DE102005006853A1 - Measuring system for use in e.g. industrial area, has adjustment control device connected with resonance circuit and evaluating device and adjusting resonance frequency of variable resonant circuit depending on output signal - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen Messsysteme mit Sensorelementen, die eine Leiterstruktur aufweisen, die mindestens einen Schwingkreis bildet, wobei das Sensorelement mit einer Ansteuereinrichtung und einer Auswerteeinrichtung gekoppelt ist.The The present invention generally relates to measurement systems with sensor elements, which have a conductor structure, the at least one resonant circuit forms, wherein the sensor element with a drive means and an evaluation device is coupled.
In vielen Bereichen der Industrie, in privaten Haushalten, in der Verkehrstechnik, beispielsweise in Fahrzeugen, Flugzeugen, Schiffen und dergleichen, ist häufig eine zuverlässige Bestimmung einer Messgröße erforderlich, deren Wert dann zur weiteren Auswertung und/oder Steuerung von weiteren Vorgängen benutzt wird. Zu diesem Zwecke werden häufig Sensorelemente in Verbindung mit Messsystemen verwendet, die so ausgebildet sind, dass sich zumindest eine Eigenschaft reproduzierbar und dem Einfluss der zu bestimmenden Umweltmessgröße ändert, so dass daraus ein Signal in Abhängigkeit der Änderung der Messgröße ableitbar ist, das dann wiederum zur weiteren Verwendung zur Verfügung steht. Ein Messgröße, die es häufig zu bestimmen gilt, um damit weitere Entscheidungen zu treffen und/oder Steuerungsaufgaben zu verrichten, ist die Feuchtigkeit, die beispielsweise in Form von Wasser, Schnee, Eis, etc. vorliegt und sich auf sensiblen Oberflächen niederschlagen kann, wobei neben dem Aggregatszustand insbesondere auf die Menge und deren lokale Verteilung auf der sensiblen Fläche in vielen Anwendungen von Bedeutung ist. Neben vielen weiteren Anwendungszwecken, wie beispielsweise die Bestimmung der an Oberflächen abgeschiedenen Menge von Wasser in speziellen Aggregatszuständen, beispielsweise die Eisbildung auf Straßenoberflächen, Flugzeugflächen und dergleichen, sowie das Erkennen von Regen, Sprühwasser und dergleichen für die Steuerung automatischer Fenster und Türen, ist insbesondere die Anwendung von Befeuchtungssensoren und Messsystemen in Transportmitteln zur Steuerung der Scheibenwischeranlage von besonderer Bedeutung.In many areas of industry, in private households, in traffic engineering, For example, in vehicles, aircraft, ships and the like, is often a reliable one Determination of a measurand required, their value then for further evaluation and / or control of others operations is used. Sensor elements are often used for this purpose used with measuring systems that are designed so that at least a property reproducible and the influence of the determined Environmental variable changes, so that turns it into a signal depending the change the measurand derivable is, which in turn is then available for further use. One Measurand, the it often is to be determined in order to make further decisions and / or control tasks To perform is the moisture, for example, in the form water, snow, ice, etc. and precipitate on sensitive surfaces can, in addition to the state of aggregation in particular to the amount and their local distribution on the sensitive area in many applications of Meaning is. Among many other applications, such as the determination of surfaces deposited amount of water in specific states of aggregation, for example ice formation on road surfaces, aircraft surfaces and the like, as well as the detection of rain, water spray and the like for the controller automatic windows and doors, is in particular the use of humidification sensors and measuring systems in means of transport for controlling the windscreen wiper system of special meaning.
Bei gewissen bekannten Sensoren, die in Fahrzeugen als Regensensor Verwendung finden, wird die Änderung des optischen Verhaltens eines Teils der Windschutzscheibe auf Grund des Beschlags mit Regen oder Schnee gemessen und das Messergebnis zur Ansteuerung der Scheibenwischeranlage verwendet. Bei anderen konventionellen Sen sortypen und Messsystemen, in denen gewisse Nachteile der optischen Sensoren, etwa die Baugröße sowie die Erscheinungsform im montierten Zustand, vermieden werden, ist eine Leiterstruktur mit induktiver und kapazitiver Komponente vorgesehen, so dass durch Befeuchtung der Windschutzscheibe eine Änderung im Wesentlichen der kapazitiven Komponente auf Grund des Vorhandenseins des Wasser, das eine hohe Permittivität aufweist, hervorgerufen wird. Durch die Änderung der kapazitiven Komponente ändert sich somit auch das Frequenzverhalten der gesamten Leiteranordnung, die als Schwingkreis betrachtet werden kann, so dass auf Grund der Verschiebung der Resonanzfrequenz ein Maß für die in der Nähe des Sensorelements abgeschiedene Feuchtigkeit ableitbar ist.at certain known sensors used in vehicles as a rain sensor will find the change the optical behavior of a part of the windscreen due to measured with rain or snow and the measurement result used to control the windscreen wiper system. For others Conventional sen types and measuring systems in which certain disadvantages the optical sensors, such as the size and appearance in the assembled state, to be avoided, is a ladder structure provided with inductive and capacitive component, so that Humidifying the windshield is essentially a change capacitive component due to the presence of water, that a high permittivity has caused. Changing the capacitive component changes Thus, the frequency response of the entire conductor arrangement, the can be considered as a resonant circuit, so that due to the shift the resonance frequency is a measure of the in nearby The moisture deposited by the sensor element can be dissipated.
So
zeigt beispielsweise die Druckschrift
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Technik aufzuzeigen, in der die Ansteuerung und damit das Auslesen von Sensorelementen, die eine Schwingkreis komponente mit variabler Resonanzfrequenz aufweisen gegenüber konventionell bekannten Lösungen zu verbessern.It is therefore an object of the present invention, a technique show in which the control and thus the readout of sensor elements, having a resonant circuit component with variable resonance frequency across from conventionally known solutions to improve.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe in einem Aspekt durch ein Messsystem gelöst, das ein Sensorelement mit einer einen ersten Schwingkreis bildenden Leiterstruktur aufweist. Das Messsystem umfasst ferner eine mit dem Sensorelement gekoppelte Ansteuereinrichtung mit einem in einem spezifizierten Bereich durchstimmbaren Schwingkreis, der mit dem ersten Schwingkreis der Leiterstruktur gekoppelt ist. Des weiteren weist das Messsystem eine mit der Ansteuereinrichtung und/oder dem Sensorelement gekoppelte Auswerteeinrichtung auf, die ausgebildet ist, ein dem Sensorzustand entsprechendes Ausgangssignal bereitzustellen. Schließlich umfasst das Messsystem eine Anpasssteuereinrichtung, die mit dem durchstimmbaren Schwingkreis und der Auswerteeinrichtung verbunden und ausgebildet ist, die Resonanzfrequenz des durchstimmbaren Schwingkreises in Abhängigkeit des Ausgangssignals einzustellen.According to the invention, this object is achieved in one aspect by a measuring system which has a sensor element with a conductor structure forming a first oscillating circuit. The measuring system further comprises a drive device coupled to the sensor element with a tunable in a specified range resonant circuit, which is coupled to the first resonant circuit of the conductor structure. Furthermore, the measuring system has an evaluation device which is coupled to the control device and / or the sensor element and which is designed to correspond to the sensor state Provide output signal. Finally, the measuring system comprises a matching control device which is connected to the tunable resonant circuit and the evaluation device and designed to set the resonant frequency of the tunable resonant circuit in dependence on the output signal.
Das erfindungsgemäße Messsystem weist somit einen Schwingkreis in der Ausgangsstufe auf, dessen Resonanzfrequenz, d.h. dessen Induktivität und/oder Kapazität und/oder ohmscher Widerstand, innerhalb eines spezifizierten Bereichs änderbar ist. Des weiteren steht dieser durchstimmbare Schwingkreis mit einer Anpasssteuereinrichtung in Verbindung, die das Resonanzverhalten, d.h. in vorteilhaften Ausführungsformen, die Resonanzfrequenz des durchstimmbaren Schwingkreises, in Abhängigkeit des Ausgangssignals einzustellen. Damit gelingt es, das Ausgangssignal selbst in einer geeigneten Weise zu beeinflussen, so dass sich daraus Vorteile bei der Weiterverarbeitung des Ausgangssignals erreichen lassen. So ist es beispielsweise möglich, standardisierte Auswertemechanismen und/oder Kalibriermechanismen in der Auswerteeinrichtung oder in einer nachgeschalteten Einrichtung einzurichten, da beispielsweise fertigungsbedingte Toleranzen im Sensorelement und in der Ansteuereinrichtung mittels der Anpasssteuereinrichtung detektierbar und in einem gewissen Rahmen durch eine entsprechende Einstellung des durchstimmbaren Schwingkreises kompensierbar sind. Da der durchstimmbare Schwingkreis und der erste Schwingkreis der Leiterstruktur ein gekoppeltes System bilden, lässt sich eben auch das im Wesentlichen durch den ersten Schwingkreis bestimmten Resonanzverhalten beeinflussen und damit auch auf gewünschte Werte hin verschieben, so dass beispielsweise die Abweichung der kapazitiven oder induktiven Komponente der Leiterstruktur, die ggf. bei der Herstellung oder bei der Montage des Sensorelements auftreten, kompensierbar sind. Des weiteren finden typischerweise Auswerteverfahren Verwendung bei der Bewertung des Ausgangssignals, in denen lokale Maxima und Minima des in das Sensorelement eingespeisten Signals zu bestimmen sind, wobei es erfindungsgemäß nunmehr möglich ist, die Form der auszuwertenden Signale zu beeinflussen, indem die Resonanzfrequenz und/oder die Güte des durchstimmbaren Schwingkreises auf einen Wert eingestellt wird, der zu einer für die Auswertung günstigen Signalform führt. Beispielsweise kann die Resonanzfrequenz des durchstimmbaren Schwingkreises auf Grund des ermittelten Resonanzverhaltens des ersten Schwingkreises der Leiterstruktur so eingestellt werden, dass diese in der Nähe der Resonanzfrequenz des ersten Schwingkreises liegt, um damit ggf. markante Signalverläufe besser detektierbar zu machen.The Measuring system according to the invention thus has a resonant circuit in the output stage, whose Resonant frequency, i. its inductance and / or capacity and / or ohmic resistance, changeable within a specified range is. Furthermore, this tunable resonant circuit with a Adaptation control device in conjunction, the resonance behavior, i.e. in advantageous embodiments, the resonance frequency of the tunable resonant circuit, depending on Adjust output signal. This succeeds, the output signal to influence yourself in a suitable way, so that's out of it Achieve advantages in the further processing of the output signal. For example, it is possible standardized evaluation mechanisms and / or calibration mechanisms in the evaluation device or in a downstream device set up because, for example, manufacturing tolerances in Sensor element and in the drive means by means of the adjustment control device detectable and to a certain extent by an appropriate setting the tunable resonant circuit can be compensated. Since the tunable resonant circuit and the first resonant circuit of the ladder structure is a coupled system make, lets This is also essentially the case with the first resonant circuit influence certain resonance behavior and thus also to desired values down, so that, for example, the deviation of the capacitive or inductive component of the conductor structure, possibly in the Manufacture or occur during assembly of the sensor element, compensated are. Furthermore, evaluation methods are typically used in evaluating the output signal, where local maxima and minima of the signal fed into the sensor element are to be determined, it according to the invention now possible is to influence the shape of the signals to be evaluated by the resonance frequency and / or the quality of the tunable resonant circuit is set to a value that is favorable for the evaluation Waveform leads. For example, the resonance frequency of the tunable resonant circuit on the basis of the determined resonance behavior of the first resonant circuit the conductor structure can be adjusted so that these close to the resonance frequency of the first resonant circuit is located in order to better if necessary distinctive waveforms to make detectable.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Leiterstruktur des Sensorelements so ausgebildet, dass ein zweiter Schwingkreis gebildet ist.In A further advantageous embodiment is the conductor structure the sensor element is formed so that a second resonant circuit is formed.
In dieser Anordnung gibt sich die Möglichkeit, präzisere Messdaten oder mehrere Messdaten im Vergleich zu einem einzelnen Schwingkreis aus dem Sensorelement zu gewinnen. Ein wichtiger Anwendungsbereich für das erfindungsgemäße Messsystem ist der Einsatz als Regensensorsystem, das zur Ansteuerung einer Scheibenwischeranlage dient. Hierbei ist eine zuverlässige Erkennung eines Beschlagens der Windschutzscheibe mit Feuchtigkeit zur korrekten Auslösung des Scheibenwischerimpulses erforderlich. In der Praxis zeigt sich jedoch, dass in konventionellen Systemen eine sehr zuverlässige Ansteuerung der Scheibenwischeranlage schwierig ist, da das Resonanzverhalten eines einzelnen Schwingkreises auch durch die starke Temperaturabhängigkeit der typischerweise in Verbundglasscheiben verwendeten Materialien beeinflusst wird, so dass es schwierig ist, eine Verschiebung der Resonanzfrequenz einer Temperaturänderung oder einer Feuchtigkeitsänderung zuzuordnen. Das Vorsehen einer zweiten Schwingkreis-Struktur ermöglicht jedoch bei geeigneter Ausgestaltung der Struktur und ggf. deren dielektrischer Komponenten eine präzisere Referenzierung, um damit Fehlauslösungen des Scheibenwischers zu vermeiden. In Verbindung mit der verbesserten Flexibilität und Zu verlässigkeit bei der Ansteuerung der beiden Schwingkreise des Sensorelements in Verbindung mit der Möglichkeit, die Resonanzfrequenz des durchstimmbaren Schwingkreises in geeigneter Weise einzustellen, ergibt sich somit eine insgesamt verbesserte Präzision bei der Messung.In this arrangement gives itself the opportunity precise Measurement data or multiple measurement data compared to a single To gain oscillation circuit from the sensor element. An important application for the Measuring system according to the invention is the use as a rain sensor system, which is used to control a Windscreen wiper system is used. This is a reliable detection fogging the windshield with moisture for proper release the wiper impulse required. In practice, it shows however, that in conventional systems a very reliable control the windshield wiper system is difficult because the resonance behavior a single resonant circuit also by the strong temperature dependence the materials typically used in laminated glass is affected, so it is difficult to shift the Resonant frequency of a change in temperature or a change in humidity assigned. However, the provision of a second resonant circuit structure allows in a suitable embodiment of the structure and optionally the dielectric Components a more precise Referencing to avoid false triggering of the windscreen wiper to avoid. In combination with the improved flexibility and reliability in the control of the two resonant circuits of the sensor element in conjunction with the possibility the resonant frequency of the tunable resonant circuit in a suitable To set way, thus resulting in an overall improved precision in the measurement.
Vorteilhafterweise sind das Sensorelement und die Ansteuereinrichtung galvanisch entkoppelt. Die induktive Kopplung des durchstimmbaren Schwingkreises mit dem Sensorelement bietet somit die Möglichkeit, das Sensorelement relativ unabhängig von der Ansteuereinrichtung anzubringen. Da bei einigen Anwendungen die drahtlose Ankopplung nicht nur vom Abstand, sondern auch von anderen Umgebungsbedingungen, etwa umgebende Materialien, magnetischen Feldern, etc. beeinflusst werden kann, ist mittels der erfindungsgemäßen Anpasssteuereinrichtung zur gezielten Einstellung der Resonanzfrequenz des durchstimmbaren Schwingkreises ein effizientes Mittel vorhanden, um bei variierenden Bedingungen dennoch ein zuverlässiges Auslesen des Sensorzustands zu ermöglichen. So kann beispielsweise die Signalform in unterschiedlichen Messsystemen oder auch in einem einzelnen Messsystem während unterschiedlicher Betriebsphasen variieren, so dass anders als in konventionellen Systemen eine Anpassung von Signalformen, die eine optimalere Auswertung der Signale erlauben, möglich ist. Beispielsweise kann bei Vorhandensein mehrerer Resonanzfrequenzen eine geeignete Auswahl der Resonanzfrequenz und/oder der Güte des durchstimmbaren Schwingkreises so erfolgen, dass alte Resonanzfrequenzen eine Amplitudenänderung bei der Frequenzabtastung mit der benötigten Größe zeigen.Advantageously, the sensor element and the drive device are galvanically decoupled. The inductive coupling of the tunable resonant circuit with the sensor element thus offers the possibility of mounting the sensor element relatively independently of the drive device. Since in some applications the wireless coupling can be influenced not only by the distance, but also by other environmental conditions, such as surrounding materials, magnetic fields, etc., an efficient means is provided by means of the adjustment control device according to the invention for the targeted adjustment of the resonant frequency of the tunable resonant circuit Nevertheless, in varying conditions to allow a reliable readout of the sensor state. Thus, for example, the signal shape can vary in different measuring systems or even in a single measuring system during different operating phases, so that, unlike in conventional systems, it is possible to adapt signal forms which allow a more optimal evaluation of the signals. For example, in the presence of meh Richer resonant frequencies a suitable selection of the resonant frequency and / or the quality of the tunable resonant circuit done so that old resonant frequencies show an amplitude change in the frequency sweep with the required size.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Ansteuereinrichtung einen steuerbaren Oszillator auf, der mit dem durchstimmbaren Schwingkreis und der Anpasssteuereinrichtung verbunden ist, wobei die Anpasssteuereinrichtung ausgebildet ist, eine Frequenz des steuerbaren Oszillators einzustellen.In a further advantageous embodiment, the drive means a controllable oscillator with the tunable resonant circuit and the fitting control device is connected, wherein the fitting control device is designed to set a frequency of the controllable oscillator.
Mit dieser Anordnung ist zunächst eine sehr effiziente Vorrichtung gegeben, die das Detektieren des Resonanzverhaltens des Sensorelements ermöglicht, da der steuerbare Oszillator das Ansteuersignal mit diversen Frequenzen bereitstellen kann, die dann über den durchstimmbaren Schwingkreis, der beispielsweise dazu auf eine bestimmte Reso nanzfrequenz eingestellt ist, in das Sensorelement eingespeist wird. Da ferner die Anpasssteuereinrichtung mit dem steuerbaren Oszillator so verbunden ist, um dessen Frequenz steuerbar einstellen zu können, kann damit auch in sehr flexibler Weise eine Anpassung des Oszillators an das Sensorelement erreicht werden, da beispielsweise bei einer bestimmten Einstellung der Resonanzfrequenz des durchstimmbaren Schwingkreises deren Wert sehr präzise und effizient verifizierbar ist, indem eben geeignete Frequenzen ausgewählt werden, um die Lage dieser Resonanzfrequenz genau zu bestimmen und ggf. zu korrigieren.With this arrangement is first given a very efficient device, which enables the detection of the Resonance behavior of the sensor element allows, as the controllable oscillator can provide the drive signal with various frequencies, the then over the tunable resonant circuit, for example, to a certain Reso nanzfrequenz is set, fed into the sensor element becomes. Furthermore, because the fitting control device is connected to the controllable Oscillator is connected so as to adjust its frequency controllable to be able to thus also in a very flexible way an adaptation of the oscillator be reached to the sensor element, as for example in a certain setting of the resonance frequency of the tunable Resonant circuit whose value can be verified very precisely and efficiently is, by just suitable frequencies are selected to the location of this Determine resonance frequency accurately and correct if necessary.
In weiteren vorteilhaften Ausführungsformen ist die Auswerteeinrichtung ferner ausgebildet, eine einer Resonanz in dem Ausgangssignal entsprechende Eigenschaft zu detektieren. Wie eingangs bereits erwähnt ist, kann insbesondere bei geeigneter Dimensionierung des ersten Schwingkreises dessen Resonanzverhalten in Bezug auf Umwelteinflüsse, beispielsweise Feuchtigkeit, Temperatur und dergleichen ausgewertet werden. Da die Auswerteeinrichtung erfindungsgemäß so ausgebildet ist, um eine der Resonanz entsprechende Eigenschaft, beispielsweise die Güte des Schwingkreises, zu erfassen, lässt sich der Einfluss der entsprechenden Messgröße sehr sensibel nachweisen.In further advantageous embodiments the evaluation device further formed, one of a resonance to detect corresponding property in the output signal. As already mentioned is, in particular, with suitable dimensioning of the first Resonant circuit whose resonance behavior with respect to environmental influences, for example Moisture, temperature and the like are evaluated. There the evaluation device according to the invention is designed to be a the resonance corresponding property, such as the quality of the resonant circuit, to capture The influence of the corresponding measurand can be detected very sensitively.
In einer vorteilhaften Ausführungsform repräsentiert die Eigenschaft, die die Resonanz charakterisiert, eine Resonanzfrequenz. Die für das Detektieren von Resonanzfrequenzen in dem Ansteuersignal vorgesehenen Ressourcen, beispielsweise in Form von Software- und Hardwareressourcen ermöglichen es, in effizienter Weise sowohl den Zustand des Sensorelements zu erfassen als auch die die Auswertung beeinflussende Lage der aktuellen Resonanzfrequenz des durchstimmbaren Schwingkreises zu erkennen und ggf. erneut so einzustellen, dass eine optimalere Datenverwertung erfolgen kann.In an advantageous embodiment represents the property that characterizes the resonance is a resonant frequency. The for the detection of resonant frequencies provided in the drive signal Resources, such as software and hardware resources make it possible to efficiently detect both the state of the sensor element as well as the evaluation of the influencing position of the current resonance frequency to recognize the tunable resonant circuit and possibly again so adjust that a more optimal data recovery can take place.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist eine erste Resonanz im Wesentlichen durch den ersten Schwingkreis, eine zweite Resonanz im Wesentlichen durch den zweiten Schwingkreis und eine dritte Resonanz im Wesentlichen durch den durchstimmbaren Schwingkreis bestimmt, wobei für zumindest zwei unterschiedliche Sensorzustände die erste und die zweite Resonanz bei unterschiedlichen Frequenzen auftreten und die Anpasssteuereinrichtung ferner so ausgebildet ist, den durchstimmbaren Schwingkreis so einzustellen, dass die dritte Resonanz im Frequenzbereich zwischen der ersten und der zweiten Resonanz liegt.In A further advantageous embodiment is a first resonance essentially by the first resonant circuit, a second resonance essentially by the second resonant circuit and a third resonance essentially determined by the tunable resonant circuit, being for at least two different sensor states the first and the second resonance at different frequencies occur and the fitting control device also designed is to set the tunable resonant circuit so that the third resonance in the frequency range between the first and the second Resonance is.
In dieser Ausführungsform sind also zumindest zwei Schwingkreise durch die Leiterstruktur des Sensorelements so gebildet, dass damit ein System mit zwei verschiedenen Resonanzfrequenzen definiert ist. Dies kann beispielsweise durch eine unterschiedliche geometrische Struktur der entsprechenden Leiterbereiche und/oder durch andere dielektrische oder magnetische Materialien, die im jeweiligen Einflussbereich der entsprechenden Leiterstruktur vorhanden sind, bewerkstelligt werden. Auf diese Weise lässt sich eine effiziente Referenzstruktur bilden, die beispielsweise zur Temperaturkompensation verwendbar ist. Da ferner die Anpasssteuereinrichtung so ausgebildet ist, die dritte Resonanzfrequenz zwischen den beiden anderen Resonanzfrequenzen zu legen, kann damit die auswertende Signalform und das Gesamtverhalten des Systems eingestellt werden. Beispielsweise wird beim Messen der Gesamtimpedanz der Ansteuereinrichtung ein charakteristisches Über- und Unterschwingen bei einer insgesamt ansteigenden Amplitude in der Nähe der Resonanzfrequenz beobachtet, so dass durch die Festlegung der dritten Resonanzfrequenz, d.h. der Resonanzfrequenz des durchstimmbaren Schwingkreises, die im Signal am ausgeprägtesten auftritt, eine effiziente Verformung der resultierenden Signalform im Bereich der ersten und der zweiten Resonanzfrequenz möglich ist. Beispielsweise lassen sich in einer derartigen Anordnung lokale Maxima und Minima sehr effizient auf Grund des höheren Signalhubs für jede der auftretenden Resonanzfrequenzen bestimmen, so dass damit auch eine sehr präzise Bestimmung der den ersten und den zweiten Schwingkreis beeinflussenden Messgrößen möglich ist.In this embodiment So are at least two resonant circuits through the conductor structure of the sensor element is formed so that a system with two different Resonant frequencies is defined. This can be done, for example a different geometric structure of the corresponding conductor areas and / or other dielectric or magnetic materials, which exist in the respective sphere of influence of the corresponding conductor structure are to be accomplished. This allows an efficient reference structure form, for example, used for temperature compensation is. Further, since the fitting control device is configured so that third resonance frequency between the other two resonance frequencies can thus use the evaluating signal form and the overall behavior of the system. For example, when measuring the total impedance of the driver a characteristic over- and Undershoot with an overall increasing amplitude in the Near the Resonance frequency observed, so by fixing the third Resonant frequency, i. the resonance frequency of the tunable Resonant circuit, which occurs most pronounced in the signal, an efficient Deformation of the resulting waveform in the area of the first and the second resonant frequency possible is. For example, in such an arrangement local Maxima and minima very efficient due to the higher signal swing for each of the determine occurring resonance frequencies, so that thus also a very precise Determining the first and the second resonant circuit influencing Measured variables is possible.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Auswerteeinrichtung ferner ausgebildet, eine Änderung der detektierten Eigenschaft in Abhängigkeit einer Zustandsänderung des Sensorelements in dem Ausgangssignal zu erfassen und daraus eine Sensorempfindlichkeit der Zustandsänderung in Bezug auf die detektierte Eigenschaft zu bestimmen.In a further advantageous embodiment, the evaluation device is further configured to detect a change in the detected property as a function of a change in state of the sensor element in the output signal and to be therefrom a sensor sensitivity of the state change with respect to the detected property vote.
Das Sensorelement liefert eine von einer oder mehreren Umweltmessgrößen abhängige Signalform, beispielsweise als Amplitudenänderung des Ansteuerungssignals bei variierender Frequenz, so dass sich damit auch die detektierte Eigenschaft, d.h. das detektierte Resonanzverhalten, in Abhängigkeit dieser einen oder mehreren Umweltmessgrößen ändert. Die Auswerteeinrichtung ermittelt nunmehr eine Sensorempfindlichkeit für diese Art der Zustandsänderungen und damit ein Maß für die Empfindlichkeit der detektierten Eigenschaft, d.h. der detektierten Resonanzänderung, in Abhängigkeit der einen oder mehreren Messgrößen. Auf diese Weise ist das Messsystem in der Lage, die Empfindlichkeit, beispielsweise die Ansprechschwelle, die Ansprechzeit, die Größe der Signalvariation, etc., zu bestimmen und für die weitere Signalauswertung zu verwenden. Insbesondere können auf diese Weise Herstellungstoleranzen und/oder Montagetoleranzen und/oder Systemveränderungen und/oder sich ändernde Umgebungsbedingungen erkannt und bei Bedarf entsprechend korrigiert oder kompensiert werden. Beispielsweise kann sich bei Verwendung als Regensensor die Empfindlichkeit des Sensorelements auf Grund von Materialänderungen in der Windschutzscheibe, die temporär oder permanent sein können, auftreten, wobei diese auch lokal im Bereich des Sensorelements unterschiedlich sein können. Beispielsweise kann das nachträgliche Aufbringen dünner dielektrischer Schichten zu einer Änderung im Ansprechverhalten des Sensorelements führen. Des weiteren können sich lokal unterschiedliche Verhältnisse ergeben, beispielsweise durch Verschmutzung, Insekten, etc., wobei diese Änderungen sich unterschiedlich auf verschiedene Schwingkreisstrukturen in dem Sensorelement auswirken können. Durch die Bestimmung eines Maßes für die Sensorempfindlichkeit ist damit ein wirksames Mittel vorhanden, um dies zu detektieren und ggf. bei der Signalauswertung zu berücksichtigen.The Sensor element supplies a signal form dependent on one or more environmental variables, for example, as a change in amplitude the drive signal at varying frequency, so that so that the detected property, i. the detected resonance behavior, depending on this changes one or more environmental parameters. The Evaluation now determines a sensor sensitivity for this Type of state changes and thus a measure of the sensitivity of the detected property, i. the detected resonance change, dependent on the one or more measured variables. On this way the measuring system is able to increase the sensitivity, For example, the threshold, the response time, the size of the signal variation, etc., and for to use the further signal evaluation. In particular, you can This way, manufacturing tolerances and / or assembly tolerances and / or system changes and / or changing Environmental conditions detected and corrected as necessary or compensated. For example, when used as a rain sensor the sensitivity of the sensor element due of material changes in the windscreen, which may be temporary or permanent, occur this also varies locally in the area of the sensor element could be. For example, the subsequent Apply thinner dielectric layers to a change in the response lead the sensor element. Furthermore, you can locally different circumstances resulting, for example, by pollution, insects, etc., where these changes different on different resonant circuit structures in can affect the sensor element. By determining a measure for the Sensor sensitivity is thus an effective means available, to detect this and if necessary take into account in the signal evaluation.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Anpasssteuereinrichtung ferner ausgebildet, den durchstimmbaren Schwingkreis auf der Grundlage der bestimmten Sensorempfindlichkeit einzustellen. Durch das Vorsehen des durchstimmbaren Schwingkreises wird neben der sich aus den gekoppelten System ergebenden Signalformänderung auch insgesamt die Empfindlichkeit des Schwingkreises in Bezug auf beispielsweise eine Verschiebung der Resonanzfrequenz in Abhängigkeit der Messgröße beeinflusst. Beispielsweise kann sich bei der Bestimmung der Gesamtimpedanz des An steuersignals beim Durchlaufen eines bestimmten Frequenzbereiches die Lage von lokalen Maxima und Minima der Resonanzbereiche des Sensorelements effizienter durchführen lassen, wenn die Resonanzfrequenz des durchstimmbaren Schwingkreises geeignet festgelegt ist. Es ergibt sich jedoch eine insgesamt geringere Empfindlichkeit im Hinblick auf eine Verschiebung der entsprechenden Resonanzfrequenzen, wobei das Maß der Empfindlichkeitsreduzierung von der Lage der Resonanzfrequenz und von der Güte des durchstimmbaren Schwingkreises abhängt. Somit kann zum Einen eine verbesserte Signalauswertung erreicht werden, wobei durch geeignetes Einstellen der Resonanzfrequenz des durchstimmbaren Schwingkreises auch eine gewisse Anpassung der Empfindlichkeit des Sensorelements durchführbar ist, um damit temporäre und/oder permanente Änderungen zumindest teilweise zu kompensieren, wie dies zuvor dargelegt ist.In A further advantageous embodiment is the fitting control device further formed, the tunable resonant circuit based on to set the specific sensor sensitivity. By providing of the tunable resonant circuit is next to that of the coupled System resulting signal waveform change also overall the sensitivity of the resonant circuit with respect to For example, a shift of the resonance frequency in dependence affected by the measured variable. For example, when determining the total impedance of the on control signal when passing through a certain frequency range, the location of local maxima and minima of the resonance regions of the sensor element perform more efficiently let, if the resonant frequency of the tunable resonant circuit suitable is fixed. However, there is an overall lower sensitivity with regard to a shift of the corresponding resonance frequencies, being the measure of Sensitivity reduction of the location of the resonance frequency and of the goodness of the tunable resonant circuit depends. Thus, on the one hand a improved signal evaluation can be achieved, with suitable Setting the resonance frequency of the tunable resonant circuit also a certain adaptation of the sensitivity of the sensor element is feasible, to make it temporary and / or permanent changes at least partially compensate, as stated above.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Ansteuereinrichtung ausgebildet, das Signal mit den mehreren Frequenzkomponenten gleichzeitig in das Sensorelement einzuspeisen. Auf diese Weise lässt sich eine sehr effiziente Abtastung des interessierenden Frequenzbereichs erreichen, da das Durchlaufen einer Vielzahl von einzelnen Frequenzen nicht mehr erforderlich ist.In A further advantageous embodiment is the drive device formed, the signal with the multiple frequency components simultaneously to feed into the sensor element. That way you can a very efficient sampling of the frequency range of interest achieve that by going through a variety of individual frequencies is no longer necessary.
Vorteilhafterweise ist dafür in der Auswerteeinrichtung eine Einrichtung zur Fouriertransformation des Ausgangssignals vorgesehen. Auf diese Weise lässt sich das frequenzabhängige Verhalten des Sensorelements in sehr effizienter Weise aus dem Ansteuersignal gewinnen, so dass ggf. die Messrate erhöht oder die Messdauer eines einzelnen Messvorgangs verringert werden kann.advantageously, is for that in the evaluation device means for Fourier transformation the output signal provided. That way you can the frequency-dependent Behavior of the sensor element in a very efficient manner from the drive signal win, so that if necessary the measuring rate increases or the measuring duration of a single measuring process can be reduced.
Vorteilhafterweise weist das Sensorelement eine Sensorfläche zum Empfang einer dielektrischen Substanz auf, wobei die Sensorfläche räumlich so zur Leiterstruktur angeordnet ist, dass bei Empfang der dielektrischen Substanz eine Änderung der Eigenfrequenz des ersten Schwingkreises bewirkt wird. Mittels dieser Anordnung ist das Messsystem bzw. das darin verwendete Sensorelement u.a. für eine Ablagerung von Feuchtigkeit auf der Sensorfläche sehr sensibel, da insbesondere Wasser eine relativ hohe Dielektrizitätskonstante aufweist, die zu einer entsprechenden Änderung insbesondere der parasitären Kapazität und damit der Resonanzfrequenz des ersten Schwingkreises führt.advantageously, For example, the sensor element has a sensor surface for receiving a dielectric substance on, with the sensor surface spatial is arranged to the conductor structure such that upon receipt of the dielectric Substance a change the natural frequency of the first resonant circuit is effected. through This arrangement is the measuring system or the sensor element used therein et al For a deposition of moisture on the sensor surface very Sensitive, especially since water has a relatively high dielectric constant which leads to a corresponding change in particular the parasitic capacitance and thus the resonant frequency of the first resonant circuit leads.
In weiteren vorteilhaften Ausführungsformen ist ein zweiter Schwingkreis auf dem Sensorelement vorgesehen, wobei dieser als Referenzschwingkreis ausgebildet is. In dieser Anordnung kann beispielsweise die Sensorfläche so gestaltet sein, dass eine Beaufschlagung mit dielektrischem Material in der Nähe des zweiten Schwingkreises bei vorgegebenen Umgebungsbedingungen deutlich geringer ist als für den ersten Schwingkreis, so dass sich die entsprechende Resonanzfrequenz des zweiten Schwingkreises deutlich weniger in Abhängigkeit der Beaufschlagung mit dem dielektrischen Material ändert, während andere Einflüsse in sehr ähnlicher Weise wie für den ersten Schwingkreis wirksam sein können. Beispielsweise kann auf diese Weise eine sehr effiziente Temperaturkorrektur erreicht werden, wenn das Messsystem als Befeuchtungsmesssystem eingesetzt wird.In further advantageous embodiments, a second resonant circuit is provided on the sensor element, wherein this is designed as a reference resonant circuit. In this arrangement, for example, the sensor surface can be designed so that an application of dielectric material in the vicinity of the second resonant circuit at predetermined ambient conditions is significantly lower than for the first resonant circuit, so that the corresponding resonant frequency of the second resonant circuit significantly less depending on the application changes with the dielectric material, elect Other influences in a very similar manner as for the first resonant circuit can be effective. For example, a very efficient temperature correction can be achieved in this way if the measuring system is used as a humidification measuring system.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Ankopplung eines Sensorelements an eine Ansteuereinrichtung eines Messsystems bereitgestellt, wobei das Sensorelement eine Leiterstruktur aufweist, die zumindest einen ersten Schwingkreis bildet. Das Verfahren umfasst das Einspeisen eines Ansteuersignals mit mehreren Frequenzkomponenten, die eine erste Bandbreite definieren, in das Sensorelement und das Detektieren des Resonanzverhaltens des ersten Schwingkreises. Ferner beinhaltet das Verfahren das Einstellen einer Resonanzfrequenz eines in einem vordefinierten Frequenzbereich durchstimmbaren Schwingkreises, der mit dem ersten Schwingkreis zur Einspeisung des Ansteuersignals gekoppelt ist, auf der Grundlage des detektierten Resonanzverhaltens.According to one Another aspect of the present invention is a method for Coupling of a sensor element to a control device of a Provided measuring system, wherein the sensor element is a conductor structure has, which forms at least a first resonant circuit. The procedure includes feeding a drive signal having a plurality of frequency components, which define a first bandwidth into the sensor element and the Detecting the resonance behavior of the first resonant circuit. Further The method includes adjusting a resonant frequency of a in a predefined frequency range tunable resonant circuit, the with the first resonant circuit for feeding the drive signal coupled, based on the detected resonance behavior.
Wie zuvor bereits erläutert ist, beeinflusst das Vorhandensein eines Schwingkreises am Ausgang einer Ansteuereinrichtung, der mit dem Sensorschwingkreis gekoppelt ist, das Verhalten des Gesamtsystems im Vergleich zu einer Einrichtung, in der der Schwingkreissensor lediglich über einen steuerbaren Oszillator und, bei galvanisch entkoppelter Ansteuerung, mittels einer Koppelspule beaufschlagt wird. Erfindungsgemäß wird dieser Einfluss vorteilhaft ausgenutzt, indem zunächst das Resonanzverhalten des ersten Schwingkreises erfasst wird, das zwar durch den durchstimmbaren Schwingkreis beeinflusst wird, wobei aber durch eine geeignete Einstellung der Lage der Resonanzfrequenz des durchstimmbaren Schwingkreises sodann das Gesamtverhalten des Messsystems in gewünschter Weise veränderbar ist. D.h., die Signalform und/oder die Empfindlichkeit und/oder die Position der Resonanzfrequenz, die im Wesentlichen durch den ersten Schwingkreis bestimmt ist, kann auf der Grundlage des zuvor detektierten Resonanzverhaltens des ersten Schwingkreises in geeigneter Weise eingestellt werden. Hierbei ist darauf hinzuweisen, dass der Begriff Resonanzverhalten des ersten Schwingkreises so zu verstehen ist, dass für die mehreren Frequenzkomponenten, die die erste Bandbreite definieren, ein Signal erfasst wird, das den Anstieg der im ersten Schwingkreis zirkulierenden Blindleistung in der Nähe der Resonanzfrequenz kennzeichnet, wobei die vordefinierte Bandbreite ausreichend groß ist, so dass die Resonanzfrequenz innerhalb der Bandbreite liegt, wobei nicht notwendigerweise eine exakte Bestimmung der Resonanzfrequenz erforderlich ist.As previously explained is, affects the presence of a resonant circuit at the output a drive device which is coupled to the sensor resonant circuit is the behavior of the overall system compared to a device, in the resonant circuit sensor only via a controllable oscillator and, with galvanically decoupled control, by means of a coupling coil is charged. According to the invention this Advantageously exploited influence, by first the resonance behavior of the first resonant circuit is detected, although by the tunable Resonant circuit is affected, but by a suitable setting the position of the resonant frequency of the tunable resonant circuit then the overall behavior of the measuring system in the desired Way changeable is. That is, the waveform and / or the sensitivity and / or the position of the resonant frequency, which is essentially determined by the first resonant circuit is determined, based on the previously Detected resonance behavior of the first resonant circuit in a suitable Be set way. It should be noted that the To understand the term resonance behavior of the first resonant circuit so is that for the multiple frequency components that define the first bandwidth Signal is detected, indicating the increase in the first resonant circuit circulating reactive power near the resonant frequency, wherein the predefined bandwidth is sufficiently large, so that the resonance frequency is within the bandwidth, but not necessarily requires an exact determination of the resonant frequency is.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird die Resonanzfrequenz des durchstimmbaren Schwingkreises auf der Grundlage des detektierten Resonanzverhaltens des zweiten Schwingkreises eingestellt. Auf Grund der vorhergehenden Detektion des Resonanzverhaltens des ersten und des zweiten Schwingkreises kann damit der Signalverlauf durch das gezielte Steuern des Resonanzverhaltens, z.B. der Resonanzfrequenz, des durchstimmbaren Schwingkreises in Abhängigkeit der jeweiligen Resonanzfrequenzen, d.h. der jeweiligen Sensorzustände, in für die Auswertung geeigneter Weise angepasst werden.In In a further advantageous embodiment, the resonance frequency of the tunable resonant circuit based on the detected Resonance behavior of the second resonant circuit set. On reason the previous detection of the resonance behavior of the first and of the second resonant circuit can thus the waveform through the targeted control of the resonance behavior, e.g. the resonant frequency, of the tunable resonant circuit as a function of the respective resonant frequencies, i.e. the respective sensor states, in for the evaluation be suitably adapted.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird die Resonanzfrequenz des durchstimmbaren Schwingkreises auf einen Wert eingestellt, der zwischen der Resonanzfrequenz des ersten Schwingkreises und der Resonanzfrequenz des zweiten Schwingkreises liegt. Durch diese Wahl der Resonanzfrequenz des durchstimmbaren Schwingkreises ergibt sich eine große Flexibilität bei der Anpassung des Gesamtverhaltens des gekoppelten Systems an den aktuellen Zustand des Sensorelements. Durch die Auswahl einer geeigneten Position der Resonanzfrequenz in dieser Weise lässt sich zum Einen eine Wirkung auf beide Resonanzfrequenzen erreichen, wobei gleichzeitig auch das Verhältnis der Einflussnahme auf das jeweilige Resonanzverhalten einstellbar ist.In In a further advantageous embodiment, the resonance frequency of the tunable resonant circuit is set to a value between the resonant frequency of the first resonant circuit and the resonant frequency the second resonant circuit is located. By this choice of resonance frequency the tunable resonant circuit results in a great flexibility in the Adapting the overall behavior of the coupled system to the current one Condition of the sensor element. By selecting a suitable position of the Resonance frequency in this way can be on the one hand an effect to reach both resonance frequencies, where at the same time The relationship the influence on the respective resonance behavior adjustable is.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform umfasst das Verfahren das Detektieren des Resonanzverhaltens des ersten Schwingkreises bei einer ersten Resonanzfrequenz des durchstimmbaren Schwingkreises für zwei oder mehr vorbestimmte Sensorzustände, und das Ermitteln aus dem ermittelten Resonanzverhalten einer Empfindlichkeit des Resonanzverhaltens in Abhängigkeit des Sensorzustands. Generell ist es vorteilhaft, die Empfindlichkeit des Sensorelements für eine Änderung des Sensorzustands, d.h. beispielsweise eine Temperaturänderung und/oder Befeuchtungszustandsänderung, zu ermitteln, da sich damit Informationen hinsichtlich interner Eigenschaften des Sensorelements sowie des gesamten Messsystems gewinnen lassen. Das Bestimmen der Sensorempfindlichkeit kann während einer Kalibrierungs- bzw. Initialisierungsphase erfolgen, in der vorteilhafterweise bekannte Zustände am Sensorelement vorherrschen, so dass hieraus quantitativ verwertbare Ergebnisse gewonnen werden können. In anderen Ausführungsformen lässt sich diese Sensorempfindlichkeit auch während des Betriebs des Sensorelements und des zugehörigen Messsystems ermitteln, indem beispielsweise entsprechende Messwerte bei bekannten Zuständen des Sensorelements während des Betriebs abgefragt und gespeichert werden. So kann beispielsweise der Anwender in geeigneten Abständen über den Zustand des Sensorelements befragt werden, und die dabei gewonnenen Messergebnisse können als Referenzwerte weiter verwertet werden. Beispielsweise kann während der Startphase nach längerer Standzeit, bei der davon auszugehen ist, dass das Fahrzeug eine relativ homogene Temperatur aufweist, die durch typischerweise vorhandene Temperatursensoren zuverlässig erfasst werden kann, der Anwender ggf. befragt werden, ob im Falle eines Befeuchtungssensors der aktuelle Zustand des Sensors als Trocken zu bewerten ist. Aus den Daten, die aus mehreren Messereignissen gewonnen werden, wovon in der Regel einige bei unterschiedlicher Temperatur stattfinden, lässt sich eine entsprechende Empfindlichkeit, z.B. für die Temperatur ermitteln. In anderen Ausführungsbeispielen lässt sich zusätzlich oder alternativ eine definierte Menge eines dielektrischen Materials bei definierter Verteilung und/oder eine definierte Menge eines magnetischen Materials mit bekannter Verteilung auf das Sensorelement aufbringen oder in dessen Nähe anordnen, so dass damit genau defi nierte Sensorzustände eingestellt werden können, die dann zur Bestimmung der Sensorempfindlichkeit verwertet werden können.In a further advantageous embodiment, the method comprises detecting the resonance behavior of the first resonant circuit at a first resonant frequency of the tunable resonant circuit for two or more predetermined sensor states, and determining from the determined resonant behavior a sensitivity of the resonant behavior as a function of the sensor state. In general, it is advantageous to determine the sensitivity of the sensor element for a change in the sensor state, ie, for example, a temperature change and / or moistening state change, since this information can be obtained with regard to internal properties of the sensor element and the entire measuring system. The sensor sensitivity can be determined during a calibration or initialization phase, in which known states on the sensor element advantageously prevail, so that quantitatively usable results can be obtained therefrom. In other embodiments, this sensor sensitivity can also be determined during operation of the sensor element and the associated measuring system, for example by interrogating and storing corresponding measured values in the case of known states of the sensor element during operation. Thus, for example, the user can be questioned about the state of the sensor element at suitable intervals, and the measurement results obtained can be further utilized as reference values. For example During the starting phase after a longer service life, during which it can be assumed that the vehicle has a relatively homogeneous temperature which can be reliably detected by typically existing temperature sensors, the user may be asked whether, in the case of a humidification sensor, the current state of the sensor is considered to be dry. From the data, which are obtained from several measurement events, which usually some take place at different temperatures, can be a corresponding sensitivity, for example, determine the temperature. In other embodiments, additionally or alternatively, a defined amount of a dielectric material with a defined distribution and / or a defined amount of a magnetic material with known distribution can be applied to the sensor element or arranged in its vicinity, so that precisely defined sensor states can be set, which can then be utilized to determine sensor sensitivity.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird die Empfindlichkeit des Resonanzverhaltens des ersten Schwingkreises unter Verwendung mindestens einer zweiten, von der ersten Resonanzfrequenz verschiedenen Resonanzfrequenz des durchstimmbaren Schwingkreises ermittelt. Auf diese Weise lässt sich der Einfluss des durchstimmbaren Schwingkreises bei einer Änderung seiner Resonanzfrequenz auf die Sensorempfindlichkeit quantitativ ermitteln, so dass dies bei der Beurteilung des aktuellen Sensorstatus und/oder des aktuellen Status des Messsystems berücksichtigt werden kann.In In a further advantageous embodiment, the sensitivity the resonance behavior of the first resonant circuit using at least a second resonant frequency different from the first resonant frequency the tunable resonant circuit determined. That way you can the influence of the tunable resonant circuit when changing its resonant frequency on the sensor sensitivity quantitatively determine this so when assessing the current sensor status and / or the current status of the measuring system can be.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform umfasst das Verfahren das Detektieren des Resonanzverhaltens des zweiten Schwingkreises bei der ersten Resonanzfrequenz des durchstimmbaren Schwingkreises für die zwei oder mehr vorbestimmten Sensorzustände und das Ermitteln einer Empfindlichkeit des Resonanzverhaltens des zweiten Schwingkreises in Abhängigkeit des Sensorzustands. Auf diese Weise ergibt sich bei Vorhandensein zweier Schwingkreise ein sehr genaues Abbild der Empfindlichkeit des Sensorelements, da beide Schwingkreise berücksichtigt sind.In In a further advantageous embodiment, the method comprises detecting the resonance behavior of the second resonant circuit at the first resonant frequency of the tunable resonant circuit for the two or more predetermined sensor states and determining a Sensitivity of the resonance behavior of the second resonant circuit dependent on the sensor state. In this way results in presence two resonant circuits a very accurate image of the sensitivity of the sensor element, since both resonant circuits are taken into account.
Vorteilhafterweise wird die Empfindlichkeit des Resonanzverhaltens des zweiten Schwingkreises unter Verwendung mindestens einer zweiten, von der ersten Resonanzfrequenz verschiedenen Resonanzfrequenz des durchstimmbaren Schwingkreises ermittelt. Wie im Falle des ersten Schwingkreises lässt sich damit auch sehr präzise der Einfluss der Lage der Resonanzfrequenz des durchstimmbaren Schwingkreises auf den zweiten Schwingkreis berücksichtigen, so dass nunmehr ausreichend präzise Vorhersagen bzw. Bewertungen des Sensorverhaltens und/oder des Verhaltens angekoppelter Ansteuer- und Auswerteeinrichtungen oder des Gesamtsystems ermittelt werden können.advantageously, is the sensitivity of the resonance behavior of the second resonant circuit using at least a second, from the first resonant frequency different resonant frequency of the tunable resonant circuit determined. As in the case of the first resonant circuit can be so very precise the influence of the position of the resonance frequency of the tunable resonant circuit take into account the second resonant circuit, so that now sufficiently precise Predicting or evaluating sensor behavior and / or behavior coupled control and evaluation or the entire system can be determined.
In weiteren vorteilhaften Ausführungsformen wird die Resonanzfrequenz und/oder Güte des durchstimmbaren Schwingkreises auf der Grundlage der bestimmten Empfindlichkeit des ersten und/oder des zweiten Schwingkreises eingestellt. Wie bereits erläutert wurde, ist die Empfindlichkeit des ersten und/oder des zweiten Schwingkreises, d.h. die Größe der Frequenzänderung der Resonanzfrequenz des entsprechenden Schwingkreises für eine vordefinierte Änderung des Sensorzustandes, abhängig von der Anwesenheit des durchstimmbaren Schwingkreises und dabei auch von dem aktuellen Zustand des Schwingkreises. D.h. der durchstimmbare Schwingkreis, der beispielsweise durch eine Änderung seiner Induktivität und/oder seiner Kapazität und/oder seines ohmschen Widerstands, hinsichtlich der Lage der Resonanzfrequenz und der Schwingkreisgüte eingestellt werden kann, ermöglicht erfindungsgemäß eine Steuerung auf der Grundlage der ermittelten Empfindlichkeiten. Wenn beispielsweise Fertigungstoleranzen, Montagetoleranzen, Änderungen während des Betriebs oder auch lediglich eine starke Veränderung der Resonanzfrequenz eines oder beider Schwingkreise keine optimale Signalauswertung zulässt, kann auf Grundlage der ermittelten Empfindlichkeit eine geeignete Anpassung erfolgen.In further advantageous embodiments the resonance frequency and / or quality of the tunable resonant circuit based on the determined Sensitivity of the first and / or the second resonant circuit set. As already explained was the sensitivity of the first and / or the second resonant circuit, i.e. the size of the frequency change the resonant frequency of the corresponding resonant circuit for a predefined change the sensor condition, depending on the presence of the tunable resonant circuit and also from the current state of the resonant circuit. That the tunable one Oscillator, for example, by changing its inductance and / or his capacity and / or its ohmic resistance, in terms of location Resonance frequency and the resonant circuit quality can be adjusted allows According to the invention, a controller based on the detected sensitivities. If, for example Manufacturing tolerances, assembly tolerances, changes during operation or even just a big change the resonant frequency of one or both resonant circuits no optimal Signal evaluation allows, can make an appropriate adjustment based on the detected sensitivity respectively.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen auch aus der folgenden detaillierteren Beschreibung weiterer anschaulicher Ausführungsbeispiele sowie den angehängten Patentansprüchen hervor. In der folgenden Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, in denen:Further advantageous embodiments, features and advantages of the present invention will become apparent from the following more detailed description of further illustrative embodiments as well as the attached Claims. In the following description is made to the accompanying drawings Reference is made in which:
Des
weiteren umfasst das erfindungsgemäße Messsystem
Beim
Betrieb des Messsystems
Durch
den durchstimmbaren Schwingkreis
Beim
Einspeisen des Ansteuersignals, das bei einer durch die Anpasssteuereinrichtung
Auf
der Grundlage dieser ermittelten Sensorempfindlichkeit wird dann
im Schritt
Für die Bestimmung der einzelnen Resonanzverhalten können an sich bekannte Fit-Verfahren, etwa die kubische Regression, verwendet werden, so dass sich Werte mit hoher Genauigkeit für Resonanzfrequenzen und entsprechende Gütefaktoren ermitteln lassen.For the determination the individual resonance behavior can be known per se Fit method, such as cubic regression, can be used so that values are high Accuracy for resonance frequencies and corresponding quality factors can be determined.
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