校准电路以及使用方法与流程

本公开的领域通常涉及校准电路，并且更特别地涉及具有单线存储器装置的校准电路及其使用方法。许多已知射频（RF）传感器系统使用在范围从1千赫（kHz）到300千兆赫（GHz）的频率处的RF近场耦合来操作。这样的传感器系统典型地包含例如并且不限于与要测量的环境直接接触的第一部件、以及不与环境直接接触的第二部件。第一部件典型地包含换能器部件（用于感测环境的一些方面）以及RF部件（用于耦合到第二部件）。第二部件典型地包含接口，通过接口将测量传输到询问器。询问器是合适于从传感器读取输出信号的任何系统。这些已知RF传感器系统典型地利用校准数据。一些已知RF传感器系统使用射频识别（RFID）系统来提供校准数据，其中RFID标签位于特定部件或机器上。某些其它RF传感器系统通过固件更新来提供校准数据（通常需要手工过程）。这些已知RF传感器系统是昂贵和复杂的。在许多情况下，诸如，例如并且不限于，RF转矩传感器，合意的是校准数据伴随特定现场可更换的部件而不是询问器（以其它方式被称作传感器读取器系统）。对于校准电路，合意的是以成本有效和非复杂的方式提供RF传感器的校准数据，而促进校准数据伴随特定部件并且与传感器读取器系统物理分离。技术实现要素：在一个方面，提供校准电路。校准电路包含单线存储器和传输线。单线存储器包含供电/询问端和接地端。单线存储器配置为存储传感器的校准数据。传输线配置为耦合在传感器与传感器读取器之间。传输线包含第一和第二导体。第一导体耦合到供电/询问端并且配置为提供校准数据和传感器输出信号到传感器读取器。第二导体耦合到接地端并且配置为提供第一导体、单线存储器、和传感器的接地参考。在另一方面，提供使用传感器的校准电路的方法。方法包含生成指示测量的环境参数的传感器输出信号。方法还包含在单个导体传输线上将传感器输出信号从传感器朝着传感器读取器传输。方法还包含在单个导体传输线上供电单线存储器。方法还包含在单个导体传输线上询问单线存储器。在仍有的另一方面，提供射频（RF）传感器系统。RF传感器系统包含RF传感器、传感器读取器、传输线、和单线存储器。RF传感器配置为检测环境参数并且生成指示环境参数的传感器输出信号。传感器读取器配置为接收RF传感器的传感器输出信号和校准数据。传输线包含单个导体，耦合在RF传感器与传感器读取器之间。传输线配置为传导传感器输出信号。单线存储器耦合到单个导体并且配置为存储校准数据并且在由传感器读取器询问时在单个导体上传输校准数据。技术方案1：一种校准电路，包括：单线存储器，包括供电/询问端和接地端，所述单线存储器配置为存储传感器的校准数据；以及传输线，配置为耦合在所述传感器与传感器读取器之间，所述传输线包括：第一导体，耦合到所述供电/询问端并且配置为提供所述校准数据和传感器输出信号到所述传感器读取器；以及第二导体，耦合到所述接地端并且配置为提供所述第一导体、所述单线存储器、和所述传感器的接地参考。技术方案2：根据技术方案1所述的校准电路，其中所述传输线包括阻抗匹配的射频（RF）传输线。技术方案3：根据技术方案2所述的校准电路，其中所述阻抗匹配的RF传输线配置为传导至少一个兆赫的传输。技术方案4：根据技术方案3所述的校准电路，其中所述单线存储器包括非易失性电可擦除可编程只读存储器（EEPROM），配置为操作在低于一个兆赫的频率处。技术方案5：根据技术方案1所述的校准电路，还包括电感器，所述电感器串联耦合在所述第一导体与所述供电/询问端之间，所述电感器配置为提供所述传感器输出信号的从所述传感器到所述单线存储器的高阻抗路径。技术方案6：根据技术方案1所述的校准电路，还包括电容器，与所述供电/询问端和所述接地端并联耦合，所述电容器配置为当施加所述传感器输出信号时防止跨所述供电/询问端和所述接地端的电压偏置。技术方案7：根据技术方案1所述的校准电路，还包括电容器，所述电容器串联耦合到所述第一导体，并且耦合在所述供电/询问端与所述传感器之间，所述电容器配置为防止所述第一导体操作为在0欧姆以上到100欧姆以下的范围内的直流阻抗。技术方案8：一种使用传感器的校准电路的方法，所述方法包括：在单个导体传输线上供电单线存储器；在所述单个导体传输线上询问所述单线存储器；生成指示测量的参数的传感器输出信号；以及在所述单个导体传输线上将所述传感器输出信号从所述传感器朝着传感器读取器传输。技术方案9：根据技术方案8所述的方法，其中传输所述传感器输出信号包括传输具有至少一个兆赫的频率的射频（RF）信号。技术方案10：根据技术方案9所述的方法，其中传输所述传感器输出信号还包括：创建从所述单个导体传输线到所述单线存储器的RF高阻抗路径；以及创建跨所述单线存储器的功率/询问和接地端的RF短路。技术方案11：根据技术方案9所述的方法，其中询问所述单线存储器包括朝着所述传感器读取器传输具有低于一个兆赫的频率的校准信号，所述校准信号表示所述传感器的校准数据。技术方案12：根据技术方案11所述的方法，其中询问所述单线存储器还包括在单个导体传输线上创建所述单线存储器与所述传感器之间的RF短路和直流（DC）隔断电路。技术方案13：根据技术方案8所述的方法，还包括在所述单个导体传输线上时分复用传输所述传感器输出信号并且询问所述单线存储器。技术方案14：一种射频（RF）传感器系统，包括：RF传感器，配置为检测环境参数和物理参数中的至少一个并且生成指示所述至少一个参数的传感器输出信号；传感器读取器，配置为接收所述RF传感器的所述传感器输出信号和校准数据；传输线，包括单个导体，耦合在所述RF传感器与所述传感器读取器之间，所述传输线配置为传导所述传感器输出信号；单线存储器，耦合到所述单个导体并且配置为：存储所述校准数据；以及在由所述传感器读取器询问时，在所述单个导体上传输所述校准数据。技术方案15：根据技术方案14所述的RF传感器系统，其中所述RF传感器包括表面声波（SAW）转矩传感器，所述表面声波（SAW）转矩传感器配置为耦合到驱动轴用于测量应变。技术方案16：根据技术方案15所述的RF传感器系统，还包括RF耦合电路，所述RF耦合电路配置为将所述传感器输出信号从所述RF传感器耦合到所述传输线上。技术方案17：根据技术方案14所述的RF传感器系统，其中所述传感器读取器包括：传感器读取模块，用于接收所述传感器输出信号；存储器读取模块，用于接收所述校准数据；以及时间复用器，配置为在所述传输线上时间复用所述传感器输出信号和所述校准数据。技术方案18：根据技术方案14所述的RF传感器系统，还包括第一电容器，所述第一电容器在所述传输线上耦合在所述RF传感器与所述单线存储器之间，所述第一电容器配置为提供所述传输线上的RF短路和DC隔断。技术方案19：根据技术方案18所述的RF传感器系统，还包括第二电容器，所述第二电容器耦合在所述单线存储器的接地参考与供电/询问端之间，所述供电/询问端耦合到所述单个导体，所述第二电容器配置为提供RF短路来防止由于所述传感器输出信号的跨所述接地参考和所述供电/询问端的电压偏置。技术方案20：根据技术方案19所述的RF传感器系统，还包括电感器，所述电感器耦合在所述单个导体与所述供电/询问端之间，所述电感器配置为减少所述传输线上的加载。附图说明当参考附图阅读下文的详细描述时，本公开的这些和其它特征、方面、和优势将变得更好理解，在附图中，贯穿附图类似的字符表示类似的部件，其中：图1是示范性校准电路的框图；图2是示范性RF传感器系统的框图，在所述示范性RF传感器系统中可实施图1的校准电路；图3是示范性校准电路的示意图，诸如在图1中示出的校准电路；图4是用在图1和图3中示出的校准电路中、以及在图2中示出的RF传感器系统中的示范性单线存储器和读取器电路的示意图；以及图5是使用校准电路（诸如，在图1和图3中示出的校准电路）的示范性方法的流程图。除非以其它方式指示，本文提供的图旨在图示本公开的实施例的特征。这些特征被认为可应用于包括本公开的一个或多个实施例的广泛多种系统中。因此，附图不旨在包含本文公开的实施例的实践所需的由本领域的普通技术人员已知的所有传统特征。具体实施方式在下文的说明书和权利要求中，参考具有以下含义的多个术语。单数形式“一”、“一个”、和“所述”包含复数个参考，除非上下文以其它方式清楚地指示。“可选的”或“可选地”意味着后续描述的事件或情况可以发生或可以不发生，并且描述包含其中发生事件的实例以及其中不发生事件的实例。如本文贯穿说明书和权利要求所使用的，近似语言可应用来修改任何数量表示，它可允许变化而不导致其所相关的基本功能中的改变。因此，由一个或多个术语（诸如，“大约”、“近似”、和“大体上”）修改的值不限制于指定的精确值。在至少一些实例中，近似语言可对应于用于测量值的仪器的精度。此处以及贯穿说明书和权利要求，可组合和/或互换范围限制，这样的范围被识别并且包含其中包含的所有子范围，除非上下文或语言以其它方式指示。本公开的实施例涉及射频（RF）校准电路。本文描述的RF校准电路使用低复杂性商业可用的部件（其可以承受在各种产业中频繁经历的恶劣环境，所述产业包含例如并且不限于石油和天然气、水、电、和航空）来提供校准数据到传感器读取器系统。本文描述的RF校准电路利用集成在阻抗匹配的传输线或连接器上的单线非易失性存储器。本文描述的RF校准电路另外促进校准数据伴随现场可更换的部件并且与传感器读取器系统物理分离。非易失性存储器包含例如并且不限于电可擦除可编程只读存储器（EEPROM）、可编程只读存储器（PROM）、可擦除可编程只读存储器（EPROM）、以及铁电随机存取存储器（FRAM）。非易失性存储器是在电路中频繁使用以用于存储少量数据的非暂态存储器装置。非易失性存储器即使在不被供电时也维持存储的数据。例如并且不限于，某些EEPROM装置存储例如RF传感器的校准数据（诸如，系数）。许多非易失性存储器装置是经由电力供应导体而被供电，并且数据是经由询问导体而取回。这样的装置通常也包含接地导体。单线存储器装置利用单个导体用于供电和询问。在RF传感器中，在通电时或在维护期间，校准电路通常提供校准数据到传感器读取器系统。这包含例如并且不限于，在每天的供电周期时，或当更换现场可更换的部件时。图1是示范性校准电路100的框图。校准电路100包含耦合到传输线120的单线存储器110。传输线120耦合在传感器130与传感器读取器140之间。传感器130包含合适于测量机器的环境参数或物理参数的任何传感器，诸如，例如并且不限于，用于测量驱动轴上的应变的转矩传感器。在某些实施例中，传感器130包含例如并且不限于传输传感器输出信号（表示在一个兆赫或更高的频率处的测量的参数）的RF传感器。传输线120是用于将传感器输出信号从传感器130传导到传感器读取器140的单个导体传输线。在传感器130是RF传感器的某些实施例中，例如，传输线120是阻抗匹配的传输线。阻抗匹配的传输线包含例如并且不限于用于携带RF信号的同轴缆线。某些传输线例如合适于具有至少一个兆赫的频率的RF信号。传输线120包含用于携带有效载荷信号（诸如，例如，传感器输出信号）的第一导体以及提供有效载荷信号的接地参考的第二导体。在同轴缆线中，中心导体是第一导体并且屏蔽是第二导体并且提供接地参考。传感器读取器140配置为在传输线120上从传感器130接收传感器输出信号。传感器读取器140使用校准数据来解释它接收的传感器输出信号。校准数据通常包含例如并且不限于系数值。校准数据是存储在单线存储器110上并且通过被称作询问的过程使用传输线120而取回。在单线存储器110的询问期间，数据被读取并且传输到传输线120上。数据通过被称作刷新的过程而写入单线存储器110。数据通常在制造商期间或由原始设备制造商写入单线存储器110。在某些实施例中，可以使用传输线120和传感器读取器140来在现场刷新单线存储器110。校准电路100也包含电容器150，在传输线120上串联耦合在传感器130与单线存储器110之间。传输线120通常是低阻抗传输线。电容器150提供传输线120上的高直流（DC）阻抗，并且另外提供RF短路，即，RF信号的短路。高DC阻抗操作来隔断传输线120上的DC信号，包含，例如，源于传感器读取器140和单线存储器110的那些。由电容器150提供的高DC阻抗另外提供传感器130与这样的DC信号的隔离，而不阻止更高频率的信号（诸如，来自传感器130的传感器输出信号）。校准电路100还包含电感器160，耦合在传输线120与单线存储器110之间。电感器160提供传输线120与单线存储器110之间的高阻抗路径，通常减少由于单线存储器110的传输线120上的加载。校准电路100也包含并联耦合于单线存储器110的电容器170。电容器170提供跨单线存储器110的端点的RF短路，因此防止由于在传输线120上传导的RF信号（包含，例如，传感器输出信号）而任何电压偏置施加到单线存储器110。校准电路100通常操作来从单线存储器110读取校准数据，花费一小部分时间传导传感器输出信号从传感器130、通过传输线120并且到传感器读取器140上。因此，电容器170防止高频率电压在延长的时间时期上施加到单线存储器110。图2是示范性RF传感器系统200的框图，在所述示范性RF传感器系统200中可实施校准电路100（在图1中示出）。RF传感器系统200包含RF传感器202，耦合到驱动轴204用于测量驱动轴204上的转矩。驱动轴204上的RF传感器202通过RF耦合器208耦合到定子206。RF传感器系统200也包含传感器读取器210，其接收表示由RF传感器202在驱动轴204上测量的转矩的RF传感器输出信号。RF传感器系统200包含驱动轴壳体212，包含驱动轴204、RF耦合器208、单线存储器214、和由同轴布线216和同轴连接器218组成的传输线。驱动轴204上的RF传感器202通过电气过应力（EOS）和阻抗匹配电路220而耦合到RF耦合器208。来自RF传感器202的RF传感器输出信号通过RF耦合器208而耦合到同轴布线216的中心导体（未示出）上。然后，通过同轴连接器218将RF传感器输出信号从驱动轴壳体212朝着传感器读取器210传输。单线存储器214配置为存储RF传感器202的校准数据。在询问期间，校准数据是从单线存储器214读取并且通过同轴连接器218并且朝着传感器读取器210而传输到同轴布线222上。驱动轴壳体212包含RF传感器202并且单线存储器214包含RF传感器202的校准数据，RF传感器202的所有元件与定子206可分离。传感器读取器210通过时间复用器224而耦合到同轴布线222。时间复用器224促进校准数据信号和RF传感器输出信号在RF传感器202与传感器读取器210之间形成的传输线上时间复用。在单线存储器214的询问期间，时间复用器224将校准数据信号从单线存储器214指向到达存储器读取模块226。校准数据信号典型地低于一个兆赫而传输。在传感器读取期间，时间复用器224将RF传感器输出信号从RF传感器202指向传感器读取模块228。图3是类似于校准电路100（在图1中示出）的示范性校准电路300的示意图。校准电路300包含在连接器J1与连接器J2之间的传输线。在某些实施例中，连接器J1和J2是具有中心导体和接地参考导体的同轴连接器。校准电路300包含电容器C1，其提供高DC阻抗来隔离连接器J2与传输线310上的DC信号。给定此功能，电容器C1有时被称作DC隔断电路。电容器C1也提供RF短路，促进连接器J1与J2之间的RF信号的传输。校准电路300包含单线存储器U1，单线存储器U1包含供电/询问端320和接地端330。接地端330耦合到地。供电/询问端320通过电感器L1而耦合到传输线310。电感器L1提供高阻抗来减少传输线310上的单线存储器U1的加载效果。校准电路300包含电容器C2，与单线存储器U1并联耦合并且跨供电/询问端320和接地端330。电容器C2提供RF短路，其防止由于在传输线310上传导的RF信号而电压偏置被施加于单线存储器U1。单线存储器U1配置为存储传感器的校准数据，所述传感器诸如传感器130（在图1中示出）或RF传感器202（在图2中示出），其可通过连接器J2耦合于传输线310。在询问期间，校准数据是从单线存储器U1读取并且传输到传输线310上。连接器J1配置为耦合到传感器读取器，诸如，传感器读取器140（在图1中示出）或传感器读取器210（在图2中示出）。传感器读取器配置为从单线存储器U1接收校准数据、以及通过连接器J2传输到传输线310上的传感器输出信号。在一个实施例中，耦合到连接器J2的传感器（未示出）配置为传输具有400兆赫的频率的传感器输出信号。传感器读取器（未示出）通过连接器J1来接收传感器输出信号。在本实施例中，单线存储器U1配置为操作在低于一个兆赫的频率。电容器C1和C2配置为为由传感器生成的至少400兆赫信号提供RF短路，并且每个电容器具有330皮法的值。电感器L1配置为提供高阻抗并且具有390毫微亨的值。图4是用在校准电路（诸如，校准电路100和300（相应地在图1和图3中示出））中和RF传感器系统（诸如，RF传感器系统200（在图2中示出））中的示范性单线存储器402和存储器读取器404的示意图。存储器读取器404包含耦合到电压VCC和地的微控制器406。微控制器406还包含操作为开路集电极的输入/输出（I/O）端408。I/O端408通过上拉电阻器RPUP而上拉到电压VCC。微控制器406配置为通过I/O端408从单线存储器402接收校准数据。在某些实施例中，微控制器406还配置为使用刷新过程通过I/O端408来写入单线存储器402。微控制器406由传输线410而耦合到单线存储器402。传输线410包含第一导体412用于携带信号，包含，例如并且不限于，传感器输出信号和校准数据信号。传输线410还包含第二导体414，其给第一导体412提供参考地。第二导体414在存储器读取器404和在单线存储器402耦合到地。在某些实施例中，传输线410包含同轴导线，其中第一导体412是中心导体并且第二导体414是屏蔽导体。单线存储器402包含可通过接口控制器418访问的数据存储装置416。传输线410的第一导体412通过缓冲器放大器420和场效应晶体管（FET）422而耦合到接口控制器418。在刷新过程期间，传过缓冲器放大器420的写入数据424存储在数据存储装置416上。在询问期间，读取数据426是通过FET422从数据存储416读取。除接地导体以外，某些存储器装置还利用不同于询问导体的电力供应导体。在被称作单线存储器的其它存储器装置中，单个导体提供供电和数据取回。这样的装置还包含接地导体。单线存储器402还包含寄生电力供应428，耦合到传输线410的第一导体412并且提供内部电压VDD。图5是使用校准电路（诸如，校准电路100和300（在图1和图3中示出））的示范性方法500的流程图。方法500开始于开始步骤510。参考图1、图2、和图5，在供电步骤520处，在传输线120上供电单线存储器110。在询问步骤530处，也在传输线120上询问单线存储器110。在询问步骤530期间，传感器读取器140从单线存储器110取回校准数据。来自单线存储器110的校准数据被加载到传感器读取器140中。参考图2，校准数据被加载到传感器读取模块228并且存储器读取模块226由时间复用器224从传输线120断开，或断电。在生成步骤540处，传感器130生成传感器输出信号。传感器输出信号指示测量的参数，诸如，例如并且不限于，机器的环境参数或物理参数。在传输步骤550处，传感器130将传感器输出信号传输到传输线120上。传感器输出信号是通过传输线120朝着传感器读取器140和传感器读取模块228传输。传感器读取器140配置为接收传感器输出信号并且基于传感器130的校准数据来使用它来生成校准的输出参数（诸如，例如并且不限于，转矩和温度）。然后，方法结束在结束步骤560处。以上描述的RF校准电路使用低复杂性商业可用的部件（可以承受在各种产业中频繁经历的恶劣环境，所述产业包含例如并且不限于石油和天然气、水、电、和航空）来提供校准数据到传感器读取器系统。本文描述的RF校准电路利用集成在阻抗匹配的传输线或连接器上的单线存储器。本文描述的RF校准电路另外促进校准数据伴随现场可更换的部件并且与传感器读取器系统物理分离。本文描述的方法、系统、和器件的示范性技术效果包含以下的至少一个：（a）通过单线存储器的使用而简化校准电路；（b）简化简化的校准电路的制造；（c）通过校准电路的简化和商业可用的部件的使用来减少成本；（d）通过可以承受恶劣环境（诸如，高温）的商业可用的部件的使用而改进可靠性；（e）增加在RFID备选上的存储器容量；（f）通过受控高输出阻抗的使用而改进RF传感器的信噪比；以及（g）改进传感器的高频率模拟RF信号和单线存储器的DC低频率数字信号的被动隔离。RF校准电路的方法、系统、和器件的示范性实施例不限于本文描述的具体实施例，而相反地，系统的部件和/或方法的步骤可与本文描述的其它部件和/或步骤分离地并且独立地利用。例如，方法还可与其它非传统的RF校准电路结合使用，并且不限于只用如本文所描述的系统和方法来实践。相反地，可以结合可受益于减少的成本、减少的复杂性、商业可用性、改进的在高温的可靠性、和增加的存储器容量的许多其它应用、设备、和系统来实现并且利用示范性实施例。虽然本公开的各实施例的具体特征可在一些附图中示出并且在其它附图中不示出，但是这只是为了方便起见。根据本公开的原理，可结合任何其它附图的任何特征来参考和/或要求保护附图的任何特征。本书面描述使用示例来公开实施例（包含最佳模式），并且也使本领域的任何技术人员能实践实施例，包含制造并且使用任何装置或系统并且执行任何并入的方法。本公开的可专利范围由权利要求限定，并且可包含本领域技术人员所想到的其它示例。如果这样的其它示例具有与权利要求的字面语言没有不同的结构元件，或如果这样的其它示例包含具有与权利要求的字面语言没有实质差别的等效结构元件，则这样的其它示例旨在处于权利要求的范围内。附图标记列表100校准电路110单线存储器120传输线130传感器140传感器读取器150电容器160电感器170电容器200RF传感器系统202RF传感器204驱动轴206定子208RF耦合器210传感器读取器212驱动轴壳体214单线存储器216同轴布线218同轴连接器220EOS和阻抗匹配电路222同轴布线224时间复用器226存储器读取模块228传感器读取模块300校准电路310传输线320供电/询问端330接地端402单线存储器404存储器读取器406微控制器408I/O端410传输线412第一导体414第二导体416数据存储418接口控制器420缓冲器放大器422FET424写入数据426读取数据428寄生电力供应500方法510起始步骤520供电步骤530询问步骤540生成步骤550传输步骤560结束步骤C1电容器C2电容器J1连接器J2连接器L1电感器U1单线存储器RPUP上拉电阻器VCC电压VDD电压当前第1页1 2 3