微机械谐振器的快速测试方法*

邢维巍，张晓灿，樊尚春，汤章阳

(北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院，北京100191)

谐振式微传感器是基于谐振测量原理的传感器，当被测量作用到传感器上，会引起敏感元件谐振频率的变化，通过测量谐振频率的变化值，就可以得到被测量的值。谐振式微传感器具有体积小、重量轻、精度高、稳定性好的优良特性［1－2］。其中压阻检测的谐振式微传感器有体积小，结构简单，容易检测的优点，得到了广泛的应用［3－5］。但是对于微机械谐振器，其输出的信号幅度微弱，淹没在背景噪声中，需要采用微弱信号检测的方法。

现阶段一般采用的微弱信号检测方法大致分为两类［6］:锁相放大的方法和互相关检测的方法，在微电子、无线传输、图像处理、光电检测等领域，得到了广泛的应用［7－11］。国内学者针对压阻检测的微机械谐振器，提出了专用微弱信号检测方法。文献［12］中提出了一种直接相关检测的方法，与传统的锁相放大器相比，提高了信噪比;文献［13］中介绍了一种分时正交相关检测的方法，可以同时检测输出幅值和相位;这两种方法有个共同的缺点:测量时间长。由于被测对象本身存在着漂移，如果测量时间过长，会造成输出曲线失真。为了缩短测量时间，避免输出曲线失真，本文提出一种快速检测方法，减小了系统的等效输入噪声，缩短了测量时间，提高了测量效率。

1 测试方案

压阻检测的微机械谐振器检测原理是利用压阻效应将微谐振器的振动信号转化为检测电阻阻值的交变变化(其瞬时电导也是交变信号)。……