提高传感器有效分辨率的方法及其装置制造方法及图纸

公开了一种用于提高传感器分辨率的方法及装置。在一实例中，使用了两个测量过程。第一测量用于跨传感器的满量程进行有效测量。所述第一测量可识别传感器当前工作点。之后可以做出第二测量以跨所述传感器的子量程进行有效测量，所述子量程包含传感器当前工作点。在第二测量期间可以提高所述放大器的增益，从而产生更高分辨率的测量。某些情况下，所述第一测量可以用于确定适当的偏移，所述偏移可以被应用以便将所述放大器标定至包含传感器当前工作点的期望子量程内。某些情况下，两个测量可共同使用从而计算出实际上更高分辨率的测量信号。某些情况下，这使得在仍能获得较好结果的情况下，允许使用更小以及/或者更廉价的传感器。

【技术实现步骤摘要】
提高传感器有效分辨率的方法及其装置
本专利技术通常涉及传感器，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。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术通常涉及传感器，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
技术实现思路
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。具体实施方式以下具体实施方式应当参考附图进行阅读，自始至终的几个附图内，类似的参考标记指示类似的元件。具体实施方式和附图示出若干实例，其意思是对所要求权利的公开的示例性说明。图1为示例性装置10的原理框图，所述装置用于处理传感器14的模拟传感器输出信号12。在示例性实施例中，传感器14可为任意适当的传感器，例如压力传感器，流量传感器，磁接近传感器，加速度计，陀螺仪或任何其他适合的传感器。图1中所示的示例性传感器14包括四个以全惠斯通电桥配置连接的感测电阻器R1-R4，其提供差动模拟传感器输出信号12。然而，这仅仅是一个实例传感器配置，可以构想的是可以按照期望使用任意适当的传感器类型和/或传感器配置。并且，可以构想的是，按照期望，传感器14可以产生差动或者单端模拟传感器输出信号。在图1的示例性实施例中，模拟传感器输出信号12被提供到多路器(MUX)16的“A”通道。MUX16的“B”通道示出为连接到温度传感器18的输出。操作期间，MUX16可以在“A”通道和“B”通道之间选择，并且可以将所选择的信号传送到预放大器20的输入。也就是说，在图1的示例性实施例中，当选择“B”通道时，MUX16可以将模拟传感器输出信号12传送到预放大器20，并且当选择“A”通道时，可以将温度传感器18的输出传送到预放大器20。MUX16可由控制器24进行控制。在图1的示例性实施例中，预放大器20可以放大通常具有相对较低增益(例如，增益为1)的模拟传感器输出信号12。这有助于将传感器14与下游电路进行隔离。应当理解的是，MUX16，预放大器20和温度传感器18均为可选的，并不是要求的。并且，在一些实例中，可以包括其他电路，例如调整电路(未示出)，其能够在将信号提供到可变增益放大器30之前至少在一定程度上对模拟传感器输出信号12进行调整。例如，可以包括调整电路，这有助于补偿模拟传感器输出信号12的非线性或者其他非期望特性。模拟传感器输出信号12(有时在传送通过MUX16和/或预放大器20后)可以提供给偏移块22。在示例性实施例中，偏移块22可以由控制器24的偏移控制块40控制。当偏移块22受到偏移控制块40的指令时，其能够将被控电压偏移添加到模拟传感器输出信号上，从而产生偏移模拟传感器输出信号28。在一个实例中，偏移块22可以通过求和元件26添加(或减少)电压而将提供给偏移块22的模拟传感器输出信号的电压移位，产生偏移模拟传感器输出信号28。在一些情况下，偏移控制块40可将模拟传感器输出信号移位0伏或者一些其他期望的电压。在图1的示例性实施例中，偏移模拟传感器输出信号28被提供到可变增益放大器30。可变增益放大器30的增益可以由控制器24的增益控制块42进行控制。可以预期可变增益放大器30可以允许控制器24沿着一系列增益值变动增益，或者可以仅允许离散增益设定。可变增益放大器30仅允许离散增益设定的示例性实施例如图2所示。在示例性实施例中，多个放大器50a-50C中每一个都将其输入本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于处理来自传感器(14)的模拟传感器输出信号(12)的装置，包括：放大器块(30)，所述放大器块(30)具有两个或更多的增益设定，所述放大器块(30)接收来自传感器(14)的模拟传感器输出信号(12)；偏移块(22)，用于当被指令如此做时，选择性地将偏移应用于模拟传感器输出信号(12)；以及控制器(24)，与放大器块(30)和偏移块(22)耦合，控制器(24)使得放大器块(30)使用第一增益设定对模拟传感器输出信号(12)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(24)使用与该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，控制器(24)指令偏移块(22)以将确定的偏移值应用于模拟传感器输出信号，产生偏移模拟传感器输出信号，此后控制器(24)使得放大器块(30)使用比第一增益设定高的第二增益设定对偏移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。

【技术特征摘要】
2011.05.09 US 13/103,9131.一种用于处理来自传感器（14）的模拟传感器输出信号（12）的装置，包括：放大器块（30），所述放大器块（30）具有两个或更多的增益设定，所述放大器块（30）接收来自传感器（14）的模拟传感器输出信号（12）；偏移块（22），用于当被指令选择性地将偏移应用于模拟传感器输出信号（12）时，选择性地将所述偏移应用于所述模拟传感器输出信号（12）；以及控制器（24），与放大器块（30）和偏移块（22）耦合，控制器（24）使得放大器块（30）使用第一增益设定对模拟传感器输出信号（12）进行放大，从而产生具有传感器（14）的第一量程上的分辨率的模拟传感器输出信号，控制器（24）使用与该模拟传感器输出信号相关的量度来确定偏移值，控制器（24）指令偏移块（22）以将确定的偏移值应用于模拟传感器输出信号，产生偏移模拟传感器输出信号，此后控制器（24）使得放大器块（30）使用比第一增益设定高的第二增益设定对偏移模拟传感器输出信号进行放大，从而产生具有比所述模拟传感器输出信号的分辨率更高的分辨率的传感器（14）的第二量程上的更高分辨率的模拟传感器输出信号，其中第二量程是第一量程的子集。2.根据权利要求1所述的装置，进一步包括：模数转换器（60）；其中所述模数转换器（60）将所述模拟传感器输出信号转换为数字传感器输出信号，并且所述控制器（24）将所述数字传感器输出信号存储到所述控制器中的存储器（62）中，所述控制器（24）进一步使用存储在所述存储器（62）中的所述数字传感器输出信号来确定偏移值。3.根据权利要求2所述的装置，其中：所述模数转换器（60）将所述更高分辨率的模拟传感器输出信号转换为更高分辨率的数字传感器输出信号，并且...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·罗兹戈，R·琼斯，L·F·里克斯，
申请(专利权)人：霍尼韦尔国际公司，
类型：发明
国别省市：