[發明專利]一種電荷平衡式微加速度計表頭差分電容檢測方法及其裝置

無效

• 申請號: 201310549735.5
• 申請日: 2013-11-08
• 公開（公告）號: CN103558417A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發明（設計）人: 杜連明;何曉平;施志貴;李寅鑫
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院電子工程研究所
• 主分類號: G01P15/125
• 分類號: G01P15/125;G01R27/26
• 代理公司: 中國工程物理研究院專利中心 51210
• 代理人: 翟長明;韓志英

1.一種電荷平衡式微加速度計表頭差分電容檢測方法，其特征在于依次包括如下步驟：

1）在電容式微加速度計表頭兩固定極板分別施加相位互補、幅度具有動態調整特性的交流信號耦合至活動電極板；

2）檢測中間電極交流電荷，經解調輸出后得到表頭極板的電容差信息，形成相應電荷檢測輸出信號；

3）對步驟2）的電荷檢測輸出信號進行反饋控制；

4）對步驟3）的輸出反饋至調幅模塊，即反饋電壓與電壓基準求和調制，以改變施加在固定電極的交流信號幅度，當步驟3）的增益趨于無窮大時，兩固定電極板耦合至活動電極板電荷自動對消，活動極板交流電荷趨于零；

5）當外界加速度使活動極板產生相對位置變化時，檢測輸出重新調整固定電極交流幅度，形成電荷再平衡，檢測輸出正比于表頭差分電容對中電容差與電容和的比值。

2.一種電荷平衡式微加速度計表頭差分電容檢測裝置，其特征在于，所述的裝置包含用于檢測微加速度計表頭（1）活動極板（12）電荷的電荷檢測單元（2）、反饋控制單元（3）和幅度調制單元（4）；所述的反饋控制單元（3）將電荷檢測單元（2）輸出進行比例積分控制（31），比例積分控制（31）輸出作為加速度表的輸出，同時該輸出經增益控制單元（32）后接入幅度調制單元（4），幅度調制器A（41）利用時鐘CLK、正電壓基準Vref和反饋電壓Vf生成調幅信號V1并與微加速度計表頭（1）固定極板A（11）相連，幅度調制器B（42）利用時鐘CLK、負電壓基準-Vref和反饋電壓Vf生成調幅信號V2并與微加速度計表頭（1）固定極板B（13）相連；當微加速度計表頭（1）活動極板（12）受慣性力作用時，產生相對位移，幅度調制器A（41）輸出交流信號V1和幅度調制器B（42）輸出交流信號V1都產生變化，幅度的變化量與活動極板（12）相對位移量呈線性關系。

3.根據權利要求2所述的檢測裝置，其特征在于，所述幅度調制器A（41）輸出交流信號V1與幅度調制器B（42）輸出交流信號V1二者相位相差180°，幅度變化趨勢相反，幅度變化量相等，使固定極板A（11）和固定極板B（13）與活動極板（12）的電信號耦合量抵消，活動極板（12）電荷趨于零。

4.根據權利要求2所述的檢測裝置，其特征在于，在所述的比例積分控制（31）與幅度調制單元（4）之間串接分壓電阻網絡（32），用以調整檢測輸出刻度因子。

5.根據權利要求2所述的檢測裝置，其特征在于，所述的幅度調制單元（4）用以下述單元替代：兩個幅度調制器輸入為同一電壓基準，反饋電壓輸入至模擬開關A（71），反饋電壓經反相后輸入至模擬開關B（74）。

6.根據權利要求2所述的檢測裝置，其特征在于，所述的幅度調制單元（4）中的幅度調制器A（41）或幅度調制器B（42）由固定幅度激勵信號（81）替代其中之一。