檢測微電子機械系統(tǒng)加速度傳感器芯片的特性的方法、裝置和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明實施例公開了一種檢測微電子機械系統(tǒng)加速度傳感器芯片的特性的方法、裝置和系統(tǒng)。所述方法包括：根據(jù)MEMS加速度傳感器芯片在不同振動頻率下的輸入信號和輸出信號，擬合開環(huán)頻率特性；將所述MEMS加速度傳感器芯片的開環(huán)頻率特性與理想狀態(tài)下的MEMS加速度傳感器芯片的開環(huán)頻率特性進行比較，確定所述MEMS加速度傳感器芯片的結(jié)構(gòu)是否存在問題。根據(jù)所述MEMS加速度傳感器芯片的開環(huán)頻率特性測試數(shù)據(jù)計算得到所述MEMS加速度傳感器芯片的開環(huán)傳遞函數(shù)的極點和零點值。根據(jù)本發(fā)明實施例，可以確定微電子機械系統(tǒng)加速度傳感器芯片的開環(huán)傳遞函數(shù)，根據(jù)此特性可判定MEMS加速度傳感器芯片是否滿足誤差允許范圍，并可指導(dǎo)設(shè)計MEMS加速度傳感器的閉環(huán)控制系統(tǒng)。
【專利說明】檢測微電子機械系統(tǒng)加速度傳感器芯片的特性的方法、裝置和系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及傳感器檢測領(lǐng)域，特別是涉及檢測微電子機械系統(tǒng)加速度傳感器芯片的特性的方法、裝置和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]微電子機械系統(tǒng)(MEMS, Micro Electro Mechanical System)加速度傳感器芯片是一種通過微加工工藝在硅片上加工成形的慣性測量元件。MEMS加速度傳感器芯片可以分為以下幾類:壓阻式、壓電式、諧振式、熱電偶式和電容式。
[0003]通常，在設(shè)計完成一個MEMS加速度傳感器芯片后，還需要進一步對該MEMS加速度傳感器芯片的特性進行檢測，以確定該MEMS加速度傳感器芯片是否符合設(shè)計要求。一般情況下，是通過對該MEMS加速度傳感器芯片的諧振頻率、阻尼比和品質(zhì)因數(shù)進行檢測，來確定該MEMS加速度傳感器芯片是否符合設(shè)計要求。如果該MEMS加速度傳感器芯片的諧振頻率檢測值、阻尼比檢測值和品質(zhì)因數(shù)檢測值與相應(yīng)的諧振頻率理論設(shè)計值、阻尼比理論設(shè)計值和品質(zhì)因數(shù)理論設(shè)計值之間的差值在合理的誤差范圍內(nèi)，即確定該MEMS加速度傳感器芯片符合設(shè)計要求。否則，即可確定該MEMS加速度傳感器芯片不符合設(shè)計要求。
[0004]但是，在實現(xiàn)本發(fā)明的過程中，本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)其它檢測方法中至少存在如下問題:對該MEMS加速度傳感器芯片的諧振頻率、阻尼比和品質(zhì)因數(shù)的檢測是建立在假定該MEMS加速度傳感器芯片的結(jié)構(gòu)不存在任何問題(即，該MEMS加速度傳感器芯片為只有兩個極點的欠阻尼二階線性系統(tǒng))的前提下，而當該MEMS加速度傳感器芯片的結(jié)構(gòu)存在問題時，例如，結(jié)構(gòu)不理想或者不正確，而通過對該MEMS加速度傳感器芯片的諧振頻率、阻尼比和品質(zhì)因數(shù)進行檢測并不會發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)上的問題，從而導(dǎo)致對MEMS加速度傳感器芯片特性的檢測不全面，影響了特性檢測的準確性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實施例提供了檢測微電子機械系統(tǒng)加速度傳感器芯片的特性的方法、裝置和系統(tǒng)，以確定微電子機械系統(tǒng)加速度傳感器芯片的結(jié)構(gòu)是否出現(xiàn)問題，根據(jù)所述MEMS加速度傳感器芯片的開環(huán)頻率特性測試數(shù)據(jù)，計算得到所述MEMS加速度傳感器芯片的開環(huán)傳遞函數(shù)的極點和零點值，確定MEMS加速度傳感器芯片的開環(huán)傳遞函數(shù)，判定MEMS加速度傳感器芯片是否滿足誤差允許范圍，并可指導(dǎo)優(yōu)化MEMS加速度傳感器的閉環(huán)控制系統(tǒng)。
[0006]本發(fā)明實施例公開了如下技術(shù)方案:
[0007]—種檢測微電子機械系統(tǒng)加速度傳感器芯片的特性的方法，包括:
[0008]根據(jù)微電子機械系統(tǒng)MEMS加速度傳感器芯片在不同振動頻率下的輸入信號和輸出信號，擬合所述MEMS加速度傳感器芯片的開環(huán)頻率特性；其中，所述輸入信號為對輸入到所述MEMS加速度傳感器芯片的振動變化量進行轉(zhuǎn)換后所得到的電壓信號，所述輸出信號為對所述MEMS加速度傳感器芯片輸出的電容變化量進行轉(zhuǎn)換后所得到的電壓信號；
[0009]將所述MEMS加速度傳感器芯片的開環(huán)頻率特性與理想狀態(tài)下的MEMS加速度傳感器芯片的開環(huán)頻率特性進行比較，確定所述MEMS加速度傳感器芯片的結(jié)構(gòu)是否存在問題。
[0010]優(yōu)選的，施加在所述MEMS加速度傳感器芯片的上下兩個固定電極的驅(qū)動電壓為時鐘信號，并且，在一個時鐘周期的第一個時間段內(nèi)，向所述MEMS加速度傳感器芯片的上下兩個固定電極上分別施加正向驅(qū)動電壓和負向驅(qū)動電壓，在一個時鐘周期的第二個時間段內(nèi)，向所述MEMS加速度傳感器芯片的上下固定電極施加的驅(qū)動電壓為零。
[0011]優(yōu)選的，還包括:
[0012]根據(jù)所述MEMS加速度傳感器芯片的開環(huán)頻率特性，得到所述MEMS加速度傳感器芯片的開環(huán)傳遞函數(shù)的所有極點和零點值，如果根據(jù)所述MEMS加速度傳感器芯片的開環(huán)頻率特性確定所述MEMS加速度傳感器芯片的結(jié)構(gòu)不存在問題，從所有極點和零點值中篩選出兩個主導(dǎo)極點值，并根據(jù)所述兩個主導(dǎo)極點值確定MEMS加速度傳感器芯片的近似開環(huán)傳遞函數(shù)；
[0013]根據(jù)所述MEMS加速度傳感器芯片的近似開環(huán)傳遞函數(shù)，計算得到所述MEMS加速度傳感器芯片的諧振頻率、阻尼比和品質(zhì)因數(shù)。
[0014]優(yōu)選的，還包括:
[0015]針對篩選后剩余的極點和零點值，根據(jù)剩余的極點和零點值判斷所述MEMS加速度傳感器芯片是否滿足誤差允許范圍，并根據(jù)所述剩余的極點和零點值指導(dǎo)優(yōu)化MEMS加速度傳感器的閉環(huán)控制系統(tǒng)。
[0016]優(yōu)選的，所述第一時間段與一個時鐘周期的比值為1/16。
[0017]一種檢測微電子機械系統(tǒng)加速度傳感器芯片的特性的裝置，包括:
[0018]開環(huán)頻率特性擬合單元，用于根據(jù)微電子機械系統(tǒng)MEMS加速度傳感器芯片在不同振動頻率下的輸入信號和輸出信號，擬合所述MEMS加速度傳感器芯片的開環(huán)頻率特性；其中，所述輸入信號為對輸入到所述MEMS加速度傳感器芯片的振動變化量進行轉(zhuǎn)換后所得到的電壓信號，所述輸出信號為對所述MEMS加速度傳感器芯片輸出的電容變化量進行轉(zhuǎn)換后所得到的電壓信號；
[0019]結(jié)果確定單元，用于將所述MEMS加速度傳感器芯片的開環(huán)頻率特性與理想狀態(tài)下的MEMS加速度傳感器芯片的開環(huán)頻率特性進行比較，確定所述MEMS加速度傳感器芯片的結(jié)構(gòu)是否存在問題。
[0020]優(yōu)選的，施加在所述MEMS加速度傳感器芯片的上下兩個固定電極的驅(qū)動電壓為時鐘信號，并且，在一個時鐘周期的第一個時間段內(nèi)，向所述MEMS加速度傳感器芯片的上下兩個固定電極上分別施加正向驅(qū)動電壓和負向驅(qū)動電壓，在一個時鐘周期的第二個時間段內(nèi)，向所述MEMS加速度傳感器芯片的上下固定電極施加的驅(qū)動電壓為零。
[0021]優(yōu)選的，還包括:
[0022]開環(huán)傳遞函數(shù)計算單元，用于根據(jù)所述MEMS加速度傳感器芯片的開環(huán)頻率特性，得到所述MEMS加速度傳感器芯片的開環(huán)傳遞函數(shù)的所有極點和零點值，如果根據(jù)所述MEMS加速度傳感器芯片的開環(huán)頻率特性確定所述MEMS加速度傳感器芯片的結(jié)構(gòu)不存在問題，從所有極點和零點值中篩選出兩個主導(dǎo)極點值，并根據(jù)所述兩個主導(dǎo)極點值確定MEMS加速度傳感器芯片的近似開環(huán)傳遞函數(shù)；[0023]特性參數(shù)計算單元，用于根據(jù)所述MEMS加速度傳感器芯片的近似開環(huán)傳遞函數(shù)，計算得到所述MEMS加速度傳感器芯片的諧振頻率、阻尼比和品質(zhì)因數(shù)。
[0024]優(yōu)選的，還包括:
[0025]系統(tǒng)優(yōu)化單元，用于針對篩選后剩余的極點和零點值，根據(jù)剩余的極點和零點值判斷所述MEMS加速度傳感器芯片是否滿足誤差允許范圍，并根據(jù)所述剩余的極點和零點值指導(dǎo)優(yōu)化MEMS加速度傳感器的閉環(huán)控制系統(tǒng)。
[0026]優(yōu)選的，所述第一時間段與一個時鐘周期的比值為1/16。
[0027]—種檢測微電子機械系統(tǒng)加速度傳感器芯片的特性的系統(tǒng)，包括:信號采集裝置和特性檢測與控制裝置；其中，所述信號采集裝置包括振動臺、振動傳感器、被檢測的MEMS加速度傳感器芯片和檢測電路，所述振動臺分別與所述振動傳感器和所述被檢測的MEMS加速度傳感器芯片剛性連接；
[0028]所述振動臺，用于在不同頻率的激勵信號的作用下，產(chǎn)生不同頻率的振動；
[0029]所述振動傳感器，用于采集所述振動臺的振動變化量，將所述振動變化量轉(zhuǎn)換為電壓信號，并將所述電壓信號作為輸入信號輸出給所述特性檢測與控制裝置；
[0030]所述被檢測的MEMS加速度傳感器芯片，用于測量所述振動臺的振動加速度,并將所述振動加速度轉(zhuǎn)換為電容變化量；
[0031]所述檢測電路，用于將所述電容變化量轉(zhuǎn)換為電壓信號，并將所述電壓信號作為輸出信號輸出給所述特性檢測與控制裝置；
[0032]所述特性檢測與控制裝置，用于根據(jù)被檢測的MEMS加速度傳感器芯片在不同振動頻率下的輸入信號和輸出信號，擬合所述被檢測的MEMS加速度傳感器芯片的開環(huán)頻率特性，將所述被檢測的MEMS加速度傳感器芯片的開環(huán)頻率特性與理想狀態(tài)下的被檢測的MEMS加速度傳感器芯片的開環(huán)頻率特性進行比較，確定所述被檢測的MEMS加速度傳感器芯片的結(jié)構(gòu)是否存在問題。
[0033]優(yōu)選的，所述信號采集裝置還包括第一開關(guān)、第二開關(guān)、第三開關(guān)和第四開關(guān)，其中，
[0034]所述第一開關(guān)的一端接所述被檢測的MEMS加速度傳感器芯片的上固定電極，另一端接正向驅(qū)動電壓；
[0035]所述第二開關(guān)的一端接所述被檢測的MEMS加速度傳感器芯片的上固定電極，另一端接地；
[0036]所述第三開關(guān)的一端接所述被檢測的MEMS加速度傳感器芯片的下固定電極，另一端接負向驅(qū)動電壓；
[0037]所述第四開關(guān)的一端接所述被檢測的MEMS加速度傳感器芯片的下固定電極，另
一端接地；
[0038]所述第一開關(guān)和第三開關(guān)的開關(guān)狀態(tài)由第一時鐘信號驅(qū)動；
[0039]所述第二開關(guān)和第四開關(guān)的開關(guān)狀態(tài)由第二時鐘信號驅(qū)動；
[0040]所述第一時鐘信號和第二時鐘信號互補。
[0041]優(yōu)選的，所述第一時鐘信號的工作占空比為1/16。
[0042]優(yōu)選的，所述特性檢測與控制裝置，還用于根據(jù)所述被檢測的MEMS加速度傳感器芯片的開環(huán)頻率特性，得到所述被檢測的MEMS加速度傳感器芯片的開環(huán)傳遞函數(shù)的所有極點和零點值，如果根據(jù)所述被檢測的MEMS加速度傳感器芯片的開環(huán)頻率特性確定所述被檢測的MEMS加速度傳感器芯片的結(jié)構(gòu)不存在問題，從所有極點和零點值中篩選出兩個主導(dǎo)極點值，并根據(jù)所述兩個主導(dǎo)極點值確定被檢測的MEMS加速度傳感器芯片的近似開環(huán)傳遞函數(shù)，根據(jù)所述被檢測的MEMS加速度傳感器芯片的近似開環(huán)傳遞函數(shù)，計算得到所述被檢測的MEMS加速度傳感器芯片的諧振頻率、阻尼比和品質(zhì)因數(shù)。
[0043]優(yōu)選的，所述特性檢測與控制裝置，還用于針對篩選后剩余的極點和零點值，根據(jù)剩余的極點和零點值判斷所述被檢測的MEMS加速度傳感器芯片是否滿足誤差允許范圍，并根據(jù)所述剩余的極點和零點值指導(dǎo)優(yōu)化所述被檢測的MEMS加速度傳感器的閉環(huán)控制系統(tǒng)。
[0044]由上述實施例可以看出，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于:
[0045]通過分析MEMS加速度傳感器芯片的開環(huán)頻率特性，可以確定MEMS加速度傳感器芯片的結(jié)構(gòu)是否存在問題。根據(jù)所述MEMS加速度傳感器芯片的開環(huán)頻率特性測試數(shù)據(jù)，進而計算得到所述MEMS加速度傳感器芯片的開環(huán)傳遞函數(shù)的所有極點和零點值。如果MEMS加速度傳感器芯片的結(jié)構(gòu)不存在問題，就可以進一步根據(jù)MEMS加速度傳感器芯片的所有極點和零點值中的主導(dǎo)極點值(兩個)計算得到MEMS加速度傳感器芯片的諧振頻率、阻尼比和品質(zhì)因數(shù)。
[0046]對于除主導(dǎo)極點值外的剩余的極點和零點值，如果其滿足誤差允許范圍，也可以用于指導(dǎo)優(yōu)化MEMS加速度傳感器的閉環(huán)控制系統(tǒng)。
[0047]另外，當施加在所述MEMS加速度傳感器芯片的上下兩個固定電極的驅(qū)動電壓為時鐘信號時，減小甚至避免電彈簧效應(yīng)對諧振頻率的檢測精度的影響，提高了諧振頻率的測量精度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0048]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0049]圖1為一種典型的MEMS加速度傳感器芯片的力學(xué)模型不意圖；
[0050]圖2為理想情況下的MEMS加速度傳感器芯片的開環(huán)頻率特性曲線圖；
[0051]圖3為一種非理想情況I下的MEMS加速度傳感器芯片的開環(huán)頻率特性曲線圖；
[0052]圖4為一種非理想情況2下的MEMS加速度傳感器芯片的開環(huán)頻率特性曲線圖；
[0053]圖5為本發(fā)明實施例一提供的一種檢測微電子機械系統(tǒng)加速度傳感器芯片的特性的方法的流程圖；
[0054]圖6為本發(fā)明實施例二提供的另一種檢測微電子機械系統(tǒng)加速度傳感器芯片的特性的方法的流程圖；
[0055]圖7為一種典型的電容式MEMS加速度傳感器芯片的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0056]圖8為現(xiàn)有技術(shù)中檢測MEMS加速度傳感器芯片的品質(zhì)因數(shù)和諧振頻率的檢測電路不意圖；
[0057]圖9為本發(fā)明實施例三提供的一種檢測MEMS加速度傳感器芯片的特性的裝置的結(jié)構(gòu)圖；
[0058]圖10為本發(fā)明實施例三提供的另一種檢測MEMS加速度傳感器芯片的特性的裝置的結(jié)構(gòu)圖；
[0059]圖11為本發(fā)明實施例四提供的一種檢測MEMS加速度傳感器芯片的特性的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；
[0060]圖12為信號采集裝置中的一種檢測電路的電路原理圖；
[0061]圖13為信號采集裝置中的另一種檢測電路的電路原理圖；
[0062]圖14為信號采集裝置中的檢測電路的時序圖。
【具體實施方式】
[0063]請參閱圖1所示，其為一種典型的MEMS加速度傳感器芯片的力學(xué)模型示意圖。其中，在慣性力的作用下，質(zhì)量塊200的位移是以加速度為激勵的二階線性系統(tǒng)響應(yīng)，即:
【權(quán)利要求】
1.一種檢測微電子機械系統(tǒng)加速度傳感器芯片的特性的方法，其特征在于，包括: 根據(jù)微電子機械系統(tǒng)MEMS加速度傳感器芯片在不同振動頻率下的輸入信號和輸出信號，擬合所述MEMS加速度傳感器芯片的開環(huán)頻率特性；其中，所述輸入信號為對輸入到所述MEMS加速度傳感器芯片的振動變化量進行轉(zhuǎn)換后所得到的電壓信號，所述輸出信號為對所述MEMS加速度傳感器芯片輸出的電容變化量進行轉(zhuǎn)換后所得到的電壓信號； 將所述MEMS加速度傳感器芯片的開環(huán)頻率特性與理想狀態(tài)下的MEMS加速度傳感器芯片的開環(huán)頻率特性進行比較，確定所述MEMS加速度傳感器芯片的結(jié)構(gòu)是否存在問題。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，施加在所述MEMS加速度傳感器芯片的上下兩個固定電極的驅(qū)動電壓為時鐘信號，并且，在一個時鐘周期的第一個時間段內(nèi)，向所述MEMS加速度傳感器芯片的上下兩個固定電極上分別施加正向驅(qū)動電壓和負向驅(qū)動電壓，在一個時鐘周期的第二個時間段內(nèi)，向所述MEMS加速度傳感器芯片的上下固定電極施加的驅(qū)動電壓為零。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，還包括: 根據(jù)所述MEMS加速度傳感器芯片的開環(huán)頻率特性，得到所述MEMS加速度傳感器芯片的開環(huán)傳遞函數(shù)的所有極點和零點值，如果根據(jù)所述MEMS加速度傳感器芯片的開環(huán)頻率特性確定所述MEMS加速度傳感器芯片的結(jié)構(gòu)不存在問題，從所有極點和零點值中篩選出兩個主導(dǎo)極點值，并根據(jù)所述兩個主導(dǎo)極點值確定MEMS加速度傳感器芯片的近似開環(huán)傳遞函數(shù)； 根據(jù)所述MEMS加速度傳感器芯片的近似開環(huán)傳遞函數(shù)，計算得到所述MEMS加速度傳感器芯片的諧振頻率、阻尼比和品質(zhì)因數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，還包括: 針對篩選后剩余的極點和零點值，根據(jù)剩余的極點和零點值判斷所述MEMS加速度傳感器芯片是否滿足誤差允許范圍，并根據(jù)所述剩余的極點和零點值指導(dǎo)優(yōu)化MEMS加速度傳感器的閉環(huán)控制系統(tǒng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一時間段與一個時鐘周期的比值為 1/16。
6.一種檢測微電子機械系統(tǒng)加速度傳感器芯片的特性的裝置，其特征在于，包括: 開環(huán)頻率特性擬合單元，用于根據(jù)微電子機械系統(tǒng)MEMS加速度傳感器芯片在不同振動頻率下的輸入信號和輸出信號，擬合所述MEMS加速度傳感器芯片的開環(huán)頻率特性；其中，所述輸入信號為對輸入到所述MEMS加速度傳感器芯片的振動變化量進行轉(zhuǎn)換后所得到的電壓信號，所述輸出信號為對所述MEMS加速度傳感器芯片輸出的電容變化量進行轉(zhuǎn)換后所得到的電壓信號； 結(jié)果確定單元，用于將所述MEMS加速度傳感器芯片的開環(huán)頻率特性與理想狀態(tài)下的MEMS加速度傳感器芯片的開環(huán)頻率特性進行比較，確定所述MEMS加速度傳感器芯片的結(jié)構(gòu)是否存在問題。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，施加在所述MEMS加速度傳感器芯片的上下兩個固定電極的驅(qū)動電壓為時鐘信號，并且，在一個時鐘周期的第一個時間段內(nèi)，向所述MEMS加速度傳感器芯片的上下兩個固定電極上分別施加正向驅(qū)動電壓和負向驅(qū)動電壓，在一個時鐘周期的第二個時間段內(nèi)，向所述MEMS加速度傳感器芯片的上下固定電極施加的驅(qū)動電壓為零。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的裝置，其特征在于，還包括: 開環(huán)傳遞函數(shù)計算單元，用于根據(jù)所述MEMS加速度傳感器芯片的開環(huán)頻率特性，得到所述MEMS加速度傳感器芯片的開環(huán)傳遞函數(shù)的所有極點和零點值，如果根據(jù)所述MEMS加速度傳感器芯片的開環(huán)頻率特性確定所述MEMS加速度傳感器芯片的結(jié)構(gòu)不存在問題，從所有極點和零點值中篩選出兩個主導(dǎo)極點值，并根據(jù)所述兩個主導(dǎo)極點值確定MEMS加速度傳感器芯片的近似開環(huán)傳遞函數(shù)； 特性參數(shù)計算單元，用于根據(jù)所述MEMS加速度傳感器芯片的近似開環(huán)傳遞函數(shù)，計算得到所述MEMS加速度傳感器芯片的諧振頻率、阻尼比和品質(zhì)因數(shù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，還包括: 系統(tǒng)優(yōu)化單元，用于針對篩選后剩余的極點和零點值，根據(jù)剩余的極點和零點值判斷所述MEMS加速度傳感器芯片是否滿足誤差允許范圍，并根據(jù)所述剩余的極點和零點值指導(dǎo)優(yōu)化MEMS加速度傳感器的閉環(huán)控制系統(tǒng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述第一時間段與一個時鐘周期的比值為 1/16。
11.一種檢測微電子機械系統(tǒng)加速度傳感器芯片的特性的系統(tǒng)，其特征在于，包括:信號采集裝置和特性檢測與控制裝置；其中，所述信號采集裝置包括振動臺、振動傳感器、被檢測的MEMS加速度傳感器芯片和檢測電路，所述振動臺分別與所述振動傳感器和所述被檢測的MEMS加速度傳感 器芯片剛性連接； 所述振動臺，用于在不同頻率的激勵信號的作用下，產(chǎn)生不同頻率的振動； 所述振動傳感器，用于采集所述振動臺的振動變化量，將所述振動變化量轉(zhuǎn)換為電壓信號，并將所述電壓信號作為輸入信號輸出給所述特性檢測與控制裝置； 所述被檢測的MEMS加速度傳感器芯片，用于測量所述振動臺的振動加速度，并將所述振動加速度轉(zhuǎn)換為電容變化量； 所述檢測電路，用于將所述電容變化量轉(zhuǎn)換為電壓信號，并將所述電壓信號作為輸出信號輸出給所述特性檢測與控制裝置； 所述特性檢測與控制裝置，用于根據(jù)被檢測的MEMS加速度傳感器芯片在不同振動頻率下的輸入信號和輸出信號，擬合所述被檢測的MEMS加速度傳感器芯片的開環(huán)頻率特性，將所述被檢測的MEMS加速度傳感器芯片的開環(huán)頻率特性與理想狀態(tài)下的被檢測的MEMS加速度傳感器芯片的開環(huán)頻率特性進行比較，確定所述被檢測的MEMS加速度傳感器芯片的結(jié)構(gòu)是否存在問題。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述信號采集裝置還包括第一開關(guān)、第二開關(guān)、第三開關(guān)和第四開關(guān)，其中， 所述第一開關(guān)的一端接所述被檢測的MEMS加速度傳感器芯片的上固定電極，另一端接正向驅(qū)動電壓； 所述第二開關(guān)的一端接所述被檢測的MEMS加速度傳感器芯片的上固定電極，另一端接地； 所述第三開關(guān)的一端接所述被檢測的MEMS加速度傳感器芯片的下固定電極，另一端接負向驅(qū)動電壓；所述第四開關(guān)的一端接所述被檢測的MEMS加速度傳感器芯片的下固定電極，另一端接地； 所述第一開關(guān)和第三開關(guān)的開關(guān)狀態(tài)由第一時鐘信號驅(qū)動； 所述第二開關(guān)和第四開關(guān)的開關(guān)狀態(tài)由第二時鐘信號驅(qū)動； 所述第一時鐘信號和第二時鐘信號互補。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一時鐘信號的工作占空比為1/16。
14.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述特性檢測與控制裝置，還用于根據(jù)所述被檢測的MEMS加速度傳感器芯片的開環(huán)頻率特性，得到所述被檢測的MEMS加速度傳感器芯片的開環(huán)傳遞函數(shù)的所有極點和零點值，如果根據(jù)所述被檢測的MEMS加速度傳感器芯片的開環(huán)頻率特性確定所述被檢測的MEMS加速度傳感器芯片的結(jié)構(gòu)不存在問題，從所有極點和零點值中篩選出兩個主導(dǎo)極點值，并根據(jù)所述兩個主導(dǎo)極點值確定被檢測的MEMS加速度傳感器芯片的近似開環(huán)傳遞函數(shù)，根據(jù)所述被檢測的MEMS加速度傳感器芯片的近似開環(huán)傳遞函數(shù)，計算得到所述被檢測的MEMS加速度傳感器芯片的諧振頻率、阻尼比和品質(zhì)因數(shù)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述特性檢測與控制裝置，還用于針對篩選后剩余的極點和零點值，根據(jù)剩余的極點和零點值判斷所述被檢測的MEMS加速度傳感器芯片是否滿足誤差允許范圍，并根據(jù)所述剩余的極點和零點值指導(dǎo)優(yōu)化所述被檢測的MEMS加速度傳感器的閉環(huán)控制系統(tǒng)。
【文檔編號】G01P21/00GK103837706SQ201410116900
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2014年3月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月26日
【發(fā)明者】董旸, 馮方方 申請人:中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所