发明名称 成批之感测器漂移补偿
摘要 本发明揭示一种用以补偿一制造批次内之感测器漂移的漂移补偿系统与方法。该系统包括一感测器测试样本和一漂移特性测试器,其中该感测器测试样本系从一批次实质类似化学或冶金性质之材料制成,其中该测试样本暴露于一预定热环境内。测试样本输出之测量值被分析以提供一漂移函数,该漂移函数描述漂移特性测试器内测试样本之热暴露测量值的时间与温度间之关系。漂移函数与感测器测试样本有关之参数储存在与一第二感测器关联之记忆储存元件内。该第二感测器系从与感测器测试样本相同批次之材料制成。一感测器系统的制造包括该第二感测器与该记忆储存元件。可连接至该感测器系统之该第二感测器与该记忆储存元件的漂移补偿装置可操作以从该记忆储存元件取回被储存之漂移函数参数并根据漂移函数修正第二感测器之输出,藉此补偿从相同批次材料制成之感测器的输出漂移。
申请公布号 TWI256465 申请公布日期 2006.06.11
申请号 TW093137493 申请日期 2004.12.03
申请人 华特罗电子制造公司 发明人 威廉C 史屈
分类号 G01K15/00 主分类号 G01K15/00
代理机构 代理人 陈长文 台北市松山区敦化北路201号7楼
主权项 1.一种漂移补偿系统,用以补偿一制造批次内一感 测器的漂移,该漂移补偿系统包括: 一从一具有实质类似化学或冶金性质的材料批次 制造出的感测器测试样本; 一漂移特性描绘测试器,其中该测试样本暴露于一 预定热环境下,且其中该测试样本输出的测量値被 分析以提供与该感测器测试样本关联之温度和时 间之间的函数关系; 一描述时间与温度之间关系的漂移函数,该函数从 该漂移特性描绘测试器内之该测试样本的该热暴 露测试推导出; 一感测器系统,包括: 一第二感测器,该第二感测器由与该感测器测试样 本相同的材料批次制造出;及 一记忆储存元件,用以储存与该感测器测试样本及 该第二感测器之漂移函数相关的参数; 一漂移补偿装置,该漂移补偿装置可连接至该第二 感测器,且可操作以从该记忆储存元件取回被储存 之该漂移函数的该等参数,并根据该漂移函数修正 该第二感测器之输出;及 其中该感测器测试样本暴露于该漂移特性描绘测 试器内的该预定热环境内以描绘该漂移函数之特 性,该漂移补偿装置使用该漂移函数来补偿从相同 材料批次制造出之感测器的输出漂移。 2.如请求项1之漂移补偿系统,进一步包括该感测器 批次的一预期热暴露输入资料,包括该感测器批次 的热暴露之估计温度与时间。 3.如请求项1之漂移补偿系统,其中该热暴露包括一 预定温度为期一预定时间。 4.如请求项1之漂移补偿系统,其中该测试样本与第 二感测器是热电耦。 5.如请求项1之漂移补偿系统,其中该测试样本与第 二感测器包括电阻温度检测器、热敏电阻、二极 体和电晶体中的一个。 6.如请求项1之漂移补偿系统,其中该测试样本与第 二感测器包括压力感测器、湿度感测器、化学品 感测器与流量感测器中的一个。 7.如请求项1之漂移补偿系统,其中该感测器系统之 该记忆储存元件包括电气可编程唯读记忆体(EPROM) 、电气可抹除可编程唯读记忆体(EEPROM)、条码、 射频身分辨识(RFID)标签、网路上的虚拟储存位置 、记忆装置、电脑可读取媒体与电脑碟片中的一 个。 8.如请求项1之漂移补偿系统,其中该漂移特性描绘 测试器包括: 一要被描绘特性之感测器测试样本; 一热测试舱,用以将该测试样本暴露于一预定温度 下为期一预定时间; 一测量元件,用以读取该测试样本随温度与时间而 变的输出; 一具有本地记忆储存能力之漂移分析器,用以储存 感测器随温度与时间而变的输出资料,该漂移分析 器可操作以分析该资料并描绘一漂移函数之特性, 且具有一可操作以决定一组与该漂移函数相关之 漂移函数参数的漂移巨指令;且 其中该漂移特性描绘测试器可操作以将来自该感 测器测试样本之特性描绘的与该漂移函数相关之 参数输出到一与一第二感测器相关之记忆储存元 件。 9.如请求项1之漂移补偿系统,其中该漂移补偿装置 包括: 一输入部分,该输入部分可连接至该记忆储存元件 且可操作以从该记忆储存元件取回该漂移函数被 储存之该等参数; 一测量部分,该测量部分可连接至该第二感测器以 在补偿漂移之前测量该感测器呈现的输出并提供 该测量资料给一处理器部分; 该处理器部分可操作以使用该等与该漂移函数相 关之参数与该感测器呈现的输出,并根据该等参数 修正该第二感测器之输出测量値; 一本地记忆部分,用以储存呈现的测量値、该等参 数和用来补偿与漂移相关之感测器测量値所需的 其他値; 一输出部分,用以供应该感测器经补偿的输出给一 外部装置;及 其中可连接至该第二感测器,且可操作以从该记忆 储存元件取回该漂移函数被储存之该等参数并根 据该漂移函数修正该第二感测器之该呈现的输出 。 10.如请求项1之漂移补偿系统,其中该热暴露包括 在一预定时间期间的复数个预定温度。 11.如请求项1之漂移补偿系统,其中该对漂移之补 偿包括对指示之温度値之一做关于漂移的修正。 12.一种测量系统,用以补偿一感测器制造批次内的 一感测器之漂移,该测量系统包括: 一从一具有实质类似化学或冶金性质的材料批次 制造出的感测器测试样本; 该感测器批次的一预期热暴露输入,包括一预期温 度与时间的暴露; 一漂移特性描绘测试器,其中该测试样本暴露于该 预期温度下为期该预期时间; 一漂移函数,该漂移函数描述从该测试样本之该热 暴露测试推导出的时间与温度间之关系; 一记忆储存元件,用以储存对应于该感测器测试样 本与一由相同材料批次制造出的第二感测器之漂 移的参数; 一漂移补偿装置,该漂移补偿装置可连接至该感测 器批次之该第二感测器,且可操作以从该记忆储存 元件取回被储存之该漂移函数的该等参数,并根据 该漂移函数修正该第二感测器之输出;及 其中该感测器测试样本暴露于该漂移特性描绘测 试器内的该预期热环境内以描绘该漂移函数之特 性,该漂移补偿装置使用该漂移函数来补偿从相同 材料批次制造出之该第二感测器的输出漂移。 13.如请求项12之测量系统,进一步包括该感测器批 次的一预期热暴露输入资料,包括该感测器批次的 热暴露之估计温度与时间。 14.如请求项12之测量系统,其中该预期热暴露包括 一预定温度为期一预定时间。 15.如请求项12之测量系统,其中该热暴露包括复数 个预定温度为期复数个预定时间之一。 16.如请求项12之测量系统,其中该测试样本与第二 感测器是热电耦。 17.如请求项12之测量系统,其中该测试样本与第二 感测器包括电阻温度检测器、热敏电阻、二极体 和电晶体中的一个。 18.如请求项12之测量系统,其中该测试样本与第二 感测器包括压力感测器、湿度感测器、化学品感 测器与流量感测器中的一个。 19.如请求项12之测量系统,其中该感测器系统之该 记忆储存元件包括电气可编程唯读记忆体(EPROM)、 电气可抹除可编程唯读记忆体(EEPROM)、条码、射 频身分辨识(RFID)标签、网路上的虚拟储存位置、 记忆装置、电脑可读取媒体与电脑碟片中的一个 。 20.如请求项12之测量系统,其中该漂移特性描绘测 试器包括: 一要被描绘特性之感测器测试样本; 一热测试舱,用以将该测试样本暴露于一预定温度 下为期一预定时间; 一测量元件,用以读取该测试样本随温度与时间而 变的输出; 一具有本地记忆储存能力之漂移分析器,用以储存 感测器随温度与时间而变的输出资料,该漂移分析 器可操作以分析该资料并描绘一漂移函数之特性, 且具有一可操作以决定一组与该漂移函数相关之 漂移函数参数的漂移巨指令;且 其中该漂移特性描绘测试器可操作以将来自该感 测器测试样本之特性描绘的与该漂移函数相关之 参数输出到一与一第二感测器相关之记忆储存元 件。 21.如请求项12之测量系统,其中该漂移补偿装置包 括: 一输入部分,该输入部分可连接至该记忆储存元件 且可操作以从该记忆储存元件取回该漂移函数被 储存之该等参数; 一测量部分,该测量部分可连接至该第二感测器以 在补偿漂移之前测量该感测器呈现的输出并提供 该测量资料给一处理器部分; 该处理器部分可操作以使用该等与该漂移函数相 关之参数与该感测器呈现的输出,并根据该等参数 修正该第二感测器之输出测量値; 一本地记忆部分,用以储存呈现的测量値、该等参 数和用来补偿与漂移相关之感测器测量値所需的 其他値; 一输出部分,用以供应该感测器经补偿的输出给一 外部装置;及 其中可连接至该第二感测器,且可操作以从该记忆 储存元件取回该漂移函数被储存之该等参数并根 据该漂移函数修正该第二感测器之该呈现的输出 。 22.一种漂移补偿方法,该方法补偿一测量系统内之 感测器的漂移,该测量系统包括一由具有实质类似 化学或冶金性质的材料批次制造出的感测器测试 样本、一漂移特性描绘测试器、一漂移函数、一 包含一由与该感测器测试样本相同的材料批次制 造出的第二感测器及一记忆储存元件之感测器系 统及一漂移补偿装置,该方法包括: 暴露一感测器测试样本于该漂移特性描绘测试器 内的一预定热环境下; 测量该感测器随温度与时间而变的输出; 描绘并储存该感测器之漂移函数的特性,其中该漂 移函数描述从该测试样本之该热暴露温度与时间 测量値推导出的时间与温度间之关系; 储存与该漂移函数相关之参数于该感测器系统之 该记忆储存元件内; 输入与该漂移函数相关之该等参数到该漂移补偿 装置,并使用该等参数以补偿该第二感测器之输出 漂移;及 其中该感测器测试样本暴露于该漂移特性描绘测 试器内之该预定热环境下以描绘该漂移函数之特 性,该漂移函数由该漂移补偿装置使用以补偿从该 相同材料批次制造出的该第二感测器之输出漂移 。 23.如请求项22之漂移补偿方法,其中与该漂移函数 相关之该等参数被使用以建构一漂移补偿功能,该 漂移补偿功能可操作以补偿该第二感测器之输出 漂移。 24.如请求项23之漂移补偿方法,其中与该漂移函数 相关之该等参数是一数学函数之匹配资料系数。 25.如请求项23之漂移补偿方法,其中与该漂移函数 相关之该等参数是一来自该感测器测试样本特性 描绘之测量资料的二维矩阵。 26.如请求项23之漂移补偿方法,其中与该漂移函数 相关之该等参数是与该漂移函数之复数个区段相 关之复数个数学函数的匹配资料系数。 27.如请求项22之漂移补偿方法,其中对该感测器之 漂移函数做特性描绘及储存包括分析该测试样本 之测量输出并根据与该测试样本之漂移相关的温 度与时间之关系推导出一漂移函数,及储存与该漂 移函数相关之参数。 28.如请求项22之漂移补偿方法,其中该测试样本与 第二感测器包括电阻温度检测器、热敏电阻、二 极体及电晶体中的一个。 29.如请求项22之漂移补偿方法,其中该测试样本与 第二感测器包括压力感测器、湿度感测器、化学 品感测器及流量感测器中的一个。 30.如请求项22之漂移补偿方法,其中该感测器系统 之该记忆储存元件包括电气可编程唯读记忆体( EPROM)、电气可抹除可编程唯读记忆体(EEPROM)、条 码、射频身分辨识(RFID)标签、网路上的虚拟储存 位置、记忆装置、电脑可读取媒体与电脑碟片中 的一个。 图式简单说明: 图1是以前技术图,该图举例说明一传统热电耦装 置,该热电耦装置由热电耦制造商提供,像是在温 度监视系统内所使用者; 图2是图1之以前技术热电耦之关联示意符号及由 该装置提供之电动势(EMF)的极性; 图3是举例说明一范例性漂移补偿系统的图,该漂 移补偿系统系用以根据本发明补偿一监视系统内 之感测器的热漂移 图4是举例说明一范例性漂移特征描绘测试器的方 块图,该漂移特征描绘测试器系用以根据本发明测 试并描绘一感测器测试样本随温度与时间而变化 之特征; 图5是举例说明一范例性热电耦漂移特征描绘测试 器的图,该热电耦漂移特征描绘测试器系用以根据 图4及本发明测试并描绘一感测器测试样本随温度 与时间而变化之特征; 图6是举例说明一范例性温度测量与漂移补偿系统 之简化图,该温度测量与漂移补偿系统系用以根据 本发明测量并补偿一具有热电耦及相关记忆储存 装置的热电耦感测器系统之输出; 图7A-C是几种范例性热电耦感测器系统的图,该图 举例说明根据本发明用以储存与热电耦漂移相关 之参数的各种不同记忆储存元件及方法,该等参数 系用以补偿温度监视系统之漂移; 图8是举例说明一种根据本发明的几种样态补偿感 测器测量系统之漂移的方法之流程图; 图9是热电耦测量资料在一预定温度下随时间与漂 移而变的范例性二维表单表格,该表格可根据本发 明的一种样态加以储存并在热电耦漂移补偿系统 内使用; 图10是一与漂移函数相关之范例性参数的表格,该 等参数包括热电耦测量资料在一预定温度下随时 间与漂移而变的匹配资料系数,且可根据本发明的 一种样态加以储存并在热电耦漂移补偿系统内使 用; 图11是举例说明温度监视系统的几种范例性热电 耦型式和材料随时间而变的漂移图;及 图12是举例说明温度监视系统的几种范例性热电 耦型式和材料在不同温度下随时间而变的不同漂 移率的图。
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