高精度電容式微機(jī)械加速度計(jì)零點(diǎn)偏置與溫度特性的研究.pdf

1、微機(jī)電系統(tǒng)是將微電子技術(shù)與機(jī)械工程融合到一起的一種工業(yè)技術(shù)。硅微加速度傳感器作為微機(jī)械器件中的一個重要分支，具有響應(yīng)快、靈敏度高、精度高、小型化、應(yīng)用性廣、能耗低等優(yōu)點(diǎn)，目前已受到國內(nèi)外廣泛關(guān)注。零點(diǎn)偏置是衡量微加速度計(jì)動態(tài)特性的重要指標(biāo)，其受到電容檢測電路和敏感元件結(jié)構(gòu)兩部分的影響。溫度是影響微加速度計(jì)的主要環(huán)境因素，降低系統(tǒng)溫漂有利于提高微加速度計(jì)的檢測精度和穩(wěn)定性，擴(kuò)大微加速度計(jì)的應(yīng)用范圍。
　　本論文以零點(diǎn)偏置和溫漂為出發(fā)

2、點(diǎn)對電容式微機(jī)械加速度計(jì)進(jìn)行研究。利用靜電力的作用來減小系統(tǒng)的零偏，優(yōu)化了系統(tǒng)的其他性能。同時設(shè)計(jì)了基于MEMS寄生電阻的溫度補(bǔ)償方案，降低了系統(tǒng)的溫漂。
　　本論文的主要創(chuàng)新性工作及成果包括以下三個方面:
　　(1)對調(diào)制型電容式微機(jī)械加速度計(jì)系統(tǒng)中的主要零偏來源進(jìn)行了分析，其中主要包括檢測電路的不對稱性、解調(diào)方法以及敏感元件的初始電容差等。
　　(2)設(shè)計(jì)了基于靜電力的初始電容補(bǔ)償方案，以減小敏感元件的初始電容差。

3、測試結(jié)果表明，經(jīng)過靜電力補(bǔ)償之后，系統(tǒng)的零偏穩(wěn)定性由0.2617mg降低到了0.2333mg，零偏溫度靈敏度從0.4175mg/℃減小到0.3094mg/℃，零偏重復(fù)性由2.7197mg減小到了1.8727mg。
　　(3)設(shè)計(jì)了一種基于MEMS寄生電阻的溫度補(bǔ)償方案，該方案不需要額外的補(bǔ)償電路，減小了電路的面積。測試結(jié)果表明，基于靜電力補(bǔ)償?shù)募铀俣扔?jì)系統(tǒng)在經(jīng)過溫度補(bǔ)償之后，系統(tǒng)的零偏穩(wěn)定性由0.2333mg降低到了0.1423m