[发明专利]一种用于电容式微机械加速度计的温度补偿装置

说明书

技术领域

本发明涉及微弱信号检测领域，尤其涉及对电容式微机械加速度计的温度特性进行改善的温度补偿装置。

背景技术

现有技术中的电容式微机械加速度计与其温度补偿装置的连接关系示意图如图1所示，系统由电容式微机械加速度传感器、模拟式处理电路和温度补偿装置组成。图1中，电容式微机械加速度计与其温度补偿装置的具体连接关系为：高频载波发生器的输出端与带通滤波器的输入端和移相器的输入端分别相连，带通滤波器的输出端与电容式微机械加速度传感器相连，电容式微机械加速度传感器的两个输出端分别与第一电荷放大器和第二电荷放大器的输入端相连，两个电荷放大器的输出端分别与仪表放大器的两个信号输入端相连，仪表放大器的输出端和移相器的输出端分别与第一相干解调器的两个信号输入端相连，第一相干解调器的输出端与第一低通滤波器的输入端相连，第一低通滤波器输出模拟直流电压，该直流电压与输入加速度的值成正比关系，温度传感器固定在电容式微机械加速度传感器上，温度传感器的输出端与第一放大器的输入端相连，第一低通滤波器的输出端与第二放大器的输入端相连，第一放大器和第二放大器的输出端分别与加法器的两个输入端相连，加法器输出补偿后的电压信号。

现有的电容式微机械加速度计的温度补偿装置主要包括温度传感器、第一放大器、第二放大器和加法器。其中温度传感器可以是热敏电阻，也可以是Analog devices公司生产的集成温度传感器AD590。现有的温度补偿装置若要实现温度补偿的功能，需要精确测量所使用的热敏电阻的电阻值与温度之间的函数关系或集成温度传感器的输出电压与温度之间的函数关系，以及电容式微机械加速度计中第一低通滤波器的输出电压与温度之间的函数关系，在此基础上构建温度补偿模型，设置第一放大器和第二放大器的增益，从而实现温度补偿的功能。温度传感器增加了系统硬件的复杂性。热敏电阻和集成温度传感器在测量温度时其自身会引入一定的测量误差，同时由于电容式微机械加速度传感器的尺寸在毫米量级，而将其封装起来的金属管壳的尺寸在厘米量级，因此在金属管壳内部存在一定的温度梯度。而温度补偿装置中的温度传感器置于加速度传感器金属管壳的外表面，因此温度传感器所测量得到的温度不能够准确的反映电容式微机械加速度传感器的真实温度，即温度的测量值存在一定的误差。因此，现有的温度补偿装置无法达到较高的补偿精度。

发明内容

本发明的目的是提供一种新的用于电容式微机械加速度计的温度补偿装置。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：该用于电容式微机械加速度计的温度补偿装置主要包括相干解调器、低通滤波器和温度补偿电路，所述相干解调器的输出端与低通滤波器的输入端相连，低通滤波器的输出端与温度补偿电路的输入端相连。

进一步地，本发明所述温度补偿电路为数字式温度补偿电路，该数字式温度补偿电路包括第一模/数转换器、第二模/数转换器、FPGA算法补偿器和数/模转换器，第一模/数转换器和第二模/数转换器的输出端分别与FPGA算法补偿器的输入端连接，FPGA算法补偿器的输出端与数/模转换器的输入端连接。

进一步地，本发明所述温度补偿电路为模拟式温度补偿电路，该模拟式温度补偿电路包括第一放大器、第二放大器和加法器，所述第一放大器和第二放大器的输出端分别与加法器的输入端连接。

本发明与现有技术相比具有的有益效果是：

1)本发明利用电容式微机械加速度传感器的内部电容随温度的变化作为加速度计输出信号的补偿参考信号，因此不需要热敏电阻或集成温度传感器来测量加速度传感器的温度，简化了温度补偿装置的结构，并降低了成本。

2)本发明由于不需要热敏电阻或集成温度传感器，因此排除了温度测量误差对补偿精度的影响，提高了温度补偿精度。

3)本发明的温度补偿装置由于不需要在电容式微机械加速度传感器上安装使用温度传感器，避免了加速度传感器的金属管壳内因存在温度梯度而造成的温度测量误差，进一步提高了温度补偿精度。

附图说明

图1是现有技术中的电容式微机械加速度计与其温度补偿装置的连接关系示意图。

图2是一种常见的电容式微机械加速度计与本发明温度补偿装置的连接关系图。

图3是本发明数字式温度补偿电路的内部连接关系图。

图4是本发明模拟式温度补偿电路的内部连接关系图。

具体实施方式