[发明专利]MEMS角速度传感器的温度稳定性能保障的有源温度变化补偿控制装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及用MEMS角速度芯片内的有源温度变化补偿控制方法来控制MEMS角速度传感器内的温度，使其保持温度变化的速度在一定的范围之内，从而改善MENS角速度传感器的在不同的温度环境变化时的温度特性，保障MEMS角速度信号输出精度的方法及装置。 

背景技术

MEMS角速度传感器是用微小机械技术实现的角速度传感器。广泛应用于监视汽车的横向转动的角速度变化等领域。由于是微小的机械构造，当温度变化时，特别是温度的变化速度发生变化时，MEMS微小机械的机械特性，如振动部件的弹簧部分的弹性等将随着温度速度的变化而发生变化，从而使MEMS角速度传感器的输出信号与真实值发生偏离，给MEMS角速度传感器的输出信号的真实性带来消极影响，使MEMS角速度传感器的输出信号精度下降。近年来，汽车行业的ESC和EPS(汽车横向打滑防止系统)系统正在迅速的普及，在ESC和ESP系统中，角速度传感器时必备的重要传感器，其具有极大的市场前景，由于MEMS角速度传感器价格适中，正在被广泛的使用在ESC和ESP系统中。并且，近年来为了降低ESC和ESP系统的成本，将MEMS角速度传感器和ESC及ESP系统的液压控制模块集成在一起放在引擎箱中已经成为ESC及ESP发展的主流趋势。这就使得MEMS角速度传感器不得不工作在汽车引擎箱的环境温度激烈变化的工作环境中。ESC和ESP系统中所使用的MEMS角速度传感器所要工作的环境温度可能是汽车刚刚起动时的零下40℃到125℃的温度范围，不同的温度及激烈的温度变化给MEMS角速度传感器的输出信号精度带来的下降，已经成为MEMS角速度传感器所要克服的重要的技术难点。 

关于MEMS角速度传感器的输出信号的温度特性，已知的方法有利用温度传感器来监视温度及其变化，根据温度的变化来对MEMS角速度传感器的输出信号进行补偿的方法。但是，这种方法无法从根本上消除温度变化对MEMS角速度传感器的输出信号的消极影响，尤其是无法消除温度变化的速度变化时对MEMS角速度传感器输出信号的消极影响。 

同时，相对于MEMS角速度传感器在不同温度工作时其输出精度的下降，更加影响其精度的是在温度变化的速度发生剧烈变化时，其精度下降更加明显。 

发明内容

前述的MEMS角速度传感器的输出信号的温度特性，已知的方法有利用温度传感器来监视温度及其变化，根据温度的变化来对MEMS角速度传感器的输出信号进行补偿的方法。该方法是在温度发生变化，并且这个温度变化对MEMS角速度传感器的输出信号已经产生了消极影响的情况下，对输出信号进行补偿，来减少环境温度变化对MEMS角速度传感器的输出信号的消极影响的方法，这种方法是无法从根本上消除环境温度的变化对MEMS角速度传感器的输出信号的消极影响的，从而提高MEMS角速度传感器输出信号的精度。 

本发明的目的是通过有源控制温度变化的速度的方式来减小MEMS角速度传感器工作环境的温度变化速度的加大给其输出信号的真实性带来的消极影响的方法。提高MEMS角速度传感器输出信号的精度。 

本专利申请的第一个发明内容是发明了MEMS角速度传感器的放置感应角速度感应微小机械的密闭空间的温度恒定的控制方法。是同时监视放置感应角加速度感应微小机械的密闭空间内及MEMS角速度传感器外的环境温度，根据放置角加速度感应微小机械的密闭空间内及MEMS角速度传感器外的环境温度的温差和加速度感应微小机械的密闭空间内温度变化的速度，内外温度的变化速度及内外传热的量的大小，对放置角加速度感应微小机械的密闭空间加热进行有源控制从而控制其温度变化的速度，使感应角速度的微小机械保持其机械特性不发生激烈变化从而保证MEMS角速度传感器输出精度的方法。 

另外，本发明申请的第二个发明内容是，该MEMS角速度传感器的MEMS角速度传感器的角速度感应微小机械所放置的密闭空间的恒温控制装置由以下几部分组成：a，密闭室内温度传感器：此传感器用于感应MEMS角速度传感器的感应角速度信号的微小机械所放置的密闭室内的温度；b，环境温度传感器：此传感器用于感应MEMS角速度传感器所放置环境的环境温度；c，微小加热器：用于加热MEMS角速度传感器的感应角速度信号的微小机械所放置的密闭室的温度；d，温度变化速度控制器：该温度变化速度控制器，根据密闭室内温度传感器及环境温度传感器的得到的温度值及温度的变化情况，同时参考MEMS角速度传感器的感应角速度信号的微小机械所放置的密闭室壁的热传导速度，对微小加热器进行控制，使密闭室内的温度的变化速度保持在一定的范围之内。 

关于发明的效果的说明