物理量检测设备和物理量检测设备的检查方法

摘要

一种物理量检测设备（1）包括信号输出部分（11）、校正值计算部分（16）和处理部分（12）。信号输出部分（11）根据被检测对象（30）的物理量变化输出信号。校正值计算部分（16）计算校正值。处理部分（12）利用所述校正值校正基于所述信号输出部分（11）的实际输出值的值，计算基于所述校正值的被检测对象（30）的物理量，并输出计算的物理量。校正值计算部分（16）计算基于一次误差量的所述校正值，所述一次误差量是通过对基于预定物理量范围之内的实际输出值的值执行线性函数内插过程而计算的内插后实际输出值和基于与所述内插后实际输出值对应的实际输出值的值之间的差异。

说明书

技术领域

本公开涉及一种量检测设备和量检测设备的检查方法。

背景技术

用于检测被检测对象旋转角的常规旋转角检测设备包括诸如磁体的磁 性产生部分以及诸如霍尔元件的磁通密度检测部分。磁性产生部分和磁通 密度检测部分之一附着于被检测对象。磁通密度检测部分检测被检测对象 旋转时磁性产生部分的磁性，由此检测被检测对象的旋转角。例如， JP-A-2002-206911公开了一种旋转角检测设备，包括作为磁性产生部分的 磁体、作为磁通密度检测部分的磁通密度传感器和作为处理部分的信号处 理器。信号处理器执行校正操作。信号处理器基于与预定校正点对应的预 定值（电压电平）校正实际输出电压，实际输出电压基于磁通密度传感器 的输出信号。预定校正点设置在有规则间隔处。

在校正点的间隔是常数时，输出信号的非线性得不到改进，实际输出 电压的误差保持为旋转角的线性误差。JP-A-2007-71889公开了一种校正方 法，将输出变化率大的区域比输出变化率小的区域更精细地进行划分。日 本专利No.3491577（对应于US 6498479）公开了一种校正方法，其中将 磁性检测元件的输出信号转换成数字信号，利用反正弦函数处理数字信号。 不过，在输出波形不清晰时，不能使用JP-A-2007-71889和日本专利No. 3491577中公开的校正方法。

发明内容

本公开的目的是提供一种无论输出波形如何都能够校正实际输出值的 物理量检测设备。本公开的另一目的是提供一种物理量检测设备的检查方 法。

根据本公开一方面的物理量检测设备包括信号输出部分、校正值计算 部分和处理部分。信号输出部分根据被检测对象的物理量变化输出信号。 校正值计算部分计算校正值。处理部分利用所述校正值校正基于所述信号 输出部分的实际输出值的值，计算基于所述校正值的被检测对象的物理量 并输出计算的物理量。校正值计算部分计算基于一次误差量的所述校正值， 所述一次误差量是通过对基于预定物理量范围之内的实际输出值的值执行 线性函数内插过程而计算的内插后实际输出值和基于与所述内插后实际输 出值对应的实际输出值的值之间的差异。

无论输出波形如何，该物理量检测设备都能够准确地校正实际输出值。

在物理量检测设备中，校正值计算部分可以执行最大绝对值计算过程， 其中所述校正值计算部分计算二次误差量的最大绝对值，所述二次误差量 是通过对所述一次误差量执行线性函数内插过程而计算的内插后误差量和 对应的一次误差量之间的差异，并且校正值计算部分可以将校正值设置为 与二次误差量的最大绝对值对应的一次误差量。

在根据本公开另一方面的物理量检测设备的检查方法中，在重复所述 最大绝对值计算过程的次数大于或等于预定次数时，可以判定所述物理量 检测设备有故障。

利用上述检查方法，能够容易地发现有故障的物理量检测设备。

附图说明

在结合附图考虑时，从以下详细描述，本公开的其他目的和优点将更 加容易明了。在附图中：

图1是示出了根据本公开示范性实施例的旋转角检测设备的图示；

图2是示出了旋转角检测设备中的处理电路的图示；

图3是示出了预定值和校正值之间对应关系的图示；

图4是示出了校正值计算过程的流程图；

图5是示出了校正值计算过程中缓存内容的图示；

图6是示出了旋转角检测设备的角度和输出信号之间关系的曲线图；

图7是示出了旋转角检测设备的角度和一次误差量之间关系的曲线图；

图8是示出了校正值计算过程中缓存内容的图示；

图9是示出了旋转角检测设备的角度和误差量之间关系的曲线图；

图10是示出了旋转角检测设备的角度和输出信号之间关系的曲线图；

图11是示出了校正值计算过程中缓存内容的图示；

图12是示出了旋转角检测设备的角度和误差量之间关系的曲线图；

图13是示出了旋转角检测设备的角度和输出信号之间关系的曲线图；

图14是示出了校正值计算过程中缓存内容的图示；

图15是示出了旋转角检测设备的角度和误差量之间关系的曲线图；

图16是示出了旋转角检测设备的角度和输出信号之间关系的曲线图； 以及

图17是示出了旋转角检测设备的角度和误差量之间关系的曲线图。

具体实施方式

将参考附图描述根据本公开实施例的物理量检测设备。

可以将根据本公开示范性实施例的物理量检测设备用于旋转角检测设 备1。旋转角检测设备1检测例如作为被检测对象的节流阀阀杆的相对旋转 角。相对旋转角是物理量的范例。旋转角检测设备1包括永磁体20和霍尔 集成电路（霍尔IC）10。霍尔IC 10包括霍尔元件11和数字信号处理器（DSP） 12以及存储器13。

永磁体20附着于设置于节流阀阀杆上作为被检测对象的磁轭30。永磁 体20可以相对于具有磁轭30的旋转的霍尔IC10旋转。霍尔元件11由半 导体薄膜制成。霍尔元件11作为信号输出部分工作。霍尔元件11根据磁 通密度的变化输出信号。

DSP 12专用于处理数字信号。DSP 12对霍尔元件11输出并转换成数 字信号的值执行例如校正过程和旋转角算术过程。DSP 12作为处理部分工 作。

存储器13例如包括只读存储器或可写和可擦存储器。存储器13存储 DSP 12使用的各种数据。存储器13还存储与磁轭30的旋转角对应的校正 值K（1）到K（m），其中“m”是大于1的自然数。

在本实施例中，霍尔IC 10是其中构建了模拟-数字转换器电路（以下 称为ADC）14和数字-模拟转换器电路（以下称为DAC）15以及霍尔元件11、 DSP 12和存储器13的IC芯片。设置霍尔IC 10，使得霍尔元件11的磁力 感测表面位于中心轴O上。

计算机16设置于霍尔IC 10外部。计算机16计算校正值K（1）到K （m）并在存储器中存储校正值K（1）到K（m）。计算机16作为校正值计 算部分工作。

接下来，将描述旋转角检测设备1的工作。霍尔元件11根据绕相对于 永磁体20的中心轴O的相对旋转产生的磁通量变化而输出信号。ADC 14将 霍尔元件11输出的模拟值转换成数字值并向DSP 12发送数字值。在下文 中，将ADC 14输出的数字值称为实际输出值。DSP 12执行校正过程和旋转 角算术过程。DSP 12向DAC 15发送处理的结果。DAC 15将从DSP 12发送 的数字值转换成模拟值并输出模拟值。在DSP 12执行的校正过程中，事先 设置m校正点，DSP基于与m校正点对应的预定值校正实际输出值。在存储 器13中，存储与相应校正点和校正值K（1）到K（m）对应的预定值A（1） 到A（m）。如图3中所示，预定值A（1）到A（m）分别与校正值K（1）到 K（m）对应。预定值A（1）到A（m）是霍尔元件11实际输出值（电压电 平）范围之内的值。被检测对象的可旋转角范围是预定物理量范围的范例。

DSP 12基于预定值A（1）到A（m）以及校正值K（1）到K（m）校正 霍尔元件11的实际输出值。在实际输出值等于预定值A（1）到A（m）之 一时，DSP 12从实际输出值减去与等于实际输出值的预定值对应的校正值 以校正实际输出值。例如，在实际输出值等于预定值A（3）时，由于与预 定值A（3）对应的校正值为K（3），所以将实际输出值校正为A（3）-K（3）。

在实际输出值不等于预定值A（1）到A（m）的任一个时，从实际输出 值减去与实际输出值对应的算术校正值K以校正实际输出值。利用从方程1 导出的方程2，使用实际输出值处于其间的两个预定值以及与两个预定值对 应的两个校正值，通过线性函数内插过程计算算术校正值K。

{K(n)-K(n-1)}/{A(n)-A(n-1)}={K-K(n-1)}/{A-A(n-1)}...

方程1

K={K(n)-K(n-1))/{A(n)-(n-1)}×{A-A(n-1)}+K(n-1)...

方程2

例如，假设实际输出值A介于预定值A（3）和预定值A（4）之间，与 实际输出值A对应的算术校正值为K。向方程1中代入实际输出值A、预定 值A（3）、预定值A（4）、校正值K（3）和校正值K（4），得到方程（3）。

{K(4)-K(3)}/{A(4)-A(3)}={K-K(3)}/{A-A(3)}...方程3

从方程3获得方程4。

K=[{K(4)-K(3)/{A(4)-A(3)}]×{A-A(3)}+K(3)...

方程4

由于实际输出值被校正为A-K，所以将实际输出值校正为值A-[{K(4)- K(3)}/{A(4)-A(3)}]×{A-A(3)}+K(3)。通过这种方式，DSP 12 通过从实际输出值减去线性函数内插过程计算的算术校正值来校正实际输 出值，由此计算旋转角。

将参考图4到图16描述校正值的设置。在本实施例中，设置于霍尔IC 10外部的计算机16通过执行图4中所示的校正值计算过程来计算校正值。 在S101，计算机16设置目标误差量。例如，计算机16将目标误差量设置 为80。

在S102，计算机16在缓存B1中存储角度值，其对应于磁轭30的可旋 转角范围之内的角度。在本实施例中，磁轭30的可旋转角范围为90度。 在图6中，缓存B1中存储的角度值0对应于0度，角度值1024对应于90 度。换言之，缓存B1中存储的角度值的一个比例尺对应于90/1024度。

在S103，计算机16从霍尔元件11检测对应于磁轭30旋转角的实际输 出值，并在缓存B2中存储实际输出值。如图6中所示，将实际输出值表达 为通过点（0，0）的曲线S1。

在S104，计算机16基于霍尔元件11检测的实际输出值计算理想的输 出值。在本实施例中，理想输出值是连接实际输出值的最大值和最小值的 线性函数表达的直线上的值。如图6中所示，由通过点（0，0）的线性线 S2表示理想输出值。计算机16在缓存B3中存储理想输出值。理想输出值 与内插后的实际输出值对应。

在S105，计算机16计算实际输出值的一次误差量。一次误差量是实际 输出值和对应的理想输出值之间的差异。计算机16计算缓存B2中存储的 实际输出值和缓存B3中存储的理想输出值之间的差异并在缓存B4中存储 差异作为一次误差值。如图7中所示，由曲线S3表达与预定角范围之内的 角度对应的一次误差量。

在S106，计算机16设置校正值并对一次误差值执行线性函数内插过程。 计算机16将校正值设置为缓存B4中存储的一次误差量的最大绝对值并在 缓存B7中的对应区域中存储校正值。如图5和图8中所示，缓存B4中存 储的最大绝对值为165。于是，计算机16将校正值设置为165，并在缓存7 中的对应区域中存储校正值。此外，在S106，计算机16对缓存B4中的165 和0之间的一次误差量执行线性函数内插过程，并在缓存B7中的对应区域 存储计算的量作为内插后的误差量。接下来，计算机16计算缓存B4中存 储的值和缓存B7中对应区域中存储的值之间的差异并在缓存B5中存储该 差异作为二次误差量。如图9中所示，由曲线S31表达缓存B5中存储的二 次误差量。此外，如图10中所示，由曲线S11表达利用校正值165校正的 实际输出值。

在S107，计算机16判断缓存B5中整个区域中存储的所有二次量的绝 对值是否小于目标误差量。在所有二次误差量的绝对值都小于目标误差量 时，这对应于S107的“是”，校正值计算过程结束。在并非所有二次误差 量的绝对值都小于目标误差量时，即在二次误差量绝对值中的至少一个大 于或等于目标误差量时，这对应于S107的“否”，校正值计算过程前进到 S108。在本范例中，因为缓存B5中存在绝对值大于目标误差量（=80）的 二次误差量，所以校正值计算过程前进到S108。

在S108，计算机16将缓存B5中存储的二次误差量拷贝到缓存B6，如 图8和图11所示。

在S109，计算机16计算缓存B6中存储的二次误差量的最大绝对值。 在本范例中，如图11所示，最大绝对值为215。

在S110，计算机16设置校正值。计算机16将校正值设置为与S109检 测到的二次误差量的最大绝对值对应的一次误差量，并在缓存B7中的对应 区域中存储校正值。在本范例中，如图11所示，在缓存7中的对应区域中 存储与缓存B6中的-215对应的缓存B4的-144。

在S111，计算机16对一次误差量执行线性函数内插过程。具体而言， 计算机16对与缓存B6中的最大绝对值和缓存B6中最接近最大绝对值的0 值之间的二次误差量对应的一次误差量执行线性函数内插过程，然后计算 机16在缓存B7中的对应区域中存储计算的值。在本范例中，如图11所示， 计算机16对缓存B4中与角度值0到角度值302对应的一次误差量以及缓 存B4中与角度值302到角度值749对应的一次误差量执行线性函数内插过 程，计算机16在缓存B7中的对应区域中存储计算的值作为内插后的误差 量。

在S112，计算机16计算二次误差量。接下来，计算机16计算缓存B4 中存储的一次误差量和缓存B7中存储的对应内插后误差量之间的差异并在 缓存B5中存储该差异作为新的二次误差量。因此，如图11中所示，用缓 存B4中的值和缓存B7中的值之间的差异替代缓存B5中的值。如图12中 所示，由曲线S32表达缓存B5中存储的二次误差量。此外，如图13中所 示，由曲线S12表达利用校正值165和-144校正的实际输出值。

在S113，计算机16判断是否所有二次误差量的绝对值都小于目标误差 量。在所有二次误差量的绝对值都小于目标误差量时，这对应于S113的 “是”，校正值计算过程结束。在并非所有二次误差量的绝对值都小于目标 误差量时，即在二次误差量绝对值中的至少一个大于或等于目标误差量时， 这对应于S113的“否”，该过程返回到S108。在本范例中，如图11和图 12所示，因为绝对值大于或等于目标误差量80的二次误差量仍然在缓存 B5中，校正值计算过程返回到S108。

在S108，计算机16将缓存B5中存储的二次误差量拷贝到缓存B6，如 图11和图14所示。

在S109，计算机16检测缓存B6中存储的二次误差量的最大绝对值。 在本范例中，缓存B6中存储的二次误差量的最大绝对值为83。

在S110，计算机16设置校正值。计算机16将校正值设置为与S109检 测到的二次误差量的最大绝对值对应的一次误差量，并在缓存B7中的对应 区域中存储校正值。在本范例中，如图14所示，在缓存7中的对应区域中 存储与缓存B6中的最大绝对值83对应的缓存B4的一次误差量130。

在S111，计算机16对一次误差量执行线性函数内插过程。具体而言， 计算机16对与缓存B6中的最大绝对值和缓存B6中最接近最大绝对值的0 值之间的二次误差量对应的一次误差量执行线性函数内插过程，然后计算 机16在缓存B7中的对应区域中存储计算的值。如图14中所示，与缓存B6 中的最大绝对值83对应的角度值是875，与缓存B6中最接近最大绝对值 83的0值对应的角度值为749和1024。于是，计算机16对缓存B4中与角 度值749到角度值875对应的一次误差量以及缓存B4中与角度值875到角 度值1024对应的一次误差量执行线性函数内插过程，然后在缓存B7中的 对应区域中存储计算的值。

在S112，计算机16计算新的二次误差量。因此，如图11中所示，用 缓存B4中的值和缓存B7中的值之间的差异替代缓存B5中的值。如图15 中所示，由曲线S33表达缓存B5中存储的二次误差量。此外，如图16中 所示，由曲线S33表达利用校正值165、-144、83校正的实际输出值。

在S113，计算机16判断是否所有二次误差量的绝对值都小于目标误差 量80。如图14中所示，在缓存B5中，没有绝对值大于或等于目标误差量 80的二次误差量。于是，校正值计算过程结束。

重复S108到S113的过程，直到所有二次误差量的绝对值变得小于目 标误差量80为止。从S108到S113的过程对应于最大绝对值计算过程。

接下来，将描述旋转角检测设备1的检查方法。在本实施例中，如果 在最大绝对值变得小于目标误差量80之前重复最大绝对值计算过程的次数 大于或等于预定次数，判定旋转角检测设备1有故障。例如，在最大绝对 值变得小于目标误差量80之前重复最大绝对值计算过程的次数大于或等于 6时，判定旋转角检测设备1有故障。

在本实施例中，计算机16将校正值设置为与实际输出值的二次误差量 的最大绝对值对应的一次误差量。因此，可以计算适当的校正点，并且不 论输出波形的形状如何，都可以以高精确度校正实际输出值。在图17中， 示出了利用校正值165、-144、83校正的实际输出值的误差量。如图17所 示，根据本实施例的旋转角检测设备1能够利用一些校正点以高精确度校 正实际输出值。此外，因为始终将校正值设置为与二次误差量的最大绝对 值对应的一次误差量，所以可以从误差量最大的点开始设置校正值和校正 点，可以设置最适当的校正值和最适当的校正点。此外，因为通过对实际 输出值执行线性函数内插过程来计算校正值，所以可以简化计算并可以减 少处理时间。

在本实施例中，设置目标误差量80。于是，可以限制最大绝对值计算 过程的次数，并可以限制处理时间的增加。

在本实施例中，在计算校正值直到二次误差量的最大绝对值变得小于 目标误差量80时，如果校正值的数量大于预定值，判定旋转角检测设备1 有故障。因此，能够容易发现有故障的旋转角检测设备1。

在上述实施例中，将物理量检测设备应用于旋转角检测设备。在另一 个实施例中，也可以将物理量检测设备应用于冲程量检测设备。也可以使 用物理量检测设备校正具有其他曲线的实际输出值。在上述实施例中，作 为校正值计算部分的计算机16计算校正值，其设置于霍尔IC 10外部。在 另一个实施例中，可以在霍尔IC中设置算术装置，例如微计算机，作为校 正值计算部分。在上述实施例中，校正值计算部分通过对实际输出值的一 次误差量执行最大绝对值计算过程来设置校正值，处理部分对实际输出值 利用校正值执行校正过程。在另一个实施例中，校正值计算部分可以通过 对利用反正弦函数或反余弦函数处理实际输出值获得的值的一次误差量执 行最大绝对值计算过程来设置校正值，处理部分可以利用校正值对利用反 正弦函数或反余弦函数处理的值执行校正过程。

尽管已经参考以上实施例描述了本公开，但要理解本公开不限于这些 实施例和构造。本公开意在覆盖各种修改和等价布置。