[发明专利]用于校准至少一个传感器的方法

说明书

本发明涉及一种用于校准至少一个传感器的方法，在用于校准至少一个传感器的方法中，其中该传感器具有至少一个具有至少一个电极的压电元件，并且其中至少一个电极被构造为测量电极，根据本发明规定：将激励电压施加到压电元件的至少一个另外的被构造为校准电极的电极上，以用于产生压电元件的机械变形，利用至少一个测量电极检测由压电元件的变形所引起的电压，并且比较施加的激励电压和检测的电压。

技术领域

本发明涉及一种用于校准至少一个传感器的方法，其中该传感器具有至少一个具有至少一个电极的压电元件，并且其中至少一个电极构造为测量电极。 此外，本发明涉及一种用于利用至少一个压电元件来检测至少一个固体声信号的传感器装置，其中压电元件具有至少一个构造为测量电极的电极。

背景技术

带有压电元件的传感器装置被用于各种应用中。例如，在待监测的对象上传播的固体声信号可以通过具有压电元件的传感器来检测。在这种情况下，检测例如由固体声振荡引起的压电元件的变形。为此，压电元件具有测量电极和对应电极。通过压电元件的变形产生电压，该电压由测量电极相对于在此用作接地电极的对应电极来检测。为了精确分析由压电元件的变形引起的电压，需要压电元件的尽可能恒定的压电系数。压电系数可以取决于压电元件的温度和极化程度。

发明内容

本发明所基于的目的是提出一种方法，利用该方法可以对具有压电元件的传感器进行校准。

该目的的解决方案利用具有权利要求1的特征的方法，以及利用具有专利权利要求10的特征的传感器装置来实现。有利的设计方案和扩展方案在从属权利要求中说明。

在用于校准至少一个传感器的方法中，其中该传感器具有至少一个具有至少一个电极的压电元件，并且其中至少一个电极构造为测量电极，根据本发明规定，在压电元件的至少一个另外的构造为校准电极的电极上，施加激励电压以用于产生压电元件的机械变形，使得利用至少一个测量电极检测由压电元件的变形所引起的电压，使得所施加的激励电压和所检测的电压进行比较，并且计算在校准电极与测量电极之间形成的电场，并且电场的计算进入到校准因子的计算中。

具有压电元件的传感器具有至少一个电极，其中电极被构造为测量电极。测量电极与接地电极或对应电极相关联，相对于该接地电极或对应电极测量基于压电效应由压电元件的变形引起的电压。除了测量电极和接地电极之外，传感器还具有另一个构造为校准电极的电极。电压被施加到校准电极上，其中该电压形成在对应电极和校准电极之间。由于施加到校准电极上的电压，由于压电效应而发生压电元件的变形。通过压电元件的变形导致可用测量电极相对于对应电极测量的电压。因此可以通过比较施加到校准元件上的电压和由测量电极检测到的电压来评估所使用的压电元件的质量。在理想情况下，检测到的电压对应于施加的电压。压电元件的质量可以通过压电系数来描述，该压电系数可以取决于压电元件的极化程度和温度。例如由于老化而变小的压电系数会导致由于向校准电极施加电压所致的较小的变形。因此，仅仅较低的压电电压也会由变形引起，该变形可以通过测量电极来检测。因此，从施加的电压和测量的电压中，可以计算校准因子，该校准因子可以进入到通过测量电极所检测的数据的分析中。因此，通过校准因子可调整分析中的老化效应。在校准电极和测量电极之间可以建立电场。通过所建立的电场可以影响在压电元件上产生的电压的测量。校准电极和测量电极之间的电场的计算因此进入到校准因子的计算中。

在方法的一种扩展方案中，压电元件的变形是压电元件的收缩，特别是横向收缩。当将电压施加到压电元件的校准电极上时，可能发生压电元件的变形，特别是收紧，即收缩。收缩尤其可以是横向收缩。

在方法的一种扩展方案中，确定检测到的电压信号的电压幅度。借助测量电极检测到的电压的幅度取决于压电元件的变形的强度。通过检测由测量电极检测到的电压的电压幅度并且通过施加到校准电极上的电压的已知电压幅度，可以计算校准因子。