[发明专利]一种电容式微机械加速度计温度补偿系统及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及温度补偿系统，尤其涉及一种电容式微机械加速度计温度补偿系统及其方法。

背景技术

微机械加速度计因其体积小、功耗低、可批量产生等优点，逐渐在民用甚至军用领域得到重视。相比于其他类型加速度计，电容式微机械加速度计还具有检测简单、检测灵敏度高、对温度变化相对不敏感等优点，即便如此，温度还是影响电容式微机械加速度计检测精度的一个重要因素，增加温度补偿对于提高电容式微机械加速度计的精度非常重要。

现有技术中的电容式微机械加速度计温度补偿装置将温度传感器固定在电容式微机械加速度传感器上，用以测量电容式微机械加速度传感器的温度变化，并将温度传感器的输出与加速度信号进行算法补偿，得到温度补偿后的加速度信号。

现有的电容式微机械加速度计的温度补偿装置需要额外增加温度传感器。其中温度传感器可以是热敏电阻，也可以是集成温度传感器。现有的温度补偿装置若要实现温度补偿的功能，需要预先精确测量所使用的热敏电阻的电阻值与温度之间的函数关系或集成温度传感器的输出电压与温度之间的函数关系，以及电容式微机械加速度计中低通滤波器的输出电压与温度之间的函数关系，在此基础上构建温度补偿模型，设置温度补偿电路中补偿算法的相关参数，从而实现温度补偿的功能。温度传感器增加了系统硬件的复杂性，并且热敏电阻和集成温度传感器在测量温度时其自身会引入一定的测量误差，同时由于电容式微机械加速度传感器的尺寸在毫米量级，而将其封装起来的金属管壳的尺寸在厘米量级，因此在封装内部存在一定的温度梯度，而温度补偿装置中的温度传感器置于加速度传感器金属管壳的外表面，因此温度传感器所测量得到的温度不能够准确的反映电容式微机械加速度传感器的真实温度，即温度的测量值存在一定的误差。因此，现有的温度补偿装置无法达到较高的补偿精度。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种电容式微机械加速度计温度补偿系统及其方法。

电容式微机械加速度计温度补偿系统包括电容式微机械加速度传感器、驱动信号产生电路、电容/电压转换电路、模拟带通滤波器、第一数/模转换器、模/数转换器、第二数/模转换器、第三数/模转换器和现场可编程门阵列芯片，电容式微机械加速度传感器的输出端与电容/电压转换电路的输入端连接，电容/电压转换电路的输出端与模/数转换器的输入端连接，模/数转换器的输出端与现场可编程门阵列芯片的输入端连接，现场可编程门阵列芯片的第一输出端与第一数/模转换器的输入端连接，现场可编程门阵列芯片的第二输出端与第二数/模转换器的输入端连接，现场可编程门阵列芯片的第三输出端与第三数/模转换器的输入端连接，第一数/模转换器的输出端与驱动信号产生电路的输入端连接，第二数/模转换器的输出端与模拟带通滤波器的输入端连接，驱动信号产生电路的输出端和模拟带通滤波器的输出端分别与电容式微机械加速度传感器的两个输入端连接；所述的现场可编程门阵列芯片内部完成载波产生/同步解调、谐振频率锁定和零偏温度补偿的功能，现场可编程门阵列芯片的第一输出端输出交流驱动信号，交流驱动信号经第一数/模转换器和驱动信号产生电路后输入电容式微机械加速度传感器，现场可编程门阵列芯片的第二输出端输出载波信号，载波信号经第二数/模转换器和模拟带通滤波器后输入电容式微机械加速度传感器，电容式微机械加速度传感器的输出信号经电容/电压转换电路转换成电压信号，经模/数转换器输入现场可编程门阵列芯片的输入端进行信号处理，电容式微机械加速度传感器的谐振频率随温度的变化可检测电容式微机械加速度传感器温度的变化，并作为电容式微机械加速度计系统输出信号的补偿参考信号进行温度补偿，温度补偿后的信号经现场可编程门阵列芯片的第三输出端由第三数/模转换器进行输出。

所述的电容式微机械加速度传感器包含静电驱动电极和位移检测电极。

电容式微机械加速度计温度补偿方法的步骤如下：