本发明涉及一种电阻的匹配调整方法，特别是一种适用于矿井安全检测中使用的 MEMS甲烷传感器电阻的匹配调整方法。
背景技术：
在之前发明专利中，基于硅加热器的MEMS甲烷传感器及其制备方法与应用 (2014106070934)、全硅MEMS甲烷传感器及瓦斯检测应用和制备方法 (2014106070313)、一种MEMS甲烷传感器及其应用和制备方法(201410606852.5)、一种基于单个加热元件的甲烷传感器及其制备方法和应用(2014106059954)所制备的 MEMS甲烷传感器都具有成本低、灵敏度高、功耗低、测量不受氧气浓度影响，不受积碳、中毒影响等优点。但在其实际使用过程中，需要使用桥式检测电路。
如图1和图2所示，桥式检测电路由一个敏感元件、一个补偿元件和两个阻值相同的定值电阻组成，所述敏感元件为一个与环境空气接触的MEMS甲烷硅传感元件，所述补偿元件为一个进行气密性封装、与环境空气相隔绝的MEMS甲烷硅传感元件。理想的桥式检测电路中的敏感元件和补偿元件的电阻阻值是相同的，而实际中，很难找到任意两个阻值相等的MEMS敏感元件作为敏感元件和补偿元件构成检测电桥电路，因此需选用阻值相近的两个元件匹配构成桥式检测电路，并且由于敏感元件和补偿元件二者的阻值大小不同，需要与较小的元件串联一定阻值的电阻，而串入的电阻在特性上不同于敏感电阻和补偿电阻，在检测时不可避免的将引入误差。
技术实现要素：
发明目的：针对上述存在的情况，本发明提出一种MEMS甲烷传感器的电阻匹配调整方法，解决MEMS甲烷硅传感器工作状态下电阻值不匹配的问题。
技术方案：
一种MEMS甲烷传感器的电阻匹配调整方法，包括如下步骤：
步骤一：MEMS甲烷硅传感元件电阻特性测试步骤，
a)设置阶梯电流，所述阶梯电流包括起始电流、步进电流、终止电流以及单阶电流维持时间，
选取同批次同结构的一个MEMS甲烷硅传感元件，对其施加阶梯电流，通过多次试探测试得到其完整的I-R特性后确定所述阶梯电流的终止电流，即先施加小的起始电流，以步进电流等幅增大，首次试探测试所使用的阶梯电流的终止电流大于阶梯电流的起始电流；测量对应的电压并计算对应的电阻值，得到该MEMS甲烷硅传感元件的电流-电阻(I-R)特性曲线，观察所述I-R特性，若阻值随电流增大而增大，则逐步增大测试所使用的终止电流重复进行测试，终止电流增大的幅值为步进电流的整数倍，直至测试得到的I-R特性曲线出现转折点，即随电流增大出现最大电阻值，取电阻随电流不再增加刚刚减小时所对应的电流为最佳终止电流并得到响应的I-R特性，
b)采用步骤a)确定的最佳终止电流、起始电流、步进电流及单阶电流维持时间对同批次同结构的其余MEMS甲烷硅传感元件逐个进行测试，测试时由小的起始电流开始，以步进电流等幅增大，停止于最佳终止电流，测量对应的电压并计算对应的电阻值，得到每个MEMS甲烷硅传感元件I-R特性；
步骤二：MEMS甲烷硅传感元件电阻的比较步骤，
根据所述MEMS甲烷硅传感元件电阻特性测试得到的I-R特性曲线，选择位于最大电阻左侧工作区中的一个电流值作为工作电流，比较每个MEMS甲烷硅传感元件在这一电流下所对应的电阻阻值，并根据阻值标记区分；
步骤三：MEMS甲烷硅传感元件的匹配以及阻值调整匹配步骤；
c)、挑选两两阻值差小的MEMS甲烷硅传感元件，判断两个MEMS甲烷硅传感元件阻值差是否满足设计要求，若两个MEMS甲烷硅传感元件阻值差小于设定的阈值，则所述两个MEMS甲烷硅传感元件完成匹配；若所述两个MEMS甲烷硅传感元件阻值大于设定的阈值，不能满足设计要求，则进行电阻阻值调整，以阻值较大的为基准，调整另一个MEMS甲烷硅传感元件电阻阻值，增大其阻值，直至两个MEMS甲烷硅传感元件的阻值差小于设定的阈值，所述MEMS甲烷硅传感元件电阻阻值调整有两种方法：所述MEMS甲烷硅传感元件电阻阻值调整方法(一)为，对待调整的MEMS甲烷硅传感元件施加一恒定的调整电流一定时间以调整增大其阻值，所述恒定电流大于该MEMS 甲烷硅传感元件I-R特性最大电阻对应的电流，采用所述MEMS甲烷硅传感元件电阻特性测试方法得到电阻调整后的I-R特性，判断所述两个MEMS甲烷硅传感元件的阻值差是否满足要求；如果满足要求，则所述两个MEMS甲烷硅传感元件完成匹配；如果不满足要求则再次施加所述调整电流重复进行阻值调整，直至两个MEMS甲烷硅传感元件的阻值差达到设计要求，完成匹配；再次调整所述MEMS甲烷硅传感元件的阻值时可增大或减小调整电流，也可延长或减小施加调整电流的时间；所述MEMS甲烷硅传感元件电阻阻值调整方法(二)，对所述MEMS甲烷硅传感元件施加调整阶梯电流，所述调整阶梯电流的起始电流和终止电流分别小于和大于I-R特性中最佳终止电流，所述调整阶梯电流的步进电流和单阶电流维持时间分别与步骤一中阶梯电流的步进电流和单阶电流维持时间对应相同，所述调整阶梯电流的起始电流与终止电流的差为所述调整阶梯电流的步进电流的整数倍；施加调整阶梯电流后，判断所述两个MEMS甲烷硅传感元件的阻值差是否满足要求；如果达到设计要求，则所述两个元件完成匹配；如果不满足设计要求，则再次施加调整阶梯电流重复进行阻值调整，直至所述两个MEMS甲烷硅传感元件的阻值差达到设计要求，完成匹配；重复进行阻值调整时，可根据阻值差及其变化情况，增大或减小所述调整阶梯电流的终止电流，即阻值差仍较大时可增大所述调整阶梯电流的终止电流，若阻值差变的较小，则可减小所述调整阶梯电流的终止电流，所述调整阶梯电流的终止电流在原值的基础上增加或减小为步进电流的整数倍；
d)、如果所述MEMS甲烷硅传感元件的阻值经调整增大后大于原作为基准的MEMS 甲烷硅传感元件的阻值，并且两个MEMS甲烷硅传感元件的阻值差不满足设计要求，可重复步骤c)直到完成匹配。
进一步地，所述阶梯电流的最佳终止电流略大于I-R特性曲线中转折点对应的电流，即最大电阻所对应的电流，工作电流小于I-R特性曲线中最大电阻所对应的电流；所述阶梯电流的起始电流远小于工作时的电流和I-R特性曲线中最大电阻所对应的电流。
进一步地，所述阶梯电流的起始电流为0.001～0.1mA；所述阶梯电流的步进电流为0.001～0.1mA；所述阶梯电流的单阶电流维持时间为0.1ms～100ms。
进一步地，所述阶梯电流的起始电流为0.01mA；所述阶梯电流的步进电流为 0.02mA；所述阶梯电流的单阶电流维持时间为10ms；
进一步地，首次试探测试所使用的阶梯电流的终止电流为1mA。
进一步地，所述调整阶梯电流的终止电流在原值的基础上增加或减小为步进电流的 1～5倍。
进一步地，所述工作阻值差即设定的阈值小于两MEMS甲烷硅传感元件中较大阻值的1/1000。
进一步地，所述MEMS甲烷传感器应用于桥式检测电路，所述桥式检测电路包括电源、第一MEMS甲烷硅传感元件、第二MEMS甲烷硅传感元件、第一电阻、第二电阻，所述第一电阻和第二电阻的阻值相同，所述第一MEMS甲烷硅传感元件的一端与第一电阻的一端相连，连接端与电源正极相连，第一MEMS甲烷硅传感元件的另一端与第二MEMS甲烷硅传感元件的一端相连，第一电阻的另一端与与第二电阻的一端相连，第二MEMS甲烷硅传感元件的另一端与第二电阻的另一端相连，其连接端与电源负极相连。
进一步地，所述第一MEMS甲烷硅传感元件为敏感元件、第二MEMS甲烷硅传感元件为补偿元件，所述敏感元件为一个与环境空气接触的MEMS甲烷硅传感元件，所述补偿元件为一个进行气密性封装、与环境空气相隔绝的MEMS甲烷硅传感元件。
有益效果：本发明的电阻的匹配调整方法使用对比元件通以电流从而实现对MEMS 甲烷传感器的电阻的匹配；使用敏感元件，对于电阻的调整响应速度快，灵敏度高；通过计算误差以及计算机控制可以较好的通过调整一个元件甚至是两个元件的阻值进行匹配，构成性能较好的桥式检测电路，不再需要额外串接电阻。本发明提供的MEMS 甲烷传感器的电阻匹配调整方法，使用设备简单、容易操作、调整速度快、电阻匹配程度高，能有效提升MEMS甲烷传感器检测性能。
附图说明
图1为第一种桥式检测电路结构图；
图2为第二种桥式检测电路结构图；
图3为本发明的阶梯电流示意图；
图4为本发明的MEMS甲烷传感器的电阻-电流特性曲线示意图；
图5为本发明的MEMS甲烷传感器通以电流超过转折点后的电阻电流特性曲线示意图。
具体实施方式
以下结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
一种MEMS甲烷传感器的电阻匹配调整方法，所述MEMS甲烷传感器包括两个 MEMS甲烷硅传感元件，所述两个MEMS甲烷硅传感元件构成桥式检测电路如惠斯通电桥，其中一个MEMS甲烷硅传感元件与环境空气接触，另一个MEMS甲烷硅传感元件为气密性封装、与环境空气相隔绝；具体包括如下步骤：
步骤一：MEMS甲烷硅传感元件电阻特性测试步骤，
设置阶梯电流值，所述的阶梯电流包括起始电流、步进电流、终止电流以及单阶电流维持时间，起始电流设为0.01mA，所述阶梯电流的步进电流设为0.02mA，所述阶梯电流的单阶电流维持时间设为10ms，终止电流设为1mA；选取一个MEMS甲烷硅传感元件，施加所述阶梯电流，测试时由小的起始电流开始，以步进电流等幅增大，停止于终止电流，测量对应的电压并计算对应的电阻，得到MEMS甲烷硅传感元件的电流-电阻(I-R)特性曲线；对于结构设计相同的同批次MEMS甲烷硅传感元件，施加由小到大递增的阶梯电流，对于结构设计不同的的MEMS甲烷硅传感元件，若阻值在阶梯电流范围内一直随电流增大而增大，重新设置阶梯电流值，逐步增大终止电流，直到通过多次试探测试得到的MEMS甲烷硅传感元件的电流-电阻(I-R)特性曲线中出现转折点，即最大电阻，取电阻随电流不再增加、刚刚减小时对应的电流为最佳终止电流；对于其它的结构设计相同的同批次MEMS甲烷硅传感元件直接采用所述最佳终止电流进行测试；
b)采用步骤a)确定的最佳终止电流、起始电流、步进电流及单阶电流维持时间对同批次同结构的其余MEMS甲烷硅传感元件逐个进行测试，测试时由小的起始电流开始，以步进电流等幅增大，停止于最佳终止电流，测量对应的电压并计算对应的电阻值，得到每个MEMS甲烷硅传感元件I-R特性；
步骤二：MEMS甲烷硅传感元件电阻的比较步骤，
根据MEMS甲烷硅传感元件电阻特性测试得到的I-R特性曲线，选择位于最大电阻左侧工作区中的一个电流值作为工作电流，比较每个MEMS甲烷硅传感元件在这一电流下所对应的电阻阻值，并根据阻值标记区分；
步骤三：MEMS甲烷硅传感元件的匹配以及阻值调整匹配步骤；
c)、挑选两两阻值差小的MEMS甲烷硅传感元件，判断两个MEMS甲烷硅传感元件阻值差是否满足设计要求，若两个MEMS甲烷硅传感元件阻值差小于设定的阈值，则所述两个MEMS甲烷硅传感元件完成匹配；若所述两个MEMS甲烷硅传感元件阻值大于设定的阈值，不能满足设计要求，则进行电阻阻值调整，以阻值较大的为基准，调整另一个MEMS甲烷硅传感元件电阻阻值，增大其阻值，直至两个MEMS甲烷硅传感元件的阻值差小于设定的阈值，所述MEMS甲烷硅传感元件电阻阻值调整有两种方法：所述MEMS甲烷硅传感元件电阻阻值调整方法(一)为，对待调整的MEMS甲烷硅传感元件施加一恒定的调整电流一定时间以调整增大其阻值，所述恒定电流大于该MEMS 甲烷硅传感元件I-R特性最大电阻对应的电流，采用所述MEMS甲烷硅传感元件电阻特性测试方法得到电阻调整后的I-R特性，判断所述两个MEMS甲烷硅传感元件的阻值差是否满足要求；如果满足要求，则所述两个MEMS甲烷硅传感元件完成匹配；如果不满足要求则再次施加所述调整电流重复进行阻值调整，直至两个MEMS甲烷硅传感元件的阻值差达到设计要求，完成匹配；再次调整所述MEMS甲烷硅传感元件的阻值时可增大或减小调整电流，也可延长或减小施加调整电流的时间；所述MEMS甲烷硅传感元件电阻阻值调整方法(二)，对所述MEMS甲烷硅传感元件施加调整阶梯电流，所述调整阶梯电流的起始电流和终止电流分别小于和大于I-R特性中最佳终止电流，所述调整阶梯电流的步进电流和单阶电流维持时间分别与步骤一中阶梯电流的步进电流和单阶电流维持时间对应相同，所述调整阶梯电流的起始电流与终止电流的差为所述调整阶梯电流的步进电流的整数倍；施加调整阶梯电流后，判断所述两个MEMS甲烷硅传感元件的阻值差是否满足要求；如果达到设计要求，则所述两个元件完成匹配；如果不满足设计要求，则再次施加调整阶梯电流重复进行阻值调整，直至所述两个MEMS甲烷硅传感元件的阻值差达到设计要求，完成匹配；重复进行阻值调整时，可根据阻值差及其变化情况，增大或减小所述调整阶梯电流的终止电流，即阻值差仍较大时可增大所述调整阶梯电流的终止电流，若阻值差变的较小，则可减小所述调整阶梯电流的终止电流，所述调整阶梯电流的终止电流在原值的基础上增加或减小为步进电流的1～5倍；
d)、如果MEMS甲烷硅传感元件的阻值经调整增大后大于原作为基准的MEMS甲烷硅传感元件的阻值，并且两个MEMS甲烷硅传感元件的阻值差不满足设计要求，可重复步骤c)直到完成匹配。
实施例1：一种MEMS甲烷传感器的电阻匹配调整方法，MEMS甲烷传感器包括两个MEMS甲烷硅传感元件，MEMS甲烷传感器应用于桥式检测电路，桥式检测电路包括第一种桥式检测电路和第二种桥式检测电路。
第一种桥式检测电路如图1所示，包括电源E、第一MEMS甲烷硅传感元件、第二 MEMS甲烷硅传感元件、第一电阻R1、第二电阻R2，第一电阻R1和第二电阻R2的阻值相同，第一MEMS甲烷硅传感元件的一端与第一电阻R1的一端相连，连接端与电源正极相连，第一MEMS甲烷硅传感元件的另一端与第二MEMS甲烷硅传感元件的一端相连，第一电阻的另一端与与第二电阻R2的一端相连，第二MEMS甲烷硅传感元件的另一端与第二电阻的另一端相连，其连接端与电源负极相连。
第二种桥式检测电路如图2所示，包括电源E、第一MEMS甲烷硅传感元件、第二 MEMS甲烷硅传感元件、第一电阻R1、第二电阻R2，第一电阻R1和第二电阻R2的阻值相同，第一MEMS甲烷硅传感元件的一端与第二MEMS甲烷硅传感元件一端相连，连接端与电源正极相连，第一MEMS甲烷硅传感元件的另一端与第一电阻R1的一端相连，第二MEMS甲烷硅传感元件的另一端与与第二电阻R2的一端相连，第一电阻R1 另一端与第二电阻R2的另一端相连，其连接端与电源负极相连；第一MEMS甲烷硅传感元件为敏感元件，与外部环境接触；第二MEMS甲烷硅传感元件为补偿元件，进行气密性封装，与外部环境隔绝。
对同一批次结构设计相同的MEMS甲烷硅传感元件进行电阻匹配调整，其步骤如下：
步骤1：如图4所示，对一个MEMS甲烷硅传感元件施加起始电流为0.01mA、步进电流为0.02mA、单阶电流维持时间为10ms、终止电流为1mA的阶梯电流，测量MEMS 甲烷硅传感元件在每一阶电流下对应的电压并计算对应的电阻，测量时由小的起始电流开始，以步进电流等幅度增大，停止于终止电流；
步骤2：若在阶梯电流范围内随着电流增大到终止电流，阻值随电流刚刚开始减小，即得到图5所示完整的MEMS甲烷硅传感元件I-R特性曲线，记录此时的终止电流作为最佳终止电流，若阻值在阶梯电流范围内一直随电流增大而增大，则增大步骤1中所述终止电流，以0.1-0.5mA为差值逐步增大测试所使用的终止电流重复进行测试，直至测试得到的I-R特性曲线出现转折点，即随电流增大出现最大电阻值，取电阻随电流不再增加刚刚减小时所对应的电流为最佳终止电流并得到响应的I-R特性；
步骤3：对同一批次结构设计相同的其它MEMS甲烷硅传感元件施加优选阶梯电流进行测量，测量MEMS甲烷硅传感元件在不同电流下对应的电压并计算对应的电阻；所述优选阶梯电流的起始电流为0.01mA、步进电流为0.008mA、单阶电流维持时间为10ms、终止电流为步骤2所记录的最佳终止电流；
步骤4：如图5所示，选取转折点左侧工作区内电流值I作为工作电流，对所有MEMS 甲烷硅传感元件在此工作电流下的工作阻值进行测试并记录；
步骤5：比较各个MEMS甲烷硅传感元件的工作阻值，选取工作阻值差小的MEMS 甲烷硅传感元件进行两两配对，两MEMS甲烷硅传感元件I-R特性如图5所示，若两个配对的MEMS甲烷硅传感元件测得的工作阻值差满足设计要求，则完成配对；若不满足设计要求，则进行步骤6；所述工作阻值差的设计要求以小于两MEMS甲烷硅传感元件中较大阻值的1/1000为标准；
步骤6：选取两两配对的MEMS甲烷硅传感元件中工作阻值较小的MEMS甲烷硅传感元件通以一恒定电流3s-5s进行阻值调整；所述恒定电流大于转折点对应电流；当同一MEMS甲烷硅传感元件阻值进行再次调整时，根据上一步阻值差对恒定电流进行调整，当上一次调整后阻值差较大时，可适当增加上次调整时所用调整电流及调整电流维持时间作为本次调整的调整电流或调整电流维持时间，当上一次调整后阻值差较小时，可适当减小上次调整时所用调整电流或调整电流维持时间作为本次调整的调整电流及调整电流维持时间；
步骤7：对进行阻值调整的MEMS甲烷硅传感元件使用优选阶梯电流进行电阻特性测量，并对两配对的MEMS甲烷硅传感元件工作阻值进行比较，若两MEMS甲烷硅传感元件工作阻值之差满足设计要求，则完成匹配；若不满足设计要求，则转至进行步骤 6；
如图5所示，两配对的MEMS甲烷硅传感元件中电阻较大的MEMS甲烷硅传感元件的I-R为曲线100，电阻较小的MEMS甲烷硅传感元件的I-R特性为曲线200，首次进行阻值调整后MEMS甲烷硅传感元件的I-R特性由曲线101变为曲线102，通过在工作电流I下的工作电阻比对后,两配对MEMS甲烷硅传感元件不满足设计要求，进行第二次阻值调整后所调整MEMS甲烷硅传感元件I-R特性由曲线102变为曲线103，通过曲线200和曲线103在工作电流I下的阻值比对，两MEMS甲烷硅传感元件阻值差满足设计要求，完成匹配。
实施例2：一种MEMS甲烷传感器的电阻匹配调整方法，所述MEMS甲烷传感器包括两个MEMS甲烷硅传感元件，所述MEMS甲烷传感器应用于桥式检测电路，桥式检测电路与实施例1中所述桥式检测电路相同。所述MEMS甲烷传感器的电阻匹配调整方法，对同一批次结构设计相同的MEMS甲烷硅传感元件进行电阻匹配，步骤6也可采用如下方法：
选取两两配对的MEMS甲烷硅传感元件中工作阻值较小的MEMS甲烷硅传感元件通以调整阶梯电流；如图4所示，所述调整阶梯电流包括起始电流、终止电流、步进电流和单阶电流维持时间；所述调整阶梯电流的起始电流和终止电流分别小于和大于正在进行阻值调整的MEMS甲烷硅传感元件I-R特性中最大电阻所对应的电流，即调整阶梯电流的起始电流小于图5中转折点对应的电流值，调整阶梯电流的终止电流大于图5中转折点对应的电流值，所述调整阶梯电流的步进电流取0.01mA，所述调整阶梯电流的单阶电流维持时间取10ms；当同一MEMS甲烷硅传感元件阻值需要进行再次调整时，根据上一步阻值差对调整阶梯电流进行调整，当上一次调整后阻值差较大时，可适当增加上次调整时所用调整阶梯电流的终止电流，当上一次调整后阻值差较小时，可适当减小上次调整时所用调整阶梯电流的终止电流，使用调整后的调整阶梯电流对MEMS甲烷硅传感元件再次进行阻值调整，调整阶梯电流从小的起始电流开始，间隔单阶电流维持时间10ms等幅度增加阶梯电流，停止于终止电流；其它步骤与实施例1的电阻匹配调整步骤相同。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。