一种自适应型MEMS电场传感器及其结构的制作方法

技术特征：
1.一种自适应型mems电场传感器结构，其特征在于：包括可动接地电极、至少一个拾振参考电极、至少一个感应电极、至少一个驱动电极；可动接地电极分别与拾振参考电极、感应电极、驱动电极耦合，驱动电极用于施加激励信号，可动接地电极用于根据激励信号产生振动，拾振参考电极用于耦合可动接地电极的振动，并转化为电信号，感应电极用于感应外部电场，并转化为电信号。2.根据权利要求1所述自适应型mems电场传感器结构，其特征在于：所述可动接地电极分别与拾振参考电极、感应电极、驱动电极之间，形成电容，所述电容结构为平行板、叉指、梳齿、平行弧圈中的至少一种；可动接地电极能够进行任意形式的周期性振动。3.一种自适应型mems电场传感器，其特征在于：包括自适应型mems电场传感器结构、数据处理电路，所述数据处理电路分别与所述mems电场传感器结构中的感应电极、驱动电极、拾振参考电极连接，分别用于通过拾振参考电极检测参考电压，通过所述驱动电极施加激励信号，通过感应电极检测外部电场的感应电压信号。4.根据权利要求3所述自适应型mems电场传感器，其特征在于：数据处理电路在拾振参考电极上施加一定的钳制电位，对参考电极上的电流信号进行电压转换，获取参考电压，用于检测可动接地电极的振动幅值和相位。5.根据权利要求4所述自适应型mems电场传感器，其特征在于：数据处理电路根据参考电压的相位，调整激励信号的频率，使可动接地电极处于谐振状态。6.根据权利要求4所述自适应型mems电场传感器，其特征在于：数据处理电路以参考电压幅值的倒数作为修正因子，对感应电压信号进行修正，得到传感器输出数据。7.根据权利要求3所述自适应型mems电场传感器，其特征在于：数据处理电路包括激励源电路、钳位电路、反馈电路、解调电路、计算电路，激励源电路与驱动电极连接，用于给驱动电极提供激励信号；钳位电路分别与感应电极、拾振参考电极连接，用于分别给感应电极、拾振参考电极提供钳制电位，反馈电路分别与激励源电路、拾振参考电极钳位电路输出端连接，用于根据参考电压信号调整激励信号，解调电路分别与钳位电路、激励源电路连接，用于对检测到的感应电极和拾振参考电极上的电压信号进行解调，计算电路与解调电路连接，用于根据解调结果，计算传感器输出数据。8.根据权利要求7所述自适应型mems电场传感器，其特征在于：钳位电路包括第一钳位电路和第二钳位电路，第一钳位电路与感应电极连接，用于对感应电极提供钳制电位，并将感应电极的感应电流信号转换为感应电压信号；第二钳位电路与拾振参考电极连接，用于对拾振参考电极提供钳制电位，并将拾振参考电极的参考电流信号转换为参考电压信号；反馈电路包括锁相环电路，用于锁定可动接地电极的谐振频率。9.一种自适应型mems电场传感器检测方法，其特征在于：包括可动接地电极、至少一个拾振参考电极、至少一个感应电极、至少一个驱动电极；所述拾振参考电极与可动接地电极之间形成电容，用于检测可动接地电极的振动情况；可动接地电极与感应电极相对部分，形成感应电极的屏蔽电极，感应电极用于感应外部电场；在驱动电极上施加激励信号，使可动接地电极处于谐振状态，检测拾振参考电极、感应电极的输出，以感应电极输出的解调感应电压除以拾振参考电极输出的解调参考电压，得到外部电场检测结果。10.根据权利要求9所述自适应型mems电场传感器检测方法，其特征在于：激励信号为正弦信号、方波信号中的一种，或直流信号与正弦信号的叠加，或直流信号与方波信号的叠加。

技术总结
本发明公开了一种自适应型MEMS电场传感器及其结构，包括可动接地电极、至少一个拾振参考电极、至少一个感应电极、至少一个驱动电极；所述拾振参考电极与可动接地电极之间形成电容，用于检测可动接地电极的振动情况；可动接地电极与感应电极相对部分，形成感应电极的屏蔽电极，感应电极用于感应外部电场；在驱动电极上施加激励信号，使可动接地电极处于谐振状态，检测拾振参考电极、感应电极的输出，以感应电极输出的解调感应电压除以拾振参考电极输出的解调参考电压，得到外部电场检测结果。通过自动调整激励信号及对输出进行修正，能够根据环境及结构参数变化进行自适应调整，实现对传感器输出漂移的补偿，极大提高MEMS传感器的测量准确性。的测量准确性。的测量准确性。


技术研发人员：储昭志 杨鹏飞 闻小龙 彭春荣 夏善红 刘宇涛 吴双
受保护的技术使用者：北京中科飞龙传感技术有限责任公司
技术研发日：2021.11.24
技术公布日：2022/2/28