CN108008152B - 获取mems加速度计的寄生失配电容的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种获取MEMS加速度计寄生失配电容的方法，包括获取MEMS加速度计正常工作时的至少两个预载电压及对应的输出电压；根据所述MEMS加速度计的结构参数、所述预载电压和所述输出电压，获取拟合参数；根据所述结构参数和所述拟合参数，获取所述MEMS加速度计的机械梁弯曲量；根据所述结构参数和所述机械梁弯曲量，获取所述MEMS加速度计的寄生失配电容。本发明还公开了一种获取MEMS加速度计寄生失配电容的装置。通过上述过程，得到MEMS加速度计工作时的寄生失配电容，解决了获取寄生失配电容的传统方法存在测量精度较低的问题，实现了获取寄生失配电容的精度较高且可靠的效果。

Description

获取MEMS加速度计的寄生失配电容的方法及装置

技术领域

本发明涉及加速度计测量技术领域，特别是涉及一种获取MEMS加速度计的寄生失配电容的方法及装置。

背景技术

加速度计作为惯性测量与控制系统中的关键性敏感元件，在军事、工业、医疗、安全监测和消费电子等领域均有重要应用，特别是随着应用领域的拓展和MEMS(微机电系统)技术的发展，MEMS加速度计成为研究热点。MEMS加速度计较传统的加速度计具有显著的优点：体积小、重量轻、功耗小、易集成、抗过载能力强和可批量生产。随着航空航天、智能化应用以及军用系统的发展，对于高精度、高稳定性及高性能的MEMS加速度计的需求也日益迫切。

电容检测是MEMS加速度计的一种重要检测机理，在工程应用中，电容式MEMS加速度计可以通过静电力反馈构成力平衡闭环加速度计。相对于其他形式的MEMS加速度计，电容式MEMS加速度计漂移小、精度高，是研制高精度MEMS加速度计的主要形式。然而非理想因素对电容式MEMS加速度计的影响较大，其中，寄生电容，如敏感结构封装以及检测电路带来的寄生失配电容是影响电容式MEMS加速度计性能的一个重要因素。由于电容式MEMS加速度计的静态电容一般在皮法量级，静态电容的改变量则更小；高精度的电容式MEMS加速度计，10^-3g(g表示重力加速度)的加速度输入对应的电容变化量在亚飞法量级，因此有必要精确获取寄生失配电容，为减小和补偿寄生失配电容提供基础。然而，获取寄生失配电容的传统方法是通过测量仪表进行直接测量，测量精度较低。

发明内容

基于上述分析，有必要针对获取寄生失配电容的传统方法存在测量精度较低的问题，提供一种获取MEMS加速度计的寄生失配电容的方法及一种获取MEMS加速度计的寄生失配电容的装置。

一种获取MEMS加速度计的寄生失配电容的方法，包括步骤：

获取MEMS加速度计工作时的至少两个预载电压及对应的输出电压；

根据所述MEMS加速度计的结构参数、所述预载电压及对应的输出电压，获取拟合参数；

根据所述结构参数和所述拟合参数，获取所述MEMS加速度计的机械梁弯曲量；

根据所述结构参数和所述机械梁弯曲量，获取所述MEMS加速度计的寄生失配电容。

一种获取MEMS加速度计的寄生失配电容的装置，包括：

电压获取模块，用于获取MEMS加速度计工作时的至少两个预载电压及对应的输出电压；

拟合获取模块，用于根据所述MEMS加速度计的结构参数、所述预载电压及对应的输出电压，获取拟合参数；

形变获取模块，用于根据所述结构参数和所述拟合参数，获取所述MEMS加速度计的机械梁弯曲量；

电容获取模块，用于根据所述结构参数和所述机械梁弯曲量，获取所述MEMS加速度计的寄生失配电容。

一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现所述获取MEMS加速度计的寄生失配电容的方法步骤。

一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现所述获取MEMS加速度计的寄生失配电容的方法步骤。

上述获取MEMS加速度计寄生失配电容的方法及装置，通过在所述MEMS加速度计进入工作状态时多次改变预载电压，获取对应的多个输出电压。从而通过预载电压与对应的输出电压获取拟合参数，进而得到寄生失配电容导致的机械梁弯曲量，最终根据结构参数和机械梁弯曲量获得寄生失配电容。本发明的上述获取MEMS加速度计寄生失配电容的方法及装置，解决了获取寄生失配电容的传统方法存在测量精度较低的问题，实现了获取寄生失配电容的精度较高且可靠的效果。

附图说明

图1为现有技术中考虑寄生电容的电容-电压转换电路示意图；

图2为本发明一个实施例获取MEMS加速度计寄生失配电容的方法流程图；

图3为本发明一个实施例获取预载电压及对应的输出电压的方法流程图；

图4为本发明一个实施例获取拟合参数的方法流程图；

图5为现有技术中的力平衡式加速度计敏感结构工作示意图；

图6为本发明一个实施例获取MEMS加速度计寄生失配电容的装置模块结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的获取MEMS加速度计寄生失配电容的方法及装置的具体实施方式作详细的描述。附图中给出了本发明的首选实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。

随着航空航天、智能化应用以及军用系统的发展，对于高精度、高稳定性及高性能的MEMS加速度计的需求也随之加大；MEMS加速度计较传统的加速度计具有以下显著的优点：体积小、重量轻、功耗小、易集成、抗过载能力强和可批量生产。其中，通过静电力反馈构成力平衡闭环的电容式MEMS加速度计漂移小、精度高，是研制高精度MEMS加速度计的主要形式。然而，在实际应用中，寄生电容，例如敏感结构的封装以及检测电路带来的寄生失配电容，是影响电容式MEMS加速度计性能的重要因素，因此，减小和补偿寄生失配电容是提高电容式MEMS加速度计性能的一种重要途径。为实现有效减小寄生失配电容对MEMS加速度计影响的目的，需要精确地获取寄生失配电容。一直以来，人们采用的测量方式一般有采用高性能仪表、电容检测芯片或搭建电容检测电路进行检测的方式，电容检测芯片例如通用可编程ASIC(专用设计集成电路)芯片，MS3110芯片(通用电容读出集成电路)。上述方式所获得的寄生失配电容精度较低。

请参阅图1，图1为现有技术中考虑寄生电容的电容-电压转换电路示意图。电容式MEMS加速度计的敏感结构一般可以包含上下固定极板、设置在上下固定极板之间的可动质量块、锚以及连接可动质量块与锚的机械梁等结构。电容式MEMS加速度计电容检测原理可以参阅图1有如下解释，图1中的Ct和Cb表示有效检测电容，Cp1至Cp6均表示寄生电容。在不考虑寄生电容的情况下，上述的电容-电压转换电路的输出电压V_out为：

其中，V表示电路的调制电压，C_t和C_b均表示有效检测电容的容值，C_f表示反馈电容的容值；上式表明电容-电压转换输出电压V_out与加速度导致的有效差分电容成比例关系。考虑寄生电容的情况下，上述的电容-电压转换电路的输出电压V_out为如下公式：

其中，C_p1、C_p2、C_p3、C_p4均表示寄生电容的容值，α表示比例系数。上式表明，电容检测电路无法分辨(C_t-C_b)和(C_p1-C_p2)，因此寄生失配电容(C_p1-C_p2)会影响电容检测输出。此外，(C_p3-C_p4)对不同电容检测电路输出影响程度不同。因此，寄生失配电容(C_p1-C_p2)和(C_p3-C_p4)会影响电容式MEMS加速度计输出，进而恶化电容式MEMS加速度计性能。

闭环的电容式MEMS加速度计的工作原理是通过反馈电压产生静电力，该静电力与惯性力大小相等，方向相反。如此可动质量块即处于静态而不会产生位移。反馈电压的大小可以反映出输入加速度的大小。然而由于寄生失配电容的存在会使得可动质量块偏离几何中心，敏感结构机械梁产生一个弯曲量，进而影响电容式MEMS加速度计的零偏和标度因数性能，主要表现在以下两方面：(1)引入额外的零偏，而且在环境因素变化的情况下，寄生失配电容发生变化会导致零偏的变化，恶化电容式MEMS加速度计的零偏性能；(2)寄生失配电容的存在使得可动质量块偏离几何中心，带来非线性影响，影响电容式MEMS加速度计标度因数线性度。

基于上述的分析介绍，请参阅图2，为解决上述方式所获得的寄生失配电容精度较低的技术问题，本发明实施例提供一种获取MEMS加速度计的寄生失配电容的方法，包括以下步骤：

S12，获取MEMS加速度计工作时的至少两个预载电压及对应的输出电压。

其中，MEMS加速度计可以是闭环的电容式MEMS加速度计。MEMS加速度计工作时，例如，将MEMS加速度计放置于水平固定的台面上，使其敏感轴与水平台面平行，此时MEMS加速度计加速度输入较小；断开MEMS加速度计的电路板上输入预载电压节点处的电压，并且将预载电压节点处连接至一个通用型电压源的电压输出端上，以调节加载在MEMS加速度计敏感结构的预载电压；再通过另一个通用型电压源给MEMS加速度计进行供电，使MEMS加速度计进入工作状态。预载电压为施加在敏感结构上的电压。对应的输出电压为MEMS加速度计的读出电压。

可以理解，MEMS加速度计工作时，通过计算终端按照预设的方式，例如间隔1V，逐次调节与预载电压节点连接的通用型电压源的输出电压，也即逐次调节加载到敏感结构上的预载电压，同时记录每一个预载电压输入所对应的MEMS加速度计的输出电压。由于预载电压节点与通用型电压源之间的连接线的电位节点不在电容-电压转换处，因此不会额外增加寄生电容，更不会影响加速度计内部的结构。

S14，根据MEMS加速度计的结构参数、预载电压及对应的输出电压，获取拟合参数。

其中，结构参数可以包含MEMS加速度计敏感结构检测电容的交叠面积、敏感结构的可动质量块的质量和敏感结构极板的间距。前述的敏感结构一般可以包含上下固定极板、可动质量块、锚和连接可动质量块与锚的机械梁。拟合参数可以是利用MEMS加速度计的结构参数、前述多次调节并记录得到的预载电压及采集得到输出电压，经过数据拟合处理得到的，拟合参数例如可以是线性拟合处理后得到的数据曲线的斜率值。

可以理解，计算终端可以对采集得到的MEMS加速度计的结构参数，以及前述记录的预载电压及对应的输出电压进行运算、拟合的数据处理，以得到所需的拟合参数。

S16，根据结构参数和拟合参数，获取MEMS加速度计的机械梁弯曲量。

其中，机械梁弯曲量为寄生失配电容导致可动质量块偏离敏感结构的几何中心，引起敏感结构机械梁发生弯曲而产生的弯曲量。

可以理解，计算终端在获得拟合参数后，可以利用结构参数和拟合参数根据预定的运算处理方式，进行进一步的数据处理，从而得到机械梁弯曲量。

在其中一个实施例中，上述得到机械梁弯曲量的预定运算处理方式可以是如下公式：

其中，x表示机械梁弯曲量，a₁表示上述的拟合参数，d₀表示敏感结构极板的间距，ε_r表示敏感结构的极板电容介质的相对介电常数，ε₀表示真空介电常数，A表示敏感结构检测电容的交叠面积。

具体的，一般可以通过编程的方式将上述的公式预存到计算终端上，从而，计算终端在完成结构参数和拟合参数的获取步骤后，调用上述的公式对应的程序执行机械梁弯曲量x的获取步骤。如此，利用高性能的计算终端进行上述的数据处理，处理速度快且精度高。

可选的，上述获取机械梁弯曲量x的公式所用的参数字母仅是一个举例而不是唯一指定的代号，还可以使用其他的字母符号指代上述各个参数，只要利于简洁清楚的表述即可。获取机械梁弯曲量x的公式可以有适当的变形或变量替换，只要可以获取本实施例中的机械梁弯曲量x即可，或者可以利用本实施例的机械梁弯曲量x反推公式中的任一个参数即可。

S18，根据结构参数和机械梁弯曲量，获取MEMS加速度计的寄生失配电容。

可以理解，计算终端完成前述的机械梁弯曲量获取过程后，利用前述的结构参数和机械量弯曲量，根据预定的运算处理方式，进行最后的数据处理得到寄生失配电容输出。

在其中一个实施例中，上述得到寄生失配电容的预定运算处理方式可以是如下公式：

其中，ΔC表示所述寄生失配电容，ε_r表示敏感结构的极板电容介质的相对介电常数，ε₀表示真空介电常数，A表示敏感结构检测电容的交叠面积，d₀表示MEMS加速度计敏感结构极板的间距，x表示机械梁弯曲量。

具体的，一般可以通过编程的方式将上述的寄生失配电容的公式预存到计算终端上，从而，计算终端在完成结构参数和机械梁弯曲量x的获取步骤后，可以调用上述公式对应的程序执行寄生失配电容的获取步骤。如此，利用高性能的计算终端进行上述的数据处理，处理速度快且获取的寄生失配电容的精度高。

可选的，上述获取寄生失配电容的公式所用的参数字母也仅是一个举例而不是唯一指定的代号，还可以使用其他的字母符号指代上述公式中的各个参数，只要利于简洁清楚的表述即可。获取寄生失配电容的公式可以有适当的变形或变量替换，例如加入修正系数，只要可以获取本实施例中的寄生失配电容即可。

如此，通过上述的步骤S12至S18获取MEMS加速度计的寄生失配电容，由于是在MEMS加速度计处于工作状态下进行的，并且获取预载电压及对应的输出电压时不存在引入额外寄生电容或影响MEMS加速度计的结构的问题，因此解决了获取寄生失配电容的传统方法存在测量精度较低的问题，精度较高且可靠性好。

在一个实施例中，对于上述实施例中的MEMS加速度计的敏感结构的交叠面积，可以通过以下公式获得：

A＝n·L·h

其中，A表示敏感结构检测电容的交叠面积，n表示敏感结构包含的梳齿数目，L表示梳齿的交叠长度，h表示敏感结构的结构厚度。可以理解，上述的交叠面积公式仅是现有计算交叠面积的公式中的一种，还可以通过其他计算交叠面积的公式获取本实施例中的交叠面积。例如，针对不同敏感结构，可以对上述的交叠面积计算公式进行适应性变形或者选用其他相应的计算公式，只要能够准确获取对应的交叠面积即可。

在另一个实施例中，对于上述实施例中的MEMS加速度计，敏感结构的可动质量块的质量可以通过以下公式获得：

m＝s·h·ρ

其中，m表示可动质量块的质量，s表示敏感结构可动质量块的表面积，h表示结构厚度，ρ表示结构材料的密度。可以理解，上述质量公式仅是现有用于计算可动质量块质量的公式中的一种，还可以通过其他计算可动质量块质量的公式获取本实施例中的可动质量块的质量。例如，针对不同敏感结构，可以对上述的质量公式进行适应性变形或者选用其他相应的计算公式，只要能够准确获取对应的可动质量块的质量即可。

在另一个实施例中，对于上述实施例中的MEMS加速度计，敏感结构极板的间距可以通过以下闭环标度公式获得：

其中，k表示MEMS加速度计的闭环标度，d₀表示敏感结构极板的间距，m表示可动质量块的质量，ε_r表示敏感结构的极板电容介质的相对介电常数，ε₀表示真空介电常数，A表示敏感结构检测电容的交叠面积，V_ref表示预载电压。可以理解，上述闭环标度公式仅是现有用于计算敏感结构的极间距的公式中的一种，还可以通过其他计算敏感结构极板的间距的公式，获取本实施例中的敏感结构极板的间距。针对不同敏感结构，可以对上述的闭环标度公式进行适应性变形或者选用其他相应的计算公式，只要能够准确获取对应的敏感结构极板的间距即可。一般的，MEMS加速度计的闭环标度可以预先测量得到，例如，一般可以将MEMS加速度计垂直于地面，加速度输入为+1g(g表示重力加速度)，得到输出电压为V_n；然后将MEMS加速度计翻转180度，此时，加速度输入为-1g，得到输出电压为V_m，则闭环标度k为(V_n-V_m)/2。

请参阅图3，在一个可选的实施例中，对于步骤S12，可以包含如下步骤：

S120，在无加速度输入的状态下，控制MEMS加速度计进入工作状态。

具体的，在加速度输入较小时，如近似于无加速度输入的状态下，或者可以理解为较小的加速度输入且保持不变的状态下，计算终端可以控制用于进行供电的通用型电压源对MEMS加速度计进行供电，使其进入工作状态。

S122，根据预设间隔值，控制输入MEMS加速度计的预载电压变化至少两次并获取对应的输出电压。

其中，预设间隔值可以是预载电压每变化一次后，变化后的预载电压值与变化前的预载电压值之间的差值。例如可以是预设为1V。

具体的，计算终端在控制MEMS加速度计进入工作状态后，控制与预载电压节点相连的通用电压源的输出电压，按照预设间隔值变化至少两次，从而实现控制预载电压变化至少两次。计算终端在上述的控制过程的同时记录每一个预载电压和对应的MEMS加速度计的输出电压。如此，计算终端可以根据不同的预设间隔值，执行上述的步骤S120和S122多次，获得至少两组的预载电压及对应的输出电压。从而可以满足获取拟合参数的需要，且利于提高获取的数据的可信度。

在另一个实施例中，上述的预设间隔值也可以是其他的电压值，且计算终端控制上述的预载电压的变化过程可以是控制预载电压按照预设间隔值从小到大递增，也可以是按照预设间隔值从大到小递减，只要可以实现准确获取所需的至少两组预载电压及对应的输出电压即可。

请参阅图4，在一个可选的实施例中，对于步骤S14，可以包含如下步骤：

S142，分别获取各预载电压对应的平方值。

可以理解，计算终端在完成上述实施例中的预载电压及对应的输出电压获取的步骤后，进入数据处理的流程，对获取的各组预载电压及对应的输出电压数据中的各个预载电压进行平方值计算处理，得到各个预载电压对应的各个平方值。

S144，根据结构参数、各预载电压及对应的输出电压，分别获取MEMS加速度计的输出静电力值。

其中，输出静电力值与预载电压对应的输出电压成比例关系。可选的，输出静电力值可以通过以下公式计算得到：

其中，F表示输出静电力值，V_fb表示MEMS加速度计的输出电压。可以理解，通过编程的方式也可以将上述输出静电力公式预存到计算终端上，计算终端在执行数据处理时，可以调用上述的输出静电力公式对应的程序，利用结构参数、预载电压及对应的输出电压数据获取各个输出静电力值。

S146，对各平方值和各输出静电力值进行线性拟合处理，获取拟合参数。

其中，线性拟合处理可以利用最小二乘法进行处理。

具体的，计算终端可以利用获取的各个平方值和各个输出静电力值，生成相应的关系曲线，例如可以是以平方值作为横坐标，以输出静电力值作为纵坐标，生成平方值和输出静电力值对应的关系曲线。可选的，关系曲线可以在直角坐标上生成，也可以在其他二维坐标上生成。进而，计算终端对生成的关系曲线利用最小二乘法进行线性拟合处理，得到拟合后的关系曲线；计算终端测量拟合后的关系曲线的斜率，从而得到拟合参数。可以理解，拟合参数可以是拟合后的线性关系曲线的斜率值。如此，经过上述的数据处理过程，可以准确快速得到所需的拟合参数。

为使本发明实施例的获取MEMS加速度计的寄生失配电容的方法更清楚易于理解，在一个实施方式中，可以参阅图5，本发明实施例的获取MEMS加速度计的寄生失配电容的方法可以有如下实现原理：

图5表示力平衡闭环的电容式MEMS加速度计的敏感结构的工作状态结构示意图。寄生失配电容导致可动质量块在静态时偏离几何中心，因此可动质量块的受到的静电力F_e为：

其中，F_e1表示可动质量块受到的指向上固定极板的静电力，F_e2表示可动质量块受到的指向下固定极板的静电力，V₁表示检测电路中的调制电压。一般地，x<<d₀，上式化简可得：

对于可动质量块，根据力平衡有：

其中，上式第一项表示静电力，第二项表示静电负刚度引入的虚拟弹性力，第三项表示机械梁的弹性恢复力，第四项表示输入加速度a引入的惯性力。k表示机械梁的弹性系数，k_e表示静电负刚度：

当加速度输入的加速度a很小时，一般地

则可以有

B＝-(kx+ma)

其中，当环境条件不变时，中间量B为固定值，从而上式可以变换为：

其中，输出静电力值F与拟合参数a₁：

从上式可以看到，输出静电力值F和预载电压的平方值

成线性关系；拟合参数a₁包含未知的机械量弯曲量x，则当MEMS加速度计的工作环境不变时，调节预载电压值V_ref，输出静电力值F也会同时发生变化；这是因为，预载电压V_ref变化会导致静电负刚度k_e发生变化，进而导致第二项虚拟弹性力k_ex发生变化，根据力平衡公式，输出静电力值F也会发生变化。寄生失配电容越大，导致的机械梁弯曲量x越大，虚拟弹性力k_ex变化越大，那么输出静电力值F也变化越大。

因此，可以改变预载电压V_ref得到不同预载电压V_ref对应的输出电压V_fb，以输出静电力值F为因变量，

为自变量做线性拟合，拟合得到拟合参数a₁，即可得到由于寄生失配电容导致的机械梁弯曲量x，根据机械梁弯曲量x即可求得寄生失配电容。

可以理解，上述实施方式中的实现原理用于对上述各个实施例中的获取MEMS加速度计的寄生失配电容的方法进行解释性说明，而非用于对本发明实施例获取MEMS加速度计的寄生失配电容的方法的限制。

在一个可选的实施例中，计算终端可以是电脑设备或者专用测量仪，也可以是其他具备数据采集和处理功能的设备，只要可以实现本发明实施例中的数据获取和数据处理获得寄生失配电容即可。

请参阅图6，提供一种获取MEMS加速度计的寄生失配电容的装置100，包括：

电压获取模块10、拟合获取模块12、形变获取模块14和电容获取模块16。电压获取模块10用于获取MEMS加速度计工作时的至少两个预载电压及对应的输出电压。拟合获取模块12用于根据MEMS加速度计的结构参数、预载电压及对应的输出电压，获取拟合参数。形变获取模块14用于根据结构参数和拟合参数，获取MEMS加速度计的机械梁弯曲量。电容获取模块16用于根据结构参数和机械梁弯曲量，获取MEMS加速度计的寄生失配电容。

上述获取MEMS加速度计的寄生失配电容的装置100，通过电压获取模块10、拟合获取模块12、形变获取模块14和电容获取模块16获取的寄生失配电容精度较高且可靠性好。

在一个实施例中，还提供一种计算机设备，该计算机设备包括存储器和处理器。存储器上存储有计算机程序，处理器执行存储器上的计算机程序时，执行如下步骤：获取MEMS加速度计工作时的至少两个预载电压及对应的输出电压；根据MEMS加速度计的结构参数、预载电压及对应的输出电压，获取拟合参数；根据结构参数和拟合参数，获取MEMS加速度计的机械梁弯曲量；根据结构参数和机械梁弯曲量，获取MEMS加速度计的寄生失配电容。

在另一个实施例中，处理器执行上述存储器存储的计算机程序时，还可以执行上述各实施例中的获取MEMS加速度计的寄生失配电容的方法的步骤。

在一个实施例中，提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，可使得处理器执行如下步骤：获取MEMS加速度计工作时的至少两个预载电压及对应的输出电压；根据MEMS加速度计的结构参数、预载电压及对应的输出电压，获取拟合参数；根据结构参数和拟合参数，获取MEMS加速度计的机械梁弯曲量；根据结构参数和机械梁弯曲量，获取MEMS加速度计的寄生失配电容。

在另一个实施例中，上述的计算机可读存储介质存储的计算机程序被处理器执行时，还可以执行上述各实施例中的获取MEMS加速度计的寄生失配电容的方法的步骤。

本领域普通技术人员可以理解，实现上述实施例获取MEMS加速度计的寄生失配电容的方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于计算机可读取存储介质中，作为独立的产品销售或使用。所述程序在执行时，可执行如上述各方法的实施例的全部或部分步骤。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)等。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种获取MEMS加速度计的寄生失配电容的方法，其特征在于，包括步骤：

获取MEMS加速度计在无加速度输入状态下工作时的至少两个预载电压及对应的输出电压；

根据所述MEMS加速度计的结构参数、所述预载电压及对应的输出电压，获取拟合参数；所述拟合参数通过如下步骤获取：分别获取各所述预载电压对应的平方值；根据所述结构参数、各所述预载电压及对应的所述输出电压，分别获取所述MEMS加速度计的输出静电力值；对各所述平方值和各所述输出静电力值进行线性拟合处理，获取所述拟合参数；

根据所述结构参数和所述拟合参数，获取所述MEMS加速度计的机械梁弯曲量；

根据所述结构参数和所述机械梁弯曲量，获取所述MEMS加速度计的寄生失配电容。

2.根据权利要求1所述的获取MEMS加速度计的寄生失配电容的方法，其特征在于，获取MEMS加速度计在无加速度输入状态下工作时的至少两个预载电压及对应的输出电压的步骤，包括：

在无加速度输入的状态下，控制所述MEMS加速度计进入工作状态；

根据预设间隔值，控制输入所述MEMS加速度计的所述预载电压变化至少两次并获取对应的所述输出电压。

3.根据权利要求1所述的获取MEMS加速度计的寄生失配电容的方法，其特征在于，获取所述MEMS加速度计的寄生失配电容的过程，包括：

根据以下公式获取所述寄生失配电容：

其中，ΔC表示所述寄生失配电容，ε_r表示敏感结构的极板电容介质的相对介电常数，ε₀表示真空介电常数，A表示敏感结构检测电容的交叠面积，d₀表示敏感结构极板的间距，x表示所述机械梁弯曲量。

4.根据权利要求1所述的获取MEMS加速度计的寄生失配电容的方法，其特征在于，获取所述MEMS加速度计的机械梁弯曲量的过程，包括：

根据以下公式获取所述机械梁弯曲量：

其中，x表示所述机械梁弯曲量，a₁表示所述拟合参数，d₀表示敏感结构极板的间距，ε_r表示敏感结构的极板电容介质的相对介电常数，ε₀表示真空介电常数，A表示敏感结构检测电容的交叠面积。

5.根据权利要求1所述的获取MEMS加速度计的寄生失配电容的方法，其特征在于，获取所述MEMS加速度计的输出静电力值的过程，包括：

根据以下公式获取所述输出静电力值：

其中，F表示所述输出静电力值，ε_r表示敏感结构的极板电容介质的相对介电常数，ε₀表示真空介电常数，A表示敏感结构检测电容的交叠面积，V_ref表示所述预载电压，V_fb表示所述输出电压，d₀表示敏感结构极板的间距。

6.根据权利要求1所述的获取MEMS加速度计的寄生失配电容的方法，其特征在于，所述结构参数包括所述MEMS加速度计的敏感结构检测电容的交叠面积、所述敏感结构的可动质量块的质量和所述敏感结构极板的间距。

7.一种获取MEMS加速度计的寄生失配电容的装置，其特征在于，包括：

电压获取模块，用于获取MEMS加速度计在无加速度输入状态下工作时的至少两个预载电压及对应的输出电压；

拟合获取模块，用于根据所述MEMS加速度计的结构参数、所述预载电压及对应的输出电压，获取拟合参数；所述拟合参数通过如下步骤获取：分别获取各所述预载电压对应的平方值；根据所述结构参数、各所述预载电压及对应的所述输出电压，分别获取所述MEMS加速度计的输出静电力值；对各所述平方值和各所述输出静电力值进行线性拟合处理，获取所述拟合参数；

形变获取模块，用于根据所述结构参数和所述拟合参数，获取所述MEMS加速度计的机械梁弯曲量；

电容获取模块，用于根据所述结构参数和所述机械梁弯曲量，获取所述MEMS加速度计的寄生失配电容。

8.一种计算机设备，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现如权利要求1-6任一项所述获取MEMS加速度计的寄生失配电容的方法。

9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时，实现如权利要求1-6任一项所述获取MEMS加速度计的寄生失配电容的方法。

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