CN105044390A - 灵敏度检查系统和灵敏度检查方法 - Google Patents
灵敏度检查系统和灵敏度检查方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105044390A CN105044390A CN201510158056.4A CN201510158056A CN105044390A CN 105044390 A CN105044390 A CN 105044390A CN 201510158056 A CN201510158056 A CN 201510158056A CN 105044390 A CN105044390 A CN 105044390A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- value
- acceleration
- electrostatic capacitance
- capacitance sensor
- output
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
- G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
- G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
- G01P15/125—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values by capacitive pick-up
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
- G01P15/18—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration in two or more dimensions
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P21/00—Testing or calibrating of apparatus or devices covered by the preceding groups
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
- G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
- G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
- G01P2015/0805—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration
- G01P2015/0808—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining in-plane movement of the mass, i.e. movement of the mass in the plane of the substrate
- G01P2015/082—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining in-plane movement of the mass, i.e. movement of the mass in the plane of the substrate for two degrees of freedom of movement of a single mass
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
- G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
- G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
- G01P2015/0805—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration
- G01P2015/0822—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass
- G01P2015/084—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass the mass being suspended at more than one of its sides, e.g. membrane-type suspension, so as to permit multi-axis movement of the mass
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Pressure Sensors (AREA)
- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
Abstract
灵敏度检查系统2000是检查静电电容传感器10的灵敏度的系统,该静电电容传感器10检测多个方向的每一个的加速度。输出获取单元2020基于来自倾斜地进入检查状态的静电电容传感器10的第一和第二方向的每一个的电容来获取输出。第一转换单元2040和第二转换单元2060的每一个通过使用基于当参考加速度被施加时的电容的值的静电电容传感器10的输出的理论值与基于当在检查状态中施加加速度时的电容的值的静电电容传感器10的输出的理论值之间的比值,将在第一和第二方向中的自身一个方向的静电电容传感器10的输出的值转换为经转换输出的值,该经转换输出的值等于当施加了参考加速度时的输出的值。此举减少了用于调节静电电容传感器10的灵敏度所需的成本。
Description
背景技术
1.技术领域
本发明涉及检查用于检测加速度的静电电容传感器的灵敏度的灵敏度检查系统,且涉及灵敏度检查方法。
2.背景技术
对于检测加速度的加速度检测设备,例如,在JP-A-2006-153754中描述了设置为电容类型的设备(下文称为静电电容传感器)。该静电电容传感器具有排布在可移动电极附近的固定电极,来检测固定电极和可移动电极之间的电容变化,藉此检测加速度。
一般而言,由于制造各部件时引起的各部件之间的特性差异,在所制造的加速度检测设备的输出之间展现出散乱。因此,为了消除输出中的这种散乱,在运输前执行对于每一个加速度检测设备的灵敏度调节。在JP-A-2006-153754、JP-A-9-251031、2006/16671A、JP-A-2004-093552、和JP-A-8-240611的每一个中描述了对于这样的加速度检测设备的灵敏度调节有关的现有技术。JP-A-2006-153754和JP-A-9-251031的每一个公开了通过使用摇晃器来调节加速度检测设备的灵敏度。国际公开No.2006/16671、JP-A-2004-093552、和JP-A-8-240611的每一个公开了通过将加速度检测设备放置为检查对象的同时使该设备倾斜来在用同时施加到了多个方向的重力加速度来检测多个方向的每一个的加速度的加速度检测设备中执行的灵敏度调节。
专利文献1:JP-A-2006-153754
专利文献2:JP-A-9-251031
专利文献3:国际公开No.2006/16671
专利文献4:JP-A-2004-178236
专利文献5:JP-A-8-240611
申请人从对于检测多个方向的每一个的加速度的静电电容传感器的灵敏度调节所需的成本减少的角度研究了现有技术。在JP-A-2006-153754和JP-A-9-251031的每一个所公开的灵敏度调节中,对于灵敏度调节使用摇晃器增加了用于灵敏度调节的系统的制造成本。在国际公开No.2006/16671中所公开的灵敏度调节中,通过“基于所累积的输出数据来确定输出数据的参考点”来执行调节。此举增加了测量次数。在JP-A-2004-093552中所公开的校准中,当施加了1G的加速度时,存在将传感器的输出设置为1的限制。此举窄化了校准的应用。此外,在JP-A-8-240611中,没有公开具体校准步骤。
在考虑到上述环境的情况下做出本发明,本发明具有提供减少对于检测多个方向的每一个的加速度的静电电容传感器的灵敏度调节所需成本的技术的目的。
发明内容
根据本发明的灵敏度检查系统是检查静电电容传感器的灵敏度的灵敏度检查系统。该静电电容传感器设置有传感器单元、检测单元、和修正单元。该传感器单元具有可移动电极、至少一个第一固定电极、以及第二固定电极,该至少一个第一固定电极排布成从被视为与该可移动电极相对的方向的第一方向与该可移动电极相对,且该第二固定电极排布成从被包括在一平面内的第二方向与该可移动电极相对,其中该平面的方向不同于包括该第一方向的平面的方向。检测单元检测该可移动电极和该第一固定电极之间的第一电容以及该可移动电极和该第二固定电极之间的第二电容。修正单元修正由该检测单元检测到的检测结果且输出经修正的结果。
该灵敏度检查系统具有输出获取单元、第一转换单元、和第二转换单元。输出获取单元从倾斜地进入检查状态的该静电电容传感器获取第一输出和第二输出,其中该第一输出的值是基于该第一电容的值,且该第二输出的值是基于该第二电容的值。第一转换单元将第一输出转换为第一经转换输出,其中第一经转换输出的值等于当该第一方向的第一参考加速度被施加到了该静电电容传感器时的输出的值。该转换是通过将该第一输出的值乘以第一比值做出的,该第一比值是基于当作为具有规定值的第一方向的加速度的第一参考加速度被作为用于检查的参考加速度进行了施加时的该第一电容的值的该静电电容传感器的输出的理论值与基于当在检查状态中施加第一方向的加速度时的该第一电容的值的该静电电容传感器的输出的理论值之间的比值。第二转换单元将第二输出转换为第二经转换输出,其中第二经转换输出的值等于当该第二方向的第二参考加速度被施加到了该静电电容传感器时的输出的值。该转换是通过将该第二输出的值乘以第二比值做出的,该第二比值是基于当作为具有规定值的第二方向的加速度的第二参考加速度被作为用于检查的参考加速度进行了施加时的该第二电容的值的该静电电容传感器的输出的理论值与基于当在检查状态中施加第二方向的加速度时的该第二电容的值的该静电电容传感器的输出的理论值之间的比值。
根据本发明的灵敏度检查方法是检查静电电容传感器的灵敏度的灵敏度检查方法。该静电电容传感器设置有传感器单元、检测单元、和校正单元。该传感器单元具有可移动电极、至少一个第一固定电极、以及第二固定电极,该至少一个第一固定电极排布成从被视为与该可移动电极相对的方向的第一方向与该可移动电极相对,且该第二固定电极排布成从被包括在一平面内的第二方向与该可移动电极相对,其中该平面的方向不同于包括该第一方向的平面的方向。检测单元检测该可移动电极和该第一固定电极之间的第一电容以及该可移动电极和该第二固定电极之间的第二电容。修正单元修正由该检测单元检测到的检测结果且输出经修正的结果。
灵敏度检查方法包括如下步骤:使该静电电容传感器倾斜地进入检查状态;从该静电电容传感器获取第一输出和第二输出,其中该第一输出的值是基于该第一电容的值,且该第二输出的值是基于该第二电容的值;通过将所述第一输出的值乘以第一比值来将所述第一输出转换为第一经转换输出,其中该第一经转换输出的值对应于当该第一方向的第一参考加速度被施加到了该静电电容传感器时的输出的值,其中该第一比值是基于当作为具有规定值的第一方向的加速度的第一参考加速度被作为用于检查的参考加速度进行了施加时的该第一电容的值的该静电电容传感器的输出的理论值与基于当在该检查状态中施加该第一方向的加速度时的该第一电容的值的该静电电容传感器的输出的理论值之间的比值;以及通过将该第二输出的值乘以第二比值来将该第二输出转换为第二经转换输出,其中该第二经转换输出的值对应于当该第二方向的第二参考加速度被施加到了该静电电容传感器时的输出的值,其中该第二比值是基于当作为具有规定值的第二方向的加速度的第二参考加速度被作为用于检查的参考加速度进行了施加时的该第二电容的值的该静电电容传感器的输出的理论值与基于当在该检查状态中施加该第二方向的加速度时的该第二电容的值的该静电电容传感器的输出的理论值之间的比值。
根据本发明,提供了减少对于检测多个方向的每一个的加速度的静电电容传感器的灵敏度调节所需的成本的技术。
附图说明
图1是示出根据本发明的实施例1的灵敏度检查系统的示例的框图;
图2是示出静电电容传感器的配置的示例的平面图;
图3是沿着图2的线A-A取得的截面图;
图4是示出在静电电容传感器的配置的示例中的检测单元中所设置的检测X方向或Y方向加速度值的检测电路的电路配置的示例的图;
图5是示出在静电电容传感器的配置的另一个示例中的检测单元中所设置的检测X方向或Y方向加速度值的检测电路的电路配置的示例的图;
图6是示出在静电电容传感器的配置的又一个示例中的检测单元中所设置的检测Z方向加速度值的检测电路的电路配置的示例的图;
图7是示出在静电电容传感器的配置的又一个示例中的检测单元中所设置的检测Z方向加速度值的检测电路的电路配置的示例的图;
图8是示出静电电容传感器处于标准状态的情况的透视图;
图9是从图8中Y方向所见的其中图8所示的静电电容传感器的外壳进入检查状态的侧视图;
图10是示出在施加到了静电电容传感器的第一方向的加速度a和对应于该加速度的静电电容传感器的输出△C之间的关系的图,其中该关系是基于第一理论公式获得的关系所获得的;
图11是示出当图2和图3中所示的X方向的加速度被施加到了静电电容传感器的可移动电极时该可移动电极的移动的示图;
图12是示出当图3中所示的Z方向的加速度被施加到了静电电容传感器的可移动电极时该可移动电极的移动的示图;
图13是示出灵敏度检查系统的硬件配置的示例的框图;
图14是示出由实施例1的灵敏度检查系统所执行的处理的流程的示例的流程图;
图15是示出根据本发明的实施例2的灵敏度检查系统的示例的框图。
图16是示出由本发明的实施例2的灵敏度检查系统所执行的处理的流程的示例的流程图;
图17是示出静电电容传感器的输出所要求满足的规定的示例的表;
图18是示出用于设置静电电容传感器的设置台的透视图;和
图19是示出其中静电电容传感器在该设置台上被设置的状态的示例的视图。
具体实施方式
在下文中,将参考附图来解释本发明的实施例。在所有附图中,用类似附图标号和标记来标示类似部件,且适当地省略其解释。
此外,在下文解释中,下文将在图2中示出的检测单元200和修正单元300的每一个部件没有被图示为形成为硬件单元的框而是被图示为形成为功能单元的框。检测单元200和修正单元300的每一个可由硬件和软件的任意组合所实现,其中中心要素是任意计算机的CPU、存储器、存储器中所加载的程序、诸如存储程序的硬盘之类的存储介质、以及用于连接至网络的接口。可以各种修改的示例来实现检测单元200和修正单元300。
[实施例1]
图1是示出根据本发明的实施例1的灵敏度检查系统2000的示例的框图。在图1中,箭头示出信息的流动。另外,在图1中,每一个框表示功能单元而不是硬件单元。
灵敏度检查单元2000是检查下文将在图2中示出的静电电容传感器10的灵敏度的系统。静电电容传感器10对于第一方向和第二方向的每一个的加速度的值执行检测。此处,包括第一方向的平面的方向以及包括第二方向的平面的方向是彼此不同的方向。为了帮助理解灵敏度检查系统2000,将在解释灵敏度检查系统2000之前来解释作为检查对象的静电电容传感器10的配置的示例。
<静电电容传感器10的配置的示例>
图2是示出静电电容传感器10的配置的示例的平面图。图3是沿着图2的线A-A取得的截面视图。该示例中的静电电容传感器10设置有传感器单元、检测单元200、和修正单元300,其中该传感器单元设置有可移动电极110、支承件120、四个梁部130、一对固定电极141和142。每一个梁部130用作弹簧且将可移动电极110以可移动状态附连至支承件120。
可移动电极110是具有矩形平面图案的平板型。与在可移动电极110的一侧上的第一侧(边缘)相对,排布有固定电极141。与在可移动电极110的另一侧上的一侧(第二侧)相对,排布有固定电极142。固定电极141和142被排布在它们彼此相对前且两者之间排布有可移动电极110的位置处,且固定电极141和142变得相对于通过可移动电极110中心且与第一和第二侧平行的线而轴对称。
在图2所示示例中,可移动电极110的每一侧被形成为直线形。然而,这些侧可被形成为梳形电极。在这种情况下,与可移动电极110相对的固定电极141和142的每一侧也被形成为梳形电极且排布为使得每一个齿位于可移动电极110的两个齿之间的各自空间内且并不与可移动电极110的两个齿接触。
设置支承件120以使得围绕可移动电极110的四侧。具体而言,支承件120具有矩形开口。开口的四侧的每一个与可移动电极110的四侧的各自一侧平行。此外,设置了四个梁部130。每一个梁部130用一端附连至可移动电极110的各自角部,且用另一端附连至支承件120的开口的各自角部。然而,梁部130的排布并不限于图2中所示的示例中的排布。
静电电容传感器10进一步配置有一对固定电极151和152。固定电极151与可移动电极110的第三侧相对,且固定电极152与作为与可移动电极110的第三侧相对的第四侧相对。一对固定电极141和142以及一对固定电极151和152中的至少一个被设置为将与可移动电极110相对的方向作为第一方向的第一固定电极。
在图3中,使用SOI(绝缘体上硅)衬底160来形成静电电容传感器10的传感器单元。SOI衬底160由底层的硅支承层161、形成在硅支承层161上的氧化硅层162、和形成在氧化硅层162上的活性硅层163形成。除了围绕可移动电极110四侧的部分,通过蚀刻来形成硅支承层161和氧化硅层162。以此方式,形成硅支承层161和氧化硅层162来在其中间部分具有间隔件164。
例如,同时通过各向异性蚀刻来部分移除位于顶部的活性硅层163。该部分移除使得活性硅层163形成位于中间部分处的可移动电极110、各自从可移动电极110的四个角落中的各自角落开始在对角线上向外扩展的梁部130(弹性元件)、各自排布为与可移动电极110的四侧中的各自侧相对且与可移动电极110之间保持有规定间距的固定电极141、142、151、和152、以及支承件120。
静电电容传感器10中的传感器单元还具有保护性元件172和174。例如,使用玻璃形成该保护性元件172和174。保护性元件172覆盖SOI衬底160的多个表面中的该表面(顶部表面),在该表面上形成可移动电极110。同时,保护性元件174覆盖SOI衬底160的底部表面。保护性元件172和174的每一个被设置为与可移动电极110以及除了可移动电极110的边缘之外的围绕可移动电极110的部件隔开。在保护性元件172的表面中,在与可移动电极110相对的表面上,形成固定电极180。即,在与固定电极141、142、151、和152与可移动电极110相对的方向不同的方向,固定电极180与可移动电极110相对。换言之,固定电极141和142的每一个在第一方向(图2和图3中的X方向)与可移动电极110相对作为第一固定电极,固定电极151和152中的每一个在另一个第一方向(图2中的Y方向)与可移动电极110相对作为第一固定电极,且固定电极180在第二方向(图3中的Z方向)与可移动电极110相对作为第二固定电极。第二方向是与可移动电极110的顶部表面或底部表面相对的方向。
图2中所示的检测单元200检测可移动电极110和固定电极141之间的电容变化以及可移动电极110和固定电极142之间的电容值的变化。所检测的值然后被输出至修正单元300作为相对于X方向的输出的值。此处,用于检测被施加到了可移动电极110的加速度的X方向分量的值的结构被设置为其中位于中性位置的可移动电极110在X方向对称的差动结构。此举是为了改变可移动电极110和固定电极141之间的电容以及可移动电极110和固定电极142之间的电容,这两个电容之间彼此相反。
检测单元200还检测可移动电极110和固定电极151之间的电容值变化以及可移动电极110和固定电极152之间的电容值变化。所检测的值然后被输出至修正单元300作为相对于Y方向的输出的值。此处,用于检测被施加到了可移动电极110的加速度的Y方向分量的值的结构被设置为其中位于中性位置的可移动电极110在Y方向对称的差动结构。
进一步,如图3中所示,检测单元200还检测可移动电极110和固定电极180之间的电容值变化。所检测的值然后被输出至修正单元300作为相对于Z方向的输出的值。用于检测被施加到了可移动电极110的加速度的Z方向分量的值的结构被设置为在Z方向对称的结构。
该示例的静电电容传感器10同时检测三个方向的每一个方向的加速度的值。然而,静电电容传感器10可具有同时检测三个或更多方向或仅检测三个方向中的任意两个方向的加速度值的传感器单元。另外,静电电容传感器10可具有多个传感器单元,尽管该多个传感器单元被组合,各传感器单元检测三个方向中仅任意两个方向的加速度值或仅检测任意一个方向的加速度值。此举能使静电电容传感器10同时检测三个或更多方向中的每一个方向的加速度值。
修正单元300输出通过将由检测单元200输出的值乘以修正因子所提供的值。此处,相对于X方向的检测单元200的输出的值、相对于Y方向的检测单元200的输出的值、以及相对于Z方向的检测单元200的输出的值,可具有彼此不同地确定的它们各自的修正因子。通过基于静电电容传感器10的灵敏度检查结果来确定每一个方向的修正因子的足够值,可提供相对于每一个方向的加速度的静电电容传感器10的输出值以使得该输出值落在正确范围内。可设想修正因子存储在修正单元300的修正数据存储单元302中,从而可被重写。
图4是示出在静电电容传感器10的配置的示例中的检测单元200中所设置的检测X方向或Y方向的加速度值的检测电路210的电路配置的示例的图。检测电路210连接至固定电极141和142用于检测X方向的加速度。除了检测电路210外,检测单元200具有连接至固定电极151和152的电路用于检测Y方向的加速度。该电路也具有与检测电路210相同的配置。
向可移动电极100施加DC电压。固定电极141连接至检测电路210中差分放大器Q1的负输入端子。差分放大器Q1的正输入端子接地。在差分放大器Q1的负输入端子和输出端子之间,并联连接电阻器R1和电容器C1。
固定电极142连接至检测电路210中差分放大器Q2的负输入端子。差分放大器Q2的正输入端子接地。在差分放大器Q2的负输入端子和输出端子之间,并联连接电阻器R2和电容器C2。
差分放大器Q1的输出端子通过电阻器R3连接至差分放大器Q3的输入端子之一(例如,负输入端子),且差分放大器Q2的输出端子通过电阻器R4连接至差分放大器Q3的另一个输入端子(例如,正输入端子)。在差分放大器Q3的输入端子之一和输出端子之间,电阻器R5并联连接至差分放大器Q3。另外,电阻器R4和差分放大器Q3的另一个输入端子之间的连接通过电阻器R6接地。差分放大器Q3的输出被输入至修正单元300。
差分放大器Q1和Q2中的每一个形成电压转换电路的电荷,该电压转换电路将连接至其的固定电极和移动电极之间的电容转换为电压信号,取决于电容,该电压信号的值对应于存储在电极之间的电荷量,且输出该电压信号。差分放大器Q3是执行差异操作的放大器,该放大器将相对于从差分放大器Q1输出的电压信号和从差分放大器Q2输出的电压信号所执行的差异操作的结果输出。
在将在下文解释的理论公式中,所计算的输出的每一个被示为单位为F的电容。然而,在实际的静电电容传感器10中,输出单位为V的电压信号,由差分放大器Q1和Q2将电容转换至该电压信号。
图5是示出在静电电容传感器10的配置的另一个示例中的检测单元200中所设置的检测X方向或Y方向加速度值的检测电路210的电路配置的示例的图。图5中所示的电路配置,除了设置的A/D转换单元410和接口420外,与图4中所示的电路配置相同。
A/D转换单元410设置在检测电路210和修正单元300之间以将来自检测电路210的输出信号(模拟信号)转换为数字信号。修正单元300通过对于从A/D转换单元410输出的数字信号执行数字处理来执行修正处理。
接口420是连接静电电容传感器10的外部设备(例如,计算机)和修正单元300的接口。该接口是例如USB、RS-232C、和以太网(注册商标)等之一。修正单元300设置有如图2中所示的修正数据存储单元302,且存储在该修正数据存储单元302内的信息可通过接口420重写。
图6是示出在静电电容传感器10的配置的又一个示例中的检测单元200中所设置的检测Z方向加速度值的检测电路220的电路配置的示例的图。检测电路220连接至固定电极180,用于检测Z方向的加速度的值。
如上文所解释地,向可移动电极110施加DC电压。固定电极180连接至检测电路220中的差分放大器Q11的负输入端子。差分放大器Q11的正输入端子接地。在差分放大器Q11的负输入端子和输出端子之间,并联连接电阻器R11和电容器C11。
差分放大器Q11的输出端子通过电阻器R12连接至差分放大器Q13的输入端子之一(例如,负输入端子)。差分放大器Q12的输出端子通过电阻器R13连接至差分放大器Q13的输入端子中的另一个(例如,正输入端子)。差分放大器Q12的负输入端子连接至差分放大器Q12的输出端子。通过可变电阻器VR11,向差分放大器Q12的正输入端子施加参考电压。
此外,在差分放大器Q13的输入端子之一和输出端子之间,电阻器R14并联连接至差分放大器Q13。另外,电阻器R13和差分放大器Q13的另一个输入端子之间的连接是通过电阻器R15而接地。差分放大器Q13的输出被输入至修正单元300。
图7是示出在静电电容传感器10的配置的又一个示例中的检测单元200中所设置的检测Z方向加速度值的检测电路220的电路配置的示例的图。图7所示电路配置与图6所示电路配置之间的差异与图5所示电路配置与图4所示电路配置之间的差异是相同的。
<灵敏度检查系统2000>
如上文所解释地,灵敏度检查系统2000是用于检查静电电容传感器10的灵敏度的系统。因此,灵敏度检查系统2000具有图1中所示的输出获取单元2020、第一转换单元2040、和第二转换单元2060。在下文中,将解释这些单元中的每一个。在对于静电电容10的检查中,假设第一方向的加速度(第一参考加速度)的值和第二方向加速度(第二参考加速度)的值已经被确定,这些值将是检查的参考值。例如,第一参考加速度和第二参考加速度的值的每一个是等于重力加速度大小的值。当静电电容传感器10具有上文所解释的结构时,第一方向是X方向、Y方向、和Z方向中的任意一个。第二方向是不同于第一方向的X方向、Y方向、和Z方向中的任意一个。
<<输出获取单元2020>>
输出获取单元2020从倾斜地进入检查状态的静电电容10获取第一输出和第二输出,其中第一输出基于第一电容且第二输出基于第二电容。即,第一输出是相对于第一方向的静电电容传感器10的输出,且第二输出是相对于第二方向的静电电容传感器10的输出。此处,在检查状态中施加到了第一方向的加速度的值不同于第一参考加速度的值。类似地,在检查状态中施加到了第二方向的加速度的值也不同于第二参考加速度的值。
例如,假设静电电容传感器10具有上文所解释的结构。在这个情况下,当第一方向是X方向时,第一输出是基于固定电极141和可移动电极110之间的电容以及可移动电极110与固定电极142之间的电容从检测单元200输出的输出。类似地,当第二方向是Z方向时,例如,第二输出是基于固定电极180和可移动电极100之间的电容从检测单元200输出的输出。
此处,上文所解释的检查状态是其中静电电容传感器10从标准状态倾斜到任何一个方向或多个方向的状态。图8是示出静电电容传感器10处于标准状态的情况的透视图。假设图2和图3中所示的静电电容传感器10被容纳在外壳内。图9是从图8中Y方向所见的其中图8所示的静电电容传感器10的外壳进入检查状态的侧视图。这等于使图3中所示的静电电容传感器10倾斜同时使其上下颠倒的状态。
如图9中所示,当静电电容传感器10向重力加速度方向倾斜角度θ时,将重力加速度乘以角度θ的正弦值(sinθ)的加速度被施加到了静电电容传感器10的X方向,且将重力加速度乘以角度θ的余弦值(cosθ)的加速度被施加到了静电电容传感器10的Z方向。因此,在图9中,静电电容传感器10的可移动电极110在X方向和Z方向均移动。作为结果,静电电容传感器10检测施加到了X方向和Z方向两者的加速度。
此处,输出获取单元2020可从静电电容传感器10直接获取第一输出和第二输出,或可从其他设备间接获取第一输出和第二输出。当从静电电容传感器10直接获取第一输出和第二输出时,灵敏度检查系统2000连接至静电电容传感器10以使得它们之间的通信是可能的。当从静电电容传感器10之外的设备间接获取第一输出和第二输出时,例如,灵敏度检查系统2000连接至诸如存储设备之类的设备,以使得它们之间的通信是可能的,其中诸如存储设备之类的设备中存储了第一输出的值和第二输出的值。灵敏度检查系统2000从存储设备等获取第一输出的值和第二输出的值。另外,可向灵敏度检查系统2000手动输入第一输出和第二输出。在这个情况下,灵敏度检查系统2000具有接受第一输出和第二输出的输入的输入单元。
<<第一转换单元2040>>
第一转换单元2040将从输出获取单元2020输出的第一输出的值转换为第一经转换输出的值。第一经转换输出的值是第一输出的值被转换为基于当施加了第一参考加速度时的第一电容的静电电容传感器10的输出值的值。首先,第一转换单元2040获取当第一参考加速度被施加到了静电电容传感器10时静电电容传感器10的输出的理论值与基于检查状态中的第一电容的静电电容传感器10的输出的理论值之间的比值作为第一比值。然后第一转换单元2040来执行将第一输出的值乘以所获取的第一比值的值。下文将解释理论值的计算。
将使用图10来概念性地解释在第一转换单元2040中执行的处理。图10是示出在施加到了静电电容传感器10的第一方向的加速度a和对应于该加速度的静电电容传感器10的输出△C之间的关系的图,其中该关系是基于将在下文解释的第一理论公式获得的关系所获得的。水平轴表示加速度,且垂直轴表示静电电容传感器10的输出△C,其中△C和a之间的关系表达为△C=f(a)。
让第一参考加速度是+b1,则基于第一参考加速度处的第一电容的静电电容传感器10的输出的理论值被表达为f(+b1)。在检查状态的静电电容传感器10的第一方向,施加了重力加速度的第一方向的分量。此处,让从第一方向施加到了静电电容传感器10的重力加速度的分量是g1,则基于第一电容的静电电容传感器10的输出的理论值表达为f(g1)。
第一转换单元2040获取第一比值f(b1)/f(g1)的值作为两个理论值的比值。然后第一转换单元执行将第一输出的值(让它为o1)乘以第一比值f(b1)/f(g1)的值来计算所得值o1*{f(b1)/f(g1)},其中第一输出是输出获取单元2020所获取的。值o1*{f(b1)/f(g1)}成为第一经转换的输出的值。
<<第二转换单元2060>>
第二转换单元2060将从输出获取单元2020输出的第二输出的值转换为第二经转换输出的值。第二经转换输出的值是第二输出的值被转换为基于当施加了第二参考加速度时的第二电容的静电电容传感器10的输出值的值。首先,第二转换单元2060获取当第二参考加速度被施加到了静电电容传感器10时静电电容传感器10的输出的理论值与基于检查状态中的第二电容的静电电容传感器10的输出的理论值之间的比值作为第二比值。然后第二转换单元2060来执行将第二输出的值乘以所获取的第二比值的值。该乘法所获得的值是第二经转换输出的值。
由第二转换单元2060执行的转换处理与由第一转换单元2040所执行的转换处理是相同的。因此,将省略其详细解释。
第一比值的值即基于第一参考加速度处第一电容的静电电容传感器10的输出的理论值与基于检查状态中第一电容的静电电容传感器10的输出的理论值的比值可以事先计算好或可以在操作第一转换单元2040时被计算。类似地,基于第二参考加速度处第一电容的静电电容传感器10的输出的理论值与基于检查状态中第二电容的静电电容传感器10的输出的理论值的比值的值可以事先计算好或可以在操作第二转换单元2060时被计算。当实现已经计算了比值的值的每一个时,所计算的比值的计算的值的每一个将被存储在设置于灵敏度检查系统2000外部或内部的存储单元内。
<对于静电电容传感器10的输出的理论值的计算>
如上文所解释地,第一转换单元2040和第二转换单元2060使用静电电容传感器10的输出的理论值。在下文中,将解释对于静电电容传感器10的输出的理论值的计算。
为了计算静电电容传感器10的输出的理论值,使用理论公式,每一个理论公式表达了被施加到了静电电容传感器10的加速度与对于所施加的加速度的静电电容传感器10的输出之间的关系。此处,在当从图2中的X或Y方向施加加速度时的情况下的理论公式和在当从图3中的Z方向施加加速度时的情况下的理论公式成为彼此不同的理论公式。在下文中,将用推导公式所包括的步骤来解释每一种情况下的理论公式。
<<相对于X或Y方向的理论公式>>
首先,将解释相对于X方向或Y方向的理论公式。可通过类似步骤推导出相对于X方向的理论公式和相对于Y方向的理论公式。因此,下文中,将解释相对于X方向的理论公式。图11是示出当图2和图3中所示的X方向的加速度被施加到了静电电容传感器10的可移动电极110时该可移动电极110的移动的示图。考虑可移动电极110和固定电极141和142的每一个之间的初始间距(当加速度为零时电极之间的间距)为d0。当可移动电极110向左移动时△d,可移动电极110和固定电极141之间的间距d1变为(d0–△d),且可移动电极110和固定电极142之间的间距d2变为(d0+△d)。
然后,通过公式(1)获得可移动电极110和固定电极141之间的电容C1:
其中ε是介电常数,S1是所述可移动电极110和固定电极141彼此相对时的截面积。
类似地,通过公式(2)获得可移动电极110和固定电极142之间的电容C2:
其中S2是所述可移动电极110和固定电极142彼此相对时的截面积。
此处,S2等于S1。然后,表达来自图4中所示检测电路210的输出的理论公式,作为由公式(1)给出的C1和由公式(2)给出的C2之间的差异而被给出,变得像下述公式(3)。此处,为了方便,从电容值到来自检测电路210的输出值△C的转换因子被作为整数对待。
让可移动电极110的质量为m,表示四个梁部130的假设的弹簧在X方向的弹簧常数为k,在作为静电电容传感器10的第一方向的X方向中施加的加速度为a(如上文所解释地),且通过施加加速度a所施加至弹簧的力为f,则通过使用f=m·a=k·△d的关系,公式(3)被转换如下:
公式(4)成为表达施加在X方向的加速度a和当加速度a被施加时相对于第一方向的静电电容传感器10的输出△C之间的关系的第一理论公式。此处,让X方向是第一方向,可将第一理论公式视为表达施加在第一方向的加速度a和基于当施加加速度a时的第一电容(可变电极110和固定电极141之间的电容与可变电极110与固定电极142之间的电容之间的差)的静电电容传感器10的输出之间的关系的理论公式。
因此,通过用a1替代第一理论公式(4)中的a,获得在当具有特定大小的加速度a1从第一方向被施加至静电电容传感器10时的情况下静电电容传感器10的输出的理论值。
<<相对于Z方向的理论公式>>
接着,将解释相对于图3所示的Z方向的理论公式。图12是示出当图3中所示的Z方向的加速度被施加到了静电电容传感器10的可移动电极110时该可移动电极110的移动的示图。考虑可移动电极110和固定电极180之间的初始间距(当加速度为零时电极之间的间距)为d0。当可移动电极110向上移动△d2时,可移动电极110和固定电极180之间的间距d3变为d0–△d2。
然而,通过公式(5)获得可移动电极110和固定电极180之间的电容C3:
其中ε是介电常数,且S3是可移动电极110和固定电极180彼此相对时的截面积。
然后,表达来自图6中所示的检测电路220的输出△C的理论公式变得像下述公式(6),其中如上文所解释地,从电容的值到输出△C的值的转换因子被视为整数:
让可移动电极110的质量为m,表示四个梁部130的假设的弹簧在Z方向的弹簧常数为k2,在作为静电电容传感器10的第二方向的Z方向中施加的加速度为a(如上文所解释地),且通过施加加速度a所施加至弹簧的力为f,则通过使用f=m·a=k2·△d2的关系,公式(6)被转换如下:
公式(7)成为表达施加在Z方向的加速度a和当加速度a被施加时相对于第二方向的静电电容传感器10的输出△C之间的关系的第二理论公式。此处,让Z方向是第二方向,可将该第二理论公式视为表达施加在第二方向的加速度a和基于当施加加速度a时的第二电容(可移动电极110和固定电极180之间的电容)的静电电容传感器10的输出之间的关系的理论公式。因此,通过用a2替代第二理论公式(7)中的a,获得在当具有特定大小的加速度a2从第二方向被施加至静电电容传感器10时的情况下静电电容传感器10的输出的理论值。
<灵敏度检查系统2000的硬件配置>
例如,灵敏度检查系统2000中设置的每一个功能单元被实现为处于一个独立单元状态或具有被组合的多个单元的至少一个硬件部件。此外,例如,每一个功能单元被实现为至少一个软件部件。进一步,例如,通过至少一个硬件部件和至少一个软件部件的组合来实现每一个功能单元。
图13是示出灵敏度检查系统200的硬件配置的示例的框图。在图13中,灵敏度检查系统2000具有总线1020、处理器1040、存储器1060、和存储1080。
总线1020是数据传输通道,处理器1040、存储器1060、和存储1080通过该数据传输通道在彼此之间执行发送和接收数据。处理器1040是例如诸如CPU(中央处理单元)或GPU(图形处理单元)之类的处理器。例如,存储器1060是诸如RAM(随机存取存储器)或ROM(只读存储器)之类的存储器。例如,存储1080是诸如硬盘、SSD(固态驱动器)、或存储卡之类的存储设备。存储1080可以是诸如RAM或ROM之类的存储器。
输出获取模块1220是使得灵敏度检查系统2000具有输出获取单元2020的功能的程序。处理器1040执行输出获取模块1220藉此实现输出获取单元2020的功能。
第一转换模块1240是使得灵敏度检查系统2000具有第一转换单元2040的功能的程序。处理器1040执行第一转换模块1240藉此实现第一转换单元2040的功能。
第二转换模块1260是使得灵敏度检查系统2000具有第二转换单元2060的功能的程序。处理器1040执行第二转换模块1260藉此实现第二转换单元2060的功能。
例如,处理器1040读取存储器1060上的模块并执行这些模块。然而,处理器1040可在不读取存储器1060上的模块的情况下执行这些模块。
存储1080存储了模块1220、1240、和1260。
灵敏度检查系统2000的硬件配置不限于图13中所示的配置。例如,每一个模块可存储在存储器1060内。在这个情况下,灵敏度检查系统2000可被设置为没有存储1080。
<处理流程>
图14是示出由实施例1的灵敏度检查系统2000所执行的处理的流程的示例的流程图。在步骤S102,输出获取单元2020从处于检查状态的静电电容传感器10获取第一输出和第二输出,其中第一输出基于第一电容且第二输出基于第二电容。在步骤S104,第一转换单元2040将第一输出的值转换为第一经转换输出的值。在步骤S106,第二转换单元2060将第二输出转换为第二经转换输出。
由实施例1中的灵敏度检查系统2000执行的处理的流程并不限于图14中所示流程。例如,可并行执行步骤S104处的处理和步骤S106处的处理。
<工作和效果>
一般而言,相对于静电电容传感器10的灵敏度,执行检查,该检查“检验当作为参考的加速度被施加至静电电容传感器10时该静电电容传感器10的输出的值是否在所意在的范围(下文称为正确范围)内”。此处,说明书中所使用的“正确范围”被表达为当作为参考的加速度被施加至静电电容传感器10时该静电电容传感器10的输出的值的范围。对于参考加速度,一般使用重力加速度。
特定地,对于静电电容传感器10的检查,使用静电电容传感器10的输出值的正确范围,该范围被分别相对于如下条件而指定:1)在X方向施加+1G加速度的情况,2)在X方向施加-1G加速度的情况,3)在Y方向施加+1G加速度的情况,4)在Y方向施加-1G加速度的情况,和5)在Z方向施加-2G加速度的情况。此处,1G加速度表示重力加速度的大小。当静电电容传感器10进入上述五个情况中每一个的条件下,执行关于在该条件下该静电电容传感器10的输出是否在正确范围内的检查。因此,在使用仅在任何一个方向施加加速度的检查系统的检查中,变得有必要执行五次测量。
在图8中所示的灵敏度检查系统2000的静电电容传感器10的安装状态被视为标准状态的情况下,在这个状态下在X、Y、和Z方向中每一个方向所施加的加速度的值被视为0G。另外,灵敏度检查系统2000被视为被调节的,以使得在标准状态中相对于X、Y、和Z方向中每一个方向的输出变为零。
在如上文那样被调节的本实施例的灵敏度检查系统2000中,从静电电容传感器10倾斜地进入图9所示的检查状态,可同时获得两个输出,基于静电电容传感器10的第一电容的输出和基于静电电容传感器10的第二电容的输出。因此,可减少相对于静电电容传感器10的测量次数。
进一步,灵敏度检查系统2000将静电电容传感器10的输出的值(是输出获取单元2020相对于第一方向所获取的)转换为当施加第一参考加速度时输出的值,并且将静电电容传感器10的输出的值(输出获取单元2020相对于第二方向所获取的)转换为当施加第一参考加速度时输出的值。因此,不管在静电电容传感器10的灵敏度的规范中采用了什么样的参考加速度值,通过将静电电容传感器10的输出的所测得值转换为当施加参考加速度时的值,可执行相对于静电电容传感器10是否符合灵敏度规范的静电电容传感器10的检查。
此外,本实施例的灵敏度检查系统2000使用在第一转换单元2040和第二转换单元2060的每一个中的静电电容传感器10的输出的理论值来执行转换。此处,如上文第一理论公式(4)或第二理论公式(7)中所表达地,施加到了静电电容传感器10的加速度和静电电容传感器10的输出之间的关系变得非线性。因此,在其中加速度和传感器输出被视为简单比例关系的转换中,例如,降低了检查准确度。例如,基于“当施加0.5G加速度时传感器输出是1W”的测量结果将转换执行为“当施加1G加速度时传感器输出被认为是2W”的这样的转换将提供较低的准确度。与此举相比,根据本发明,通过使用基于理论公式的理论值来执行正确的转换。因此,可增强静电电容传感器10的灵敏度检查中的准确度。
[实施例2]
图15是示出根据本发明的实施例2的灵敏度检查系统2000的示例的框图。在图15中,箭头示出信息的流动。另外,在图15中,每一个框表示功能单元而不是硬件单元。
实施例2的灵敏度检查系统2000获取相对于第一输出和第二输出的每一个的值的正确范围,并且执行关于第一输出和第二输出的每一个的值是否在所获取的正确范围内的判定。为了执行该判定,实施例2的灵敏度检查系统2000具有第一范围获取单元2080、第二范围获取单元2100、第一判定单元2120、和第二判定单元2140。下文将详细解释这些单元。
<第一范围获取单元2080>
第一范围获取单元2080获取表示相对于第一方向加速度的静电电容传感器10的输出的值的正确范围的第一范围。例如,该第一范围是被指定为静电电容传感器10的范围的正确范围。
<第二范围获取单元2080>
第二范围获取单元2100获取表示相对于第二方向加速度的静电电容传感器10的输出的值的正确范围的第二范围。例如,该第二范围是被指定为静电电容传感器10的范围的正确范围。
<第一判定单元2120>
第一判定单元2120做出关于第一经转换输出的值是否被包括在第一范围内的判定。
<第二判定单元2140>
第二判定单元2140做出关于第二经转换输出的值是否被包括在第二范围内的判定。
<处理流程>
图16是示出由本发明的实施例2的灵敏度检查系统2000所执行的处理的流程的示例的流程图。从步骤S102到步骤S106的处理类似于图14中从步骤S102到步骤S106的处理。
在步骤S202,第一范围获取单元2080获取第一范围。在步骤S204,第二范围获取单元2100获取第二范围。在步骤206,第一判定单元2120做出关于第一经转换输出的值是否被包括在第一范围内的判定。在步骤208,第二判定单元2140做出关于第二经转换输出的值是否被包括在第二范围内的判定。
由实施例2中的灵敏度检查系统2000执行的处理的流程并不限于图16中所示流程。例如,可并行地执行作为相对于第一输出的处理的在“步骤S104、S202、和S206”处的处理和作为相对于第二输出的处理的在“步骤S106、S204、和S208”处的处理。此外,还可执行处理以使得在顺序执行相对于第二方向的处理的步骤前顺序执行相对于第一方向的处理的步骤。
<工作和效果>
根据实施例2,由灵敏度检查系统2000自动地做出关于第一经转换输出的值是否落在正确范围(第一范围)内的判定以及关于第二经转换输出的值是否落在正确范围(第二范围)内的判定。因此,与其中手动做出判定的情况相比,有助于静电电容传感器10的灵敏度的检查。
[示例]
在下文中,将示出灵敏度检查系统2000的特定示例。该示例中的静电电容传感器10的外壳的情况被示为图8中所示的矩形棱柱。另外,静电电容传感器10的内部配置示为与图2和3中所示示例中的配置相同。
图17是表格,示出静电电容传感器10的传感器输出的值被要求满足的规范(下文称为静电电容传感器10的灵敏度规范)的示例。图17中所示表格被表示为规范表格600。规范表格600示出相对于方向602、加速度604、正确下限值606、和正确上限值608的每一项的规范。方向602表示所施加的加速度的方向。加速度604表示所施加的加速度的大小。正确下限值606表示在“从方向602的项中所示方向来施加具有加速度604的项中所示大小的加速度的情况”中正确范围的下限值。类似地,正确上限值608表示在“从方向602项中所示方向来施加具有加速度604项中所示大小的加速度的情况”中正确范围的上限值。
从规范表格600中的第一行到第五行,分别示出五种条件下静电电容传感器10的输出的值的正确范围,这五种条件是1)在X方向施加+1G加速度,2)在X方向施加-1G加速度,3)在Y方向施加+1G加速度,4)在Y方向施加-1G加速度,和5)在Z方向施加-2G加速度。
在图8中所示的灵敏度检查系统2000的静电电容传感器10的安装状态被视为标准状态的情况下,在这个状态下在X、Y、和Z方向中每一个方向所施加的加速度的值被视为0G。另外,灵敏度检查系统2000被视为被调节的,以使得在标准状态中相对于X、Y、和Z方向中每一个方向的输出的值变为零。
图18是示出用于设置静电电容传感器10的设置台500的透视图。设置台500可设置为灵敏度检查系统2000的一部分或可被设置为与灵敏度检查系统2000分离的部分。
图19是示出其中静电电容传感器10在该设置台500上被设置的状态的示例的视图。在视图中所示的情况下,重力加速度的部分分量被施加到了两个X和Z方向中的每一个方向中。
通过做出关于来自第一转换单元2040的输出以及来自第二转换单元2060的输出中的每一个的值是否在其自身正确范围内的判定,来执行静电电容传感器10的检查。可手动地做出该判定,或可由灵敏度检查系统2000自动做出该判定。当自动做出该判定时,灵敏度检查系统2000具有本部分中所解释的配置。
[实施例2]
当静电电容传感器10的输出的值超出正确范围时,调节静电电容传感器10的输出。如上文所解释,在静电电容传感器10中,该静电电容传感器10的示例在图2和3中示出,修正单元300将检测单元200相对于每一个方向检测到的值乘以修正因子,并且输出乘法结果。修正因子按照方向被存储在修正数据存储单元302内。
因此,通过基于检查结果来改变存储在修正数据存储单元302中的每一个修正因子的值,调节相对于每一个方向的静电电容传感器10的输出的值。在任何方向通过类似步骤来执行修正因子的计算。因此,在下文中,呈现相对于第一方向的修正因子的计算作为示例。此处,将相对于每一个方向的修正因子的初始值取为整数,该因子存储在修正数据存储单元302内。此外,让相对于第一方向的修正因子的值为α。
假设第一经转换输出的值为△C,这是由灵敏度检查系统2000相对于静电电容传感器10计算出的。此外,假设所计算的值超出了相对于第一方向的正确范围。在这个情况下,通过使用下述公式(8)来计算修正因子α。
其中avg是指示相对于第一方向的加速度的静电电容传感器10的输出的正确范围的第一范围的上限值和下限值的平均值。
然后,所计算的α的值被存储在修正数据存储单元302内。通过使用该值,调节了相对于第一方向的静电电容传感器10的输出的值,其中α是能使得超出正确范围的△C的值进入正确范围的修正因子。因此,其中的计算步骤不限于使用公式(8)的步骤。
可由灵敏度检查系统2000自动执行、可由灵敏度检查系统2000外的系统执行、或可手动执行计算α的值的处理和将所计算的α的值存储在修正数据存储单元302内的处理。
设置台500的形状并不限于图18中所示的形状,但可形成为一形状以使得具有分别在所有三个X、Y、和Z方向中具有特定倾斜的三个表面,从而藉此从三个方向的每一个向静电电容传感器10施加特定加速度。特定地,设置台500可被形成为使得当矩形棱柱形状的静电电容传感器10在其上被设置时,三个表面中没有一个与地面垂直。
在图18中所示的设置台500中,设置在其上的静电电容传感器10与地面形成固定角度。然而,设置台500可具有改变角度的机制。改变角度的机制可以是手动改变角度的机制,或可以是自动改变角度的机制,以使得角度变为特定角度。
为了精确,重力加速度的大小取决于不同地点而不同。因此,优选的是,对于静电电容传感器10的灵敏度检查所使用的重力加速度的值,使用通过使用在其中执行静电电容传感器10的灵敏度检查的该地点(其中设置了设置台500的地点)事先被校准的设备所测得的重力加速度的值。此举能不管其中执行灵敏度检查的地点来执行高度准确的灵敏度检查。然而,用于静电电容传感器10的灵敏度检查的重力加速度的值并不限于在其中执行静电电容传感器10的灵敏度检查的地点处所测得的值。
在上文中,已经参考附图解释了本发明的实施例。然而,这些实施例是本发明的示例,并且还可采用与上述所述不同的各种配置。
Claims (14)
1.一种灵敏度检查系统,用于检查静电电容传感器的灵敏度,包括:
传感器单元,包括可移动电极、至少一个第一固定电极、以及第二固定电极,所述至少一个第一固定电极排布成从被视为与所述可移动电极相对的方向的第一方向与所述可移动电极相对,且所述第二固定电极排布成从包括在一平面内的第二方向与所述可移动电极相对,其中所述平面的方向不同于包括所述第一方向的平面的方向;
检测单元,检测所述可移动电极和所述第一固定电极之间的第一电容以及所述可移动电极和所述第二固定电极之间的第二电容;和
修正单元,用于修正由所述检测单元检测到的检测结果且输出经修正的结果,
所述灵敏度检查系统包括:
输出获取单元,用于从倾斜地进入检查状态的所述静电电容传感器获取第一输出和第二输出,其中所述第一输出的值是基于所述第一电容的值,且所述第二输出的值是基于所述第二电容的值;
第一转换单元,用于通过将所述第一输出的值乘以第一比值来将所述第一输出转换为第一经转换输出,其中所述第一经转换输出的值等于当所述第一方向的第一参考加速度被施加到了所述静电电容传感器时的输出的值,其中所述第一比值是基于当作为具有规定值的第一方向的加速度的第一参考加速度被作为用于检查的参考加速度进行了施加时的所述第一电容的值的所述静电电容传感器的输出的理论值与基于当在所述检查状态中施加所述第一方向的加速度时的所述第一电容的值的所述静电电容传感器的输出的理论值之间的比值;和
第二转换单元,用于通过将所述第二输出的值乘以第二比值来将所述第二输出转换为第二经转换输出,其中所述第二经转换输出的值等于当所述第二方向的第二参考加速度被施加到了所述静电电容传感器时的输出的值,其中所述第二比值是基于当作为具有规定值的第二方向的加速度的第二参考加速度被作为用于检查的参考加速度进行了施加时的所述第二电容的值的所述静电电容传感器的输出的理论值与基于当在所述检查状态中施加所述第二方向的加速度时的所述第二电容的值的所述静电电容传感器的输出的理论值之间的比值。
2.如权利要求1所述的灵敏度检查系统,其特征在于,还包括:
第一范围获取单元,用于基于施加了所述第一方向的所述第一参考加速度时的所述第一电容的值来获取指示所述静电电容传感器的输出的值的正确范围的第一范围;
第二范围获取单元,基于施加了所述第二方向的所述第二参考加速度时的所述第二电容的值来获取指示所述静电电容传感器的输出的值的正确范围的第二范围;
第一判定单元,用于做出关于所述第一经转换输出的值是否被包括在所述第一范围内的判定;和
第二判定单元,用于做出关于所述第二经转换输出的值是否被包括在所述第二范围内的判定。
3.如权利要求1或2所述的灵敏度检查系统,其特征在于:
所述静电电容传感器是传感器,其中:
所述传感器单元内的所述第一固定电极和所述第二固定电极中的至少所述第一固定电极是由一对固定电极形成,其中一个固定电极在所述第一方向与所述可移动电极的一侧相对,且另一个固定电极在所述第一方向与所述可移动电极的另一侧相对,且
所述检测单元检测所述一对固定电极中的一个固定电极与所述可移动电极之间的电容以及另一个固定电极与所述可移动电极之间的电容之间的差异作为所述第一电容;
所述第一转换单元通过如下所示的第一理论公式来计算理论值,所述理论值是基于施加了所述第一方向的加速度时的所述第一电容的值的所述静电电容传感器的输出的理论值△C:
其中ε是介电常数,S1是所述可移动电极和每一个固定电极彼此相对时的截面积,d0是所述可移动电极和每一个固定电极之间的初始间距,m是所述可移动电极的质量,k是支承所述可移动电极的弹簧的弹簧常数,且a是以所述第一方向施加的加速度;且
所述第二转换单元通过如下所示的不同于所述第一理论公式的第二理论公式来计算理论值,所述理论值是基于施加了所述第二方向的加速度时的所述第二电容的值的所述静电电容传感器的输出的理论值△C:
其中ε是介电常数,S3是所述可移动电极和所述固定电极彼此相对时的截面积,d0是所述可移动电极和所述固定电极之间的初始间距,m是所述可移动电极的质量,k是支承所述可移动电极的弹簧的弹簧常数,且a是以所述第二方向施加的加速度。
4.如权利要求1到3中任一项所述的灵敏度检查系统,其特征在于,所述第一参考加速度和所述第二参考加速度中的每一个是可通过使用重力加速度而施加的加速度。
5.如权利要求1到4中任一项所述的灵敏度检查系统,其特征在于,所述静电电容传感器具有在至少三个方向中的每一个方向同时检测加速度的传感器单元。
6.如权利要求1到5中任一项所述的灵敏度检查系统,其特征在于,所述静电电容传感器具有各自在至多两个方向中的每一个方向检测加速度的多个传感器单元。
7.如权利要求1到6中任一项所述的灵敏度检查系统,其特征在于,所述重力加速度的值是在执行所述静电电容传感器的灵敏度检查的地方由事先校准的设备所测得的值。
8.一种灵敏度检查方法,用于检查静电电容传感器的灵敏度,包括:
传感器单元,包括可移动电极、至少一个第一固定电极、以及第二固定电极,所述至少一个第一固定电极排布成从被视为与所述可移动电极相对的方向的第一方向与所述可移动电极相对,且所述第二固定电极排布成从被包括在一平面内的第二方向与所述可移动电极相对,其中所述平面的方向不同于包括所述第一方向的平面的方向;
检测单元,用于检测所述可移动电极和所述第一固定电极之间的第一电容以及所述可移动电极和所述第二固定电极之间的第二电容;和
修正单元,用于修正由所述检测单元检测到的检测结果且输出经修正的结果,
所述灵敏度检查方法包括如下步骤:
使所述静电电容传感器倾斜地进入检查状态;
从所述静电电容传感器获取第一输出和第二输出,所述第一输出的值是基于所述第一电容的值,且所述第二输出的值是基于所述第二电容的值;
通过将所述第一输出的值乘以第一比值来将所述第一输出转换为第一经转换输出,其中所述第一经转换输出的值对应于当所述第一方向的第一参考加速度被施加到了所述静电电容传感器时的输出的值,其中所述第一比值是基于当作为具有规定值的第一方向的加速度的第一参考加速度被作为用于检查的参考加速度进行了施加时的所述第一电容的值的所述静电电容传感器的输出的理论值与基于当在所述检查状态中施加所述第一方向的加速度时的所述第一电容的值的所述静电电容传感器的输出的理论值之间的比值;和
通过将所述第二输出的值乘以第二比值来将所述第二输出转换为第二经转换输出,其中所述第二经转换输出的值对应于当所述第二方向的第二参考加速度被施加到了所述静电电容传感器时的输出的值,其中所述第二比值是基于当作为具有规定值的第二方向的加速度的第二参考加速度被作为用于检查的参考加速度进行了施加时的所述第二电容的值的所述静电电容传感器的输出的理论值与基于当在所述检查状态中施加所述第二方向的加速度时的所述第二电容的值的所述静电电容传感器的输出的理论值之间的比值。
9.如权利要求8所述的灵敏度检查方法,其特征在于,还包括如下步骤:
基于施加了所述第一方向的所述第一参考加速度时的所述第一电容的值来获取指示所述静电电容传感器的输出的值的正确范围的第一范围;
基于施加了所述第二方向的所述第二参考加速度时的所述第二电容的值来获取指示所述静电电容传感器的输出的值的正确范围的第二范围;
做出关于所述第一经转换输出的值是否被包括在所述第一范围内的判定;和
做出关于所述第二经转换输出的值是否被包括在所述第二范围内的判定。
10.如权利要求8或9所述的灵敏度检查方法,其特征在于:
所述静电电容传感器是传感器,其中:
所述传感器单元内的所述第一固定电极和所述第二固定电极中的至少所述第一固定电极是由一对固定电极形成,其中一个固定电极在所述第一方向与所述可移动电极的一侧相对,且另一个固定电极在所述第一方向与所述可移动电极的另一侧相对,且
所述检测单元检测所述一对固定电极中的一个固定电极与所述可移动电极之间的电容以及另一个固定电极与所述可移动电极之间的电容之间的差异作为所述第一电容;
在将所述第一输出转换为第一经转换输出的步骤中,通过如下所示的第一理论公式来计算基于施加了所述第一方向的加速度时的所述第一电容的值的所述静电电容传感器的输出的理论值△C:
其中ε是介电常数,S1是所述可移动电极和每一个固定电极彼此相对时的截面积,d0是所述可移动电极和每一个固定电极之间的初始间距,m是所述可移动电极的质量,k是支承所述可移动电极的弹簧的弹簧常数,且a是以所述第一方向施加的加速度;且
在将所述第二输出转换为第二经转换输出的步骤中,通过如下所示的与所述第一理论公式不同的第二理论公式来计算基于施加了所述第二方向的加速度时的所述第二电容的值的所述静电电容传感器的输出的理论值△C:
其中ε是介电常数,S3是所述可移动电极和所述固定电极彼此相对时的截面积,d0是所述可移动电极和所述固定电极之间的初始间距,m是所述可移动电极的质量,k是支承所述可移动电极的弹簧的弹簧常数,且a是以所述第二方向施加的加速度。
11.如权利要求8到10中任一项所述的灵敏度检查方法,其特征在于,所述第一参考加速度和所述第二参考加速度中的每一个是可通过使用重力加速度而施加的加速度。
12.如权利要求8到11中任一项所述的灵敏度检查方法,其特征在于,所述静电电容传感器是在至少三个方向中的每一个方向同时检测加速度的传感器。
13.如权利要求8到12中任一项所述的灵敏度检查方法,其特征在于,所述静电电容传感器是具有各自在至多两个方向中的每一个方向检测加速度的多个传感器单元的传感器。
14.如权利要求8到13中任一项所述的灵敏度检查系统,其特征在于,所述重力加速度的值是在执行所述静电电容传感器的灵敏度检查的地方由事先校准的设备所测得的值。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014084893A JP6323137B2 (ja) | 2014-04-16 | 2014-04-16 | 感度検査装置及び感度検査方法 |
JP2014-084893 | 2014-04-16 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN105044390A true CN105044390A (zh) | 2015-11-11 |
Family
ID=52784943
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201510158056.4A Pending CN105044390A (zh) | 2014-04-16 | 2015-04-03 | 灵敏度检查系统和灵敏度检查方法 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20150301076A1 (zh) |
EP (1) | EP2933608A1 (zh) |
JP (1) | JP6323137B2 (zh) |
CN (1) | CN105044390A (zh) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107843772A (zh) * | 2016-09-19 | 2018-03-27 | 中国科学院微电子研究所 | 一种灵敏度倍增真空规管组 |
CN109116051A (zh) * | 2018-10-31 | 2019-01-01 | 中国船舶重工集团公司第七0七研究所 | 高精度加速度计分辨率测试方法 |
Family Cites Families (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08240611A (ja) | 1995-03-02 | 1996-09-17 | Hitachi Building Syst Eng & Service Co Ltd | 3軸加速度計の校正装置 |
JP3111017B2 (ja) | 1996-03-14 | 2000-11-20 | リオン株式会社 | 3軸加速度計校正用治具 |
JP2001264355A (ja) * | 2000-03-17 | 2001-09-26 | Aisin Seiki Co Ltd | 加速度センサ |
US6823279B1 (en) * | 2001-07-27 | 2004-11-23 | Trimble Navigation Limted | Spectral method for calibrating a multi-axis accelerometer device |
JP2004093552A (ja) * | 2002-07-10 | 2004-03-25 | Hitachi Metals Ltd | 加速度検出装置 |
US6810738B2 (en) * | 2002-07-10 | 2004-11-02 | Hitachi Metals, Ltd. | Acceleration measuring apparatus with calibration function |
JP2006016671A (ja) | 2004-07-02 | 2006-01-19 | Hitachi Ltd | Ni基合金部材とその製造法及びタービンエンジン部品並びに溶接材料とその製造法 |
JP2006153754A (ja) | 2004-11-30 | 2006-06-15 | Denso Corp | 多軸半導体加速度センサの検査方法 |
US8626471B2 (en) * | 2009-07-30 | 2014-01-07 | Blackberry Limited | Method and system for testing and calibrating an accelerometer of an electronic device |
US8583392B2 (en) * | 2010-06-04 | 2013-11-12 | Apple Inc. | Inertial measurement unit calibration system |
TW201241449A (en) * | 2011-04-01 | 2012-10-16 | Askey Computer Corp | Test auxiliary device |
-
2014
- 2014-04-16 JP JP2014084893A patent/JP6323137B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2015
- 2015-03-24 EP EP15160535.9A patent/EP2933608A1/en not_active Withdrawn
- 2015-03-25 US US14/667,884 patent/US20150301076A1/en not_active Abandoned
- 2015-04-03 CN CN201510158056.4A patent/CN105044390A/zh active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107843772A (zh) * | 2016-09-19 | 2018-03-27 | 中国科学院微电子研究所 | 一种灵敏度倍增真空规管组 |
CN109116051A (zh) * | 2018-10-31 | 2019-01-01 | 中国船舶重工集团公司第七0七研究所 | 高精度加速度计分辨率测试方法 |
CN109116051B (zh) * | 2018-10-31 | 2020-12-15 | 中国船舶重工集团公司第七0七研究所 | 高精度加速度计分辨率测试方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP2933608A1 (en) | 2015-10-21 |
JP6323137B2 (ja) | 2018-05-16 |
JP2015203686A (ja) | 2015-11-16 |
US20150301076A1 (en) | 2015-10-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN104781678B (zh) | 静电容量型传感器以及非线性输出的校正方法 | |
US10725068B2 (en) | Identification and compensation of MEMS accelerometer errors | |
KR101300478B1 (ko) | 마이크로기계 가속 측정 방법 및 마이크로기계 가속 센서 | |
EP3591354B1 (en) | Axle-load measuring apparatus and axle-load measuring method | |
CN102628249A (zh) | 全自动惯性传感检测路面平整度装置及检测方法 | |
CN104813151A (zh) | 测力板三维校准的系统和方法 | |
US20170168085A1 (en) | Mems sensor with compensation of residual voltage | |
JPH0233137Y2 (zh) | ||
CN103995148A (zh) | 基于微梁检测结构的双轴MEMS面内高g传感器 | |
CN105044390A (zh) | 灵敏度检查系统和灵敏度检查方法 | |
US11073531B2 (en) | Vertical thermal gradient compensation in a z-axis MEMS accelerometer | |
JP4871725B2 (ja) | 磁場測定プローブ | |
CN105427282A (zh) | 一种3d定位精度的测试方法和装置 | |
CN108398576B (zh) | 一种静态误差标定系统及方法 | |
CN104951144A (zh) | 基于震动吸收的三维多点式触摸屏及其控制方法 | |
US10724912B2 (en) | Sensor device | |
EP3387451B1 (en) | Residual voltage self test for accelerometers | |
JPH026019B2 (zh) | ||
CN114235119B (zh) | 车辆轴数确定方法、装置、系统及存储介质 | |
JPH09329486A (ja) | 地震観測用加速度計の感度常時監視方法 | |
JP3303038B2 (ja) | 3軸検出ブリッジ型加速度センサ | |
Kravtsov et al. | The analysis of measurement capabilities onboard collinear digital stereo vision systems | |
Eidenberger et al. | Capacitive sensor setup for the measurement and tracking of edge angles | |
CN108072509B (zh) | 铰接结构中转动零件的载荷测量系统 | |
Wahyudi et al. | Simultaneous Calibration for MEMS Gyroscopes of the rocket IMU |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20151111 |
|
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |