及

所述电路包括温度传感器，包括电容、电阻和电压源中至少一个的参考电路，以及频谱分析仪，所述频谱分析仪具有固定的振幅和频率范围，所述电路配置和布置为

使用所述电容、电阻和电压源中的至少一个来检测力响应元件的位移；

基于频谱分析仪的输出而测算布朗运动噪声，所述频谱分析仪的输出指示所述电压输出的谐振中基于布朗运动的峰值；

使用所述测算的布朗运动噪声以及所述温度传感器检测的温度，来确定弹簧系数的值；以及

基于所确定的弹簧系数的值以及所检测的位移，通过确定施加到力响应元件上的压力，来产生所述电路的输出。

2.如权利要求1所述的传感器装置，其特征在于：电路配置和布置为检测力响应元件的移动，使用所确定的布朗运动来确定弹簧系数的值的变化，以及使用所确定的值的变化来生成输出，以将检测到的力响应元件的移动与施加到装置上的力相对应。

3.如权利要求2所述的传感器装置，其特征在于：所述电路配置和布置为使用力响应元件的移动模型来生成所述输出，该模型是基于力响应元件的特性的，包括：质量、温度、阻尼、谐振频率以及弹簧系数。

4.如在先任一权利要求所述的传感器装置，其特征在于：所述电路包括频谱分析仪，配置和布置为在力响应元件的谐振中检测基于布朗运动的峰值，所述电路配置和布置为在一个频率范围上积分所述峰值，以及使用所述积分的结果来确定所述力响应元件在谐振频率处的布朗运动。

5.如权利要求1所述的传感器装置，其特征在于：所述参考电路提供包括固定的电容、电阻和电压中的至少一个的值。

6.如权利要求5所述的传感器装置，其特征在于：参考电路用描述所述固定的电容、电阻和电压中的至少一个的值与环境参数的模型来配置和布置，以及配置和布置为使用所述模型来生成所述固定的电容、电阻和电压中的至少一个的值。

7.如权利要求1所述的传感器装置，其特征在于：所述电路配置和布置为通过在一频率范围内过滤噪声而确定布朗运动，以及基于经所述过滤的输出而确定布朗运动的均方幅度；所述频率范围包括来自表征力响应元件的移动的输出的谐振频率。

8.如权利要求1所述的传感器装置，其特征在于：所述电路配置和布置为基于电压频谱中的频率峰值，通过经由反馈来增加电压频谱中的布朗运动分量，来确定布朗运动，所述电压频谱相应于力响应元件的移动。

9.如权利要求1所述的传感器装置，其特征在于：所述电路配置和布置为生成表征力响应元件的位移的位移输出；以及使用所述表征的位移来表征力响应元件的移动。

10.如权利要求1所述的传感器装置，其特征在于：所述力响应元件配置和布置为提供响应于压力而变化的电压输出；以及所述电路配置和布置为通过基于布朗运动而确定弹簧系数、以及通过使用所述弹簧系数和力响应元件的移动来确定施加到力响应元件上的压力的大小，来生成所述输出。