[发明专利]具有补偿的力传感器

说明书

本发明的各方面指向力传感器。可根据一个或多个实施方式实现地，一种装置包括具有谐振频率的力响应元件，以及补偿力响应元件的变化的电路。力响应元件响应于所施加的力、依照对波动敏感的弹簧系数来移动。该补偿电路基于温度确定力响应元件在谐振频率上的布朗运动，并基于所确定的布朗运动及力响应元件的移动而生成输出。该输出指示施加到该装置上的力。

技术领域

本发明的各实施方式指向力传感及传感器。

背景技术

各种传感器，例如压力传感器、加速度计、陀螺仪和麦克风，通过检测机械结构的位移来测量外力。该结构的位移被转换为外部信号。然而，传感器和位移检测器的差别可能随时间而变化。例如，精确地知道传感器的弹簧系数k，可以便利于精确的力测量。例如，由于环境条件如温度、压力、热膨胀及它们对于弹簧系数的影响的变化，该常数在运行期间可能发生变化。由于材料和传感器属性的永久(不可逆)变化，与老化、退化、疲劳、污染、阈值电压漂移、电荷以及传感器的其他机械和电子的变化，该弹簧系数也可能发生变化。制造工艺的差异也可能导致弹簧系数的差异。

由于包括以上所述的这些影响传感器运行的变化，校准对于保证传感器精度而言是重要的。校准通常涉及使用一个已知值的参考力。然而，对于各类应用来说，产生一个恒定的参考力是困难的。例如，由于例如间隔差异(如由于温度、压力或者疲劳)、电荷累积和电压漂移的效应，静电力可能显著地漂移。

这些和其他方面对于各类应用的传感器及其实现而言产生了挑战。

发明内容

各示例的实施方式指向传感器及其实现。

根据本发明的示例的实施方式，一种装置包括力响应元件，其展示一谐振频率，并响应于所施加的力而根据对波动敏感的弹簧系数来移动。补偿/校准类型的电路基于温度而确定力响应元件在谐振频率下的布朗运动。一个输出被生成，其基于所确定的布朗运动以及力响应元件的移动，并反映施加到该装置上的力。

各种其他实施方式指向与以上所述相一致的方法。提供一种力响应元件，其具有谐振频率，响应于所施加的力、依照对波动敏感的弹簧系数而移动。基于温度而确定力响应元件在谐振频率下的布朗运动。一个输出被生成，其基于所确定的布朗运动以及力响应元件的移动，并提供施加到该装置上的力的指示。

以上的讨论/概要并不应视为描述了本发明的每一种实施方式或所有实施例。以下的附图和描述同样示出了各种实施方式。

附图说明

以下将结合附图对于本发明的实施方式进行进一步详细地描述，其中：

图1所示的是根据一种示例的实施方式的传感器装置；

图2所示的是根据另一示例的实施方式的传感器装置；

图3示出根据本发明另一示例的实施方式的用在传感器应用中的传感器-频率特性曲线；以及

图4所示的是根据本发明另一种示例的实施方式的传感器装置。

以下将通过附图中示例的说明详细阐述本发明的细节，本发明亦可适用各种变通与修饰。应当理解的是，本发明不局限于所描述的特定实施方式。对于所属领域的技术人员而言，在不背离本发明的权利要求的范畴内可以作出多种具体变化，均应包含在本发明的范围内。此外，本申请全文中所指的“示例”仅为表述之用，非为限制。

具体实施方式

本发明的各方面可以适用于多种不同类型的设备、系统和方法，其涉及到使用布朗噪声的传感器应用，例如使用布朗噪声作为基准用于校准机械传感器。本发明的多个方面可以通过上下文所描述的种种示例展示，本发明并不限于所述的示例。