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Dokumentenidentifikation DE102005041050B4 06.09.2007
Titel Verfahren und Vorrichtung zur Korrektur des Ausgangssignals eines Strahlungssensors und zur Messung von Strahlung
Anmelder PerkinElmer Optoelectronics GmbH & Co.KG, 65199 Wiesbaden, DE
Erfinder Liess, Martin, Dr., 65203 Wiesbaden, DE;
Schilz, Jürgen, Dr., 65527 Niedernhausen, DE
Vertreter BEETZ & PARTNER Patentanwälte, 80538 München
DE-Anmeldedatum 30.08.2005
DE-Aktenzeichen 102005041050
Offenlegungstag 01.03.2007
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 06.09.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 06.09.2007
IPC-Hauptklasse G01J 5/16(2006.01)A, F, I, 20051212, B, H, DE
Zusammenfassung Ein Verfahren zum Korrigieren des Ausgangssignals eines Strahlungssensors 20 umfasst die Schritte des Ermittelns von zwei oder mehreren Temperatursignalen aus einer entsprechenden Anzahl von Messungen von Quantitäten zu unterschiedlichen Zeiten und/oder an unterschiedlichen Orten in Bezug auf die Temperatur des Sensors sowie des Korrigierens des Ausgangssignals unter Bezug auf die Temperatursignale.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Korrigieren des Ausgangssignals eines Strahlungssensors und zur Messung von Strahlung. Verwandte Offenbarungen sind in DE 10 2004 028 032 A1 und DE 10 2004 028 022 A1 zu finden.

Strahlungssensoren wandeln elektromagnetische Strahlung in ein elektrisches Signal um. Dies kann beispielsweise durch Thermosäulen, Bolometer oder dergleichen erfolgen. Die von ihnen erfasste Strahlung ist oft Infrarotstrahlung (Wellenlänge über 800 nm). Strahlungssensoren dieses Typs werden oft zur berührungsfreien Temperaturmessung eingesetzt. Der Körper, dessen Temperatur zu messen ist, emittiert Strahlung in Abhängigkeit von seiner Temperatur. Die Strahlung ist umso intensiver, je höher die Temperatur des Körpers ist. Dementsprechend kann die emittierte Infrarotstrahlung eines Körpers herangezogen werden, um seine Temperatur berührungslos zu messen. Die Einzelheiten hierzu werden unter Bezugnahme auf 1 erläutert.

1 zeigt ein Sensorelement 10. Es umfasst einen Rahmen 2, der eine Halterung für eine Membran 3 darstellt. Der Rahmen 2 umgibt eine Öffnung 4, die je nach den besonderen Anforderungen einen rechteckigen oder runden Querschnitt aufweisen kann. Die Membran 3 dient dazu, den tatsächlichen Erfassungsbereich 1, der auf der oberen Oberfläche der Membran 3 ausgebildet ist, so weit wie möglich gegen die Umgebung zu isolieren. Von der oberen Oberfläche empfängt der Erfassungsbereich 1 des Sensorelements 10 eine Strahlung, bevorzugt Infrarotstrahlung, die durch zwei Pfeile IRn und IRs angegeben ist. IRs bezeichnet die zu messende gewünschte Signalstrahlung von dem Körper. Jedoch empfängt der Erfassungsbereich auch Rauschstrahlung, die durch den Pfeil IRn angegeben ist. Diese kann von Komponenten in der unmittelbaren Umgebung des Erfassungsbereichs stammen, beispielsweise dem Gehäuse des Sensors, Abschirmelementen oder dergleichen. Der Erfassungsbereich 1 selbst kann nicht unterscheiden, welche Art von Strahlung auf seine Oberfläche auftrifft. Sie werden beide von ihm in ein elektrisches Signal umgewandelt.

Wenn der Erfassungsbereich 1 eine Thermosäule umfasst, die aus einer Folge warmer und kalter Kontakte besteht, dann besteht das Messprinzip darin, dass die einfallende Strahlung sich an den warmen Enden/Kontakten 1a in eine Temperaturänderung umwandelt (gewöhnlich einen Temperaturanstieg). In 1 sind die Enden über der Öffnung 4 die warmen Enden 1a der Thermosäule, wogegen die Enden über dem Rahmen 2 die kalten Enden 1b sind. Zur Verbesserung der Messempfindlichkeit können die warmen und kalten Enden mit Hilfsschichten bedeckt sein, insbesondere mit einer absorbierenden Schicht 5 über den warmen Enden 1a und einer reflektierenden Schicht 6 über den kalten Enden 1b. Die einfallende Strahlung bewirkt einen Temperaturunterschied zwischen den warmen und den kalten Enden, und in Abhängigkeit von diesem Temperaturunterschied erzeugt die Thermosäule ein elektrisches Signal.

Eine weitere Rauschquelle ist durch den dicken Pfeil Ta angegeben. Es handelt sich um Wärmeleitung durch die verschiedenen physikalischen Körper. 7 bezeichnet ein Substrat, wie etwa ein Siliciumwafer, eine Keramikgrundplatte oder eine gedruckte Leiterplatte, auf dem bzw. der das Sensorelement 10 der 1 angebracht ist. Änderungen der Umgebungstemperatur werden durch Wärmeleitung durch die Halterung 7, den Rahmen 2 und die Membran 3 zum Erfassungsbereich 1 weitergeleitet. Eine Wärmeleitung findet auch zwischen der umgebenden Atmosphäre und dem Sensorelement 10 sowie dessen Erfassungsbereich 1 statt, aber die Wärmeleitung durch das Substrat 7 wirkt gewöhnlich viel stärker. Da die kalten Enden in Bezug auf den Rahmen 2 gewöhnlich anders positioniert sind als die warmen Enden, erfahren erstere eine Änderung der Umgebungstemperatur früher als die warmen Enden. Der warme Kontakt auf der Membran des Sensorelements ist normalerweise die letzte relevante Komponente, die eine Temperaturänderung erfährt, da sie gewöhnlich das am besten wärmeisolierte Teil des relevanten Messsystems ist.

Somit wird eine Änderung der Umgebungstemperatur zuerst durch die kalten Enden und erst später durch die warmen Enden des Erfassungsbereichs 1 erfahren. Dementsprechend baut sich durch Wärmeleitung ein Temperaturunterschied zwischen den warmen und kalten Enden auf, der nichts mit dem durch die Signalinfrarotstrahlung bewirkten Temperaturunterschied zu tun hat. Der durch Wärmeleitung bewirkte Temperaturunterschied ist umso größer, je schneller die Temperaturänderung abläuft, da das Sensorelement bei einem schnellen Durchgang durch einen Temperaturbereich nicht durch einen Temperaturbereich in einem Zustand nahe dem thermischen Gleichgewicht hindurchgeht. Nicht überall auf dem Sensor hat es fast dieselbe Temperatur. Vielmehr gibt es Temperaturunterschiede zwischen den warmen und den kalten Enden, die Fehler im Ausgangssignal und dementsprechend in der gemessenen Temperatur bewirken.

Die beiden vorstehend genannten deutschen Patentanmeldungen derselben Anmelderin schlagen verschiedene Wege zur Überwindung fehlerhafter Messungen vor, die durch Wärmeschocks der Umgebung bewirkt wurden. Ein Vorschlag besteht darin, den Wärmefluss in Richtung der warmen und der kalten Enden auszugleichen, indem sie einerseits in Bezug auf den Rahmen 2 geeignet angeordnet werden und indem andererseits die Hilfsschichten 5 und 6 (absorbierende Schicht, reflektierende Schicht) entsprechend entworfen werden. Jedoch kann dies in verschiedenen Anwendungen eine fehlerhafte Messung nicht völlig ausschließen. In vielen Fällen wird es gewünscht, die kalten Enden über dem Rahmen 2 zu haben, weil er als thermisch wirksame Masse dient und die Wirkung hat, die kalten Enden auf einer gleichmäßigen Temperatur zu halten, wenn eine Messung vorgenommen wird. Dementsprechend besteht ein systematischer Wunsch nach einer asymmetrischen Anordnung der warmen und kalten Enden in Bezug auf den Rahmen 2, und der Entwurf der Hilfsschichten kann dies bei Änderungen der Umgebungstemperatur nicht vollständig kompensieren.

Ein weiterer Vorschlag besteht darin, das Gehäuse des Sensorelements 10 so zu entwerfen, dass die durch den Pfeil IRn dargestellte Rauschstrahlung so weit wie möglich vom Erfassungsbereich abgeblockt wird.

Aber obwohl die vorstehenden Vorschläge bedeutende vorteilhafte Wirkungen besitzen, insbesondere durch einen geeigneten Entwurf der Komponenten, die auf jeden Fall benötigt werden (Sensorelement 10 einschließlich Rahmen, Membran, Thermosäule, Hilfsschichten und auch Gehäuse des Sensors), gibt es dennoch Situationen, in denen eine noch ausgereiftere Kompensation von Fehlerquellen besonders bei sich ändernder Umgebungstemperatur („Wärmeschock") gewünscht wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Korrektur des Ausgangssignals eines Strahlungssensors und zur Strahlungsmessung mit hoher Genauigkeit zur Verfügung zu stellen.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche erreicht Abhängige Ansprüche sind auf bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung gerichtet.

Ein Verfahren zum Korrigieren des Ausgangssignals eines Strahlungssensors umfasst die Schritte des Ermittelns von zwei oder mehreren Temperatursignalen aus einer entsprechenden Anzahl von Messungen von Quantitäten in Bezug auf die Temperatur des Sensors und der Korrektur des Ausgangssignals unter Bezugnahme auf die Temperatursignale, wobei zur Korrektur ein autoregressiver Durchschnittswert verwendet wird.

Ein Verfahren zum Messen der Temperatur eines Objekts umfasst die Schritte des Ermittelns eines Ausgangssignals aus einem Strahlungssensor, der Strahlung von dem Objekt nach Maßgabe der auf den Sensor auftreffenden Strahlung erhält, und des Korrigierens des Ausgangsignals mit einem Verfahren wie vorstehend angegeben.

Eine Vorrichtung zum Messen von Strahlung umfasst ein Sensorelement zum Empfangen von Strahlung und zu deren Umwandlung in ein elektrisches Ausgangssignal sowie eine Einrichtung zum Ermitteln von zwei oder mehreren Temperatursignalen aus einer entsprechenden Anzahl von Messungen von Quantitäten in Bezug auf die Temperatur der Vorrichtung. Die zwei oder mehreren Temperatursignale werden zum Korrigieren des Ausgangssignals eingesetzt. Die Temperatur kann aus dem korrigierten Ausgangssignal bestimmt werden.

Die Korrektur erfolgt mittels eines autoagressiven Durchschnittswerts der Temperatursignale.

Die DE 103 41142 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Kompensation des thermischen Einflusses eines Temperaturgradienten im Sensorgehäuse eines Strahlungssensors auf die Messgenauigkeit. Zur Kompensation wird eine Temperaturdifferenz zwischen unterschiedlichen Orten im Messsystem herangezogen. Die US 68211016 B2 beschreibt ein Infrarot-Klinikthermometer und ein Temperturabschnittsverfahren. Hier werden verschiedene Temperaturen des Sensors selbst auch zu unterschiedlichen Zeitpunkten berücksichtigt.

US 6565254 B2 beschreibt ein Infrarotsensorelement und eine Temperaturmessvorrichtung. Sie weist einen thermopile auf.

Die DE 68929426 T2 beschreibt ein klinisches Strahlungsthermometer. Hierbei wird unter anderem durch einen temperaturempfindlichen Sensor die Umgebungstemperatur gemessen und zur Auswertung herangezogen.

Gemäß der Erfindung werden zwei oder mehrere Temperaturmessungen der Temperatur des Sensors oder des Sensorelements oder des Erfassungsbereichs zum Ermitteln eines Maßes des thermalen Ungleichgewichts erhalten. Die zwei oder mehreren Temperaturmessungen können örtlich und/oder zeitlich beabstandet sein. Jedenfalls re flektieren sie die Wärmedynamik in Bezug auf die Sensortemperatur und erlauben Schlussfolgerungen in Bezug auf das thermale Ungleichgewicht, das an den warmen Kontakten 1a und den kalten Kontakten 1b des Erfassungsbereichs 1 bewirkt wird.

In einem geeigneten Auswertungsmechanismus können diese Temperaturmessungen durch Vorsehen von Korrekturwerten für das Ausgangsignal aus den Temperaturmessungen und/oder durch sofortiges Korrigieren des Ausgangssignals des Sensorelements unter Bezugnahme auf die Temperaturmessungen ausgewertet werden.

Nachstehend werden Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, worin:

1 eine schematische Schnittansicht einer Ausführungsform des Sensorelements ist, das Merkmale der Erfindung enthält,

2 eine schematische Draufsicht auf einen Sensor ist, der gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ausgebildet ist,

3 eine schematische Schnittansicht einer Vorrichtung zum Messen der Temperatur ist,

4 ein schematischer Aufbau der Signalverarbeitung ist,

5 ein Blockschaltdiagramm eines Wegs zur Verarbeitung eines Temperatursignals in einer Korrektureinrichtung ist, und

6 ein Blockschaltdiagramm ist, wie ein bestimmter Durchschnittswert erhalten wird,

7 ein Diagramm ist, das typische Signalkurven zeigt,

8 eine schematische Darstellung einer anderen Korrektureinrichtung ist,

9 eine schematische Darstellung einer noch weiteren Korrektureinrichtung ist.

1 zeigt eine Schnittansicht eines Sensorelements 10, das gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ausgebildet ist. 2 bezeichnet einen durch Mikro-Materialbearbeitung ausgebildeten Rahmen, beispielsweise aus einem Siliciumwafer. Er kann einen rechteckigen Außenquerschnitt besitzen. Eine Öffnung 4 mit einem rechteckigen oder teilweisen oder vollständig gerundeten Querschnitt ist von dem Rahmen 2 umgeben. Eine Membran 3 überspannt die Öffnung 4. Auf der Membran 3 ist der Erfassungsbereich 1 ausgebildet. Er kann eine Thermosäule mit einem Paar warmer Kontakte 1a und kalter Kontakte 1b sein. Die warmen Kontakte 1 befinden sich gewöhnlich über der Öffnung 4. Die kalten Kontakte 1b können über dem Rahmen 2 oder auch über der Öffnung 4 positioniert sein, je nach den besonderen Anforderungen. Bei der Messung haben die warmen Kontakte 1a eine Temperatur T2, während die kalten Kontakte 1b eine Temperatur T1 haben. Aus dem Temperaturunterschied wird das tatsächliche elektrische Signal bestimmt. Eine absorbierende Schicht 5 zum Verbessern der Absorption kann über den warmen Kontakten 1a vorgesehen sein und eine reflektierende Schicht 6, zum Verhindern einer Absorption kann über den kalten Kontakten 1b vorgesehen sein.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung können ein oder mehrere Temperatursensoren 11 auf dem Sensorelement 10 vorgesehen sein. Sie können in einer willkürlichen Position des Sensorelements 10 vorgesehen sein, vorzugsweise jedoch entfernt von den warmen Kontakten 1a, zum Beispiel nahe dem kalten Kontakt 1b und/oder zwischen dem kalten Kontakt 1b und dem warmen Kontakt 1a.

Zur Beschreibung einer Ausführungsform der Signalauswertung der Erfindung wird im Folgenden angenommen, dass ein Temperatursensor 11 nahe den kalten Kontakten 1b vorgesehen ist und ein anderer zwischen den kalten und warmen Kontakten vorgesehen ist, wie in 1 gezeigt ist. Wenn eine Temperaturänderung, die durch einen Wärmeschock bewirkt wurde, durch das Sensorelement 10 zieht, wie durch den dicken Pfeil Tn angegeben ist, wird dies zuerst durch den kalten Kontakt 1b und den entsprechend zugehörigen Temperatursensor 11a erfahren, und danach wird es durch den zwischen warmen und kalten Kontakten angeordneten Temperatursensor 11b erfahren. Dementsprechend zeigen die beiden Temperatursensoren verschiedene Temperaturen an, sie zeigen ein örtliches Gefälle. Dieses Gefälle wird nicht durch die zu messende Strahlung bewirkt. Vielmehr reflektiert es den von dem Sensorelement 10 erfahrenen Wärmeschock und insbesondere das thermale Ungleichgewicht (Rauschungleichgewicht), das durch die Änderung der Umgebungstemperatur zusätzlich zu dem thermalen Ungleichgewicht (Signalungleichgewicht) bewirkt wird, das durch die Infrarotstrahlung von den zu messenden Objekten verursacht wird.

Ein Temperatursensor 11 kann eigene elektrische Anschlüsse aufweisen, durch die sein Signal abgefragt werden kann. Er kann zum Beispiel ein temperaturbeständiger Widerstand oder eine ähnliche Vorrichtung sein.

Die vorstehende Ausführungsform misst die Temperatur an zwei Stellen auf dem Sensorelement 10 selbst. Jedoch ist es nicht notwendig, das thermale Ungleichgewicht unmittelbar am Sensorelement selbst zu messen. Vielmehr kann es auch zwischen dem Sensorelement 10und einer anderen Komponente, beispielsweise dem Substrat 7, gemessen werden, da auch ein solches Ungleichgewicht ein Maß für das thermale Ungleichgewicht ist, das durch eine Änderung der Umgebungstemperatur (Wärmeschock) bewirkt wird. Dementsprechend müssen keine zwei Sensorelemente auf dem Sensorelement 10 selbst vorgesehen sein. Vielmehr kann eines irgendwo auf dem Sensorelement 10 und ein anderes in einer anderen Komponente des Sensors vorgesehen sein.

2 zeigt schematisch eine Ausführungsform eines Sensors 20. Es ist eine Draufsicht auf eine Grundplatte eines eventuell in einem Gehäuse untergebrachten Sensors 20, wobei das Gehäuse, beispielsweise ein Kappenelement, entfernt ist. 10 symbolisiert das Sensorelement der 1 mit einem darauf befindlichen Temperatursensor 11. 21 symbolisiert eine Auswertungselektronik, die eine ASIC (anwendungsspezifische integrierte Schaltung) sein kann. 29a bis e symbolisieren Kontaktpunkte für Sensoranschlüsse. Nicht gezeigt ist eine Verdrahtung zwischen dem Sensorelement 10, der Auswertungselektronik 21 und den Kontakten 29a bis e. 22 symbolisiert einen Temperatursensor auf der Grundplatte des Sensors 20, wobei die Grundplatte in 2 das Bezugszeichen 25 hat. Sie kann die Komponente 7 in 1 sein. Die Auswertungselektronik 21 selbst kann einen auf ihr ausgebildeten Temperatursensor 24 aufweisen.

In der in 2 gezeigten Ausführungsform können zumindest zwei der Temperatursensoren 11, 22 und 24 eingesetzt werden. Sie sind an geeigneten unterschiedlichen Stellen auf dem Sensor 20 vorgesehen und zeigen ein örtliches Temperaturgefälle, das nicht durch die zu messende Signal-Infrarotstrahlung bewirkt wird, sondern durch eine Änderung der Umgebungstemperatur. Noch einmal, ein solches Gefälle kann zur Korrektur des Ausgangssignals des Sensorelements 10 herangezogen werden. Für die Auswertung kann beispielsweise der Temperaturunterschied zwischen den Sensorelementen 24 und 11 oder zwischen 22 und 11 oder zwischen 24 und 22 betrachtet werden. Bei letzterer Möglichkeit ist es überhaupt nicht notwendig, auf dem Sensorelement 10 selbst einen Temperatursensor vorzusehen.

In einer Ausführungsform der Erfindung kann die Vorrichtung zum Messen von Strahlung nur einen Sensor umfassen, der in 2 schematisch gezeigt ist, wobei der Sensor das Sensorelement 10 und eine Einrichtung 21 zum Korrigieren des Ausgangssignals aufweist. Die Einrichtung 21 zum Korrigieren des Ausgangssignals kann eine in dem Sensor 20 ausgebildete ASIC sein. Die ASIC 21 empfängt das rohe Ausgangssignal des Sensorelements 10, ermittelt die Temperaturmessungen, korrigiert das rohe Ausgangssignal des Sensorelements 10 und gibt das korrekte Signal an die Anschlüsse 29a bis e aus.

Zumindest ein Temperatursignal, das die Temperatur des Sensors oder eine oder mehrere Komponenten des Sensors betrifft und zur Korrektur verwendet wird, kann aus einer Messung außerhalb des Sensors erhalten werden, beispielsweise einer Messung auf der Leiterplatte, an der der Sensor angebracht ist. Das Signal kann dann auf geeignete Weise in den Sensor eingegeben werden oder es kann außerhalb des Sensors an oder mit aus dem Sensor ausgegebenen Quantitäten verwendet werden.

In einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann die Vorrichtung zum Messen von Strahlung ein größeres System sein, in dem das rohe Signal aus dem Sensorelement 10 (eventuell verstärkt und im Sensor 20 kalibriert) von dem Sensor 20 weg in Richtung einer externen Schaltung gesendet wird, um dort verarbeitet zu werden.

Das Sensorelement 10 kann eine Größe von weniger als 3 mm × 3 mm, vorzugsweise von weniger als 2 mm × 2 mm, aufweisen. Der Sensor 20 kann ein reguläres oder genormtes Gehäuse wie etwa ein TO5-Gehäuse haben. In einem Sensor können mehrere Sensorelemente 10 vorgesehen sein. Jedes ihrer Ausgangssignale kann wie beschrieben korrigiert werden. Dafür ebenso wie für die Signalausgabe kann ein Signalmultiplexen eingesetzt werden.

3 zeigt eine Ausführungsform einer elektronischen Komponente, die schematisch eine in einem Gehäuse befindliche Schaltung im Querschnitt zeigt. 31 bezeichnet eine Grundplatte, beispielsweise eine gedruckte Leiterplatte. 32 kann ein Sockel für einen Strahlungssensor sein. 20 symbolisiert den Strahlungssensor selbst in einer Seitenansicht, sie zeigt die Sensorgrundplatte 25, eine Kappe 36, die den Sensor umgibt und schließt, ein Strahlungseintrittsfenster 37, das ein Fokussierungselement, wie etwa eine Linse oder einen Spiegel, enthalten kann, und Anschlüsse 38, die durch den Sockel 32 aufgenommen oder unmittelbar an die Leiterplatte 31 gelötet sind. 39a bis c symbolisieren andere Schaltungselemente, wie etwa Widerstände, Kondensatoren und dergleichen. 33 kann wieder eine ASIC oder eine digitale Komponente wie etwa einen Mikroprozessor bezeichnen. 35 symbolisiert einen Verbinder zum Wegsenden von Signalen und Empfangen von Signalen sowie zur Energieversorgung.

Die aus den zumindest zwei Messungen im Sensor 20 erhaltenen Temperatursignale können von dem Sensor 20 weg zusammen mit dem rohen (und eventuell verstärkten und kalibrierten) Ausgangssignal des Sensorelements 10 gesendet werden. Diese Signale können beispielsweise in einer ASIC oder einem Mikroprozessor 33 verarbeitet werden, und korrigierte Werte werden weiter verwendet oder über den Verbinder 35 ausgegeben.

In einer noch anderen, nicht gezeigten Ausführungsform kann die in 3 gezeigte Schaltung 30 auch eine Art Vorverarbeitung, Signalformatierung und Vorgangssteuerung sein, und Signale, die den Temperaturmessungen und dem rohen Ausgangssignal (das vielleicht kalibriert und verstärkt ist) des Sensorelements 10 entsprechen, werden von der Schaltung 30 weg in Richtung eines regulären Computers gesendet, um dort weiterverarbeitet zu werden.

In den folgenden Erläuterungen wird angenommen, dass die gesamte Korrektur innerhalb des Sensors 20 der 2 vorgenommen wird. Wie jedoch vorstehend angegeben ist, kann sie auch in externen Komponenten stattfinden.

4 zeigt einen allgemeinen Signalfluss. 10 bezeichnet das Sensorelement, das ein rohes Signal (Spannung) Vr ausgibt. Dieses Signal Vr kann in einem Verstärker 42 verstärkt werden, der eine verstärkte Spannung Va abgibt, die des Weiteren linear für Versetzung und Empfindlichkeit in einer Kalibrierung kalibriert wird, was eine Kalibrierungsspannung Vc ergibt. Eine Umwandlungseinrichtung 44 wandelt die Kalibrierungsspannung Vc in eine Spannung um, die die Temperatur Vt des zu messenden Objekts reflektiert. Vorzugsweise wird vor der Umwandlungseinrichtung 44 die Korrektur der erhaltenen Signale wie vorstehend angegeben durchgeführt. In 4 ist dies schematisch durch das Kästchen 21 gezeigt, das die Korrektureinrichtung 21 wie in 2 gezeigt darstellt, die die ASIC im Sensor 20 oder eine externe Komponente, wie mit dem Bezugszeichen 33 in 3 dargestellt ist, oder ein (nicht gezeigter) gewöhnlicher Computer sein kann.

Die Korrektureinrichtung 21 kann bevorzugt zwischen dem Sensorelement 10 und dem Verstärker 42 oder zwischen dem Verstärker 42 und der Kalibrierung 43 oder zwischen der Kalibrierung 43 und der Umwandlungseinrichtung 44 eingefügt sein. Die Umwandlungseinrichtung 44 kann Boltzmanns T4-Abhängigkeit aufweisen. Die Korrektureinrichtung 21 empfängt das unkorrigierte (aber eventuell bereits verstärkte und/oder kalibrierte) Signal, korrigiert es wie vorstehend angeführt nach Maßgabe der zumindest zwei Temperaturmessungen des Sensors oder einer bestimmten Komponente davon und gibt es zur weiteren Verarbeitung aus. Die Korrektureinrichtung 21 empfängt die zumindest zwei Temperaturmessungen Tn und Tm, wie mit den Kästen 45 und 46 angegeben ist, und kann des Weiteren Kalibrierwerte 47 empfangen.

Die Korrektur kann auf der analogen oder auf der digitalen Seite erfolgen. Gleichermaßen kann die Kalibrierung 43 analog oder digital sein.

Die Verstärkung 42 und die Kalibrierung 43 können in einer Einheitskomponente durchgeführt werden oder im Vergleich zu dem, was in 4 gezeigt ist, in ihrer Reihenfolge umgekehrt sein. Gleichermaßen kann eines oder mehrere der Kästchen 42, 43 und 44 in der Korrektureinrichtung 21 inkorporiert sein, um ein einheitliches Hardwareteil zu bilden, wie zum Beispiel die erwähnte ASIC.

Bisher wurden örtliche Temperaturgefälle beschrieben. In einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird ein zeitliches Temperaturgefälle ermittelt. Es ist dann vielleicht nicht notwenig, Temperaturmessungen an zwei oder mehr Stellen vorzumehmen. Diese Ausführungsform spiegelt die Tatsache wider, dass ein zeitliches Temperaturgefälle stark mit einem örtlichen Temperaturgefälle korreliert. Wenn die gesamte Messvorrichtung betrachtet wird, wenn sie einen Temperaturschock erfährt, so bewirkt dieser Schock ein örtliches Temperaturgefälle, wobei zuerst die Umfangskomponenten die Temperaturänderung erfahren und weiter zur Mitte gelegene Komponenten die Temperaturänderung später erfahren, wodurch ein örtliches Gefälle wiedergegeben wird, wie vorstehend erläutert ist. Im Übrigen ist die innerste Komponente in dieser Hinsicht normalerweise der warme Kontakt auf der Membran des Sensorelements, da dies gewöhnlich das am besten wärmeisolierte Teil des relevanten Messsystems ist.

Wenn jedoch ein bestimmter Ort des Sensors 20, wie er in 2 gezeigt ist, oder des Sensorelements 10, wie es in 1 gezeigt ist, betrachtet wird, erfährt auch dieser Ort fast immer ebenfalls ein zeitliches Temperaturgefälle, wenn ein Temperaturschock durch eine Änderung der Umgebungstemperatur erfahren wird. Solange sich das gesamte Messsystem in einem thermischen Gleichgewicht befindet, weisen seine Komponenten dieselbe Temperatur auf und zeigen kein örtliches Gefälle, und ihre Temperatur ist stabil und zeigt auch kein zeitliches Gefälle. Wenn jedoch ein Temperaturschock erfahren wird, führt dies sowohl zu Temperaturänderungen an einer bestimmten Stelle als auch dort somit zu einem zeitlichen Temperaturgefälle, bis das neue thermale Gleichgewicht erreicht ist, so dass auch ein Wärmegefälle aus zwei oder mehreren zeitlich beabstandeten Temperaturmessungen zur Erfassung der Umstände geeignet ist, die zu einem Temperaturunterschied an warmen und kalten Kontakten 1a und 1b des Erfassungsbereichs 1 des Sensorelements 10 in 1 führen. Dann kann nur ein Temperatursensor von jenen in 1 ausreichen, beispielsweise der auf dem Sensorelement 10 vorgesehene Sensor 11 oder der auf der Grundplatte des Strahlungssensors vorgesehene Sensor 22, oder der in der Korrektureinrichtung vorgesehene Sensor 24, beispielsweise die ASIC. Es kann zu Recht angenommen werden, dass in praktisch allen Anwendungen die Temperaturunterschiede der einzelnen Komponenten des Gesamtsensors 20 nicht stark voneinander abweichen. Vielmehr sind sie einander ähnlich. Daher reflektiert die Messung eines zeitlichen Temperaturgefälles an einem von dem Sensorelement 10 selbst unterschiedlichen Ort die Umstände, die die Korrektur gemäß der Erfindung erfordern.

Vorstehend wurde eine Ausführungsform beschrieben, in der ein örtliches Gefälle erhalten wurde, und es wurde eine weitere Ausführungsform beschrieben, in der ein zeitliches Gefälle erhalten wurde. Allgemein gesprochen, können eine ortsabhängige Messung und eine zeitabhängige Messung kombiniert werden, um sowohl zeitliche als auch örtliche Temperaturunterschiede auszuwerten. All diese Werte können dann für eine geeignete Korrektur in der Korrektureinrichtung 21 herangezogen werden.

Allgemein gesprochen, besteht ein Weg zum Vorsehen einer Korrektur an dem unkorrigierten Signal darin, die Differenz zwischen mindestens zwei der erhaltenen Temperaturwerte zu bilden und eine der Differenz proportionale Korrektur additiv oder multiplikativ auf das unkorrigierte Signal anzuwenden. Anstelle der zum Bilden der vorgenannten Differenz verwendeten Temperaturwerte können Werte verwendet werden, die aus den Temperaturwerten abgeleitet worden sind, vor allem Durchschnittswerte. Eine Durchschnittsbildung hat den Vorteil, dass sich das nützliche Signal summiert, während Rauschen dazu neigt, sich selbst aufzuheben. Die Durchschnittsbildung kann insbesondere eingesetzt werden, wenn das zeitliche Gefälle des Temperatursignals ausgewertet wird. Insbesondere kann ein autoregressiver Durchschnitt der zeitlich gemessenen Temperaturwerte gemäß der Formel va = k × Ta + (1 – k) × vae, erhalten werden, worin va für den zu bestimmenden Durchschnittswert steht, vae für einen früheren entsprechenden Durchschnittswert steht, Ta für den tatsächlich gemessenen Temperaturwert steht und k für einen durchschnittsbildenden Koeffizienten zwischen 0 und 1 steht. Der Wert k ist ein Gewichtungskoeffizient, der den gegenwärtigen Temperaturwert Ta in Relation zu dem Wert vae, der die früheren Werte von Ta inkorporiert, gewichtet. Zusammen beträgt das Gesamtgewicht 1. Wenn k groß ist, dann beeinflusst die tatsächliche Temperatur stark den neuen Durchschnittswert va und der frühere zusammengesetzte Wert vae übt einen schwächeren Einfluss auf ihn aus, wogegen dann, wenn k klein ist, die tatsächliche Temperatur Ta va nur schwach beeinflusst, während die in vae enthaltenen früheren Werte sich stärker darauf auswirken. Daher kann durch Einstellen von k bestimmt werden, ob die effektive Zeit des Durchschnittswerts va näher an der Gegenwart oder näher an der Vergangenheit ist. Wenn im Extremfall k 1 ist, dann hat die in dem früheren Wert enthaltene Geschichte überhaupt keinen Einfluss, da sie mit Null multipliziert wird.

Wenn Temperaturwerte von verschiedenen Zeiten zur Ermittlung des zeitlichen Gefälles gewünscht werden, können zwei Auto-Durchschnittswerte wie vorstehend angegeben mit verschiedenen durchschnittsbildenden Koeffizienten k verwendet werden, so dass der eine von ihnen näher am gegenwärtigen Wert liegt und der andere stärker mit dem früheren verbunden ist.

Der Wert k kann im Hinblick auf die Zeitkonstante des Sensorelements 10 (detaillierter: der Zeitkonstante für die Reaktion der warmen Kontakte auf die durch Wärmeleitung vom Boden des Rahmens herbeigeführte Temperaturänderung) ausgewählt werden. Ferner kann der durchschnittsbildende Parameter k nach Maßgabe der Probennahmerate der die Korrektur durchführenden Vorrichtung 21 ausgewählt werden. Und noch weiter kann die Probennahmerate nach Maßgabe der Zeitkonstante bestimmt werden.

5 zeigt ein Blockschaltdiagramm einer Korrektureinrichtung 50 zur Durchführung der unmittelbaren Korrektur. Die Korrektweinrichtung kann Teil der Korrektureinrichtung 21 sein. Ihre Eingabesignale Ta, Ts und ihr Ausgangssignal Tk können einer oder mehrere der Werte Tn, Tm, Vr, Va, Vc oder Vt in 4 sein. Sie empfängt das Signal aus dem Sensorelement 10, das als Signal Ts in 5 symbolisiert ist, das bereits einer bevorzugt linearen Verarbeitung, wie etwa einer Verstärkung und/oder Kalibrierung, wie in 4 gezeigt, unterzogen worden sein kann. Des Weiteren empfängt die Korrektureinrichtung 50 das Signal Ta, das die gemessene Temperatur darstellt, die durch einen Temperatursensor, wie zum Beispiel einem der Bezugszeichen 11, 22 und 24 in 2, gemessen wurde. Das Register 51 bewahrt den aktuellen Wert und das Register 52 bewahrt einen früheren Wert. 53 ist ein Subtraktor, in dem der frühere Wert aus 52 von dem späteren Wert bei 51 subtrahiert wird. Die Differenz geht zu einer Kalibrierung 54, die eine vorzugsweise lineare Korrektur vornehmen kann. Dann wird sie auf das unkorrigierte Temperatursignal Ts im Kästchen 55 angewendet. Es kann eine Addition oder eine Multiplikation oder eine Art nicht-linearer Korrektur nach Maßgabe des das Kästchen 54 verlassenden kalibrierten Werts sein. Beispielsweise kann eine Tabelle angewählt werden, wobei die Tabelle Korrekturwerte zum Korrigieren von Ts ausgibt. Das so korrigierte Signal Ts verlässt das Kästchen 55 und die Korrektureinrichtung 50 als Signal Tk zur weiteren Verarbeitung, insbesondere, um früher oder später in das Kästchen 44 in 4 einzutreten.

In einer Ausführungsform wird der Wert aus dem Register 51 in das Register 52 übertragen, nachdem die Differenz der eingetragenen Werte gebildet wurde, das Register 51 empfängt einen neuen Wert von Ta und der Ablauf beginnt von vorn.

Bisher wurde unter Bezugnahme auf 5 ein Ablauf beschrieben, in dem unmittelbare Temperaturwerte Ta zur Korrektur verwendet wurden. Wie aber bereits vorstehend erwähnt ist, können stattdessen ein oder mehrere abgeleitete Werte (aus dem Temperatursignal Ta abgeleitet) verwendet werden. 6 zeigt ein Blockschaltdiagramm einer durchschnittsbildenden Einrichtung 60, die zum Beispiel als Block 51 in 5 und/oder als Block 52 in 5 eingesetzt werden kann. Sie bildet einen autoregressiven Durchschnitt, wie vorstehend angegeben ist. 62 ist ein Register, das einen Wert bewahrt. Ta ist die Eingabe der gemessenen Temperatur. 61 symbolisiert einen Multiplikator zum Multiplizieren des Eingabewerts mit dem durchschnittsbildenden Koeffizienten k (0 < k ≤ 1), und das Ergebnis geht zu einem Addierer 64, der auch den Inhalt des Registers 62, multipliziert im Multiplikator 63 mit 1 – k, empfängt. Die Summe der beiden wird wieder in das Register 62 geschrieben und als Durchschnittswert va ausgegeben.

Die Verwendung eines autoregressiven Durchschnitts bietet den Vorteil, dass nicht mehrere Register zum Bewahren früherer Werte notwendig sind. Vielmehr sind die früheren Werte alle in dem bereits bewahrten Durchschnittswert enthalten, der zu dem geeignet gewichteten neuen Temperaturwert addiert wird, um ihn in demselben Register wie den früheren Wert durch Überschreiben einzutragen.

In 5 können beide Register 51 und 52 durch jeweils einen Summator 60, der in 6 gezeigt ist, ersetzt werden, aber diese Summatoren arbeiten mit unterschiedlichen durchschnittsbildenden Koeffizienten. Der eine oben in 5 hat einen höheren Koeffizienten (näher an 1) und ist somit dem aktuellen Wert von Ta näher, während der untere davon einen kleineren Wert k (näher an 0) aufweist, so dass seine Ausgabe dem früheren näher ist. Anstelle dieselben Eingaben Ta aus einem Temperatursensor zu empfangen, können solche Summatoren 60 verschiedene Eingaben aus verschiedenen Temperaturen, wie in 2 gezeigt, empfangen. Wenn sie unterschiedliche Temperatureingaben erhalten, können sie denselben durchschnittsbildenden Koeffizienten k besitzen.

Das Ergebnis der Korrektureinrichtung 50 der 5, die zwei Summatoren 60, wie in 6 gezeigt, mit verschiedenen durchschnittsbildenden Koeffizienten k bei derselben Eingabe Ta verwendet, ist in 7 gezeigt. Die Kurve T(t) symbolisiert eine Temperaturänderung der Temperatur, wie sie ein in 2 gezeigter Temperatursensor 11, 22, 24 erfährt. Die Kurve va1(t) symbolisiert den autoregressiven Durchschnitt mit einem höheren k (d. h. der T(t) schneller folgt), wogegen va2 (t) die Kurve des autoregressiven Durchschnitts mit kleinerem k darstellt (der somit der Kurve T(t) langsamer folgt). Wenn die jeweiligen Durchschnittswerte an einem bestimmten Zeitpunkt tx betrachtet werden, dann zeigt sich, dass die Kurve va1(t) einen Wert der Kurve T(t) zum Zeitpunkt tf aufweist, während die langsamere Kurve va2 (t) einen Wert eines früheren Zeitpunkts ts aufweist. Dementsprechend kann mit den in den beiden Summatoren 60 verwendeten zwei durchschnittsbildenden Koeffizienten k bestimmt werden, bis zu welchem Ausmaß die beiden ermittelten Durchschnittswerte hinsichtlich ihrer effektiven Zeit abweichen.

Solange zwei Werte einer gemessenen Temperatur oder davon abgeleitete Werte genommen werden, kann daraus nur eine Differenz gebildet werden. Diese Differenz kann durch numerisches Einstellen der in den Kästchen 61 bzw. 63 verwendeten durchschnittsbildenden Koeffizienten und auch durch Einstellen der Koeffizienten in den Kästchen 42, 43 und 54 angemessen eingestellt werden. Es ist jedoch auch möglich, mehr als zwei Temperaturwerte oder mehr als zwei abgeleitete Werte zu verwenden, die von den Temperaturwerten abgeleitet sind. In einer bevorzugten Ausführungsform kann die Temperatur des Sensors 20 oder des Sensorelements 10 an zwei oder mehr verschiedenen Stellen und mit zwei oder mehr unterschiedlichen Zeitbezugnahmen, beispielsweise als verschiedene Zeitpunkte verschiedener Messungen oder verschiedener effektiver Zeiten verschiedener autoregressiver Durchschnitte, wie vorstehend erwähnt, gemessen werden. Dann werden mindestens vier Werte erhalten, die untereinander die Bildung von mindestens sechs Differenzen erlauben. 8 zeigt eine entsprechende Ausführungsform.

80 ist eine Korrektureinrichtung, die funktionell der Korrektureinrichtung 50 in 5 entspricht. Sie empfängt ein Signal Ta1, das die Temperatur an einer ersten Stelle darstellt, und ein Signal Ta2, das die Temperatur an einer zweiten Stelle darstellt. Beide Signale können jeweils einen schnellen und einen langsamen autoregressiven durchschnittsbildenden Vorgang durchlaufen, der unter Bezugnahme auf 6 beschrieben ist, und somit werden vier Werte wiedergegeben, die sich auf verschiedene Stellen zu verschiedenen Zeiten beziehen. Anstelle der Summatoren 60 können auch Speichenegister verwendet werden, hinter denen eine geeignete Erneuerungsstruktur steht.

Dementsprechend stehen vier Werte zur Verfügung, um zwischen ihnen an den Subtraktoren 81 Differenzen zu bilden, wobei diese Differenzen ein örtliches Gefälle und/oder ein zeitliches Gefälle widerspiegeln. In einem Kalibrierungsvorgang können Koeffizienten 82 für jede der Differenzen bestimmt werden, um die Differenz zum Korrigieren des zu korrigierenden Temperatursignals Ts aus dem Sensor zu berücksichtigen, so dass das korrigierte Temperatursignal Tk erzeugt wird. Dies kann in einem Kalibrierungsvorgang erfolgen, in dem ein Sensor in seinem eingebauten Zustand einer begrenzten Änderung der Umgebungstemperatur ausgesetzt ist, so dass die jeweiligen Sensorsignale erhalten werden (einerseits Ts aus dem Strahlungssensor und andererseits zumindest Ta1, Ta2). Durch einen heuristischen Optimierungsvorgang, der durch numerisches Verarbeiten und Vergleichen der jeweiligen Daten durchgeführt wird, können Koeffizienten 82 für die jeweiligen Differenzen ermittelt und dauerhaft in der Korrektureinrichtung 80, die in 8 gezeigt ist, gespeichert werden, vorzugsweise, indem sie in PROM-ähnliche Register eingeschrieben werden. Die gewichteten Differenzen können in einem Addierer 83 addiert und zur Korrektur von Ts im Kästchen 84 eingesetzt werden, um Tk zu ermitteln.

Allgemein gesprochen, können in den vorstehend beschriebenen Techniken verwendete Koeffizienten durch Kalibrieren eines einzelnen Sensors, eventuell in seinem eingebauten Zustand, in einer begrenzten Umgebung erhalten werden, in der die jeweiligen Ausgaben überwacht und die Koeffizienten so eingestellt werden, dass die Abweichung zwischen den aktuellen und den Sollwerten minimal wird. Koeffizienten können dauerhaft in den Sensor eingeschrieben werden, beispielsweise in die Korrektureinrichtung 21.

Anstelle des Aufbaus der 8 kann auch derjenige in 9 verwendet werden. Dahinter steckt die Idee, dass die in 8 gebildeten Differenzen lineare Operationen sind und diese durchlaufen, so dass anstelle des separaten Bildens und Gewichtens der Differenzen und ihrer Addition auch ihre Eingabewerte gewichtet und addiert werden können. Jeder Wert, der die Kästchen 60 in 8 verlässt, trägt zu drei Differenzen, entweder auf ihrer (+)-Seite oder auf ihrer (–)-Seite, bei. Es sei angenommen, dass einer der Werte in zwei Differenzen ist, die mit 0,20 bzw. 0,14 auf der (+)-Seite gewichtet sind, und in einer Differenz, die mit 0,15 auf der (–)-Seite gewichtet ist. Dann beträgt sein Gesamtwert im Endergebnis 0,20 + 0,14 – 0,15 = 0,19. Ein so erhaltener Gewichtungskoeffizient kann negativ sein. Dieses Gewicht kann auf die Ausgabe der Summatoren 60 oder auf entsprechende Werte angewendet werden, wie in 9 gezeigt ist, und die gewichteten Ergebnisse werden summiert. Vom Standpunkt der Berechnung aus ist dies weniger komplex als die Ausführungsform in 8 und führt zu demselben Ergebnis.

Zur Verwendung der mindestens zwei Temperaturmessungen zu Korrekturzwecken können sie in beliebiger geeigneter Weise zum Erhalt einer Korrektur ausgewertet werden, die die Temperaturdynamik reflektiert, die von dem Erfassungsbereich 1 des Sensorelements erfahren wird. Bisher wurden Subtraktionen als Auswertung beschrieben (Bezugszeichen 53, 83). Aber es können stattdessen andere Auswertungen verwendet werden, um Ergebnisse wiederzugeben, die die Temperaturdynamik und insbesondere eine Rauschtemperatur widerspiegeln, wie unter Bezugnahme auf 1 beschrieben ist.

Zur angemessenen Durchführung der jeweiligen Aufgaben kann die Korrektureinrichtung 21 in 2 eine oder zwei getaktete Aufgabe aufweisen, die wiederholt ausgeführt werden. Alle erforderlichen Verarbeitungen können zu einer großen Aufgabe zusammengestellt werden, die mit geeigneter Wiederholungsrate ausgeführt wird. Eine solche Aufgabe kann eine Datenerfassung (aus mindestens dem Sensorelement 10 und aus einem oder mehreren Temperatursensoren 11, 22, 24), Kalibrierung, Subtraktion und dergleichen, wie vorstehend beschrieben, umfassen.


Anspruch[de]
Verfahren zum Korrigieren des Ausgangssignals eines Strahlungssensors mit den folgenden Schritten:

Ermitteln von zwei oder mehreren Temperatursignalen aus einer entsprechenden Anzahl von Messungen von Quantitäten in Bezug auf die Temperatur des Sensors oder in Bezug auf die Temperatur einer oder mehrerer Komponenten des Sensors, und

Korrektur des Ausgangssignals unter Bezugnahme auf die Temperatursignale,

dadurch gekennzeichnet, daß

ein Differenzwert zweier Werte verwendet wird, von denen wenigstens einer ein von Temperatursignalen abgeleiteter Durchschnittswert ist, wobei der Durchschnittswert folgendermaßen bestimmt wird: va = k·Ta + (1 – k)·vae, worin va für den Durchschnittswert steht, vae für einen früheren entsprechenden Durchschnittswert, Ta für den aktuell gemessenen Temperaturwert und k für einen durchschnittsbildenden Koeffizienten mit 0 < k ≤ 1, und wobei der andere Wert ein Temperatursignal ist, wenn nur einer der Werte ein Durchschnittswert ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Korrigieren des Ausgangssignals auch unter Bezugnahme auf einen oder mehrere Kalibrierungswerte erfolgt. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Messungen zeitlich beabstandet sind. Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Zeitunterschied nach Maßgabe der Zeitkonstante des Sensors oder eine seiner Komponenten ausgewählt wird. Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, wobei die Messungen örtlich beabstandet sind. Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, mit den Schritten des Bestimmens eines Korrekturwerts unter Bezugnahme auf die Temperatursignale und des Korrigierens des Ausgangssignals unter Bezugnahme auf den Korrekturwert. Verfahren nach Anspruch 1, wobei zwei Durchschnittswerte bestimmt werden, wobei die beiden Durchschnittswerte unterschiedliche durchschnittsbildende Koeffizienten k aufweisen, wobei zur Korrektur der Differenzwert der beiden Durchschnittswerte gebildet wird. Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, wobei die Temperatursignale zur externen Korrektur des Ausgangssignals des Strahlungssensors von dem Sensor weg gesendet werden. Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, wobei eines oder mehrere der Temperatursignale oder ein von den Temperatursignalen abgeleiteter Wert im Sensor gespeichert werden und das Ausgangssignal des Strahlungssensors im Sensor korrigiert und aus diesem ausgegeben wird. Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche mit einem der folgenden Merkmale:

– der Sensor umfasst ein Thermosäulen-Sensorelement, das kalte und warme Kontakte aufweist, wobei die warmen Kontakte auf einer Membran angeordnet sind,

– der Sensor umfasst ein ASIC zum Ermitteln der zwei oder mehr Temperatursignale und/oder zum Korrigieren des Ausgangssignals unter Bezugnahme auf die Temperatursignale,

– das Sensorelement wird angepasst, um IR-Strahlung in ein elektrisches Signal umzuwandeln.
Verfahren zum Messen einer Temperatur, mit den Schritten des

Ermittelns eines Ausgangssignals aus einem Strahlungssensor, und

Korrigierens des Ausgangssignals mit einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche.
Vorrichtung zum Messen von Strahlung, mit

einem Sensorelement (10) zum Empfangen von Strahlung und deren Umwandlung in ein elektrisches Ausgangssignal,

Einrichtungen (11, 21, 22, 24) zum Ermitteln von zwei oder mehreren Temperatursignalen aus einer entsprechenden Anzahl von Messungen von Quantitäten in Bezug auf die Temperatur der Vorrichtung,

Korrektureinrichtungen (21, 50, 80) zum Korrigieren des Ausgangssignals unter Bezugnahme auf die Temperatursignale,

einer Subtrahiereinrichtung (53) zum Bilden eines Differenzwerts mit zumindest einem von den Temperatursignalen in einer durchschnittsbildenden Einrichtung (20) abgeleiteten Durchschnittswert, wobei die durchschnittsbildende Einrichtung ein Register (62) zum Halten eines früheren Durchschnittswerts und einen Rechner (61, 63, 64), der den aktuellen Durchschnittswert aus einem aktuellen Temperatursignal und dem früheren Durchschnittswert bestimmt, umfasst, und mit einem Temperatursignal, wenn nur einer der Werte für den zu bildenden Differenzwert ein Durchschnittswert ist,

und wobei die Korrektureinrichtungen (21, 50, 80) eine Einrichtung (55) zum Korrigieren des Ausgangssignals unter Bezugnahme auf den Differenzwert aufweisen.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Vorrichtungsansprüche, mit Einrichtungen (29a–e) zum Ausgeben des Ausgangssignals und der ermittelten Temperatursignale und/oder einem oder mehreren abgeleiteten Werten, die von den Temperatursignalen abgeleitet sind. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Vorrichtungsansprüche, wobei die Einrichtungen (11, 21, 22, 24) zum Ermitteln der Temperatursignale Temperatursensoren (11, 22, 24) sind. Vorrichtung nach Vorrichtungsanspruch 14, mit einer Abfrageeinrichtung (21) zum wiederholten Abfragen eines der Temperatursensoren zum Ermitteln der Temperatursignale. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Vorrichtungsansprüche, mit einer ASIC (21). Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Vorrichtungsansprüche, mit einer Umwandlungseinrichtung (44) zum Bestimmen der Temperatur aus dem korrigierten Signal. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Vorrichtungsansprüche, wobei die Vorrichtung ein Sensor (20) mit dem Sensorelement (10), einer ASIC (21), einem Gehäuse (36), einem strahlungsdurchlässigen Fenster (37) und Anschlüssen (29) ist. Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, wobei die Temperatursignale an zwei oder mehreren verschiedenen Stellen und mit zwei oder mehreren verschiedenen Zeitbezugnahmen erfasst werden und eine Korrektur unter Bezugnahme auf die erfassten Temperatursignale durchgeführt wird. Verfahren nach Anspruch 19, wobei Differenzen paarweise zwischen den erfassten Temperatursignalen gebildet werden und die Differenzen mit einer auf sie angewendeten Gewichtung addiert werden. Verfahren nach Anspruch 19, wobei die erfassten Temperatursignale mit einer auf sie angewendeten Gewichtung addiert werden. Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, wobei mindestens ein Temperatursignal in Bezug auf die Temperatur des Sensors oder in Bezug auf eine oder mehrere Komponenten des Sensors aus einer Messung außerhalb des Sensors erhalten wird.






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