專利名稱：用于濕度傳感器的測試方法及其傳感器模塊的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于運行傳感器模塊的方法，該傳感器模塊具有用于獲取相對空氣濕度的濕度傳感器，其中借助于濕度傳感器獲取至少一個用于相對空氣濕度的測量值。另外本發明涉及一種相應的傳感器模塊。
發明內容
本發明的目的是，以下述方式改進開頭所述類型的方法和傳感器模塊，使得能夠得到關于運行狀態的精確信息。所述目的在開頭所述類型的方法方面根據本發明以如下方式來實現，借助于調溫裝置來改變在濕度傳感器區域中的環境溫度，在改變濕度傳感器區域中的環境溫度之后，借助于濕度傳感器獲取至少一個用于相對空氣濕度的第二測量值，并且根據第一和第二測·量值推斷出濕度傳感器的按規定運行和/或運行狀態。根據本發明的原理基于有目的地“決定”濕度傳感器的重要的運行條件，即環境溫度。根據申請人的嘗試，根據技術人員已知的熱力學規律，在濕度傳感器的區域中相對空氣濕度隨環境溫度改變。由此有利地實現了，在環境溫度改變前后對基于本發明方法的范圍檢測出的相對空氣濕度測量值進行檢查，濕度傳感器是否實際上顯示出與溫度改變相對應的相對空氣濕度改變。特別是根據一種實施方式，當用于相對空氣濕度的第一和第二測量值不相差至少一可預定的——優選根據溫度改變選擇的——差值時，可以推斷出濕度傳感器故障。尤其優選根據另一種實施方式，在獲取第二測量值之前，通過調溫裝置來提高在濕度傳感器的區域中的環境溫度。這需要特別少的結構成本來用于例如形式為熱電阻的調溫裝置。替代或附加于此，在合適設置的情況下調溫裝置還能使濕度傳感器區域中的環境溫度降低，例如借助于珀爾貼元件實現。同樣可考慮，以在兩個方向上的溫度改變多次實施本發明方法。在濕度傳感器區域中的環境溫度的改變在此特別是理解為包圍濕度傳感器的介質、例如空氣的溫度的改變。在本發明的另一種尤其有利的實施方式中，其中傳感器模塊具有空氣量傳感器，可以有利地規定，空氣量傳感器的加熱元件作為調溫裝置用于改變在濕度傳感器的區域中的環境溫度。為此需要加熱元件和濕度傳感器相對彼此這樣地結構化地布置，使得借助于加熱元件能有目的地影響濕度傳感器的環境溫度。如果空氣量傳感器或其加熱元件能與其余傳感器模塊或者是濕度傳感器分開地被控制或者是被供電，可以有利地提出，使空氣量傳感器或其加熱元件選擇性地被激活和/或去激活，以改變在濕度傳感器區域中的環境溫度。例如構造成熱膜空氣量傳感器的空氣量傳感器通常具有加熱裝置，其構造用于按本身已知方式來加熱空氣量傳感器的其它部件。通過在本發明方法的范圍內使熱膜空氣量傳感器去激活，據此可以有利地在濕度傳感器的周圍引起溫度改變、即冷卻，其通過比較在不同溫度下的不同相對空氣濕度測量值來檢查濕度傳感器的功能。
本發明目的的另一種解決方案通過根據權利要求6的方法給出。在該方法中，除了用于相對空氣濕度的測量值之外還獲取在濕度傳感器的區域中的溫度和空氣壓力。根據該溫度和空氣壓力獲取用于在濕度傳感器區域中的空氣絕對含水量的至少一個限值，其基于熱力學定理不能被超出。同樣可考慮替代地獲取用于在濕度傳感器區域中的空氣絕對含水量的上、下限值。根據本發明還可以有利地根據用于相對空氣濕度的測量值和用于空氣絕對含水量的一個或多個限值來推斷出濕度傳感器的按規定運行和/或運行狀態。也就是說，如果例如通過濕度傳感器輸出的相對空氣濕度與根據本發明由溫度和空氣壓力獲取的絕對含水量理論限值相矛盾，則可以有利地推斷出濕度傳感器故障或其它涉及的傳感器(空氣壓力，溫度)故障。
作為本發明目的的另一中解決方案，給出了根據權利要求7所述的傳感器模塊。其它有利的實施方案是從屬權利要求的主題。
本發明的其它優點、特征和細節由以下對附圖中所示的本發明的不同實施例的說明得出。在此在權利要求書中和說明書中提到的特征可以分別單獨地應用或以任意組合應用，這一點對本發明是重要的。附圖中
圖I示意性示出了帶有濕度傳感器的傳感器模塊的第一實施方式的簡化框圖，
圖2示意性示出了根據圖I的濕度傳感器的運行方法的實施方式的簡化流程圖，
圖3示意性示出了傳感器模塊的另一種實施方式的簡化框圖，和 圖4示意性示出了根據圖3的傳感器模塊的運行方法的實施方式的簡化流程圖。
具體實施例方式圖I示意性地示出傳感器模塊100，其例如在機動車輛領域中用于獲取相對空氣濕度。傳感器模塊100具有測量通道102，為濕度測量的目的而使氣態介質104穿過該測量通道。如圖I所示，濕度傳感器110設置在測量通道102的區域中并且設計用于檢測穿過測量通道102的介質104的相對空氣濕度。除了濕度傳感器110，傳感器模塊100還具有調溫裝置120，該調溫裝置設計用于改變、例如降低和/或提高在濕度傳感器110的區域中的環境溫度。調溫裝置120可以使待測介質(空氣104)相應地升溫或冷卻。圖2示出了用于傳感器模塊100的運行方法的一種實施方式的簡化流程圖。在第一步驟200中，借助于濕度傳感器110獲取至少一個用于空氣104 (圖I)的相對空氣濕度的第一測量值。在接下來的步驟210中，借助于調溫裝置120改變、例如提高在濕度傳感器110的區域中的環境溫度。通過提高環境溫度原則上可以使在濕度傳感器110的區域中的氣態介質104含更大量的水蒸汽，在測量通道102中、特別是在濕度傳感器110的區域中，介質104的絕對含水量并不因通過調溫裝置120引起的升溫而改變。其結果是，根據熱力學定理相對空氣濕度降低。在第三步驟220 (圖2)中借助于濕度傳感器110獲取至少一個用于相對空氣濕度的第二測量值。在接下來的步驟230中，對用于相對空氣濕度的第一和第二測量值進行分析，其目的是推斷出濕度傳感器110的運行狀態或者是按規定運行或故障。該分析230可以例如涉及對這兩個空氣濕度測量值求差，并且在用于相對空氣濕度的第一、第二測量值彼此并不相差至少一可預定的差時，則可以推斷出濕度傳感器110的故障。也就是說，在這種情況下盡管根據本發明改變210在濕度傳感器110區域中的環境溫度，但濕度傳感器110給出不與溫度改變相應的相對空氣濕度改變。該可預定的差優選根據溫度改變來選擇。如果在步驟230中觀察到的這兩個用于相對空氣濕度的測量值的差在考慮適合的熱力學關系的情況下足夠好地對應于根據本發明通過調溫裝置120引起的環境溫度改變，則推斷出濕度傳感器110按規定運行。在另一種尤其有利的實施方式中，與圖I相比，傳感器模塊100除濕度傳感器110
外還具有空氣量傳感器120a。特別是對于構造成熱膜空氣量傳感器的空氣量傳感器來說，空氣量傳感器120a具有集成的加熱元件120a’。依據本發明的另一方面，可以有利地將空氣量傳感器120a的加熱元件120a’用于，改變在濕度傳感器110的區域中的環境溫度。這一點可以例如通過有目的地激活或者說去激活空氣量傳感器120a或者說其加熱元件120a’來實現。在空氣量傳感器120a的一種相應的實施方案中，據此可以有利地不必在傳感器模塊100中設置分離的調溫裝置120。如果傳感器模塊100根據圖I如上所述地具有熱膜空氣量傳感器120a，則傳感器模塊100可以在正常工作中運行，其中空氣濕度借助于濕度傳感器110獲取并且空氣流量借助于空氣量傳感器120a獲取。在該正常運行中，不對傳感器模塊100或者是其濕度傳感器110進行診斷。為了在應用根據本發明的原理的情況下實施對濕度傳感器110的診斷，卻可以在正常運行期間對激活的空氣量傳感器120a或者是其加熱元件120a’為了根據本發明的診斷過程而去激活，這一點導致在濕度傳感器110的區域中的環境溫度降低。在環境溫度這樣地降低期間，依照上文參照圖2所述的方法通過濕度傳感器110獲取用于相對空氣濕度的第二測量值。該第二測量值與此前、即在空氣量傳感器120激活且相應地提高濕度傳感器110環境溫度的情況下獲取的、用于相對空氣濕度的測量值一起被分析，見步驟 230。如果設有必要時在傳感器模塊100中含有的調溫裝置120，該調溫裝置能使環境溫度提高也能使之降低，則根據本發明的方法也可以有利地應用在其它的環境溫度范圍中，由此能夠實現濕度傳感器110的工作范圍的詳細診斷。為了監測或調節調溫過程210，傳感器模塊100還可以具有溫度傳感器和相應的控制電子裝置(未示出)。圖3示出傳感器模塊IOOa的另一種有利實施方式，該傳感器模塊具有用于獲取穿過測量通道102的氣態介質104的相對空氣濕度的濕度傳感器110。傳感器模塊還具有用于獲取在測量通道102中的空氣壓力的空氣壓力傳感器130以及用于獲取穿過測量通道102的介質104的溫度的溫度傳感器140。在根據圖3的傳感器模塊IOOa中，可以執行下面參照根據圖4的流程圖描述的診斷方法。在第一步驟300中，借助于濕度傳感器110獲取用于相對空氣濕度的測量值。同時借助于空氣壓力傳感器130獲取空氣壓力，并且借助于溫度傳感器140獲取在測量通道102中的環境空氣104的溫度。在接下來的步驟310中，在應用已知的熱力學關系的情況下，例如借助于特性曲線獲取用于在濕度傳感器110的區域中的氣態介質104的絕對含水量的至少一個限值。也可以獲取用于氣態介質104的絕對含水量的上、下限值。所述限值例如還可以在應用特性曲線或類似物的情況下獲取。在步驟320中，根據用于相對空氣濕度的測量值和用于空氣104的絕對含水量的限值推斷出濕度傳感器110的運行狀態和/或按規定的運行或故障。也就是說，如果由濕度傳感器Iio提供的用于相對空氣濕度的值與在步驟310中獲取的、與測量通道102中的溫度和空氣壓力相關的絕對含水量相矛盾，便能推斷出相關部件110、130、140中的至少一個故障。上面參照圖I和3描述的診斷原理可以有利地還彼此組合。為此根據圖3的傳感器模塊IOOa可以例如增設有調溫裝置120 (圖I)或者是實現調溫裝置120的功能性的空氣量傳感器120a。·
權利要求
1.用于運行傳感器模塊(100)的方法，所述傳感器模塊具有用于獲取相對空氣濕度的濕度傳感器(110 )，其中借助于所述濕度傳感器(110 )獲取(200 )至少一個用于相對空氣濕度的第一測量值，其特征在于，借助于調溫裝置(120)來改變所述濕度傳感器(110)的區域中的環境溫度(210)，在改變(210)所述濕度傳感器(110)區域中的環境溫度之后，借助于所述濕度傳感器(110)獲取至少一個用于相對空氣濕度的第二測量值，并且根據所述第一和第二測量值推斷出所述濕度傳感器(110)的按規定運行和/或運行狀態。
2.按權利要求I所述的方法，其特征在于，當用于相對空氣濕度的第一和第二測量值不相差至少一可預定的差值時，則推斷出所述濕度傳感器(110)故障。
3.按上述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，在獲取所述第二測量值之前，通過所述調溫裝置(120)來提高在所述濕度傳感器(I 10)的區域中的環境溫度。
4.按上述權利要求中任一項所述的方法，其中所述傳感器模塊(100)具有空氣量傳感器(120a)，其特征在于，所述空氣量傳感器(120a)的加熱元件(120a’)作為調溫裝置用于改變(210)在所述濕度傳感器(110)的區域中的環境溫度。
5.按權利要求4所述的方法，其特征在于，使所述空氣量傳感器(120a)或其加熱元件(120a’)被激活和/或去激活，以改變(210)在所述濕度傳感器(110)的區域中的環境溫度。
6.用于運行傳感器模塊(100)的方法，所述傳感器模塊具有用于獲取相對空氣濕度的濕度傳感器(110 )，其中借助于所述濕度傳感器(110 )獲取(200 )至少一個用于相對空氣濕度的測量值，其特征在于，除了用于相對空氣濕度的測量值之外還獲取在所述濕度傳感器(110)的區域中的溫度和空氣壓力，根據所述溫度和空氣壓力獲取用于在所述濕度傳感器(110)區域中的空氣絕對含水量的至少一個限值，根據用于相對空氣濕度的測量值和用于絕對含水量的限值推斷出所述濕度傳感器(110)的按規定運行和/或運行狀態。
7.傳感器模塊(100)，包括用于獲取相對空氣濕度的濕度傳感器(110)，其特征在于，所述傳感器模塊(100)構造成，借助于所述濕度傳感器(110)獲取至少一個用于相對空氣濕度的第一測量值，借助于調溫裝置(120)來改變(210)在所述濕度傳感器(110)區域中的環境溫度，在改變(210)所述濕度傳感器(110)的區域中的環境溫度之后，借助于所述濕度傳感器(110)獲取至少一個用于相對空氣濕度的第二測量值，并且根據所述第一和第二測量值推斷出所述濕度傳感器(110)的按規定運行和/或運行狀態。
8.按權利要求7所述的傳感器模塊(100)，其特征在于，所述傳感器模塊(100)具有空氣量傳感器(120a)，并且所述空氣量傳感器(120a)的加熱元件(120a’)能作為調溫裝置用于改變(210)在所述濕度傳感器(110)區域中的環境溫度。
9.按權利要求7至8中任一項所述的傳感器模塊(100)，其特征在于，除了用于相對空氣濕度的測量值之外，還能獲取在所述濕度傳感器(110)的區域中的溫度和空氣壓力，并且所述傳感器模塊(100)構造成，根據所述溫度和空氣壓力獲取用于在所述濕度傳感器(110)區域中的空氣絕對含水量的至少一個限值，并且根據用于相對空氣濕度的測量值和用于絕對含水量的限值推斷出所述濕度傳感器(110)的按規定運行和/或運行狀態。
全文摘要
本發明涉及一種用于運行傳感器模塊(100)的方法，該傳感器模塊具有用于獲取相對空氣濕度的濕度傳感器(110)，其中借助于濕度傳感器(110)獲取(200)至少一個用于相對空氣濕度的第一測量值。根據本發明，借助于調溫裝置(120)來改變(210)在濕度傳感器(110)區域中的環境溫度，在改變(210)濕度傳感器(110)區域中的環境溫度之后，借助于濕度傳感器(110)獲取至少一個用于相對空氣濕度的第二測量值，并且根據所述第一和第二測量值推斷出濕度傳感器(110)的按規定運行和/或運行狀態。
文檔編號G01N33/00GK102947700SQ201180030822
公開日2013年2月27日 申請日期2011年5月19日 優先權日2010年6月22日
發明者T.格萊斯貝格, N.施奈德, A.格羅斯曼, C.沃爾夫, U.康策爾曼, J.布呂克納, W.德雷斯勒, S.莫茨 申請人:羅伯特·博世有限公司