[发明专利]一种具有自动清洁功能的MEMS电场测量方法

说明书

本发明公开一种具有自动清洁功能的MEMS电场测量方法，该方法不采取封装结构密封，而是采用屏蔽电极和感应电极都可运动，且具有高频往复运动功能，通过高频往复运动实现装置自动清洁的功能。解决了MEMS电场测量结构不加封装易受到外界环境中灰尘的影响，加封装又影响测量精度的问题。

技术领域

本发明涉及一种电场测量方法，特别涉及一种具有自动清洁功能的MEMS电场测量方法，属于电场测量领域。

背景技术

静电场测量可应用在雷电预警、静电监测与防护、目标探测领域。主要有直接感应式测量法、振动电容式测量法、旋叶式测量法和MEMS电场测量方法，其中直接感应式测量方法不能持续测量，振动电容法测量准确度受到多种因素制约，旋叶式测量方法较准确，可持续测量，但是体积较大，MEMS电场测量方法具有体积小，准确度较高的优点。

MEMS电场测量原理是通过MEMS传感结构，实现屏蔽电极对感应电极的相对运动，从而实现对感应电极的屏蔽与去屏蔽，使得感应电极输出电流与外界电场的绝对值相关，从而可连续测得外界电场。但由于MEMS结构容易受到外界环境中灰尘的影响，导致屏蔽电极与感应电极短路或不能正常运动，因此，通常在MEMS结构外侧加装封装结构进行密封。但无论是非金属封装结构还是金属封装结构，都会使得MEMS传感结构无法直接感知外界电场，而是感知的外界电场和封装结构上电荷导致的合电场，准确度下降，使得MEMS电场测量方法的应用受到一定限制。

发明内容

本发明要解决的技术问题是MEMS电场测量结构不加封装容易受到外界环境中灰尘的影响，加封装又影响测量精度的问题。

本发明公开的一种具有自动清洁功能的MEMS电场测量方法发明目的是通过下述技术方案实现：

本发明公开的一种具有自动清洁功能的MEMS电场测量方法，不采取封装结构密封，而是采用屏蔽电极和感应电极都可运动，且具有高频往复运动功能，通过高频往复运动实现装置自动清洁的功能，具体功能模块如下：

一种具有自动清洁功能的MEMS电场测量方法主要通过屏蔽电极、感应电极都可运动，屏蔽电极和感应电极可按较低的工作频率和较高的清洁频率交替振动，实现测量和自动清洁交替进行，通过间断式的自动清洁，保证MEMS结构的洁净，避免了封装结构的引入，从而实现了MEMS电场传感器非封装结构下的长时间可靠工作。

一种具有自动清洁功能的MEMS电场测量方法依托屏蔽电极、屏蔽电极驱动电极、屏蔽电极支撑、感应电极、感应电极驱动电极、感应电极支撑、信号调理电路和控制电路组成。

其中，屏蔽电极可在屏蔽电极驱动电极驱动下沿屏蔽电极支撑往复运动，实现两个功能，第一个功能是对感应电极的屏蔽与去屏蔽，第二个功能是通过自身的往复运动，实现对灰尘的去除。

感应电极可在感应电极驱动电极驱动下沿感应电极支撑往复运动，实现两个功能，第一个功能是配合屏蔽电极的运动，实现更大振幅的感应电极的屏蔽与去屏蔽，第二个功能是通过自身的往复运动，实现对灰尘的去除。

屏蔽电极驱动电极和感应电极驱动电极分别有两个工作频率，频率1是测量频率，频率2是清洁频率，其中频率2比频率1高。

信号调理电路对感应电极输出的感应电流进行放大、滤波和输出，实现对感应信号的调理。

控制电路控制屏蔽电极驱动电极和感应电极驱动电极的工作模式和工作频率。

本发明公开的一种具有自动清洁功能的MEMS电场测量装置具体实现步骤如下：

步骤一：在控制电路控制下，屏蔽电极在屏蔽电极驱动电极驱动下沿屏蔽电极支撑往复运动，运动频率为频率1，同时感应电极在感应电极驱动电极驱动下沿感应电极支撑往复运动，运动频率为频率1；