用于微机械测量加速度的方法和微机械加速度传感器的制作方法

专利名称：用于微机械测量加速度的方法和微机械加速度传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于测量加速度的测量设备，并且更特定地涉及微机械 加速度传感器。本发明设法提供用于微机械测量加速度的改进的方法， 以及适用于小尺寸的微机械加速度传感器解决方案并且特别适用于相 对于数个轴线测量的小尺寸的微机械加速度传感器解决方案的微机械 加速度传感器。
背景技术：
已经证实基于微机械加速度传感器的测量原则上是测量加速度的 简单的和可靠的方式。在微机械加速度传感器的情况中，测量基于例如电容测量。表面之间的电容，即电荷的存+者容量，取决于表面的表面积 和表面之间的距离。基于诸如电容测量的微机械加速度传感器的测量甚 至能够与特别小的加速度测量区域一起使用。小尺寸的微机械加速度传感器经常用于特別关键的应用场所，诸如例如，用于汽车工业中的ABS和ESP系统(ABS,防抱死制动系统； ESP，电子稳定程序)。为此，确保在启动时以及在持续使用中电容加 速度传感器正常工作极其重要。在要求高的应用场所，希望知道在工厂 校准之后超过加速度传感器的功能的设备规格的全部偏差。这些偏差的 类型可以为偏移偏差、灵敏度偏差或物理性损坏等。当前已知根据已知技术的相对于数个轴线测量的 一 些微机械加速 度传感器解决方案。例如，芬兰专利申请出版物FI 20030206和FI 20030207描述了根据已知技术的相对于数个轴线测量的电容加速度传 感器解决方案。在根据已知技术的加速度传感器解决方案中，缺点为在启动时以及 在持续使用中观测传感器的功能的可靠性。在根据已知技术的加速度传 感器解决方案中，可以使用已知的自测试装置，其中，加速度传感器承 受高电压。高电压导致测量电极和传感器的块之间的静电力，导致弹簧 弯曲和块移动，这改变传感器的电容，这能够使用ASIC (ASIC,特定用途集成电路)测量。使用上述自测试装置不能测量由于时间或温度造成的偏移偏差或 灵敏度偏差。另外，在自测试期间必须中断加速度测量。在根据已知技术的微机械加速度传感器解决方案和它们的自测试 方法中，缺点为在使用的电路结构中执行高电压零件，这在涉及加速度 传感器的电路技术的设计和实现中产生许多缺点。在对微机械加速度传感器的要求高的应用场所，对于比之前的解决 方案的功能的可靠性更强、特别适用于在相对于数个轴线测量的小尺寸 的微机械加速度传感器解决方案中可靠地测量加速度的微机械加速度 传感器的需要明显地增长。发明内容本发明的目的为用于执行微机械加速度传感器的连续的自测试的 改进的方法以及改进的微机械加速度传感器。使用本发明，能够在持续 使用中监测微机械加速度传感器的功能的可靠性，并且本发明特别适用 于相对于数个轴线测量的小尺寸的微机械加速度传感器解决方案。根据本发明的第 一特征，提供用于使用通过微机械加速度传感器在 传感器处导向到三维的方向的传感器测量区域上的加速度的值测量加 速度的方法，该加速度传感器包括至少四个在不同的测量方向测量的传 感器测量设备的单元，其中，四个向量描述传感器测量设备的测量方向， 没有三个向量属于相同的水平，使得在该方法中，在启动和/或操作期间 执行加速度传感器的连续的自测试，使得-为作为传感器测量设备的测量结果获得的加速度3,、 52、 53、 给定乘数A、 A、 &、 .../t ，使得当传感器正确地工作时，表达式 + A252 + <53 +... + 、《的j直计算为5 ，-通过传感器测量i殳备给定的加速度5,、 32、 53、 ...5 以给定的间隔 测量，-计算表达式A,5, + + A353 +... + 、5 的^f直，-比较所述表达式的值与预先确定的阈值，并且-如果所述表达式的值从值5偏差超过所述预先确定的阈值，给出 错误消息。优选地，通过所述四个向量描述的传感器测量设备的所述四个测量方向选择为使得地球重力具有影响所述四个测量方向中的每个的主要 分量。优选地，在不同方向测量的传感器测量设备的测量方向对称地选 择，使得作为在四个不同的方向测量的传感器测量设备的测量结果获得的加速度能够表达为如下等式 5, = c 5r + c. 5'-并且使得为作为传感器测量设备的测量结果获得的加速度^、 S2、 ^ 和54给定乘数&、 &、 A:;和&, ^^寻^ = & = 1并且& = 、=-1。优选地，使用纯量值执行所述向量表达式的计算。优选地，当m个 所述表达式的值从值5的偏差大于所述预先确定的阈值发生时，给出错 误消息。根据本发明的第二特征，提供用于使用通过微机械加速度传感器在 传感器处导向到三维的方向的传感器测量区域上的加速度的值测量加 速度的方法，该加速度传感器包括至少四个在不同的测量方向测量的传 感器测量设备的单元，其中，四个向量描述传感器测量设备的测量方向， 没有三个向量属于相同的水平，使得在该方法中，在启动和/或操作期间 执行加速度传感器的连续的自测试，使得-为作为传感器测量设备的测量结果获得的加速度g、 *、 53、 的对应的纯量值a、 "2、 a、 ...a"给定乘数《、&、 *3、使得当传 感器正确地工作时，表达式yt,a,+ 、a2 + ^。3十…+ 、an的值计算为0,-通过传感器测量设备给定的加速度5,、 52、 53、…4的纯量值q、*、 a、 ...a以给定的间隔测量，-计算表达式+ a2 + +... + 、a 的值，-比较所述表达式的值与预先确定的阈值，并且-如果所述表达式的值从值O偏差超过所述预先确定的阈值，给出 错误消息。优选地，通过所述四个向量描述的传感器测量iS:备的所迷四个测量 方向选择为使得地球重力具有影响所述四个测量方向中的每个的主要 分量。优选地，当m个所述表达式的值从值O的偏差大于所述预先确定的 阈值发生时，给出错误消息。根据本发明的第三特征，提供用于使用通过微机械加速度传感器在 传感器处导向到三维的方向的传感器测量区域上的加速度的值测量加 速度的方法，该加速度传感器包括至少四个在不同的测量方向测量的传 感器测量设备的单元，其中，四个向量描述传感器测量设备的测量方向， 没有三个向量属于相同的水平，使得在该方法中，在启动和/或操作期间在线性的或线性化的测量中执行加速度传感器的连续的自测试，使得 -为对应作为传感器测量设备的测量结果获得的加速度的纯量值"、a, 、 a" ... ^ 的信号级 、、、.S'2 、 & 、...、给定乘数& 、 < 、 A; 、 . J ，使得当传感器正确地工作时，求和表达式|>,,"。的值计算为0,-通过传感器测量设备给定的信号级V s2、 s3、... 以给定的间隔测量，-计算求和表达式l;^,—夂。的值，-比较所述求和表达式的值与预先确定的阈值，并且 -如果所述求和表达式的值从值o偏差超过所述预先确定的阈值， 给出错误消息。优选地，通过所述四个向量描述的传感器测量设备的所述四个测量 方向选择为使得地球重力具有影响所述四个测量方向中的每个的主要分量。优选地，当m个所述表达式的值从值0的偏差大于所迷预先确定的 阈值发生时，给出错误消息。根据本发明的第四特征，提供用于使用通过微机械加速度传感器在 传感器处导向到二维的方向的传感器测量区域上的加速度的值测量加 速度的方法，该加速度传感器包括至少三个在不同的测量方向测量的传 感器测量设备的单元，其中，三个向量描迷传感器测量设备的测量方向， 没有两个向量处于相同的方向，使得在该方法中，在启动和/或操作期间 执行加速度传感器的连续的自测试，使得-为作为传感器测量设备的测量结果获得的加速度《、^、 ，."7 给 定乘数& "2 、...、，使得当传感器正确地工作时，表达式+ + + 的值计算为5，-通过传感器测量设备给定的加速度《、52、 ...5 以给定的间隔测量，-计算表达式A5, + ^52 +…+ ^《的值，-比较所述表达式的值与预先确定的阈值，并且-如果所述表达式的值从值5偏差超过所述预先确定的阈值，给出 错误消息。优选地，通过所述三个向量描述的传感器测量设备的所述三个测量 方向选择为使得地球重力具有影响所述三个测量方向中的每个的主要 分量。优选地，在不同方向测量的传感器测量i殳备的测量方向对称地选 择，使得作为在四个不同的方向测量的传感器测量设备的测量结果获得 的加速度能够表达为如下等式<formula>formula see original document page 18</formula> ,并且使得为作为传感器测量设备的测量结果获得的加速度g、 5:、 ^和&给定乘数A、 &、 ^和&, 4吏得4 = &2=&=^4=1。优选地，使用纯量值执行所述向量表达式的计算。优选地，当m个 所述表达式的值从值5的偏差大于所述预先确定的阈值发生时，给出错 误消息。根据本发明的笫五特征，提供用于使用通过微机械加速度传感器在 传感器处导向到二维的方向的传感器测量区域上的加速度的值测量加 速度的方法，该加速度传感器包括至少三个在不同的测量方向测量的传 感器测量设备的单元，其中，三个向量描述传感器测量设备的测量方向， 没有两个向量处于相同的方向，使得在该方法中，在启动和/或操作期间 执行加速度传感器的连续的自测试，使得-为作为传感器测量设备的测量结果获得的加速度5,、 52、...《的 纯量值",、":、...A给定乘数A、 A:、使得当传感器正确地工作时， 表达式A"^ + 、仏_ +.. 十*A的4直计算为0,-通过传感器测量设备给定的加速度5,、 52、...《的纯量值"。 "2、...",，以给定的间隔测量，-计算表达式<formula>formula see original document page 19</formula>的值， -比较所述表达式的值与预先确定的阈值，并且 -如果所述表达式的值从值O偏差超过所述预先确定的阈值，给出 错误消息。优选地，通过所述三个向量描述的传感器测量设备的所述三个测量 方向选择为使得地球重力具有影响所述三个测量方向中的每个的主要 分量。优选地，当m个所迷表达式的值从值0的偏差大于所述预先确定的 阈值发生时，给出错误消息。根据本发明的第六特征，提供用于使用通过微机械加速度传感器在传感器处导向到二维的方向的传感器测量区域上的加速度的值测量加速度的方法，该加速度传感器包括至少三个在不同的测量方向测量的传感器测量设备的单元，其中，三个向量描述传感器测量设备的测量方向，没有两个向量处于相同的方向，使得在该方法中，在启动和/或操作期间在线性的或线性化的测量中执行加速度传感器的连续的自测试，使得-为对应作为传感器测量设备的测量结果获得的加速度的纯量值 a'、 a2、 ...A的信号级A、 ，V…&给定乘数A、 &、使得当传感器正确地工作时，求和表达式玄&-^。的值计算为0,-通过传感器测量设备给定的信号级^、A、 ...^以给定的间隔测量， -计算求和表达式力&,4。的值，-比较所述求和表达式的值与预先确定的阈值，并且 -如果所述求和等式的值从值O偏差超过所迷预先确定的阈值，给 出错误消息。优选地，通过所述三个向量描迷的传感器测量设备的所迷三个测量 方向选择为使得地球重力具有影响所述三个测量方向中的每个的主要 分量。优选地，当m个所述求和表达式的值从值0的偏差大于所述预先确 定的阈值发生时，给出错误消息。根据本发明的第七特征，提供用于使用在传感器处导向到三維的方 向的传感器测量区域上的加速度的值测量加速度的微机械加速度传感 器，该加速度传感器包括至少四个在不同的测量方向测量的传感器测量设备的单元，其中，四个向量描述传感器测量设备的测量方向，没有三 个向量属于相同的水平，使得该加速度传感器包括用于在启动和/或操作 期间执行连续的自测试的装置，这些装置包括传感器测量块、传感器自 测试块、传感器比较块和报警块，使得-传感器测量块包括用于使用传感器测量设备以给定的间隔测量导 向到数个不同的方向的加速度并且用于将作为测量结果获得的加速度 的值4、 &、 53、...《提供给传感器自测试块的装置，-传感器自测试块包括用于将乘数&、 &、 &、...、提供给作为传感 器测量设备的测量结果获得的加速度《、52、 53、...《使得当传感器正 确地工作时表达式^5, + + +... + 、《的^直计算为5的装置，-传感器自测试块还包括用于对于作为传感器测量设备的测量结果 获得的且以给定的间隔测量的加速度5,、 52、 ^、...《计算表达式 )^ , + /^2+/^3十...+ /^ 的值的装置，和用于将所迷表达式的值提供给传感 器比较块的装置，-传感器比4交块包括用于比较所述表达式M, + *A + *35, +... + 的 值与给定的预先确定的阈值的装置，并且-传感器比较块还包括用于如果所述表达式的值从值5偏差超过所 述预先确定的阈值则将错误消息提供给报警块的装置。优选地，通过所述四个向量描迷的传感器测量设备的所述四个测量 方向选择为使得地球重力具有影响所述四个测量方向中的每个的主要 分量。优选地，在不同测量方向测量的传感器测量i殳备的测量方向对称地 选择，使得作为在四个不同的方向测量的传感器测量设备的测量结杲获 得的加速度能够表达为如下等式^ 二 C ' 5、. + C'' (5:3， 二 c'-《，+ c' 5， 5〕 二 一c'.《■ + c' 5_ 34 二 一c: 《.+ d ,并且使得为作为传感器测量设备的测量结果获得的加速度^、 ^ 、 5;和5,纟会定乘数A、 &、 ^和&, 4吏得*,-/^=1并且^ = 、=-1。优选地，使用纯量值执行所述向量表达式的计算。优选地，当m个 所述表达式的值从值5的偏差大于所述预先确定的阈值发生时，给出错误消息。优选地，传感器比较块连接到传感器自测试块。还优选地，传感器 测量块连接到传感器自测试块，还优选地，传感器报警块连接到传感器 比较块。根据本发明的第八特征，提供用于使用在传感器处导向到三维的方 向的传感器测量区域上的加速度的值测量加速度的微机械加速度传感 器，该加速度传感器包括至少四个在不同的测量方向测量的传感器测量 设备的单元，其中，四个向量描迷传感器测量设备的测量方向，没有三 个向量属于相同的水平，使得该加速度传感器包括用于在启动和/或操作 期间执行连续的自测试的装置，这些装置包括传感器测量块、传感器自 测试块、传感器比较块和报警块，使得-传感器测量块包括用于使用传感器测量设备以给定的间隔测量导 向到数个不同的方向的加速度并且用于将作为测量结果获得的加速度 5、52 、 53 … 《的纯量^f直a, 、 a2 、 "3 、 .. ■ a 提供纟会传感器自测i式》夹的装 置，-传感器自测试块包括用于将乘数/t,、 &、 &、…、提供给作为传感 器测量设备的测量结杲获得的加速度5,、 32、 53、…《的纯量值a,、 fl:、 "3、 ... " 使得当传感器正确地工作时表达式^7, + >^2 + /^3 + ...+、" 的值计 算为0的装置，-传感器自测试块还包括用于对于作为传感器测量设备的测量结果 获得的且以给定的间隔测量的加速度《、52、《、…《计算表达式 ^+^2 + ^^3 + ... + >^ 的值的装置，和用于将所述表达式的值提供给传感 器比较块的装置，-传感器比较块包括用于比较所述表达式Vi + + + .. + 的 值与给定的预先确定的阈值的装置，并且-传感器比较块还包括用于如果所迷表达式的值从值0偏差超过所 迷预先确定的阈值则将错误消息提供给报警块的装置。优选地，通过所述四个向量描述的传感器测量设备的所述四个测量 方向选择为使得地球重力具有影响所迷四个测量方向中的每个的主要 分量。优选地，当m个所述表达式的值从值0的偏差大于所述预先确定的 阈值发生时，给出错误消息。优选地，传感器比较块连接到传感器自测试块。还优选地，传感器 测量块连接到传感器自测试块。还优选地，传感器报警块连接到传感器 比较块。根据本发明的第九特征，提供用于使用在传感器处导向到三维的方 向的传感器测量区域上的加速度的值测量加速度的微机械加速度传感 器，该加速度传感器包括至少四个在不同的测量方向测量的传感器测量 设备的单元，其中，四个向量描述传感器测量设备的测量方向，没有三 个向量属于相同的水平，使得该加速度传感器包括用于在启动和/或操作 期间执行连续的自测试的装置，这些装置包括传感器测量块、传感器自 测试块、传感器比较块和报警块，使得-传感器测量块包括用于使用传感器测量设备以给定的间隔测量导 向到数个不同的方向的加速度并且用于将对应作为测量结果获得的加速度的纯量Hflf,、 A、 a3、 ...A的4言号级 提供给传感器自测试块的装置，-传感器自测试块包括用于将乘数^、 &、 &、…&提供给对应作为 传感器测量设备的测量结果获得的加速度的纯量值^、 "2、 "3、...",,的信号级^、 .、、 a、 ...&使得当传感器正确地工作时求和表达式1> 、的…i值计算为o的装置，-传感器自测试块还包括用于对于对应作为传感器测量设备的测量结果获得的且以给定的间隔测量的加速度的纯量值",、a2、 a、..."。的 信号级a、 .、、 5.3、….^计算求和表达式t^,-)t。的值的装置，和用于将间所述表达式的值提供给传感器比较块的装置，-传感器比较块包括用于比较所述求和表达式t/^,-A。的值与给定'，l的预先确定的阈值的装置，并且-传感器比较块还包括用于如果所述表达式的值从值0偏差超过所述预先确定的阈值则将错误消息提供给报警块的装置。优选地，通过所述四个向量描述的传感器测量设备的所迷四个测量 方向选择为使得地球重力具有影响所述四个测量方向中的每个的主要分量。优选地，当m个所迷表达式的值从值O的偏差大于所述预先确定的 阈值发生时，给出错误消息。优选地，传感器比较块连接到传感器自测试块。还优选地，传感器 测量块连接到传感器自测试块。还优选地，传感器报警块连接到传感器 比较块。根据本发明的第十特征，提供用于使用在传感器处导向到二维的方 向的传感器测量区域上的加速度的值测量加速度的微机械加速度传感 器，该加速度传感器包括至少三个在不同的测量方向测量的传感器测量 设备的单元，其中，三个向量描述传感器测量设备的测量方向，没有两 个向量处于相同的方向，使得该加速度传感器包括用于在启动和/或操作 期间执行连续的自测试的装置，这些装置包括传感器测量块、传感器自 测试块、传感器比较块和报警块，使得-传感器测量块包括用于使用传感器测量设备以给定的间隔测量导 向到数个不同的方向的加速度并且用于将作为测量结果获得的加速度 的值5、、 52、...《提供给传感器自测试块的装置，-传感器自测试块包括用于将乘数《、&、...、提供给作为传感器 测量设备的测量结果获得的加速度3,、 &、 ...3"使得当传感器正确地工 作时表达式^, + ^ 2 + ... + 、《的值计算为5的装置，-传感器自测试块还包括用于对于作为传感器测量设备的测量结果 获得的且以给定的间隔测量的加速度4 、 & 、...《计算表达式 一,+ 、52 +... + &5 的值的装置，和用于将所述表达式的值提供给传感器比 较块的装置，-传感器比较块包括用于比较所述表达式>^ + >^2十...+ 、《的值与 给定的预先确定的阈值的装置，并且-传感器比较块还包括用于如果所述表达式的值从值5偏差超过所 述预先确定的阈值则将错误消息提供给报警块的装置。优选地，通过所述三个向量描述的传感器测量设备的所述三个测量 方向选择为使得地球重力具有影响所述三个测量方向中的每个的主要 分量。优选地，在不同测量方向测量的传感器测量i殳备的测量方向对称地 选择，使得作为在四个不同的方向测量的传感器测量设备的测量结杲获得的加速度能够表达为如下等式<formula>formula see original document page 23</formula><formula>formula see original document page 23</formula>= -d 5、. ^ = -".,，，并且使得为作为传感器测量设备的测量结果获得的加速度^、 *、 g 和&给定乘数&、 &、 ^和&,、吏^^,^-^-、-l。优选地，使用纯量值执行所述向量表达式的计算。优选地，当m个 所述表达式的值从值5的偏差大于所述预先确定的阈值发生时，给出错 误消息。优选地，传感器比较块连接到传感器自测试块。还优选地，传感器 测量块连接到传感器自测试块。还优选地，传感器报警块连接到传感器 比较块。根据本发明的第十 一特征，提供用于使用在传感器处导向到二维的 方向的传感器测量区域上的加速度的值测量加速度的微机械加速度传 感器，该加速度传感器包括至少三个在不同的测量方向测量的传感器测 量设备的单元，其中，三个向量描述传感器测量设备的测量方向，没有 两个向量处于相同的方向，使得该加速度传感器包括用于在启动和/或操 作期间执行连续的自测试的装置，这些装置包括传感器测量块、传感器 自测试块、传感器比较块和报警块，使得-传感器测量块包括用于使用传感器测量设备以给定的间隔测量导 向到数个不同的方向的加速度并且用于将作为测量结杲获得的加速度5,、 32、...《的纯量值a,、 "2、 ...。 提供给传感器自测试块的装置，-传感器自测试块包括用于将乘数^、 &、...、提供给作为传感器 测量设备的测量结果获得的加速度5,、 52、...《的纯量值",、"2、 ..." 使 得当传感器正确地工作时表达式M,+ M2 +…+ 、A的值计算为0的装置，-传感器自测试块还包括用于对于作为传感器测量设备的测量结果 获得的且以给定的间隔测量的加速度5, 、 52 、 ...5,,计算表达式 V, + /t2"2 +... + 、" 的值的装置，和用于将所迷表达式的值提供给传感器比 较块的装置，-传感器比4支块包括用于比较所迷表达式—,+ ^"2 + .+ 的值与 给定的预先确定的阈值的装置，并且-传感器比较块还包括用于如果所述表达式的值从值0偏差起过所 述预先确定的阈值则将错误消息提供给报警块的装置。优选地，通过所述三个向量描述的传感器测量设备的所迷三个测量方向选择为使得地球重力具有影响所述三个测量方向中的每个的主要分量。优选地，当m个所述表达式的值从值0的偏差大于所述预先确定的 阈值发生时，给出错误消息。优选地，传感器比较块连接到传感器自测试块。还优选地，传感器 测量块连接到传感器自测试块。还优选地，传感器报警块连接到传感器 比较块。根据本发明的第十二特征，提供用于使用在传感器处导向到二维的 方向的传感器测量区域上的加速度的值测量加速度的微机械加速度传 感器，该加速度传感器包括至少三个在不同的测量方向测量的传感器测 量设备的单元，其中，三个向量描述传感器测量设备的测量方向，没有 两个向量处于相同的方向，使得该加速度传感器包括用于在启动和/或操 作期间执行连续的自测试的装置，这些装置包括传感器测量块、传感器 自测试块、传感器比较块和报警块，使得-传感器测量块包括用于使用传感器测量设备以给定的间隔测量导 向到数个不同的方向的加速度并且用于将对应作为测量结果获得的加 速度的纯量值o,、 。2、 ，..。 的信号级^、、、...气提供给传感器自测试块 的装置，-传感器自测试块包括用于将乘数^、 &、...、提供给对应作为传感器测量设备的测量结果获得的加速度的纯量值a, 、 "2 、 ... "n的信号级.v,、A、 ...&使得当传感器正确地工作时求和表达式^>,《-/t。的值计算为0 的装置，-传感器自测试块还包括用于对于对应作为传感器测量设备的测量 结果获得的且以给定的间隔测量的加速度的纯量值fl,、。:、...",，的信号级A、 ...、 计算求和表达式力&-、,的值的装置，和用于将所述表达式的值提供给传感器比较块的装置，-传感器比较块包括用于比较所述求和表达式-*u的值与给定的预先确定的阈值的装置，并且-传感器比较块还包括用于如果所述表达式的值从值0偏差超过所述预先确定的阈值则将错误消息提供给报警块的装置。优选地，通过所述三个向量描述的传感器测量设备的所迷三个测量方向选择为使得地球重力具有影响所述三个测量方向中的每个的主要 分量。优选地，当m个所述表达式的值从值O的偏差大于所述预先确定的 阈值发生时，给出错误消息。优选地，传感器比较块连接到传感器自测试块。还优选地，传感器 测量块连接到传感器自测试块。还优选地，传感器报警块连接到传感器 比较块。


接下来，作为示例参考附图1详细描述本发明及其优选的实施例， 附图1示出了根据本发明的微机械加速度传感器解决方案。
具体实施方式
使用在数个不同的方向测量的传感器测量设备执行根据本发明的 微机械加速度传感器解决方案。为了测量导向到三个维度的加速度，必 须有至少四个在数个不同的方向测量的这些传感器测量设备的单元。另 外，在此情况中，传感器测量设备的测量方向必须选择为使得在描述在 数个不同的方向测量的传感器测量设备的测量方向的向量中，四个向量 能够选择为使得这些四个向量中没有三个向量属于相同的水平。能够选择通过所迷四个向量描述的传感器测量设备的所迷四个测 量方向，使得地球重力具有影响所述四个测量方向中的每个的主要分 量。这意味着选择的四个测量方向都不垂直或几乎不垂直于地球重力。 由于地球重力影响所述四个测量方向中的每个，这增加了微机械加速度 传感器检测错误的能力。在传统的笛卡尔直角空间坐标系中，在x、 y和z方向的单位向量 为7、 .7和L在传感器测量设备的选择的方向获得的加速度5,可以分为 x、 y和z方向的分量，《& +或替代地使用x、 y和z方向的单位 向量7、 7禾口^"4葛述为5,=aY7 + a、J + ":/。选择的测量方向禾口 x、 y禾口 z方 向之间的角度能够选择为《,、 A和z,,其中，a,描述5,和《,之间的角度， 并且对应地，^描述3,和《,之间的角度，并且更进一步地，义描述A和&, 之间的角度。对应地，",描述测量方向的加速度向量5,的加速度的纯量 读数。在使用微机械加速度传感器用于测量导向到三个维度的加速度的根据本发明的方法中，当分为x、 y和z方向的分量时，作为在数个不同 的方向测量的传感器测量设备的测量结果获得的加速度能够描迷为如下等式^ ="cosa,./ cosy9|.乂 + "， cos义.f 32 二 cr2 cos a2. Z十cr2 cos A ■ 7 + a2 cos;if2. f 53 = a3 cos "3. / + a3 cos y 3. y + "3 cos义3 A3" = a" cos. / + a" cos j + a" cos. ^ 。因为预先选择传感器测量设备的测量方向，等式组的常数的值COS 、 cos a2 、 cos "3 、 …cos "rt 、 cos 、 cos A 、 cos / 3 、 ... cos A和COS石、COS J，、 cos义3 、 ... cosi 也在测量之前已知。另外，对于方向余弦应用向量《也可以表示为5,=",.《的形式，其中，",为向量5,的純量值， 并且对应地，z7,.为测量方向的单位向量，/7,使用方向佘弦表示为 g = cos o;, /' + cos A . _/ + cos义.A 。当加速度5 = a/ + aJ + 。J影响传感器时，测量结果向量5,的纯量值", 能够作为影响传感器的加速度向量5和测量方向的单位向量/7,的点积计算a,. = 5 - cosa,. + fly cos & + aE cos 。对应地，测量结果向量《能够作为影响传感器的加速度向量5在测量方向的投影计算A = (5*i ,)i f =(a, cosa,. 4^ cos卩,cosx,')' (cosa,- .f+& .7 + cosXi .《)在根据本发明的方法中，在启动和/或操作期间执行加速度传感器的 连续的自测试，使得为作为传感器测量设备的测量结果获得的加速度5,、 g、 53、…《给定乘数/t，、 &、 &、使得当传感器正确地工作时， 表达式+ + /r353 +... + <《的值计算为5 。在根据本发明的方法中，通过传感器测量设备给定的加速度^、 &、 5;、…《以给定的间隔测量，其后计算表达式y^ + y^2 + 、53 +…+ H的值。 比较表达式的值与所述给定的预先确定的阈值，并且如果所述表达式的 值从值5偏差超过所述预先确定的阈值，给出错误消息。通常，当m个 所述表达式的值从值5的偏差大于所述预先确定的阈值发生时，给出错误消息。在根据本发明的方法中，在实践中能够使用纯量值执行加速度的向量等式和向量表达式的计算。等式^5, +左252 + )^3 + ... + 、5>1 = 5能够替代地 写为等式+ yfc2a2 + *3a3 +... + =0。长口果4夺主力口速度向量5 = "/ + "tJ + "J 在每个测量方向的投影代入此等式，获得的等式为Z<formula>formula see original document page 28</formula>这必须使用任何主加速度5,的值执行，随后是用于求解乘数/t,的等式组<formula>formula see original document page 28</formula>如果测量方向选择为方向足够不同，能够得到乘数yt,。在根据本发 明的方法中，能够使用以此方法得到的乘数计算表达式<formula>formula see original document page 28</formula>的值并且将所述表达式的值与预先设定的阁值比较。通常，在加速度的线性的或线性化的测量中，加速度作为线性的信 号值测量，其中，每个加速度的纯量值",能够以接下来的方式从信号级 计算在根据本发明的方法中，替代基于加速度结果的等式 <formula>formula see original document page 28</formula>，能够使用基于信号值的等式<formula>formula see original document page 28</formula>如果将对应来自之前求解的等式的加速度测量结杲以及在每个测 量方向的主加速度向量<formula>formula see original document page 28</formula>的测量结果向量3,的纯量值",的信号值<formula>formula see original document page 28</formula>代入此等式，获得的等式为<formula>formula see original document page 28</formula>这必须使用任何主加速度5,的值执行，随后是用于求解乘数a的等式组<formula>formula see original document page 29</formula>常数&描迷整个传感器装置的偏移常数，常数A。能够用于允许例如 考虑传感器的零点的校准误差以及通过湿度或温度的变化导致的在测量事件上的影响。常数&、 ^和^描迷传感器的测量信号5,在x、 y和z 方向的灵敏度。在根据本发明的替代的方法中，在启动和/或操作期间在线性的或线 性化的测量中执行加速度传感器的连续的自测试，使得当预先已知传感 器测量设备的x、 y和z方向的信号测量灵敏度&、 ^和/^和偏移常lsU。时，为对应作为传感器测量设备的测量结果获得的纯量值"。的信号级V i'2、 &、…&给定乘数^、 *2、 ^、使得当传感器正确地工作时，求和等式^>, ,-A。的值计算为0。在根据本发明的方法中，通过传感器测量设备给定的信号级v .、2、 A、...、以给定的间隔测量，其后计算求和等式1>,^-化。的值。比较求和等式的值与所述给定的预先确定的阈值，并且如果所述等式的值从值0 偏差超过预先确定的阈值，给出错误消息。通常，当m个所述求和表达 式的值从值0的偏差大于所迷预先确定的阈值发生时，给出错误消息。对应地，在导向到两个维度的加速度的测量中，必须有至少三个在 数个不同的方向测量的这些传感器测量设备的单元。另外，在此情况中， 传感器测量设备的测量方向必须选择为使得在描述在数个不同的方向 测量的传感器测量设备的测量方向的向量中，三个向量能够选择为使得 这些三个向量中没有两个向量处于相同的方向。能够选择通过所述三个向量描述的传感器测量设备的所述三个测 量方向，使得地球重力具有影响所述三个测量方向中的每个的主要分 量。这意味着选择的三个测量方向都不垂直或几乎不垂直于地球重力.. 由于地球重力影响所述三个测量方向中的每个，这增加了微机械加速度 传感器检测错误的能力。在传统的笛卡尔直角平面坐标系中，在x和y方向的单位向量为7和 A在传感器测量设备的选择的方向获得的加速度5,.可以分为x和y方 向的分量5,=《.+5力或替代地使用x和y方向的单位向量r和7描述为 5,="、/ + "v,7。选择的测量方向和x和y方向之间的角度能够选择为a,和A，其中，a,描述4和5。之间的角度，并且对应地，A描述5,和《,之间的 角度。对应地，a,描述测量方向的加速度向量3,.的加速度的纯量读数。在使用微机械加速度传感器用于测量导向到两个维度的加速度的 根据本发明的方法中，当分为x和y方向的分量时，作为在数个不同的方向测量的传感器测量设备的测量结果获得的加速度能够描述为如下等式<formula>formula see original document page 30</formula>因为预先选择传感器测量设备的测量方向，等式组的常数的值 cos q 、 cos a2 、 cos cr3 、 …cos an和cos A、 cosA、 cos^、 ...cosA也在测量之 前已4口。另夕卜，只于于方向余弦应用(cos a,.)2 + (cos A)2 = 1向量5,也可以表示为《-a,i,的形式，其中，",为向量5,的纯量值， 并且对应地，g为测量方向的单位向量，z7,使用方向余弦表示为 & 二 cos ■ /十cos U 。当加速度5 = "/ + "^影响传感器时，测量结杲向量3,.的纯量值",能够 作为影响传感器的加速度向量5和测量方向的单位向量i ,的点积计算a,. = 5 * = ^ cosa,. + Oy cos P,.。对应地，测量结果向量3,能够作为影响传感器的加速度向量3在测 量方向的投影计算5, :(。coscCi +fl,os(3l').(cosai .f十cos卩,..乂)在根据本发明的方法中，在启动和/或操作期间执行加速度传感器的 连续的自测试，使得为作为传感器测量设备的测量结杲获得的加速度^ 、 给定乘数^、 <、 &、使得当传感器正确地工作时，表达式V"^ ++... + 、《的值计算为5 。在根据本发明的方法中，通过传感器测量设备给定的加速度^ 、5:、…《以给定的间隔测量，其后计算表达式yt,5, + ;^， +…+ 、《的值.，比 较表达式的值与所述给定的预先确定的阈值，并且如果所述表达式的值 从值5偏差超过所述预先确定的阈值，给出错误消息。通常，当m个所 述表达式的值从值5的偏差大于所述预先确定的阈值发生时，给出错误 消息。在根据本发明的方法中，在实践中能够使用纯量值执行加速度的向量等式和向量表达式的计算。等式&51 + ^52十...+ 、5 = 5能够替代地写为 《a, + &fl2 +... + 、^=0 。如果将主加速度向量5 = a/ + _J在每个测量方向的 投影代入此等式，获得的等式为<formula>formula see original document page 31</formula>这必须使用任何主加速度5,的值执行，随后是用于求解乘数A的等式组<formula>formula see original document page 31</formula><formula>formula see original document page 31</formula>如果测量方向选择为方向足够不同，能够得到乘数A。在根据本发 明的方法中，能够使用以此方法得到的乘数计算表达式+*2 2+...+、a 的值并且将所述表达式的值与预先设定的阈值比较。通常，在加速度的线性的或线性化的测量中，加速度作为线性的信号值测量，其中，每个加速度的纯量值a,能够以接下来的方式从信号级 计算a, 二 VO',-。在根据本发明的方法中，替代基于加速度结杲的等式 + + .+ =0,能够使用基于信号值的等式 A:'、、十+…+ 、 —A0 二 0如果将对应来自之前求解的等式的加速度测量结杲以及在每个测 量方向的主加速度向量3 = + "、 J的测量结果向量5,的纯量值",的信号值、+ (,,代入此等式，获得的等式为A,<formula>formula see original document page 31</formula>这必须使用任何主加速度3,的值执行，随后是用于求解乘数、的等式组<formula>formula see original document page 32</formula>
常数&描述整个传感器装置的偏移常数，常数yt。能够用于允许例如 考虑传感器的零点的校准误差以及通过湿度或温度的变化导致的在测 量事件上的影响。常数&和/v描述传感器的测量信号S在x和y方向的 灵敏度。在根据本发明的替代的方法中，在启动和/或操作期间在线性的或线 性化的测量中执行加速度传感器的连续的自测试，使得当预先已知传感 器测量设备的x和y方向的信号测量灵敏度&和/^和偏移常数々。时，为 对应作为传感器测量设备的测量结果获得的纯量值a,、 "2、..."，,的信号 级、、、、… 给定乘数/t,、 &、使得当传感器正确地工作时，求和等式fv,-*。的值计算为o。在根据本发明的方法中，通过传感器测量设备给定的信号级,v,、.、、2、...、以给定的间隔测量，其后计算求和等式t^,—;t。的值。比较求和等式的值与所述给定的预先确定的阈值，并且如果所述等式的值从值0 偏差超过预先确定的阈值，给出错误消息。通常，当m个所述求和表达 式的值从值0的偏差大于所述预先确定的阈值发生时，给出错误消息。图1示出了根据本发明的微机械加速度传感器解决方案。根据本发 明的微机械加速度传感器解决方案包括传感器测量块1、传感器自测试 块2、传感器比较块3和报警块4。根据本发明的微机械加速度传感器解决方案包括用于在启动和/或 操作期间执行连续的自测试的装置1-4，使得首先，在传感器测量块1 中，作为在三个方向测量的传感器测量设备的测量结果获得加速度g、 5:、 5;、...《。接下来，在传感器自测试块2中，将乘数A、 <、 <、 提供给作为传感器测量设备的测量结果获得的加速度《、5:、 ^、...《， 使得当传感器正确地工作时，表达式+ *25: +...十、5 的值计算为5 .在根据本发明的微机械加速度传感器解决方案中，通过传感器测量 设备给定的加速度《、5:、 5,、 ...5 以给定的间隔在传感器测量块1中测量，其后在传感器自测试块2中计算表达式*151 + &52 + ... + ;^,,的值。更 进一步地，在传感器比较块3中，比较表达式的值与所述给定的预先确 定的阈值，并且如果所述表达式的值从值5偏差超过所述预先确定的阈 值，将错误消息提供给传感器报警块4。在根据本发明的解决方案中，传感器比较块3能够连接到传感器自 测试块2。更进一步地，传感器测量块1能够连接到传感器自测试块2。 更进一步地，传感器报警块4能够连接到传感器比较块3。在可比的方式中，根据本发明的替代的解决方案包括用于在启动和 /或操作期间执行连续的自测试的装置1-4,使得首先，在传感器测量块 1中，作为在不同的测量方向测量的传感器测量设备的测量结果获得加 速度g、 52、...《。接下来，在传感器自测试块2中，将乘数&、 <、 提供给作为传感器测量设备的测量结杲获得的加速度^、 52、 使 得当传感器正确地工作时，表达式>^ + /^2 + ... + 、5 的值计算为5。在根据本发明的替代的微机械加速度传感器解决方案中，通过传感 器测量设备给定的加速度4、 52、...《以给定的间隔在传感器测量块1 中测量，其后在传感器自测试块2中计算表达式^ + ;^2 +…+ H的值。 更进一步地，在传感器比较块3中，比较表达式的值与所述给定的预先 确定的阈值，并且如果所迷表达式的值乂人值5偏差超过所述预先确定的 阈值，将错误消息提供给报警块4 。同样，在根据本发明的替代的解决方案中，传感器比较块3能够连 接到传感器自测试块2。更进一步地，传感器测量块1能够连接到传感 器自测试块2。更进一步地，传感器报警块4能够连接到传感器比较块在使用微机械加速度传感器用于测量导向到三个维度的加速度的 根据本发明的方法中，在不同的测量方向测量的传感器测量设备的测量 方向能够例如对称地选择，使得作为在四个不同的方向测量的传感器测 量设备的测量结果获得的加速度能够表达为如下等式3、 二 c ■ 5A—十d 5， = c.《.+ c、 - 5_ a 二 一c 《.+ c' 5— 54 二 一c'-《.+ c' 5—，在此情况中，在启动和/或操作期间的加速度传感器的连续的自测试能够执行为使得为作为传感器测量设备的测量结果获得的加速度^ 、 52 、 53和54给定乘数*,、 A、 &和^,使得A--A,A--、。根据本发明的基本 构思，这样，当传感器正确地工作时，扭J亍等式A5,+Ar252+A:,5,+A^,5。 等式还能够写为更加清楚的形式^问+53 -+&)) = 5 。更进一步地，在启动和/或操作期间的加速度传感器的连续的自测试 能够执行为使得为作为传感器测量设备的测量结果获得的加速度5,、 32、 53和54给定乘数&、 &、 <和&,使得/^, = ^=1并且& = &=-1。根据本发 明的基本构思，这样，当传感器正确地工作时，执行等式 + + + 二 5 。等式还能够写为更加清楚的形式5, + & - (5: + 54) = 5 。在根据本发明的方法中，在实践中经常使用纯量值执行加速度的向 量等式和向量表达式的计算。在使用微机械加速度传感器用于测量导向到两个维度的加速度的 根据本发明的替代的方法中，在数个不同的方向测量的传感器测量设备 的测量方向能够例如对称地选择，使得作为在四个不同的方向测量的传 感器测量设备的测量结果获得的加速度能够表达为如下等式52 = d& = 一c/.《在此情况中，在启动和/或操作期间的加速度传感器的连续的自测试 能够执行为使得为作为传感器测量设备的测量结果荻得的加速度5, 、 5:、 g和4给定乘数^、 &、 &和、，使得A-^并且^二^。根据本发明的基 本构思，这样，当传感器正确；也工作时，4丸4亍等式A^+^^ + ^ 3+々T^5。 等式还能够写为更加清楚的形式A(5,+S)+^问+A)二5。更进一 步地，在启动和/或操作期间的加速度传感器的连续的自测试 能够执行为使得为作为传感器测量设备的测量结果获得的加速度g 、 *、 53和54给定乘数*,、 *2、、和、，使得*,=^2 = ^ =、。根据本发明的基本构 思，这样，当传感器正确地工作时，执行等式y^+^52 + ^L, + V、-5。等 式还能够写为更加清楚的形式^问+52+53+54) = 5。再更进一步地，在启动和/或操作期间的加速度传感器的速续的自测 试能够执行为使得为作为传感器测量设备的测量结果获得的加速度4 、 *、 g和4给定乘数A、 &、 ^和、，使得&=、=&=、=1。根据本发明的基本构思，这样，当传感器正确地工作时，执行等式A《+ 、52十么A + *A 二 5 。等式还能够写为更加清楚的形式51+32+53+54=5。使用本发明，提供使用微机械加速度传感器用于测量导向到三个或 两个维度的加速度的改进的方法，以及改进的微机械加速度传感器。使 用本发明，在持续使用中能够监测传感器的功能的可靠性，并且本发明 特别适用于相对于数个轴线测量的小尺寸的微机械加速度传感器解决 方案。
权利要求
1.用于使用通过微机械加速度传感器在传感器处导向到三维的方向的传感器测量区域上的加速度的值测量加速度的方法，该加速度传感器包括至少四个在不同的测量方向测量的传感器测量设备的单元，其中，四个向量描述传感器测量设备的测量方向，没有三个向量属于相同的水平，其特征在于，在该方法中，在启动和/或操作期间执行加速度传感器的连续的自测试，使得-为作为传感器测量设备的测量结果获得的加速度和给定乘数k1、k2、k3和k4，使得当传感器正确地工作时，表达式的值计算为-通过传感器测量设备给定的加速度以给定的间隔测量，-计算表达式的值，-比较所述表达式的值与预先确定的阈值，并且-如果所述表达式的值从值偏差超过所述预先确定的阈值，给出错误消息。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过所述四个向量 描述的传感器测量设备的所述四个测量方向选择为使得地球重力具有 影响所述四个测量方向中的每个的主要分量。
3. 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在不同的方向测量的传感器测量设备的测量方向对称地选择，使得作为在四个不同的 方向测量的传感器测量设备的测量结果获得的加速度能够表达为如下等式^ 二 C'.《+ ^ . 5_ 5， 二 。《，+ ^ = 一C .《+ d 《二 一C- 5、， +(',并且使得为作为传感器测量设备的测量结杲获得的加速度g、 *、《和^给定乘婆t^、 *2、乜和、' <吏得、=屯=:1并且t,、二-i。
4. 根据前述权利要求中的任何权利要求所述的方法，其特征在于，使用纯量值执行所述向量表达式的计算。
5. 根据前述权利要求卜4中的任何权利要求所述的方法，其特征在于，当m个所述表达式的值从值5的偏差大于所述预先确定的阈值发生 时，给出错误消息。
6. 用于使用通过微机械加速度传感器在传感器处导向到三维的方 向的传感器测量区域上的加速度的值测量加速度的方法，该加速度传感 器包括至少四个在不同的测量方向测量的传感器测量设备的单元，其 中，四个向量描述传感器测量设备的测量方向，没有三个向量属于相同 的水平，其特征在于，在该方法中，在启动和/或操作期间执行加速度传感器的连续的自测试，使得-为作为传感器测量设备的测量结果获得的加速度5,、 ^、 ^、 的纯量值",、"2、 "3、…^给定乘数yfc,、 &、 &、使得当传感器正 确i也工作时，表达式>^1 + ^"2 + >^3 + ... + 、^的<直计算为0，-通过传感器测量设备给定的加速度4、 52、 53、…《的纯量值",、 a2、 a、 ..." 以给定的间隔测量，-计算表达式^a, + *2a2 + *3。3 +... + Aa的^直，-比较所述表达式的值与预先确定的阈值，并且-如杲所述表达式的值从值O偏差超过所述预先确定的阈值，给出 错误消息。
7. 根据权利要求6所述的方法，其特征在于，通过所述四个向量 描述的传感器测量设备的所述四个测量方向选择为使得地球重力具有 影响所述四个测量方向中的每个的主要分量。
8. 根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，当m个所述表
9. 用于使用通过微机械加速度传感器在传感器处导向到三维的方 向的传感器测量区域上的加速度的值测量加速度的方法，该加速度传感 器包括至少四个在不同的测量方向测量的传感器测量设备的单元，其 中，四个向量描述传感器测量设备的测量方向，没有三个向量属于相同 的水平，其特征在于，在该方法中，在启动和/或搡作期间在线性的或线性化的测量中执行加速度传感器的连续的自测试，使得-为对应作为传感器测量设备的测量结果获得的加速度的纯量值 "、"、"；、..." 的^f言号纟及.、,、.、、、.、3 、...,、给定乘H、 、 、 h'、...、，使得当传感器正确地工作时，求和表达式|>,.、',-、的值计算为0,-通过传感器测量设备给定的信号级s,、.、.,、...,、以给定的间隔测量，-计算求和表达式t^,-/t。的值，-比较所述求和表达式的值与预先确定的阈值，并且-如果所述求和表达式的值从值0偏差超过所述预先确定的阈值，给出错误消息。
10. 根据权利要求9所述的方法，其特征在于，通过所述四个向量 描述的传感器测量设备的所述四个测量方向选择为使得地球重力具有 影响所述四个测量方向中的每个的主要分量。
11. 根据权利要求9或IO所述的方法，其特征在于，当m个所述 求和表达式的值从值0 。的偏差大于所述预先确定的阈值发生时，给出错 误消息。
12. 用于使用通过微机械加速度传感器在传感器处导向到二维的方 向的传感器测量区域上的加速度的值测量加速度的方法，该加速度传感 器包括至少三个在不同的测量方向测量的传感器测量设备的单元，其 中，三个向量描述传感器测量设备的测量方向，没有两个向量处于相同 的方向，其特征在于，在该方法中，在启动和/或操作期间执行加速度传 感器的连续的自测试，使得-为作为传感器测量设备的测量结果获得的加速度5。 52、 ..乂7,,给 定乘数& 、 A:2 、...、，使得当传感器正确地工作时，表达式一,+ +... + 、《 的值计算为5，-通过传感器测量设备给定的加速度5,、 52、…《以给定的间隔测量，-计算表达式;^ + ^52 + ... + 、夂的值， -比较所述表达式的值与预先确定的阈值，并且 -如果所述表达式的值/人值5偏差超过所述预先确定的阈值，给出 错误消息。
13. 根据权利要求12所述的方法，其特征在于，通过所述三个向 量描述的传感器测量设备的所述三个测量方向选择为使得地球重力具 有影响所述三个测量方向中的每个的主要分量。
14. 根据权利要求12或13所述的方法，其特征在于，在不同的方 向测量的传感器测量设备的测量方向对称地选择，使得作为在四个不同的方向测量的传感器测量设备的测量结果获得的加速度能够表达为如 下等式5, = . 5.、.53 = -c/. 5V并且使得为作为传感器测量设备的测量结果获得的加速度4、 &、 g 和5,给定乘数^、 &、 ^和&,使得^=^ = ^ = ^ = 1。
15. 根据前述权利要求12-14中的任何权利要求所述的方法，其特 征在于，使用纯量值执行所述向量表达式的计算。
16. 根据前述权利要求12-15中的任何权利要求所述的方法，其特 4正在于，当m个所迷表达式的值从^直5的偏差大于所述预先确定的阈倡: 发生时，给出错误消息。
17. 用于使用通过微机械加速度传感器在传感器处导向到二维的方 向的传感器测量区域上的加速度的值测量加速度的方法，该加速度传感 器包括至少三个在不同的测量方向测量的传感器测量设备的单元，其 中，三个向量描述传感器测量设备的测量方向，没有两个向量处于相同 的方向，其特征在于，在该方法中，在启动和/或操作期间执行加速度传感器的连续的自测试，使得-为作为传感器测量设备的测量结果获得的加速度5,、 52、...《的 纯量值",、"2、…^给定乘数V &、使得当传感器正确地工作时， 表达式A", + A:2a2 +... + 、a 的值计算为0'-作为传感器测量设备的测量结果获得的加速度5，、 *、 ...5 的纯 量值a, 、 a2、 ...^以《会定的间隔测量，-计算表达式+ ;t2fl2 +... + /tA的<直，-比较所述表达式的值与预先确定的阈值，并且-如果所述表达式的值从值O偏差超过所述预先确定的阈值，给出 错误消息。
18. 根据权利要求17所述的方法，其特征在于，通过所述三个向 量描述的传感器测量设备的所迷三个测量方向选择为使得地球重力真 有影响所述三个测量方向中的每个的主要分量。
19. 根据权利要求17或18所述的方法，其特征在于，当m个所迷表达式的值从值0的偏差大于所述预先确定的阈值发生时，给出错误消息。
20. 用于使用通过微机械加速度传感器在传感器处导向到二维的方 向的传感器测量区域上的加速度的值测量加速度的方法，该加速度传感 器包括至少三个在不同的测量方向测量的传感器测量设备的单元，其 中，三个向量描述传感器测量设备的测量方向，没有两个向量处于相同 的方向，其特征在于，在该方法中，在启动和/或操作期间在线性的或线 性化的测量中执行加速度传感器的连续的自测试，使得-为对应作为传感器测量设备的测量结果获得的加速度的纯量值 q、 a2、 ...a"的信号级A、 &、 ...^给定乘数A、 &、 使得当传感器正确地工作时，求和表达式|>^-yt。的值计算为0,-通过传感器测量设备给定的信号级A、 &、 ...^以给定的间隔测量， -计算求和表达式力^,-A。的值，〖=1-比较所述求和表达式的值与预先确定的阈值，并且-如果所述求和表达式的值从值o偏差超过所述预先确定的阔值， 给出错误消息。
21. 根据权利要求20所述的方法，其特征在于，通过所述三个向 量描述的传感器测量设备的所述三个测量方向选择为使得地球重力具 有影响所述三个测量方向中的每个的主要分量。
22. 根据权利要求20或21所述的方法，其特征在于，当m个所述 求和表达式的值从值O的偏差大于所述预先确定的阈值发生时，给出错 误消息》
23. 用于使用在传感器处导向到三维的方向的传感器测量区域上的 加速度的值测量加速度的微机械加速度传感器，该加速度传感器包括至 少四个在不同的测量方向测量的传感器测量"i殳备的单元，其中，四个向 量描述传感器测量设备的测量方向，没有三个向量属于相同的水平，其 特征在于，该加速度传感器包括用于在启动和/或操作期间执行连续的自 测试的装置(1-4),这些装置包括传感器测量块(1)、传感器自测试 块(2)、传感器比较块(3)和报警块(4),使得-传感器测量块(1 )包括用于使用传感器测量设备以给定的间隔测 量导向到数个不同的方向的加速度并且用于将作为测量结果获得的加速度的值5,、 52、 53、 ...5 提供给传感器自测试块(2)的装置，-传感器自测试块(2)包括用于将乘数A、 *2、 &、…、提供给作 为传感器测量设备的测量结果获得的加速度5,、 52、 33、...《使得当传 感器正确地工作时表达式^1 + /^52 + )^3 + ... + * 5。的值计算为5的装置，-传感器自测试块(2 )还包括用于对于作为传感器测量设备的测量 结果获得的且以给定的间隔测量的加速度5,、 52、 53、...《计算表达式 ;i,5, + + A353 +... + 、《的值的装置，和用于将所述表达式的值提供给传感 器比较块(3)的装置，-传感器比较块(3 )包括用于比较所述表达式M' + M2 + M3 +...十、《 的值与给定的预先确定的阈值的装置，并且-传感器比较块(3)还包括用于如果所述表达式的值从值5偏差超 过所述预先确定的阈值则将错误消息提供给报警块(4)的装置。
24. 根据权利要求23所述的微机械加速度传感器，其特征在于， 通过所述四个向量描述的传感器测量设备的所述四个测量方向选择为 使得地球重力具有影响所述四个测量方向中的每个的主要分量。
25. 根据权利要求23或24所述的微机械加速度传感器，其特征在 于，在不同的方向测量的传感器测量设备的测量方向对称地选择，使得 作为在四个不同的方向测量的传感器测量设备的测量结果获得的加速度能够表达为如下等式 <formula>formula see original document page 7</formula>并且使得为作为传感器测量设备的测量结果获得的加速度^、 52、 ^和54给定乘数、、*2、 z^和幻，使得、=& = 1并且、二、=-1。
26. 根据前述权利要求23-25中的任何权利要求所述的微机械加速 度传感器，其特征在于，使用纯量值执行所述向量表达式的计算。
27. 根据前述权利要求23-26中的任何权利要求所述的微机械加速 度传感器，其特征在于，当m个所述表达式的值从值5的偏差大于所述预先确定的阈值发生时，给出错误消息。
28. 根据前述权利要求23-27中的任何权利要求所述的微机械加速 度传感器，其特征在于，传感器比较块(3)连接到传感器自测试块(2)。
29. 根据前述权利要求23-28中的任何权利要求所述的微机械加速 度传感器，其特征在于，传感器测量块(1 )连接到传感器自测试块(2)。
30. 根据前述权利要求23-29中的任何权利要求所述的微机械加速 度传感器，其特征在于，传感器报警块(4)连接到传感器比较块(3)。
31. 用于使用在传感器处导向到三维的方向的传感器测量区域上的 加速度的值测量加速度的微机械加速度传感器，该加速度传感器包括至 少四个在不同的测量方向测量的传感器测量设备的单元，其中，四个向 量描迷传感器测量设备的测量方向，没有三个向量属于相同的水平，其 特征在于，该加速度传感器包括用于在启动和/或操作期间执行连续的自 测试的装置(1-4),这些装置包括传感器测量块(1)、传感器自测试 块(2)、传感器比较块(3)和报警块(4)，使得-传感器测量块(1 )包括用于使用传感器测量设备以给定的间隔测 量导向到数个不同的方向的加速度并且用于将作为测量结杲获得的加 速度3,、 ^、 53、...《的纯量值",、"2、 A、 ...^提供给传感器自测试块 (2)的装置，-传感器自测试块(2)包括用于将乘数&、 /t2、 &、…、提供给作 为传感器测量设备的测量结果获得的加速度《、32、《、...^的纯量值^、a2、 a3、 ... "n使得当传感器正确地工作时表达式/^1 + ^^ + ^"3 + .+ 的值计算为0的装置，-传感器自测试块(2 )还包括用于对于作为传感器测量设备的测量 结果获得的且以给定的间隔测量的加速度5,、 52、 53、...《计算表达式 ^ + <a2 + +... + *A的值的装置，和用于将所述表达式的值提供给传感 器比较块(3)的装置，-传感器比较块(3 )包括用于比较所述表达式—、+ 、^ + V,;十. 的值与给定的预先确定的阈值的装置，并且-传感器比较块(3 )还包括用于如果所述表达式的值从值0偏差超 过所述预先确定的阈值则将错误消息提供给报警块(4)的装置。
32. 根据权利要求31所述的微机械加速度传感器，其特征在于， 通过所述四个向量描述的传感器测量i殳备的所迷四个测量方向选^^为 使得地球重力具有影响所述四个测量方向中的每个的主要分量,，
33. 根据权利要求31或32所述的微机械加速度传感器，其特征在 于，当m个所述表达式的值从值0的偏差大于所述预先确定的阈值发生时，给出错误消息。
34. 根据前迷权利要求31-33中的任何权利要求所述的微机械加速 度传感器，其特征在于，传感器比较块(3 )连接到传感器自测试块(2 )。
35. 根据前述权利要求31-34中的任何权利要求所述的微机械加速 度传感器，其特征在于，传感器测量块(1 )连接到传感器自测试块(2)。
36. 根据前述权利要求31-35中的任何权利要求所述的微机械加速 度传感器，其特征在于，传感器报警块(4)连接到传感器比较块(3)。
37. 用于使用在传感器处导向到三维的方向的传感器测量区域上的 加速度的值测量加速度的微机械加速度传感器，该加速度传感器包括至 少四个在不同的测量方向测量的传感器测量设备的单元，其中，四个向 量描述传感器测量设备的测量方向，没有三个向量属于相同的水平，其 特征在于，该加速度传感器包括用于在启动和/或操作期间执行连续的自 测试的装置(1-4),这些装置包括传感器测量块(1)、传感器自测试 块(2)、传感器比较块(3)和报警块(4)，使得-传感器测量块(1 )包括用于使用传感器测量设备以给定的间隔测 量导向到数个不同的方向的加速度并且用于将对应作为测量结果获得 的加速度的纯量值"1 、 A 、 "3 、 ... A的信号级1 、X， 、、， * 's、提供给传感器自测试块(2)的装置，-传感器自测试块(2)包括用于将乘数yt, 、 yt2、 &、…、提供给对 应作为传感器测量设备的测量结果获得的加速度的纯量值",、"2 、 a3、 ...a。的信号级^、 ，v .S、....、使得当传感器正确地工作时求和表达式t"-^的值计算为o的装置，-传感器自测试块(2 )还包括用于对于对应作为传感器测量设备的 测量结果获得的且以给定的间隔测量的加速度的純量值",、"2、 a,、的信号级.V 、、:、 .v ... 计算求和表达式t/U-^。的值的装置，和用于 将所述表达式的值提供给传感器比较块(3)的装置，-传感器比较块(3)包括用于比较所述求和表达式力、、',-^的值与'=1给定的预先确定的阈值的装置，并且-传感器比较块(3)包括用于如果所述表达式的值从值0偏差超过 所述预先确定的阈值则将错误消息提供给报警块(4)的装置。
38. 根据权利要求37所述的微机械加速度传感器，其特征在于，通过所述四个向量描述的传感器测量iS:备的所述四个测量方向选择为 使得地球重力具有影响所述四个测量方向中的每个的主要分量。
39. 根椐权利要求37或38所迷的微机械加速度传感器，其特征在 于，当m个所迷表达式的值从值0的偏差大于所述预先确定的阈值发生 时，给出错误消息。
40. 根据前述权利要求37-39中的任何权利要求所述的微机械加速 度传感器，其特征在于，传感器比较块(3 )连接到传感器自测试块(2 )。
41. 根据前述权利要求37-40中的任何权利要求所述的微机械加速 度传感器，其特征在于，传感器测量块(l )连接到传感器自测试块(2)。
42. 根据前述权利要求37-41中的任何权利要求所述的微机械加速 度传感器，其特征在于，传感器报警块(4)连接到传感器比较块(3)。
43. 用于使用在传感器处导向到二维的方向的传感器测量区域上的 加速度的值测量加速度的微机械加速度传感器，该加速度传感器包括至 少三个在不同的测量方向测量的传感器测量设备的单元，其中，三个向 量描述传感器测量设备的测量方向，没有两个向量处于相同的方向，其 特征在于，该加速度传感器包括用于在启动和/或操作期间执行连续的自测试的装置(1-4)，这些装置包括传感器测量块(1)、传感器自测试 块(2)、传感器比较块(3)和报警块(4),使得-传感器测量块(1 )包括用于使用传感器测量设备以给定的间隔测 量导向到数个不同的方向的加速度并且用于将作为测量结杲获得的加 速度的值5,、 52、...《提供给传感器自测试块(2)的装置，-传感器自测试块(2)包括用于将乘数&、 /t2、...、提供给作为传 感器测量设备的测量结果获得的加速度g、 52、...《使得当传感器正确 地工作时表达式VJ， + ^52 +…+ ^《的值计算为5的装置，-传感器自测试块(2 )还包括用于对于作为传感器测量设备的测量 结果获得的且以给定的间隔测量的加速度3, 、 52、 ...5。计算表达式 ^ + ;^2 + ... + 、《的值的装置，和用于将所述表达式的值提供给传感器比 较块(3)的装置，-传感器比较块(3)包括用于比较所述表达式^^ + ^12 + ... + ^的 值与给定的预先确定的阈值的装置，并且-传感器比较块(3)还包括用于如果所述表达式的值从值5偏差超 过所述预先确定的阈值则将错误消息提供给报警块(4)的装置。
44. 根据权利要求43所述的微机械加速度传感器，其特征在于， 通过所述三个向量描迷的传感器测量设备的所述三个测量方向选择为 使得地球重力具有影响所述三个测量方向中的每个的主要分量。
45. 根据权利要求43或44所述的微机械加速度传感器，其特征在 于，在不同方向测量的传感器测量设备的测量方向对称地选择，使得作 为在四个不同的方向测量的传感器测量设备的测量结果获得的加速度能够表达为如下等式<formula>formula see original document page 11</formula>并且使得为作为传感器测量设备的测量结杲获得的加速度a1, a2, a3和 a4给定乘数k1, k2, k3和k4, 使得<formula>formula see original document page 11</formula>。
46. 才艮据前述权利要求43-45中的任何权利要求所述的微机械加速 度传感器，其特征在于，使用纯量值执行所述向量表达式的计算。
47. 根据前述权利要求43-46中的任何权利要求所述的微机械加速 度传感器，其特征在于，当m个所述表达式的值从值5的偏差大于所述 预先确定的阈值发生时，给出错误消息。
48. 4艮据前迷权利要求43-47中的^f壬何权利要求所述的微机械加速 度传感器，其特征在于，传感器比较块(3 )连接到传感器自测试块(2 )。
49. 根据前述权利要求43-48中的任何权利要求所述的微机械加速 度传感器，其特征在于，传感器测量块(1 )连接到传感器自测试块(2 )。
50. 根据前迷权利要求43-49中的任何权利要求所述的微机械加速 度传感器，其特征在于，传感器报警块(4)连接到传感器比较块(3)。
51. 用于使用在传感器处导向到二维的方向的传感器测量区城上的 加速度的值测量加速度的微机械加速度传感器，该加速度传感器包括至 少三个在不同的测量方向测量的传感器测量设备的单元，其中，三个向 量描述传感器测量设备的测量方向，没有两个向量处于相同的方向，其 特征在于，该加速度传感器包括用于在启动和/或搡作期间执行连续的自 测试的装置(1-4)，这些装置包括传感器测量块(1)、传感器自测试 块(2)、传感器比较块(3)和报警块(4),使得-传感器测量块(1 )包括用于使用传感器测量设备以给定的间隔测量导向到数个不同的方向的加速度并且用于将作为测量结果获得的加速度5,、 52、…A的纯量值",、a、…^提供给传感器自测试块(2)的 装置，-传感器自测试块(2)包括用于将乘数A、 &、...、提供给作为传 感器测量设备的测量结果获得的加速度^、 52、...《的纯量值^、 ^、...《， 使得当传感器正确地工作时表达式^+^12 + ... + 、^的值计算为0的装 置，-传感器自测试块(2 )还包括用于对于作为传感器测量设备的测量 结果获得的且以给定的间隔测量的加速度。,、。2、 ...《 计算表达式 /^ + >^2 + ... + >^ 的值的装置，和用于将所述表达式的值提供给传感器比 较块(3)的装置，-传感器比较块(3)包括用于比较所述表达式^^ + ^": + ... + ^,,,的 值与给定的预先确定的阈值的装置，并且-传感器比较块(3 )还包括用于如杲所述表达式的值从值0偏差超 过所述预先确定的阈值则将错误消息提供给报警块(4)的装置。
52. 根据权利要求51所述的微机械加速度传感器，其特征在于， 通过所述三个向量描述的传感器测量设备的所述三个测量方向选择为 使得地球重力具有影响所述三个测量方向中的每个的主要分量。
53. 根据权利要求51或52所述的微机械加速度传感器，其特征在 于，当m个所述表达式的值从值0的偏差大于所述预先确定的阈值发生 时，给出错误消息。
54. 根据前述权利要求51-53中的任何权利要求所述的微机械加速 度传感器，其特征在于，传感器比较块(3 )连接到传感器自测试块(2 )。
55. 根据前述权利要求51-54中的任何权利要求所迷的微机械加速 度传感器，其特征在于，传感器测量块(1 )连接到传感器自测试块(2)。
56. 根据前迷权利要求51-55中的任何权利要求所述的微机械加速 度传感器，其特征在于，传感器报警块(4)连接到传感器比较块(3)。
57. 用于使用在传感器处导向到二维的方向的传感器测量区域上的 加速度的值测量加速度的微机械加速度传感器，该加速度传感器包括至 少三个在不同的测量方向测量的传感器测量设备的单元，其中，三个向 量描述传感器测量设备的测量方向，没有两个向量处于相同的方向，其 特征在于，该加速度传感器包括用于在启动和/或操作期间执行连续的自测试的装置(1-4),这些装置包括传感器测量块(1)、传感器自测试 块(2)、传感器比较块(3)和报警块(4),使得-传感器测量块(1 )包括用于使用传感器测量设备以给定的间隔测 量导向到数个不同的方向的加速度并且用于将对应作为测量结果获得 的加速度的纯量值a,、 a、 ...a的信号级s,、 s2、 ..j"提供给传感器自测试块(2)的装置，-传感器自测试块(2)包括用于将乘数A、 &、 .../t。提供给对应作为传感器测量设备的测量结果获得的加速度的纯量值a,、 *、...""的信 号级.v &、… 使得当传感器正确地工作时求和表达式tyM, J。的值计i二l算为0的装置，-传感器自测试块(2 )还包括用于对于对应作为传感器测量设备的测量结果获得的且以给定的间隔测量的加速度的纯量值a,、 cr2、...",,的 信号级^、 a、 ...^计算求和表达式^>,,-/t。的值的装置，和用于将所述表达式的值提供给传感器比较块(3)的装置，-传感器比较块(3)包括用于比较所述求和表达式土d、,的值与/二J给定的预先确定的阈值的装置，并且-传感器比较块(3 )还包括用于如果所述表达式的值从值0偏差超 过所述预先确定的阈值则将错误消息提供给报警块(4)的装置。
58. 根据权利要求57所述的^U几械加速度传感器，其特征在于， 通过所述三个向量描述的传感器测量设备的所述三个测量方向选择为 使得地球重力具有影响所述三个测量方向中的每个的主要分量。
59. 根据权利要求57或58所述的微机械加速度传感器，其特征在 于，当m个所述表达式的值从值5的偏差大于所迷预先确定的阈值发生 时，给出错误消息。
60. 根据前迷权利要求57-59中的任何权利要求所述的微机械加速 度传感器，其特征在于，传感器比较块(3 )连接到传感器自测试块(2 )。
61. 根据前述权利要求57-60中的任何权利要求所述的微机械加速 度传感器，其特征在于，传感器测量块(1 )连接到传感器自测试块(2)。
62. 根据前迷权利要求57-61中的任何权利要求所述的微机械加速 度传感器，其特征在于，传感器报警块(4)连接到传感器比较块(3K
全文摘要
本发明涉及用于测量加速度的测量设备，并且更特定地涉及微机械加速度传感器。本发明试图提供使用微机械加速度传感器用于测量导向到三个或两个维度的加速度的改进的方法，以及改进的微机械加速度传感器。使用本发明，在持续使用中能够监测传感器的功能的可靠性，并且本发明特别适用于相对于数个轴线测量的小尺寸的微机械加速度传感器解决方案。
文档编号G01P15/18GK101278200SQ200680028076
公开日2008年10月1日 申请日期2006年9月15日 优先权日2005年9月16日
发明者J·苏劳, R·穆鲁贾尔维, T·莱托南, T·萨洛 申请人:Vti技术有限公司