專利名稱：多動態(tài)范圍傳感器的制作方法
技術領域：
本公開大致涉及傳感器，尤其是，涉及用于處理傳感器數(shù)據(jù)的裝置和方法。
背景技術：
傳感器通常用于感測周圍環(huán)境的特性和/或參數(shù)?，F(xiàn)有各種各樣的傳感器包括適 于流量感測、溫度感測、壓力感測、光感測、磁感測、化學感測、力感測和其他感測的傳感器。 這些傳感器在各種工業(yè)領域有著各種各樣的應用。例如，在一特定的例子中，流量傳感器用 于感測流體流中的流體(氣體或液體)的流速。這種流量傳感器一般用于，如流量計、呼吸 計、速率計的各種裝置中，和包括，例如，飛行控制應用、工業(yè)處理流應用、燃燒控制應用、天 氣監(jiān)測應用，及其他的各種應用中。其他傳感器經(jīng)常用于類似的各種不同的應用。傳感器常常產(chǎn)生表示在相對寬的所感測到的特性和/或參數(shù)的動態(tài)范圍內的所 感測到的特性和/或參數(shù)的模擬輸出信號。繼續(xù)以流量傳感器為例，流量傳感器可感測到 流體流中在動態(tài)范圍為例如0-300升/分鐘內的流速。這類流量傳感器的輸出信號可被提 供給模數(shù)轉換器(ADC)，將傳感器的模擬輸出信號轉換成可被微處理器等讀取和理解的數(shù) 字信號。所使用的特定的模數(shù)轉換器(ADC)的位數(shù)通常限定了傳感器動態(tài)范圍的分辨率。
發(fā)明內容
本公開大致涉及傳感器，尤其是，涉及用于處理傳感器數(shù)據(jù)的裝置和方法。在一個 說明性示例中，提供感測元件，其配置成產(chǎn)生表示感測到的特性和/或參數(shù)的模擬輸出信 號。提供用于從感測元件接收模擬輸出信號的第一通道。第一通道具有第一模數(shù)轉換器 (ADC)，并提供具有較寬動態(tài)范圍的第一數(shù)字輸出信號。還提供用于從感測元件接收模擬輸 出信號的第二通道。第二通道包括第二模數(shù)轉換器(ADC)并提供具有相對于第一通道而言 較窄的動態(tài)范圍的第二數(shù)字輸出信號。在某些情況下，較窄的動態(tài)范圍是較寬的動態(tài)范圍 的子集，但這并不是必須的。同樣，在某些情況下，較寬動態(tài)范圍內的第一通道的分辨率小 于較窄動態(tài)范圍內的第二通道的分辨率，但這并不是必須的。前述發(fā)明內容被提供來便于理解獨特于現(xiàn)有技術的一些創(chuàng)新特征而并不是完整 的說明。對本公開完整的理解將通過整個說明書、權利要求、附圖和摘要作為一個整體來得 到。
結合附圖考慮本公開的下述各種說明性實施例的詳細說明，可以更完整地理解本 公開，其中圖1是用于測量流體流中的流體流速的說明性流量傳感器的示意圖；圖2是用于測量流體流中的流體流速的說明性熱流量傳感器組件的示意圖；圖3是說明性流量傳感器組件的示意圖；圖4是具有多通道的說明性流量傳感器組件的示意圖5是示出圖4中流量傳感器組件的通道的動態(tài)范圍的符號圖；圖6是具有多通道的另一說明性流量傳感器組件的示意圖。
具體實施例方式下述的說明需要參考圖來閱讀，其中遍及這幾幅圖相似的附圖標記指示相似的元 件。詳細說明和圖示出了幾個實施例，其用于示例說明本要求權利的發(fā)明。盡管下述的說 明使用流量傳感器作為例子，但可以認識到本發(fā)明可以根據(jù)需要等同地應用到其他傳感器 或傳感器的應用中，例如包括，流量感測、溫度感測、壓力感測、光感測、磁感測、化學感測、 力感測，和其他。附圖1是用于測量流體流12中的流體14的流體流速的說明性流量傳感器10的 示意圖。在此所使用的術語“流體”，根據(jù)其應用，可以指氣體流或液體流。在說明性實施 例中，流量傳感器10可置于流體流12中或相鄰于流體流12以測量流體流動14的一個或 多個特性。例如，流量傳感器10可根據(jù)需要使用一個或多個熱傳感器(例如，參見圖2)、 壓力傳感器、聲傳感器、光傳感器、皮托管和/或其他合適的傳感器或傳感器的組合來測量 流體流動14的質量流量和/或速率。在某些情況下，流量傳感器10可以是可從本申請的 受讓人處得到的微橋或Mcirobrick 傳感器組件，但這并不是必須的。適用于測量流體 流動14的質量流量和/或速率的說明性的操作方法及傳感器結構公開在例如美國專利 號為 4，478，076 ；4，478，077 ；4，501，144 ；4，581，928 ；4，651，564 ；4，683，159 ；5，050，429 ； 6，169，965 ；6, 223，593 ；6, 234，016和6，502，459中。但，必須認識到，流量傳感器10根據(jù) 需要可以是任何合適的流量傳感器。在說明性示例中，流體流12可具有流體流動14的流速范圍。例如，流體流12可 包括高容量流體流動，中容量流體流動或低容量流體流動。示例低容量流體流動應用可以 是用來測量人體，例如嬰兒呼吸的呼吸計。其他示例流體流動包括，但不限于，用于成人的 呼吸計、流量計、速率計、飛行控制、工業(yè)處理流、燃燒控制、天氣監(jiān)控，和其他根據(jù)需要的適 合的任何流體流動應用?，F(xiàn)在參見圖2，是用于測量流體流12中的流體流動14流速的熱流量傳感器組件 的說明性實施例的示意圖。在該說明性實施例中，流量傳感器組件可包括一個或多個加熱 元件，如加熱元件16，和一個或多個傳感器元件18和20。如所示，傳感器組件包括加熱元 件16，位于加熱元件16上游的第一傳感器元件18，和位于加熱元件16下游的第二傳感器 元件20。在該所示示例中，當流體流12中沒有流體流動并且加熱元件16加熱到比流體流 動14中流體的周圍溫度高的溫度時，就形成了溫度分布并以在加熱元件16周圍基本對稱 分布地方式將溫度分布傳送到上游傳感器元件18和下游傳感器元件20。在此示例中，上游 傳感器元件18和下游傳感器元件20可感測到相同或相似的溫度(如在25%、10%、5%、 1%>0. 001%等內)。當在流體流12中出現(xiàn)流體流動14，并且加熱元件16加熱到比流體流 動14中流體的周圍溫度高的溫度時，對稱的溫度分布可以被干擾，而且干擾量可以與流體 流12中的流體流動14的流速有關。流體流動14的流速可引起上游傳感器元件18感測到 相對下游傳感器元件20較冷的溫度。換句話說，流體流動14的流速可引起上游傳感器元件 18和下游傳感器元件20之間的溫度差，該溫度差與流體流12中的流體流動的流速有關。在另一說明性實施例中，流體流動14的質量流量和/或速率可通過在加熱元件16中提供瞬時提升的溫度狀況，進而，引起了流體流動14中的瞬時提升的溫度狀況(如熱脈 沖)而確定。當流體流動14的流速非零時，上游傳感器元件18可遲于下游傳感器元件20 接收瞬時響應。流體流動14的流速而后可使用上游傳感器元件18和下游傳感器元件20 的時延，或者給加熱器加電的時間和相應提升的溫度狀況(如熱脈沖)被一個傳感器例如 下游傳感器20感測到的時間之間的時延來計算。更進一步地，可以理解說明性加熱元件16是可選的，并且，在某些實施例中，根據(jù) 需要可以不存在。例如，可根據(jù)需要使用一個或多個壓力傳感器、聲傳感器、光傳感器、皮托 管和/或任何其他合適的傳感器或傳感器的組合。圖3是說明性流量傳感器組件21的示意圖。在此說明性實施例中，傳感器組件21 包括感測元件24和流量感測處理電路22。如所示，感測元件24可包括加熱電阻器34和多 個傳感器電阻器26、28、30和/或32。在此說明性實施例中，電阻器26、28、30和32布置成 惠斯頓電橋結構，但在其他實施例中這不是必須的。電阻器26、28、30和32中的至少一個是熱敏電阻器，具有相對大的正或負溫度系 數(shù)，使得電阻隨著溫度的變化而變化。在一示例中，電阻器30和32可以是熱敏電阻器。在 另一示例中，所有的電阻器26、28、30和32都可以是熱敏電阻器。在一些實施例中，熱敏電 阻器26、28、30和/或32可以是熱變電阻器。然而，可以構想，根據(jù)需要可以使用任何合適 的熱敏電阻器。熱敏電阻器26、28、30和/或32被布置地使得電阻器26、28、30和32中的一個或 多個置于加熱電阻器34的上游，電阻器26、28、30和32中的一個或多個置于加熱電阻器34 的下游，與附圖2中所示的那樣類似。在一示例中，電阻器26和32可置于加熱電阻器34 的上游，而電阻器28和30可置于加熱電阻器34的下游。在另一示例中，電阻器26可置于 加熱電阻器34的上游，而電阻器28可置于加熱電阻器34的下游，而將作為非熱敏電阻器 的電阻器30和32遠離流體流定位。然而，也可以構想使用其他結構。如所示，在節(jié)點40提供正電源電壓，其耦合到電阻器26的第一終端和電阻器28 的第一終端，如所示。節(jié)點40處的正電源電壓由感測電路22提供，如所示。在節(jié)點42處 提供負電源電壓，其耦合到電阻器30的第二終端和電阻器32的第二終端，如所示。節(jié)點42 處的負電源電壓由流量感測電路22提供。電阻器26的第二終端在節(jié)點43處耦合到電阻 器30的第一終端，電阻器28的第二終端在節(jié)點44處耦合到電阻器32的第一終端以形成 惠斯頓電橋。節(jié)點43和44可形成惠斯頓電橋的輸出。在該說明性實施例中，傳感器組件21可被校準，從而使得當所關注的流體流中不 存在流動時，節(jié)點43和44之間不會產(chǎn)生或僅產(chǎn)生極少量電壓。如上所述，當沒有流動存 在時，加熱元件34將上游和下游的熱敏電阻器加熱到相同溫度，從而惠斯頓電橋將達到平 衡。然而，當關注的流體流中存在非零流速時，將在惠斯頓電橋的輸出節(jié)點43和44處產(chǎn)生 模擬電壓。如上所述，該模擬電壓與關注的流體流的流速相關。在圖3所示的說明性實施例中，提供了流量感測電路22。如果需要，流量感測電 路22可以集成電路如專用集成電路(ASIC)來實現(xiàn)。然而，這并不是必須的。例如，根據(jù)需 要，流量感測電路22可實現(xiàn)為固定到印刷電路板上的獨立的電部件，和/或可以實現(xiàn)為某 些硬件和軟件的組合。如所示，流量感測電路22可包括加熱控制電路36和調節(jié)電路38。加熱控制電路36可配置成通過例如提供電流流動通過加熱電阻器34以可選地激活和/或失活加熱電阻 器34。當電流通過加熱電阻器34，加熱電阻器34可升溫，引起流體流中的溫度分布。在某 些情況下，加熱控制電路36可提供電流脈沖通過加熱電阻器34以形成流體流中的熱脈沖。調節(jié)電路38可電耦合到惠斯頓電橋的輸出節(jié)點43和44。調節(jié)電路38根據(jù)需要 可包括，例如，放大、數(shù)字化、線性化、溫度補償、校準、轉換，和其他功能。調節(jié)電路38可輸 入存在于惠斯頓電橋節(jié)點43和44之間的模擬輸出信號，并提供至少一個數(shù)字輸出信號41。 如所示，調節(jié)電路38可提供單個輸出41，然而，可以構想可以提供多個輸出，每個輸出具有 不同的動態(tài)范圍和/或分辨率。在某些情況下，可以構想，如果需要，調節(jié)電路38的輸出41 可以是或者包括模擬輸出信號?，F(xiàn)在轉向圖4，示出具有多通道的流量傳感器組件的示意圖。在圖4所示的說明性 實施例中，傳感器元件24包括加熱電阻器34和多個熱敏電阻器26、28、30和32，類似于上 面相對圖3所示和所述的。然而，可以構想傳感器元件24根據(jù)需要可以是任何合適的傳感 器，包括，例如，任何合適的流量傳感器、溫度傳感器、壓力傳感器、光傳感器、磁傳感器、化 學傳感器、力傳感器，或其他任何合適的傳感器。在圖4所示的說明性實施例中，示出傳感器元件24的輸出節(jié)點43和44經(jīng)由多個 通道或信號通路電連接到多個集成電路，如集成電路46和集成電路58。例如，傳感器元件 24輸出43和44每一個都具有耦合到集成電路46的第一信號通路或通道，和耦合到集成電 路58的第二信號通路或通道。盡管在圖4中只示出了兩個集成電路46和58，然而可以構 想根據(jù)需要使用任何數(shù)量的集成電路。此外，盡管所示的為集成電路46和58，可以構想根 據(jù)需要這些可以使用固定到印刷電路板上的獨立的電部件來實現(xiàn)，和/或可以實現(xiàn)為某些 硬件和軟件的組合。每個集成電路46和58可以是獨立信號通路或通道的一部分。在此說明性實施例 中，集成電路46包括放大器48、模數(shù)轉換器(ADC) 50、信號處理電子元件52，和輸出級電子 元件54。類似地，集成電路58包括放大器60、模數(shù)轉換器(ADC)62、信號處理電子元件64， 和輸出級電子元件66。在某些實施例中，集成電路46和58可具有相同的設計和/或電路， 在某些情況下，其可提供更大的輸出粒度，但這并不是必須的。放大器48和60可配置成放 大感測元件24的惠斯頓電橋的輸出43和44之間的模擬信號。放大器48和60可配置成 具有相同或不同的增益。在某些情況下，放大器48和60可被配置和校準成根據(jù)各自的信號通路或通道的 所需的動態(tài)范圍來放大惠斯頓電橋的輸出43和44處的相應模擬信號。例如，如果集成電 路58的信號通路或通道被配置成具有比集成電路46的信號通路或通道的動態(tài)范圍更窄的 動態(tài)范圍，則放大器60可配置成比放大器48具有更大增益。模數(shù)轉換器(ADC) 50和62可接收來自相應的放大器48和60的放大的模擬信號， 并將相應的放大的模擬信號轉換成數(shù)字信號以用于進一步處理。模數(shù)轉換器(ADC) 50和62 可包括多個位數(shù)，例如，根據(jù)需要，模數(shù)轉換器(ADC) 50和62每個均可為6位、7位、8位、 9位、10位、11位、12位、13位、14位、15位、16位，或其他任意位數(shù)。在某些情況下，模數(shù) 轉換器(ADC) 50可具有與模數(shù)轉換器(ADC)62—樣的位數(shù)，但這并不是必須的。模數(shù)轉換 器(ADC)的量化水平的數(shù)目為2的指數(shù)，例如，8位模數(shù)轉換器(ADC)可將模擬輸入信號編 碼到256個量化水平(即28 = 2 56)，而14位模數(shù)轉換器(ADC)可將模擬輸入信號編碼到16，384個量化水平。通道的分辨率一般通過將通道的動態(tài)范圍除以相應的模數(shù)轉換器(ADC)的量化 水平的數(shù)目定義。例如，在呼吸計的應用中，如果集成電路46的第一通道或信號通路的動 態(tài)范圍是0-300升/分鐘，并且，模數(shù)轉換器(ADC) 50具有14位，分辨率則為約0. 018升/ 分鐘。類似地，如果集成電路58的第二通道或信號通路的動態(tài)范圍是0-30升/分鐘，并且， 模數(shù)轉換器(ADC) 62具有14位，分辨率則為0. 0018升/分鐘，或者說分辨率大約是前例中 的第一通道或信號通路46的較寬動態(tài)范圍的分辨率的10倍。在某些實施例中，模數(shù)轉換 器(ADC) 62和/或模數(shù)轉換器(ADC) 50的動態(tài)范圍可動態(tài)地配置和/或重新配置。如此， 可根據(jù)需要增加，減少，或平移第一和/或第二信號通路或通道的動態(tài)范圍。放大器48和 60的增益可類似地配置和/或重新配置。在某些實施例中，集成電路46的第一通道或信號通路的動態(tài)范圍和/或集成電路 58的第二通道或信號通路的動態(tài)范圍可以通過軟件、電子調節(jié)、附加分立電路和/或其他 任何合適的方式來配置和/或重新配置。在某些軟件控制的情況下，命令可以從例如內部 或外部控制器被傳送到集成電路46和/或58或它們的部分，以動態(tài)地重新配置第一通道 和/或第二通道。在一示例中，放大器48和/或60可具有可由內部或外部控制器調節(jié)的 增益和偏移，以引起第一通道和/或第二通道內的水平平移和/或增益平移。然而，可根據(jù) 需要使用任何增加、減少和/或平移第一和/或第二信號通路或通道的動態(tài)范圍的其他方 式。在某些情況下，第一通道或信號通路的動態(tài)范圍和第二通道或信號通路的動態(tài) 范圍可根據(jù)需要完全重疊、部分重疊或不重疊。在一示例中，如果需要，集成電路58的第 二通道或信號通路的動態(tài)范圍可以是集成電路46的第一通道或信號通路的動態(tài)范圍的子 集。當這樣提供時，模數(shù)轉換器(ADC) 50的數(shù)字輸出信號可具有第一分辨率，模數(shù)轉換器 (ADC)62的數(shù)字輸出信號可具有大于第一分辨率的第二分辨率，但僅在較窄的動態(tài)范圍內 (假設模數(shù)轉換器(ADC) 50和62的量化水平相等)。模數(shù)轉換器(ADC) 50和模數(shù)轉換器(ADC) 62的數(shù)字輸出信號可輸入到相應的信號 處理電子元件52和64中以進一步處理。在某些情況下，根據(jù)需要，信號處理電子元件52和 64可配置成對數(shù)字輸出信號執(zhí)行線性化、溫度補償、校準、轉換和/或其他信號處理。處理 后的數(shù)字信號可被輸入到相應的輸出級電子元件塊54和66。輸出級電子元件塊54和66 可根據(jù)所需的輸出(模擬或數(shù)字)處理數(shù)字信號。在某些情況下，每個集成電路46和58 可具有輸出56和68以提供相應的數(shù)字輸出信號。在某些實施例中，提供可選的輸出選擇器70以提供傳感器的單輸出72。在一示 例中，可選的輸出選擇器可具有耦合到第一通道的輸出56的第一輸入，耦合到第二通道的 輸出68的第二輸入。輸出選擇器70可配置成根據(jù)控制信號在輸出72上輸出輸出信號56 或輸出信號68。在一實施例中，輸出選擇器70的控制信號可包括到感測元件24的惠斯頓 電橋的模擬輸出信號43和44的連接。在此示例中，如果模擬輸出信號43和44在第二通 道的動態(tài)范圍內，則輸出選擇器70可選擇數(shù)字輸出信號68，如果模擬輸出信號43和44在 第二通道的動態(tài)范圍外，則輸出選擇器70可選擇數(shù)字輸出信號56。這僅僅是一個示例。更 進一步地，根據(jù)需要，可以構想，輸出選擇器70可由使用者或控制器手動地或電動地進行 調整以選擇所需的輸出。在其他情況下，如果需要，可以構想，輸出選擇器70可多路傳輸(multiplex)數(shù)字輸出信號56和68為輸出72上的單輸出信號。在一個示例呼吸應用的實 施例中，第一通道可被配置成感測嬰兒的流體流動，而第二通道可被配置成感測成人的流 體流動。在這一應用中，輸出選擇器70可被配置成根據(jù)模擬輸出43和44的動態(tài)范圍自動 地選擇第一通道的輸出56或第二通道的輸出68。在此說明性實施例中，所示的可選的輸出選擇器70與集成電路56和68獨立。然 而，可以構想將可選的輸出選擇器70根據(jù)需要整合入集成電路56和/或集成電路68。更 進一步地，所示的加熱控制電路36通過集成電路56實現(xiàn)。然而，如果需要，可以構想將加 熱控制電路36包括在集成電路68內，或單獨提供。圖5是示出圖4的流量傳感器組件的第一和第二通道的動態(tài)范圍的符號圖。以呼 吸計應用為例，數(shù)字輸出信號56的動態(tài)范圍可以是，例如，0-300升/分鐘，而數(shù)字輸出信號 68的動態(tài)范圍可以具有較窄的動態(tài)范圍，例如，0-30升/分鐘。然而，這些只是說明性的。假設圖4的模數(shù)轉換器(ADC) 50和62具有相同位數(shù)，較窄動態(tài)范圍輸出信號68 的分辨率將比較寬動態(tài)范圍的輸出56更大，如圖5中更密間隔的水平線所標識的。并且， 如圖所示，數(shù)字輸出信號68的動態(tài)范圍是輸出信號56的動態(tài)范圍的子集，但這并不是必須 的?？梢詷嬒?，數(shù)字輸出信號68的動態(tài)范圍根據(jù)需要可以與輸出信號56的動態(tài)范圍重疊、 部分重疊或不重疊。如上所述，可以構想的是，數(shù)字輸出信號68和/或數(shù)字輸出信號56的動態(tài)范圍可 以被配置和/或重新配置。例如，如圖所示，數(shù)字輸出信號68的動態(tài)范圍是0-30升/分 鐘。然而，可以構想的是，數(shù)字輸出信號68的動態(tài)范圍可以重新配置為10-40升/分鐘， 290-300升/分鐘。例如，示出了數(shù)字輸出信號68的可選擇的動態(tài)范圍是190-220升/分 鐘。而且，可以構想的是，動態(tài)范圍可以根據(jù)需要增加或減小。例如，動態(tài)范圍可以被重新 配置以使得具有10-30升/分鐘或100-200升/分鐘的動態(tài)范圍。分辨率可以類似地重新 配置。在某些情況下，動態(tài)范圍、分辨率和/或其他參數(shù)可以根據(jù)需要例如用軟件、反饋線 和/或任何其他合適的方法或電路動態(tài)地實時(on the fly)重新配置。在一示例中，第一 通道和/或第二通道可動態(tài)地追蹤模擬輸出43和44的范圍。然而，根據(jù)需要可以使用任 何動態(tài)重新配置動態(tài)范圍、分辨率和/或其他參數(shù)的其他合適的方法。如上所述，盡管圖中沒有示出，可以構想的是，數(shù)字輸出信號56的動態(tài)范圍和數(shù) 字輸出信號68的動態(tài)范圍可以不重疊。例如，數(shù)字輸出信號68的動態(tài)范圍可以是大約0-30 升/分鐘，而數(shù)字輸出信號56的動態(tài)范圍可以是大約30-330升/分鐘。更進一步地，可以 構想的是，如果需要，每個通道的動態(tài)范圍可配置成具有相同的分辨率，諸如例如，數(shù)字輸 出信號56的動態(tài)范圍可以是0-150升/分鐘，而數(shù)字輸出信號68的動態(tài)范圍是151-300 升/分鐘。更進一步地，可以理解前述的動態(tài)范圍、分辨率和模數(shù)轉換器(ADC) 50和62的 位數(shù)僅僅是說明性的而不意味著任何形式的限制。可以構想的是，根據(jù)需要，可以使用任何 合適的動態(tài)范圍、分辨率和模數(shù)轉換器(ADC)的位數(shù)?，F(xiàn)在轉向圖6，示出了另一具有多通道的說明性流量傳感器組件的示意圖。在圖6 的說明性實施例中，傳感器元件24包括加熱電阻器34和多個熱敏電阻器26、28、30和32， 與相對圖3和4中所示和所述的相似。然而，可以構想的是，根據(jù)需要傳感器元件24可以是 任何合適的傳感器，包括例如任何合適的流量傳感器、溫度傳感器、壓力傳感器、光傳感器、 磁傳感器、化學傳感器、力傳感器或任何其他合適的傳感器。
在圖6的說明性實施例中，示出傳感器元件24的輸出節(jié)點43和44與N個集成電 路，如集成電路46、集成電路58和集成電路74電連接。盡管圖6僅示出了三個集成電路 46、58和74，可以構想根據(jù)需要使用任意數(shù)量的集成電路，如1、2、3、4、5、6、7或更多的集成 電路。在此實施例中，傳感器元件24的輸出43和44可每個都具有N個信號通路或通道， 如耦合到集成電路46的第一信號通路或通道，耦合到集成電路58的第二信號通路或通道， 耦合到集成電路74的第三信號通路或通道。在此說明性實施例中，集成電路74可包括放 大器76、模數(shù)轉換器(ADC) 78、信號處理電子元件80和輸出級電子元件82，與上述的集成電 路46和58相似。集成電路74可輸出具有動態(tài)范圍和/或分辨率的數(shù)字輸出信號84，在某 些情況下，其可與數(shù)字輸出信號56和68相似地輸入到輸出選擇器中。與上述的實施例相似，可以構想的是，數(shù)字輸出信號84以及任何來自N個通道或 信號通路的附加的輸出信號的動態(tài)范圍都可以被配置和/或重新配置，與上述的數(shù)字輸出 信號56和68的動態(tài)范圍相似。更進一步地，可以構想的是，根據(jù)需要數(shù)字輸出信號56的 動態(tài)范圍，數(shù)字輸出信號68的動態(tài)范圍，數(shù)字輸出84的動態(tài)范圍，以及未示出的任何其他 N個通道或信號通路的數(shù)字輸出信號的動態(tài)范圍，可以重疊、不重疊或重疊和不重疊輸出的 任意組合。更進一步地，可以構想的是，根據(jù)需要每個通道或信號通路的動態(tài)范圍可配置成 具有相同的分辨率或不同的分辨率。盡管已經(jīng)由此描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，本領域技術人員可容易地明白，在所 附的權利要求的范圍內，可以做出和使用其他實施例。由本文檔所涵蓋的本公開的大量優(yōu) 點已如前所述。然而，可以理解，本公開在很多方面僅僅是說明性的。在不超出本發(fā)明的范 圍的情況下，可以在細節(jié)上作出改變，尤其是構件的形狀、尺寸和布置的方式。當然，范圍是 在其中表達了所附權利要求的語言中限定的。
權利要求
用于感測患者呼吸的呼吸感測系統(tǒng)，該呼吸感測系統(tǒng)包括感測元件(24)，其配置成感測呼吸流速，該感測元件(24)提供與感測到的呼吸流速相關的模擬輸出信號；從感測元件(24)接收模擬輸出信號的第一通道(46)，該第一通道(46)包括第一模數(shù)轉換器(ADC)(50)，并提供具有第一動態(tài)范圍和第一分辨率的第一數(shù)字輸出信號(56)；從感測元件(24)接收模擬輸出信號的第二通道(58)，第二通道(58)包括第二模數(shù)轉換器(ADC)(62)，并提供具有第二動態(tài)范圍和第二分辨率的第二數(shù)字輸出信號(68)，其中第二動態(tài)范圍比第一動態(tài)范圍窄并且第二分辨率比第一分辨率高；和輸出選擇器(70)，如果模擬輸出信號在第二ADC(62)的動態(tài)范圍內則輸出第二數(shù)字輸出信號(68)，如果模擬輸出信號在第二ADC(62)的動態(tài)范圍外則輸出第一數(shù)字輸出信號(56)。
2.根據(jù)權利要求1的呼吸感測系統(tǒng)，其中，第二動態(tài)范圍是第一動態(tài)范圍的子集。
3.根據(jù)權利要求1的呼吸感測系統(tǒng)，其中，第一ADC(50)具有與第二ADC(62)—樣的位數(shù)。
4.根據(jù)權利要求1的呼吸感測系統(tǒng)，進一步包括從感測元件(24)接收模擬輸出信號的 第三通道(74)，該第三通道(74)包括第三模數(shù)轉換器(ADC) (78)，并提供具有不同于第一 和第二動態(tài)范圍的第三動態(tài)范圍的第三數(shù)字輸出信號(84)。
5.根據(jù)權利要求1的呼吸感測系統(tǒng)，其中，第一動態(tài)范圍和/或第二動態(tài)范圍能夠被動 態(tài)地重新配置。
6.一種用于感測流體流中流體流動的流量感測系統(tǒng)，該流量感測系統(tǒng)包括感測元件(24)，其配置成感測流體流中的流體流動，該感測元件(24)提供與感測到的 流體流動相關的模擬輸出信號；從感測元件(24)接收模擬輸出信號的第一通道(46)，該第一通道(46)包括第一模數(shù) 轉換器(ADC) (50)，并提供具有第一動態(tài)范圍的第一數(shù)字輸出信號(56)；和從感測元件(24)接收模擬輸出信號的第二通道(58)，第二通道(58)包括第二模數(shù)轉 換器(ADC) (62)，并提供具有第二動態(tài)范圍的第二數(shù)字輸出信號(68)；其中，第二動態(tài)范圍比第一動態(tài)范圍窄，第二動態(tài)范圍落在或基本落在第一動態(tài)范圍內。
7.根據(jù)權利要求6的流量感測系統(tǒng)，其中，第一數(shù)字輸出信號(56)具有第一分辨率，而 第二數(shù)字輸出信號(68)具有第二分辨率，其中，第二分辨率大于第一分辨率。
8.根據(jù)權利要求6的流量感測系統(tǒng)，進一步包括輸出選擇器(70)，如果模擬輸出信號 在第二 ADC(62)的動態(tài)范圍內則提供第二數(shù)字輸出信號(68)，如果模擬輸出信號在第二 ADC(62)的動態(tài)范圍外則提供第一數(shù)字輸出信號(56)。
9.一種用于感測流體流中流體流動的方法，該方法包括使用感測元件(24)感測流體流中的流體流動，并提供與感測到的流體流動相關的模 擬信號；使用第一模數(shù)轉換器(ADC) (50)將感測到的模擬信號轉換成第一數(shù)字信號，以提供具 有第一動態(tài)范圍的第一數(shù)字輸出信號(56)；使用第二模數(shù)轉換器(ADC) (62)將感測到的模擬信號轉換成第二數(shù)字信號，以提供具2有第二動態(tài)范圍的第二數(shù)字輸出信號(68)，其中，第二動態(tài)范圍比第一動態(tài)范圍窄，并且第 二動態(tài)范圍落在或基本落在第一動態(tài)范圍內；如果模擬信號在第二ADC(62)的動態(tài)范圍內，則用輸出選擇器(70)選擇第二數(shù)字輸出 信號(68)；以及如果模擬信號在第二ADC(62)的動態(tài)范圍外，則用輸出選擇器(70)選擇第一數(shù)字輸出 信號(56)。
10.根據(jù)權利要求9的方法，其中，第一數(shù)字信號具有第一分辨率，而第二數(shù)字信號具 有第二分辨率，其中，第二分辨率大于第一分辨率。
全文摘要
本發(fā)明涉及多動態(tài)范圍傳感器。提供了一種產(chǎn)生多動態(tài)范圍輸出的感測系統(tǒng)。在說明性實施例中，第一通道(46)和第二通道(58)從感測元件(24)接收模擬輸出信號。第一通道(46)提供具有第一動態(tài)范圍的第一數(shù)字輸出信號(56)，而第二通道(58)提供具有第二較窄動態(tài)范圍的第二數(shù)字輸出信號(68)。在某些情況下，第二較窄動態(tài)范圍落在第一動態(tài)范圍，并且第一數(shù)字輸出信號(56)可提供第一分辨率而第二數(shù)字輸出信號(68)可提供第二較大分辨率。如果需要，一個或多個第一通道(46)和第二通道(58)的動態(tài)范圍和/或分辨率能夠被動態(tài)地重新配置。
文檔編號A61B5/00GK101897588SQ20101022402
公開日2010年12月1日 申請日期2010年5月26日 優(yōu)先權日2009年5月27日
發(fā)明者I·本特利, L·F·里克斯, P·P·貝 申請人:霍尼韋爾國際公司