[發明專利]一種用于電容式微機械加速度計的溫度補償裝置

有效

• 申請號: 201010182499.4
• 申請日: 2010-05-25
• 公開（公告）號: CN101858930A
• 公開（公告）日: 2010-10-13
• 發明（設計）人: 張霞;胡世昌;朱輝杰;金仲和
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01P15/125
• 分類號: G01P15/125
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 陳昱彤

技術領域

本發明涉及微弱信號檢測領域，尤其涉及對電容式微機械加速度計的溫度特性進行改善的溫度補償裝置。

背景技術

現有技術中的電容式微機械加速度計與其溫度補償裝置的連接關系示意圖如圖1所示，系統由電容式微機械加速度傳感器、模擬式處理電路和溫度補償裝置組成。圖1中，電容式微機械加速度計與其溫度補償裝置的具體連接關系為：高頻載波發生器的輸出端與帶通濾波器的輸入端和移相器的輸入端分別相連，帶通濾波器的輸出端與電容式微機械加速度傳感器相連，電容式微機械加速度傳感器的兩個輸出端分別與第一電荷放大器和第二電荷放大器的輸入端相連，兩個電荷放大器的輸出端分別與儀表放大器的兩個信號輸入端相連，儀表放大器的輸出端和移相器的輸出端分別與第一相干解調器的兩個信號輸入端相連，第一相干解調器的輸出端與第一低通濾波器的輸入端相連，第一低通濾波器輸出模擬直流電壓，該直流電壓與輸入加速度的值成正比關系，溫度傳感器固定在電容式微機械加速度傳感器上，溫度傳感器的輸出端與第一放大器的輸入端相連，第一低通濾波器的輸出端與第二放大器的輸入端相連，第一放大器和第二放大器的輸出端分別與加法器的兩個輸入端相連，加法器輸出補償后的電壓信號。

現有的電容式微機械加速度計的溫度補償裝置主要包括溫度傳感器、第一放大器、第二放大器和加法器。其中溫度傳感器可以是熱敏電阻，也可以是Analog?devices公司生產的集成溫度傳感器AD590?，F有的溫度補償裝置若要實現溫度補償的功能，需要精確測量所使用的熱敏電阻的電阻值與溫度之間的函數關系或集成溫度傳感器的輸出電壓與溫度之間的函數關系，以及電容式微機械加速度計中第一低通濾波器的輸出電壓與溫度之間的函數關系，在此基礎上構建溫度補償模型，設置第一放大器和第二放大器的增益，從而實現溫度補償的功能。溫度傳感器增加了系統硬件的復雜性。熱敏電阻和集成溫度傳感器在測量溫度時其自身會引入一定的測量誤差，同時由于電容式微機械加速度傳感器的尺寸在毫米量級，而將其封裝起來的金屬管殼的尺寸在厘米量級，因此在金屬管殼內部存在一定的溫度梯度。而溫度補償裝置中的溫度傳感器置于加速度傳感器金屬管殼的外表面，因此溫度傳感器所測量得到的溫度不能夠準確的反映電容式微機械加速度傳感器的真實溫度，即溫度的測量值存在一定的誤差。因此，現有的溫度補償裝置無法達到較高的補償精度。

發明內容

本發明的目的是提供一種新的用于電容式微機械加速度計的溫度補償裝置。

為實現上述目的，本發明所采取的技術方案是：該用于電容式微機械加速度計的溫度補償裝置主要包括相干解調器、低通濾波器和溫度補償電路，所述相干解調器的輸出端與低通濾波器的輸入端相連，低通濾波器的輸出端與溫度補償電路的輸入端相連。

進一步地，本發明所述溫度補償電路為數字式溫度補償電路，該數字式溫度補償電路包括第一模/數轉換器、第二模/數轉換器、FPGA算法補償器和數/模轉換器，第一模/數轉換器和第二模/數轉換器的輸出端分別與FPGA算法補償器的輸入端連接，FPGA算法補償器的輸出端與數/模轉換器的輸入端連接。

進一步地，本發明所述溫度補償電路為模擬式溫度補償電路，該模擬式溫度補償電路包括第一放大器、第二放大器和加法器，所述第一放大器和第二放大器的輸出端分別與加法器的輸入端連接。

本發明與現有技術相比具有的有益效果是：

1)本發明利用電容式微機械加速度傳感器的內部電容隨溫度的變化作為加速度計輸出信號的補償參考信號，因此不需要熱敏電阻或集成溫度傳感器來測量加速度傳感器的溫度，簡化了溫度補償裝置的結構，并降低了成本。

2)本發明由于不需要熱敏電阻或集成溫度傳感器，因此排除了溫度測量誤差對補償精度的影響，提高了溫度補償精度。

3)本發明的溫度補償裝置由于不需要在電容式微機械加速度傳感器上安裝使用溫度傳感器，避免了加速度傳感器的金屬管殼內因存在溫度梯度而造成的溫度測量誤差，進一步提高了溫度補償精度。

附圖說明

圖1是現有技術中的電容式微機械加速度計與其溫度補償裝置的連接關系示意圖。

圖2是一種常見的電容式微機械加速度計與本發明溫度補償裝置的連接關系圖。

圖3是本發明數字式溫度補償電路的內部連接關系圖。

圖4是本發明模擬式溫度補償電路的內部連接關系圖。

具體實施方式