[發(fā)明專利]模擬浮動?xùn)艠O測斜儀

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710822771.2
• 申請日: 2017-09-13
• 公開（公告）號: CN107830844B
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: M·埃斯丘
• 申請（專利權(quán)）人: 德州儀器公司
• 主分類號: G01C9/18
• 分類號: G01C9/18;G01C25/00
• 代理公司: 北京律盟知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11287
• 代理人: 林斯凱

本發(fā)明涉及一種模擬浮動?xùn)艠OAFG測斜儀(102)，其中提供多個AFG傳感器(110(N))以檢測由容納于密封微溝道(104)中的導(dǎo)電液滴(118)在重力下沉降導(dǎo)致的放電的存在。與所述AFG傳感器(110(N))相關(guān)聯(lián)的多個傳感器端口電極(106(N)、108(N))沿著所述測斜儀(102)的彎曲密封微溝道(104)的長度放置于按對應(yīng)角度傾斜校準(zhǔn)的特定位置處。在測量期間在特定AFG傳感器端口(110(i))處檢測到的由于所述導(dǎo)電液滴(118)在重力下的移動導(dǎo)致的放電用于確定所測量的表面傾斜。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明一般來說涉及半導(dǎo)體傳感器及其制作方法的領(lǐng)域，且更特定來說(不具限制性)涉及一種模擬浮動?xùn)艠O測斜儀及其制作。

背景技術(shù)

測斜儀(inclinometer或clinometer)是一種用于測量物體或表面相對于重力的斜度(或傾斜)角度、仰角或俯角的儀器。通常取決于使用或應(yīng)用的領(lǐng)域，測斜儀也稱作傾斜儀、斜度計、梯度儀(gradient meter或gradiometer)、水平計或水平儀等等。盡管機械測斜儀早已眾所周知，但基于電子傳感器的測斜儀及相關(guān)儀器的領(lǐng)域是相對近期的，在所述領(lǐng)域中正不斷尋求性能及可靠性的改善。雖然已開發(fā)出使用基于微機電系統(tǒng)(MEMS)的組件(例如具有電極的檢驗質(zhì)量塊、彈簧及固定電極)的高級傾斜傳感器，但仍需要以具成本效益的方式提供更好性能(舉例來說，就優(yōu)越的傳感器零偏移及靈敏度、傳感器線性度、遲滯現(xiàn)象、可重復(fù)性及溫度漂移來說)的電子測斜儀。此外，進(jìn)一步需要準(zhǔn)許在無電力及/或低電力兩種條件下快速且準(zhǔn)確地測量傾斜借此實現(xiàn)在各種應(yīng)用中的部署的傾斜儀器。

隨著集成電路設(shè)計及半導(dǎo)體制作的不斷改進(jìn)，伴隨著也追求包含電子測斜儀的基于半導(dǎo)體的傳感器技術(shù)的改善。

發(fā)明內(nèi)容

下文呈現(xiàn)簡化發(fā)明內(nèi)容，以便提供對本發(fā)明的一或多個方面的基本理解。此發(fā)明內(nèi)容并非本發(fā)明的擴展性概述，且既不打算識別本發(fā)明的關(guān)鍵或緊要元件，也不打算劃定其范圍。而是，本發(fā)明內(nèi)容的主要目的為以簡化形式呈現(xiàn)本發(fā)明的一些概念作為稍后所呈現(xiàn)的更詳細(xì)描述的前言。

本發(fā)明的實施例廣泛地針對于一種模擬浮動?xùn)艠O(AFG)測斜儀及其制作，其中提供多個AFG傳感器以檢測由容納于密封微溝道中的導(dǎo)電液滴在重力下沉降導(dǎo)致的放電的存在。與所述AFG傳感器相關(guān)聯(lián)的多個傳感器端口電極沿著所述測斜儀的彎曲密封微溝道的長度放置于按對應(yīng)角度傾斜校準(zhǔn)的特定位置處。在一個實施方案中，在測量期間在特定AFG傳感器端口處檢測到的由于所述導(dǎo)電液滴在重力下的移動導(dǎo)致的放電用于確定所測量的表面傾斜。

在一個方面中，揭示測斜儀的實施例，其尤其包括半導(dǎo)體襯底及安置于所述半導(dǎo)體襯底上方的電介質(zhì)層，所述電介質(zhì)層界定容納導(dǎo)電液滴的密封弧形微溝道。接入端口電極設(shè)置于所述密封弧形微溝道中，其中所述接入端口電極中的每一者與在所述相應(yīng)接入端口電極的接近范圍內(nèi)的參考電極相關(guān)聯(lián)且沿著所述密封弧形微溝道的彎曲部分安置。在一個實施例中，所述接入端口電極以按角度傾斜分辨率校準(zhǔn)的弧長度彼此間隔開。所述測斜儀還包含形成于所述半導(dǎo)體襯底中的模擬浮動?xùn)艠O(AFG)裝置，其各自對應(yīng)于一或多個接入端口電極，其中所述AFG裝置中的每一者包括電耦合到所述對應(yīng)接入端口電極的第一導(dǎo)體及電耦合到與所述對應(yīng)接入端口電極相關(guān)聯(lián)的所述參考電極的第二導(dǎo)體。實例性測斜儀還可包括耦合到所述AFG裝置中的每一者的控制電路或以其它方式與所述控制電路相關(guān)聯(lián)，所述控制電路經(jīng)配置以進(jìn)行以下操作：(i)沿著插入有所述導(dǎo)電液滴的在所述對應(yīng)接入端口電極與所述相關(guān)聯(lián)參考電極之間的導(dǎo)電路徑檢測所述AFG裝置中的至少一者中的放電電流；及(ii)基于對所述AFG裝置中的所述至少一者的所述放電電流的所述檢測而確定角度傾斜測量。