三軸mems加速度計(jì)信號(hào)處理電路的串?dāng)_評價(jià)方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種三軸MEMS加速度計(jì)信號(hào)處理電路的串?dāng)_評價(jià)方法，為：（1）內(nèi)部調(diào)整：調(diào)整信號(hào)處理電路中的參數(shù)而改變其工作狀態(tài)，使得對應(yīng)于三軸MEMS加速度計(jì)的每個(gè)軸的工作數(shù)據(jù)一致；（2）外部調(diào)節(jié)：調(diào)節(jié)三個(gè)軸各自的輸入，使其中兩個(gè)軸的輸出電壓達(dá)到一穩(wěn)定值；再調(diào)節(jié)第三軸的輸入使其輸出電壓改變，第三軸的輸出電壓每改變同一刻度值時(shí)，監(jiān)測另外兩軸的輸出電壓的變化量，該變化量即為串?dāng)_；重復(fù)上述過程分別評價(jià)三軸中每個(gè)軸對其他兩軸的串?dāng)_。本方法可在測試三軸加速度計(jì)信號(hào)處理電路性能參數(shù)時(shí)，量化電路串?dāng)_程度，保證電路測試的有效性，且節(jié)約成本，對提高測試的可靠性具有重要的意義，可廣泛推廣。
【專利說明】三軸MEMS加速度計(jì)信號(hào)處理電路的串?dāng)_評價(jià)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種對三軸MEMS加速度計(jì)的信號(hào)處理電路進(jìn)行串?dāng)_評價(jià)的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]微機(jī)械加速度傳感器作為一種重要的慣性傳感器以其具有體積小、重量輕、功耗小、易集成等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛地運(yùn)用在慣性導(dǎo)航、消費(fèi)電子、汽車電子和地質(zhì)勘探等各個(gè)領(lǐng)域.其中最成熟的用在了消費(fèi)電子和汽車電子領(lǐng)域上，這也是商用加速度計(jì)的主要市場。
[0003]電容式微機(jī)械加速度傳感器具有分辨率高、動(dòng)態(tài)范圍大、溫度特性好等優(yōu)點(diǎn)，從而得到了廣泛的應(yīng)用。電容式微機(jī)械加速度系統(tǒng)由加速度敏感元件和信號(hào)處理電路組成，因此信號(hào)處理電路的性能直接影響了電容式微機(jī)械加速度系統(tǒng)的整體性能，提高信號(hào)處理電路的性能是電容式微機(jī)械加速度系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)。
[0004]信號(hào)處理電路的工作原理是通過電荷放大器將前端由傳感器感知外界物理量變化引起的電容的變化值轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，并將此電壓信號(hào)進(jìn)過一定頻率的載波信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，然后通過整流器和低通濾波器整流解調(diào)濾除載波信號(hào)，最后按照一定的放大倍數(shù)將電荷放大器輸出的電壓值放大輸出。
[0005]電路主要由存儲(chǔ)器及其控制電路、振蕩器電路、基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路、偏置電流產(chǎn)生電路及三路單軸開環(huán)信號(hào)處理電路等構(gòu)成。其中，振蕩器、基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路、偏置電流產(chǎn)生電路和存儲(chǔ)器及其控制電路為共用部分，三路單軸開環(huán)信號(hào)處理電路分別獨(dú)立處理X軸、Y軸、Z軸的敏感輸入信號(hào)，使得三個(gè)軸之間無法避免的會(huì)引起一定程度的串?dāng)_。輸入是采用差分式電容輸入，目前市面上的可調(diào)電容器器均沒有刻度，無法準(zhǔn)確量化輸入電容的變化量，國內(nèi)針對三軸加速度計(jì)信號(hào)處理電路的串?dāng)_程度量化測試存在空白。實(shí)際應(yīng)用中都是通過帶結(jié)構(gòu)測試，通過多角度輪換測試，反復(fù)驗(yàn)證才能初步判斷串?dāng)_情況，并不能反映具體的串?dāng)_程度，存在局限性，并且測試方法復(fù)雜，耗時(shí)耗力。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種不增加硬件結(jié)構(gòu)而能夠有效評價(jià)三軸之間串?dāng)_程度，從而提高三軸MEMS加速度計(jì)精度的三軸MEMS加速度計(jì)信號(hào)處理電路的串?dāng)_評價(jià)方法。
[0007]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
一種三軸MEMS加速度計(jì)信號(hào)處理電路的串?dāng)_評價(jià)方法，為:(1)內(nèi)部調(diào)整:調(diào)整信號(hào)處理電路中的參數(shù)而改變其工作狀態(tài)，使得對應(yīng)于三軸MEMS加速度計(jì)的每個(gè)軸的工作數(shù)據(jù)一致；(2)外部調(diào)節(jié):調(diào)節(jié)三個(gè)軸各自的輸入，使其中兩個(gè)軸的輸出電壓達(dá)到一穩(wěn)定值；再調(diào)節(jié)第三軸的輸入使其輸出電壓改變，所述的第三軸的輸出電壓每改變同一刻度值時(shí)，監(jiān)測另外兩軸的輸出電壓的變化量，該變化量即為串?dāng)_；重復(fù)上述過程分別評價(jià)三軸中每個(gè)軸對其他兩軸的串?dāng)_。
[0008]所述的每個(gè)軸的工作數(shù)據(jù)包括失調(diào)電容補(bǔ)償、驅(qū)動(dòng)電壓幅度、最后增益放大倍數(shù)。
[0009]每個(gè)軸的輸入具有兩個(gè)可調(diào)電容器；通過調(diào)節(jié)所述的可調(diào)電容器而調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)每個(gè)軸的差分輸入電容。
[0010]由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn):本方法可在測試三軸加速度計(jì)信號(hào)處理電路性能參數(shù)時(shí)，量化電路串?dāng)_程度，保證電路測試的有效性，且節(jié)約成本，對提高測試的可靠性具有重要的意義可廣泛推廣。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]附圖1為三軸MEMS加速度計(jì)信號(hào)處理電路的測試原理圖。

【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
[0013]實(shí)施例一:本發(fā)明提出一種三軸MEMS加速度計(jì)信號(hào)處理電路串?dāng)_的評價(jià)方法，其不增加信號(hào)處理電路的硬件結(jié)構(gòu)，并能夠有效評價(jià)三軸之間串?dāng)_的程度。三軸加速度計(jì)信號(hào)處理電路的串?dāng)_直接影響到加速度計(jì)的精度，使用此方法可以有效評價(jià)軸間的串?dāng)_程度，大大提高測試可靠性。
[0014]該方法由內(nèi)部調(diào)整和外部調(diào)節(jié)兩種方式相結(jié)合來實(shí)現(xiàn)的。
[0015](I)內(nèi)部調(diào)整:內(nèi)部調(diào)整是指通過軟件對電路的EEPROM燒寫指令，來改變電路工作狀態(tài)。具體的，通過調(diào)整信號(hào)處理電路中的參數(shù)(包括失調(diào)電容補(bǔ)償、驅(qū)動(dòng)電壓幅度、最后增益放大倍數(shù)等)而改變信號(hào)處理電路的工作狀態(tài)，使得對應(yīng)于三軸MEMS加速度計(jì)的每個(gè)軸的工作數(shù)據(jù)一致。
[0016](2)外部調(diào)節(jié):外部調(diào)節(jié)是指通過調(diào)節(jié)可調(diào)電容器器來對差分輸入電容進(jìn)行調(diào)節(jié)而改變輸出。具體的，如附圖1所示，調(diào)節(jié)三個(gè)軸各自的輸入，每個(gè)軸的輸入具有兩個(gè)可調(diào)電容器CSl和CS2，利用三軸各自輸入端的可調(diào)電容器器CSl和CS2，進(jìn)行差分輸入電容調(diào)節(jié)，即通過調(diào)節(jié)可調(diào)電容器而調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)每個(gè)軸的差分輸入電容，使其中兩個(gè)軸的開環(huán)輸出電壓達(dá)到一穩(wěn)定值；再調(diào)節(jié)第三軸的差分輸入電容器輸入而使其輸出電壓改變，第三軸的輸出電壓每改變同一刻度值時(shí)，監(jiān)測另外兩軸的輸出電壓的變化量，該變化量即為第三軸對另外兩軸的串?dāng)_。重復(fù)上述過程分別評價(jià)三軸中每個(gè)軸對其他兩軸的串?dāng)_。
[0017]加速度計(jì)信號(hào)處理電路的可靠性對加速度計(jì)整體工作效能的發(fā)揮起著至關(guān)重要的作用，在對信號(hào)處理電路的測試過程中必須重視其可靠性。本方法在電容式微機(jī)械加速度傳感器結(jié)構(gòu)的理論基礎(chǔ)上，在測試三軸加速度計(jì)信號(hào)處理電路過程中提出了一種新測試方法——通過固定兩軸的輸出量，量化調(diào)節(jié)第三軸的輸出來評價(jià)每軸對其他兩軸的串?dāng)_程度。通過這種方法，可在測試三軸加速度計(jì)信號(hào)處理電路性能參數(shù)時(shí)，量化電路串?dāng)_程度，保證電路測試的有效性，對提高測試的可靠性具有重要的意義。
[0018]該方法針對目前三軸加速度計(jì)信號(hào)處理電路的串?dāng)_測試情況，從根本上解決了串?dāng)_程度測試的局限性，同時(shí)設(shè)計(jì)不用增加硬件開銷，節(jié)約成本，可廣泛推廣。本發(fā)明使得三軸加速度計(jì)信號(hào)處理電路的測試向高可靠性、通用性等方面向前邁進(jìn)了一步。
[0019]上述實(shí)施例只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本發(fā)明精神實(shí)質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種三軸MEMS加速度計(jì)信號(hào)處理電路的串?dāng)_評價(jià)方法，其特征在于:該方法為:Cl)內(nèi)部調(diào)整:調(diào)整信號(hào)處理電路中的參數(shù)而改變其工作狀態(tài)，使得對應(yīng)于三軸MEMS加速度計(jì)的每個(gè)軸的工作數(shù)據(jù)一致；(2)外部調(diào)節(jié):調(diào)節(jié)三個(gè)軸各自的輸入，使其中兩個(gè)軸的輸出電壓達(dá)到一穩(wěn)定值；再調(diào)節(jié)第三軸的輸入使其輸出電壓改變，所述的第三軸的輸出電壓每改變同一刻度值時(shí)，監(jiān)測另外兩軸的輸出電壓的變化量，該變化量即為串?dāng)_；重復(fù)上述過程分別評價(jià)三軸中每個(gè)軸對其他兩軸的串?dāng)_。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三軸MEMS加速度計(jì)信號(hào)處理電路的串?dāng)_評價(jià)方法，其特征在于:所述的每個(gè)軸的工作數(shù)據(jù)包括失調(diào)電容補(bǔ)償、驅(qū)動(dòng)電壓幅度、最后增益放大倍數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三軸MEMS加速度計(jì)信號(hào)處理電路的串?dāng)_評價(jià)方法，其特征在于:每個(gè)軸的輸入具有兩個(gè)可調(diào)電容器；通過調(diào)節(jié)所述的可調(diào)電容器而調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)每個(gè)軸的差分輸入電容。
【文檔編號(hào)】G01R31/28GK104316862SQ201410554076
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年10月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月17日
【發(fā)明者】張紫乾, 賀克軍, 龍善麗, 白濤, 吳慧, 王麗 申請人:中國兵器工業(yè)集團(tuán)第二一四研究所蘇州研發(fā)中心