具体实施方式

图2a至图2d示出用于阐述用于运行电容设备的方法的一种实施方式的示意图。

下面描述的方法能够用于具有至少一个电容器装置的任何电容设备。至少一个电容器装置应理解为一种由各两个电极部件组成的电装置，其中，两个电极部件中的至少一个能够如此变形和/或调整，使得施加在这两个电极部件之间的电容发生变化。仅示例性地将下面描述的方法实施用于如下电容设备：该电容设备的至少一个电容器装置包括各一个膜作为执行器电极并且包括各一个位置固定的膜作为定子电极。

在电容设备的至少一个电容器装置的情况下，其两个电极部件中的至少一个分别具有机械振荡，该机械振荡能够称为具有固有振荡周期持续时间t_res的固有振荡。下面将至少一个电容器装置的这种运行状态称为至少一个电容器装置的具有固有振荡周期持续时间t_res的固有振荡。固有振荡周期持续时间t_res尤其可以理解为电容设备的至少一个电容器装置的固有振荡的基本模式的固有振荡周期持续时间。因此，固有振荡周期持续时间t_res可以是电容设备的至少一个电容器装置的固有振荡的基本模式的频率的倒数。

在实施在此描述的方法时，为了脉冲式地运行电容设备，在读出信号通道上提供具有脉冲频率的脉冲式读出信号，电容设备的至少一个电容器装置直接或间接地与该读出信号通道电连接。脉冲式读出信号的脉冲频率可以是在电容设备的脉冲式运行期间在时间上恒定的脉冲频率或在电容设备的脉冲式运行期间在时间上变化的脉冲频率。脉冲式读出信号优选地理解为具有(几乎)矩形脉冲轮廓的电压信号。对于脉冲式读出信号的电压脉冲中的每个可以定义脉冲持续时间/脉冲长度t_puls，其中，脉冲式电压信号的电压脉冲在电容设备的脉冲式运行期间可选地能够具有相同的脉冲持续时间t_puls或不同的脉冲持续时间t_puls。

借助脉冲式读出信号来读出电容设备的至少一个电容器装置。脉冲式读出信号因此仅用于读出电容设备的至少一个电容器装置，因为至少一个电容器装置的功能原理/测量原理通常不需要持续的通电。但是，至少一个电容器装置通常在其读出时经常置于具有固有振荡周期持续时间t_res的固有振荡中。然而，在实施在此描述的方法时，抵消将至少一个电容器装置激发至具有固有振荡周期持续时间t_res的固有振荡，其方式为：将脉冲式读出信号的每个电压脉冲以n个在时间上彼此偏移的电压级接通到读出信号通道上，其中，n是大于等于2的自然数。此外，在彼此相继地接通的两个电压级之间分别如此保持时间偏移Δt_i，使得对于电压级之间的至少一个时间偏移Δt_i适用等式(等式1)：

其中，m是大于等于0的自然数。至少一个时间偏移Δt_i因此位于Δt_min＝t_res/n到Δt_max＝Δt_min+mΔt_i之间的值范围内，其中，优选地如此选择m，使得Δt_max明显小于相应的脉冲持续时间t_puls。(脉冲持续时间t_puls是完成n个电压级到读出信号通道上的接通与接通到读出信号通道上的电压的随后的撤回/降低之间的时间跨度。)

n个电压级分别具有一个电压级高度ΔV_i，其中，对于n个电压级的电压级高度ΔV_i的和适用等式(等式2)：

其中，V_puls是已完全接通到读出通道上的电压脉冲的最大脉冲强度。

脉冲式读出信号的电压脉冲在读出信号通道上的总接通时间t_total因此根据等式(等式3)计算，其中：

因此，在脉冲式读出信号的电压脉冲的n个电压级在时间点t₀开始的接通期间，根据等式(等式4)，对于当前接通到读出信号通道上的电压V(t)(其中，t₀<t<t₀+t_total)适用：

其中，j是小于等于n的最大自然数，对于j适用：

优选地，对于Δt_i的偏差δ适用：|δ|<<t_res/2n²。在这种情况下，在此描述的方法具有特别高的稳健性。

在图2a的示意图中，将脉冲式读出信号的电压脉冲的n级接通示例性地作为二级接通以图像的方式示出，其中，m等于0。在图2a的示意图中，横坐标分别是时间轴t，而借助纵坐标示出接通到读出信号通道上的电压V(t)。

在时间点t₀，将第一电压级接通到读出通道上。第一电压级触发电容设备的至少一个电容器装置的分别用作执行器电极的膜的第一加速度a₁，其借助图2b的示意图的纵坐标以图像的方式示出。(图2b的示意图的横坐标是时间轴t。)这也可以解释为，第一电压级在时间点t₀激发电容设备的至少一个电容器装置的具有固有振荡周期持续时间t_res的固有振荡。

在时间偏移Δt_i之后，在时间点t₀+Δt_i将第二电压级接通到电压级上。第二电压级激发至少一个电容器装置的分别用作执行器电极的膜的第二加速度a₂，该第二加速度借助图2c的示意图的纵坐标以图像的方式示出。(图2c的示意图的横坐标又是时间轴t。)

例如，在时间t₀与t₀+Δt_i之间存在固有振荡周期持续时间t_res的一半的“理想”时间偏移t_res/2。因此，第二加速度a₂反相地抵消第一加速度a₁。因此，第二电压级引起自时间点t₀+Δt_i起电容设备的至少一个电容器装置的具有固有振荡周期持续时间t_res的固有振荡的“抑制”，该固有振荡借助第一电压级在时间点t₀激发。

在图2d的示意图中，横坐标是时间轴t，而借助纵坐标示出至少一个电容器装置的分别用作执行器电极的膜从其相应的静止位置(Ruhestellung)自时间t₀起的加速度a(t)的积分∫2a(t)dt。基于图2d的示意图可以看出，至少一个电容器装置的相应的膜自时间t₀+Δt_i起(基本上)保持不动。

在脉冲式读出信号的相应的电压脉冲三级地或更多级地接通时，在前两段中描述的“抑制”原理也相应地起作用。即使相应的电压脉冲借助至少三个彼此相继地接通的电压级接通，例如电容设备的至少一个电容器装置的分别用作执行器电极的膜(最晚)自总接通时间t_total起也保持(基本上)不动。有利的“抑制”在相对短的衰减时间之后已经存在，该衰减时间(几乎)等于总接通时间t_total。衰减时间的简短降低了借助脉冲式读出信号在脉冲式运行中运行的电容设备的噪声。

优选地，相应的电压脉冲的n个电压级分别具有相同的电压级高度ΔV_i＝V_puls/n。接通相应的电压脉冲的n个电压级时的这种方法引起电容设备的至少一个电容器装置的具有固有振荡周期持续时间t_res的固有振荡的特别有利的“抑制”。

在三级或更多级地接通脉冲式读出信号的相应电压脉冲时，n个电压级在脉冲式读出信号的相应电压脉冲的总接通时间t_total内也优选地尽可能等距地分布。n个电压级的均匀分布附加地改善电容设备的至少一个电容器装置的具有固有振荡周期持续时间t_res的固有振荡的有利“抑制”。特别地，在三级或更多级地接通脉冲式读出信号的相应电压脉冲时，对于电压级之间的至少两个时间偏移Δt_i中的所有可以适用：Δt_i＝t_total/(n-1)。

电容设备的至少一个电容器装置的具有固有振荡周期持续时间t_res的固有振荡的能够借助在此描述的方法引起的“抑制”防止在由电容设备的至少一个电容器装置读出的电响应信号上出现噪声/瞬态噪声。实施在此描述的方法因此也使电容设备的响应信号的分析处理变得容易。此外，在基于响应信号确定至少一个测量值时，在实施在此描述的方法时获得的响应信号的无噪声性/无瞬态噪声性有助于改善准确性和/或降低错误风险。优选地，在施加了所有n个电压级之后、即在脉冲式读出信号的相应电压脉冲的总接通时间t_total之后才检测读出信号。

脉冲式读出信号的相应电压脉冲的接通到读出信号通道上的电压的随后的撤回/降低也可以以n_e个在时间上彼此偏移的电压降级进行，其中，n_e是大于等于2的自然数。附加地，可以在两个彼此相继地实施的电压降级之间分别如此保持时间偏移Δte_i，使得对于电压降级之间的至少一个时间偏移Δte_i适用等式(等式5)，其中：

其中，m_e是大于等于零的自然数。n_e个电压降级可以分别具有一个电压降级高度ΔVe_i，其中，在这种情况下，对于n_e个电压降级的电压降级高度ΔVe_i的和适用等式(等式6)：

优选地，n_e个电压降级分别具有相同的电压降级高度ΔVe_i＝V_puls/n。因此，脉冲式读出信号的相应的电压脉冲在读出信号通道上的总接通时间te_total根据等式(等式7)计算，其中：

在脉冲式读出信号的相应电压脉冲的接通到读出信号通道上的电压三级或更多级地撤回/降低的情况下，n_e个电压降级也优选地在相应电压脉冲的总接通时间te_total内尽可能等距地分布。尤其可以适用：Δte_i＝t_total/(n_e-1)。

如果脉冲式读出信号的相应电压脉冲的撤回/降低在时间点te₀开始，则根据等式(等式8)，对于当前接通到读出信号通道上的电压V(t)(其中，te₀<t<te₀+te_total)适用：

其中，j是小于等于n_e的最大自然数，对于j适用：

在此描述的、撤回/降低脉冲式读出信号的相应电压脉冲时的方法也引起电容设备的至少一个电容器装置的具有固有振荡周期持续时间t_res的固有振荡的特别有利的“抑制”。

图3a和图3b示出读出信号发生器或与其共同作用的电容设备的一种实施方式的示意性部分示图和整体示图。

在图3a中示意性示出的读出信号发生器10也可以称为电容设备12的激发信号发生器。读出信号发生器10可以是电容设备12的一部分。然而，读出信号发生器10同样也可以和与其共同作用的电容设备12分开地安装。

读出信号发生器10具有至少一个电压信号产生装置14，能够借助时钟发生器16对其进行操控。时钟发生器16可以是读出信号发生器本身的或读出信号发生器外部的时钟发生器16。能够借助时钟发生器16如此操控电压信号产生装置14，使得电压信号产生装置14将具有由时钟发生器16预先规定的脉冲频率t_var的脉冲式读出信号提供给读出信号发生器10的读出信号通道17。电容设备12的与读出信号通道17直接或间接电连接的至少一个电容器装置C_sense和C_ref能够借助脉冲式读出信号读出。但是，至少一个电容器装置C_sense和C_ref也具有固有振荡周期持续时间为t_res的固有振荡。固有振荡周期持续时间t_res尤其可以理解为至少一个电容器装置C_sense和C_ref的固有振荡的基本模式的固有振荡周期持续时间。

电压信号产生装置14设计用于将脉冲式读出信号的每个电压脉冲以n个在时间上彼此偏移的电压级接通到读出信号通道17上，其中，n是大于等于2的自然数。附加地，电压信号产生装置14设计用于在两个彼此相继地接通的电压级之间分别保持时间偏移Δt_i，其中，对于电压级之间的至少一个时间偏移Δt_i，上面已经引用的等式(等式1)适用，其中：

其中，m是大于等于零的自然数。

因此，在此描述的读出信号发生器10也引起电容设备12的至少一个电容器装置C_sense和C_ref的具有固有振荡周期持续时间t_res的固有振荡的“抑制”。因此，与现有技术相比，由至少一个电容器装置C_sense和C_ref读出的响应信号也明显噪声更少。由于使用在此描述的读出信号发生器10，电容设备12提供特别低噪声的响应信号。在使用读出信号发生器10时，不必采取用于抑制响应信号的瞬态噪声的进一步措施。由于使用读出信号发生器10能够实现低噪声的信号求取，因此可以使用成本有利且需要少量安装空间的分析处理装置18至22来分析处理电容设备12的分别求取的响应信号。

电压信号产生装置14也可以成本有利地且以低的安装空间需求构造。例如，电压信号产生装置14可以包括n个级，其能够在时间上彼此偏移地如此起动，使得n个级中的每一级分别将脉冲式读出信号的电压脉冲的n个电压级中的一个接通到读出信号通道17上。

通常，能够针对脉冲式读出信号的每个电压脉冲定义最大脉冲强度V_puls，其中，电压信号产生装置14设计用于将电压脉冲的分别具有相同或不同电压级高度ΔV_i的n个电压级如此接通到读出信号通道17上，使得上面已经列举的等式(等式2)适用，其中：

优选地，电压信号产生装置14设计用于将电压脉冲的分别具有相同电压级高度ΔV_i＝V_puls/n的n个电压级接通到读出信号通道17上。在此描述的方法附加地有助于电容设备12的至少一个电容器装置C_sense和C_ref的具有固有振荡周期持续时间t_res的固有振荡的“抑制”。

电容设备12可以包括至少两个电容器装置C_sense和C_ref作为其至少一个电容器装置C_sense和C_ref。优选地，至少两个电容器装置C_sense和C_ref分别具有带有相同固有振荡周期持续时间tres的固有振荡。至少两个电容器装置C_sense和C_ref也能够以惠斯通电桥24a和24b的形式彼此互连(参见图3b)。此外，至少两个电容器装置C_sense和C_ref可以是至少一个测量电容器装置C_sense和至少一个参考电容器装置C_ref。在至少一个测量电容器装置C_sense的情况下，其两个电极部件中的至少一个能够作为对借助相应的测量电容器装置C_sense待确定的测量参量的响应而如此变形和/或调整，使得施加在测量电容器装置C_sense的两个电极部件之间的电容发生变化。相反地，在至少一个参考电容器装置C_ref的情况下，其两个电极部件的变形或调整作为对相应测量c参量的响应(基本上)禁止。

电容设备12可以是电容压力传感器、电容加速度传感器、电容转速传感器或麦克风。在图3a和图3b的实施方式中，电容设备12仅示例性地是具有两个惠斯通电桥24a和24b的电容压力传感器，其中，两个惠斯通电桥24a和24b中的每个都具有各两个测量电容器装置C_sense和各两个参考电容器装置C_ref。(作为扩展方案，对于在图3b中所示出的电容器装置C_sense和C_ref中的每个，也可以将并联连接的大量电容器装置C_sense和C_ref集成(eingebunden)到两个惠斯通电桥24a和24b中。)测量电容器装置C_sense分别具有用作执行器电极的膜，由于存在于其外表面上的压力，该膜能够凹入到参考压力腔中和/或从参考压力腔中隆起，其中，在测量电容器装置C_sense的每个参考压力腔中如此布置对电极，使得与压力相关的电容施加在测量电容器装置C_sense的每个膜与其所配属的对电极之间。相反地，参考电容器装置C_ref如此构造为“固定电容”，使得施加在其膜与所配属的对电极之间的电容(基本上)与压力无关。

在借助读出信号发生器10读出两个惠斯通电桥24a和24b期间，可以将两个惠斯通电桥24a和24b的信号相加以形成响应信号。信号放大器18可以放大响应信号。然后可以借助ADC转换器20将经放大的响应信号转换成数字信号。滤波器22可以在多个脉冲上对数字信号进行平均。

作为有利的扩展方案，电压信号产生装置14还可以设计用于以n_e个在时间上彼此偏移的电压降级减少脉冲式读出信号的每个电压脉冲，其中，n_e是大于等于2的自然数，其中，在两个彼此相继地实施的电压降级之间分别存在时间偏移Δte_i，对于电压降级之间的至少一个时间偏移Δte_i，上面提及的等式(等式5)分别适用，其中：

其中，m_e是大于等于零的自然数。因此，在脉冲式读出信号的相应电压脉冲撤回/降低时，也能够引起电容设备12的至少一个电容器装置C_sense和C_ref的具有固有振荡周期持续时间t_res的固有振荡的有利“抑制”。

读出信号发生器10/其电压信号产生装置14也可以构造用于实施上述方法步骤中的其他方法步骤。在此省略对这些方法步骤的重复描述。