[发明专利]自测信号和线性加速度信号的实时隔离

说明书

MEMS加速度计包括响应于感测到的线性加速度而同相移动的检验质块。自测驱动电路系统将异相移动赋予到检验质块上。将检验质块的响应于线性加速度和自测移动的运动感测为公共感测电极上的感测信号。处理电路系统提取出与由线性加速度引起的同相移动对应的线性加速度信号和与由自测驱动信号引起的异相移动对应的自测信号。

背景技术

诸如智能手机、智能手表、平板电脑、汽车、空中无人机、电器、飞行器、锻炼辅助装置和游戏控制器之类的许多物品在其运行期间使用传感器(例如，运动传感器、压力传感器、温度传感器等)。在商业应用中，诸如加速度计和陀螺仪之类的微机电(MEMS)传感器捕获复杂的移动并确定方位或方向。例如，智能手机被配备有加速度计和陀螺仪，以了解智能手机的移动、补充依赖全球定位系统(GPS)信息的导航系统、以及执行许多其他功能。可穿戴装置和物联网(IoT)装置不断地测量人、动物或电子装置的移动和其他特性。在另一示例中，无人机和飞行器基于陀螺仪测量(例如，横滚、纵摇和偏航)来确定方位，以及所有类型的车辆实施辅助驾驶以改善安全性(例如，识别打滑或翻滚情况)。

诸如MEMS加速度计之类的MEMS传感器表现出某些灵敏度，当不加以有效地解决时，这些灵敏度劣化感测运行的质量，并且随着时间的推移更是如此。制造公差、机械产品磨损和运行电子漂移导致不精确的感应检测。在传感器制造以及安装在最终使用产品内期间，传感器可能遭受引起灵敏度误差效应的产品应力和变形。例如，诸如加速度计之类的基于电容的MEMS传感器可能遭受随着时间的推移的感测电路增益变化和感测电容器间隙变化。为了防止这些问题，制造商试图补偿与理想的或设计的灵敏度的偏差。例如，制造自测程序，通过向传感器施加惯性力或向传感器检验质块施加静电力并测量违背预期结果的响应传感器行为来模拟真实世界运行。然后制造商有机会来调整灵敏度偏差。

在一些情况下，通过实时监测来测试加速度计产品的不希望的灵敏度变化。实时监测MEMS加速度计灵敏度变化的方式之一是通过施加被设计为引起MEMS加速度计的检验质块部件相对于感测电极的预期物理移动的自测信号，以及测量检验质块加速度响应。自测程序尝试模拟响应于加速度的移动。

发明内容

一种微机电(MEMS)加速度计，包括第一检验质块、第二检验质块、第一电极和第二电极。第一电极被定位成与第一检验质块相邻以感测第一检验质块的响应于沿第一轴的线性加速度而沿第一轴的移动。第二电极被定位成与第二检验质块相邻以感测第二检验质块的沿第一轴的移动。第一检验质块和第二检验质块响应于沿第一轴的线性加速度而沿第一轴同相移动。自测驱动电路系统耦合到第一检验质块和第二检验质块。自测驱动电路系统被配置为使第一检验质块和第二检验质块沿第一轴异相移动。处理电路系统耦合到第一电极和第二电极且被配置为接收感测信号并从感测信号中提取与检验质块的异相移动对应的自测信号和与检验质块的同相移动对应的线性加速度信号。

一种自测微机电(MEMS)加速度计的方法，包括将处于第一极性的自测驱动信号施加到第一检验质块，和将处于第二极性的自测驱动信号施加到第二检验质块。自测驱动信号的第一极性与自测驱动信号的第二极性相反。将第一极性的自测驱动信号施加到第一检验质块和将第二极性的自测驱动信号施加到第二检验质块引起第一检验质块和第二检验质块沿第一轴异相移动。该方法还包括检测包括线性加速度信号和自测感测信号的感测信号。线性加速度信号对应于第一检验质块和第二检验质块的同相移动，而自测感测信号对应于第一检验质块和第二检验质块的异相移动。从感测信号中提取自测感测信号和线性加速度信号。

附图说明

在结合附图考虑以下详细描述后，本公开的上述和其他特征、其性质和各种优点将更加清楚，其中：

图1描绘了根据本公开的至少一些实施例的示例性运动感测系统；

图2描绘了根据本公开的至少一些实施例的平面外MEMS加速度计的检验质块的示例性移动；

图3A-图3D描绘了根据本公开的至少一些实施例的用于平面内MEMS加速度计的示例性MEMS加速度计检验质块配置；