一种MEMS加速度传感器芯片的检测方法及装置制造方法及图纸

本说明书实施例公开了一种MEMS加速度传感器芯片的检测方法及装置,属于传感器检测技术领域。方法包括：基于预设直流电压使所述MEMS加速度传感器芯片中的质量块发生位移，产生电压输出，通过预设数据采集条件，采集输出电压获得第一采集信号；过滤第一采集信号中的直流电平分量，获得第二采集信号；若第二采集信号为阻尼衰减振荡信号，则根据第二采集信号及品质因子计算方式，计算出MEMS加速度传感器芯片的品质因子计算值；将品质因子计算值与MEMS加速度传感器芯片的品质因子预计值对比，获得对比结果，以基于对比结果，实现对MEMS加速度传感器芯片的检测。速度传感器芯片的检测。速度传感器芯片的检测。

【技术实现步骤摘要】
一种MEMS加速度传感器芯片的检测方法及装置


[0001]本说明书涉及传感器检测
，尤其涉及一种MEMS加速度传感器芯片的检测方法及装置。

技术介绍

[0002]微机电系统(Micro Electro Mechanical Systems，MEMS)，利用微纳米加工技术，在硅片上实现微型机械结构，可用于压力、加速度、角速度等物理量的感知。MEMS因其微型化、可集成、成本低、功耗低等优点广泛应用在消费电子、汽车电子、生物医疗等领域，MEMS加速度传感器便是其中一种。在MEMS加速度传感器设计完成后，对加速度传感器芯片性能的检测是保证其正常使用的一个重要环节。
[0003]MEMS加速度传感器的品质因数值的大小，会直接影响MEMS加速度传感器的机械热噪声水平，是MEMS加速度传感器噪声水平的重要影响因素。目前使用的基于开环频率特性进行检测的方法无法对高品质因子MEMS传感器芯片进行检测。
[0004]因此需要一种可以检测高品质因子MEMS加速度传感器芯片品质因子的方法。

技术实现思路

[0005]本说明书一个或多个实施例提供了一种MEMS加速度传感器芯片的检测方法，用于解决现有的无法对高品质因子MEMS加速度传感器进行检测的技术问题，提高了MEMS加速度传感器芯片的检测精度。
[0006]本说明书一个或多个实施例采用下述技术方案：
[0007]本说明书一个或多个实施例提供一种MEMS加速度传感器芯片的检测方法，包括：
[0008]将预设直流电压施加在MEMS加速度传感器芯片中的质量块上，以使所述质量块移向所述MEMS加速度传感器芯片中的上极板或下极板；
[0009]将所述直流电压关闭，以使所述质量块在所述上极板与所述下极板间振荡，以使使所述质量块与所述上极板间或所述质量块与所述下极板间的电容发生变化，并基于与所述MEMS加速度传感器芯片相连接的检测电路，将所述电容变化转换为输出信号；
[0010]通过预设数据采集方式，采集所述输出信号，获得第一采集信号；
[0011]过滤所述第一采集信号中的直流电平分量，获得第二采集信号；
[0012]若所述第二采集信号为阻尼衰减振荡信号，则根据所述第二采集信号以及所述MEMS加速度传感器芯片的品质因子计算方式，确定所述MEMS加速度传感器芯片的品质因子计算值；
[0013]将所述品质因子计算值与所述MEMS加速度传感器芯片的品质因子预计值对比，获得对比结果，以基于所述对比结果，实现对所述MEMS加速度传感器芯片的检测。
[0014]在本说明书一个或多个实施例中，所述过滤所述第一采集信号中的直流电平分量，获得第二采集信号之前，所述方法还包括：
[0015]将所述MEMS加速度传感器芯片置于无外力的平衡状态，以采集所述信号采集装置
以及所述MEMS加速度传感器芯片对应的检测电路中的偏置电压，获得多个电压值；
[0016]对所述多个电压值进行均值运算，获得所述第一采集信号中的直流电平分量。
[0017]在本说明书一个或多个实施例中，所述根据所述第二采集信号以及所述MEMS加速度传感器芯片的品质因子计算方式，确定所述MEMS加速度传感器芯片的品质因子计算值，具体包括：
[0018]截取所述第二采集信号中的有效数据，获得第三采集信号；其中，所述有效数据为所述质量块在上极板与所述下极板间振荡时，对应与所述振荡的中间时段产生的数据；
[0019]提取所述第三采集信号中的多个峰值点，并获取与所述多个峰值点相对应的时刻；
[0020]根据所述MEMS加速度传感器芯片所对应的阻尼振荡包络线，对所述第三采集信号中的多个波峰点对应电压输出的对数值以及与所述多个波峰点相对应的时刻进行直线拟合，获得对应的直线斜率，以基于所述直线斜率确定所述MEMS加速度传感器芯片的振荡衰减系数σ；
[0021]基于所述振荡衰减系数σ，确定所述MEMS加速度传感器芯片的品质因子计算方式，以根据所述品质因子计算方式获得所述加速度传感器芯片的品质因子计算值。
[0022]在本说明书一个或多个实施例中，所述基于所述振荡衰减系数σ，确定所述MEMS加速度传感器芯片的品质因子计算方式，具体包括：
[0023]基于所述第三采集信号中起始值对应的索引值与所述第三采集信号中结束值对应的索引值，以及所述预设数据采集条件中的采样频率，确定所述第三采集信号的阻尼振荡周期；
[0024]基于所述阻尼振荡周期获取所述第三采集信号的阻尼振荡频率；
[0025]基于所述阻尼振荡频率与所述振荡衰减系数，确定所述MEMS加速度传感器芯片的自然谐振频率计算值；
[0026]根据所述振荡衰减系数与所述自然谐振频率计算值，确定所述MEMS加速度传感器芯片的阻尼比；
[0027]基于所述阻尼比，确定所述MEMS加速度传感器芯片的初始品质因子计算方式；
[0028]基于所述振荡衰减系数与所述阻尼振荡频率对所述初始品质因子计算方式进行处理，获得所述MEMS加速度传感器芯片的品质因子计算方式。
[0029]在本说明书一个或多个实施例中，所述通过预设采集方式采集所述输出信号，获得第一采集信号之前，方法还包括：
[0030]根据所述MEMS加速度传感器芯片的预设噪声水平，获取与所述MEMS加速度传感器芯片相对应的机械噪声的预计值；
[0031]基于所述MEMS加速度传感器芯片相对应的机械噪声的预计值，确定所述MEMS加速度传感器芯片的品质因子预计值。
[0032]在本说明书一个或多个实施例中，通过预设数据采集方式，采集所述输出信号，获得第一采集信号，具体包括：
[0033]基于所述MEMS加速度传感器芯片中弹性梁的弹簧系数与所述MEMS加速度传感器芯片中质量块的质量，确定所述MEMS加速度传感器芯片的自然谐振频率理论值；
[0034]基于所述自然谐振频率理论值，确定所述预设数据采集条件中的采样频率；其中，
所述采样频率大于所述自然谐振频率的2倍；
[0035]基于所述品质因子预计值，确定所述预设数据采集条件中的采样时间；
[0036]根据所述采样频率与所述采样时间，对所述输出信号进行采集获得第一采集信号。
[0037]在本说明书一个或多个实施例中，所述过滤所述第一采集信号中的直流电平分量，获得第二采集信号之后，所述方法还包括：
[0038]若所述第二采集信号不是阻尼衰减振荡信号，则确定所述MEMS加速度传感器芯片的结构不符合要求。在本说明书一个或多个实施例中，将所述品质因子计算值与所述MEMS加速度传感器芯片的品质因子预计值对比，获得对比结果，以基于所述对比结果，实现对所述MEMS加速度传感器芯片的检测，具体包括：
[0039]若所述品质因子计算值小于所述品质因子预计值，且所述品质因子计算值与所述品质因子预计值的偏差大于预设阈值，则确定所述MEMS加速度传感器芯片的真空封装工艺不符合性能要求；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种MEMS加速度传感器芯片的检测方法，其特征在于，所述方法包括：将预设直流电压施加在MEMS加速度传感器芯片中的质量块上，以使所述质量块移向所述MEMS加速度传感器芯片中的上极板或下极板；将所述直流电压关闭，以使所述质量块在所述上极板与所述下极板间振荡，使所述质量块与所述上极板间和所述质量块与所述下极板间的电容发生变化，并基于与所述MEMS加速度传感器芯片相连接的检测电路，将所述电容变化转换为输出信号；通过预设数据采集方式，采集所述输出信号，获得第一采集信号；过滤所述第一采集信号中的直流电平分量，获得第二采集信号；若所述第二采集信号为阻尼衰减振荡信号，则根据所述第二采集信号以及所述MEMS加速度传感器芯片的品质因子计算方式，确定所述MEMS加速度传感器芯片的品质因子计算值；将所述品质因子计算值与所述MEMS加速度传感器芯片的品质因子预计值对比，获得对比结果，以基于所述对比结果，实现对所述MEMS加速度传感器芯片的检测。2.根据权利要求1所述的一种MEMS加速度传感器芯片的检测方法，其特征在于，所述过滤所述第一采集信号中的直流电平分量，获得第二采集信号之前，所述方法还包括：将所述MEMS加速度传感器芯片置于无外力的状态，以采集所述信号采集装置以及所述MEMS加速度传感器芯片对应的检测电路的偏置电压，获得多个电压值；对所述多个电压值进行均值运算，获得所述第一采集信号中的直流电平分量。3.根据权利要求1所述的一种MEMS加速度传感器芯片的检测方法，其特征在于，所述根据所述第二采集信号以及所述MEMS加速度传感器芯片的品质因子计算方式，确定所述MEMS加速度传感器芯片的品质因子计算值，具体包括：截取所述第二采集信号中的有效数据，获得第三采集信号；其中，所述有效数据为所述质量块在上极板与所述下极板间振荡时，在所述振荡期间所产生的数据；提取所述第三采集信号中的多个峰值点，并获取与所述多个峰值点相对应的时刻；根据所述MEMS加速度传感器芯片所对应的阻尼振荡包络线，对所述第三采集信号中的多个波峰点对应电压输出的对数值以及与所述多个波峰点相对应的时刻进行直线拟合，获得对应的直线斜率，并基于所述直线斜率确定所述MEMS加速度传感器芯片的振荡衰减系数σ；基于所述振荡衰减系数σ，确定所述MEMS加速度传感器芯片的品质因子计算方式，以根据所述品质因子计算方式获得所述加速度传感器芯片的品质因子计算值。4.根据权利要求3所述的一种MEMS加速度传感器芯片的检测方法，其特征在于，所述基于所述振荡衰减系数σ，确定所述MEMS加速度传感器芯片的品质因子计算方式，具体包括：基于所述第三采集信号中起始值对应的索引值与所述第三采集信号中结束值对应的索引值，以及所述预设数据采集条件中的采样频率，确定所述第三采集信号的阻尼振荡周期；基于所述阻尼振荡周期获取所述第三采集信号的阻尼振荡频率；基于所述阻尼振荡频率与所述振荡衰减系数，确定所述MEMS加速度传感器芯片的自然谐振频率的计算值；根据所述振荡衰减系数与所述自然谐振频率的计算值，确定所述MEMS加速度传感器芯
片的阻尼比；基于所述阻尼比，确定所述MEMS加速度传感器芯片的初始品质因子计算方式；基于所述振荡衰减系数与所述阻尼振荡频率对所述初始品质因子计算方式进行处理，获得所述MEMS加速度传感器芯片的品质因子计算方式。5.根据权利要求1所述的一种MEMS加速度传感器芯片的检测方法，其特征在于，所述通过预设采集方式采集所述输出信号，获得第一采集信号之前，方法还包括：根据所述MEMS加速度传感器芯片的预设噪声水平，确定所述MEMS加速度传感器芯片相...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘婧，冯方方，李宗伟，杨长春，周永健，
申请(专利权)人：中国科学院地质与地球物理研究所，
类型：发明
国别省市：