專利名稱：基于電容傳感器的信號確定檢測到的對象的物質或材料結構的解碼器單元以及基于電容 ...的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于基于電容傳感器的信號確定檢測到的對象的物質或材料結構的解碼器單元。本發(fā)明還有關一種用于基于電容傳感器的信號確定檢測到的對象的物質或材料結構的方法以及一種存儲在計算機可讀介質上的相關的計算機程序產品。
背景技術：
在許多技術領域中，電容傳感器被用于檢測某些物質的存在。通常，電容傳感器被布置成測量一定的電容。如果物質接近傳感器或接觸傳感器，則介質條件和接近傳感器的電容改變，引起了由傳感器檢測到的電容值的改變?；跍y量的電容值，因此例如可以檢測到接近傳感器的電容的指尖的存在。眾所周知，使用這種電容傳感器例如是用于計算機終端或移動設備的觸屏。類似地，電容傳感器例如被用作例如現(xiàn)代烹飪電爐的感應加熱器的輸入設備。從W02009/058359A1可以得知使用多個電容傳感器以確定物質的性質。文獻US7, 260，987B2描述了電容填補水平測量的不同頻率的交流電壓信號的使用。

發(fā)明內容
根據(jù)所附的權利要求，本發(fā)明提供了一種用于基于電容傳感器的信號確定檢測到的對象的物質或材料結構的解碼器單元、包括這樣的解碼器單元的傳感器布置、一種用于基于電容傳感器的信號確定檢測到的對象的物質或材料結構的方法、以及一種相關的計算機程序產品。本發(fā)明的具體實施例在從屬權利要求中被闡述。根據(jù)下文中描述的實施例，本發(fā)明的這些或其它方面將會很明顯并且被闡述。


參考附圖，僅僅通過舉例的方式，本發(fā)明的進一步細節(jié)、方面和實施例將被描述，在附圖中，相同的附圖標記被用于指示相似或功能類似的元素。為了簡便以及清晰而圖示了附圖中的元素。圖1示出了圖示通過電容傳感器對于不同物質進行采樣的電容值的例子的曲線圖。圖2示出了圖示測量的電容值分布形狀的例子的曲線圖。圖3示出了圖示沒有外部調制頻率的數(shù)據(jù)信息結構的曲線圖。圖4示出了圖示帶有外部調制頻率的數(shù)據(jù)信息結構的曲線圖。圖5示出了電容傳感器系統(tǒng)的例子的框圖。圖6示出了解碼器單元的實施例的例子的框圖。
具體實施例方式由于本發(fā)明所說明的實施例可能大部分是使用本領域所屬技術人員所熟知的電子組件和電路來實現(xiàn)的，所以細節(jié)不會在比上述所說明的認為有必要的程度大的任何程度上進行解釋。對本發(fā)明基本概念的理解以及認識是為了不混淆或偏離本發(fā)明的教導。在該說明書的上下文中，電容傳感器可以是使用一個或多個電容器以在某一點或在給定區(qū)域或體積內測量電容的任何種類的傳感器。電容傳感器可以被布置成以給定采樣頻率或采樣率對電容值采樣。所述電容傳感器可以以可等于采樣率的給定比率提供對應的信號。電容傳感器的信號或基于一個或多個信號的數(shù)據(jù)可以經由連接被提供給解碼器單元，所述連接可以是適合于傳輸信號的任何種類的連接，例如電線、光纜或無線連接?；陔娙輦鞲衅鞯男盘柕臄?shù)據(jù)例如可能例如經由模數(shù)變換直接從信號得到，或例如在處理信號之后間接地被得到。這種處理例如可以包括任何數(shù)目和/或順序的濾波、封裝、分類和/或直接地或間接地變換信號或基于信號的數(shù)據(jù)。所述處理還可以包括直接地或間接地對信號或基于信號的數(shù)據(jù)執(zhí)行計算。分布關系可以是直接地或間接地基于電容傳感器的信號的任何種類的分布，特別是分布函數(shù)。分布關系可以是時間相關的或與時間無關的?？梢酝ㄟ^將信號或基于信號的數(shù)據(jù)變換到合適的域來確定分布關系，所述域例如是頻率或波長域。例如可以通過使用傅里葉變換來實現(xiàn)變換，所述變換例如是快速傅里葉變換(FFT)或逆FFT (iFFT)。分布關系可以被認為是至少指示在例如電容的第一參數(shù)的多個值和例如計數(shù)(例如，在數(shù)據(jù)流中測量的電容值的計數(shù))或采樣的數(shù)目的第二參數(shù)的多個值之間的關系。檢測參數(shù)可以是指示對象的檢測或非檢測的任何參數(shù)?；跈z測參數(shù)或基于檢測參數(shù)與基線參數(shù)之間的比較，可能可以判定是否已經檢測到對象。例如，平均電容值被用作檢測參數(shù)?；€參數(shù)可以例如是在沒有檢測到對象的情況下測量到的平均電容。可以通過比較檢測參數(shù)的測量值和基線參數(shù)的預定的(例如固定的或時變的)值來檢測對象的存在。分布關系可以被預定，例如，可以實驗性地和/或從理論模型在經驗上確定分布關系。術語分布關系通?？梢灾甘緳z測到的分布關系，該關系可以基于傳感器的信號，和/或預定分布關系被確定。例如，當例如手指的給定物質或材料結構的對象接近電容傳感器的時候，預定分布關系可以指示預期的電容值分布。分布關系可以被規(guī)范化。特別是，為了便于比較，所述分布關系可以被歸一化。預定分布關系可以指示物質或材料結構的分布關系的特性結構或形狀。分布關系可以以通常已知的方式互相比較?？梢哉J為分布關系的比較可以指的是分布關系形狀的比較。分布關系之間的比較可以涉及比較和/或處理第一分布關系的至少多個值和第二分布關系的至少多個值。可以認為從分布關系提取例如檢測參數(shù)的單一的參數(shù)值(例如通過對例如檢測參數(shù)的單一的參數(shù)值取平均)以及將其和另一種分布關系的對應的單一的參數(shù)值進行比較不構成在該說明書中使用的意義上的分布關系的比較。物質可以有任何種類的成分。可以想象物質具有給定化學成分并且可以包括一種或多種成分。材料結構可以是包括一種或多種材料的任何結構，并且具有給定物質形式或形狀。應當注意，由于物質和材料結構影響它們周圍的電容器的介質特性和電容的趨向，物質的類型或材料結構的形式可能影響電容傳感器的測量。與一種物質或一種材料結構相對應或與一種物質或一種材料結構相關聯(lián)的分布關系可以被認為是該物質或該材料結構的分布關系特性。現(xiàn)轉向圖1，示出了電容傳感器針對由接近該電容傳感器的不同物質構成的對象的信號的時間序列。圖1示出了在橫軸上由傳感器提供的采樣的流水號，所述橫軸因此表示時間軸，與以0.5pF為單元的測量電容相對。測量點表示電容值的流。最低線對應于在沒有檢測到接近傳感器的物質(例如，僅測量到環(huán)境空氣)的情況下檢測到的電容值。因此空氣的測量值可以被認為是電容傳感器的表示對象的非檢測的基線。上曲線對應于檢測到的對象的信號的流，在這種情況下，手指、水、以及接近電容傳感器的鐵對象。如在圖1中所示出的，對于手指、水和鐵對象相關的流中的每一個，測量的電容值的絕對值大致增加2.5pF。注意，信號由于電容傳感器的高度敏感性而是高度不穩(wěn)定的并且示出復雜的時間結構，這甚至能夠對環(huán)境中的小變化做出強烈的反應并且可以受到物質的性質和/或檢測到的材料結構的影響，例如受到其形式或形狀的影響。而且，檢測到的對象的移動和/或空氣或呼吸的流入可能影響信號的時間結構。出于這個原因，在對測量值取平均以獲得可以歸因于接近傳感器的物質的平均電容值之前，可以對所述流執(zhí)行低通濾波。因此，基于處理的信號，可以得出以下結論:如果與基線進行比較絕對電容值發(fā)生改變，則對象的檢測會發(fā)生。考慮電容的改變而不是檢測的絕對平均值的改變是可行的?？梢韵胂筇峁┮粋€或多個絕對電容值或從這樣的電容值得到的值作為指示器或檢測的檢測參數(shù)。相反，或除了平均之外，可以利用將絕對值確定為指示器或對象檢測的檢測參數(shù)的一種或多種不同方法。如在圖1中所圖示的，出現(xiàn)的對象可以被確定但是高于基線的絕對電容值或改變不展現(xiàn)關于基于此的特定物質或材料結構的信息。特別是，導致測量的電容從絕對平均電容值增加或電容值單獨增加的信號并不區(qū)分人類的手指、一滴水或例如鐵鍋。如在圖6中所圖示的，解碼器單元18可以被用于確定哪種物質或材料結構是基于電容傳感器的信號存在的。解碼器單兀18可以包括分布確定設備181,分布確定設備181被布置成基于例如在所述設備181所連接到的解碼器單元18的輸入180處接收到的至少一個電容傳感器的信號來確定檢測到的分布關系的分布確定設備181。如果需要的話，分布確定設備可以基于相同的信號來確定多個不同的分布關系。例如，可以提供指示在不同的參數(shù)和/或時間相關的和與時間無關的分布關系之間的關系的分布關系。分布關系可以是直方圖的表征。直方圖可以指示落入測量的電容值的給定范圍中的采樣數(shù)目?？梢钥尚械氖?，指示給定測量的電容值的采樣數(shù)目的分布關系和/或(例如，使用傅里葉變換)指示信號的頻率分布的分布關系和/或倒頻譜被提供為分布關系?？紤]之中的采樣可以在給定時間內進行?？梢钥尚械氖?，分布確定設備被布置成:例如基于平均測量值的改變，根據(jù)預定準貝U，從采樣的流中選擇采樣。任何分布關系可以是與時間無關的或時間相關的。所述解碼器單元18可以包括被連接到所述分布確定設備181的比較設備182并且被布置成比較檢測到的分布關系和至少一種預定分布關系。預定分布關系可以例如在所述比較設備182進行比較之前已經被確定并且被存儲在連接到所述比較設備182的存儲器183 中。所述至少一種預定分布關系可以對應于一種物質或一種材料結構。如果預先定義的準則被實現(xiàn)，則可以認為兩個被比較的分布關系是相等的。例如，在被認為是匹配的或相等的被比較的分布關系之間可以有被定義的最大偏差值。如果兩個被比較的分布關系被判定為相等的或匹配的，則如被檢測到的分布關系所表示的，檢測到的對象的物質或材料結構可以被確定為等于與比較的預定分布關系相關聯(lián)的物質或材料結構。可以提供與多個物質和/或材料結構相對應的分布關系。多個不同的預定分布關系被提供用于給定或任何數(shù)目的物質或材料結構。多個檢測到的分布關系可以與對應的預定分布關系作比較。比較設備可以被布置成判定分布關系是否是匹配的或相等的?？梢韵胂髮⒈容^設備布置成提供匹配是否發(fā)生和/或與哪一種預定分布關系發(fā)生匹配和/或對于哪一種物質或材料結構發(fā)生匹配的指示。這樣的指示例如可以被提供給所述解碼器單元18的任何其它設備和/或外部設備。所述解碼器單元18可以包括計算設備，所述計算設備被布置成基于至少一個電容傳感器的信號來計算對象檢測參數(shù)值。所述檢測參數(shù)值可以例如是電容值。檢測參數(shù)值可以例如表示測量值的改變，該改變可以指示傳感器的檢測區(qū)域中對象的存在。所述計算設備可以處理信號或數(shù)據(jù)，特別是它可以對信號或基于信號的數(shù)據(jù)濾波。例如可以想象，計算設備提供了測量的電容值的平均值作為電容值。在濾波之后，可以執(zhí)行測量值的平均。濾波可以是低通濾波以濾波出高頻噪聲信號?？梢钥紤]計算設備被布置成指示對象的檢測。檢測可以被指示例如是否檢測到高于基線值的電容值的改變。如果計算設備指示檢測，則可以認為僅確定檢測到的分布關系。為了這個目的，可以由計算設備提供檢測參數(shù)或檢測信號。檢測參數(shù)或檢測信號可以被提供給電子控制設備和/或軟件控制和/或提供給分布關系確定設備。在所示出的例子中，計算設備與分布關系確定設備整合在一起。然而，(部分)計算設備可以替代地或附加地整合到解碼器單元的其它部分。例如，單獨的計算設備可以出現(xiàn)在所述設備181的上游或所述輸入180的下游；所述輸入180可以響應于檢測到對象而向所述分布確定設備181提供激活信號。可以認為檢測分布關系的確定是基于基于傳感器信號的第一組數(shù)據(jù)被執(zhí)行的，所述第一組數(shù)據(jù)與基于傳感器信號的第二組數(shù)據(jù)不同，檢測參數(shù)由此被計算。例如第一組數(shù)據(jù)與第二組數(shù)據(jù)不同地被預處理可以是可行的?？梢蕴峁┻B接到所述比較設備183的輸出設備184 ;所述輸出設備184被布置成指示由所述比較設備執(zhí)行的所述比較的結果。所述輸出設備可以被布置成指示物質是否已經被識別和/或一種或多種分布關系，并且可以在所述單元18的輸出185處輸出表示這樣的信息的數(shù)據(jù)。所述輸出設備184可以經由所述輸出185被連接以將控制信號和/或數(shù)據(jù)傳達到分布關系確定設備和/或計算設備和/或基于接收到的信息控制另一個設備的控制設備。所述輸出設備可以是解碼器單元和/或分布關系確定設備和/或計算設備的一部分?？梢詫崿F(xiàn)包括用于傳送數(shù)據(jù)和/或數(shù)據(jù)的連接的輸出設備。輸出設備可以包括或表示接口和/或軟件接口。以上提到的設備可以在軟件、硬件和/或固件中被提供。單獨地提供一個或多個設備或作為集成設備被提供可以是可行的?？梢蕴峁┰试S設備之間通信的合適的接口。所述解碼器單元18可以被連接到或是可連接到至少一個電容傳感器12。可以認為解碼器單元包括至少一個傳感器。所述解碼器單元可以被認為是與傳感器分離的?？梢韵胂蠼獯a器單元被連接到或是可連接到至少一個發(fā)射器。所述至少一個發(fā)射器可以被布置成以一個或多個頻率發(fā)射電磁信號。可以認為至少一個發(fā)射器將信號發(fā)射到電容傳感器的測量或檢測區(qū)域。通過給發(fā)射器提供信號，可以在對象中引起在檢測到的分布關系中可以可見的反應。例如，如果檢測到人體部分，例如，手指，則人體以一種在電容傳感器的信號中可以被辨別的方式對電磁輻射做出響應?？梢钥紤]選擇發(fā)射的信號的信號頻率以在檢測到的分布關系中提供容易辨別的特性。出于這個目的，可以實驗性地確定哪一種物質或材料結構示出了給定頻率的分布關系中的特性結構。對應的檢測到的分布關系可以被確定，特別是通過分布關系確定設備被確定。可以考慮提供一種或多種對應的預定分布關系，所述關系可以考慮發(fā)射頻率以及物質或材料結構的對應響應。發(fā)射具有共用的頻率的信號是可行的，其通常有助于背景輻射。例如，所述至少一個發(fā)射器可以被布置成發(fā)射具有在25和IOOHz之間，優(yōu)選是在50和60Hz之間的頻率的電磁信號。替代地或另外，所述至少一個發(fā)射器可以被布置成發(fā)射具有大約2kHz的頻率的電磁信號。所述發(fā)射器可以被電子控制設備和/或軟件控制?？梢韵胂蠼獯a器單元被布置成控制所述發(fā)射器。所述分布關系可以對應于人類的手指和/或水和/或鐵?？梢钥紤]包括連接到如上所述的解碼器單元的至少一個電容傳感器的傳感器布置。如以上提到的所述傳感器布置可以包括至少一個發(fā)射器。給移動設備或計算設備提供這樣的傳感器布置可以是可行的。具有這樣的傳感器布置的觸摸屏可以例如被提供用于移動設備和/或計算機和/或終端。所述傳感器布置和/或解碼器單元還特別適合于用作電感烹飪設備的輸入設備?？梢钥紤]用于基于電容傳感器的信號確定檢測到的對象的物質或材料結構的方法。所述方法可以通過上述描述的任何設備被執(zhí)行并且可能包括關于這些設備描述的任何特征。所述方法可以包括提供與如上所述的物質或材料結構相對應的至少一種預定分布關系?；谥辽僖粋€電容傳感器的信號確定檢測到的分布關系可以被執(zhí)行。檢測到的分布關系可以與預定分布關系進行比較。如上所述，可以確定任何數(shù)目的分布關系和/或可以提供任何數(shù)目的預定分布關系。可以認為所述方法包括基于至少一個電容傳感器的信號來計算檢測參數(shù)?；诒容^數(shù)據(jù)信息結構和/或檢測參數(shù)的結果，可以確定對象的物質或材料結構已經被檢測。所述檢測到的分布關系可以包括與時間無關的測量值的分布。所述方法可以包括發(fā)射具有預定頻率的電磁信號。圖2示出了測量在一定時間內由數(shù)據(jù)流提供的給定電容值(以IpF為單位)測量的采樣數(shù)的分布函數(shù)的例子。因此，圖2中的分布函數(shù)可以被認為是與時間無關的。如可以看到的，對于空氣，例如，沒有檢測到對象，所述分布在9pF周圍達到峰值并且在其下限值側面具有輕微的第二峰值。對于水、鐵、以及人類手指，分布函數(shù)在值11.5pF周圍達到峰值，大概比空氣高2.5pF。峰值本質上與手指、水、以及鐵的峰值是相同的。因此，基于測量的大概對應于平均值的電容的峰值，可能不可能分辨手指、水或鐵是否已經被檢測。然而，分布函數(shù)的形狀顯著不同。這可以從圖3更進一步的細節(jié)中看到，圖3在其下窗格中示出了圖2的分布函數(shù)，并且在其上窗格示出了相同分布的三角噪聲(delta-noise)曲線圖，其中從對于下面的采樣測量到的電容值減去給定采樣的測量的電容值以提供以電容O為中心的歸一化的表征。這種歸一化可以被認為是導致了對稱形狀的分布?？梢灾苯拥乇容^基線(空氣)的形狀與測量的不同物質的分布函數(shù)的形狀。如可以看到的，對于水，出現(xiàn)的顯著邊峰值是在_4pF和4pF，對其它物質不出現(xiàn)這樣的峰值。對于鐵，出現(xiàn)的邊結構大約是在-1.SpF和1.SpF0對于人類手指，分布函數(shù)的形狀可以被認為是更寬并且具有特性偏度，從圖3的下窗格可以很好地看到。因此，分布函數(shù)的形狀顯著地變化，即使是對于通過電容傳感器測量的可比較的平均電容值來說?；谶@種考慮，可以識別檢測到的對象的物質或材料結構?？梢钥紤]給期望檢測的對象的物質或材料結構提供合適的預定分布關系，例如，給人類手指或鋼筆提供合適的預定分布關系，以使得能夠比較和后續(xù)識別或確定物質或材料結構。圖4示出了類似于圖3中示出的那些分布函數(shù)的分布函數(shù)。對于圖4中所示出的測量，50Hz的外部信號如其可能發(fā)生的一樣例如在帶有插座的空間內存在。從圖4可以認識到，信號影響了分布函數(shù)的形狀，但是適當?shù)乇Ａ袅嗣恳粭l曲線的特質。對于人類手指、鐵、以及水，即使存在這樣外部信號，也可以因此穩(wěn)健地確定物質或材料結構的身份。提供被定義的外部信號以增加檢測到的敏感度和/或確保在可比較的環(huán)境中發(fā)生測量可以是可行的。圖5示出了傳感器系統(tǒng)10的例子，例如觸摸感測系統(tǒng)。傳感器系統(tǒng)10可以包括電容傳感器12或可以與其連接。由傳感器12測量的電容可以受到環(huán)境100的影響。特別是，取決于對象是否接近環(huán)境100以及其物質和/或材料結構來測量電容值。傳感器12可以被連接到信號處理設備14?？梢酝ㄟ^傳感器12向信號處理設備14提供采樣信號并且信號處理設備14可以執(zhí)行這個原始數(shù)據(jù)的低通濾波。此外，基于由傳感器12提供的采樣，信號處理設備14可以提供檢測參數(shù)，例如絕對電容值。信號處理設備14可以被看作如上所述的計算設備。絕對電容值可以被提供給觸摸檢測設備16，絕對電容值可以是在給定時間被傳感器12測量的平均的電容值或者可以表示測量的電容值和基線值之間的差?？梢哉J為，信號處理設備14指示到觸摸檢測設備16和/或到其它設備的對象的檢測。接觸檢測設備16可以是例如在微處理器系統(tǒng)上運行的定制應用。來自傳感器12的原始信號數(shù)據(jù)也可以被提供給物質解碼設備18。可以認為，物質解碼設備18被提供有基于傳感器信號的一組預處理的信號?？梢酝ㄟ^傳感器或被布置成預處理和/或發(fā)射或分發(fā)傳感器信號的設備提供數(shù)據(jù)。通過所述信號處理設備14提供數(shù)據(jù)或信號是可行的。物質解碼設備18可以在與信號處理設備14相同的設備中被實現(xiàn)，或其可以是物理上分離的設備。物質解碼設備18可以被看作上述描述的解碼器單元或解碼器單元的一部分。其可以包括被布置成接收信號或數(shù)據(jù)的接收設備。物質解碼設備18可以包括或表不分布關系確定設備，該分布關系確定設備被布置成基于傳感器12的信號(例如基于一組預處理的數(shù)據(jù)或直接地基于傳感器信號)來確定檢測到的分布關系。例如，解碼設備18可以被布置成提供測量的電容值的與時間無關的檢測到的分布關系，和/或可以被布置成提供測量的電容值的時間相關的檢測到的分布關系。結果，其可以提供和/或確定任何合適的參數(shù)，例如電容、時間、頻率，等等的檢測到的分布關系。解碼設備18可以包括或表示比較設備，該比較設備被布置成比較檢測到的分布關系與至少一種預定分布關系。所述至少一種預定分布關系可以對應于一種物質或一種材料結構。例如，所述預定分布關系可以指示水、手指、鐵或任何其它物質的參數(shù)關系。以與確定的檢測到的分布關系相同的形式或格式提供預定分布關系是可行的。可以想象以不同的格式提供預定分布關系。在這種情況下，可以認為變換檢測到的分布關系和/或預定分布關系以能夠對它們進行比較。比較設備可以被布置成比較檢測到的分布關系和至少一種預定分布關系。可以提供被布置成指示比較結果的輸出設備。所述結果可以指示給定物質的識別或可以基于該比較來提供其它數(shù)據(jù)。比較的結果通過輸出設備被提供給觸摸檢測設備16可以是可行的。觸摸檢測設備16可以被布置成從信號處理設備14和物質解碼設備18接收數(shù)據(jù)。其可以被布置成確定和/或指示對象的檢測和基于從信號處理設備14和/或物質解碼設備18接收到的信號或數(shù)據(jù)對其物質或材料結構的確定?？梢哉J為，觸摸檢測設備16從信號處理設備14接收已經檢測到對象的指示?？尚械氖牵|摸檢測設備16被布置成指令物質解碼設備18來確定檢測到的分布關系，并且僅當它從信號處理設備14接收到指示對象的檢測的信息時才執(zhí)行比較。信號處理設備14可以被布置成相應地直接地指令物質解碼設備18?？梢哉J為傳感器系統(tǒng)10包括發(fā)射器20。發(fā)射器20可以被布置成發(fā)射給定頻率的電磁信號。所述頻率可以在25到IOOHz之間的范圍內并且可以優(yōu)選是在50到60Hz之間。替代地或另外，發(fā)射器20可以被布置成發(fā)射具有一個或多個不同的頻率范圍中的頻率的電磁信號。頻率范圍可以對應于通常被用于直接地測量的生物阻抗分析的范圍，例如，人體。這樣頻率或頻率范圍可以被用于利用電容傳感器和/或解碼器單元來實現(xiàn)間接的測量。利用的頻率可以在kHz和/或幾十kHz的范圍內。利用的頻率或頻率范圍例如可以是大約2kHz、6kHz和/或60kHz。信號處理設備14和/或物質解碼設備18和/或觸摸檢測設備16可以在計算機上運行的軟件中被實現(xiàn)?？梢蕴峁┻m合于設備之間通信的接口，特別是軟件接口。 本發(fā)明提供了確定被電容傳感器檢測到的對象的物質或材料結構的可能性。這使得能夠在不同的物質或材料結構之間區(qū)分。例如，可以區(qū)分觸摸屏的輸入是源于人類手指還是通過接觸觸屏的對象偶然發(fā)生。本發(fā)明還特別適合于區(qū)分電感烹飪設備的控制的輸入，因為這樣設備的電磁環(huán)境通常是特別地嘈雜。然而，本發(fā)明可以用于電容傳感器被用于區(qū)分物質、材料結構以及形狀的任何設備或環(huán)境中。取決于被檢測到的對象的物質和/或材料結構的種類來提供合適的預定分布關系可以是可行的?？梢杂媒獯a器單元升級已經存在的傳感器系統(tǒng)以使得能夠確定不同的物質或材料結構。特別是，利用本發(fā)明的軟件實現(xiàn)，連接到傳感器的計算系統(tǒng)可以很容易進行升級而不需要提供附加的硬件。本發(fā)明可以在用于在計算機系統(tǒng)上運行的計算機程序中被實現(xiàn)，所述計算機程序至少包括用于當在諸如計算機系統(tǒng)的可編程的裝置上運行時執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法的步驟的代碼部分，或啟用可編程的裝置以執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的設備或系統(tǒng)的功能。特別是，本發(fā)明可以被實現(xiàn)為存儲在計算機可讀介質上的計算機程序產品，所述計算機程序產品包括上述的解碼器單元的特征和/或被布置成執(zhí)行上述描述的方法。計算機程序或計算機程序產品是一系列指令，諸如特定應用程序和/或操作系統(tǒng)。計算機程序可以例如包括以下中的一個或多個:子例程、函數(shù)、程序、對象方法、對象實現(xiàn)、可執(zhí)行的應用、小程序、小服務程序、源代碼、對象代碼、共享庫/動態(tài)裝載庫和/或設計用于在計算機系統(tǒng)上的執(zhí)行的其它指令序列。計算機程序或計算機程序產品可以內部地存儲在計算機可讀存儲介質上或經由計算機可讀傳輸介質傳送到計算機系統(tǒng)。所有或者一些計算機程序可以被提供在永久地、可移除地或遠程地耦合到信息處理系統(tǒng)的計算機可讀介質上。計算機可讀介質可以包括例如但不限于任何數(shù)目的以下:磁存儲介質，包括磁盤和磁帶存儲介質；光學存儲介質，諸如光盤介質(例如，CD-ROM、CD-R等等)以及數(shù)字視盤存儲介質；非易失性存儲器存儲介質，包括基于半導體的存儲器單元，諸如FLASH存儲器、EEPROM、EPROM、ROM ;鐵磁數(shù)字存儲器；MRAM ;易失性存儲介質，包括寄存器、緩沖器或高速緩存器、主存儲器、RAM等等；以及數(shù)字傳輸介質，包括計算機網(wǎng)絡、點對點電信設備、以及載波傳輸介質，僅舉幾例。計算機處理通常包括執(zhí)行(運行)程序或程序的部分，當前程序值和狀態(tài)信息，以及由操作系統(tǒng)用于管理處理的執(zhí)行的資源。操作系統(tǒng)(OS)是管理計算機的資源共享以及給程序員提供用于訪問那些資源的接口的軟件。操作系統(tǒng)處理系統(tǒng)數(shù)據(jù)和用戶輸入，以及通過分配和管理任務以及內部系統(tǒng)資源作為對于系統(tǒng)的用戶和程序員的服務來做出響應。計算機系統(tǒng)可以例如包括至少一個處理單元、關聯(lián)存儲器和大量的輸入/輸出(I/O)設備。當執(zhí)行計算機程序時，計算機系統(tǒng)根據(jù)計算機程序處理信息并且經由I/O設備來產生所得到的輸出信息。在前述的說明書中，已經參照本發(fā)明的實施例的具體例子對本發(fā)明進行了描述。然而，將明顯的是，在不脫離附屬權利要求中所闡述的本發(fā)明的較寬精神和范圍的情況下，可以在其中做出各種修改和改變。本發(fā)明可以至少部分地作為集成電路在半導體襯底上被實施。在此描述的半導體襯底可以是任何半導體材料或材料的組合，諸如砷化鎵、硅鍺、硅晶絕緣體(SOI)、硅、單晶硅等等，以及以上的組合。如在此討論的連接或接口可以是適合于經由中間設備來傳輸來自或去往相應節(jié)點、單元或設備的信號的任何類型的連接。因此，除非暗示或另外說明，連接例如可以是直接連接或間接連接。可以關于是單一連接、多個連接、單向連接、或雙向連接來說明或描述所述連接。然而，不同實施例可以改變連接的實現(xiàn)。例如，可以使用單獨單向連接而不是雙向連接，并且反之亦然。而且，多個連接可被替換為連續(xù)地或以時間復用方式傳輸多個信號的單一連接。同樣地，攜帶多個信號的單一連接可被分離成攜帶這些信號的子集的各種不同的連接。因此，存在傳輸信號的很多選項。本領域技術人員將認識到，邏輯塊之間的界限僅僅是說明性的并且替代實施例可以合并邏輯塊或電路元素，或對于各種邏輯塊或電路元素施加替代的分解功能。因此，應當明白，在此描述的架構僅僅是示例性的，并且事實上可以實現(xiàn)實現(xiàn)相同功能性的很多其它架構。例如，傳感器可以被連接到計算設備和/或分布關系確定設備和/或預處理設備，該預處理設備被布置成預處理來自傳感器的信號和/或將來自傳感器的基于信號的數(shù)據(jù)分發(fā)到計算設備和/或分布關系確定設備。用于實現(xiàn)相同功能性的任何組件的布置被有效地“關聯(lián)”，使得實現(xiàn)期望的功能性。因此，用于實現(xiàn)特定功能性而在此組合的任何兩個組件可以被看作彼此“相關聯(lián)”使得所期望的功能得以實現(xiàn)，而不論架構還是中間組件。同樣地，如此關聯(lián)的任何兩個組件還可以被視為彼此“可操作連接”或“可操作耦合”以實現(xiàn)所期望的功能性。此外，本領域所屬技術人員將認識到以上描述的操作之間的界限只是說明性的。多個操作或可以被組合成單一的操作，單一的操作可以分布在附加操作中，并且可以至少在時間上部分重疊地執(zhí)行所述操作。此外，替代實施例可以包括特定操作的多個實例，并且操作的順序在各種其它實施例中可以更改。
又如，在一個實施例中，所說明的例子可以被實現(xiàn)為位于單一集成電路上的電路或在相同設備內的電路。例如，晶體管和鎖存器電路可以被實現(xiàn)在共同襯底上。替代地，所述例子可以被實現(xiàn)為任何數(shù)目的單獨集成電路或以合適的方式彼此互連的單獨設備。例如，計算設備和/或分布關系確定設備和/或輸出設備可以是單獨的設備或電路。又如，例子或其一部分可以被實現(xiàn)為物理電路的軟件或代碼表示，或可轉化成物理電路的邏輯表示，諸如用任何合適類型的硬件描述語言被實現(xiàn)。而且，本發(fā)明不限于在非程序化硬件中實現(xiàn)的物理設備或單元，而是也可以應用在可編程設備或單元中。這些設備或單元通過按照適當?shù)某绦虼a操作能夠執(zhí)行所需的設備功能，諸如主機、微型計算機、服務器、工作站、個人計算機、筆記本、個人數(shù)字助理、電子游戲、汽車和其它嵌入式系統(tǒng)、手機和各種其它無線設備，在本申請中通常表示為“計算機系統(tǒng)”。在前述的說明書中，已經參照本發(fā)明的實施例的具體例子對本發(fā)明進行了描述。然而，將明顯的是，在不脫離如附屬權利要求中所闡述的本發(fā)明的較寬精神和范圍的情況下，可以在其中做出各種修改和改變。然而，其它修改、變化和替代也是可能的。因此，說明書和附圖應當被認為是說明性的而不是限制性的含義。在權利要求中，放置在括號之間的任何參考符號不得被解釋為限制權利要求。單詞“包括”不排除除了在權利要求中列出的那些之外的其它元素或步驟的存在。此外，如在此使用的詞語“一”或“一個”被定義為一個或不止一個。而且，即使當同一權利要求包括介紹性短語“一個或多個”或“至少一個”以及諸如“一”或“一個”的補丁冠詞，在權利要求中諸如“至少一個”以及“一個或多個”的介紹性短語的使用也不應當被解釋成暗示通過不定冠詞“一”或“一個”進行的另一要求保護的元素的引入將包含這樣引入的要求保護的元素的任何特定權利要求限定為僅包含一個這樣的元素的發(fā)明。這對定冠詞的使用也是如此。除非另有說明，使用諸如“第一”和“第二”的詞語來任意區(qū)分這樣的詞語所描述的元素。因此，這些術語不一定意在指示這樣的元素的時間或其它優(yōu)先次序。在相互不同的權利要求中列舉某些措施的這一事實并不指示這些措施的組合不能被用于獲取優(yōu)勢。
權利要求
1.一種用于基于電容傳感器的信號來確定檢測到的對象的物質或材料結構的解碼器單元(18),包括: 分布確定設備(182),所述分布確定設備(182)被布置成基于來自所述電容傳感器(12)的信號來確定檢測到的分布關系； 比較設備(183)，所述比較設備(183)被布置成比較所述檢測到的分布關系與至少一種預定分布關系，所述至少一種預定分布關系與一種物質或一種材料結構相關聯(lián)； 輸出設備(184)，所述輸出設備(184)被布置成指示由所述比較設備執(zhí)行的所述比較的結果。
2.根據(jù)權利要求1所述的解碼器單元，其中所述分布關系包括與時間無關的測量值的分布。
3.根據(jù)權利要求1或權利要求2所述的解碼器單元，其中所述解碼器單元(18)被連接到或是可連接到至少一個電容傳感器(12)。
4.根據(jù)前述權利要求中的任何一項所述的解碼器單元，其中所述解碼器單元(18)被連接到或是可連接到至少一個發(fā)射器(20 )。
5.根據(jù)權利要求4所述的解碼器單元，其中所述至少一個發(fā)射器(20)被布置成發(fā)射具有在25和IOOHz之間，優(yōu)選是在50和60Hz之間的頻率的電磁信號。
6.根據(jù)權利要求4或5所述的解碼器單元，其中所述至少一個發(fā)射器(20)被布置成發(fā)射具有大約2kHz的頻率的電磁信號。
7.根據(jù)前述權利要求中的任何一項所述的解碼器單元，其中所述預定分布關系對應于人類的手指和/或水和/或鐵。
8.—種傳感器布置(10)，包括連接到根據(jù)權利要求1到7中的任何一項所述的解碼器單元(18)的至少一個電容傳感器(12)。
9.根據(jù)權利要求8所述的傳感器布置，進一步包括至少一個發(fā)射器(20)。
10.一種用于基于電容傳感器(12)的信號來確定檢測到的對象的物質或材料結構的方法，包括: 提供與一種物質或一種材料結構相對應的至少一種預定分布關系； 基于至少一個電容傳感器的信號來確定檢測到的分布關系； 比較所述分布關系與所述預定分布關系。
11.根據(jù)權利要求10所述的方法，進一步包括基于比較所述分布關系和所述檢測參數(shù)的結果來確定對象的物質或材料結構已經被確定。
12.根據(jù)權利要求10或11所述的方法，其中所述分布關系包括與時間無關的測量值的分布。
13.根據(jù)權利要求10到12中的任何一項所述的方法，進一步包括發(fā)射具有預定頻率的電磁信號。
14.一種存儲在計算機可讀介質上的計算機程序產品，所述計算機程序產品包括權利要求I到7中的一個的特征和/或被布置成執(zhí)行權利要求10到13中的一個的方法。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于基于電容傳感器(12)的信號確定檢測到的對象的物質或材料結構的解碼器單元(18)。其包括被布置成基于至少一個電容傳感器(12)的信號確定檢測到的分布關系的分布確定設備；被布置成比較檢測到的分布關系和至少一種預定分布關系的比較設備，至少一種預定分布關系對應于一種物質或一種材料結構；以及被布置成指示由所述比較設備執(zhí)行的所述比較的結果的輸出設備。本發(fā)明還涉及一種用于基于電容傳感器(12)的信號確定檢測到的對象的物質或材料結構的方法，包括提供與一種物質或一種材料結構相對應的至少一種預定分布關系；基于所述至少一個電容傳感器的信號確定檢測到的分布關系；以及比較所述分布關系和所述預定分布關系。還涉及包括連接到這樣的解碼器單元(18)的至少一個電容傳感器(12)的傳感器布置(10)和相關的計算機程序產品。
文檔編號G01R27/20GK103154713SQ201080069626
公開日2013年6月12日 申請日期2010年10月15日 優(yōu)先權日2010年10月15日
發(fā)明者利波爾·蓋克努克 申請人:飛思卡爾半導體公司