[发明专利]一种惯性传感器及其控制方法

说明书

本申请公开了一种惯性传感器及其控制方法，该惯性传感器包括传感器单元，该传感器单元包括可动质量块和衬底，可动质量块与衬底的第一表面相对，响应于在感测轴方向上的加速度而在感测轴方向上发生相应的位移，以及位于该表面上的检测电极和与检测电极隔离放置的辅助电极，前者根据，可动质量块的位置变化提供相应的检测信号，后者则提供相应的参考信号，还有处理电路，根据预设加速度下采集到的检测信号和参考信号获得并存储多个参考值，再根据参考值以及待测加速度下采集到的检测信号和参考信号确定待测加速度，由于该有效电容变化差值包含了因衬底形变造成的偏移误差，因此可减小惯性传感器的温度漂移，提高惯性传感器的精度。

技术领域

本发明涉及MEMS技术领域，更具体地涉及一种惯性传感器及其控制方法。

背景技术

采用表面工艺制作的微机电系统(Micro-Electro-Mechnic System，MEMS)惯性传感器是以硅片为基体，通过多次薄膜淀积和图形加工制备形成三维微机械结构。常用的薄膜层材料有：多晶硅、氮化硅、二氧化硅和金属。

加速度传感器是一种能够测量加速度的电子设备，是微机电系统(MEMS)惯性传感器常用器件之一，加速度传感器主要应用于位置感应、位移感应或者运动状态感应等方面。

惯性传感器主要由可动质量块、固定锚点、弹性结构和固定电极等组成。其中，弹性结构的一端与固定锚点相连，另一端与可动质量块相连，固定电极与可动质量块之间形成可变电容。当外部加速度作用在可动质量块上时会形成惯性力，该惯性力会使可动质量块产生位移量，通过感应固定电极与可动质量块之间的电容变化来检测位移变化量，即可确定外部加速度的大小。

MEMS惯性传感器的一个重要机械特性是温度漂移，在MEMS封装过程中，基板和衬底等材料的热膨胀系数不同，在焊接等温度变化过程中，MEMS衬底会发生相应的形变，该形变会影响固定电极与可动质量块之间的距离，从而改变固定电极与可动质量块之间的电容值，导致输出值产生漂移。

因此有必要对现有的惯性传感器进行改进以减小惯性传感器的温度漂移。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种惯性传感器及其控制方法，进一步提高惯性传感器的精度。

根据本发明的一方面，提供了一种惯性传感器，包括：传感器单元，所述传感器单元包括：可动质量块，所述可动质量块响应于在感测轴方向上的加速度而在所述感测轴方向上发生相应的位移；衬底，所述可动质量块与所述衬底的第一表面相对；位于所述第一表面上的检测电极，用于根据所述可动质量块的位置变化提供相应的检测信号；位于所述第一表面上的辅助电极，与所述检测电极隔离放置，用于根据所述可动质量块的位置变化提供相应的参考信号；以及处理电路，与所述传感器单元连接，用于根据预设加速度下采集到的所述检测信号和所述参考信号获得并存储多个参考值，并在根据所述参考值以及待测加速度下采集到的所述检测信号和所述参考信号确定所述待测加速度。

优选地，所述传感器单元还包括：中心锚点，固定于所述衬底的第一表面；所述可动质量块包括第一可动区和第二可动区，所述第一可动区和第二可动区分别从所述中心锚点的两侧与所述中心锚点弹性连接，所述检测电极包括第一检测电极和第二检测电极，分别与所述第一可动区和第二可动区形成第一检测电容和第二检测电容，所述检测信号表征所述第二检测电容与所述第一检测电容之间的差值，所述辅助电极包括第一辅助电极和第二辅助电极，分别与所述第一可动区和第二可动区形成第一参考电容和第二参考电容，所述参考信号用于表征所述第二参考电容与所述第一参考电容之间的差值，所述第一可动区与所述第一检测电极和所述第一辅助电极相对设置，所述第二可动区与所述第二检测电极和所述第二辅助电极相对设置。

优选地，所述第一辅助电极的对称轴与所述第一检测电极的对称轴重合，所述第二辅助电极的对称轴与所述第二检测电极的对称轴重合。