[发明专利]利用静电力对电容式压力传感器的自校准

权利要求书

1.一种压力传感器校准系统，包括：

第一压力传感器，包括第一多个电极和第一薄膜，所述第一薄膜被配置为根据静电力产生从第一位置到第二位置的位移；

测量部件，被配置为通过所述第一薄膜根据所述静电力的所述位移并且确定对与在所述第一多个电极处的成组的所施加电压相对应的成组的电容值的测量；以及

校准部件，被配置为利用第一压力和从所述成组的电容值的测量得到的一组传感器参数来将所述第一压力传感器校准到一组目标值，其中所述第一多个电极包括桥接至少一个其它压力传感器的电极，所述至少一个其它压力传感器包括针对通过所述第一压力或所述静电力的所述位移的不同操作参数。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一多个电极形成电容全桥，其中所述成组的所施加电压被施加在所述电容全桥的输入节点对处，并且所述成组的电容值包括在所述电容全桥的输出节点对处获取的所述电容全桥的差分输出电容值。

3.根据权利要求1所述的系统，进一步包括：

偏置部件，被配置为向所述第一多个电极生成偏置电压，并且促使通过修改所述偏置电压而经由开环控制路径来利用所述静电力控制所述第一薄膜的所述位移，其中所述测量部件被进一步配置为根据时间差在第一时间和第二时间，或者同时在所述第一压力传感器和第二压力传感器之间，测量与所述成组的所施加电压相对应的所述成组的电容值，所述第二压力传感器包括与所述第一压力传感器匹配的第二组传感器参数。

4.根据权利要求1所述的系统，进一步包括：

参数部件，被配置为基于由模型部件生成的模型来确定所述一组传感器参数，所述模型部件被配置为在减小的操作范围内对所述第一薄膜从所述第一位置到所述第二位置的所述位移进行建模，其中所述位移通过所述第一压力传感器的实际配置的非线性函数以及所述第一多个电极的二维偏转曲线来表征。

5.根据权利要求4所述的系统，其中所述模型包括平板电容器，所述平板电容器包括至少两个平板，所述至少两个平板包括取决于所施加的压力弹簧而改变的距离，所施加的压力弹簧抵抗所述位移和所述静电力。

6.根据权利要求4所述的系统，进一步包括：

偏置部件，被配置为向所述第一多个电极生成偏置电压，并且促使根据所述一组传感器参数、经由闭环反馈路径来利用所述静电力控制所述第一薄膜的所述位移，其中所述一组传感器参数包括第一薄膜面积，并且所述第一压力包括环境压力。

7.根据权利要求4所述的系统，其中所述校准部件被进一步配置为基于对与所述成组的所施加电压相对应的所述成组的电容值的重复测量来重新确定空腔高度和弹簧常数，所述第一压力包括环境压力，并且所述第一多个电极的区域从初始校准中获知。

8.根据权利要求4所述的系统，进一步包括：

第二压力传感器，作为所述至少一个其它压力传感器，被配置为桥接所述第一压力传感器以提供近似等于所述第一压力传感器的电容，并且所述第二压力传感器包括：

第二多个电极；以及

第二薄膜，被配置为从一个位置位移到另一位置。

9.根据权利要求8所述的系统，其中所述第一压力传感器包括：

沿着所述第一薄膜的第一侧的第一尺寸长度；

第一薄膜面积；以及

从所述第一薄膜到位于所述第一薄膜下方的第一空腔的底表面的第一高度；以及

所述第二压力传感器包括：

沿着所述第二薄膜的第二侧的第二尺寸长度，所述第二尺寸长度不同于所述第一尺寸长度；

第二薄膜面积；以及

根据工艺参数而与所述第一高度稍微不同的第二高度。

10.根据权利要求8所述的系统，其中所述校准部件被进一步配置为关于所述第一压力传感器和所述第二压力传感器确定从制造容限范围得到的经估计的工艺参数、基于所述经估计的工艺参数的所述第一薄膜和所述第二薄膜的一组经估计的面积、从所述一组经估计的面积得到的一组经估计的弹簧常数、以及对于所述第一压力传感器和所述第二压力传感器有效的经估计的空腔高度。