[实用新型]检测微电子机械系统加速度传感器芯片的特性的系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及传感器检测领域，特别是涉及检测微电子机械系统加速度传感器芯片的特性的系统。

背景技术

微电子机械系统（MEMS，Micro Electro Mechanical System）加速度传感器芯片是一种通过微加工工艺在硅片上加工成形的惯性测量元件。MEMS加速度传感器芯片可以分为以下几类：压阻式、压电式、谐振式、热电偶式和电容式。

通常，在设计完成一个MEMS加速度传感器芯片后，还需要进一步对该MEMS加速度传感器芯片的特性进行检测，以确定该MEMS加速度传感器芯片是否符合设计要求。一般情况下，是通过对该MEMS加速度传感器芯片的谐振频率、阻尼比和品质因数进行检测，来确定该MEMS加速度传感器芯片是否符合设计要求。如果该MEMS加速度传感器芯片的谐振频率检测值、阻尼比检测值和品质因数检测值与相应的谐振频率理论设计值、阻尼比理论设计值和品质因数理论设计值之间的差值在合理的误差范围内，即确定该MEMS加速度传感器芯片符合设计要求。否则，即可确定该MEMS加速度传感器芯片不符合设计要求。

但是，在实现本实用新型的过程中，本实用新型的发明人发现其它检测方法中至少存在如下问题：对该MEMS加速度传感器芯片的谐振频率、阻尼比和品质因数的检测是建立在假定该MEMS加速度传感器芯片的结构不存在任何问题（即，该MEMS加速度传感器芯片为只有两个极点的欠阻尼二阶线性系统）的前提下，而当该MEMS加速度传感器芯片的结构存在问题时，例如，结构不理想或者不正确，而通过对该MEMS加速度传感器芯片的谐振频率、阻尼比和品质因数进行检测并不会发现结构上的问题，从而导致对MEMS加速度传感器芯片特性的检测不全面，影响了特性检测的准确性。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型实施例提供了检测微电子机械系统加速度传感器芯片的特性的系统，以确定微电子机械系统加速度传感器芯片的结构是否出现问题，根据所述MEMS加速度传感器芯片的开环频率特性测试数据，计算得到所述MEMS加速度传感器芯片的开环传递函数的极点和零点值，确定MEMS加速度传感器芯片的开环传递函数，判定MEMS加速度传感器芯片是否满足误差允许范围，并可指导优化MEMS加速度传感器的闭环控制系统。

本实用新型实施例公开了如下技术方案：

一种检测微电子机械系统加速度传感器芯片的特性的系统，包括：信号采集装置和特性检测与控制装置；其中，所述信号采集装置包括振动台、振动传感器、被检测的MEMS加速度传感器芯片和检测电路，所述振动台分别与所述振动传感器和所述被检测的MEMS加速度传感器芯片刚性连接；

所述振动台，用于在不同频率的激励信号的作用下，产生不同频率的振动；

所述振动传感器，用于采集所述振动台的振动变化量，将所述振动变化量转换为电压信号，并将所述电压信号作为输入信号输出给所述特性检测与控制装置；

所述被检测的MEMS加速度传感器芯片，用于测量所述振动台的振动加速度，并将所述振动加速度转换为电容变化量；

所述检测电路，用于将所述电容变化量转换为电压信号，并将所述电压信号作为输出信号输出给所述特性检测与控制装置；

所述特性检测与控制装置，用于根据被检测的MEMS加速度传感器芯片在不同振动频率下的输入信号和输出信号，拟合所述被检测的MEMS加速度传感器芯片的开环频率特性，将所述被检测的MEMS加速度传感器芯片的开环频率特性与理想状态下的MEMS加速度传感器芯片的开环频率特性进行比较，确定所述被检测的MEMS加速度传感器芯片的结构是否存在问题。

优选的，所述信号采集装置还包括第一开关、第二开关、第三开关和第四开关，其中，

所述第一开关的一端接所述被检测的MEMS加速度传感器芯片的上固定电极，另一端接正向驱动电压；

所述第二开关的一端接所述被检测的MEMS加速度传感器芯片的上固定电极，另一端接地；

所述第三开关的一端接所述被检测的MEMS加速度传感器芯片的下固定电极，另一端接负向驱动电压；

所述第四开关的一端接所述被检测的MEMS加速度传感器芯片的下固定电极，另一端接地；

所述第一开关和第三开关的开关状态由第一时钟信号驱动；

所述第二开关和第四开关的开关状态由第二时钟信号驱动；

所述第一时钟信号和第二时钟信号互补。

优选的，所述第一时钟信号的工作占空比为1/16。