一种灵敏度漂移自补偿型MEMS电场传感器

作     者：储昭志 杨鹏飞 闻小龙 彭春荣 刘宇涛 吴双 CHU Zhaozhi;YANG Pengfei;WEN Xiaolong;PENG Chunrong;LIU Yutao;WU Shuang

作者机构：中国科学院微电子研究所北京100029 北京信息科技大学北京100192 北京科技大学北京100083 中国科学院空天信息创新研究院传感技术国家重点实验室北京100094 北京中科飞龙传感技术有限责任公司北京100089 

出 版 物：《电子与信息学报》 (Journal of Electronics & Information Technology)

年 卷 期：2023年第45卷第8期

页      面：3040-3046页

核心收录：

学科分类：080202[工学-机械电子工程] 08[工学] 0802[工学-机械工程] 

基　　金：国家重点研发计划(2021YFB2011700) 国家自然科学基金(62001472,62101054) 北京市教育委员会科学研究计划项目(KM202211232005) 

主　　题：微机电系统 电场传感器 灵敏度漂移 温度补偿 

摘      要：针对温度和应力变化带来的电场传感器灵敏度漂移和测量误差问题,该文提出一种具有灵敏度漂移自补偿功能的微机电系统(MEMS)谐振式电场传感器。传感器结构中,感应电极用于测量外部电场,参考电极用于监测可动结构振动信息;基于振动相位和锁相环技术实现传感器谐振频率自动跟踪,利用参考电极输出信号对感应电极输出信号进行实时补偿,提高传感器灵敏度的稳定性。该文开展了敏感结构设计和理论分析,研制出传感器样机,并进行了样机标定测试。测试结果表明,在±18 kV/m电场范围内,传感器线性度达到0.21%,3个往返行程总不确定度达到1.34%;在–40℃~70℃温度范围内,灵敏度相对漂移量小于3.0%,具有良好的灵敏度漂移自补偿效果。