一种灵敏度漂移自补偿型MEMS电场传感器

来源：电子与信息学报杂志2023年第8期北京时间：

作者：储昭志, 杨鹏飞, 闻小龙, 彭春荣, 刘宇涛, 吴双

单位：1.中国科学院微电子研究所 北京 1000292.北京信息科技大学 北京 1001923.北京科技大学 北京 1000834.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 1000945.北京中科飞龙传感技术有限责任公司 北京 100089

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°C～70°C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。

关键词：微机电系统, 电场传感器, 灵敏度漂移, 温度补偿

基金资助：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)