專(zhuān)利名稱(chēng)：微機(jī)械傳感裝置電特性檢測(cè)分析系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種檢測(cè)分析系統(tǒng)，特別是一種用于微機(jī)械傳感裝置電特性檢測(cè)分析的 系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前的電容測(cè)量技術(shù)中，往往采用電橋方法進(jìn)行電容測(cè)量，參見(jiàn)圖1,信號(hào)生產(chǎn)模塊1 用來(lái)生成測(cè)試信號(hào)，測(cè)試信號(hào)的頻率范圍在40Hz到110Mhz之間，最大頻率分辨率為lmHz; 信號(hào)的輸出范圍在5mV到lV之間。信號(hào)生產(chǎn)模塊1連接自動(dòng)電橋平衡模塊2，自動(dòng)電橋平衡 模塊2用于平衡阻抗電流與被測(cè)電容電流，保持低電位Lp的零電位。其中相位檢測(cè)器檢測(cè)電 位，并控制幅值和相位使得低電位Lp的電位為零。當(dāng)電橋不平衡的時(shí)候，零位檢測(cè)器檢測(cè)電 流誤差信號(hào)，相位檢測(cè)器將信號(hào)分成0與90向量部分。相位檢測(cè)器的輸出信號(hào)通過(guò)積分器和 乘法器進(jìn)行合成。合成信號(hào)進(jìn)行放大并通過(guò)電阻Rr反饋回待測(cè)器件DUT以消除待測(cè)器件DUT 上的電流，零位檢測(cè)器就無(wú)誤差電流通過(guò)，自動(dòng)電橋平衡模塊2連接比例測(cè)量模塊3，比例 測(cè)量模塊3用于測(cè)量通過(guò)待測(cè)器件DUT和Rr電路的2個(gè)電壓向量(Edut和Err)。其中Rr電 阻已知，則可測(cè)得待測(cè)器件DUT的阻抗Zx二RrX (Edut/Err)。通過(guò)開(kāi)關(guān)Sl選擇Edut或Err 信號(hào)分別通過(guò)乘法器進(jìn)行解調(diào)、放大、衰減到A/D后輸出后可得到電容值。
但是現(xiàn)有的電橋方法測(cè)量電容，由于檢測(cè)時(shí)采用的平行走線(xiàn)和較長(zhǎng)的線(xiàn)路，容易產(chǎn)生寄 生電容，并且這種測(cè)量方法的各部分元件是分立的，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，成本相對(duì)較高，穩(wěn)定性 不高，獲取數(shù)據(jù)的速度慢，測(cè)量精度較低，不能滿(mǎn)足小電容的測(cè)量。

實(shí)用新型內(nèi)容
針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本實(shí)用新型的目的是提供一種電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，穩(wěn)定 性高，獲取數(shù)據(jù)速度快，檢測(cè)精度高的微機(jī)械傳感裝置電特性檢測(cè)分析系統(tǒng)。
一種微機(jī)械傳感裝置電特性檢測(cè)分析系統(tǒng)的前端檢測(cè)裝置，包括電容數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊、D/A 轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)字接口模塊、第一基準(zhǔn)模塊、第二基準(zhǔn)模塊以及測(cè)試連接模塊；
所述電容數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊，用于檢測(cè)待測(cè)器件和溫度信息，并將其檢測(cè)到的待測(cè)器件和溫 度信息轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，并輸出出去；
所述數(shù)字接口模塊用于與外界連接，并傳輸外界發(fā)來(lái)的測(cè)試指令和傳輸所述電容數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊傳出的數(shù)據(jù)；
所述測(cè)試連接模塊將圓心角為120°的三個(gè)探針直接焊在PCB上，用于通過(guò)探針與待測(cè) 芯片連接；
所述D/A轉(zhuǎn)換模塊用于將所述數(shù)字接口模塊傳來(lái)的測(cè)試指令轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)并傳輸?shù)剿?述測(cè)試連接模塊的中間極板上；
所述第一基準(zhǔn)模塊用于在差分電容測(cè)試和可變電壓調(diào)整線(xiàn)性度測(cè)試時(shí)給所述測(cè)試連接模 塊提供基準(zhǔn)偏壓；
所述第二基準(zhǔn)模塊用于在差分電容測(cè)試和可變電壓調(diào)整線(xiàn)性度測(cè)試時(shí)給所述測(cè)試連接模 塊提供基準(zhǔn)偏壓。
一種前端檢測(cè)裝置的微機(jī)械傳感裝置電特性檢測(cè)分析系統(tǒng)，包括前端檢測(cè)裝置，數(shù)據(jù)處 理裝置和計(jì)算機(jī)裝置；
所述前端檢測(cè)裝置焊接在PCB電路板上，其測(cè)試線(xiàn)兩邊設(shè)有兩排通孔，所述前端檢測(cè)裝 置用于檢測(cè)相應(yīng)差分電容、上端電容、下端電容、寄生電容和可變電壓調(diào)整線(xiàn)性度以及溫度 信息，并將上述檢測(cè)結(jié)果轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)輸出；
所述數(shù)據(jù)處理裝置用于發(fā)送測(cè)試指令給所述前端檢測(cè)裝置，令所述前端檢測(cè)裝置檢測(cè)， 將所述前端檢測(cè)裝置傳遞來(lái)的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理，并將結(jié)果存儲(chǔ)、顯示并發(fā)送出去；
所述計(jì)算機(jī)裝置用于發(fā)送開(kāi)始指令到所述數(shù)據(jù)處理裝置，令所述數(shù)據(jù)處理裝置指示所述 前端檢測(cè)裝置工作，接收所述數(shù)據(jù)處理裝置傳遞來(lái)的檢測(cè)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行處理，將最終處理結(jié) 果進(jìn)行顯示并存儲(chǔ)。
本實(shí)用新型的微機(jī)械傳感裝置電特性檢測(cè)分析系統(tǒng)，其中所述數(shù)據(jù)處理裝置包括DSP模 塊、存儲(chǔ)器模塊以及點(diǎn)陣顯示模塊；
所述存儲(chǔ)器模塊為可擦除的存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)相應(yīng)的數(shù)據(jù)； 所述點(diǎn)陣顯示屏模塊用于顯示數(shù)據(jù)；
所述DSP模塊用于進(jìn)行不加電容測(cè)試，并將結(jié)果保存和輸出，接收開(kāi)始指令并發(fā)送測(cè)試 指令到所述前端檢測(cè)裝置，將所述前端檢測(cè)裝置發(fā)送來(lái)的數(shù)據(jù)處理并發(fā)送出去，將數(shù)據(jù)送到 所述存儲(chǔ)器模塊進(jìn)行存儲(chǔ)，并將數(shù)據(jù)發(fā)送到所述點(diǎn)陣顯示屏模塊進(jìn)行顯示。
本實(shí)用新型的微機(jī)械傳感裝置電特性檢測(cè)分析系統(tǒng)，其中所述計(jì)算機(jī)裝置包括控制模塊、 顯示模塊和存儲(chǔ)模塊；
所述顯示模塊用于顯示處理后的數(shù)據(jù)；
所述存儲(chǔ)模塊用于存儲(chǔ)處理后的數(shù)據(jù)；
6所述控制模塊用于指示所述DSP模塊進(jìn)行不加電容測(cè)試，進(jìn)行初始零位校準(zhǔn)、并進(jìn)行零 位電容量保存，發(fā)送開(kāi)始指令到所述DSP模塊，接收所述DSP模塊傳來(lái)的測(cè)試數(shù)據(jù)并進(jìn)行用 測(cè)試電容值數(shù)據(jù)減去零位電容量，將新數(shù)據(jù)替換已有的測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行平均處理，并將最終處 理數(shù)據(jù)發(fā)送到所述顯示模塊進(jìn)行顯示，發(fā)送到所述存儲(chǔ)模塊進(jìn)行存儲(chǔ)。
本實(shí)用新型的微機(jī)械傳感裝置電特性檢測(cè)分析系統(tǒng)，其中所述前端檢測(cè)電路包括+12V 輸入端和公共端之間并聯(lián)第一極性電容、第二電容、第三電容并連接到第一 5V電壓源芯片的 2管腳，第二電容的下端接地，第二電容和第三電容之間接開(kāi)關(guān)，所述開(kāi)關(guān)的另一端分別連接 第二5V電壓源芯片的2管腳，第二基準(zhǔn)芯片的2管腳，以及通過(guò)第四電阻連接第一基準(zhǔn)芯片 的2管腳，所述第一基準(zhǔn)芯片的4管腳接地，6管腳通過(guò)第十三電容接地并連接第一電阻的 一端，所述第二基準(zhǔn)芯片的4管腳接地，6管腳通過(guò)第十四電容接地并連接第三電阻的一端， 所述第二 5V電壓源的4管腳接地，6管腳通過(guò)第四電容接地并連接D/A轉(zhuǎn)換芯片的13管腳， 所述D/A轉(zhuǎn)換芯片的3管腳、5管腳、4管腳、2管腳和7管腳，分別連接數(shù)字接口的2管腳、 4管腳、3管腳、1管腳和5管腳，所述D/A轉(zhuǎn)換芯片的8管腳和11管腳接地并連接1管腳 通過(guò)電感連接7管腳接電源，所述D/A轉(zhuǎn)換芯片的9管腳和10管腳通過(guò)第十二可變電容接地， 12管腳和14管腳接第二電阻的一端，所述第一電阻的另一端連接第一待測(cè)電容的上端，所 述第二電阻的另一端連接第一待測(cè)電容的下端和第二待測(cè)電容的上端，所述第三電阻的另一 端連接所述第二待測(cè)電容的下端，所述第一電阻和所述第二電阻通過(guò)第八電容連接電容數(shù)字 轉(zhuǎn)換器的3管腳，所述第一待測(cè)電容的上端和所述第二待測(cè)電容的下端通過(guò)第十一電容連接 所述電容數(shù)字轉(zhuǎn)換器的9管腳，所述第一待測(cè)電容的上端通過(guò)第十電容連接所述電容數(shù)字轉(zhuǎn) 換器的7管腳，所述第二待測(cè)電容的下端通過(guò)第八電容連接所述電容數(shù)字轉(zhuǎn)換器的8管腳， 所述電容數(shù)字轉(zhuǎn)換器的1管腳、2管腳和16管腳分別連接所述數(shù)字接口的6管腳、7管腳和 8管腳，所述第一5V電壓源芯片的6管腳通過(guò)第六電容，8管腳通過(guò)第七電容連接第4管腳 并接地，6管腳連接所述電容數(shù)字轉(zhuǎn)換器的14管腳，所述電容數(shù)字轉(zhuǎn)換器的13管腳接地。
本實(shí)用新型的微機(jī)械電特性檢測(cè)分析系統(tǒng)，將前端檢測(cè)部分集成在一起，探針直接焊接 在電路板上，減小了平行走線(xiàn)和線(xiàn)路較長(zhǎng)帶來(lái)的干擾，電路的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，不容易產(chǎn) 生寄生電容，穩(wěn)定性更高，由于采用DSP模塊和計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制，使數(shù)據(jù)獲取的速度更快， 檢測(cè)的精度更高，可以達(dá)到10—18量級(jí)。


圖1是現(xiàn)有電橋測(cè)量電容的電路框圖2是本實(shí)用新型微機(jī)械傳感裝置電特性檢測(cè)分析系統(tǒng)的前端檢測(cè)裝置的裝配7圖3是本實(shí)用新型微機(jī)械傳感裝置電特性檢測(cè)分析系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖4是本實(shí)用新型微機(jī)械傳感裝置電特性檢測(cè)分析系統(tǒng)的數(shù)字接口電路圖5是本實(shí)用新型微機(jī)械傳感裝置電特性檢測(cè)分析系統(tǒng)的D/A轉(zhuǎn)換部分、第一基準(zhǔn)部分
和5V基準(zhǔn)部分的電路圖6是本實(shí)用新型微機(jī)械傳感裝置電特性檢測(cè)分析系統(tǒng)的電容數(shù)字轉(zhuǎn)換部分電路圖； 圖7是本實(shí)用新型微機(jī)械傳感裝置電特性檢測(cè)分析系統(tǒng)的測(cè)試方法流程圖8是本實(shí)用新型微機(jī)械傳感裝置電特性檢測(cè)分析系統(tǒng)DSP模塊數(shù)據(jù)處理方法流程圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型微機(jī)械傳感裝置電特性檢測(cè)分析系統(tǒng)的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
參見(jiàn)圖2、圖3， 一種微機(jī)械傳感裝置電特性檢測(cè)分析系統(tǒng)，包括前端檢測(cè)裝置11，數(shù) 據(jù)處理裝置22和計(jì)算機(jī)裝置33，其中前端檢測(cè)裝置11包括電容數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊101、 D/A轉(zhuǎn) 換模塊102、數(shù)字接口模塊103、第一基準(zhǔn)模塊104和第二基準(zhǔn)模塊105以及測(cè)試連接模塊 106;數(shù)據(jù)處理裝置22包括DSP模塊201、存儲(chǔ)器模塊202以及點(diǎn)陣顯示模塊203;計(jì)算機(jī)裝 置33包括控制模塊301、顯示模塊302和存儲(chǔ)模塊303。
前端檢測(cè)裝置11焊接在PCB電路板上，其測(cè)試線(xiàn)兩邊設(shè)有兩排通孔，前端檢測(cè)裝置用于 檢測(cè)相應(yīng)差分電容、上端電容、下端電容、寄生電容和可變電壓調(diào)整線(xiàn)性度以及溫度信息， 并將上述檢測(cè)結(jié)果轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)輸出；
數(shù)據(jù)處理裝置22用于發(fā)送測(cè)試指令給前端檢測(cè)裝置11，令前端檢測(cè)裝置ll檢測(cè)，將前 端檢測(cè)裝置ll傳遞來(lái)的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理，并將結(jié)果存儲(chǔ)、顯示并發(fā)送出去；
計(jì)算機(jī)裝置33用于發(fā)送開(kāi)始指令到數(shù)據(jù)處理裝置22,令數(shù)據(jù)處理裝置22指示前端檢測(cè) 裝置11工作，接收數(shù)據(jù)處理裝置22傳遞來(lái)的檢測(cè)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行處理，將最終處理結(jié)果進(jìn)行 顯示并存儲(chǔ)。
電容數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊101，用于檢測(cè)待測(cè)器件和溫度信息，并將其檢測(cè)到的待測(cè)器件和溫 度信息轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，并輸出出去；
數(shù)字接口模塊103用于與外界連接，并傳輸外界發(fā)來(lái)的測(cè)試指令和傳輸電容數(shù)字轉(zhuǎn)換模 塊101傳出的數(shù)據(jù)；
測(cè)試連接模塊106將圓心角為120°的三個(gè)探針直接焊在PCB上，用于通過(guò)探針與待測(cè) 芯片連接；
D/A轉(zhuǎn)換模塊102用于將數(shù)字接口模塊103傳來(lái)的測(cè)試指令轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)并傳輸?shù)綔y(cè)試連接模塊106的中間極板上；
第一基準(zhǔn)模塊104用于在差分電容測(cè)試和可變電壓調(diào)整線(xiàn)性度測(cè)試時(shí)給測(cè)試連接模塊
106提供1V基準(zhǔn)偏壓；
第二基準(zhǔn)模塊105用于在差分電容測(cè)試和可變電壓調(diào)整線(xiàn)性度測(cè)試時(shí)給測(cè)試連接模塊 106提供4V基準(zhǔn)偏壓。
存儲(chǔ)器模塊203為可擦除的存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)相應(yīng)的數(shù)據(jù)； 點(diǎn)陣顯示屏模塊202用于顯示數(shù)據(jù)；
DSP模塊201用于進(jìn)行不加電容測(cè)試，并將結(jié)果保存和輸出，接收開(kāi)始指令并發(fā)送測(cè)試 指令到前端檢測(cè)裝置11,將前端檢測(cè)裝置11發(fā)送來(lái)的數(shù)據(jù)處理并發(fā)送出去，將數(shù)據(jù)送到存 儲(chǔ)器模塊203進(jìn)行存儲(chǔ)，并將數(shù)據(jù)發(fā)送到點(diǎn)陣顯示屏模塊202進(jìn)行顯示。
顯示模塊302用于顯示處理后的數(shù)據(jù)；
存儲(chǔ)模塊303用于存儲(chǔ)處理后的數(shù)據(jù)；
控制模塊301用于指示DSP模塊201進(jìn)行不加電容測(cè)試，進(jìn)行初始零位校準(zhǔn)、并進(jìn)行零 位電容量保存，發(fā)送開(kāi)始指令到DSP模塊201，接收DSP模塊201傳來(lái)的測(cè)試數(shù)據(jù)并進(jìn)行用 測(cè)試電容值數(shù)據(jù)減去零位電容量，將新數(shù)據(jù)替換已有的測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行平均處理，并將最終處 理數(shù)據(jù)發(fā)送到顯示模塊302進(jìn)行顯示，發(fā)送到存儲(chǔ)模塊303進(jìn)行存儲(chǔ)。
工作過(guò)程為將待測(cè)器件放入測(cè)試連接模塊106中，并通過(guò)測(cè)試連接模塊106測(cè)試，控 制模塊301指示DSP模塊201進(jìn)行不加電容測(cè)試，并進(jìn)行零位校準(zhǔn)和零位電容量保存，發(fā)送 開(kāi)始指令到DSP模塊201， DSP模塊201接收到開(kāi)始指令后，發(fā)送測(cè)試指令到數(shù)字接口模塊 103，數(shù)字接口模塊103將測(cè)試指令傳遞到電容數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊101進(jìn)行電容值的測(cè)量，或者發(fā) 送到D/A轉(zhuǎn)換模塊102， D/A轉(zhuǎn)換模塊102將測(cè)試指令進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，將轉(zhuǎn)換后的模擬信號(hào)即 可變電壓調(diào)整線(xiàn)性度的測(cè)量信號(hào)送到測(cè)試連接模塊106的中間極板上，和上下極板的基準(zhǔn)電 壓一起產(chǎn)生靜電力使中間極板移動(dòng)，導(dǎo)致微機(jī)械電容的容值發(fā)生變化，從而通過(guò)電容數(shù)字轉(zhuǎn) 換模塊101進(jìn)行可變電壓線(xiàn)性度的測(cè)量；其中第一基準(zhǔn)模塊104和第二基準(zhǔn)模塊105為測(cè)試 連接模塊106提供測(cè)量的基準(zhǔn)電壓，電容數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊101將測(cè)量得到的數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)字接口 模塊103發(fā)送給DSP模塊201， DSP模塊201將數(shù)據(jù)處理，發(fā)送到存儲(chǔ)器模塊203進(jìn)行存儲(chǔ)， 發(fā)送到點(diǎn)陣顯示屏模塊202進(jìn)行顯示，并將數(shù)據(jù)發(fā)送到控制模塊301，其中DSP模塊201處 理過(guò)程為開(kāi)始測(cè)試；進(jìn)行初始化；進(jìn)行未加電容測(cè)試；判斷電容是否小于50aF，否，則判斷 電容是否大于lpF;是則進(jìn)行電容測(cè)試；并進(jìn)行數(shù)據(jù)保存；判斷電容是否大于lpF后，是則 進(jìn)行CAPDAC補(bǔ)償，后測(cè)試；否則進(jìn)行OFFSET補(bǔ)償，后測(cè)試；測(cè)試完成后，進(jìn)行未加電容測(cè)試，進(jìn)行判斷電容是否小于50aF;數(shù)據(jù)保存后，判斷是否退出，否則繼續(xù)進(jìn)行電容測(cè)試；是
則結(jié)束；控制模塊301接收測(cè)試電容值數(shù)據(jù)并減去零位電容量；并將新數(shù)據(jù)替換已有的測(cè)試
數(shù)據(jù)，進(jìn)行平均處理；將處理后的數(shù)據(jù)送到顯示模塊302顯示和存儲(chǔ)模塊303存儲(chǔ)。
參見(jiàn)圖5， +12￥輸入端和公共端0即通過(guò)相應(yīng)的接口與外界相連，其間并聯(lián)第一極性電 容C1、第二電容C2、第三電容C3并連接到圖6中第一5V電壓源芯片的2管腳，第二電容C2 的下端接地，第二電容C2和第三電容C3之間接開(kāi)關(guān)REFON/OFF，開(kāi)關(guān)REF0N/0FF的另一端分 別連接第二5V電壓源芯片的2管腳，第二基準(zhǔn)芯片ADR444的2管腳，以及通過(guò)第四電阻R4 連接第一基準(zhǔn)芯片ADR510的2管腳，第一基準(zhǔn)芯片ADR510的4管腳接地，6管腳通過(guò)第十 三電容C13接地并連接圖6中第一電阻Rl的一端，第二基準(zhǔn)芯片ADR444的4管腳接地，6 管腳通過(guò)第十四電容C14接地并連接圖6中第三電阻R3的一端，第二 5V電壓源的4管腳接 地，6管腳通過(guò)第四電容C4接地并連接D/A轉(zhuǎn)換芯片的13管腳，D/A轉(zhuǎn)換芯片的3管腳、5 管腳、4管腳、2管腳和7管腳，分別連接圖4中數(shù)字接口 12HEADER的2管腳、4管腳、3管 腳、1管腳和5管腳，D/A轉(zhuǎn)換芯片的8管腳和11管腳接地并連接1管腳通過(guò)電感L701連接 7管腳接電源，D/A轉(zhuǎn)換芯片的9管腳和10管腳通過(guò)第十二可變電容C12接地，12管腳和14 管腳接圖6中第二電阻R2的一端；
參見(jiàn)圖6，第一電阻R1的另一端連接第一待測(cè)電容C一up的上端，第二電阻R2的另一端 連接第一待測(cè)電容C一up的下端和第二待測(cè)電容C_down的上端，第三電阻R3的另一端連接第 二待測(cè)電容C—down的下端，第一電阻R1和第二電阻R2通過(guò)第八電容C8連接電容數(shù)字轉(zhuǎn)換 器Gyro2的3管腳，第一待測(cè)電容C一叩的上端和第二待測(cè)電容C—down的下端通過(guò)第十一電 容Cll連接所述電容數(shù)字轉(zhuǎn)換器Gyro2的9管腳，第一待測(cè)電容C—up的上端通過(guò)第十電容 C10連接所述電容數(shù)字轉(zhuǎn)換器Gyro2的7管腳，第二待測(cè)電容C—down的下端通過(guò)第八電容C8 連接所述電容數(shù)字轉(zhuǎn)換器Gyro2的8管腳，電容數(shù)字轉(zhuǎn)換器Gyro2的1管腳、2管腳和16管 腳分別連接圖4中所述數(shù)字接口 12HEADER的6管腳、7管腳和8管腳，第一 5V電壓源芯片 的6管腳通過(guò)第六電容C6， 8管腳通過(guò)第七電容C7連接第4管腳并接地，6管腳連接電容數(shù) 字轉(zhuǎn)換器Gyro2的14管腳，電容數(shù)字轉(zhuǎn)換器Gyro2的13管腳接地。
其中電容數(shù)字轉(zhuǎn)換器Gyro2內(nèi)部設(shè)有溫度傳感器，可以對(duì)周?chē)鷾囟冗M(jìn)行檢測(cè)，并傳輸溫 度數(shù)據(jù)到計(jì)算機(jī)中，以監(jiān)測(cè)周?chē)h(huán)境的溫度，該溫度的測(cè)量精度為o.r 。
其工作過(guò)程為將待測(cè)器件放入測(cè)試連接模塊106中，并通過(guò)測(cè)試連接模塊106測(cè)試， 控制模塊301指示DSP模塊201進(jìn)行不加電容測(cè)試，并進(jìn)行零位校準(zhǔn)和零位電容量保存，發(fā) 送開(kāi)始指令到DSP模塊201， DSP模塊201接收到開(kāi)始指令后，發(fā)送測(cè)試指令到數(shù)字接口模塊103，通過(guò)數(shù)字接口模塊103中的數(shù)字接口 12HEADER的7管腳，將測(cè)試指令傳遞到電容數(shù)字 轉(zhuǎn)換模塊101中電容數(shù)字轉(zhuǎn)換器Gyro2芯片的2管腳，電容數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊101接收測(cè)試指令， 進(jìn)行測(cè)量，通過(guò)數(shù)字接口模塊103中的數(shù)字接口 12服ADER的2管腳、4管腳、3管腳、1管 腳和5管腳，將測(cè)試指令D/A轉(zhuǎn)換模塊102中D/A轉(zhuǎn)換芯片的3管腳、5管腳、4管腳、2管 腳和7管腳，其中第二 5V電壓源芯片為D/A轉(zhuǎn)換模塊102提供5V的電壓，D/A轉(zhuǎn)換模塊102 將測(cè)試指令進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，將轉(zhuǎn)換后的模擬信號(hào)即可變電壓通過(guò)D/A轉(zhuǎn)換芯片的12管腳和 14管腳通過(guò)第二電阻R2發(fā)送到測(cè)試連接模塊106的中間極板上，和上下極板的基準(zhǔn)電壓一 起產(chǎn)生靜電力使中間極板移動(dòng)，導(dǎo)致微機(jī)械電容的容值發(fā)生變化，從而通過(guò)電容數(shù)字轉(zhuǎn)換模 塊101進(jìn)行電容變化量的測(cè)量；第一 5V電壓源芯片為電容數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊101提供5V電壓， 其中第一基準(zhǔn)模塊104為第一待測(cè)電容C—up的上端提供IV的基準(zhǔn)電壓，第二基準(zhǔn)模塊105 為第二待測(cè)電容C—down的下端提供4V的基準(zhǔn)電壓，電容數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊101中電容數(shù)字轉(zhuǎn)換 器Gyro2芯片的1管腳和16管腳分別連接數(shù)字接口 12冊(cè)ADER的6管腳和8管腳，將測(cè)量得 到的數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)字接口模塊103的數(shù)字接口 12服ADER的6管腳和8管腳發(fā)送給DSP模塊201 ， DSP模塊201將數(shù)據(jù)處理，發(fā)送到存儲(chǔ)器模塊203進(jìn)行存儲(chǔ)，發(fā)送到點(diǎn)陣顯示屏模塊202進(jìn) 行顯示，并將數(shù)據(jù)發(fā)送到控制模塊301，其中DSP模塊201處理過(guò)程為開(kāi)始測(cè)試；進(jìn)行初始 化；進(jìn)行未加電容測(cè)試；判斷電容是否小于50aF，否，則判斷電容是否大于lpF;是則進(jìn)行 電容測(cè)試；并進(jìn)行數(shù)據(jù)保存；判斷電容是否大于lpF后，是則進(jìn)行CAPDAC補(bǔ)償，后測(cè)試；否 則進(jìn)行OFFSET補(bǔ)償，后測(cè)試；測(cè)試完成后，進(jìn)行未加電容測(cè)試，進(jìn)行判斷電容是否小于50aF; 數(shù)據(jù)保存后，判斷是否退出，否則繼續(xù)進(jìn)行電容測(cè)試；是則結(jié)束。控制模塊301接收測(cè)試電 容值數(shù)據(jù)并減去零位電容量；并將新數(shù)據(jù)替換已有的測(cè)試數(shù)據(jù)，進(jìn)行平均處理；將處理后的 數(shù)據(jù)送到顯示模塊302顯示和存儲(chǔ)模塊303存儲(chǔ)。
參見(jiàn)圖7， 一種微機(jī)械傳感裝置電特性檢測(cè)分析系統(tǒng)的控制方法，包括以下步驟-步驟701，進(jìn)行初始零位校準(zhǔn)、指示DSP模塊進(jìn)行不加電容測(cè)試，并進(jìn)行零位電容量保
存；
步驟702，進(jìn)行初始化測(cè)量種類(lèi)配置；
步驟703,控制模塊發(fā)送開(kāi)始指令到DSP模塊中；
步驟704， DSP模塊接收開(kāi)始指令并發(fā)送測(cè)試指令到前端檢測(cè)裝置；
步驟705，前端檢測(cè)裝置收到測(cè)試指令后測(cè)試，測(cè)試完成后將數(shù)據(jù)返回DSP模塊；
步驟706， DSP模塊將數(shù)據(jù)處理并發(fā)送給控制模塊；
步驟707,控制模塊接收測(cè)試電容值數(shù)據(jù)并減去零位電容量；
11步驟708,控制模塊將新數(shù)據(jù)替換已有的測(cè)試數(shù)據(jù)，并進(jìn)行平均處理； 步驟709，控制模塊將處理后的數(shù)據(jù)送到顯示模塊顯示和存儲(chǔ)模塊存儲(chǔ)； 步驟710，判斷是否結(jié)束測(cè)試；否，則執(zhí)行步驟701;
步驟7U,結(jié)束。
其中初始化設(shè)置過(guò)程包括設(shè)置差分電容測(cè)試、上端電容測(cè)試、下端電容測(cè)試、寄生電容 測(cè)試和可變電壓調(diào)整線(xiàn)性度測(cè)試。
參見(jiàn)圖8，微機(jī)械傳感裝置電特性檢測(cè)分析系統(tǒng)的DSP模塊數(shù)據(jù)處理方法，包括以下步
驟
步驟801,進(jìn)行未加電容測(cè)試；
步驟802,判斷電容是否小于50aF,否，則執(zhí)行步驟807;
步驟803，進(jìn)行電容測(cè)試；
步驟804，進(jìn)行數(shù)據(jù)保存；
步驟805，判斷是否退出，否，則執(zhí)行步驟803;
步驟806，結(jié)束；
步驟807，判斷電容是否大于lpF,是，則執(zhí)行步驟810; 步驟808,進(jìn)行OFFSET補(bǔ)償； 步驟809，進(jìn)行測(cè)試，執(zhí)行步驟801; 步驟810，進(jìn)行CATOAC補(bǔ)償，執(zhí)行步驟809。
其中在進(jìn)行可變電壓調(diào)整線(xiàn)性度測(cè)試時(shí)，還包括在進(jìn)行電容測(cè)試之前調(diào)整中間極板的電壓。
DSP模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)保存時(shí)還用點(diǎn)陣顯示屏模塊顯示。
在使用過(guò)程中，如需要對(duì)差分電容進(jìn)行測(cè)試，則在第一待測(cè)電容C一up和第二待測(cè)電容 C—down上通過(guò)探針進(jìn)行測(cè)試，并進(jìn)行差分電容測(cè)試的設(shè)置，檢測(cè)到數(shù)據(jù)最終被計(jì)算機(jī)模塊處 理、存儲(chǔ)和顯示；在進(jìn)行上端電容測(cè)試時(shí)，在第一待測(cè)電容C一叩的兩端通過(guò)探針進(jìn)行測(cè)試， 并進(jìn)行上端電容測(cè)試的設(shè)置，檢測(cè)到數(shù)據(jù)最終被計(jì)算機(jī)模塊處理、存儲(chǔ)和顯示；在進(jìn)行下端 電容測(cè)試時(shí)，在第二待測(cè)電容C—down的兩端通過(guò)探針進(jìn)行測(cè)試，并進(jìn)行下端電容測(cè)試的設(shè)置， 檢測(cè)到數(shù)據(jù)最終被計(jì)算機(jī)模塊處理、存儲(chǔ)和顯示；在進(jìn)行可變電壓調(diào)整線(xiàn)性度的測(cè)試時(shí)，在 進(jìn)行電容測(cè)試之前調(diào)整中間極板的電壓，并測(cè)量；在測(cè)量寄生電容時(shí)，將電容一端放在相應(yīng) 的探針上，另外一端接地，并進(jìn)行測(cè)量；數(shù)據(jù)最終被計(jì)算機(jī)模塊處理、存儲(chǔ)和顯示；同時(shí)電 容數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊對(duì)周?chē)鷾囟冗M(jìn)行檢測(cè)，并傳輸溫度數(shù)據(jù)到計(jì)算機(jī)中，以監(jiān)測(cè)周?chē)h(huán)境的溫度。本實(shí)用新型的微機(jī)械傳感裝置電特性檢測(cè)分析系統(tǒng)，將前端檢測(cè)部分集成在一起，電路 的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，不容易產(chǎn)生寄生電容，穩(wěn)定性更高，由于采用DSP模塊進(jìn)行控制，使 數(shù)據(jù)獲取的速度更快，檢測(cè)的精度更高，可以達(dá)到10—18量級(jí)。
以上的實(shí)施例僅是對(duì)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本實(shí)用新型的范圍進(jìn) 行限定，在不脫離本實(shí)用新型設(shè)計(jì)精神的前提下，本領(lǐng)域普通工程技術(shù)人員對(duì)本實(shí)用新型的 技術(shù)方案做出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本實(shí)用新型的權(quán)利要求書(shū)確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
1權(quán)利要求1.一種微機(jī)械傳感裝置電特性檢測(cè)分析系統(tǒng)的前端檢測(cè)裝置，其特征在于，包括電容數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊(101)、D/A轉(zhuǎn)換模塊(102)、數(shù)字接口模塊(103)、第一基準(zhǔn)模塊(104)、第二基準(zhǔn)模塊(105)以及測(cè)試連接模塊(106)；所述電容數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊(101)，用于檢測(cè)待測(cè)器件和溫度信息，并將其檢測(cè)到的待測(cè)器件和溫度信息轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，并輸出出去；所述數(shù)字接口模塊(103)用于與外界連接，并傳輸外界發(fā)來(lái)的測(cè)試指令和傳輸所述電容數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊(101)傳出的數(shù)據(jù)；所述測(cè)試連接模塊(106)將圓心角為120°的三個(gè)探針直接焊在PCB上，用于通過(guò)探針與待測(cè)芯片連接；所述D/A轉(zhuǎn)換模塊(102)用于將所述數(shù)字接口模塊(103)傳來(lái)的測(cè)試指令轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)并傳輸?shù)剿鰷y(cè)試連接模塊(106)的中間極板上；所述第一基準(zhǔn)模塊(104)用于在差分電容測(cè)試和可變電壓調(diào)整線(xiàn)性度測(cè)試時(shí)給所述測(cè)試連接模塊(106)提供基準(zhǔn)偏壓；所述第二基準(zhǔn)模塊(105)用于在差分電容測(cè)試和可變電壓調(diào)整線(xiàn)性度測(cè)試時(shí)給所述測(cè)試連接模塊(106)提供基準(zhǔn)偏壓。
2. —種根據(jù)權(quán)利要求1所述的前端檢測(cè)裝置的微機(jī)械傳感裝置電特性檢測(cè)分析系統(tǒng)，其 特征在于，包括前端檢測(cè)裝置(11)，數(shù)據(jù)處理裝置(22)和計(jì)算機(jī)裝置(33);所述前端檢測(cè)裝置(11)焊接在PCB電路板上，其測(cè)試線(xiàn)兩邊設(shè)有兩排通孔，所述前端 檢測(cè)裝置(11)用于檢測(cè)相應(yīng)差分電容、上端電容、下端電容、寄生電容和可變電壓調(diào)整線(xiàn) 性度以及溫度信息，并將上述檢測(cè)結(jié)果轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)輸出；所述數(shù)據(jù)處理裝置(22)用于發(fā)送測(cè)試指令給所述前端檢測(cè)裝置(11)，令所述前端檢測(cè) 裝置(11)檢測(cè)，將所述前端檢測(cè)裝置(11)傳遞來(lái)的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理，并將結(jié)果存儲(chǔ)、 顯示并發(fā)送出去；所述計(jì)算機(jī)裝置(33)用于發(fā)送開(kāi)始指令到所述數(shù)據(jù)處理裝置(22),令所述數(shù)據(jù)處理裝 置(22)指示所述前端檢測(cè)裝置(11)工作，接收所述數(shù)據(jù)處理裝置(22)傳遞來(lái)的檢測(cè)數(shù) 據(jù)，并進(jìn)行處理，將最終處理結(jié)果進(jìn)行顯示并存儲(chǔ)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的微機(jī)械傳感裝置電特性檢測(cè)分析系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù) 處理裝置(22)包括DSP模塊(201)、存儲(chǔ)器模塊(202)以及點(diǎn)陣顯示模塊(203);所述存儲(chǔ)器模塊(203)為可擦除的存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)相應(yīng)的數(shù)據(jù)； 所述點(diǎn)陣顯示屏模塊(202)用于顯示數(shù)據(jù)；所述DSP模塊(201)用于進(jìn)行不加電容測(cè)試，并將結(jié)果保存和輸出，接收開(kāi)始指令并發(fā) 送測(cè)試指令到所述前端檢測(cè)裝置(11)，將所述前端檢測(cè)裝置(11)發(fā)送來(lái)的數(shù)據(jù)處理并發(fā)送 出去，將數(shù)據(jù)送到所述存儲(chǔ)器模塊(203)進(jìn)行存儲(chǔ)，并將數(shù)據(jù)發(fā)送到所述點(diǎn)陣顯示屏模塊(202)進(jìn)行顯示。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的微機(jī)械傳感裝置電特性檢測(cè)分析系統(tǒng)，其特征在于，所述計(jì)算 機(jī)裝置(33)包括控制模塊(301)、顯示模塊(302)和存儲(chǔ)模塊(303);所述顯示模塊(302)用于顯示處理后的數(shù)據(jù)； 所述存儲(chǔ)模塊(303)用于存儲(chǔ)處理后的數(shù)據(jù)；所述控制模塊(301)用于指示所述DSP模塊(201)進(jìn)行不加電容測(cè)試，進(jìn)行初始零位 校準(zhǔn)、并進(jìn)行零位電容量保存，發(fā)送開(kāi)始指令到所述DSP模塊(20D，接收所述DSP模塊(201) 傳來(lái)的測(cè)試數(shù)據(jù)并進(jìn)行用測(cè)試電容值數(shù)據(jù)減去零位電容量，將新數(shù)據(jù)替換己有的測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn) 行平均處理，并將最終處理數(shù)據(jù)發(fā)送到所述顯示模塊(302)進(jìn)行顯示，發(fā)送到所述存儲(chǔ)模塊 (303)進(jìn)行存儲(chǔ)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的微機(jī)械傳感裝置電特性檢測(cè)分析系統(tǒng)，其特征在于，所述前端 檢測(cè)電路包括+12￥輸入端和公共端(GND)之間并聯(lián)第一極性電容(Cl)、第二電容(C2)、 第三電容(C3)并連接到第一5V電壓源芯片的2管腳,第二電容(C2)的下端接地，第二電 容(C2)和第三電容(C3)之間接開(kāi)關(guān)(REFON/OFF)，所述開(kāi)關(guān)(REF0N/0FF)的另一端分別 連接第二 5V電壓源芯片的2管腳，第二基準(zhǔn)芯片(ADR444)的2管腳，以及通過(guò)第四電阻(R4) 連接第一基準(zhǔn)芯片(ADR510)的2管腳，所述第一基準(zhǔn)芯片(ADR510)的4管腳接地，6管 腳通過(guò)第十三電容(C13)接地并連接第一電阻(Rl)的一端，所述第二基準(zhǔn)芯片(ADR444) 的4管腳接地，6管腳通過(guò)第十四電容(C14)接地并連接第三電阻(R3)的一端，所述第二 5V電壓源的4管腳接地，6管腳通過(guò)第四電容(C4)接地并連接D/A轉(zhuǎn)換芯片的13管腳，所 述D/A轉(zhuǎn)換芯片的3管腳、5管腳、4管腳、2管腳和7管腳，分別連接數(shù)字接口 (12HEADER) 的2管腳、4管腳、3管腳、1管腳和5管腳，所述D/A轉(zhuǎn)換芯片的8管腳和11管腳接地并 連接1管腳通過(guò)電感(L701)連接7管腳接電源，所述D/A轉(zhuǎn)換芯片的9管腳和10管腳通過(guò) 第十二可變電容(C12)接地，12管腳和14管腳接第二電阻(R2)的一端，所述第一電阻(Rl) 的另一端連接第一待測(cè)電容(C_up)的上端，所述第二電阻(R2)的另一端連接第一待測(cè)電 容(C—Up)的下端和第二待測(cè)電容(C—down)的上端，所述第三電阻(R3)的另一端連接所述第二待測(cè)電容(C_dovm)的下端，所述第一電阻(Rl)和所述第二電阻(R2)通過(guò)第八電 容(C8)連接電容數(shù)字轉(zhuǎn)換器(Gyro2)的3管腳，所述第一待測(cè)電容(C一up)的上端和所述 第二待測(cè)電容(C—down)的下端通過(guò)第十一電容(C11)連接所述電容數(shù)字轉(zhuǎn)換器(Gyro2) 的9管腳，所述第一待測(cè)電容(C_up)的上端通過(guò)第十電容(C10)連接所述電容數(shù)字轉(zhuǎn)換器 (Gyro2)的7管腳，所述第二待測(cè)電容(C一down)的下端通過(guò)第八電容(C8)連接所述電容 數(shù)字轉(zhuǎn)換器(Gyro2)的8管腳，所述電容數(shù)字轉(zhuǎn)換器(Gyro2)的1管腳、2管腳和16管腳 分別連接所述數(shù)字接口 (12HEADER)的6管腳、7管腳和8管腳，所述第一 5V電壓源芯片的 6管腳通過(guò)第六電容(C6)， 8管腳通過(guò)第七電容(C7)連接第4管腳并接地，6管腳連接所 述電容數(shù)字轉(zhuǎn)換器(Gyro2)的14管腳，所述電容數(shù)字轉(zhuǎn)換器(Gyro2)的13管腳接地。
專(zhuān)利摘要一種微機(jī)械傳感裝置電特性檢測(cè)分析系統(tǒng)，包括用于檢測(cè)相應(yīng)差分電容、上端電容、下端電容、寄生電容和可變電壓調(diào)整線(xiàn)性度以及溫度信息并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)輸出的前端檢測(cè)裝置，用于發(fā)送測(cè)試指令給所述前端檢測(cè)裝置，令所述前端檢測(cè)裝置檢測(cè)，將所述前端檢測(cè)裝置傳遞來(lái)的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理，并將結(jié)果存儲(chǔ)、顯示并發(fā)送出去的數(shù)據(jù)處理裝置和用于發(fā)送開(kāi)始指令到所述數(shù)據(jù)處理裝置，令所述數(shù)據(jù)處理裝置指示所述前端檢測(cè)裝置工作，接收所述數(shù)據(jù)處理裝置傳遞來(lái)的檢測(cè)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行處理，將最終處理結(jié)果進(jìn)行顯示并存儲(chǔ)的計(jì)算機(jī)裝置，從而提供一種電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，穩(wěn)定性高，獲取數(shù)據(jù)速度快，檢測(cè)精度高的微機(jī)械傳感裝置電特性檢測(cè)分析系統(tǒng)。
文檔編號(hào)G01D18/00GK201421339SQ20092010673
公開(kāi)日2010年3月10日 申請(qǐng)日期2009年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月7日
發(fā)明者李榮寬, 薛曉軍, 許秋玲, 慶 陳 申請(qǐng)人:北京匯眾恒電子技術(shù)有限公司