专利名称：用于检测至少一个加速度的装置和方法、对应的计算机程序、对应的计算机可读存储介质 ...的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于检测至少一个加速度的装置和方法，并且涉及对应的计算机程序 和对应的计算机可读存储介质。本发明还涉及适用于分离静态加速度和动态加速度的装置 的用途，并且涉及对应的计算机程序和对应的计算机可读存储介质，其中所述用途具体地 包括分析和/或控制运动。
背景技术：
动态记录器被越来越多地使用，无论作为速度里程仪、用于导航、用于控制机器、 在体育活动中用于检测运动、甚至用于控制计算机游戏。
然而，现有技术无法解决要被检测的大多数运动是特殊动态的情形，因为现有的 加速度传感器不能够从动态加速度中分离所谓的静态加速度。
然而，在动态处理的大多数情况下，两种形式的加速度叠加在一起。要被检测的对 象的位置相对于水平面的变化还确定动态过程，即，其运动。
因此，全部现有的传感器仅仅可在一些限制情况下使用，例如，当一种形式的加速 度可忽略时，当加速度曲线已知时或者当其时间依赖性不同于电子滤波器时是可能的，例 如，当检测更高频率的振动时。
全部现有加速度传感器的共同原理是测量由弹性或者弹性安装的质量块元件上 的加速度产生的力。就分辨率、范围、大小、价格等的各个实施方式在商业上可用于自适用 于不同的应用。例如，存在这样的传感器，其中，例如，作用于质量块元件上的力被直接测 量，——诸如压电陶瓷元件——和其它传感器，其中力被间接测量，经由力导致的可伸缩的 质量支撑件的变形，例如，电容地、电感地、电阻地或者光电子地。因此，质量块元件的支撑 件可以按照多种方式进行。现有方式包括各种可能的实现方式，其方向性非常强，以及正交 地定位传感器，以便检测来自任意方向的加速度力的空间分量。
然而，全部现有实施方式的基本原理不允许区分静态和动态加速度。不能确定作 用于质量块元件上的力是否是由运动感应的加速度造成的还是由重力造成的。
甚至简单的动态事件，诸如对象在倾斜面上的滑动或者手姿势可能因而不能被检 测。
仅仅可以通过采用陀螺系统来分离这两种加速度，因为陀螺平面代表与陀螺仪的 支撑件平面和加速度无关的基准。
由于实现旋转系统要求非常复杂的机构，陀螺系统仅适用于有限数量的应用。即 使利用陀螺系统，也不能够测量传感器相对于水平面的角度，因为陀螺系统仅仅检测角度 的瞬时变化，即，相对值而不是绝对值。
目前，仅仅使用静止的元件来实现用于分离静态加速度和动态加速度的传感器系 统看起来是不可能的。
通过绕过陀螺仪技术，当前正在检验基于脉冲光导路径的处理。然而，要求的光导的长度是在200m到2km之间。这些研究展示了对陀螺仪技术的代替方案的极大兴趣，但是 还没有得到实际方案。
由于这些问题，传统的传感器系统的可能应用被严重限制。发明内容
因此，本发明的目的是提供一种检测至少一个加速度的装置和方法和对应的计算 机可读存储介质以及这种装置的用途，它们克服了现有方案的限制，并且具体地允许分析 任意类型的运动，因而允许从动态加速度分量分离静态加速度分量。
由权利要求1、20、21、27和35到38中的特性通过本发明实现该目的。在从属权 利要求中引用了本发明的有利的实施方式。有利的实施方式是从属权利要求的主题。
根据本发明的有利的用途是引用分离静态加速度和动态加速度的检测的特殊装 置的用途，这些将在以下更详细地描述。
根据本发明，一种装置被用于确定静态加速度和动态加速度，所述装置具有至少 一个基底平板和至少两个传感器。所述传感器均包括质量块元件和可伸缩支撑元件并且经 由所述可伸缩支撑元件与所述至少一个基底平板相连接。所述可伸缩支撑元件可以在平面 (传感器平面)中偏斜。传感器被排列为使得在加速度的动作下可伸缩支撑元件在公共平 面或者平行平面中偏斜。传感器设置了用于检测该偏斜的测量点。偏斜还可以被电容、电 感、电阻、光电子方式测量，或者可以由适当传感器通过任意其它适当方式测量。根据本发 明，至少一个第一质量块元件和至少一个第二质量块元件的支撑元件被构建为使得针对作 用在第一方向上的加速度分量具有相同响应特性，即特性曲线，而针对作用在与第一方向 正交的方向上的加速度分量具有不同特性曲线。应理解的是加速度方向作用在支撑元件的 公共偏斜平面或者与其平行的平面中。
具体地，第一方向或者第二方向是静态加速度诸如重力加速度作用的方向。支撑 元件关于运动和重力造成的加速度具有不同的响应特性。
在优选实施方式中，具有质量块元件的至少两对被使用，每一个对具有第一支撑 元件和第二支撑元件。优选地，所述至少两个对被彼此镜像对称地排列。有利地，对称轴或 者对称线可以垂直于基底平板。
在优选实施方式中，可以排列三个这种对以便检测加速度，其中，三个传感器平面相互垂直。
根据另一个优选实施方式，可以排列至少一组具有质量块元件的支撑元件，其中 该组具有两个第一和第二带有质量块元件的支撑元件，或者第一和两个第二具有质量块元 件的支撑元件。一个组的重复的具有质量块元件的支撑元件在此镜像相对于彼此对称地排 列。
在另一个优选实施方式中，排列了至少两个组的具有质量块元件的支撑元件，其 中该组均具有第一和第二具有对应的质量块元件的支撑元件。至少两个组的至少一部分被 排列为使得第一组的具有质量块元件的第一和第二支撑元件被相对于第二组的具有质量 块元件的第一和第二支撑元件镜像对称地排列。
在优选实施方式中，设置至少两个传感器，传感器由基底平板和排列在该基底平 板上的可伸缩支撑件(“支撑件”在以下与“支撑元件”是同义词)组成，支撑件附接有至少一个质量块元件，并且在支撑件上设置有至少一个测量点，其中，支撑件的偏斜或者从作 用在质量块元件上的加速度力得到的在支撑件上所产生的力在测量点被电子或者机械地 测量，并且传感器对准垂直于基底平板的平面中的加速度力的相同方向，并且传感器被构 建成针对运动感应的加速度和重力加速度具有不同响应特性，其中，不同响应特性被实现 为当传感器输出信号被归一化以对传感器定向的方向中的平行于基底平板的加速度分量 产生相同反应，而传感器对重力的响应在一个象限中明显不同，并且在其它象限中仅仅是 相对轻微地不同，使得通过传感器输出信号的数学组合，相对于基板针对传感器加速度分 量是相同的；并且重力的包络允许重力和输出信号之间的不含糊的关联性。
利用这个实施方式，因而可以提供用于确定具有静态加速度分量和动态加速度分 量的运动，其中，该装置包括至少两个具有质量块元件的传感器，传感器均通过可伸缩支撑 件来排列在至少一个基底平板上，并且可在一个平面中或者在平行平面中由于加速度力而 偏斜，其中，平面与至少一个基底平板包围90°角，以及其中，支撑件针对加速度形式中的 一种具有相同动态或者静态响应特性并且针对另一个加速度形式具有不同响应特性，其 中，支撑件的偏斜、或者等同物理量可在测量点被测量并且计算地处理。
利用所描述的传感器排列，在一方面，运动加速度分量被确定
-在平行于基底平板的传感器的对准平面，和
-垂直于基底平板。
在另一方面，由基底平板相对于传感器的对准平面中的水平面的倾斜造成的静态 加速度被确定。
本申请的上下文中的静态加速度分量是重力加速度。
本申请的上下文中的水平加速度和竖直加速度是运动加速度分量以及动态加速度分量。
发生偏斜的平面和/或质量块元件振动的平面被称为传感器平面。
象限是传感器平面的区段。具体地，第一象限包括从0°到90°的角度值，第二象 限包括90°到180°的角度值，第三象限包括180°到270°的角度值，第四象限包括270° 到360。的角度值。
根据本发明的用于确定具有静态加速度分量和动态加速度分量的运动的装置由 具有各自的质量块元件的至少两个传感器组成，传感器排列在至少一个基底平板上并且分 别设置有可伸缩支撑件。
在此质量块元件可在一个平面或者在平行平面(传感器平面)中被加速度力偏 斜，其中平面可以与至少一个基底平板包围90°角，以及其中，支撑件针对加速度形式中的 一种具有相同动态或者静态响应特性并且针对另一个加速度形式具有不同响应特性，以及 其中，支撑件的偏斜、或者等同物理量可在测量点被测量并且计算地处理。
当引用相同响应特性时，还包括近似的响应特性。
质量块元件可以被支撑在公共基底平板上，或者可以对于微机械设计非常明显， 被支撑在不同的基底平板上。重要的是质量块元件的偏斜在公共平面或者平行平面中发生 并且针对这些平面的测量处理中包括的传感器的基底平板被相互平行地排列。
术语基底平板在下文称为针对传感器的传感器公共基底平板或者相互平行的基 底平板。
由于传感器的位置的变化造成的水平和基底平板之间的角由(α)指示。如以下说明的，角(α)与在特性曲线中表示的重力相关联。
针对XY坐标系中的运动确定该角(α )。针对XYZ坐标系中的三维运动，在YZ坐标系中和/或在XZ坐标系中的至少一个附加传感器排列因此是必要的。
测量到的与偏斜等同的物理量，例如可以电容、光学、光电子或者电感方式测量， 还可以是直接测量的力(例如，压电测量的力)或者形变。
当传感器的支撑件的下部处于相对于基底平板的角(β)时，该测量方法是有利的，其中角(β)应不等于90°。通过相对于基底平板的这个倾斜，传感器的特性曲线直接的差在一个象限中非常不同，而在其它象限中仅仅略微不同。这极大地提高角信息(α)的分辨率。
对于一个象限中的测量和当竖直加速度可忽略时，针对加速度形式中的一个(动态或者静态)具有相同响应特性和对另一个加速度形式具有不同响应特性的支撑件的两个传感器被排列在基底平板上。
对于在两个象限中的通常加速度测量，四个具有质量块元件的传感器均排列在一个平面中或者在平行平面(传感器平面)中的支撑件上，每一个对的支撑件针对加速度形式中的一个(动态或者静态)具有相同的响应特性并且针对另一个加速度形式具有不同的响应特性。
该对优选地被彼此镜像对称地排列在基底平板上。
在有利的进一步发展中，可以使用三个传感器而不是具有质量块元件的四个传感器。通过与另一个传感器形成对以便对测量进行评估，在本实施方式中一个传感器起到双重功能。
用于在一个和/或更多个象限中的测量的传感器优选地以传感器组排列。
通过数学处理同时测量到的传感器的偏斜消除加速度分量，在下文称为数学消除 (mathematical elimination),来处理用于确定加速度分量而测量到的参数。在最简单的情况下这可以通过减法进行，但是不限于此。
当传感器的测量的量示出例如角(β)的偏斜时，可以必须放大或者其它方式处理测量到的值，使得当形成各个差时，要被消除的加速度分量实际上消除。
为了执行本发明的方法，使用了根据本发明的装置，S卩，一种用于测量至少一个加速度的装置，所述装置包括至少一个基底平板和至少两个质量块元件，其中，每一个质量块元件通过可伸缩支撑元件与所述至少一个基底平板相连接，以及其中，所述支撑元件可在公共平面或者平行平面中偏斜，以及其中，所述至少两个质量块元件和/或支撑元件具有至少一个测量点，以及其中，至少一个第一质量块元件和至少一个第二质量块元件的所述支撑元件被构建为使得所述至少一个第一质量块元件的支撑元件和所述至少一个第二质量块元件的支撑元件在所述测量点针对在第一方向上作用在公共平面中或者在平行平面中的加速度的第一分量具有相同的响应特性，并且针对垂直于第一分量作用的第二加速度分量相互不同的响应特性。根据本发明，为了确定加速度，特别是动态加速度和静态加速度，至少一个第一质量块元件和至少一个第二质量块元件和/或支撑元件的偏斜被测量。 这是具体地 通过测量描述该偏斜的数据，诸如电容、电感、电阻、光电子值等来实现的。具体地，针对至少一个测量点测量该偏斜。根据本发明，来自至少一个第一质量块元件和至少一个第二质量块元件和/或支撑元件的描述该偏斜的数据被分析以消除在第一方向上作用 的分量。因为支撑元件被构建为针对作用在第一方向上的加速度分量呈现相同响应特性， 所以这是可行的。当作用在第二方向上的加速度分量可忽略时，评估的结果，即，针对作用 在第一方向上的加速度分量调整的结果，被用于恢复作用在第一方向上的加速度分量。针 对作用在第一方向上的加速度分量调整的结果被测量作为静态加速度，并且作用在第一方 向上的分量被测量作为动态加速度。
根据本发明，数据可以被同时检测。优选地，评估在线进行。
在一般情形下，即，当作用在第二方向分量上的分量不可忽略时，上述装置被使 用，其补充了至少一个具有质量块元件的第一支撑元件，因而具有至少三个具有质量块元 件的支撑元件。在本实施方式中，所述至少两个第一质量块元件和至少一个第二质量块元 件的所述支撑元件被构建为使得所述至少两个第一质量块元件的支撑元件和所述至少一 个第二质量块元件的支撑元件在所述测量点针对在第一方向上作用在公共平面中或者在 平行平面中的加速度的第一分量具有相同的响应特性，并且针对垂直于第一分量作用的加 速度的第二分量相互不同的响应特性。数据接着总是被检测，其描述所述至少三个支撑元 件的偏斜，其中，在第一评估中，与第一支撑元件和第二支撑元件中的第一个相关联的数据 被评估，以及在第二评估中，与第二支撑元件和第二支撑元件中的第一个相关联的数据被 评估。在第一评估和第二评估中，作用在第一方向上的各个加速度分量被消除。针对作用 在第一方向上的加速度分量调整的第一评估和第二评估的结果，接着再次被评估以消除作 用在第二方向上的加速度分量。随后，针对作用在第一方向和第二方向上的加速度分量调 整的结果被用于恢复作用在第一和第二方向上的加速度分量。针对作用在第一方向和第二 方向上的加速度分量调整的结果被测量作为静态加速度，并且作用在第一方向和第二方向 上的加速度分量被测量作为动态加速度。
在另一个实施方式中，至少两个第二支撑元件可以设置有质量块元件，其中，至少 两个第二支撑元件中的至少一些被相对于彼此镜像对称地排列。
在该方法的优选实施方式中，可以提供以便确定具有静态加速度分量和动态加速 度分量的运动的具有质量块元件的至少两个传感器，这些传感器均被通过可伸缩支撑件而 排列在至少一个基底平板上，并且可在垂直于该基底平板定向的一个平面中或者平行平面 中被加速度力偏斜，其中，支撑件针对加速度形式中的一种具有相同动态或者静态响应特 性并且针对另一个加速度形式具有不同响应特性，以及其中，支撑元件的偏斜或者等同物 理量被在测量点同时检测，并且首先通过两个传感器的成对的数学组合消除纵向方向中的 的加速度力，之后通过数学组合从这些加速度对获得的值消除竖直加速度，这些测量值中 包含的加速度分量被数学消除，使得重力加速度保留作为被隔离的量，从该量可以恢复竖 直加速度接着恢复纵向加速度。
在用于确定具有静态加速度分量和动态加速度分量的运动的另一个优选方法中， 提供四个具有质量块元件的传感器，这些传感器均利用对应的可伸缩支撑件排列在至少一 个基底平板上并且可在一个平面中或者在平行于基底平面定向的平行平面中被加速度力 偏斜，其中，支撑件针对加速度形式中的一种具有相同动态或者静态响应特性并且针对另 一个加速度形式具有不同响应特性，其中，在每一种情况下，两个支撑件相同但是镜像对称 排列，以及其中，支撑件的偏斜、或者等同物理量可在测量点被测量并且通过以下方法步骤计算地处理
-各个传感器的至少一个测量点的偏斜，或者其它物理量在加速度条件下被同时测量，并且测量到的值经过加速度分量的数学消除，该消除至少包括
-通过数学组合作为对的传感器的测量到的偏斜值或者等同的物理量、与作为另一对的镜像对称排列的传感器的测量到的偏斜值或者等同的物理量之间的差，消除平行于基底平板定向的动态加速度分量，
-通过数学组合针对平行于基底平板定向的动态加速度分量调整的传感器对的值，消除竖直地作用在基底基板上的加速度分量，
并且所确定的基底平板相对于水平的角(α )被用于确定相对于基底平板的平行加速度(PB)和相对于基底平板的竖直加速度(VB)。
用于确定 具有静态加速度分量和动态加速度分量的运动的另一个优选方法采用具有质量块元件的两个传感器，这些传感器被排列在基底平板上并且均具有可伸缩支撑件，并且可在垂直于基底平板的一个平面中或者在平行平面中被加速度力偏斜，其中，支撑件针对加速度形式中的一种具有相同动态或者静态响应特性并且针对另一个加速度形式具有不同响应特性，通过以下方法步骤
-传感器的至少一个测量点的偏斜，或者其它物理量在竖直加速度可被忽略的加速度条件下被同时测量，并且测量到的值经过加速度分量的数学消除，该消除至少包括
通过测量到的传感器的偏斜值或者等同物理量的数学组合，补偿平行于基底平板定向的动态加速度分量，
-并且所确定的基底平板相对于水平的角(α)被用于确定相对于基底平板的平行加速度(PB)。
在用于利用至少三个传感器(对于可忽略的竖直加速度，也利用至少两个传感器)确定具有静态加速度分量和动态加速度分量的一般运动的另一个优选方法中，这些传感器排列在至少一个基底平板上并且均具有弹性支撑件并且在垂直于基底平板的平面或者多个平面可被加速度力偏斜，其中，支撑件针对加速度形式中的一种具有相同动态或者静态响应特性并且针对另一个加速度形式具有不同响应特性，支撑元件的偏斜或者等同物理量被在测量点同时检测，并且首先通过两个传感器的成对的数学组合消除纵向方向中的的加速度力，之后通过组合从这些加速度对获得的值消除竖直加速度，来进行这些测量值中包含的加速度分量的数学消除，使得重力加速度保留作为被隔离的量，从该量可以恢复竖直加速度接着恢复纵向加速度。
当竖直加速度可忽略时第二消除被省略。
当加速度平行定向并且垂直于基底平板时，竖直和纵向加速度的恢复必须针对全部传感器产生相同结果。当不是这样时，可使用测试算法进行迭代方式(自校准)。换句话说，系统具有用于校正传感器的排列并且归一化它们对加速度的类型(优选地纵向加速度)的响应的自校正机制。
适用于将静态加速度和动态加速度的检测分离的这种装置可在本发明中使用以确定至少装置的一部分在空间中的至少一个位置参数。这些位置参数可以是在两个或者三个维度中的位置和/或定向值。
根据本发明的优选实施方式，为了确定至少一个位置参数，静态加速度和动态加速度可以被分离，并且特别是在全部象限上重力加速度和运动加速度可以被分离。
在根据本发明的用途的优选实施方式中，确定位置包括确定由于重力引起的加速 度的分量。重力加速度因而被从装置测量到的总加速度分离。因为装置相对于基准坐标系 的运动特别是相对于水平或者竖直的运动可被检测，所以这被证明特别有利。
在优选实施方式中，所述用途包括处理的控制。这对于诸如计算机游戏这样的基 于计算机的应用特别有利，优选地，所述用途包括在身体的一般运动的分析中。在优选实 施方式中，依赖于分析的结果，特定功能与运动相关联和/或技术装置可以被控制以利用 该技术装置进行期望的运动。优选地，利用控制环进行运动。
装置用于检测和分析体育活动的运动的用途是特别有利的。该装置可以被集成到 体育设备和/或运动装中。另一个有利的用途是针对训练目的而分析运动。
装置的另一个有利的用途是人员监控领域。在这个特别用途中，关于他们的基本 状态，诸如活动、休息/活动阶段、在基本状态下层的运动等的人的日常包络可以被创建。
在优选用途中，参照对象的位置和/或定向的变化，对象的位置的变化可以被检 测。这被证实对于运输对象相对于运输装置的运动的检测特别有利。具体地，运输对象相 对于运输装置的移位或者倾斜可被检测。
另一个优选用途涉及检测对象的倾斜。当监测被动态支撑的对象时特别有利。这 种被动态支撑的对象例如可以是陆地、空中或者水上交通工具，其中它们的运动叠加了空 气或者水运动，使得除了运动加速度还发生倾斜的变化。
根据另一个优选用途，对象的位置(位置和/或定向)可被稳定。特别对于飞机 的稳定特别有利。
在另一个优选用途中，书写运动可以被分析。
一般地，该装置还可以用于记录和/或记载运动的单独的静态加速度分量和动态 加速度分量以及重构运动。具体地，重构仅仅与静态加速度分量或者仅仅与动态加速度分 量相关联的运动可以是有利的。
根据本发明的第一个方面，一种计算机程序在该计算机程序被加载到数据处理装 置的存储器装置之后使得数据处理装置进行用于检测至少一个加速度的方法，其中使用包 括至少一个基底平板和至少两个质量块元件的装置，其中，每一个质量块元件经由可伸缩 支撑元件与所述至少一个基底平板相连接，其中，所述支撑元件可在公共平面中或者在平 行平面中偏斜，并且其中所述至少两个质量块元件和/或支撑元件均具有至少一个测量 点，以及其中，至少一个第一质量块元件和至少一个第二质量块元件的所述支撑元件被构 建为使得所述至少一个第一质量块元件的支撑元件和所述至少一个第二质量块元件的支 撑元件在所述测量点针对作用在公共平面中或者在平行平面中的加速度的作用在第一方 向的第一分量具有相同的响应特性和针对垂直于第一分量作用的加速度的第二分量相互 不同的响应特性，以及其中在至少一个第一质量块元件和至少一个第二质量块元件和/或 支撑元件获得描述所述测量点的偏斜的数据，其中，通过评估检测到的数据来消除作用在 第一方向上的所述加速度的分量，以及其中，当作用在第二方向上的分量可忽略时，针对作 用在第一方向上的分量调整的结果被用于恢复作用在第一方向上的分量，并且针对作用在 第一方向上的分量调整的结果被测量作为静态加速度并且作用在第一方向上的分量被测 量作为动态加速度。
根据本发明的第二个方面的计算机程序在该计算机程序被加载到数据处理装置 的存储器装置之后使得数据处理装置进行用于检测至少一个加速度的方法，其中使用包括 至少一个基底平板和至少三个质量块元件的装置，其中，每一个质量块元件经由可伸缩支 撑元件与所述至少一个基底平板相连接，以及其中，所述支撑元件可在公共平面或者相互 平行平面中偏斜，以及其中，所述至少三个质量块元件和/或支撑元件具有至少一个测量 点，以及其中，至少两个第一质量块元件和至少一个第二质量块元件的所述支撑元件被构 建为使得所述至少两个第一质量块元件的支撑元件和所述至少一个第二质量块元件的支 撑元件在所述测量点针对作用在公共平面中或者在平行平面中的加速度的作用在第一方 向的第一分量具有相同的响应特性和针对垂直于第一分量作用的加速度的第二分量相互 不同的响应特性，以及其中在至少一个第一质量块元件和至少一个第二质量块元件和/或 支撑元件获得描述所述测量点的偏斜的数据，其中，通过评估从至少两个第一质量块元件/ 支撑元件的第一个的质量块元件和第二质量块元件和/或支撑元件收集的数据，以及通过 评估从所述至少两个第一质量块元件/支撑元件的第二个的质量块元件和所述第二质量 块元件和/或支撑元件收集的数据，作用在第一方向上的所述加速度的分量均被消除，以 及其中，通过评估针对作用在第一方向上的分量调整的两个结果，作用在第二方向上的所 述分量被消除，以及其中，针对作用在第二方向上的分量调整的结果被用于恢复作用在第 一和第二方向上的分量，以及其中，针对作用在第一方向和第二方向上的分量调整的结果 被测量作为静态加速度，并且作用在第一方向和第二方向上的加速度分量被测量作为动态 加速度。
根据本发明的第三方面的计算机程序配置一种适用于将静态加速度和动态加速 度的检测分离的装置，在计算机程序被加载到该装置的存储器装置之后，使得装置可应用 于分析运动，其中在空间中确定所述装置的至少一部分的至少一个位置参数。
在本发明的另一个优选实施方式中，本发明的计算机程序可以具有模块构造，其 中各个模块安装在数据处理装置的不同部分上。
优选实施方式还考虑了计算机程序，通过该计算机程序可执行附加的方法步骤或 者处理流程。
这种计算机程序可以例如在数据或者通信网络中下载(收费或者免费，自由存取 或者凭密码存取)。所提供的计算机程序还可以用于处理，其中根据权利要求35和37的计 算机程序被从电子数据网络下载，例如从因特网下载到连接到数据网络的数据处理系统。
为了执行本发明的方法，可以使用存储了程序的计算机可读存储介质，该程序使 得在程序被加载到数据处理装置的存储装置之后该数据处理装置执行用于测量至少一个 加速度的方法，其中使用包括至少一个基底平板和至少两个质量块元件的装置，其中，每一 个质量块元件经由可伸缩支撑元件与所述至少一个基底平板相连接，以及其中，所述支撑 元件可在公共平面或者平行平面中偏斜，以及其中，所述至少两个质量块元件和/或支撑 元件具有至少一个测量点，以及其中，至少一个第一质量块元件和至少一个第二质量块元 件的所述支撑元件被构建为使得所述至少一个第一质量块元件的支撑元件和所述至少一 个第二质量块元件的支撑元件在所述测量点针对作用在公共平面中或者在平行平面中的 加速度的作用在第一方向的第一分量具有相同的响应特性和针对垂直于第一分量作用的 加速度的第二分量相互不同的响应特性，以及其中在至少一个第一质量块元件和至少一个第二质量块元件和/或支撑元件获得描述所述测量点的偏斜的数据，其中，通过评估检测 到的数据来消除作用在第一方向上的所述加速度的分量，以及其中，当作用在第二方向上 的分量可忽略时，针对作用在第一方向上的分量调整的结果被用于恢复作用在第一方向上 的分量，并且针对作用在第一方向上的分量调整的结果被测量作为静态加速度并且作用在 第一方向上的分量被测量作为动态加速度。
为了执行本发明的方法的替代变形，可以采用存储了程序的计算机可读存储介 质，该程序使得在程序被加载到数据处理装置的存储装置之后该数据处理装置执行用于测 量至少一个加速度的方法，其中使用包括至少一个基底平板和至少三个质量块元件的装 置，其中，每一个质量块元件经由可伸缩支撑元件与所述至少一个基底平板相连接，其中， 所述支撑元件可在公共平面中或者在平行平面中偏斜，并且其中所述至少三个质量块元件 和/或支撑元件均具有至少一个测量点，以及其中，至少两个第一质量块元件和至少一个 第二质量块元件的所述支撑元件被构建为使得所述至少两个第一质量块元件的支撑元件 和所述至少一个第二质量块元件的支撑元件在所述测量点针对作用在公共平面中或者在 平行平面中的加速度的作用在第一方向的第一分量具有相同的响应特性和针对垂直于第 一分量作用的加速度的第二分量相互不同的响应特性，以及其中在至少一个第一质量块元 件和至少一个第二质量块元件和/或支撑元件获得描述所述测量点的偏斜的数据，其中， 通过评估从至少两个第一质量块元件/支撑元件的第一个的质量块元件和第二质量块元 件和/或支撑元件收集的数据，以及通过评估从所述至少两个第一质量块元件/支撑元件 的第二个的质量块元件和所述第二质量块元件和/或支撑元件收集的数据，作用在第一方 向上的所述加速度的分量均被消除，以及通过评估针对作用在第一方向上的分量调整的两 个结果，作用在第二方向上的分量被消除，以及其中，针对作用在第二方向上的分量调整的 结果被用于恢复作用在第一和第二方向上的分量，以及其中针对作用在第一和第二方向上 的分量调整的结果被测量作为静态加速度并且作用在第一和第二方向上的分量被测量作 为动态加速度。
为了允许本发明的用途，可以采用存储了程序的计算机可读存储介质，该程序配 置了一种适用于将静态加速度和动态加速度的检测分离的装置，在计算机程序被加载到该 装置的存储器装置之后，使得装置可应用于分析运动，其中在空间中确定所述装置的至少 一部分的至少一个位置参数。
将参照各个示例性实施方式更详细描述根据本发明的用途。涉及根据本发明的用 途的实施方式之前是用于分离静态加速度和动态加速度的检测的示例性装置和对应的方 法的描述。
图1是传感器平面中的4个传感器的传感器组；
图2是针对加速度的特性曲线；
图3是利用四个传感器在数学上消除加速度分量；
图4是三个传感器的传感器组；
图5是针对加速度的特性曲线；
图6是利用三个传感器在数学上消除加速度分量；以及
图7是(用)硅(实现)的实施方式。
附图标记列表
1传感器2传感器3传感器4传感器5质量块元件6质量块元件7基底平板8支撑件
8.1柱体支撑件
9支撑件
9.1支撑件9的区段
9.2支撑件9的区段
10测量点
11 水平
12传感器
13传感器
14传感器
G 重力
Aff输出信号
PB平行于基底平板定向的加速度
VB垂直于基底平板定向的加速度
MBK弯曲力矩分量
SBK剪切弯曲分量具体实施方式
图1示出在相对于水平11倾斜了角(α)并且具有四个传感器1-4的基底平板7 上的用于确定具有静态加速度分量和动态加速度分量的运动的装置的机械实施方式。
可利用传感器组的传感器1-4来确定以下的加速度量
-角(α)表示传感器单元的倾角，或者更具体地，基底7相对于水平11的倾角，
-相对于基底7的平行加速度(PB)，还称为纵向加速度，以及
-相对于基底平板7的竖直加速度(VB)。
四个传感器1-4中的每一个均具有质量块兀件5或者6,每一个质量块兀件通过各个弹性支撑件8、9排列在基底平板7上并且可通过在朝向与基底平板7垂直的平面(即传感器平面)中的加速度力而偏斜。每两个支撑件是相同的，但是镜像对称排列。
质量块元件5、6的支撑件8、9对于所提出的装置的全局操作起到重要作用。各自 形成对的传感器1、2和3、4的这些支撑件8、9必须满足以下条件针对加速度形式中的一 种具有相同的动态或者静态响应特性而针对另一种加速度形式具有不同的响应特性。
例示的传感器对1、2和3、4的实施方式满足这个条件，因为支撑件8是柱体8.1 或者条带8. 1，其中，例如，条带8.1可在条带的平面中可伸缩地形变。支撑件9由具有区段9.1、9. 2的成角度或者弯曲的柱体或者条带形成。
由于评估方法是基于数学消除加速度分量，例如，通过形成同时测量的由于加速 度造成的测量点10的偏斜或者另一个等同物理量的值之间的差，优选的是只要可能，就提 供结构等同物和优化设计。
在有利的实施方式中，支撑件9的柱体或者条带的区段9.1的形状和形变能力因 此从基底平板7看去，在初始区域对应于各个柱体或者条带8.1的形状和形变能力。
这还意味着弯折区段9. 2与区段9.1包围90°角。有利地，这两个区段9. 1、9. 2 可以具有不同长度；优选地，区段9. 2比区段9.1更长。
下面将参照图2和图3描述根据本发明的方法的原理。
图2示出了具有传感器I和2的响应特性的特性曲线的传感器组的一半，其中，传 感器3和4的特性曲线镜像对称地构成，这样就不必单独解释了。
在上面的图中示出了传感器I和2，并且在下面的图中示出了各自的输出信号 (Aff)由重力加速度导致的特征曲线，该输出信号(AW)在测量点10被测量出、并且之后经过 了数学消除加速度分量的处理。
分别形成对应对的传感器1、2和3、4的支撑件8、9必须满足以下条件针对加速 度形式中的一种呈现相同的动态或者静态响应特性、而针对另一种加速度形式呈现不同的 响应特性。
这是通过传感器对实现的，其中支撑件8由柱体8.1形成并且支撑件9由具有区 段9. 1,9. 2的弯折的柱体形成。
传感器具有以下特性曲线包络
利用垂直于柱体平面的重力变化来分别定义传感器I和4的静态加速度的特性曲 线，即，针对传感器组相对于水平面的不同角位置。结果是图2的左侧示出的特性曲线。对 于弯折的传感器2和3，另一个分量分别被叠加在传感器I和4的特性曲线上，其来自用作 杠杆的弯折区段9.2。这通过图2的右侧所示的特性曲线示出了。在以下图5和图6的讨 论中给出更详细的说明。
在使用具有质量块元件5、6的四个传感器1-4的装置来确定具有静态加速度分量 和动态加速度分量的运动的方法中，每一个质量块元件通过各个支撑件8、9来排列在至少 一个基底平板7上并且可通过在垂直于基底平板7定向的一个平面或者多个平面中的加速 度力而偏斜，其中，上述一个平面或者多个平面和基底平板7围成了 90°角，以及其中，支 撑件8、9针对加速度形式中的一种具有相同的动态或者静态响应特性、而针对另一种加速 度形式具有不同的响应特性，其中，两个对应的支撑件是相同的但是被镜像对称地排列，并 且其中，可在测量点10测量支撑件的偏斜或者等同的物理量并进行计算处理，各个传感器 1-4的至少一个测量点10的偏斜或者其它物理量在加速度条件下被同时测量，并且测量到 的值经过数学消除，-在此为形成差(difference formation),其至少包括
1、形成差
通过形成所测量出的作为对的传感器I和2的偏斜值或者等同的物理量、与所测量出的作为另一对的镜像对称排列的传感器3和4的偏斜值或者等同的物理量之间的差， 对朝向与基底平板7平行的动态加速度分量(纵向加速度)进行补偿。
这里的前提是传感器I到4均被归一化以对纵向加速度具有相同的响应。用于获得有意义的计算结果的前提进一步是传感器I到4的重力特性曲线在两个象限中具有不同的特性曲线包络。偏差越大，在位移等的测量中由制造公差、测量误差造成的影响越小。
图2所示的第一传感器对的传感器I和2满足这些条件。所选择的角β是约30° 并且臂9. 2的长度对应于臂9.1和柱体支撑件8.1的长度的大约三倍。
尽管纵向加速度仅仅以剪切弯曲的形式作用在传感器I上，但是剪切弯曲和弯曲力矩在传感器2上交叠。
响应于针对传感器2的纵向加速度，为了在针对传感器I的传感器输出信号中获得相同的反应，即偏斜，输出信号必须被按照预定因数放大。
将此考虑在内，图2示出了重力特性曲线，左侧针对传感器I，右侧针对传感器2。 由于假定了响应于测量点10处的纵向加速度两个传感器I和2的反应相同，所以当形成这些特性曲线之间的第一差时，纵向加速度被消除。
图3a和图3b示出在形成第一差之后传感器的重力曲线的过程。
上部曲线(图3a)对应于传感器I和2之间形成的差，并且中心曲线(图3b)对应于传感器3、4之间形成的差。
2、形成差
通过形成针对朝向平行于基底平板7的动态加速度分量调整的传感器对1、2和3、 4的值之间的差，在最简单的情况下还在形成差之前通过减法或者通过调整测量到的值的电平，补偿竖直地作用于基底平板7的动态加速度分量，以消除测量到的值中的竖直动态加速度的分量。
利用所采用的相同但是镜像对称排列的传感器对3、4，当形成第一差时其输出信号被按照与传感器对1、2相同的方式处理，可通过减法确定竖直加速度分量，因为相同加速度力作用于每一个传感器上，因而在形成第一差之后在不同曲线中产生相同的竖直加速度分量。
通过形成对1、2和3、4之间的差，如图3a和图3b所示，相对于基底平板7的竖直动态加速度彼此抵消。
上述形成差还包括作为未知量的静态加速度的分量(该分量作为各个传感器1-4 的测量值的一部分)。在上述消除之后，该分量为剩余的差值，其可与特定角(α)相关联。 图3c示出了差值的完整特性曲线包络。
该减法处理产生以下结果由于在两个象限中重力特性曲线的非对称性，在一个象限中重力值(α)为负而在另一个象限中为正，即，在两个象限中传感器输出信号和角度值之间存在明确的关联。
这样确定出的基底平板7相对 于水平11的角(α )被用于确定相对于基底平板7 的平行加速度(PB)和相对于基底平板7的竖直加速度(VB)。
当要确定具有静态加速度分量和动态加速度分量的运动时，其中，竖直加速度可忽略并且仅仅关注一个象限，仅仅需要两个传感器1、2，其中，传感器1、2被按照先前描述排列并且支撑件8、9针对加速度形式中的一种具有相同的静态和动态响应特性、而针对另一种加速度形式具有不同的响应特性。
在竖直加速度可被忽略的加速度条件下，同时测量传感器1、2的至少一个测量点 10的偏斜或者其它物理量，并且测量到的值经受差形成，差形成至少包括
通过形成差补偿朝向平行于基底平板7的动态加速度分量，最简单的情况下为减去所测量到的传感器I和2的偏斜值或者等同物理量。
因为该运动的前提是竖直加速度可被忽略，这就使得不必形成差来消除竖直加速度。
尚为未知量的静态加速度的分量在此也被包括在上述形成差中，作为各个传感器 1-2的测量值的一部分。在上述消除之后，该值剩余为差值，其可与特定角(α)相关联。
这样确定出的基底平板7相对于水平11的角(α )用于确定相对于基底平板7的平行加速度(PB)，这是通过计算进行的。
图4示出作为以上具有四个传感器1-4的方案的优选实施方式的、具有三个传感器12-14的传感器组。
假定在此装置中传感器12具有双重功能。在一方面，它是传感器对12、13的一部分；在另一方面，它是传感器对12、14的一部分。
为了能够执行分步消除作为测量值的一部分的加速度分量的上述原理，在优选实施方式中已经实现了支撑件8、9的特殊排列。
然而，应特别注意的是该特殊设计不限制该系统。相反，其它长度比例和角度也是可行的。
针对传感器13的支撑件8.1和基底平板7之间的角度β 2，选择25。的值。传感器14的支撑件8.1被镜像对称排列并且相对于基底平板7倾斜角β 3 = -25°。传感器 12的支撑件9.1的倾斜具有对基底平板7的倾角β 1，在此为60°。
传感器13和14的柱体支撑件8.1的长度与传感器12的区段9. 2的长度相同，并且传感器12的长度9. 2对应于区段9.1的长度的三倍。
为了在针对传感器13和14的传感器输出信号中分别获得与针对传感器12相同的对纵向加速度的响应，即相同偏斜，必须按照预定缩放因数对输出信号放大。
在所例示的实施方式中，对于传感器12考虑到剪切弯曲和弯曲力矩，针对纵向加速度，该缩放因数被计算为例如5. 6，而纵向加速度仅仅以剪切弯曲的形式作用在传感器 13和14上、而且是相同的。
图5示出针对具有图4例示的传感器12到14的传感器组的示例性的重力特性曲线。
如图5a和图5b中 例示的，弹性支撑的质量块(mass)的重力特性曲线具有正弦包络。
在特定初始角度位置处，在此，针对相对于基底平板具有倾斜角β I和β 2的传感器13和14，特性曲线上的操作点相对于β =90°的基准坐标分别移位了对应的角 90° -β1(在此为65° )以及_(90° -β2)(在此为-65° )。传感器13和14的工作空间由S13和S14指示。这同样适用于具有工作空间S12的传感器12。
在图5a中示出了在重力影响下的得到的传感器12的特性曲线。
该特性曲线由弯曲力矩分量(MBK)和剪切弯曲分量(SBK)的特性曲线包络组成。
在图5b中示出了在重力影响下的传感器13和14的非归一化特性曲线包络。
图6示出了逐步地数学消除单独的加速度分量。
为了在针对传感器13和14的传感器输出信号中分别获得相同的响应，即与针对传感器12响应于纵向加速度的偏斜相同的偏斜，必须利用上述缩放因数放大输出信号。仅仅此时通过所测量出的偏斜值(输出信号AW)之间的第一差形成消除了纵向加速度分量。
图6a示出通过与缩放因数相乘形成的传感器12的重力特性曲线和传感器14的归一化的特性曲线的相同工作空间。
图6b示出通过与缩放因数相乘形成的传感器12的重力特性曲线和传感器13的归一化的特性曲线的相同工作空间。
附图还揭示了用于获得有意义的计算结果的前提被满足，即这些传感器的重力特性曲线在两个象限中具有相互不同的特性曲线包络。
当如该方法提供的在第一差形成中图6a和图6b中的各个特性曲线被彼此相减时，获得图6c和图6d所示的得到的中间特性曲线，其对应于各个阴影区域的内容。图6c 示出从传感器14和传感器12的差形成得到的特性曲线，以及图6d示出从传感器13和传感器12的差形成得到的特性曲线。图6d中的图在此已经归一化到与图6c中的特性曲线相同的竖直加速度，使得在第二差形成中竖直加速度可实际被消除。
由于利用竖直加速度，传感器14和传感器12的偏斜在相同方向上发生，所以与偏斜在不同方向上的传感器13和传感器12的绝对差相比，它们的绝对差更小，使得来自传感器14和12的差信号必须增大或者来自传感器13和传感器12的差信号必须减小，以达到相同水平。
通过这个归一化，差分特性曲线的水平也得以匹配。由于针对相同纵向加速度的归一化因数的原因，传感器14和传感器13与传感器12相比对竖直加速度具有更大的响应，所以差形成的数学符号由这些传感器定义。传感器14和传感器12之间的差因而是负的，传感器13和传感器12之间的差是正的，意味着必须在第二差形成中添加值以便消除竖直加速度。
图6e示出第二差形成的结果，使得特定角(α)与测量到的传感器输出信号相关联。
这样确定出的基底平板7相对于水平11的角(α )用于确定相对于基底平板7的竖直加速度(VB)和平行加速度(PB)，这是通过计算进行的。
在图4示出的传感器排列中，也可以这样通过数学组合获得期望的重力特性曲线，其中用于消除纵向和竖直加速度的微小的水平调整不会影响重力特性曲线。
图7示出具有2个传感器的微机械组件的第一示例性实施方式。利用质量块元件5、6和可伸缩支撑件8、9，传感器1、2的布置在衬底中形成为三维微结构，其中，该衬底优选地是单晶娃(Si)或者石英或者玻璃,或者漆膜(varnis h)。
在微机械实施方式中，质量5的支撑件8类似地是柱体8.1或者条带8. 1，其中条带8.1在条带平面中可弹性地形变。质量6的支撑件9由具有区段9.1和9. 2的弯折或者弯曲的柱体或者条带形成。
这些类似地应用于具有三个或者四个传感器的排列。因此以下仅仅讨论多个传感器。
在有利的实施方式中，传感器的三维微结构在衬底的阱中形成，其中阱壁形成基 底平板7。
类似地，传感器的三维微结构可被布置在衬底的公共框架中，或者针对每一个传 感器或者多个传感器布置在单独的框架中，其中框架的一个或者两个平行侧边在每一种情 况下形成基底平板7。
此外，传感器的三维微结构可以被封装，优选地，被配置为真空的。这有利地消除 由于气体造成的会使测量结果失真的摩擦。
在进一步有利的实施方式中，除了传感器，用于评估测量结果的电子装置可以被 集成在衬底中。
三维微结构可通过现有处理来产生，这些现有处理诸如体微加工、LIGA技术、凹凸 印或者电子腐蚀，但是本发明不限于这些处理。
优选的是，基准点的光学检测、电容评估(例如通过测量支撑件和固定点之间的 距离)以及使用压电技术或者应力计的电阻评估技术被用于测量。
利用所提出的传感器技术，具有非常通常类型的静态加速度分量和动态加速度分 量的运动可被分析而不忽略单独的加速度分量。由于成本效益高的微机械传感器技术，其 用途不限制。这将造成新质量标准不仅仅在工业中而且作为大规模生产的消费者产品。
可以看出传感器或者传感器组可以有利地特别应用在以下方面
-在身体的一般运动的分析中。这些具体地包括转速图表功能、例如游泳、投掷、推 打这样的体育的分析等。在滑雪中，滑雪运动和运动员的分析；在拳击中，击打的分析，以及 身体状况的一般评估；
-在用于将特定功能与运动相关联而进行的对运动的分析中。例如，连接和断开处 理可以被初始化，以及其它更复杂的人工功能序列和/或其它身体运动。它包括当书写时 读取符号语言和手写识别；
-在用于在控制环路中通过技术方式进行精细运动而进行的对运动的分析中，具 体地，机器和车辆控制在此非常重要，但是用于维持身体功能的义肢运动和控制电路也重要。
在适用于分离静态加速度和动态加速度的检测的装置(在下文还称为加速度记 录器)的示例性的用途中，该装置可以被用作转速图表或者事故数据记录器。特别有利的 是用于陆地、水上和空中交通工具的用途。这些交通工具的运动明显被动态处理影响。除 了运动加速度，由于斜度、空气或者水运动，在这些交通工具中还发生倾斜的变化。为了记 录和重构运动，要求分离加速度形式。例如，通过动态值的记录可重构事故。
该装置的用途的其它领域涉及检测物品在运输中的运动。在此要求静态和动态加 速度的分离，以检测倾斜位置、载荷的滑动和其它位置变化，以如果必要则初始化信号。
另一个示例性的用途考虑测量机器和/或建筑交通工具的运动。加速度形式的分 离对于控制和操作起重机、挖掘机和其它建筑设备很重要，因为例如装置和载荷的位置的 变化可以来自地面和来自风和土壤影响。
动态记录器的另一个示例性用途是导航，具体地，用于测量和稳定交通工具的位置。加速度形式的分离是用于测量和稳定任意类型的飞机的位置的前提，飞机包括从大型 飞机到无人驾驶飞机到模型飞机。
另一个示例性的用途涉及分离涉及水平面的位置角的测量和机器人臂的运动的 测量，这对于任何种类的机器人活动都很重要。
在另一个重要实施方式中，动态记录器可以在体育活动中使用。体育中几乎全部 的运动包括静态加速度分量和动态加速度分量。在一个示例性实施方式中，至少一个动态 记录器可以被包括在运动服、体育设备中或者与其组合以便测量和检测这些加速度分量。 例如，例如动态记录器可以被集成在运动鞋、网球拍、高尔夫球杆和/或冰球棒中、在滑雪 板中、在拳击手套中等。所获得的记录可以用于训练、用于报告、用于测试和用于记载个人 性能。
适用于分离静态加速度和动态加速度的检测的装置的用途的另一个示例是人的 运动的检测。与体育领域的运动类似，发生两种加速度形式，例如，当移动手腕时。从对这些 运动的分析，可导出关于运动的原因的结论，从该结论可利用人的基本状态(躺下、坐者、 站着、行走、跑步、体育活动)产生日常包络的类型，对于活动和下层运动(诸如驾驶车辆) 潜在地具有更大的特定性。为此，例如动态记录器可以被集成在手表中。
动态记录器的用途的另一个示例是分析书写运动。例如，书写可以通过书写运动 的分析而被转换为块字母。由于书写运动包括静态加速度分量和动态加速度分量，即使针 对这种类型的应用，仅仅可使用能够分离两个有效量的加速度传感器。例如动态记录器可 以被集成在圆珠笔的前部区域。
在另一个重要实施方式中，在计算机游戏领域考虑动态记录器的用途。即使对于 其中人的运动大致决定游戏的计算机游戏，通过分离游戏者的运动的静态加速度和动态加 速度，游戏者运动可被真实地包括在游戏中，因而使得能够进行全新的游戏。
权利要求
1.一种用于测量至少一个加速度的装置，所述装置包括-至少一个基底平板(7)，和-至少两个质量块元件(5、6)，其中，每一个质量块元件(5、6)经由弹性支撑元件(8、9)与所述至少一个基底平板(7) 相连接，以及其中，所述支撑元件(8、9)在公共平面中或者在平行平面中偏斜并且所述至少两个质量块元件(5、6)和/或支撑元件(8、9)均具有至少一个测量点(10)，以及其中， 至少一个第一质量块元件(5)和至少一个第二质量块元件￠)的所述支撑元件(8、9) 被构建为使得所述至少一个第一质量块元件(5)的支撑元件(8)和所述至少一个第二质量块元件￠)的支撑元件(9)在所述测量点(10)处针对于作用在公共平面中或者在平行平面中的加速度的第一分量具有相同的响应特性，该第一分量作用在第一方向，和针对加速度的作用在垂直于第一分量的方向的第二分量具有相互不同的响应特性。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置包括具有质量块元件(5)的至少两个第一支撑元件(8)和具有质量块元件(6)的至少一个第二支撑元件(9)。
3.根据权利要求1或者2所述的装置，其特征在于，所述装置包括具有质量块元件(5、6)的至少两个第一、第二支撑元件(8、9)。
4.根据上述任意一项权利要求所述的装置，其特征在于，所述支撑元件(8、9)和所述质量块元件(5、6)的布置被构建成为衬底中的三维微结构，其中所述衬底优选地是单晶娃(Si)或者石英,或者玻璃,或者漆膜。
5.根据上述任意一项权利要求所述的装置，其特征在于，当采用了多个基底平板(7)时，在测量中包括的具有质量块元件(5、6)的所述支撑元件(8、9)的基底平板(7)均彼此平行排列。
6.根据权利要求1到5中任何一项所述的装置，其特征在于，为了在象限中测量以及当加速度的作用在第二方向上的分量可忽略时，采用具有质量块元件(5、6)的两个支撑元件(8、9)，这两个支撑元件被排列在所述至少一个基底平板(7) 上。
7.根据权利要求1到5中任何一项所述的装置，其特征在于，为了在一个平面中或者在平行平面中的两个象限中测量一般加速度，具有质量块元件 (5、6)的四个支撑元件(8、9)被排列。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，两个支撑元件(8、9)具有相同设计，但是镜像对称地排列在所述至少一个基底平板(7)上。
9.根据上述任意一项权利要求所述的装置，其特征在于，所述第一支撑元件(8)以机械或者微机械的具体化形态实现为柱体(8.1)或者实现为条带(8.1)，其中条带(8.1)能够在条带平面中弹性形变并且第二支撑元件(9)以具有区段 (9. 1、9. 2)的成角度或者弯曲柱体或者条带的形式实现。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，正如从基底平板(7)看去的那样，初始区域中所述第二支撑元件(9)的所述柱体或者条带的所述区段(9.1)的形状和形变能力对应于第一支撑元件(8)的所述柱体和所述或者条带(8.1)的形状和形变能力。
11.根据权利要求9或者10所述的装置，其特征在于，所述第一支撑元件(8)和所述区段(9.1)在所述第二支撑元件(9)的初始区域中与基底平板(7) —起围成角(β)，其中所述角β <90°。
12.根据权利要求9到11中任何一项所述的装置，其特征在于，弯折区段(9.2)与所述第二支撑元件(9)的初始区域中的区段(9.1) 一起围成角 90°。
13.根据上述任意一项权利要求所述的装置，其特征在于，通过在至少一个基底平板(7)上排列的至少三个质量块元件(5、6)和/或支撑元件 (8、9)，第一支撑元件(8.1)和基底平板(7)之间的角度β 2被正向定向，而第二支撑元件 (8.1)相对于基底基板(7)负向倾斜了角β 3，因而指向与第一支撑元件(8.1)不同的方向。
14.根据上述任意一项权利要求所述的装置，其特征在于，在所述第二支撑元件(9)的初始区域中的区段(9.1)比弯折区段(9.2)更短。
15.根据上述任意一项权利要求所述的装置，其特征在于，所述三维微结构在衬底的阱中形成，其中阱壁形成基底平板(X)。
16.根据上述任意一项权利要求所述的装置，其特征在于，所述三维微结构布置在所述衬底的公共框架中或者针对具有质量块元件(5、6)的所述一个或者更多个支撑元件(8、9)中的每一个设置单独的框架，其中平行框架的侧边形成基底平板⑵。
17.根据上述任意一项权利要求所述的装置，其特征在于，所述三维微结构被构建为密封的，优选为真空的。
18.根据上述任意一项权利要求所述的装置，其特征在于，除了具有所述质量块元件(5、6)的所述支撑元件(8、9)，用于评估测量结果的电子装置被集成在所述衬底中。
19.根据上述任意一项权利要求所述的装置，其特征在于，具有所述质量块元件(5、6)的所述支撑元件(8、9)被布置在用于在一个或者多个象限中测量的所述传感器组(11)中。
20.一种用于测量至少一个加速度的方法，其中，使用了装置，所述装置包括-至少一个基底平板(7)，和-至少两个质量块元件(5、6)，其中，每一个质量块元件(5、6)经由弹性支撑元件(8、9)与所述至少一个基底平板(7) 相连接，其中，所述支撑元件(8、9)在公共平面中或者在平行平面中偏斜，并且其中所述至少两个质量块元件(5、6)和/或支撑元件(8、9)均具有至少一个测量点(10)，以及其中，至少一个第一质量块元件(5)和至少一个第二质量块元件￠)的所述支撑元件(8、9) 被构建为使得所述至少一个第一质量块元件(5)的支撑元件(8)和所述至少一个第二质量块元件￠)的支撑元件(9)在所述测量点(10)处针对于作用在公共平面中或者在平行平面中的加速度的第一分量具有相同的响应特性，该第一分量作用在第一方向，和针对加速度的作用在竖直于第一分量的方向的第二分量具有相互不同的响应特性，以及其中在至少一个第一质量块元件(5、8)和至少一个第二质量块元件(6)和/或支撑元件(9)获得描述所述测量点(10)的偏斜的数据，其中，通过评估检测到的数据来消除所述加速度的作用在第一方向上的分量，以及其中，当作用在第二方向上的分量可忽略时，对作用在第一方向上的分量进行调整的结果用于恢复作用在第一方向上的分量，并且测量对作用在第一方向上的分量进行调整的结果作为静态加速度并且测量作用在第一方向上的分量作为动态加速度。
21.一种用于测量至少一个加速度的方法，其中，使用了装置，所述装置包括-至少一个基底平板(7)，和-至少三个质量块元件(5、6),其中，每一个质量块元件(5、6)经由弹性支撑元件(8、9)与所述至少一个基底平板(7) 相连接，其中，所述支撑元件(8、9)在公共平面中或者在平行平面中偏斜，并且其中所述至少三个质量块元件(5、6)和/或支撑元件(8、9)均具有至少一个测量点(10)，以及其中， 至少两个第一质量块元件(5)和至少一个第二质量块元件￠)的所述支撑元件(8、9) 被构建为使得所述至少两个第一质量块元件(5)的支撑元件(8)和所述至少一个第二质量块元件￠)的支撑元件(9)在所述测量点(10)处针对于作用在公共平面中或者在平行平面中的加速度的第一分量具有相同的响应特性，该第一分量作用在第一方向，和针对加速度的作用在竖直于第一分量的方向的第二分量具有相互不同的响应特性，以及其中在至少一个第一质量块元件(5、8)和至少一个第二质量块元件(6)和/或支撑元件(9)获得描述所述测量点(10)的偏斜的数据，其中，通过评估从至少两个第一质量块元件/支撑元件(5、8)的第一个的质量块元件(5)和第二质量块元件(6)和/或支撑元件(9)收集的数据，以及通过评估从所述至少两个第一质量块元件/支撑元件(5、8)的第二个的质量块元件(5)和所述第二质量块元件(6) 和/或支撑元件(9)收集的数据，所述加速度的作用在第一方向上的分量均被消除，以及通过评估对作用在第一方向上的分量进行调整的两个结果，作用在第二方向上的所述分量被消除，以及其中，对作用在第二方向上的分量进行调整的结果被用于恢复作用在第一和第二方向上的分量，以及其中测量对作用在第一和第二方向上的分量进行调整的结果作为静态加速度并且测量作用在第一和第二方向上的分量作为动态加速度。
22.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，提供至少两个第一和第二质量块元件(5、6)和支撑元件(8、9)，以及通过评估从至少两个第一质量块元件/支撑元件(5、8)的第一个的质量块元件(5)和至少两个第二质量块元件出)的第一个质量块元件和/或支撑元件(9)收集的数据，以及通过评估从所述至少两个第一质量块元件/支撑元件(5、8)的第二个的质量块元件(5)和至少一个第二质量块元件￠)的第二个质量块元件和/或支撑元件(9)收集的数据，所述加速度的作用在第一方向上的分量能够被消除，以及通过评估对作用在第一方向上的分量进行调整的两个结果，作用在第二方向上的所述分量被消除，以及对作用在第二方向上的分量进行调整的结果被用于恢复作用在第一和第二方向上的分量，以及测量对作用在第一和第二方向上的分量进行调整的结果作为静态加速度并且测量作用在第一和第二方向上的分量作为动态加速度。
23.根据权利要求20到22中任何一项所述的方法，其特征在于，相对于所述静态加速度确定至少一个基底平板(7)的角度。
24.根据权利要求20到23中任何一项所述的方法，其特征在于，进行水平调整，使得重力特性曲线的特性特征不受影响，其中，然而加速度分量被消除。
25.根据权利要求20到24中任何一项所述的方法，其特征在于，当针对竖直和纵向加速度的背后计算值与传感器不符合时，为了校准，使用测试算法进行迭代逼近。
26.根据权利要求20到25中任何一项所述的方法，其特征在于，使用至少两个传感器单元来确定XYZ坐标系中的运动，其中传感器平面彼此包围一个角度，优选地，90°角。
27.根据权利要求1到19中任意一项所述的装置的用途，其中，在空间中确定所述装置的至少部分的至少一个位置参数。
28.根据权利要求27所述的用途，其特征在于，所述位置确定包括确定由重力造成的加速度分量。
29.根据权利要求27或28所述的用途，其特征在于，所述用途包括过程的控制。
30.根据权利要求27到29中任何一项所述的用途，其特征在于，所述用途包括以下操作中的至少一个-分析主体的一般运动，以及-分析运动，用于将该运动与特定功能相关联和/或用于在控制环路中通过技术方式进行精细运动。
31.根据权利要求27到30中任何一项所述的用途，其特征在于，所述用途包括检测对象的位置的变化。
32.根据权利要求31所述的用途，其特征在于，所述用途包括检测所述对象的倾斜位置。
33.根据权利要求27到32中任何一项所述的用途，其特征在于，所述用途包括稳定所述对象的位置。
34.根据权利要求27到33中任何一项所述的用途，其特征在于，所述用途包括对书写运动的分析。
35.一种计算机程序，所述计算机程序使得在所述计算机程序被加载到数据处理装置的存储器装置中之后所述数据处理装置进行根据权利要求20到26中的任意一项所述的用于测量至少一个加速度的方法。
36.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储了程序，所述计算机程序允许在所述程序被加载到数据处理装置的存储器装置中之后所述数据处理装置进行根据权利要求20到26中的任意一项所述的用于测量至少一个加速度的方法。
37.一种计算机程序，在所述计算机程序被加载到所述装置的存储器装置中之后，所述计算机程序配置了用于单独测量静态加速度和动态加速度的装置，使得所述装置可根据权利要求27到34中任意一项所述用途。
38.一种计算机可读存储介质，存储了程序，在所述程序被加载到所述装置的存储器装置中之后，所述计算机程序配置了用于单独测量静态加速度和动态加速度的装置，使得所述装置可根据权利要求27到34中任意一项所述用途。
全文摘要
本发明提供了一种用于检测至少一个加速度的装置、方法、计算机程序和计算机可读存储介质，其中所述装置包括至少一个基底平板(7)和至少两个质量块元件(5、6)，以及其中，每一个质量块元件(5、6)通过弹性支撑元件(8、9)连接到所述至少一个基底平板(7)，并且支撑元件(8、9)分别具有至少一个测量点(10)。至少一个第一质量块元件(5)和至少一个第二质量块元件(6)的所述支撑元件(8、9)在所述测量点(10)处针对于加速度的作用在第一方向的第一分量具有相同的响应特性和针对加速度的作用在相对于第一分量的垂直方向的第二分量具有不同的反应特性。第一支撑元件(5、8)和第二支撑元件(9)的测量点(10)的偏斜被测量和评估。作用在第一方向和第二方向上的分量被逐步消除，和对作用在第一和第二方向上的分量进行调整的结果被用于恢复这两个分量。测量对作用在第一和第二方向上的分量进行调整的结果作为静态加速度并且测量作用在第一和第二方向上的分量作为动态加速度。
文档编号G01P15/08GK103069278SQ201180036847
公开日2013年4月24日 申请日期2011年7月25日 优先权日2010年7月27日
发明者严斯·汉森 申请人:第一传感器股份有限公司