一种电容式微加速度计偏置电压和标度因数自动标定方法.pdf

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1、62传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2013年第32卷第7期一种电容式微加速度计偏置电压和标度因数自动标定方法耿赛柳，徐大诚，郭述文(苏州大学微纳传感器研究中心，江苏苏州215100)摘要：电容式微加速度计的电学参数校准和标定产品制造过程中，通过对标度因数的定标过程能确保传感器输出的线性度。采用MS3110微小电容读取电路，根据其输出函数的要求，只要确定CC，C，3个电容值，通过(1，0，-1g)三点即能确定标度因数(sF)和偏置电压，这样就实

2、现了电容式微加速度计的标度因数自动标定。实验结果表明：通过多次自动定标，传感器标度因数的相对误差为0．79％。关键词：电容式微加速度计；标度因数；自动标定中图分类号：TP212．12文献标识码：A文章编号：1000-9787(2013)07-0062-02AnautomaticcalibrationmethodofcapacitivemicroaccelerometerbiasvoltageandscalefactorGENGSai—liu，XUDa—cheng，GUOShu—wen(Micro-Na

3、noSensorResearchCenter，SoochowUniversity，Suzhou215100，China)Abstract：Capacitivemicroaccelerometerelectricalparametercalibrationandcalibrationproductmanufacturingprocess，throughcalibrationprocessofscalefactorcanensurethelinearityofsensoroutput．UsingMS311

4、0tinycapacitancereadingcircuit，accordingtotherequirementsoftheoutputfunction，aslongasCl，C，C，threecapacitancevalueisdeterminedthroughthreepoints(1，0，一1g)candeterminescalefactor(SF)andbiasvoltage，SOthatautomaticcalibrationofscalefactorofcapacitivemicroacc

5、elerometerisrealized．Experimentalresultsshowthatthroughmultipleautomaticcalibration．relativeei'Torofsensorscalefactoris0．79％．Keywords：capacitivemicroaccelerometer；SCalefactor；automaticcalibration0引言电容式微加速度传感器一般采用差分电容输出，零偏电容式微加速度计已广泛应用于消费电子、汽车工业电压取决于差分电容

6、的对称性，而sF则与电容的变化量灵和航天领域。在不同领域的应用中，其测量精度、测量范敏度有关。由于微细加工工艺的误差不可避免地造成差分围、零偏稳定性等参数是决定性能的关键。国内外有大量电容的非对称性误差和灵敏度误差，这些误差需要通过外报道改善这些参数性能的文献引，测量范围这一性能指围电路的电容来校准。传统的方法是通过手工标定，然后标，可以通过标度因数的标定来确定。再外接电容来进行补偿。MS3110是一种数模混合电路内电容式微加速度计标度因数的标定，一般采用与置了1只传感器接口电路，含有2个卫星电容开关

7、阵列，MS3110配套的Ms3110DPC测试板或者是采用单片机搭一个用于差分电容进行补偿校准；另一个用于对传感器的建的测试系统]，手动调整MS3110片内EEPROM的值来sF进行校准标定。这2个电容开关阵列可以通过内置EE—实现传感器标度因数(SF)的标定。传统方法存在以下主PROM来进行控制调整。要问题：本文将介绍一种三点静态标定法，利用虚拟仪器作为1)扩展性差，满足不了加速度计多项性能指标的测控制单元和MS3110作为电容检测电路来实现加速度计sF试；的自动标定。实验结果表明：通过多次自动定标

8、，传感器2)受敏感元件安装误差和温度漂移困扰，从而影响sFsF的相对误差为0．79％。标定精度；1三点静态标定法3)传统标定都为手动，操作复杂、精度不高，而且增加在正常工作温度-40-80℃范围内，MS3110输出电压生产成本，不适应于批量生产。在0．5--4V之间，可以读取低至4．0aF／Hz的电容变化，收稿日期：2013-01—17第7期耿赛柳，等：一种电容式微加速度计偏置电压和标度因数自动标定方法63它既可以测量单电容的变化，也可以测量差动电容的变