[发明专利]基于寄生电阻的电容式微机械加速度计相移温度补偿方法

摘要

本发明涉及一种基于寄生电阻的电容式微机械加速度计相移温度补偿方法。电容式微机械加速度计存在一定的串联寄生电阻，在采用载波调制方式检测电容变化并进行正交解调后，可以同时得到幅度信息和相位偏移信息，幅度信息表征加速度大小并受温度影响，而相位偏移主要受寄生电阻的温度漂移影响，因此可以能够有效的利用解调之后的信号进行实时温度补偿，降低系统的温度灵敏度，提高系统的稳定性，同时不需要增加额外的温度补偿电路，减小了面积。

主权项

1.一种基于MEMS寄生电阻的电容式微机械加速度计相移温度补偿方法，其特征在于包括下列步骤：1）考虑了MEMS寄生电阻，对模拟检测电路进行分析，得到模拟检测电路所产生的幅度和相移与MEMS寄生电阻的关系；所述的模拟检测电路包括等效MEMS寄生电阻Rs、差分电容Cs1、差分电容Cs2、第一运算放大器、第二运算放大器、反馈电阻Rf1、反馈电容Cf1、反馈电阻Rf2、反馈电容Cf2、反馈电容C1、反馈电容C2、电阻R1、电阻R2、电阻R3和电阻R4；等效MEMS寄生电阻Rs的一端为调制载波输入端，另一端分别与敏感元件的差分电容Cs1和Cs2相连，差分电容Cs1与第一运算放大器的反相输入端相连，第一运算放大器的输出端和反相输入端之间并联有反馈电阻Rf1和反馈电容Cf1，第一运算放大器的同相输入端接地，第一运算放大器的输出端与电阻R1的一端相连，差分电容Cs2与第二运算放大器的反相输入端相连，第二运算放大器的输出端和反相输入端之间并联有反馈电阻Rf2和反馈电容Cf2，第二运算放大器的同相输入端接地，第二运算放大器的输出端与电阻R3的一端相连，电阻R1的另一端与减法器的反相端相连，电阻R3的另一端与减法器的同相端相连，减法器的反相端与输出端之间并联连接有反馈电容C1与电阻R2，减法器的同相端与反馈电容C2与电阻R4相连，反馈电容C2与电阻R4接地；减法器的输出为模拟检测电路的输出，且Rf1=Rf2，Cf1=Cf2，C1=C2，R1=R2，R3=R4；2）将加速度计系统置于温箱内，保持输入加速度不变， MEMS寄生电阻的阻值会随测试温度的变化而变化，而该寄生电阻阻值的变化将导致模拟检测电路产生的幅度和相移发生变化，以每10℃为间隔变化温度，测量IQ解调之后的加速度信号和相移信号，得到加速度信号和相移信号与温度之间的关系；所述的步骤2）中的输入加速度通过检测双边电容差值来测量;3）根据加速度信号和相移信号与温度之间的关系，利用实际工作时测得的加速度信号和相移信号来检测温度的变化，从而在FPGA内进行温度补偿，降低系统的温度灵敏度，提高系统的稳定性;所述的相移信号表征温度信息，加速度信号同时受温度和加速度影响。