JP2014174175A - スペクトラム拡散ｍｅｍｓ自己試験システムおよび方法 - Google Patents

Abstract

【課題】スペクトラム拡散変調自己試験能力を有するＭＥＭＳセンサーを提供する。
【解決手段】デバイス出力信号のセンサー帯域幅において微小電気機械システム１０２によって生成された刺激を検出するように構成された検出回路１０６と、該デバイス出力信号の該センサー帯域幅における該刺激の生成に関係するＭＥＭＳ構造を含む該微小電気機械デバイス１０２の信号経路内に自己試験信号１１４を注入することによって、該微小電気機械システム１０２の状態を示す試験出力信号１３０を生成する自己試験回路１１２とを含み、該自己試験信号１１４は、該センサー帯域幅の少なくとも一部と重複する試験信号帯域幅を有するスペクトラム拡散信号である。
【選択図】図１

Description

（発明の分野）
本発明は、一般に、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイスに関連し、より具体的には、スペクトラム拡散変調自己試験能力を有するＭＥＭＳセンサーに関連する。

慣性に基づいたＭＥＭＳセンサー（例えば、ＭＥＭＳジャイロスコープおよび加速度計）は、一般に、自動車システムおよび乗物システムにおいて、より多くの量およびより多くの数の制御用途に使用されている。これらの用途は、例えば、電子安定制御（ＥＳＣ）、アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）、および補助拘束システム（ＳＲＳ）における使用を含み得る。そのようなセンサーは、例えば、医療システム（例えば、機械化された補綴）における種々の他の用途においても使用されている。これらのＭＥＭＳ用途および他のＭＥＭＳ用途において、自己試験能力（ヘルスモニタリングとも称される）は、ＭＥＭＳセンサーがその用途において適切に動作していることを保証するために必要な特徴ではないものの、有益である。

ＭＥＭＳセンサーの適切な動作を保証するために、当業者は、現地自己試験能力を有するＭＥＭＳセンサーを開発してきた。この自己試験機能は、一般に、センサーの初期化または起動動作中に、ＭＥＭＳセンサーの微小電気機械構造内に既知の刺激を注入することを伴う。そのような場合、そのような自己試験機能は、実行時動作中に欠陥を観測しないこともある。

当業者はまた、センサーの実行時動作中に試験機能を採用してきた。そのような実行時動作の試験刺激は、典型的に、対象の刺激の帯域幅または周波数の外に適用されるインパルス応答または波形から成り、その帯域幅または周波数は、一般に、ＭＥＭＳセンサーによって観測されるように意図された物理的属性である。そのような場合、測定のための潜在的な帯域幅の一部が試験機能のために割り当てられ得るので、試験は、ＭＥＭＳセンサーの不完全な試験を提供し得る。そのうえ、試験が限られた周波数範囲に適用されるので、自己試験機能は、例えば、特定の周波数範囲において現れる欠陥を検出することができないこともある。特に、ＥＳＣシステムにおいて採用されるＭＥＭＳジャイロスコープは、例えば、自己試験機能の動作と同時に測定されないこともある特定の線形のねじり振動周波数を有することが見いだされた。

そのうえ、ＭＥＭＳセンサーの帯域幅は、一般に、微小電気機械構造の設計制限および材料特性によって制約される。従って、ＭＥＭＳセンサーの帯域幅を増加させることは、センサーの再設計を必要とし得、それは、費用対効果が高くないことも、可能でないこともある。

本発明は、例えば、以下を提供する。
（項目１）
実行時自己試験回路を有するＭＥＭＳセンサーであって、該ＭＥＭＳセンサーは、
実行時動作中に、デバイス出力信号を出力する微小電気機械デバイスと、
該微小電気機械デバイスの該実行時動作中に、該デバイス出力信号のセンサー帯域幅において、微小電気機械システムによって生成された刺激を検出するように構成された検出回路であって、該刺激は、該検出回路の事前決定された検出閾値を上回る大きさを有し、該検出回路は、該検出された刺激に基づいて、センサー出力信号を生成するようにさらに構成されている、検出回路と、
自己試験回路と
を含み、該自己試験回路は、
該微小電気機械デバイスの該実行時動作中に、該微小電気機械デバイスの信号経路内に自己試験信号を注入することであって、該微小電気機械デバイスは、該デバイス出力信号の該センサー帯域幅における該刺激の生成に関係するＭＥＭＳ構造を含み、該自己試験信号は、該センサー帯域幅の少なくとも一部と重複する試験信号帯域幅を有するスペクトラム拡散信号である、ことと、
該注入された自己試験信号に対応する基準試験信号に基づいて、該デバイス出力信号の該試験信号帯域幅における試験信号成分を検出することであって、該試験信号成分は、該検出回路の該検出閾値を下回る大きさを有する、ことと、
該試験信号成分および該基準試験信号に基づいて、該微小電気機械システムの状態を示す試験出力信号を生成することと
を行うように構成されている、ＭＥＭＳセンサー。
（項目２）
前記自己試験回路は、前記微小電気機械デバイスの前記実行時動作中に、該微小電気機械デバイス内に前記自己試験信号を連続的に注入するように構成されている、項目１に記載のＭＥＭＳセンサー。
（項目３）
前記自己試験回路は、
疑似乱数列を提供するように構成された疑似乱数列源と、
該疑似乱数列および自己試験大きさ基準を変調することにより、変調された信号を生成し、前記微小電気機械デバイス内に該変調された信号を注入するように構成された変調回路と
を含む、上記項目のいずれかに記載のＭＥＭＳセンサー。
（項目４）
前記自己試験大きさ基準が、不変直流（ＤＣ）源であるか、
前記疑似乱数列源が、疑似乱数発生器を含むか、
該疑似乱数列源が、前記疑似乱数列を格納するメモリーを含むか、
前記自己試験信号の前記帯域幅が、前記センサー帯域幅と等しいか、
該自己試験信号の該帯域幅が、該センサー帯域幅よりも小さいか、
該自己試験信号の該帯域幅が、該センサー帯域幅よりも大きいか、
該自己試験信号の該帯域幅が、該センサー帯域幅の下方に延びるか、または
該自己試験信号の該帯域幅が、該センサー帯域幅の上方に延びるか
のうちの少なくとも１つである、上記項目のいずれかに記載のＭＥＭＳセンサー。
（項目５）
前記自己試験回路は、前記試験信号成分と同相の前記基準試験信号を用いて前記デバイス出力信号を復調することによって、該試験信号成分を検出するように構成された復調回路をさらに含む、上記項目のいずれかに記載のＭＥＭＳセンサー。
（項目６）
前記自己試験回路が、前記デバイス出力信号から前記試験信号成分を抽出する低域通過フィルタをさらに含むか、
該自己試験回路が、該試験信号成分と同相の前記基準試験信号を生成する遅延回路をさらに含むか、
該自己試験回路が、該基準試験信号を提供するメモリーをさらに含むか、または
前記復調回路が、該試験信号成分と該同相基準試験信号とを組み合わせる乗算器を含むか
のうちの少なくとも１つである、上記項目のいずれかに記載のＭＥＭＳセンサー。
（項目７）
前記自己試験回路は、
（ｉ）前記センサー信号と、該センサー信号と同相の前記疑似乱数列とを相関させることにより、相関信号を生成することと、
（ｉｉ）事前定義された相関閾値または事前定義された信号エネルギー閾値のうちの少なくとも１つと、該相関信号とを比較することと
によって、前記デバイス出力の前記試験信号帯域幅における前記試験信号成分を検出するように構成されている、上記項目のいずれかに記載のＭＥＭＳセンサー。
（項目８）
前記事前定義されたエネルギー閾値は、
ｆ_ｃ＊ＳＴＭ^２
の関係に基づいて確立され、ここで、ｆ_ｃは、前記注入された自己試験信号の周波数値であり、ＳＴＭは、該注入された自己試験信号の周期拡散の平均パワーである、上記項目のいずれかに記載のＭＥＭＳセンサー。
（項目９）
前記自己試験回路は、周波数ホッピングスペクトラム拡散変調、直接シーケンススペクトラム拡散（ＤＳＳＳ）変調、時間ホッピングスペクトラム拡散変調、またはチャープスペクトラム拡散変調のうちの少なくとも１つに従って、前記試験信号を注入するように構成されている、上記項目のいずれかに記載のＭＥＭＳセンサー。
（項目１０）
前記微小電気機械デバイスは、
慣性センサー、
音センサー、または
圧力センサー
のうちの少なくとも１つを含む、上記項目のいずれかに記載のＭＥＭＳセンサー。
（項目１１）
微小電気機械システムのための自己試験回路であって、該微小電気機械システムは、実行時動作中に、デバイス出力信号を出力し、該デバイス出力信号は、該デバイス出力信号のセンサー帯域幅における刺激を含み、該刺激は、事前決定された検出閾値を上回る大きさを有し、該自己試験回路は、
微小電気機械デバイスの実行時動作中に、該微小電気デバイスの信号経路内に自己試験信号を注入するように構成された自己試験信号発生器であって、該微小電気機械デバイスは、該デバイス出力信号のセンサー帯域幅における該刺激の生成に関係するＭＥＭＳ構造を含み、該自己試験信号は、該センサー帯域幅の少なくとも一部と重複する試験信号帯域幅を有するスペクトラム拡散信号である、自己試験信号発生器と、
該注入された自己試験信号に対応する基準試験信号に基づいて、該デバイス出力信号の該試験信号帯域幅における試験信号成分を検出するように構成された自己試験信号検出器であって、該試験信号成分は、検出回路の該検出閾値を下回る大きさを有する、自己試験信号検出器と、
該検出された試験信号成分に基づいて、試験出力信号を生成するように構成されたコントローラと
を含む、自己試験回路。
（項目１２）
前記自己試験信号発生器は、前記微小電気機械デバイスの前記実行時動作中に、該微小電気機械デバイス内に前記自己試験信号を連続的に注入するように構成されている、上記項目のいずれかに記載の自己試験回路。
（項目１３）
前記自己試験信号発生器は、
疑似乱数列を提供するように構成された疑似乱数列源と、
該疑似乱数列および自己試験大きさ基準を変調することにより、変調された信号を生成し、前記微小電気機械デバイス内に該変調された信号を注入するように構成された変調回路と
を含む、上記項目のいずれかに記載の自己試験回路。
（項目１４）
前記自己試験大きさ基準が、不変直流（ＤＣ）源であるか、
前記疑似乱数列源が、疑似乱数発生器を含むか、
該疑似乱数列源が、前記疑似乱数列を格納するメモリーを含むか、
前記自己試験信号の前記帯域幅が、前記センサー帯域幅と等しいか、
該自己試験信号の該帯域幅が、該センサー帯域幅よりも小さいか、
該自己試験信号の該帯域幅が、該センサー帯域幅よりも大きいか、
該自己試験信号の該帯域幅が、該センサー帯域幅の下方に延びるか、または
該自己試験信号の該帯域幅が、該センサー帯域幅の上方に延びるか
のうちの少なくとも１つである、上記項目のいずれかに記載の自己試験回路。
（項目１５）
前記自己試験信号検出器は、前記試験信号成分と同相の前記基準試験信号を用いて前記デバイス出力信号を復調することによって、該試験信号成分を検出するように構成された復調回路をさらに含む、上記項目のいずれかに記載の自己試験回路。
（項目１６）
前記自己試験信号検出器が、前記デバイス出力信号から前記試験信号成分を抽出する低域通過フィルタを含むか、
該自己試験信号検出器が、該試験信号成分と同相の前記基準試験信号を生成する遅延回路を含むか、
該自己試験信号検出器が、該基準試験信号を提供するメモリーを含むか、または
前記復調回路が、該試験信号成分と該同相基準試験信号とを組み合わせる乗算器を含むか
のうちの少なくとも１つである、上記項目のいずれかに記載の自己試験回路。
（項目１７）
前記自己試験信号検出器は、
（ｉ）前記センサー信号と、該センサー信号と同相の前記疑似乱数列とを相関させることにより、相関信号を生成することと、
（ｉｉ）事前定義された相関閾値または事前定義された信号エネルギー閾値のうちの少なくとも１つと、該相関信号とを比較することと
によって、前記デバイス出力の前記試験信号帯域幅における前記試験信号成分を検出するように構成されている、上記項目のいずれかに記載の自己試験回路。
（項目１８）
前記事前定義されたエネルギー閾値は、
ｆ_ｃ＊ＳＴＭ^２
の関係に基づいて確立され、ここで、ｆ_ｃは、前記注入された自己試験信号の周波数値であり、ＳＴＭは、該注入された自己試験信号の周期拡散の平均パワーである、上記項目のいずれかに記載の自己試験回路。
（項目１９）
前記自己試験回路は、周波数ホッピングスペクトラム拡散変調、直接シーケンススペクトラム拡散（ＤＳＳＳ）変調、時間ホッピングスペクトラム拡散変調、またはチャープスペクトラム拡散変調のうちの少なくとも１つに従って、前記試験信号を注入するように構成されている、上記項目のいずれかに記載の自己試験回路。
（項目２０）
実行時中にＭＥＭＳセンサーの状態を評価する方法であって、該ＭＥＭＳセンサーは、実行時動作中に、デバイス出力信号を出力する微小電気機械デバイスを有し、該ＭＥＭＳセンサーは、該微小電気機械デバイスの該実行時動作中に、該デバイス出力信号のセンサー帯域幅において、微小電気機械システムによって生成された刺激を検出するように構成された検出回路をさらに有し、該刺激は、該検出回路の事前決定された検出閾値を上回る大きさを有し、該検出回路は、該検出された刺激に基づいて、センサー出力信号を生成するようにさらに構成され、該方法は、
該微小電気機械デバイスの実行時動作中に、該微小電気機械デバイスの信号経路内に自己試験信号を注入することであって、該微小電気機械デバイスは、デバイス出力信号のセンサー帯域幅における刺激の生成に関係するＭＥＭＳ構造を含み、該自己試験信号は、該センサー帯域幅の少なくとも一部と重複する試験信号帯域幅を有するスペクトラム拡散信号である、ことと、
該注入された自己試験信号に対応する基準試験信号に基づいて、該デバイス出力信号の該試験信号帯域幅における試験信号成分を検出することであって、該試験信号成分は、該検出回路の該検出閾値を下回る大きさを有する、ことと、
該検出された試験信号成分に基づいて、試験出力信号を生成することと
を含む、方法。

（摘要）
ＭＥＭＳセンサーは、微小電気機械構造と、検出回路と、実行時動作中に、ＭＥＭＳセンサーの健康状態を試験する自己試験回路とを含む。自己試験回路は、微小電気機械構造内に、複数の注入試験信号を注入するように構成され、複数の注入信号は、広帯域周波数変動周波数信号であり、複数の注入信号は、スペクトラム拡散に基づいた変調に基づいている。注入試験信号は、センサー信号の観測可能な閾値を下回る大きさと、対象の刺激を含むセンサー帯域幅の実質的な部分と重複する試験信号帯域幅とを有し得る。

（例示的実施形態の概要）
一実施形態において、実行時自己試験回路を有するＭＥＭＳセンサーが提供され、そのＭＥＭＳセンサーは、実行時動作中に、デバイス出力信号を出力する微小電気機械デバイスと、微小電気機械デバイスの実行時動作中に、デバイス出力信号のセンサー帯域幅において、微小電気機械システムによって生成された刺激を検出するように構成された検出回路であって、刺激は、検出回路の事前決定された検出閾値を上回る大きさを有し、検出回路は、検出された刺激に基づいて、センサー出力信号を生成するようにさらに構成されている、検出回路と、自己試験回路とを含み、自己試験回路は、（１）微小電気機械デバイスの実行時動作中に、微小電気機械デバイスの信号経路内に自己試験信号を注入することであって、微小電気機械デバイスは、デバイス出力信号のセンサー帯域幅における刺激の生成に関係するＭＥＭＳ構造を含み、自己試験信号は、センサー帯域幅の少なくとも一部と重複する試験信号帯域幅を有するスペクトラム拡散信号である、ことと、（２）注入された自己試験信号に対応する基準試験信号に基づいて、デバイス出力信号の試験信号帯域幅における試験信号成分を検出することであって、試験信号成分は、検出回路の検出閾値を下回る大きさを有する、ことと、（３）試験信号成分および基準試験信号に基づいて、微小電気機械システムの状態を示す試験出力信号を生成することとを行うように構成されている。

別の実施形態において、微小電気機械システムのための自己試験回路が提供され、微小電気機械システムは、実行時動作中に、デバイス出力信号を出力し、デバイス出力信号は、デバイス出力信号のセンサー帯域幅における刺激を含み、刺激は、事前決定された検出閾値を上回る大きさを有する。自己試験回路は、微小電気機械デバイスの実行時動作中に、微小電気デバイスの信号経路内に自己試験信号を注入するように構成された自己試験信号発生器であって、微小電気機械デバイスは、デバイス出力信号のセンサー帯域幅における刺激の生成に関係するＭＥＭＳ構造を含み、自己試験信号は、センサー帯域幅の少なくとも一部と重複する試験信号帯域幅を有するスペクトラム拡散信号である、自己試験信号発生器と、注入された自己試験信号に対応する基準試験信号に基づいて、デバイス出力信号の試験信号帯域幅における試験信号成分を検出するように構成された自己試験信号検出器であって、試験信号成分は、検出回路の検出閾値を下回る大きさを有する、自己試験信号検出器と、検出された試験信号成分に基づいて、試験出力信号を生成するように構成されたコントローラとを含む。

種々の代替実施形態において、自己試験回路は、微小電気機械デバイスの実行時動作中に、微小電気機械デバイス内に自己試験信号を連続的に注入するように構成され得る。自己試験回路は、疑似乱数列を提供するように構成された疑似乱数列源と、疑似乱数列および自己試験大きさ基準を変調することにより、変調された信号を生成し、微小電気機械デバイス内に変調された信号を注入するように構成された変調回路とを含み得る。自己試験大きさ基準は、不変直流（ＤＣ）源であり得る。疑似乱数列源は、疑似乱数発生器を含み得る。疑似乱数列源は、疑似乱数列を格納するメモリーを含み得る。自己試験信号の帯域幅は、センサー帯域幅と等しいか、センサー帯域幅よりも小さいか、またはセンサー帯域幅よりも大きくあり得る。自己試験信号の帯域幅は、センサー帯域幅の下方に延び得、かつ／または、センサー帯域幅の上方に延び得る。自己試験回路は、試験信号成分と同相の基準試験信号を用いてデバイス出力信号を復調することによって、試験信号成分を検出するように構成された復調回路も含み得る。自己試験回路は、デバイス出力信号から試験信号成分を抽出する低域通過フィルタを含み得る。自己試験回路は、試験信号成分と同相の基準試験信号を生成する遅延回路を含み得る。自己試験回路は、基準試験信号を提供するメモリーを含み得る。復調回路は、試験信号成分と同相基準試験信号とを組み合わせる乗算器を含み得る。

特定の実施形態において、自己試験回路は、（ｉ）センサー信号と、センサー信号と同相の疑似乱数列とを相関させることにより、相関信号を生成することと、（ｉｉ）事前定義された相関閾値または事前定義された信号エネルギー閾値のうちの少なくとも１つと、相関信号とを比較することとによって、デバイス出力の試験信号帯域幅における試験信号成分を検出するように構成され得る。事前定義されたエネルギー閾値は、ｆ_ｃ＊ＳＴＭ^２の関係に基づいて確立され得、ここで、ｆ_ｃは、注入された自己試験信号の周波数値であり、ＳＴＭは、注入された自己試験信号の周期拡散の平均パワーである。

上記実施形態のうちの任意のものにおいて、自己試験回路は、周波数ホッピングスペクトラム拡散変調、直接シーケンススペクトラム拡散（ＤＳＳＳ）変調、時間ホッピングスペクトラム拡散変調、またはチャープスペクトラム拡散変調のうちの少なくとも１つに従って、試験信号を注入するように構成され得る。微小電気機械デバイスは、慣性センサー、音センサー、圧力センサー、および／または、他のＭＥＭＳセンサーまたはデバイスを含み得る。

別の実施形態において、実行時中にＭＥＭＳセンサーの状態を評価する方法が提供され、ＭＥＭＳセンサーは、実行時動作中に、デバイス出力信号を出力する微小電気機械デバイスを有し、ＭＥＭＳセンサーは、微小電気機械デバイスの実行時動作中に、デバイス出力信号のセンサー帯域幅において、微小電気機械システムによって生成された刺激を検出するように構成された検出回路をさらに有し、刺激は、検出回路の事前決定された検出閾値を上回る大きさを有し、検出回路は、検出された刺激に基づいて、センサー出力信号を生成するようにさらに構成される。方法は、微小電気機械デバイスの実行時動作中に、微小電気機械デバイスの信号経路内に自己試験信号を注入することであって、微小電気機械デバイスは、デバイス出力信号のセンサー帯域幅における刺激の生成に関係するＭＥＭＳ構造を含み、自己試験信号は、センサー帯域幅の少なくとも一部と重複する試験信号帯域幅を有するスペクトラム拡散信号である、ことと、注入された自己試験信号に対応する基準試験信号に基づいて、デバイス出力信号の試験信号帯域幅における試験信号成分を検出することであって、試験信号成分は、検出回路の検出閾値を下回る大きさを有する、ことと、検出された試験信号成分に基づいて、試験出力信号を生成することとを含む。

追加の実施形態が、開示され、かつ請求され得る。

実施形態の上述の特徴は、添付の図面を参照して、以下の詳細な説明を参照することによって、より容易に理解される。

図１は、例証的な実施形態に従って、現地自己試験ＭＥＭＳセンサーを概略的に示す。 図２は、代替実施形態に従って、ＭＥＭＳセンサーの連続的自己試験回路を概略的に示す。 図３は、実施形態に従って、ＭＥＭＳシステムを概略的に示す。 図４Ａは、実施形態に従って、図３のＭＥＭＳシステムを概略的に示す。 図４Ｂは、実施形態に従って、種々の自己試験刺激の周波数特性を図示する。 図４Ｃは、従来の自己試験システムに従って、センサー刺激および自己試験刺激の周波数成分を示す。 図５は、実施形態に従って、ＭＥＭＳシステムを概略的に示す。 図６は、自己試験信号を拡散するために使用される数列の長さを変えることがパワースペクトルに与える影響を図示するプロットである。 図７は、疑似乱数発生器のパワースペクトルに対する自己試験信号の大きさの影響を図示するプロットである。 図８は、疑似乱数生成数列に対するチッピング周波数の影響を図示するプロットである。 図９は、図８の疑似乱数生成数列のスペクトルのパワーを図示するプロットである。 図１０Ａは、受信器における変動周波数自己試験信号の同期化のプロットを図示する。 図１０Ｂは、受信器における変動周波数自己試験信号の同期化のプロットを図示する。 図１１は、異なるタップ構成を有する低域通過フィルタの出力のプロットである。 図１２は、当該技術分野において公知の自己試験能力を有するＭＥＭＳセンサーの例を概略的に示す。 図１３は、例証的な実施形態に従った方法のフローチャートである。

上述の図面およびそれに描写された要素が、必ずしも一貫した縮小比で描かれるわけでも、一定の縮小比で描かれるわけでもないことが留意されるべきである。文脈が別様に示唆しない限り、同様の要素は、同様の数字によって示される。

（特定の実施形態の詳細な説明）
本明細書において使用される場合、用語「自己試験」は、例えば、センサーの内部試験構成要素を介して、センサー内に既知の試験刺激を注入し、それから、対応する出力を測定および分析することにより、センサーが動作の規定された組内で動作しているかどうか（つまり、作動している／作動していない、または合格／不合格）を決定することを表す。用語「自己試験」は、本明細書において、「ヘルスモニタリング」と相互交換可能に使用される。

本明細書において使用される場合、用語「実行時」は、動作の意図されたモードを表す。センサーの文脈において、例えば、実行時動作は、センサーが対象の刺激を感知している期間のセンサー動作を含む。

本明細書において使用される場合、用語「連続的」は、継続している動作、および／または中断のないことを表す。

効果的な感知帯域幅と自己試験機能とをトレードオフする必要のない、連続的な自己試験能力を有するＭＥＭＳセンサーを有することは、有益である。より大きな領域にわたって、またはセンサーの全帯域幅範囲にわたって動作するＭＥＭＳセンサーを有することも、有益である。

例示的な実施形態において、ＭＥＭＳセンサーは、センサーの感知帯域幅の一部（最大で全範囲を含む）内で自己試験動作を実施する自己試験回路を含む。試験は、センサーの観測可能な閾値を下回る大きさを有する試験刺激を提供する。そのような場合、試験は、実行時測定と干渉せず、試験は、動作するためのＭＥＭＳセンサーの帯域幅の専用部分を要求せずに、センサーの実行時動作中に同時に（例えば、連続的に）実施され得る。従って、例示的な実施形態は、センサーの全帯域幅までを評価する場合に包括的な試験スキームを提供し得る。より包括的な試験に加えて、実施形態は、一般に、増加した感知帯域幅を所与の機械設計に提供する。

そのような試験機能を提供するために、例示的な実施形態は、スペクトラム拡散試験刺激を採用する。当業者が、他の試験方法体系（例えば、欠陥のあるケーブルの試験のための反射光測定）においてスペクトラム拡散変調を採用してきたが、そのような方法体系は、根本的な動作のモードの違いにより、非類似の技術である。例えば、ＭＥＭＳセンサーの試験は、一般に、反射光測定のように固体の静的構造のインピーダンスを単に特徴づけることではなく、センサーにおける複雑な構成要素の動的動作を特徴づけることを伴う。

本明細書において、発明者は、ＭＥＭＳセンサーの自己試験が、スペクトラム拡散に基づいた変調を使用して達成され得ることを認識している。特に、発明者らは、符号化変調が、検出されるために十分な信号を試験信号に提供し得るので、試験信号が、ＭＥＭＳセンサーの観測可能な閾値を下回る信号レベルで注入され得ることを発見した。これに関連して、発明者は、微小電気機械構造の動的動作と注入された試験信号との間を結びつけることが、微小電気機械構造についての情報（例えば、構造が意図されたように動作しているか、またはしていないかを含む）を提供し得ると推測した。特に、ＭＥＭＳセンサーが意図されたように動作している場合にＭＥＭＳセンサーの構造は、変調された試験信号が回収されることを可能にする一方、欠陥のある構造は、変調された試験信号をひずませるか、または妨げるという推測が、なされ得る。

言い換えれば、例示的な実施形態は、物理的ドメインに弱く関連づけられる情報ドメインにおいて主に動作する符号化変調を採用する。例示的な実施形態は、物理的ドメインにおいては弱いが情報ドメインにおいては強い刺激を使用することによって、この関係を有利に利用する。そのような場合、刺激は、物理的ドメインにおいてセンサーによって観測不可能であるように構成され得る。しかしながら、それにもかかわらず、物理的ドメインに弱く結びつけられる強い情報成分は、情報が物理的ドメインを通って送信されることが可能であるように増幅され得る。

そうするために、例示的な実施形態は、例えば、ＭＥＭＳセンサーの物理的構造内に複数の弱い電気信号を注入し得る。これらの弱い電気信号は、対象の刺激の観測に影響を与えるために、一般的に、センサーによって観測不可能である機械的応答を個々に生成する。しかしながら、複数の信号が、ある期間の間、一緒に評価される場合、相関関係が、注入された信号間に発達する。この相関関係は、推測の基準を形成する。特に、物理的構造が意図されたように動作している場合、特定の程度の相関関係が、予期される。そして、物理的構造が適切に動作していない場合、物理的構造（例えば、機械的構造および／または電気的構造）における欠陥が、注入された試験信号によって生成される応答に影響を与えるので、より小さな相関関係が形成され得る。その結果、例示的な実施形態は、種々のタイプのスペクトラム拡散に基づいた変調のうちの任意のものを採用し得る。

図１は、１つの例証的な実施形態に従った、例えば連続的な自己試験のための、スペクトラム拡散に基づいた実行時自己試験回路を有するＭＥＭＳセンサー１００を示す概略的なブロック線図である。ＭＥＭＳセンサー１００は、物理的属性（例えば、慣性力、加速度、機械的変形、音波、圧力、遠心力、重力、電気力、磁力、熱勾配、または電磁力における変化）に対応する意図された刺激１０４（本明細書において、対象の刺激とも称される）に応答するか、または敏感であるように構成されたＭＥＭＳデバイス１０２を含む。ＭＥＭＳデバイス１０２は、物理的属性（例えば、静電容量値、インダクタンス値、または抵抗値、またはそれらの変化として示される）を感知して、その物理的属性に対応するデバイス出力信号１０８を生成するように構成され得る。例えば、ＭＥＭＳデバイス１０２は、可動マスを有し得、可動マスは、可動マスの位置に基づいて変動するデバイス出力信号１０８を生成する感知電極に容量結合される。デバイス出力信号１０８は、広範な種々のＭＥＭＳデバイスタイプ（例えば、ジャイロスコープ、加速度計、マイクロフォン、スイッチなど）において、他のタイプのＭＥＭＳ構造（例えば、容量結合型、機械的結合型、圧電性など）を使用して、他の方法で生成され得る。

ＭＥＭＳセンサー１００は、ＭＥＭＳデバイス１０２に働く刺激１０４に対応する物理的属性を、デバイス出力信号１０８を介して、感知するために、ＭＥＭＳデバイス１０２に動作可能に結合する検出回路１０６をさらに含む。ＭＥＭＳセンサー１００の実行時動作中に、検出回路１０６は、デバイス出力信号１０８を処理することにより、刺激１０４に対応するセンサー出力信号１１０（例えば、回転速度、線形加速度、音響信号などを示すセンサー出力信号）を生成し、ここで、デバイス出力信号１０８は、ＭＥＭＳデバイス１０２の観測可能な帯域幅を含む帯域幅を有する。従って、デバイス出力信号１０８は、対象の刺激を観測するために十分な帯域幅を有し得る。

ＭＥＭＳセンサー１００は、自己試験回路１１２をさらに含む。自己試験回路１１２は、ＭＥＭＳ機械構造または電気機械構造を含むＭＥＭＳデバイス１０２の少なくとも１つの回路経路内に自己試験信号１１４を注入するように構成される。自己試験回路１１２は、自己試験信号１１４を生成する信号発生器１１６を含み得る。信号発生器１１６は、広い周波数成分を有するバイナリ数列（例えば、「０」および「１」の数列）を生成する疑似乱数列発生器を含み得る。例えば、疑似乱数列発生器は、線形フィードバックシフトレジスタ（ＬＦＳＲ）を含み得る。信号発生器１１６は、種々のタイプの分布（例えば、ガウス分布（つまり、正規分布）、非対称分布（つまり、歪んだ分布）、または均一分布）のうちの任意のものを有する周波数変動信号を生成し得る。自己試験信号１１４の帯域幅は、疑似乱数列の周波数の分布に対応し得、従って、分布は、特定の周波数範囲をカバーするように構成され得る。疑似乱数列は、実行時動作中に生成され得るか、または実行時動作中に引き出されるように格納され得る。この場合、用語「疑似乱」は、一般に、無作為でないコンピュータ処理に関連していること、または無作為でないコンピュータ処理によって生成されたことを表す。疑似乱数列は、自己試験信号１１４として使用され得るか、または自己試験信号１１４の基準を形成し得る。

従って、自己試験信号１１４は、全体の帯域幅まで、および全体の帯域幅を含むセンサー帯域幅の少なくとも一部と重複する帯域幅を有する広帯域周波数変動信号であり得、自己試験信号１１４は、センサー帯域幅の上方および／または下方に延びる帯域幅を有し得る（例えば、自己試験信号帯域幅は、センサー帯域幅よりも広くあり得る）。本明細書において、用語「広帯域」は、信号の広い帯域幅特性を表す。この場合、自己試験信号１１４は、種々のタイプのスペクトラム拡散技術（例えば、周波数ホッピングスペクトラム拡散（ＦＨＳＳ）、直接シーケンススペクトラム拡散（ＤＳＳＳ）、時間ホッピングスペクトラム拡散（ＴＨＳＳ）、またはチャープスペクトラム拡散（ＣＳＳ））のうちの任意のものに従って変動し得る。自己試験信号１１４は、検出回路１０６によって観測可能な信号レベル（例えば、検出回路１０６のノイズフロアを含む）を下回る大きさをさらに有し得る。

自己試験回路１１２は、種々の方法のうちの任意のものに従って、自己試験信号１１４を注入し得る。例えば、特定のＭＥＭＳセンサーにおいて、ＭＥＭＳセンサーは、固定電気信号または変動電気信号をＭＥＭＳ構造またはＭＥＭＳ回路経路上に載せるドライバ回路（例えば、共振器、加速度計プルーフマス、マイクロフォン振動板、駆動電極、感知電極など）を含む。従って、自己試験回路１１２は、例えば、ＭＥＭＳセンサーのドライバ回路内に自己試験信号１１４を注入し得る。あるいは、自己試験回路１１２は、ドライバ回路から独立して、またはドライバ回路に従属して動作する第２のドライバ回路を含み得、第２のドライバ回路が、ＭＥＭＳデバイス１０２に自己試験信号１１４を印加する。

自己試験回路１１２は、基準試験信号１１５に基づいて、デバイス出力信号１０８におけるスペクトラム拡散試験信号成分を検出するように構成された自己試験信号検出器１１８を含み得る。基準試験信号１１５は、自己試験信号１１４または別の信号（例えば、自己試験信号１１４の遅延バージョン）、信号の予期される出力特性（例えば、パワー値または相関値）、または他の基準信号であり得る。

検出を行うために、自己試験信号検出器１１８は、基準試験信号１１５を受信し得、自己試験信号検出器１１８は、デバイスセンサー信号１０８の試験信号成分と基準試験信号１１５とを比較するか、またはデバイスセンサー信号１０８の試験信号成分に対して動作し得る。例えば、自己試験信号検出器１１８は、基準試験信号１１５を用いて試験信号成分を復調するための乗算器を有する復調回路（示されず）を含み得る。基準自己試験信号１１５は、２つの信号を同期させるために、遅延させられ得る。従って、自己試験信号検出器１１８は、ＭＥＭＳデバイス１０２を通る信号伝播時間に対応する遅延定数を有する遅延フィルタを含み得る。復調回路の代替として、自己試験信号検出器１１８は、デバイスセンサー信号１０８の試験信号成分と自己試験信号１１４との間の相関を決定するために、種々の信号またはパワー相関フィルタを採用し得る。自己試験回路１１２は、ＭＥＭＳセンサー１００のための状態表示（例えば、合格／不合格状態、または試験信号成分と基準試験信号との間の相関の量に基づいた信頼性または動作の程度）を提供する試験出力１３０を生成し得る。

自己試験回路１１２は、は、自己試験信号１１４を連続的に注入し得る。あるいは、注入は、周期的であるか、またはトリガー条件に基づき得る。

上述のように、疑似乱数列は、実行時動作中に生成され得るか、または実行時動作中に引き出されるように格納され得る。図２は、別の例証的な実施形態に従った、例えば連続的な自己試験のための、スペクトラム拡散に基づいた実行時自己試験回路を有するＭＥＭＳセンサー２００示す概略的なブロック線図である。ここで、試験回路２１２は、疑似乱数列を生成するのではなく、疑似乱数列が格納されるメモリーモジュール２０２を含む。自己試験回路２１２は、格納された疑似乱数列をメモリーモジュール２０２から引き出し、自己試験信号１１４を生成するために、格納された数列を使用し得る。

検出される試験信号を検出するために、自己試験回路２１２は、実質的に、上記に説明されたような自己試験信号検出器１１８を採用し得る。例えば、自己試験信号検出器１１８は、基準試験信号１１５をメモリーモジュール２０２から引き出し得る。あるいは、自己試験回路２１２は、基準試験信号１１５が格納される第２のメモリーモジュール２０４を含み得る。その場合、自己試験信号検出器１１８は、基準試験信号１１５を第２のメモリーモジュール２０４から獲得し得る。

図３は、例証的な実施形態に従ったＭＥＭＳセンサー１００の実装を概略的に示す。センサーは、ＭＥＭＳセンサーダイ３０２と、信号処理特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）３０４とを含む。ＭＥＭＳセンサーダイ３０２は、刺激１０４（例えば、回転速度、または加速率、音源など）を観測するように構成され得る。ＭＥＭＳセンサーダイ３０２は、種々の機械構造および電気機械構造（例えば、共振器、プルーフマス、マイクロフォン振動板、駆動電極、感知電極など）を含み得る。

信号処理ＡＳＩＣ３０４は、検出回路１０６と自己試験回路１１２とを含み得る。信号処理ＡＳＩＣ３０４は、センサー出力１１０（例えば、測定された回転速度または加速率、オーディオ出力信号など）を生成する。信号処理ＡＳＩＣ３０４は、試験出力１３０も生成する。試験出力は、ＭＥＭＳセンサーダイ３０２の合格状態または不合格状態を示し得る。信号処理ＡＳＩＣ３０４は、自己試験信号１１４をＭＥＭＳセンサーダイ３０２に提供し、かつデバイス出力信号１０８を受信し得る。ＭＥＭＳセンサーダイ３０２および信号処理ＡＳＩＣ３０４は、単一のダイ上に実装され得る。

図４Ａは、例証的な実施形態に従った図３のＭＥＭＳ−ＡＳＩＣシステムを概略的に示す。図４Ａは、図４Ｂに関連して説明され、図４Ｂは、例証的な実施形態に従ったＭＥＭＳ−ＡＳＩＣシステムにおける自己試験信号の例示的な周波数特性を図示する。本例において、ＭＥＭＳ−ＡＳＩＣシステム４００は、ＭＥＭＳジャイロスコープセンサー４０２を用いて構成されたＭＥＭＳ慣性センサーを含む。センサー４０２において、基準振動が、センサー４０２内の微小機械構造に加えられ、センサーが回転させられる場合、回転刺激４０４に対応する測定可能な刺激が、コリオリ効果を通じて生成される。回転刺激４０４は、ｘ（ｔ）と表現され得、ここで、ｔは時間に対応する。ＭＥＭＳジャイロスコープセンサー４０２は、回転刺激４０４を検出するための検出回路のような他の回路を含み得る。

ＭＥＭＳ−ＡＳＩＣシステム４００は、疑似乱数発生器４０６と乗算器４０８とを含み得る自己試験信号注入部分を含み得る。疑似乱数発生器４０６は、疑似乱数列４１０を生成し得る。乗算器４０８は、自己試験大きさ基準４１２を用いて疑似乱数列４１０を変調することにより、センサー４０２内に注入される自己試験信号１１４を生成し得る。自己試験大きさ基準４１２は、不変直流（ＤＣ）源であり得る。

自己試験信号１１４は、式１に示されるように、ｓ（ｔ）と表現され得る。自己試験信号１１４は、ＳＴＭ（ｔ）と表現される自己試験大きさ基準４１２と、ＰＮ（ｔ）と表現される疑似乱数列４１０との乗算であり得る。
Ｓ（ｔ）＝ＳＴＭ（ｔ）＊ＰＮ（ｔ） （式１）。

自己試験信号１１４、ｓ（ｔ）は、ＭＥＭＳジャイロスコープセンサー４０２の帯域幅ＢＷを越えて広がる帯域幅を有し得る。疑似乱数列発生器４０６は、長さＬとＢＷの帯域幅とを有する、−１と＋１との間（または０と１との間）のバイナリ数列として、疑似乱数列４１０を生成し得る。疑似乱数列４１０のビットレートは、自己試験信号１１４のビットレートを確立し得る。自己試験信号１１４の帯域幅は、チッピング周波数と称され得る。

自己試験大きさ基準４１２、ＳＴＭ（ｔ）は、通信システムの文脈におけるメッセージ信号とみなされ得、自己試験大きさ基準４１２、ＳＴＭ（ｔ）が、不変ＤＣ源である場合、スカラー値ＳＴＭと表現され得る。ＳＴＭまたはＳＴＭ（ｔ）は、基準試験信号であり、従って、検出される試験信号の基準を形成する。ＭＥＭＳジャイロスコープセンサー４０２は、出力信号４１４、ｄ（ｔ）を提供し得、出力信号４１４、ｄ（ｔ）は、式２に示されるように、回転刺激４０４と自己試験信号１１４とから導出される情報成分を含む。
ｄ（ｔ）＝ｘ（ｔ）＋ＳＴＭ＊ＰＮ_{ｓｅｎｓｏｒ}（ｔ−τ） （式２）。

示されるように、ｘ（ｔ）は、回転刺激４０４（つまり、対象の刺激）である。自己試験信号１１４は、ＭＥＭＳセンサーを通って伝播すると、ＳＴＭ＊ＰＮ_{ｓｅｎｓｏｒ}（ｔ−τ）と表現され得、ここで、τは遅延定数である。信号ＳＴＭ＊ＰＮ_{ｓｅｎｓｏｒ}（ｔ−τ）は、スペクトラム拡散分析における干渉信号とみなされ得る。

ＭＥＭＳ−ＡＳＩＣシステム４００は、出力信号４１４において検出される試験信号（つまり、ＳＴＭ（ｔ）またはＳＴＭ）を検出するために、自己試験信号検出部分を含み得る。自己試験信号検出部分は、乗算器４１６と遅延回路４１８とを含み得る。検出を行うために、自己試験信号検出部分は、乗算器４１６を使用することにより、出力信号４１４、ｄ（ｔ）と、出力信号４１４、ｄ（ｔ）と同相の疑似乱数列４１１とを乗算し得る。遅延回路４１８は、遅延定数τを用いて、生成された疑似乱数列４１０を遅延させることにより、同相疑似乱数列４１１を生成し得、同相疑似乱数列４１１は、ＰＮ_ｒｅｆ（ｔ−τ）と称される。遅延回路４１８は、形式ｅ^−ｓτを有し得る。乗算器の出力４２０は、式３に示されるように、ｙ（ｔ）と表現される。
ｙ（ｔ）＝ｄ（ｔ）＊ＰＮ_ｒｅｆ（ｔ−τ） （式３）。

式３は、式２を用いて展開されることにより、式４を提供し得る。
ｙ（ｔ）＝［ｘ（ｔ）＋ＳＴＭ＊ＰＮ_{ｓｅｎｓｏｒ}（ｔ−τ）］＊ＰＮ_ｒｅｆ（ｔ−τ） （式４）。

疑似乱数列動作における特性は、同一の信号の乗算が、恒等関数（ｉｄｅｎｔｉｔｙ ｆｕｎｃｔｉｏｎ）（つまり、「１」の結果）をもたらすことである。従って、ＰＮ_{ｓｅｎｓｏｒ}（ｔ−τ）およびＰＮ_ｒｅｆ（ｔ−τ）が同一である場合（つまり、ＰＮ_{ｓｅｎｓｏｒ}（ｔ−τ）＝ＰＮ_ｒｅｆ（ｔ−τ））、ＰＮ_{ｓｅｎｓｏｒ}（ｔ−τ）＊ＰＮ_ｒｅｆ（ｔ−τ）の結果は、「１」である。従って、ｙ（ｔ）は、ｙ（ｔ）＝ｘ（ｔ）＋ＳＴＭと表現され得る。

しかしながら、ＰＮ_{ｓｅｎｓｏｒ}（ｔ−τ）およびＰＮ_ｒｅｆ（ｔ−τ）が同一でない場合（つまり、ＰＮ_{ｓｅｎｓｏｒ}（ｔ−τ）≠ＰＮ_ｒｅｆ（ｔ−τ））、結果は、ＰＮ_{ｓｅｎｓｏｒ}（ｔ−τ）およびＰＮ_ｒｅｆ（ｔ−τ）のたたみこみである。そのようなシナリオにおいて、ｙ（ｔ）＝ｘ（ｔ）＋ＳＴＭ＊ＰＮ_{ｓｅｎｓｏｒ}（ｔ−τ）＊ＰＮ_ｒｅｆ（ｔ−τ）。

試験の文脈において、ＭＥＭＳ−ＡＳＩＣシステム４００は、ＰＮ_{ｓｅｎｓｏｒ}（ｔ−τ）およびＰＮ_ｒｅｆ（ｔ−τ）が同一である場合、ＭＥＭＳジャイロスコープセンサー４０２が、ＭＥＭＳジャイロスコープセンサー４０２を通した伝播において、自己試験信号１１４をひずませることも、妨げることも、変えることもしていないので、ＭＥＭＳジャイロスコープセンサー４０２が、意図されたように動作していると推定し得る。同様にＭＥＭＳ−ＡＳＩＣシステム４００は、ＰＮ_{ｓｅｎｓｏｒ}（ｔ−τ）およびＰＮ_ｒｅｆ（ｔ−τ）が同一でない場合、ＭＥＭＳジャイロスコープセンサー４０２が、意図されたように動作していないと推定し得る。表１は、この試験条件を要約している。

図４Ｂのプロット４１４Ａにおいて、出力信号４１４の信号特性が、示される。ｘ軸は周波数で表現され、ｙ軸は、信号の大きさで表現される。従って、プロット４１４Ａは、回転刺激４０４の周波数分布４２２と、自己試験大きさ基準４１２の周波数分布４２４とを示す。回転刺激の周波数分布４２４は、帯域幅４２６を有するように示される一方、ＳＴＭ周波数分布４２４は、より大きな帯域幅４２８を有する。帯域幅４２６は、回転刺激４０４を観測しているか、または回転刺激４０４のための測定を提供しているときのＭＥＭＳ−ＡＳＩＣシステム４００の帯域幅を表す。帯域幅４２２は、疑似乱数列発生器４０６によって生成された疑似乱数列の帯域幅を表す。従って、試験信号帯域幅は、対象の刺激の帯域幅を含むセンサー帯域幅の実質的な部分と重複する。そのうえ、検出された試験信号成分は、回転刺激の観測可能な閾値を下回る大きさを有する。

図４Ｂのプロット４２０Ａにおいて、ＭＥＭＳジャイロスコープセンサー４０２が意図されたように動作している場合の乗算器４１６の入力および出力の信号特性が、示される。プロット４２０Ａは、ＭＥＭＳジャイロスコープセンサー４０２を通した伝送の前後の自己試験信号１１４の周波数分布４３０を示す。ここで、自己試験信号１１４は、疑似乱数列（例えば、ＰＮ_{ｓｅｎｓｏｒ}（ｔ−τ）およびＰＮ_ｒｅｆ（ｔ−τ））と同等の帯域幅を有する。従って、ＭＥＭＳジャイロスコープセンサー４０２が意図されたように動作している場合、乗算は、自己試験大きさ基準４１２、ＳＴＭ（ｔ）に対応する大きさを有するディラックのδ関数４３２をもたらす。

検出された自己試験信号ＳＴＭを乗算器出力信号４２０から抽出するために、ＭＥＭＳ−ＡＳＩＣシステム４００は、低域通過フィルタ４３４を含み得る（図４Ａを再び参照する）。低域通過フィルタ４３４の出力は、コントローラ１２８によって生成される試験出力１３０のための基準として使用され得る。示されるように、試験信号１３０は、ＭＥＭＳジャイロスコープセンサー４０２の適切または不適切な動作を示す合格状態または不合格状態を提供し得る。低域通過フィルタ４３４は、種々のタイプのフィルタ（カスケード積分コム（ＣＩＣ）フィルタを含む）のうちの任意のものであり得る。

図４Ｂのプロット４３６Ａにおいて、低域通過フィルタ４３４の出力４３６の信号特性が、示される。プロット３１０Ａは、（プロット４１４Ａに示されるような）回転刺激周波数分布４２４のフィルタリングされた周波数分布４３８を示す。フィルタにより、回転刺激の情報は、実質的に取り除かれ、検出された試験信号（つまり、ディラックのδ関数４３２）が残る。ここで、検出された試験信号は、ディラックのδ関数４３２とみなされ得る。

ＭＥＭＳ−ＡＳＩＣシステム４００は、試験信号１３０を提供するためのコントローラ１２８を含み得る。コントローラ１２８は、検出された試験信号と基準試験信号とを比較し得る。ここで、基準試験信号は、ディラックのδ関数であり得る。従って、ディラックのδ関数の存在は、合格状態を示し、その関数を欠いていることは、不合格状態を示す。

あるいは、コントローラは、検出された試験信号と、基準信号とを比較し得、その基準信号は、閾値（つまり、Ｃ_{Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ}）であるか、またはその閾値と同等であり得る。従って、合格条件は、ＰＮ_{ｓｅｎｓｏｒ}（ｔ−τ）＊ＰＮ（ｔ−τ）＞Ｃ_{Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ}であり得、その逆は、不合格条件に対して適用される。

代替実施形態に従うと、基準試験信号としてディラックのδ関数を使用するのではなく、基準試験信号は、自己試験信号に基づいた予期信号特性（例えば、平均パワーを含む）であり得る。

例えば、自己試験大きさ基準４１２が、ＤＣ源ＳＴＭである場合、平均パワー（Ｐｏｗｅｒ_{ａｖｅｒａｇｅ}）は、Ｐｏｗｅｒ_{ａｖｅｒａｇｅ}＝ｆ_ｃ＊ＳＴＭ^２と表現され得、ここで、ｆ_ｃはチッピング周波数である。帯域通過フィルタが帯域幅ＢＷ（例えば、ｆ０／１６）を有する信号経路において採用される場合、自己試験信号は、帯域幅ＢＷ内のすべてのパワーを有すると予期され得る。従って、疑似乱数列の長さＮがＮ＝２^ｒ−１であり、チッピング周波数ｆ_ｃを有する場合、数列は、Ｔ＝Ｎ＊（１／ｆ_ｃ）の時間周期で、時間ドメインにおいて自身を反復する。従って、周波数は、１／Ｔ＝ｆ_ｃ／Ｎと表現され得る。その結果、大きさＳＴＭを有する自己試験信号の平均パワーは、ＳＴＭ＝ＴにおけるＥｎｅｒｇｙ／Ｔと表現され得る。式４は、この周期変動周波数試験信号の平均パワーを示す。
Ｐｏｗｅｒ_{ａｖｅｒａｇｅ}＝Ｅｎｅｒｇｙ｜｜Ｔ｜｜／Ｔ （式４）。

Ｅｎｅｒｇｙ｜｜Ｔ｜｜は、２乗された数列の和と表現され得る。従って、Ｐｏｗｅｒ_{ａｖｅｒａｇｅ}は、以下の式５のように表現され得、ここで、数列ｘ［ｎ］は、時間周期Ｔの間に生成される。
Ｐｏｗｅｒ_{ａｖｅｒａｇｅ}＝Σｘ［ｎ］^２／Ｔ （式５）。

その後、式５は、式６に示されるように、変形され得る。
Ｐｏｗｅｒ_{ａｖｅｒａｇｅ}＝Ｎ＊ＳＴＭ^２／Ｔ＝Ｎ＊ＳＴＭ^２／（Ｎ／ｆ_ｃ）＝ｆ_ｃ＊ＳＴＭ^２ （式６）。

図５は、例証的な実施形態に従ったＭＥＭＳシステムを示す。Ａｎａｌｏｇ Ｄｅｖｉｃｅｓ，Ｉｎｃ．によって設計されたＭＥＭＳジャイロスコープシリーズｎｏ．ＡＤｘｒｓ２９０のような、ＭＥＭＳジャイロスコープセンサー４０２は、７２ＫＨｚの動作周波数（ｆ_０）を有し得る。帯域通過フィルタの帯域幅は、中心周波数ｆ_０／１６として規定され得、従って、通過帯域は、６９．７５ＫＨｚと７４．２５ＫＨｚとの間であり、ここで、ｆ_０−２．２５ＫＨｚ＜Ｂ_ｆｒｅｑ＜ｆ_０＋２．２５ＫＨｚである。疑似乱数発生器のチッピング周波数は、２．２５ＫＨｚ（つまり、ｆ_０／３２）であり得る。ここで、自己試験信号検出部分は、カスケードフィルタ５０２（例えば、カスケード積分コムフィルタ（ＣＩＣ））を採用し得る。カスケードフィルタ５０２は、積分器５０４と微分器５０６とを有し得る。積分器５０４は、サンプリング速度２＊ｆ_０で動作し得、微分器５０６は、ｆ_０／３２で動作し得る。

一般に、カスケードフィルタは、一連の鎖状フィルタを有し、一連の鎖状フィルタは、速度変換器（つまり、デシメータおよびインターポレータ）に結合され得る。カスケードフィルタは、デシメーション技術を採用することにより、より短い長さの数列（ｎ）を可能にし得る。従って、より簡単な回路実装が、設計され得る。例えば、１ｄｅｇ／ｓを有する信号試験信号および３０ｄｅｇ／ｓの速度に対して、パワーは、コリオリ効果の大きさ（つまり、２０ｌｏｇ_１０（３０）＝２９．５）の１／３０であり得る。従って、元来ｎ＞１０２３の数列が必要であり得る場合、デシメーションを有する三次低域通過フィルタの追加は、長さｎ＝１２７が使用されることを可能にし得る。三次低域通過フィルタは、例えば、１２７個および２５５個のタップのＣＩＣ低域通過フィルタとして実装され得る。

当業者に既知の自己試験回路と比較すると、乗算器と、遅延回路と、三次低域通過フィルタとを用いて自己試験刺激を測定する自己試験回路の実装は、より小さなダイフットプリントを提供し得る。そのうえ、構成要素は、そのような既知の自己試験回路と比較して、より厳しくない要件（例えば、フィルタ次数、カットオフ周波数、およびＱファクター）を有し得る。

図６は、自己試験信号を拡散するために使用される数列の長さを変えることがパワースペクトルに与える影響を図示するプロットである。ここで、４ビットＬＦＳＲ（つまり、Ｎ＝１４の数列）６０２、５ビットＬＦＳＲ（つまり、Ｎ＝３１の数列）６０４、６ビットＬＦＳＲ（つまり、Ｎ＝６３の数列）６０６、７ビット（つまり、Ｎ＝１２７の数列）６０８、および８ビット（つまり、Ｎ＝２５５の数列）６１０を含む５つのパワースペクトルが、示される。示されるように、数列へ各々ビットを追加すると、パワースペクトルは、２倍程度拡散し、従って、その拡散は、おおよそ３ｄＢ（デシベル）のより低い周波数成分を有する。従って、数列の長さは、特定の周波数成分の大きさを生成するように構成され得る。

図７は、疑似乱数発生器のパワースペクトルに対する自己試験信号の大きさの影響を図示するプロットである。ここで、ｘ軸は、６９．５ＫＨｚから７４．５ＫＨｚまでの周波数範囲を示し、ｙ軸は、パワースペクトルの大きさを示す。図は、自己試験信号の大きさレベルの種々の値（「０．１」７０２、「０．２」７０４、「０．３」７０６、「０．４」７０８、「０．５」７１０、「０．６」７１２、および「０．７５」７１４を含む）に対して、帯域通過フィルタの出力のパワースペクトルを示す。「０．１」の値は、例えば、刺激１０４の大きさの１０％である自己試験信号に対応する。

プロットから、正弦曲線信号の振幅が２倍に変化させられる場合、パワーは、４倍に変化させられる。パワーは、ｌｏｇ関数であり、ここで、２０＊ｌｏｇ１０｜ＦＦＴ｜ピークは、６ｄＢの変化を生成する。同様に、ＳＴＭが２倍に増加すると、自己試験信号１１４のＦＦＴピーク（例えば、ＰＮ数列＊ＳＴＭ）は、全体のパワーが４倍になるように増加する。振幅が３倍に変化させられる場合、結果として生じるパワーの変化は９．５ｄＢであることが、観測される。ここで、疑似乱数は、Ｎ＝３１およびチッピング周波数ｆ_ｃ＝２．２５ＫＨｚである数列を有する。自己試験大きさが半分に減少することが、ＦＦＴ大きさが１／４に減少することをもたらすことが、留意される。示されるように、信号における総パワーは、Σ｜ＦＦＴ｜^２に比例する。

表２は、自己試験応答に対する異なる自己試験大きさの影響を例証する。測定すると、結果として生じる応答は、自己試験信号の入力大きさよりも高いか、または低くあり得る。コリオリ速度は、速度＝バイアス＋Ａ＊ｓｉｎ（２πｆｔ）のようにモデル化され得る。ここで、３０ｄｅｇ／ｓのバイアスおよびゼロの対象の刺激（Ａ）入力が、想定される。

図８は、疑似乱数生成数列に対するチッピング周波数ｆ_ｃの影響を図示するプロットである。ここで、ｘ軸は０Ｈｚから５００Ｈｚまでの周波数範囲を示し、ｙ軸は、０と５０との間のパワースペクトルの大きさを示す。疑似乱数は、Ｎ＝３１およびチッピング周波数ｆ_ｃ＝１２５Ｈｚ（８０２）、２５０Ｈｚ（８０４）、および５００Ｈｚ（８０６）である数列を有する。

図９は、図８の疑似乱数生成数列のスペクトルのパワーを図示するプロットである。パワーが、同じチッピング周波数（ｆ_ｃ）に対して、Ｎに関して同じままであることが、観測される。

図１０Ａ〜図１０Ｂは、受信器における変動周波数自己試験信号の同期化のプロットを図示する。図１０Ａは、出力信号４１４と疑似乱数列４１０との時間ドメイン出力を示す。示されるように、時間オフセット１００２が存在する。

図１０Ｂは、出力信号４１４と同相疑似乱数列４１１との時間ドメイン出力を示す。ここで、疑似乱数列は、０．４５５８ｍｓだけ遅延させられている。種々のタイプの位相同期技術（例えば、位相ロックループまたは相関フィルタを含む）のうちの任意のものが、採用され得る。位相同期化は、固定型、変動型、または適応型であり得る。

図１１は、異なるタップ構成を有する低域通過フィルタの出力のプロットである。ここで、ＬＰＦの出力における最終的な復調された自己試験応答は、１ｄｅｇ／ｓに近い定数である。線１１０２は、１２７個のタップ（ｒＭ）を有する三次ＣＩＣフィルタに対する出力を示す。線１１０４は、２５５個のタップ（ｒＭ）を有する三次ＣＩＣフィルタに対する出力を示す。

図１２は、本技術において公知の自己試験能力を有するＭＥＭＳセンサーの例を概略的に図示する。示されるように、自己試験刺激は、周期的な単一のトーン信号（例えば、正弦曲線）であり得る。ＭＥＭＳジャイロスコープも同時に回転するので、センサー出力は、２つの成分（一方は、回転によるものであり、もう一方は自己試験刺激によるものである）を有する。自己試験成分は、回転成分から分離されて、連続的に監視される。基底帯域回転速度信号から単一のトーン自己試験を分離することは、帯域通過フィルタリング１２０２を使用して実装され得る。自己試験（自己試験刺激）から回転速度（刺激）を分離するために、複数段階の低域通過フィルタリングが、実施される必要があり得る。この低域通過フィルタは、単一のトーン自己試験が存在する特定の点においてノッチを有するべきである。従って、少なくとも１つのＢＰＦが、自己試験経路にあり、少なくとも１つのＬＰＦが、自己試験経路にある。この設計は、設計における特定の実施上の問題（例えば、回転速度成分（刺激）から自己試験成分（自己試験刺激）を分離するための厳しいフィルタリング要件、および適切な単一のトーン周波数の選択のためのあいまいな基準）を有する。そのうえ、回転速度（刺激）を測定するための使用可能なセンサー帯域幅は、自己試験刺激とのトレードオフであり、従って、センサーの有効な測定可能帯域幅を減じる。

図１３は、例証的な実施形態に従った方法のフローチャートである。変動周波数帯域を有する自己試験信号が、ＭＥＭＳセンサー内に注入される（ステップ１３０２）。変動周波数自己試験信号が、ＭＥＭＳセンサーからのセンサー信号からフィルタリングされる（ステップ１３１０）。注入された自己試験信号は、フィルタリングされた変動周波数自己試験信号と比較されることにより、ＭＥＭＳセンサーの健康状態を決定する（ステップ１３２０）。

自己試験動作は、ＭＥＭＳセンサーが初期化されると、初期化され得る。あるいは、自己試験動作は、ＭＥＭＳセンサー動作から独立して動作し得る。例えば、ＭＥＭＳセンサーは、自己試験信号のみがＭＥＭＳセンサー内に注入され得る試験モードを用いて構成され得る。

種々の実施形態が、他のタイプのＭＥＭＳセンサー（例えば、加速度計、マイクロフォン、および圧力センサー）に適用され得ることが、当業者に明白であるはずである。

矢印が、図面において、２つまたはより多くの実体を巻き込む通信、転送、または他の活動を表すために使用され得ることが、留意されるべきである。両頭矢印は、一般に、活動が両方向に生じ得ること（例えば、一方向において命令／要請、他の方向において対応する返答、または、両方の実体によって始められたピアツーピア通信）を示すが、いくつかの状況において、活動は、必ずしも両方向に生じる必要がないこともある。単頭矢印は、一般に、１つの方向に排他的または支配的な活動を示すが、特定の状況において、そのような方向性の活動が、実際には、両方向の活動（例えば、送信者から受信者へのメッセージおよび受信者から送信者への受領通知、または転送前の接続の確立および転送後の接続の終了）を含み得ることが留意されるはずである。従って、特定の活動を表すために特定の図面において使用される矢印のタイプは、例示的であり、制限するものとして見られるべきではない。

論理フローが、本発明の種々の局面を論証するために本明細書において説明され得、論理フローは、本発明を任意の特定の論理フローまたは論理実装に制限するように解釈されるべきではないことがまた、留意されるべきである。説明された論理は、全体の結果を変化させることも、その他本発明の真の範囲から逸脱することもなしに、異なる論理ブロック（例えば、プログラム、モジュール、機能、またはサブルーチン）に分割され得る。しばしば、論理要素が、全体の結果を変化させることも、その他本発明の真の範囲から逸脱することなしに、追加され、変更され、省略され、異なる順序で実施され、または異なる論理構成（例えば、論理ゲート、ルーピングプリミティブ、条件付き論理、および他の倫理構成）を使用して実装され得る。

本発明の局面は、プロセッサ（例えば、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、デジタル信号プロセッサ、または汎用コンピュータ）を用いた使用のためのコンピュータプログラム論理、プログラマブル論理デバイス（例えば、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、または他のＰＬＤ）を用いた使用のためのプログラマブル論理、別々の構成要素、集積回路（例えば、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ））、またはこれらの任意の組み合わせを含む他の任意の手段を含むが決してこれらに制限されない多くの異なる形態で具体化され得る。説明された機能性のうちのいくつかまたはすべてを実装するコンピュータプログラム論理は、典型的に、コンピュータプログラム命令の組として実装され、そのコンピュータプログラム命令の組は、コンピュータ実行可能な形態に変換され、そのような形態としてコンピュータ読み取り可能な媒体内に格納され、かつオペレーティングシステムの制御のもとマイクロプロセッサによって実行される。説明された機能性のうちのいくつかまたはすべてを実装する、ハードウェアに基づいた論理は、１つまたは複数の適切に構成されたＦＰＧＡを使用して実装され得る。例えば、自己試験回路１１２および２１２は、単にハードウェアに実装され得るか、またはハードウェアとソフトウェアとの組み合わせを用いて実装され得る。信号処理ＡＳＩＣ３０４は、一般に、単にハードウェアに実装される。

本明細書において以前に説明された機能性のすべてまたは一部を実装するコンピュータプログラム論理は、ソースコード形態、コンピュータ実行可能な形態、および種々の中間形態（例えば、アセンブラー、コンパイラー、リンカー、またはロケーターによって生成された形態）を含むが決してこれらに制限されない種々の形態で具体化され得る。ソースコードは、種々のオペレーティングシステムまたはオペレーティング環境を用いた使用のための種々のプログラミング言語（例えば、オブジェクトコード、アセンブリ言語、または高水準言語（例えば、Ｆｏｒｔｒａｎ、Ｃ、Ｃ＋＋、ＪＡＶＡ（登録商標）、またはＨＴＭＬ））のうちの任意のものにおいて実装される一連のコンピュータプログラム命令を含み得る。ソースコードは、種々のデータ構造および通信メッセージを定義し、かつ使用し得る。ソースコードは、（例えば、インタープリターを介して）コンピュータ実行可能な形態にあり得るか、またはソースコードは、（トランスレーター、アセンブラー、またはコンパイラーを介して）コンピュータ実行可能な形態に変換され得る。

本明細書において以前に説明された機能性のすべてまたは一部を実装するコンピュータプログラム論理は、（例えば、同時に）単一のプロセッサ上で異なる時間において実行され得るか、または複数のプロセッサ上で同じ、または異なる時間において実行され得、本明細書において以前に説明された機能性のすべてまたは一部を実装するコンピュータプログラム論理は、単一のオペレーティングシステムプロセス／スレッドのもと、または異なるオペレーティングシステムプロセス／スレッドのもと実行され得る。従って、用語「コンピュータプロセス」は、一般に、異なるコンピュータプロセスが、同じプロセッサ上で実行されるか、異なるプロセッサ上で実行されるかに関わらず、異なるコンピュータプロセスが、同じオペレーティングシステムプロセス／スレッドのもと実行されるか、異なるオペレーティングシステムプロセス／スレッドのもと実行されるかに関わらず、コンピュータプログラム命令の組の実行を表す。

コンピュータプログラムは、有形記憶媒体（例えば、半導体メモリーデバイス（例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、またはフラッシュプログラマブルＲＡＭ）、磁気メモリーデバイス（例えば、ディスケット、または固定ディスク）、光学メモリーデバイス（例えば、ＣＤ−ＲＯＭ）、ＰＣカード（例えば、ＰＣＭＣＩＡカード）または他のメモリーデバイス）内に、永久的か一時的かのどちらかで、任意の形態（例えば、ソースコード形態、コンピュータ実行可能な形態、または中間形態）で固定され得る。コンピュータプログラムは、アナログ技術、デジタル技術、光学技術、ワイヤレス技術（例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標））、ネットワーキング技術、およびインターネットワーキング技術を含むが決してこれらに制限されない種々の通信技術のうちの任意のものを使用して、コンピュータへ送信可能である信号内に、任意の形態で固定され得る。コンピュータプログラムは、添付の印刷マニュアルまたは電子マニュアルを有する取り外し可能な記憶媒体（例えば、収縮包装されたソフトウェア）として任意の形態で分配されるか、コンピュータシステム（例えば、システムＲＯＭまたは固定ディスク上）に事前インストールされるか、または通信システム（例えば、インターネット、またはワールドワイドウェブ）を通じてサーバーまたは電子掲示板から分配され得る。

本明細書において以前に説明された機能性のすべてまたは一部を実装するハードウェア論理（プログラマブル論理デバイスを用いた使用のためのプログラマブル論理を含む）は、従来の手法を使用して設計され得るか、または種々のツール（例えば、コンピュータ支援設計（ＣＡＤ）、ハードウェア記述言語（例えば、ＶＨＤＬ、またはＡＨＤＬ）、またはＰＬＤプログラミング言語（例えば、ＰＡＬＡＳＭ、ＡＢＥＬ、またはＣＵＰＬ））を使用して電子的に設計され、捕捉され、シミュレートされ、または記録され得る。

プログラマブル論理は、有形記憶媒体（例えば、半導体メモリーデバイス（例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、またはフラッシュプログラマブルＲＡＭ）、磁気メモリーデバイス（例えば、ディスケット、または固定ディスク）、光学メモリーデバイス（例えば、ＣＤ−ＲＯＭ）、または他のメモリーデバイス）内に、永久的か一時的かのどちらかで固定され得る。プログラマブル論理は、アナログ技術、デジタル技術、光学技術、ワイヤレス技術（例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標））、ネットワーキング技術、およびインターネットワーキング技術を含むが決してこれらに制限されない種々の通信技術のうちの任意のものを使用して、コンピュータへ送信可能である信号内に固定され得る。プログラマブル論理は、添付の印刷マニュアルまたは電子マニュアルを有する取り外し可能な記憶媒体（例えば、収縮包装されたソフトウェア）として分配されるか、コンピュータシステム（例えば、システムＲＯＭまたは固定ディスク上）に事前インストールされるか、または通信システム（例えば、インターネット、またはワールドワイドウェブ）を通じてサーバーまたは電子掲示板から分配され得る。もちろん、本発明のいくつかの実施形態は、ソフトウェア（例えば、コンピュータプログラム製品）とハードウェアとの両方の組み合わせとして実装され得る。本発明のさらに他の実施形態は、完全にハードウェアとして、または完全にソフトウェアとして実装される。

本発明は、本発明の真の範囲から逸脱することなしに、他の特定の形態において具体化され得、数多くの変形および変更は、本明細書における教示に基づいて、当業者にとって明白である。「本発明」へのいずれの参照も、本発明の例示的な実施形態を表すことが意図され、文脈が別様に要求しない限り、本発明のすべての実施形態を表すように解釈されるべきではない。説明された実施形態は、すべての局面において、制限的ではなく、単なる例証としてみなされる。

１００ ＭＥＭＳセンサー
１０２ ＭＥＭＳデバイス
１０４ 刺激
１０６ 検出回路
１０８ デバイス出力信号
１１０ センサー出力信号
１１２ 自己試験回路
１１４ 自己試験信号
１１５ 基準試験信号
１１６ 自己試験信号発生器
１１８ 自己試験信号検出器
１３０ 試験出力

Claims (20)

1. 実行時自己試験回路を有するＭＥＭＳセンサーであって、該ＭＥＭＳセンサーは、
   実行時動作中に、デバイス出力信号を出力する微小電気機械デバイスと、
   該微小電気機械デバイスの該実行時動作中に、該デバイス出力信号のセンサー帯域幅において、微小電気機械システムによって生成された刺激を検出するように構成された検出回路であって、該刺激は、該検出回路の事前決定された検出閾値を上回る大きさを有し、該検出回路は、該検出された刺激に基づいて、センサー出力信号を生成するようにさらに構成されている、検出回路と、
   自己試験回路と
   を含み、該自己試験回路は、
   該微小電気機械デバイスの該実行時動作中に、該微小電気機械デバイスの信号経路内に自己試験信号を注入することであって、該微小電気機械デバイスは、該デバイス出力信号の該センサー帯域幅における該刺激の生成に関係するＭＥＭＳ構造を含み、該自己試験信号は、該センサー帯域幅の少なくとも一部と重複する試験信号帯域幅を有するスペクトラム拡散信号である、ことと、
   該注入された自己試験信号に対応する基準試験信号に基づいて、該デバイス出力信号の該試験信号帯域幅における試験信号成分を検出することであって、該試験信号成分は、該検出回路の該検出閾値を下回る大きさを有する、ことと、
   該試験信号成分および該基準試験信号に基づいて、該微小電気機械システムの状態を示す試験出力信号を生成することと
   を行うように構成されている、ＭＥＭＳセンサー。
2. 前記自己試験回路は、前記微小電気機械デバイスの前記実行時動作中に、該微小電気機械デバイス内に前記自己試験信号を連続的に注入するように構成されている、請求項１に記載のＭＥＭＳセンサー。
3. 前記自己試験回路は、
   疑似乱数列を提供するように構成された疑似乱数列源と、
   該疑似乱数列および自己試験大きさ基準を変調することにより、変調された信号を生成し、前記微小電気機械デバイス内に該変調された信号を注入するように構成された変調回路と
   を含む、請求項１に記載のＭＥＭＳセンサー。
4. 前記自己試験大きさ基準が、不変直流（ＤＣ）源であるか、
   前記疑似乱数列源が、疑似乱数発生器を含むか、
   該疑似乱数列源が、前記疑似乱数列を格納するメモリーを含むか、
   前記自己試験信号の前記帯域幅が、前記センサー帯域幅と等しいか、
   該自己試験信号の該帯域幅が、該センサー帯域幅よりも小さいか、
   該自己試験信号の該帯域幅が、該センサー帯域幅よりも大きいか、
   該自己試験信号の該帯域幅が、該センサー帯域幅の下方に延びるか、または
   該自己試験信号の該帯域幅が、該センサー帯域幅の上方に延びるか
   のうちの少なくとも１つである、請求項３に記載のＭＥＭＳセンサー。
5. 前記自己試験回路は、前記試験信号成分と同相の前記基準試験信号を用いて前記デバイス出力信号を復調することによって、該試験信号成分を検出するように構成された復調回路をさらに含む、請求項３に記載のＭＥＭＳセンサー。
6. 前記自己試験回路が、前記デバイス出力信号から前記試験信号成分を抽出する低域通過フィルタをさらに含むか、
   該自己試験回路が、該試験信号成分と同相の前記基準試験信号を生成する遅延回路をさらに含むか、
   該自己試験回路が、該基準試験信号を提供するメモリーをさらに含むか、または
   前記復調回路が、該試験信号成分と該同相基準試験信号とを組み合わせる乗算器を含むか
   のうちの少なくとも１つである、請求項５に記載のＭＥＭＳセンサー。
7. 前記自己試験回路は、
   （ｉ）前記センサー信号と、該センサー信号と同相の前記疑似乱数列とを相関させることにより、相関信号を生成することと、
   （ｉｉ）事前定義された相関閾値または事前定義された信号エネルギー閾値のうちの少なくとも１つと、該相関信号とを比較することと
   によって、前記デバイス出力の前記試験信号帯域幅における前記試験信号成分を検出するように構成されている、請求項１に記載のＭＥＭＳセンサー。
8. 前記事前定義されたエネルギー閾値は、
   ｆ_ｃ＊ＳＴＭ^２
   の関係に基づいて確立され、ここで、ｆ_ｃは、前記注入された自己試験信号の周波数値であり、ＳＴＭは、該注入された自己試験信号の周期拡散の平均パワーである、請求項７に記載のＭＥＭＳセンサー。
9. 前記自己試験回路は、周波数ホッピングスペクトラム拡散変調、直接シーケンススペクトラム拡散（ＤＳＳＳ）変調、時間ホッピングスペクトラム拡散変調、またはチャープスペクトラム拡散変調のうちの少なくとも１つに従って、前記試験信号を注入するように構成されている、請求項１に記載のＭＥＭＳセンサー。
10. 前記微小電気機械デバイスは、
    慣性センサー、
    音センサー、または
    圧力センサー
    のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載のＭＥＭＳセンサー。
11. 微小電気機械システムのための自己試験回路であって、該微小電気機械システムは、実行時動作中に、デバイス出力信号を出力し、該デバイス出力信号は、該デバイス出力信号のセンサー帯域幅における刺激を含み、該刺激は、事前決定された検出閾値を上回る大きさを有し、該自己試験回路は、
    微小電気機械デバイスの実行時動作中に、該微小電気デバイスの信号経路内に自己試験信号を注入するように構成された自己試験信号発生器であって、該微小電気機械デバイスは、該デバイス出力信号のセンサー帯域幅における該刺激の生成に関係するＭＥＭＳ構造を含み、該自己試験信号は、該センサー帯域幅の少なくとも一部と重複する試験信号帯域幅を有するスペクトラム拡散信号である、自己試験信号発生器と、
    該注入された自己試験信号に対応する基準試験信号に基づいて、該デバイス出力信号の該試験信号帯域幅における試験信号成分を検出するように構成された自己試験信号検出器であって、該試験信号成分は、検出回路の該検出閾値を下回る大きさを有する、自己試験信号検出器と、
    該検出された試験信号成分に基づいて、試験出力信号を生成するように構成されたコントローラと
    を含む、自己試験回路。
12. 前記自己試験信号発生器は、前記微小電気機械デバイスの前記実行時動作中に、該微小電気機械デバイス内に前記自己試験信号を連続的に注入するように構成されている、請求項１１に記載の自己試験回路。
13. 前記自己試験信号発生器は、
    疑似乱数列を提供するように構成された疑似乱数列源と、
    該疑似乱数列および自己試験大きさ基準を変調することにより、変調された信号を生成し、前記微小電気機械デバイス内に該変調された信号を注入するように構成された変調回路と
    を含む、請求項１１に記載の自己試験回路。
14. 前記自己試験大きさ基準が、不変直流（ＤＣ）源であるか、
    前記疑似乱数列源が、疑似乱数発生器を含むか、
    該疑似乱数列源が、前記疑似乱数列を格納するメモリーを含むか、
    前記自己試験信号の前記帯域幅が、前記センサー帯域幅と等しいか、
    該自己試験信号の該帯域幅が、該センサー帯域幅よりも小さいか、
    該自己試験信号の該帯域幅が、該センサー帯域幅よりも大きいか、
    該自己試験信号の該帯域幅が、該センサー帯域幅の下方に延びるか、または
    該自己試験信号の該帯域幅が、該センサー帯域幅の上方に延びるか
    のうちの少なくとも１つである、請求項１３に記載の自己試験回路。
15. 前記自己試験信号検出器は、前記試験信号成分と同相の前記基準試験信号を用いて前記デバイス出力信号を復調することによって、該試験信号成分を検出するように構成された復調回路をさらに含む、請求項１１に記載の自己試験回路。
16. 前記自己試験信号検出器が、前記デバイス出力信号から前記試験信号成分を抽出する低域通過フィルタを含むか、
    該自己試験信号検出器が、該試験信号成分と同相の前記基準試験信号を生成する遅延回路を含むか、
    該自己試験信号検出器が、該基準試験信号を提供するメモリーを含むか、または
    前記復調回路が、該試験信号成分と該同相基準試験信号とを組み合わせる乗算器を含むか
    のうちの少なくとも１つである、請求項１５に記載の自己試験回路。
17. 前記自己試験信号検出器は、
    （ｉ）前記センサー信号と、該センサー信号と同相の前記疑似乱数列とを相関させることにより、相関信号を生成することと、
    （ｉｉ）事前定義された相関閾値または事前定義された信号エネルギー閾値のうちの少なくとも１つと、該相関信号とを比較することと
    によって、前記デバイス出力の前記試験信号帯域幅における前記試験信号成分を検出するように構成されている、請求項１１に記載の自己試験回路。
18. 前記事前定義されたエネルギー閾値は、
    ｆ_ｃ＊ＳＴＭ^２
    の関係に基づいて確立され、ここで、ｆ_ｃは、前記注入された自己試験信号の周波数値であり、ＳＴＭは、該注入された自己試験信号の周期拡散の平均パワーである、請求項１７に記載の自己試験回路。
19. 前記自己試験回路は、周波数ホッピングスペクトラム拡散変調、直接シーケンススペクトラム拡散（ＤＳＳＳ）変調、時間ホッピングスペクトラム拡散変調、またはチャープスペクトラム拡散変調のうちの少なくとも１つに従って、前記試験信号を注入するように構成されている、請求項１１に記載の自己試験回路。
20. 実行時中にＭＥＭＳセンサーの状態を評価する方法であって、該ＭＥＭＳセンサーは、実行時動作中に、デバイス出力信号を出力する微小電気機械デバイスを有し、該ＭＥＭＳセンサーは、該微小電気機械デバイスの該実行時動作中に、該デバイス出力信号のセンサー帯域幅において、微小電気機械システムによって生成された刺激を検出するように構成された検出回路をさらに有し、該刺激は、該検出回路の事前決定された検出閾値を上回る大きさを有し、該検出回路は、該検出された刺激に基づいて、センサー出力信号を生成するようにさらに構成され、該方法は、
    該微小電気機械デバイスの実行時動作中に、該微小電気機械デバイスの信号経路内に自己試験信号を注入することであって、該微小電気機械デバイスは、デバイス出力信号のセンサー帯域幅における刺激の生成に関係するＭＥＭＳ構造を含み、該自己試験信号は、該センサー帯域幅の少なくとも一部と重複する試験信号帯域幅を有するスペクトラム拡散信号である、ことと、
    該注入された自己試験信号に対応する基準試験信号に基づいて、該デバイス出力信号の該試験信号帯域幅における試験信号成分を検出することであって、該試験信号成分は、該検出回路の該検出閾値を下回る大きさを有する、ことと、
    該検出された試験信号成分に基づいて、試験出力信号を生成することと
    を含む、方法。