CN105277313B - 利用静电力对电容式压力传感器的自校准 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及利用静电力对电容式压力传感器的自校准。提供一种压力传感器校准系统，包括：一个或多个压力传感器，用于基于来自静电力的薄膜位移或薄膜偏转来校准传感器参数。测量部件测量与在所述一个或多个压力传感器的电极处的所施加的电压相对应的电容值。传感器参数从电容测量和压力测量中得到，由校准部件用于对所述一个或多个压力传感器的校准和再校准。
Description
技术领域
本公开内容涉及压力传感器的领域，并且更具体地涉及利用一个或多个静电力对压力传感器的校准和再校准。
背景技术
电容式压力传感器使用可移动隔膜和压力空腔来创建可变电容器。可变电容器呈现与由所测量的压力引入的力相对应地变化的电容。对于将传感器单元集成到电子器件中而言，这些传感器单元通常被连接为形成阵列或桥，然而从系统角度而言，这些单元网络仍然像单个传感器那样工作。起初在制造工艺或制造线结束时，通常在所定义的测量条件下校准传感器。该校准以及进一步的再校准可以包括在不同温度下的各种不同压力，这会利用专门的测试设备和明显的测试时间。
发明内容
本申请旨在提供一种改进的对压力传感器的校准方案。
根据本申请实施例的一个方面，提供一种压力传感器校准系统，包括：第一压力传感器，包括第一多个电极和第一薄膜，所述第一薄膜被配置为根据静电力产生从第一位置到第二位置的位移；测量部件，被配置为通过所述第一薄膜根据所述静电力的所述位移并且确定对与在所述第一多个电极处的成组的所施加电压相对应的成组的电容值的测量；以及校准部件，被配置为利用第一压力和从所述成组的电容值的测量得到的一组传感器参数来将所述第一压力传感器校准到一组目标值。
根据本申请实施例的另一方面，提供一种用于校准压力传感器的方法，包括：经由偏置组件，根据一个或多个静电力来生成第一压力传感器的第一薄膜的位移；在第一压力下测量与在第一多个电极处的一组所施加的电压相对应的一组电容值；以及利用所述第一压力和从与所述一组所施加的电压相对应的所述一组电容值得到的一组传感器参数，来将所述第一压力传感器校准到一组目标值。
根据本申请实施例的又一方面，提供一种系统，包括：第一压力传感器，包括第一多个电极和具有第一面积的第一薄膜；其中所述第一薄膜被配置为根据由在所述第一多个电极处的所施加的电压产生的静电电荷来产生位移；以及校准部件，被配置为利用第一压力和从根据所施加的电压对电容值的测量得到的一组传感器参数来将所述第一压力传感器校准到一组目标值。
根据本申请的方案，可以实现利用静电力对压力传感器的自校准。
附图说明
图1是图示根据所描述的各种方面的用于压力传感器的校准和再校准的压力传感器系统的框图。
图2是图示根据所描述的各种方面的用于压力传感器的校准和再校准的另一压力传感器系统的框图。
图3A和图3B是图示根据所描述的各种方面的用于压力传感器的校准和再校准的压力传感器模型的示图。
图4是图示根据所描述的各种方面的用于压力传感器的校准和再校准的压力传感器系统的操作方法的流程图。
图5是图示根据所描述的各种方面的用于压力传感器的校准和再校准的压力传感器系统的另一操作方法的流程图。
图6是图示根据所描述的各种方面的用于压力传感器的校准和再校准的另一压力传感器系统的框图。
图7是图示根据所描述的各种方面的用于压力传感器的校准和再校准的另一压力传感器系统的示图。
图8A和图8B是图示根据所描述的各种方面的用于压力传感器的校准和再校准的压力传感器模型的示图。
图9是图示根据所描述的各种方面的用于压力传感器的校准和再校准的压力传感器系统的操作方法的流程图。
图10是图示根据所描述的各种方面的用于压力传感器的校准和再校准的压力传感器系统的另一操作方法的流程图。
具体实施方式
现在将结合附图描述本发明，其中贯穿整个附图，相同的参考标记用于指代相同的元素，并且其中所图示的结构和设备不一定按比例绘制。如这里所用的，术语“部件”、“系统”、“接口”等旨在于指代计算机相关的实体、硬件、软件(例如，用于执行)和/或固件。例如，部件可以是处理器、在处理器上运行的进程、对象、可执行程序、存储设备和/或具有处理设备的计算机。作为例示，在服务器上运行的应用和服务器也可以是部件。一个或多个部件可以驻留在进程内，并且部件可以被局域化在一个计算机上和/或被分布在两个或多个计算机之间。
此外，这些部件可以从其上存储有各种数据结构诸如具有例如模块的各种计算机可读存储介质来执行。部件可以经由本地和/或远程的进程、诸如根据具有一个或多个数据分组的信号(例如来自与本地系统中、分布式系统中的另一部件对接和/或跨网络经由该信号与其它系统对接的一个部件的数据，该网络诸如因特网、局域网、广域网或类似网络)来通信。
作为另一示例，部件可以是具有由电路或电子电路操作的机械部分提供的特定功能性的装置，其中电路或电子电路可以通过由一个或多个处理器执行的软件应用或固件应用来操作。一个或多个处理器可以是装置内部或外部的，并且可以至少执行软件或固件应用中的一部分。作为另一示例，部件可以是通过不具有机械部分的电子部件提供特定功能性的装置；电子部件在其中可以包括一个或多个处理器以执行至少部分地给予电子部件的功能性的软件和/或固件。
考虑到上述缺陷，描述用于对一个或多个压力传感器进行校准和再校准的各种方面，诸如用于微电子机械系统(MEMS)压力传感器。例如，描述用于对如下压力传感器进行校准和再校准的压力传感器系统，该压力传感器可以通过对在隔膜或薄膜处由产生的压力引起的偏转进行覆盖的静电力来激励。系统进一步实现对用于压力传感器的校准或再校准的压力传感器参数或参数值的自提取。所公开的系统和方法操作为：通过利用基于具有物理含义的传感器参数实现传感器的校准或再校准的等式来产生简化的物理模型，由此对一个或多个压力传感器的物理性质进行建模。
例如，压力传感器校准系统可以包括具有电极和薄膜的压力传感器，薄膜根据静电力产生从第一位置到第二位置的偏转或位移。可以经由偏置部件向用于产生所施加的电压的电极施加成组或成对的所施加的电压，并由此针对所产生的偏转引发静电力。系统的测量部件可以通过薄膜根据静电力的位移来确定与在一个或多个压力传感器的电极处的成组的所施加电压相对应的成组电容值的测量。系统的校准部件可以进一步利用从压力(例如周围或环境压力)和从一组电容值的测量得到的传感器参数来将压力传感器校准到目标值。参数部件可以操作为基于由模型部件生成的模型(例如电容桥模型或移动平板模型等)确定该组传感器参数，该模型部件被配置为在减小的操作范围内对第一薄膜从第一位置到第二位置的位移进行建模。例如，位移可以通过在传感器的电极处的两维偏转曲线和压力传感器的实际配置的非线性函数来表征。例如，通过在参数部件中使用的简化传感器单元模型来使相同传感器单元、不同传感器单元或甚至没有压力灵敏度的其它电容器的阵列或桥抽象化。下面参考附图进一步描述本公开内容的附加方面和细节。
现在参考图1，图示了用于利用静电力对压力传感器进行校准和再校准的压力传感器系统100的示例。该系统100可以为其它系统的一部分或者耦合到其它系统，结合地操作用于对一个或多个传感器进行校准和再校准，该一个或多个传感器诸如用于对压力或者可量化数量的一个或多个压力进行感测的压力传感器。系统100包括压力传感器102、测量部件104、校准部件106、一个或多个处理器108以及数据库110。
压力传感器102可以被配置为通过用作换能器并根据压力传感器生成信号而从诸如流体/气体流动、空气、速度、水位、海拔和其它之类的多种不同变量中的任何一个变量来测量各种压力。例如，压力传感器102可以包括力收集器，该力收集器包括隔膜或薄膜并且测量由在薄膜的区域之上的所施加的力导致的应变或偏转。压力传感器102例如可以包括电极和薄膜，该薄膜与由静电力引发的偏转相互作用，该静电力由在薄膜和至少电极之一之间施加的电压所产生。压力传感器102可以包括单个压力传感器部件或耦合在一起的多个压力传感器。压力传感器102可以包括微电子机械系统(MEMS)压力传感器，该MEMS压力传感器包括大小在约1微米到100微米范围内的部件或例如纳米尺度的部件。成对或成组的所施加电压可以被感测或被施加到压力传感器102的电极，用于引起产生静电力的不同电极端子之间的慢速移动或静止的电荷，该静电力在幅度和方向上可以与来自一个或多个其它变量的压力类似或相同。
压力传感器102例如被配置为由如下静电力所激励，该静电力被引发用于覆盖诸如在弯曲的薄膜处的压力传感器的偏转或位移部分。经由静电力的偏转实现传感器参数的提取，传感器参数可以进一步被建模、存储和利用，以用于对压力传感器的校准和再校准，或者用于在跨时间差而关于时间的测量之间的比较。然后该比较可以经由与系统100通信耦合的其它部件而被用于在稍后时间利用与传感器参数中的一个或多个参数相关的各种值来初始校准、调整或再校准压力传感器。薄膜面积、弹簧常数、尺寸、电极之间的距离、从薄膜到空腔底部的高度、介电常数、所施加压力、线性化多项式系数和其它这样的变量是不同传感器参数的示例，这些不同传感器参数可以是驻留在工艺容限或制造范围内的制造规范和传感器功能的一部分。
可以基于简化模型对压力传感器102进行初始地校准并且然后后续进行再校准，以诸如经由操作耐久性、工艺容限、温度影响或其它更改的变量，调整传感器参数的各种不期望的不准确性。具体地，测量部件104可以操作为确定用于压力传感器102的校准和再校准工艺的测量或测量量。例如，测量部件104可以操作为测量由在传感器的电极处引发的电容所产生的成组的电容值。电容可以对应于在压力传感器102的电极处提供的所施加电压，并且可以进一步起因于例如压力传感器102的薄膜根据静电力的位移或偏转。
压力传感器102的校准和再校准例如可以包括利用由施加到压力传感器的平板的电压所产生的静电力以及估计电容值的对应变化以经由测量部件104生成传感器参数的模型。电容变化的估计可以经由开路路径、通过改变传感器偏置电压和测量传感器电容器值的对应反应来执行，或者估计可以例如经由诸如闭合力反馈环路之类的反馈环路来执行。
系统100的校准部件106被配置为利用从成组电容值的测量得到的一组传感器参数来将压力传感器102校准到一组目标值。目标值例如可以包括用于旨在限定压力传感器的一个或多个功能的一个或多个参数的工厂操作范围值。可以从由测量得到的参数值以及诸如环境压力或其它压力的一个或多个压力来产生校准和再校准。压力传感器102例如可以在制造工艺线结束时在定义的测量条件下进行校准，这可以利用在不同温度下的不同压力来执行，但由系统产生的简化模型可以通过用于校准的明显测试时间和专用测试设备类似地并且更有效地工作。校准例如通常可以涉及关于压力和温度的复杂多项式，但也可以涉及分段线性函数或样条函数。
系统100例如通过生成简化模型并经由模型提取参数值，来生成经由校准部件102的校准过程和压力传感器102的再校准过程。模型例如可以是电容模型，诸如基于电容桥的模型、基于移动平板的模型，或其它类型的电容模型，用于执行对一个或多个压力传感器102的更有效的校准和再校准。
例如，压力传感器102的电极可以操作为形成电容全桥，其中可以在电容全桥的节点或端子的输入对处施加各种电压。电容值可以在电容全桥的节点的输入对处被获得并且进一步被用于推导、估计和重新计算传感器的操作参数。电容值可以包括从用于对压力传感器的不同参数进行建模的差分输出得到的电容值。跨电极建模的电容桥可以耦合到电极，该电极将包括用于通过静电力对位移进行建模的不同操作参数的一个或多个压力传感器102进行桥接。
由于压力传感器102的薄膜或隔膜的偏转通过分布式力而弯曲或位移，可以在复杂函数中对该特性进行建模，并且该特性针对压力和静电力也呈现不同的行为。因此，压力传感器的宏观行为可以利用所产生的模型进行描述，所产生的模型限于减小的操作范围或者比用于压力传感器102的制造或正常的标准操作范围小的操作范围。减小的操作范围例如可以通过与压力传感器的电极或平板的制造距离d相比沿着三维笛卡尔坐标系的Z轴的Z方向上的小位移来表征。在减小的操作范围或者有效性的范围内，位移Z可以代表作为w(x，y)的薄膜或隔膜弯曲w相对于x轴或y轴的函数，或者代表在隔膜的x维度和y维度上平均的真实/实际隔膜的函数。
在一个方面中，压力传感器102可以包括具有薄膜的MEMS传感器，该薄膜可以通过系统中的静电力偏转用于校准和再校准。经由校准部件106的校准可以基于由具有物理含义或背景的等式描述的复杂性到近似的简化。附加地，压力传感器102的再校准可以进一步经由同一模型执行，该模型可以进一步与传感器目标值、参数值、电容等一起被存储在数据库110中并且经由一个或多个处理器108被处理用于经由模型的进一步参考或计算的重新迭代。
现在参考图2，图示的是一种用于根据其它各种方面对一个或多个压力传感器进行校准和再校准的系统。系统200图示如上所述的类似部件并且进一步包括偏置部件202和参数部件204。
偏置部件202可以被配置为生成对压力传感器102的电极的偏置电压并且促使利用静电力对压力传感器薄膜的位移的控制。偏置部件202可以经由开放路径或闭环反馈路径，基于传感器参数(例如隔膜/薄膜面积)和至少一个压力(诸如不具有多于一个的压力读数或测量值的环境压力)，来利用所施加的电压生成静电力。压力可以从例如可以为环境压力的外部读数或系统内部读数获得。
偏置部件102可以生成对传感器102的传感器电极的偏置电压或所施加电压，并且例如通过修改偏置电压来促使经由控制路径利用静电力对传感器薄膜的位移的控制。测量部件104进一步被配置为测量与跨时间差而关于修改在第一时间和第二时间的成组的所施加电压相对应的成组的电容值。
此外或者备选地，测量部件104可以操作为同时在包括不同组传感器参数的至少两个压力传感器当中测量成组或成对的电容。这些传感器参数中的一个或多个参数例如可以彼此匹配。例如，可以在模型生成之前选择传感器为功能上相同或基本相同。例如，薄膜的面积可以变化，而在不同传感器的平板或电极之间的制造距离可以至少基本相等。由制造处理期间的容限得到的制造容限必需至少基本相等或在同一设计容限内，例如使得两个传感器的制造容限通过模型内的一个可变技术参数描述，该可变技术参数被生成用于从在校准和再校准期间必需求解的方程组中消除独立变量。利用该技术参数生成的模型的方面在下文中被进一步描述和图示。
系统200的参数部件204被配置为基于由系统生成和/或存储在数据库110中的模型来确定或得到传感器参数。如上所述，模型可以是电容模型(例如，电容桥模型、移动电容器平板模型等)，对在减小的操作范围内的第一薄膜从第一位置到第二位置的位移进行建模。例如，位移可以通过第一压力传感器的实际配置的非线性函数和第一多个电极的二维偏转曲线来表征或建模。在一个方面中，模型可以包括具有至少两个平板的平板电容器，这两个平板包括依赖于所施加的压力弹簧而变化的距离，所施加的压力弹簧抵抗引发的静电力和位移。
现在参照图3A和图3B，图示的是根据所公开的各个方面的用于一个或多个压力传感器的校正和再校准的示例性压力传感器模型的示图。图3A图示了压力传感器(例如传感器102)的示例性图表模型300，基于所定义的传感器参数(例如薄膜面积(A)、距离(d)、薄膜的高度(h)、弹簧参数(δ)、所施加的压力(p)等)证实实现诸如压力传感器的平板302和304之间的电容值之类的一个或多个目标值所需的电压，其中在用于校准/再校准的模型生成或建模过程中也可以结合其它参数，诸如介电常数(ε)、膨胀系数、像杨氏模量之类的材料系数或者其它相关参数。经由所施加的电压(V)表征这些参数以引发静电力的优势是相对简单的结构，该结构可以适用于在相对小的处理器上的数值估计，该相对小的处理器诸如包括系统部件或作为系统部件的一部分的数字信号处理器(DSP)。
根据图3B的模型可以被配置为从根据图3A的更详细模型对压力传感器的薄膜从第一位置到第二位置的位移进行建模，该位移可以是在减小的操作范围内的弯曲的函数。以此方式，根据图3B的简化模型可以被安装在系统中，代替在图3A中作为示例图示的真实薄膜的复杂弯曲行为，并且实现可以在本领域中充分准确和可靠地实际求解的等式。位移(w)例如可以通过跨传感器电极302、304的薄膜306的至少二维偏转曲线以及压力传感器的真实或实际布置的复杂非线性函数来表征。该位移可以例如在z方向上沿着z轴、通过相对于x方向上的x轴位移和y方向上的y轴位移的弯曲函数来证实。
下列等式可以操作为描述例如图3B的模型330和模型300，并且可以用作在有限的有效性范围内对图3A的结构的近似：
等式1，用于静电力；
Fsp＝δ·z 等式2，用于弹簧力；
Fp＝p·A 等式3，用于压力；
等式4；以及
等式5。
下面的等式进一步描述促使静电力实现压力传感器的平板或电极302和304之间的特定电容的、诸如所施加电压之类的参数。
等式1至等式6在下面的附加公式的情况下证实，可以在同一压力(p)下、诸如在环境压力下对至少两对静电驱动电压和电容(例如V1,C1,和V2,C2)的两个不同测量进行建模和捕获。同一压力(p)例如可以是独立于用于压力传感器102的再校准的任何其它压力读数或其它外部压力的单一压力。
符号(A)例如可以标示薄膜面积306，该薄膜面积306包括薄膜的高度或垂直宽度的尺寸(h)和距一个或多个平板/电极302、304的底部的距离(d)。薄膜306可以是对压力敏感并且在平板302和304之间跨越的隔膜或柔性结构。薄膜306的弯曲可以通过操作为静电驱动电压的所施加电压来引发。跨薄膜生成的静电力可以引起作为从第一位置到第二位置的位移、偏转或弯曲的薄膜变化。弯曲例如在具有含x轴、y轴和z轴的笛卡尔坐标系的三维平面中可以是位移的函数。弯曲函数w(x)可以表达为w(x，y)或w(x，y，z)，其中弯曲w(x，y)可以表示在隔膜的x和y尺度上平均的在实际隔膜306的减小的操作范围内的位移Z。减小的操作范围例如可以是相对于标准、正常或制造的操作范围而言减小的操作范围。减小的操作范围例如可以是作为诸如在制造商规格表或产品数据表中提供的正常、标准或制造的操作范围的子集的操作范围，或者减小的操作范围可以是小于该正常、标准或制造的操作范围的操作范围，例如在薄膜的偏转保持较小的方式指定的使薄膜弯曲的所施加的静电力和所测量的压力的减小范围。附加地，减小的操作范围可以被表征为与平板302、304的制造距离(d)相比的小位移z。
与下列一组推导的等式一样，模块300和330也可以经由等式C(V)的逆向解来生成和证实：
通过执行两个不同的测量，可以在同一压力(p)下捕获两对电容和静电驱动电压(V1，C1)&(V2，C2)的对应值。由于可以非常快速地(例如少于微秒)完成静电测量，所以对于大多数应用而言压力(例如大气压)在两个测量之间将不会明显改变。响应于已知或确定的压力传感器隔膜的面积(A)，可以得到弹簧常数(δ)。在一个示例中，压力传感器可以包括具有MEMS压力隔膜的MEMS压力传感器，该MEMS压力隔膜具有面积(A)，该面积(A)可以通过高度精确的光刻工艺和具有特定制造容限或工艺容限的制造工艺来限定。光刻面积(A)的精确性可以足够用于特别是对具有适当精度要求的压力传感器或与工艺的制造精确性相比具有非常大的几何尺寸的压力传感器进行建模。一旦得到弹簧常数(δ)，就可以从仅利用在整个建模过程中已知的一个压力的静电测量之一计算平板的制造距离(d)。例如，测量可以在已知的环境压力下执行以便实现传感器的完全校准。
在一个方面中，对于面积(A)的估计的备选方案可以基于在第二不同压力下的测量。例如，任选的第二压力测量点可以在利用校正部件106的校准工艺中引入，该第二压力测量点可以实现传感器隔膜的尺寸的提取。可以推导出等式来产生用于该面积(A)的提取的模型。例如，可以迭代地推导出面积(A)和其它参数值。例如，校准部件106可以被配置为基于对与成组的所施加电压对应的成组电容值的重复测量来重新确定空腔高度(d)和弹簧常数(δ)，其中压力可以包括环境压力。例如，面积A可以通过对下列等式8的最后等式的两侧的估计来迭代地找到。
等式8可以被计算并操作用于快速收敛为模型的良好起点，因为计算模型可以利用例如由在压力传感器的制造工艺期间的光刻掩膜的布局限定的面积来产生。等式8可以进一步被简化，如下面在等式9中所示，其中可以使用诸如闭合力反馈环路之类的力反馈环路来完成计算，其中所施加的电压可以被适配以获得用于两种不同压力(在薄膜的一个点处的第一压力和在薄膜的第二点处的第二压力)的相同电容测量C。在一个方面中，这可以例如在制造工艺之后的压力传感器的初始校准中执行。
在任何单个已知的压力(例如环境压力)下完成再校准，因为可以假设薄膜306的面积不受老化的影响并因而在推导之后对于再校准而言不再是未知的参数变量。然而，作为硅根据裸片温度的膨胀的结果，可以校正该面积。利用该知识，再校准在任何时间都是可以的，其中可以确定已知的压力或确定周围的外部压力。
特别是关于MEMS压力传感器，大多数老化效应是薄膜306上的变化应力的结果。该应力可以具有两个主要原因。例如，该应力的第一部分可以通过芯片本身的不同材料(例如单晶硅、多晶硅、氧化硅、氮化硅、铝或铜)的热膨胀产生，并且该应力的第二部分可以通过芯片与封装体之间的对接产生。机械应力的第三个原因可以源自于封装体与其对应用环境的组装之间的机械接触。传感器上的应力的所有原因，特别是第二个原因，可以被假定随着时间而改变，并因而代表老化效应的主要部分，这可以通过再校准来解决或校正。内在系统机械应力情形的效应引起薄膜在相同压力和静电驱动电压下的偏转的改变，甚至在其中传感器的薄膜的距离应精确为制造距离d的未受力情形下也是如此。明确地，该变化仅可以是简化模型中的参数(d)。因此该距离可以是在传感器电容器的边缘处的近似距离，而不是平板电容器模型的可移动平板的虚拟位置，在上述边缘处薄膜在实心的裸片中结束，上述平板电容器模型将电容等同为在真实传感器没有压力和静电力的情形中将测量到的值。距离(d)的再校准可以无需知道除了已知的大气压或外部单一压力之外的任何其它压力。然而，对于传感器的再校准而言仍存在静电力的强烈优势，因为该再校准可以利用如环境压力的单个已知的压力点来完成，而不需要至少两个不同的压力用于例如偏移和灵敏度的分离。
在一个方面中，通过产生的不同方法来对具有可以通过静电力一起偏转的薄膜的微机械压力传感器进行校准和再校准。校准例如可以基于将非常复杂系统缩减成可以由具有物理背景或定义的更简单的等式描述的模型或近似。再校准可以进一步基于该产生的模型。例如，压力传感器隔膜的面积(A)可以用作一个已知随时间稳定并因此可以从在传感器的老化之后必需进行再校准的校准数据集合中排除的参数。因而，可以在制造和初始校准之后实时地或实地地在任何条件下实现对传感器弹簧常数的再校准。对平板制造距离的再校准例如可以响应于确定的单个压力读数或信息(在许多情况下这可以是环境压力)来完成。因而，在已知的环境压力下、在不需要向所安装的传感器施加另一压力的情况下对传感器进行完全再校准是可能的。
尽管在本公开内容内描述的方法在这里被图示和描述为一系列动作或事件，但将认识到的是，这样的动作或事件的所图示的排序不应在限制的意义下解释。例如，一些动作可以按照不同的顺序和/或与除了这里所图示和/或描述的动作或事件之外的其他动作或事件并行地发生。此外，可以不需要所有图示的动作来实现这里描述的一个或多个方面或实施例。此外，这里描绘的动作中的一个或多个动作可以在一个或多个分开的动作和/或阶段中执行。
现在参照图4，图示了根据各种方面的用于对压力传感器进行系统建模的示例性流程图。方法400在402处开始对建模的一个或多个压力传感器(例如压力传感器102)的初始校准。
在404，可以向传感器施加第一压力并可以获得绝对压力。例如，可以从系统内部测量(例如测量部件104)或外部源的读数或外部计算来获得绝对压力。压力例如可以是例如通过在传感器或传感器模型的平板处的所施加电压引发的压力或大气压力。
在406，获得诸如经由处理器、经由处理器的测量部件或其它测量器件(例如测量部件104)来获得至少两对测量值，该测量值可以包括电容和电压。电压可以经由偏置部件202例如电压源或操作为引发跨传感器薄膜(例如薄膜306)的静电电压的其它电压偏置部件来施加或引发。包括电容和电压的对可以通过改变传感器偏置电压和测量传感器电容器的对应反应来开路执行，或者可以经由反馈环路在多个迭代中估计，而无需改变压力。由于静电测量可以在小的时间差(例如少于微秒)的情况下快速完成，所以推定没有大气压/气压的变化并且压力是恒定的。
在408，确定是否将为了准确而执行面积提取。在该确定中可以涉及各种因素，诸如时间、薄膜退化、在减小范围内的精确度、包括压力传感器的部件的系数、面积是否经由制造商设备经由通信网络等存储或传送等。如果在408处的确定是肯定的(是)，则流程在410继续，其中确定传感器的参数或对传感器的参数进行建模。在410，例如可以确定一个或多个弹簧常数以及平板之间的偏转的距离。该距离可以是例如模型平板电容器或上述其它模型类型的等同制造距离(d)。可以利用传感器隔膜的期望面积(A)诸如在工艺容限内的制造面积来产生计算。
如果在408的确定是否定的(否)，则流程通过将压力变为第二不同压力值以及获得压力读数来在412继续，该压力读数可以是绝对压力值，诸如由例如静电力引发的绝对压力值。在414，可以针对第二压力获得或提供对至少两对电容和电压的测量。在416，可以确定包括弹簧常数和诸如传感器的经建模的电容器的制造距离之类的距离的参数。参数可以例如利用真实面积或跨传感器的薄膜所测量的面积来推导。真实面积可以与上述期望面积相同或不同。
在418，将参数存储在与系统的部件或处理器耦合的存储器中产生的计算模型中。在420，可以在将传感器的目标值设定为适应或再校准传感器用于进一步操作的值的情况下完成校准(例如经由校准部件106)。
在一个方面中，可以在相对于彼此不同的温度和不同的温度系数下执行所描述的测量或测量操作，可以针对每个参数提取和存储该不同的温度和不同的温度系数。用于这里所述的方法的温度补偿序列的简化形式可以是：首先，在已知的室温下使用不同的压力或在静电引发的两种不同压力下执行对弹簧常数(δ)和面积(A)的完全校准，并且然后在重新使用从第一测量获得的平板面积的值的同时、利用基于硅(或用于传感器的任何其它材料)的材料膨胀系数的温度校正、在不同温度下进行再校准。在本公开内容中描述的测量动作或步骤也可以在它们的顺序上进行交换，或者可以通过大量的测量来提取以通过对值进行进一步平均而增加精确度。
参照图5，图示了一种方法500，该方法500在502开始对压力传感器的再校准。在504，诸如从外部源测量或获得压力作为绝对压力。在506，针对压力的获得(例如绝对压力)而获得或提供对包括至少两对电容(C)和电压(V)的测量。该压力可以是大气压或气压。测量对可以在例如足够短以确保压力在两次测量之间的相关范围中不变的时间距离中获得。
在508，可以在初始存储有传感器隔膜的面积(A)的情况下确定电容器(例如模型平板电容器)的模型的弹簧常数和等同制造距离。在510，可以存储所确定的参数，并且在512，完成再校准。
现在参照图6，图示了根据各种方面的校准和再校准系统600的示例。系统600包括上述的类似部件并且进一步包括附加或第二压力传感器602，该压力传感器602也利用薄膜或隔膜操作，该薄膜或隔膜根据不同参数产生偏转，该不同参数包括但不限于在传感器102和602二者的第一电极端子和第二电极端子(未示出)处或在对应一组电极处的静电力。尽管第二压力传感器602与第一压力传感器102并联耦合，但也设想其它配置或架构。
具有第二压力传感器602的系统600可以动态地操作为对一个或多个压力传感器102、602进行进一步建模，以及将对应的传感器参数校准和再校准到目标值，目标值可以包括在一个或多个附加传感器系统或传感器网络中实施期间实地地动态操作的不同值或在制造之后的出厂设置。
随附上述附图的上述方面提供用于基于传感器和耦合到该传感器的电容器的所产生模型的校准原理，在一种解释中，该模型利用不同压力进行校准并且在已知压力诸如获得的单一环境压力或压力读数的任何情形中实现再校准。系统600包括第二压力传感器602，并且通过利用单一压力或一个压力读数，进一步促使利用同一模型对压力传感器的一个或多个传感器的校准。校准和再校准例如可以利用在标准FE/BE测试设备上、而不是在允许施加不同压力的特定设备上使用环境压力产生的模型来执行。环境压力读数和建模过程因此可以作为动态或实时现场校准过程而独立于任何其它压力或压力读数、单独利用单一环境压力来完成。
例如，除了利用两个不同压力来表征传感器102的实际单元面积或真实单元面积之外，系统600可以操作为利用不同面积的传感器单元来生成计算模型。传感器102和602例如特别地可以通过包括相同或基本相等制造距离(d)来呈现匹配特性或功能或者基本匹配，该制造距离(d)可以包括在相应传感器102、602的平板或电极之间的距离(d)。
在一个方面中，第一压力传感器102和第二压力传感器602包括可以通过一个变量确定、描述和建模的相应设计参数(Dp)的制造容限。例如，单个变量可以是技术参数(Tp)，或称为工艺参数或类似含义。工艺参数可以是制造商或制造容限范围的函数或从制造商或制造容限范围得到。作为示例，压力传感器102和602被设计和制造为方形薄膜，该方形薄膜具有诸如边长(x)之类的尺寸长度。至少一个压力传感器102或602可以包括相对于另一尺寸边长更小的尺寸边长，并且压力传感器102或602可以一次或多次(nc)并联连接为一个或多个压力传感器，以便实现与另一传感器(例如压力传感器102或602)的更大电容相当的电容，使得例如电容→Dp1＝x1；Dp2＝(x2,nc)。工艺变化例如可以是位于可偏转隔膜下方的空腔的过刻蚀或欠刻蚀一个距离(Tp＝Δ)的结果。
参照图7，图示了根据这里公开的一个或多个方面的系统700。例如，除了上述的类似部件，系统700包括再校准部件702和建模部件704。
再校准部件702例如被配置为根据经由模型部件704产生的模型来对系统中耦合的一个或多个传感器的一组传感器参数进行再校准。再校准和模型可以根据这里描述的方面。第一压力传感器102可以与第二压力传感器602并联耦合，并且具有可以在传感器的并联配置的第一和第二节点或端子处实现基本相等电容的一个或多个匹配参数。第一传感器102可以包括耦合到第二压力传感器602的传感器，第二压力传感器602可以包括耦合在一起的一个或多个传感器以等同于在向电容器平板施加电压的情况下第一压力传感器的较大电容。再校准部件可以被配置为提取用于第一压力传感器和第二压力传感器的一组传感器参数或参数值，该组传感器参数或参数值包括工艺参数，工艺参数可以包括从第一压力传感器102和第二压力传感器602二者得到的设计参数，并且进一步通过单一变量或工艺参数(Tp)、第一传感器102的第一薄膜面积、第二传感器602的第二薄膜面积、第一薄膜的第一弹簧常数和第二薄膜的第二弹簧常数以及在第一多个电极之间的距离来表示。
建模部件704被配置为生成模型，该模型可以是计算模型、虚拟模型或响应于静电电压而根据从第一传感器102和/或第二传感器602提取的参数来模仿传感器功能的一组代码。该模型可以是简化的虚拟或数学模型，实现参数值的快速提取。模型例如可以是电容模型，诸如基于电容桥的模型、基于移动平板的模型或用于执行对一个或多个压力传感器102或602的更有效校准和再校准的其它类型的电容模型。模型部件可以被配置为对传感器102、602的一个或多个薄膜在减小的操作范围内的位移进行建模。例如，位移可以通过压力传感器的实际配置的非线性函数和在传感器的电极处的二维偏转曲线来表征。由对应的所施加电压产生的电容值可以从用于在模型中对压力传感器的不同参数进行建模的差分输出得到。电容桥模型可以操作为基于跨传感器的电极得到的参数来对值进行建模。在一个方面中，模型可以包括具有至少两个平板的平板电容器，这些平板包括根据所施加的压力弹簧而改变的距离，所施加的压力弹簧抵抗引发的静电力和位移。
参照图8A和图8B，图示了结合对图3A和图3B的元件的参考进一步描述的示例性模型配置800和830或第二传感器的架构。第一压力传感器102和第二压力传感器602均可以包括沿着传感器的例如第一边(b，b2)的尺寸长度。传感器102和602例如可以包括经建模的第一薄膜面积A和第二薄膜面积A2，其是dy、dx或dy2、dx2的函数。第一尺寸长度可以与另一传感器的第二尺寸长度不同。这两个传感器可以包括根据工艺参数而稍微不同的高度h和h2。距离可以进一步被表示为在薄膜沿着z轴的偏转与空腔底部或电极的底部之间的差值，该距离可以基于所施加的压力弹簧而根据弯曲函数改变，所施加的压力弹簧抵抗所生成的静电力的位移。
校准部件106可以操作为关于第一压力传感器和第二压力传感器确定从制造容限范围得到的经估计的工艺参数。一组经估计的第一薄膜和第二薄膜的面积可以基于经估计的工艺参数来得到，并且一组经估计的弹簧常数可以从该组经估计的面积来得到。此外，模型可以根据两个传感器之间的良好匹配特性或者针对两个传感器之间的良好匹配特性来生成这些估计，这些估计包括对于第一压力传感器和第二压力传感器是有效的经估计的空腔高度。校准部件106进一步被配置为基于经估计的空腔高度来重新确定经估计的工艺参数，以便确定实际工艺参数、基于实际工艺参数的第一薄膜的第一薄膜面积和第二薄膜的第二薄膜面积、第一薄膜的第一弹簧常数和第二薄膜的第二弹簧常数、以及/或者在第一多个电极与第二多个电极之间的距离。
这两个传感器单元102和602例如可以通过两对静电驱动电压和对应的电容来表征。建模部件可以促使根据上述以及例如下述的等式中的一个或多个等式对传感器参数的建模。
等式12
在确定或已知的面积的情况下，模型800、830可以实现两个弹簧常数的计算，这两个弹簧常数由于可以使隔膜更小或更硬的传感器之间不同的几何形状而不同。在其中面积不确定或仍未知的情形中，由于它可以取决于技术差异(Δ)或工艺参数，所以建模过程可以利用模型来从已知的技术参数的范围(Δ)开始。因此所得到的经计算的弹簧参数也可以是不精确的，因为技术差异是经估计的参数。环境压力(p)可以从压力读数或源(例如参考气压计或其它部件)中确定，这实现对空腔高度的估计(da，db)的计算，并且还包括由于对经估计的弹簧常数和经估计的面积的依赖性而导致的不精确性。从可以不同的(da)和(db)的结果开始，可以针对技术参数(Δ)更新这些估计并且利用诸如(da)和(db)针对实际参数值来重新计算这些估计，除非它们被确定足够相等。该建模过程可以产生用于工艺或技术参数(Δ)、面积(A1，A2)、弹簧常数(δ1,δ2)和距离(d＝da＝db)的实际或真实值，该距离(d＝da＝db)可以是传感器102、602中的一个或多个传感器的两个传感器平板之间的实际/真实制造距离。
经由再校准部件702的再校准可以在任意单个已知压力(例如环境压力)下执行，因为薄膜的面积可以被假定不受老化影响并因而对于再校准过程不一定是未知的。然而，这可以由于通过硅依赖于裸片温度的膨胀的更改而被校正。利用这一知识，在其中可以传送已知压力的任意时间，再校准都是可能的。
基于本发明，前述在已知环境条件下的再校准可以被扩展并可以以与上面在其它方面中所述的初始校准相同的方式来完成。在使用具有匹配的空腔高度和不同面积的传感器102和602的情况下，诸如技术参数(Δ)、面积(A1，A2)、弹簧常数(δ1,δ2)和距离(d)之类的所有未知变量的提取是可能的。
经由建模部件704生成的用于校准和再校准的模型基于传感器单元的两个不同面积、独立于环境压力而实现不同的再校准，其中第一传感器102和第二传感器602的相应面积A1和A2不变或可以通过已知的膨胀系数进行校正。这些参数可以经由模型利用来自每个传感器单元的驱动电压和其对应电容的测量对来得到。响应于在同一压力条件(例如同一气压)下获取的两个测量对(这在测量同时完成或在短时间距离下完成时应容易实现)，然后可以通过从下面的等式直接计算距离(d)来完成计算和校准。为了再校准的更大精确度，可以在计算距离(d)的更新之前，针对每个传感器单元的弹簧常数(δ1,δ2)来执行校准计算的进一步的再校准或迭代。传感器再校准系统的优势在于，现场或系统应用的背景下它允许持续地重复再校准，并且它降低对隔膜的区域膨胀的校正的温度补偿，该温度补偿小并且由已知且稳定的膨胀系数所良好限定。
利用上面的一组等式13，传感器隔膜或薄膜的面积的变化可以引起传感器的电容和对应的弹簧常数的变化。这里所述的具有至少两个不同传感器的系统可以便于确定模型的参数，该模型被用于通过在一个或多个已知的环境压力条件下施加自生静电力来进行校准，并且避免需要在不同压力下的测试；因而允许在标准的未更改的测试器上进行校准。此外它允许对在任何操作条件下经受温度和老化漂移的参数进行再校准，甚至无需知道实际压力诸如在传感器处的压力或附加应力。
此外，系统可以利用传感器面积的在技术上引发的制造差异模型的不同模型。例如，上面讨论的先前使用的过刻蚀/欠刻蚀模型可以通过引入比例因子(α)来扩展，该比例因子使得欠刻蚀取决于不同单元几何形状的比率。
比例因子(α)是可以通过已知规则从设计几何尺寸(xa)和(xb)计算的常数。对于这种情况，校准可以在无需对传感器模型的任何修改的情况下进行。取决于传感器单元相对于晶向的取向，另一示例可能是不同的过刻蚀/欠刻蚀参数，诸如在下列等式的情况下：
在上面的情况中，可以利用两个扩展技术参数或工艺参数，并且可以将系统扩展成使用三个不同的传感器，这三个不同的传感器被配置有至少一些匹配参数和一些变化的尺寸或其它参数。例如，可以执行迭代以针对空腔的制造高度(d)推导出相同结果，空腔的制造高度(d)对于所有三种传感器类型是相同的，并且可以根据两个尺寸(Δx)和(Δy)来计算。
此外，也可以变化传感器单元的不直接影响隔膜的面积的其它参数。这例如可以是隔膜的厚度并且将导致具有不同弹簧常数的传感器。在这种情况下，传感器单元具有相同的面积并且可以直接在两个传感器单元的共同未知面积内的(A)中完成迭代。
一个单元的隔膜可以通过在单元中部的氧化柱来稳定化，这将导致针对同一面积的不同灵敏度以及上面具有较厚薄膜的情况，并且一个单元的隔膜可以以通过(A)的变化对空腔的制造高度(d)的迭代确定的相同方式来操控，只要(d)的结果针对这两个单元匹配即可。此外，不同面积、高度和具有氧化柱位于下方的稳定化薄膜的结合是可能的。
如果薄膜之一的灵敏度至此被减小，使得可以假设电容在压力范围内是恒定的，则可以简化过程，因为灵敏度的调整对于这些传感器单元而言将不再是必要的。在这种情况下，单元可以用作参考单元，该参考单元是独立于压力的，并因此如下利用一组等式16、基于技术制造扩展参数，它们可以被用于空腔高度和面积的提取：
通过扩展该方法，以除了应校准的压力敏感单元之外使用两个压力非敏感单元类型，可以进一步简化对由于过刻蚀/欠刻蚀导致的制造扩展的计算，并且特别地适于提供空腔高度的计算的良好解析，而与考虑单元的敏感度无关。
附加地，也可以通过上面等式17的计算模型方法来进一步简化再校准，因为压力独立单元在任何时间都可以被用于确定空腔高度和制造相关面积，而完全独立于实际压力。
最后，如上所述，所建模的压力传感器(例如压力磁传感器102、602)或“传感器单元”中的每一个可以包括较小的基本传感器单元的阵列，也可以包括在第一基本类型单元和第二基本类型单元的阵列之间的电容差异，因为这可以通过电容式惠斯通桥来生成或建模。
现在参照图9，图示了一种用于传感器系统中的压力传感器校准和再校准的方法900。在902，方法包括根据一个或多个静电力生成(例如经由偏置部件202)第一压力传感器的第一薄膜的位移。在904，方法包括在第一压力下测量与在第一多个电极处的一组所施加电压对应的一组电容值。在906，利用一组传感器参数和第一压力将第一压力传感器校准到一组目标值，该组传感器参数从与一组所施加电压相对应的一组电容值得到。
在一个方面中，该方法可以包括通过估计与第一压力传感器和也作为第一压力传感器来测量和校准的第二压力传感器有关的经估计的工艺变化参数来生成计算模型用于传感器校准。基于经估计的工艺变化参数，可以确定与第一压力传感器和第二压力传感器对应的经估计的面积和弹簧常数。然后可以得到第一压力传感器的第一薄膜和第二压力传感器的第二薄膜的经估计的高度。然后独立于实际压力读数，通过迭代到一组目标值，可以重新计算该组传感器参数，其中第一压力包括环境压力。
参照图10，图示了根据各种方面的用于传感器的校准和再校准的示意性流程。方法1000在1002处开始于产生第一压力传感器的第一薄膜和第二压力传感器的第二薄膜的位移。在1004，在第一压力传感器和第二压力传感器处测量电容值。在1006，利用从测量的电容值得到的参数值和单个或第一压力(例如大气压力或环境压力)来校准第一压力传感器。
这里使用的术语“计算机可读介质”包括计算机可读存储介质和通信介质。计算机可读存储介质包括在用于信息的有形存储的任何方法或技术中实现的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质，该信息诸如计算机可读指令或其它数据。这里公开的数据存储库或存储器是计算机可读存储介质的示例。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、快闪存储器或其它存储器技术、CD-ROM、数字多用盘(DVD)或其它光学存储装置、磁盘、磁带、磁盘存储装置或其它磁存储器件、或者可以用于存储期望信息的任何其它介质。
术语“计算机可读介质”也可以包括通信介质。通信介质通常体现计算机可读指令或可以在诸如载波或其它传播机制之类的“调制数据信号”中传送的其它数据，并且包括任何信息传送介质。术语“调制数据信号”可以包括具有其特征集合中的一个或多个或以使得在信号中对信息进行编码的方式改变的信号。
所描述的操作中的一个或多个操作可以构成存储在一个或多个计算机可读介质上的计算机可读指令，如果通过计算设备执行，则计算机可读指令将使得计算设备执行所述的操作。其中描述操作中的一些或所有操作的顺序不应认为是暗示这些操作一定依赖于顺序。受益于本说明书的本领域技术人员将认识到备选排序。此外，将理解到，在这里提供的每个实施例中不是所有操作都必需存在。
特别地关于由上述部件或结构(组件、器件、电路、系统等)执行的各种功能，除非另外指出，否则用于描述这种部件的术语(包括对“装置”的引用)旨在于与执行所述部件的指定功能的任意部件或结构相对应(例如，功能上等同)，尽管不是在结构上等同于所公开的结构，该所公开的结构执行这里图示的本发明的示例性实施中的功能。此外，虽然可以关于若干实施的仅一种实施公开了具体特征，但是这些特征可以如对于任何给定或特定应用可能期望和有利的那样与其它实施的一个或多个其它特征结合。此外，就在具体实施方式和权利要求中使用术语“含”、“包含”、“具有”、“含有”、“带有”或其变体而言，这些术语旨在以类似于术语“包括”的方式为包含性的。
Claims (22)
1.一种压力传感器校准系统，包括：
第一压力传感器，包括第一多个电极和第一薄膜，所述第一薄膜被配置为根据静电力产生从第一位置到第二位置的位移；
测量部件，被配置为通过所述第一薄膜根据所述静电力的所述位移并且确定对与在所述第一多个电极处的成组的所施加电压相对应的成组的电容值的测量；以及
校准部件，被配置为利用第一压力和从所述成组的电容值的测量得到的一组传感器参数来将所述第一压力传感器校准到一组目标值，其中所述第一多个电极包括桥接至少一个其它压力传感器的电极，所述至少一个其它压力传感器包括针对通过所述第一压力或所述静电力的所述位移的不同操作参数。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一多个电极形成电容全桥，其中所述成组的所施加电压被施加在所述电容全桥的输入节点对处，并且所述成组的电容值包括在所述电容全桥的输出节点对处获取的所述电容全桥的差分输出电容值。
3.根据权利要求1所述的系统，进一步包括：
偏置部件，被配置为向所述第一多个电极生成偏置电压，并且促使通过修改所述偏置电压而经由开环控制路径来利用所述静电力控制所述第一薄膜的所述位移，其中所述测量部件被进一步配置为根据时间差在第一时间和第二时间，或者同时在所述第一压力传感器和第二压力传感器之间，测量与所述成组的所施加电压相对应的所述成组的电容值，所述第二压力传感器包括与所述第一压力传感器匹配的第二组传感器参数。
4.根据权利要求1所述的系统，进一步包括：
参数部件，被配置为基于由模型部件生成的模型来确定所述一组传感器参数，所述模型部件被配置为在减小的操作范围内对所述第一薄膜从所述第一位置到所述第二位置的所述位移进行建模，其中所述位移通过所述第一压力传感器的实际配置的非线性函数以及所述第一多个电极的二维偏转曲线来表征。
5.根据权利要求4所述的系统，其中所述模型包括平板电容器，所述平板电容器包括至少两个平板，所述至少两个平板包括取决于所施加的压力弹簧而改变的距离，所施加的压力弹簧抵抗所述位移和所述静电力。
6.根据权利要求4所述的系统，进一步包括：
偏置部件，被配置为向所述第一多个电极生成偏置电压，并且促使根据所述一组传感器参数、经由闭环反馈路径来利用所述静电力控制所述第一薄膜的所述位移，其中所述一组传感器参数包括第一薄膜面积，并且所述第一压力包括环境压力。
7.根据权利要求4所述的系统，其中所述校准部件被进一步配置为基于对与所述成组的所施加电压相对应的所述成组的电容值的重复测量来重新确定空腔高度和弹簧常数，所述第一压力包括环境压力，并且所述第一多个电极的区域从初始校准中获知。
8.根据权利要求4所述的系统，进一步包括：
第二压力传感器，作为所述至少一个其它压力传感器，被配置为桥接所述第一压力传感器以提供近似等于所述第一压力传感器的电容，并且所述第二压力传感器包括：
第二多个电极；以及
第二薄膜，被配置为从一个位置位移到另一位置。
9.根据权利要求8所述的系统，其中所述第一压力传感器包括：
沿着所述第一薄膜的第一侧的第一尺寸长度；
第一薄膜面积；以及
从所述第一薄膜到位于所述第一薄膜下方的第一空腔的底表面的第一高度；以及
所述第二压力传感器包括：
沿着所述第二薄膜的第二侧的第二尺寸长度，所述第二尺寸长度不同于所述第一尺寸长度；
第二薄膜面积；以及
根据工艺参数而与所述第一高度稍微不同的第二高度。
10.根据权利要求8所述的系统，其中所述校准部件被进一步配置为关于所述第一压力传感器和所述第二压力传感器确定从制造容限范围得到的经估计的工艺参数、基于所述经估计的工艺参数的所述第一薄膜和所述第二薄膜的一组经估计的面积、从所述一组经估计的面积得到的一组经估计的弹簧常数、以及对于所述第一压力传感器和所述第二压力传感器有效的经估计的空腔高度。
11.根据权利要求10所述的系统，其中所述校准部件被进一步配置为基于所述经估计的空腔高度来重新确定所述经估计的工艺参数以确定实际的工艺参数、基于所述实际的工艺参数的所述第一薄膜的第一薄膜面积和所述第二薄膜的第二薄膜面积、所述第一薄膜的第一弹簧常数和所述第二薄膜的第二弹簧常数、以及在所述第一多个电极和所述第二多个电极之间的相等距离。
12.根据权利要求4所述的系统，进一步包括：
再校准部件，被配置为利用作为所述至少一个其它压力传感器的桥接所述第一压力传感器的第二压力传感器来再校准所述第一压力传感器的包括电容的所述一组传感器参数，其中所述第二压力传感器包括：
第二多个电极，被配置为提供所述电容；
第二薄膜，具有第二薄膜面积，所述第二薄膜面积不同于所述第一压力传感器的所述第一薄膜的第一薄膜面积；以及
位于所述第二薄膜下方的第二空腔的第二空腔高度，所述第二空腔高度等于位于所述第一压力传感器的所述第一薄膜下方的第一空腔的第一空腔高度；
其中所述再校准部件被进一步配置为提取用于所述第一压力传感器和所述第二压力传感器的所述一组传感器参数，所述一组传感器参数包括工艺参数、所述第一薄膜面积、所述第二薄膜面积、所述第一薄膜的第一弹簧常数和所述第二薄膜的第二弹簧常数、以及在所述第一多个电极之间的距离。
13.根据权利要求4所述的系统，其中所述校准部件被进一步配置为确定从在所述第一压力下和在第二压力下对所述成组的电容值和所述成组的所施加电压的测量得到的所述一组传感器参数的初始参数，并利用所述初始参数来进一步得到所述一组传感器参数的其它参数，以便对所述第一压力传感器进行初始校准。
14.一种用于校准压力传感器的方法，包括：
经由偏置组件，根据一个或多个静电力来生成第一压力传感器的第一薄膜的位移；
在第一压力下测量与在第一多个电极处的一组所施加的电压相对应的一组电容值；
利用所述第一压力和从与所述一组所施加的电压相对应的所述一组电容值得到的一组传感器参数，来将所述第一压力传感器校准到一组目标值；
基于所述第一薄膜的第一面积与第二压力传感器的第二薄膜的第二面积的差异以及所述一组电容值，来得到与所述第一压力传感器和第二压力传感器有关的工艺变化参数；以及
根据所述工艺变化参数，来从所述第一压力传感器和所述第二压力传感器提取未知的传感器参数。
15.根据权利要求14所述的方法，进一步包括：
估计与所述第一压力传感器和所述第二压力传感器有关的经估计的工艺变化参数，所述第二压力传感器也被作为所述第一压力传感器而测量和校准；
基于所述经估计的工艺变化参数，来确定与所述第一压力传感器和所述第二压力传感器相对应的经估计的面积和弹簧常数；以及
确定所述第一压力传感器的第一薄膜和所述第二压力传感器的第二薄膜的经估计的高度。
16.根据权利要求14所述的方法，进一步包括：
独立于实际压力读数，将所述一组传感器参数再校准到所述一组目标值，其中所述第一压力包括环境压力。
17.根据权利要求14所述的方法，进一步包括：
基于所述第一压力传感器的实际配置的非线性函数，来生成在减小的操作范围内的所述第一薄膜的所述位移的模型。
18.根据权利要求17所述的方法，进一步包括：
确定从在所述第一压力下以及在第二不同的压力下对所述一组电容值和所述一组所施加的电压的测量得到的所述一组传感器参数的面积参数；以及
利用所述面积参数来进一步得到所述一组传感器参数的其它参数，以便对所述第一压力传感器进行参数的初始校准。
19.一种用于校准压力传感器的方法，包括：
经由偏置组件，根据一个或多个静电力来生成第一压力传感器的第一薄膜的位移；
在第一压力下测量与在第一多个电极处的一组所施加的电压相对应的一组电容值；
利用所述第一压力和从与所述一组所施加的电压相对应的所述一组电容值得到的一组传感器参数，来将所述第一压力传感器校准到一组目标值；
根据制造容限来确定用于所述第一压力传感器和第二压力传感器的经估计的工艺变化参数；
估计用于所述第一压力传感器和所述第二压力传感器的一组参数；以及
基于作为所述第一压力的已知的环境压力以及在所述第一压力传感器和所述第二压力传感器之间的所述一组参数中的至少一项参数之间的差异，来更新所述经估计的工艺变化参数。
20.一种系统，包括：
第一压力传感器，包括第一多个电极和具有第一面积的第一薄膜，其中所述第一薄膜被配置为根据由在所述第一多个电极处的所施加的电压产生的静电电荷来产生位移；
校准部件，被配置为利用第一压力和从根据所施加的电压对电容值的测量得到的一组传感器参数来将所述第一压力传感器校准到一组目标值；以及
参数部件，被配置为根据电容器模型确定所述一组传感器参数，所述电容器模型被配置为在比现场操作范围更低的操作范围内对所述第一薄膜的所述位移进行建模，根据所述第一压力传感器和第二压力传感器的一组制造容限并作为所述电容器模型的一部分来确定经估计的工艺变化参数，估计与所述第一压力传感器和所述第二压力传感器有关的一组经估计的传感器参数，以及基于所述一组经估计的传感器参数来重新确定所述经估计的工艺变化参数作为实际的工艺变化参数，其中所述位移通过所述第一多个电极的真实配置的非线性函数和所述第一多个电极的二维偏转曲线来表征。
21.根据权利要求20所述的系统，其中所述第一薄膜覆盖在所述第一压力传感器的第一空腔上方，所述第一空腔包括与所述第一薄膜之间的第一高度，所述第一高度与所述第二压力传感器的第二薄膜的第二高度匹配以便确定所述实际的工艺变化参数。
22.根据权利要求20所述的系统，进一步包括：
参数部件，被配置为通过利用所述第一压力和从所述电容值确定的经估计的工艺变化参数来提取经估计的值，由此确定所述一组传感器参数。
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