[发明专利]电容式MEMS加速度计机械梁刚度测量方法、装置和系统

权利要求书

1.一种电容式MEMS加速度计机械梁刚度测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

在加速度计的上极板和下极板接地的情况下，向所述加速度计的惯性质量块施加预载电压；所述预载电压包括第一预载电压和第二预载电压；

在所述加速度计受到的加速度发生变化时，获取所述加速度计在所述第一预载电压下输出的第一电压变化量，以及在所述加速度计受到的加速度发生变化时，获取所述加速度计在所述第二预载电压下输出的第二电压变化量；所述第一电压变化量为在所述第一预载电压下，所述加速度计受到的加速度从第一加速度变换至第二加速度时输出的电压变化量；所述第二电压变化量为在所述第二预载电压下，所述加速度计受到的加速度从所述第一加速度变换至所述第二加速度时输出的电压变化量；

根据所述第一预载电压的第一静电负刚度、所述第二预载电压的第二静电负刚度、所述第一电压变化量和所述第二电压变化量，得到所述加速度计的机械梁刚度；所述第一静电负刚度为所述加速度计在所述第一预载电压下的机械梁刚度等效减小量；所述第二静电负刚度为所述加速度计在所述第二预载电压下的机械梁刚度等效减小量。

2.根据权利要求1所述的电容式MEMS加速度计机械梁刚度测量方法，其特征在于，向加速度计施加预载电压的步骤中：

在所述加速度计的上极板和下极板接地时，向所述加速度计施加所述预载电压。

3.根据权利要求1所述的电容式MEMS加速度计机械梁刚度测量方法，其特征在于，在所述加速度计受到的加速度发生变化时，获取所述加速度计在所述第一预载电压下输出的第一电压变化量，以及在所述加速度计受到的加速度发生变化时，获取所述加速度计在所述第二预载电压下输出的第二电压变化量的步骤中：

在所述加速度计受到的加速度从零加速度变化至一个重力加速度时，获取所述加速度计在所述第一预载电压下输出的所述第一电压变化量；以及在所述加速度计受到的加速度从零加速度变化至一个重力加速度时，获取所述加速度计在所述第二预载电压下输出的所述第二电压变化量。

4.根据权利要求1至3任意一项所述的电容式MEMS加速度计机械梁刚度测量方法，其特征在于，根据所述第一预载电压的第一静电负刚度、所述第二预载电压的第二静电负刚度、所述第一电压变化量和所述第二电压变化量，得到所述加速度计的机械梁刚度的步骤中，基于以下公式获取所述机械梁刚度：

其中，k表示所述机械梁刚度；k_e1表示所述第一静电负刚度；k_e2表示所述第二静电负刚度；ΔV₁表示所述第一电压变化量；ΔV₂表示所述第二电压变化量。

5.根据权利要求1至3任意一项所述的电容式MEMS加速度计机械梁刚度测量方法，其特征在于，根据所述第一预载电压的第一静电负刚度、所述第二预载电压的第二静电负刚度、所述第一电压变化量和所述第二电压变化量，得到所述加速度计的机械梁刚度的步骤之前，基于以下公式获取所述第一静电负刚度：

其中，k_e1表示所述第一静电负刚度；ε_r表示相对介电常数；ε₀表示绝对介电常数；A表示所述加速度计的上极板与下极板的交叠面积；V_ref1表示所述第一预载电压；d ₀表示所述加速度计的极板间距；

基于以下公式获取所述第二静电负刚度：

其中，k_e2表示所述第二静电负刚度；ε_r表示相对介电常数；ε₀表示绝对介电常数；A表示所述加速度计的上极板与下极板的交叠面积；V_ref2表示所述第二预载电压；d ₀表示所述加速度计的极板间距。