专利名称：Mems装置和利用该mems装置的远程传感系统的制作方法
技术领域：
本发明大体上涉及传感系统，并且更特别地涉及微机电传感器(MEMQ装置和使用该MEMS装置的远程传感系统。
背景技术：
MEMS装置的重要应用中的一个是在测量例如压力和温度等环境状况方面。MEMS 装置中的传感元件的机械特性根据它们设法测量的这些环境状况而改变。机械特性中的该改变影响该装置的机械谐振(mechanical resonance)并且该效果用于测量该环境状况。 用于测量环境状况的MEMS装置的一个类型包括集成有电子设备的传感元件。该传感元件一般是机械结构，并且这些电子设备既引起该传感元件振动并且用于测量该元件的振动频率。该传感元件的该振动频率用于测量环境状况，因为使用机械应力换能可以使它与这些状况成比例。在这样的MEMS装置中的电子设备与传感元件位于同一处。关于这样的MEMS装置的主要缺点是典型地MEMS装置的操作状况受电子设备的操作状况约束。MEMS装置的传感元件自身可以耐受更宽的温度、压力范围，或其他严酷状况，但关联的电子设备造成限制。 因此提供用于远程传感严酷环境中的温度、压力或其他被测物理量的MEMS装置和传感系统且消除对临近传感器具有电子设备的需要将是可取的。
发明内容
根据本文公开的一个实施例，远程传感系统包括由传感元件构成的微机电传感器(MEMQ装置，通过传送声信号、光信号、射频信号或磁感应信号中的任何信号从远程位置使该传感元件以谐振频率谐振的激励元件，以及同样使用声信号、光信号、射频信号或磁感应信号从远程位置读取该传感元件的频率用于确定该MEMS装置所暴露的状况的读取器电路。根据本文公开的另一个实施例，远程传感方法包括通过传送包括声信号、光信号、 射频信号或磁感应信号中的任何信号的信号从远程位置使微机电传感器(MEMQ装置的传感元件以谐振频率谐振，并且从远程位置读取该传感元件的原始频率用于确定该MEMS装置所暴露的状况。发射包括声信号、光信号、射频信号或磁感应信号中的任何信号的信号来询问该MEMS装置。接收并且处理响应于该发射的信号从该传感元件反射的信号来获得该传感元件的频率。
当下列详细说明参照附图(其中类似的符号在整个附图中代表类似的部件)阅读时，本发明的这些和其他特征、方面和优势将变得更好理解，其中图1图示根据本文公开的方面的MEMS装置的实施例。图2图示根据本文公开的方面的MEMS装置的另一个实施例。
图3图示根据本文公开的方面的MEMS装置的另一个实施例。图4图示根据本文公开的方面的远程传感系统的框图。图5图示根据本文公开的方面的远程传感系统的声驱动和感应读取实施例的系统级框图。图6图示根据本文公开的方面的远程传感系统的感应驱动和感应读取实施例的系统级框图。图7图示根据本文公开的方面的远程传感系统的RF驱动实施例的系统级框图。图8图示根据本文公开的方面的远程传感系统的光驱动和光读取实施例的系统级框图。图9图示根据本文公开的方面的远程传感系统的另一个光驱动和光读取实施例的系统级框图。图10图示根据本文公开的方面的远程传感系统的声驱动和声读取实施例的系统级框图。
具体实施例方式本文公开的实施例包括微机电传感器(MEMS)装置和使用MEMS装置的远程传感系统。该传感系统用于测量该MEMS装置所暴露的例如压力或温度等环境状况。该MEMS装置放置在其中需要关于环境状况的信息的位置。该传感系统包括激励元件来驱动该MEMS装置的传感元件达到谐振，和读取器元件来采集该传感元件的频率以确定该MEMS装置所暴露的环境状况。图1示出MEMS装置10。该MEMS装置10是无源传感器装置(其中没有任何半导体结或电池)，并且不包括限制操作温度的例如太阳能电池或声清除器等能量收获结构。该 MEMS装置10包括传感元件12并且可包括力电容器(force capacitor) Cl 0该传感元件12 是具有高Q(品质因数)的机械谐振传感元件。在一个实施例中，该传感元件12是基于硅的机械谐振器，其具有大于大约20，000的Q以用于准确测量。该传感元件12可以是微机电质量弹簧系统，其具有经由例如充当弹簧的系链18等机构耦合于压敏膜片16的惯性质量14。施力或驱动电容器Cl在该惯性质量14和固定基底20之间形成。该惯性质量14上下振动，如由箭头示出的。在如在图2中示出的另一个实施例中，MEMS装置10包括传感元件12并且可包括致动器22，例如梳状驱动致动器。该传感元件12可以是微机电质量弹簧系统，其包括惯性质量14和经由例如充当弹簧的系链18等机构耦合于该惯性质量14的压敏膜片16。该致动器22可具有一系列梳状指M并且用作电气电容器Cl来驱动该传感元件12。在该致动器22上的电动力(electric force)近似等于在该致动器两端的电压的平方。该电动力可以用于在该致动器22中引起移动。该致动器22的移动转移到该惯性质量14。在一个实施例中，该惯性质量14以它的谐振频率横向(例如，一边到一边)振动。各种方式用于远程地供给传感器能量，例如但不限于使用光吸收的热膨胀、使用声激励的机械振动或通过力电容器的感应、RF驱动或直接驱动来以电的方式供给传感器能量。信号传送/接收元件可以用于驱动传感元件达到谐振和/或读取传感元件的频率。在远程电致动和读出的情况下，MEMS装置10可进一步包括如在图3中示出的传感电容器(sense capacitor) C2。信号接收/传送元件沈与MEMS装置10关联。MEMS装置10和该信号接收/传送元件沈的组合形成传感器28。该传感电容器C2可物理连接到力电容器Cl并且它们还可共享公共电连接。如将关于远程传感系统实施例更详细说明地， 传感元件以谐振频率振动。图4图示一般远程传感系统50的框图。该远程传感系统50包括MEMS传感器装置10和它的关联接口，以及远程询问器52。该询问器52可以包括激励元件，其包括传送器 54来从远程位置传送信号56用于激励该MEMS装置10。该传送器M可以包括传送超声信号的超声换能器、传送光信号的光源，或用于射频或磁感应信号的电传送器来激励MEMS传感元件。在光学方式的情况下，可使用光纤(没有示出)来传送信号到传感器并且接收从传感器返回的信号。询问器52可进一步包括读取器电路58，其从远程位置传送信号60来读取MEMS装置10的传感元件的频率。该读取器电路58可以包括传送超声信号的超声换能器、传送光信号的光源，或用于射频或磁感应信号的电传送器来询问MEMS传感元件。响应于传送的信号60，MEMS装置10发送信号62回到该读取器电路。该反射的信号62含有关于传感元件振动的频率的信息。该反射的信号62可以是直接从传感元件再辐射或反射的信号。在另一个实施例中，该反射的信号62是通过混合传送的信号和来自传感元件的运动引起的信号的频率产生的信号。该读取器电路58分析该反射的信号62来采集传感元件的频率。传感元件的频率取决于传感元件暴露的例如压力和温度等环境状况。图5图示远程传感系统的实施例100的框图，其中激励元件102使用声信号使传感元件谐振并且读取器电路104使用电磁感应询问MEMS装置10。在该实施例中，单词“声的”和“超声的”可交换地使用，因为MEMS装置的谐振频率典型地是 20kHz至100kHz，并且可认为是超声的，但其他的谐振频率是可能的。激励元件102可以包括基带振荡器106和例如压电换能器等声/超声换能器108。 该基带振荡器106可具有连续可变频率，如在扫频振荡器中那样。声信号110由振荡器产生并且通过该换能器传送到MEMS装置。该声信号110处于靠近传感元件12的谐振频率f； 的基带频率&。对该声信号108的频率扫频或使该声信号108的频率变化通过传感元件12 的谐振频率。如之前描述的，传感元件12包括例如惯性质量、压力敏感膜片和弹簧系链连接等可移动元件。该声信号110形成压力波，其使可移动元件振动以当它的频率与传感器的谐振频率重合时在传感元件12的惯性质量中引起谐振。读取器电路104可以基于例如电磁感应来询问MEMS装置。在该实施例中，可以使用若干类型的电磁询问方式，例如以小于大约IOOMHz的频率的近场磁感应等。读取器电路 104包括载波信号发生器/传送器112、分裂器114、循环器116、传送/接收线圈118和混合器120。该实施例中的MEMS装置10包括感应线圈122作为信号传送/接收元件。该传送器112传送处于频率f2的未调制信号124。该分裂器114接收该信号f2并且分成两个单独的信号，即第一信号1 和第二信号128。该第一信号1 通过该循环器116传送到该传送/接收线圈。该传送/接收线圈118传送该第一信号126到该感应线圈122。该感应线圈122通过磁感应从该传送/接收线圈无线地采集该信号126。该第二信号1 将在接收器134充当参考信号。特别地，它在该混合器120中用作本地振荡器。因为传感电容器C2物理地附连到传感元件的惯性质量，当传感元件12由声驱动信号110施力而进行谐振时传感电容器谐振。传感电容器C2可以用作混频元件，其使用在传感电容器上的电动力近似等于电压的平方的原理。来自读取器电路的处于频率&的第一信号126由电接收电路的Q增强并且与传感元件12的输出频率混合以提供处于的调制输出信号130。当扫频频率&与机械谐振频率f；重合时这些调制信号的值是最大的。传送/接收线圈118从传感器观接收再辐射的输出信号130，其当前包含处于如上文提到的的分量。输出信号130然后通过循环器116传送到混合器120的RF输入。来自分裂器114的第二信号1 如之前提到的那样提供给本地振荡器端口并且输出信号132从混合器120的IF端口获取。该信号132然后可在接收器134分析以确定传感元件的原始频率(例如通过当对基带频率&扫频通过传感器的谐振f；时寻找振幅最大值或相移)。接收器132和扫频振荡器源106可以集成进入单个单元。该功能性与在标准电子网络分析器中发现的相似，但可用专用信号处理器完成低成本实现。在接收器确定的频率用于确定MEMS装置暴露的环境状况。存在许多其他可使用的询问器实施例或架构。在一个方法中，接收信号的直接数字化和数字信号处理的使用可以用于确定传感器谐振频率。在另一个方法中，频率“梳”可以代替使用扫频源来用于同时激励谐振器。在另一个方法中，自适应算法可以用于基于传感器对给定激励频率的响应而“搜索”谐振频率。此外，可分析谐振器的时间响应“振铃”来确定谐振频率(与它的频率响应不同)。在再另一个系统实施例(没有示出)中，扫频基带振荡器106可以一起被排除。通过对来自混合器的输出(IF)信号132施加适当的增益和相移并且反馈所得信号以驱动声 /超声换能器108，可以使整个系统成为振荡器。在该情况下，没有必要“搜索”谐振频率。 系统的高Q性质意味着震荡将仅在传感器的谐振频率发生。它还保证系统可以主动震荡， 仅从噪声增强。在该实施例中，信号可以在任何地方截取并且发送到低成本电子计数系统来确定传感元件的频率。该频率然后用于确定MEMS装置暴露的环境状况。图6图示其中激励元件202和读取器电路204两者都基于电磁感应的远程传感系统200的实施例。可以使用若干类型的电磁询问方式，例如以小于大约IOOMHz的频率的近场磁感应或以大于大约IOOMHz的频率的高频RF/微波电磁激励等。该实施例中的激励元件202采用以小于大约IOOMHz的频率的近场磁感应。激励元件292包括基带振荡器206、 载波信号发生器/传送器208和驱动线圈210。该基带振荡器产生处于频率&的信号212， 并且可在MEMS装置的传感元件的谐振频率附近扫频该频率。该载波信号发生器/传送器 208产生处于频率的信号，其由处于&的基带信号调制以产生具有作为频率&和的和与差的新频率的信号214。在该实施例中的传感器观包括第一感应线圈Ll作为信号接收元件。驱动线圈210无线地传送调制信号214到该第一感应线圈Li。作为示例，&是处于 30kHz的扫频振荡器并且 10MHz，但其他的组合是可能的。第一感应线圈Ll连接到力电容器Cl，其充当传感器致动器。这形成高Q电LC"槽” 谐振电路，最大化致动器两端的电压，并且因此最大化电动力。利用该电路，电9值> 10是可能的。电动力用于在MEMS装置直接混进(mix-down)调制的电子驱动信号来产生基带信号&以驱动致动器。当扫频频率&与机械谐振频率重合时，传感元件达到谐振。在一些实施例中，传感器结构可以包括优化驱动和传感器线圈之间的感应功率转移的装置，例如铁氧体材料的使用等。在其他实施例中，低损耗线圈结构和制造技术用于优化电Q。
读取器电路204包括第二载波信号发生器/传送器216、分裂器218、循环器220、 第二传送/接收线圈222和混合器224。该电路与较早在声/感应方式中描述的相同。MEMS 传感器进一步包括第二感应线圈L2作为另一个信号传送/接收元件。该传送器216传送处于频率f2的未调制信号226。在一个实施例中，激励元件和读取器电路使用不同的载波频率。例如，激励元件可使用 IOMHz并且读取器电路可使用f2 15MHz。具有两个不同的频率使MEMS装置的第一和第二感应线圈能够具有不同的大小并且可以便于装置布局。分裂器218接收处于频率f2的信号并且将它分成两个单独的信号，即第一信号 2 和第二信号230。该第一信号2 通过循环器220传送到传送/接收线圈222。传送/ 接收线圈222传送该第一信号2 到在传感器28的第二感应线圈L2。该感应线圈L2通过磁感应从传送/接收线圈222无线地采集该信号228。该第二信号230将在接收器充当参考信号。特别地，它在混合器224中用作本地振荡器。因为传感电容器C2也物理地附连到传感元件的惯性质量，当传感元件由在包括 Ll和Cl的第一槽路形成的驱动信号施力而进行谐振时，传感电容器谐振。处于频率f2的第一信号228由包括L2和C2的电接收电路的Q增强并且与处于&的传感元件的输出频率混合以提供处于f2+/-fc)的调制输出信号232。传感电容器C2还用作混频元件，其使用在传感电容器上的电动力近似等于电压的平方的原理。当扫频频率fo与机械谐振频率f；重合时这些调制信号232的值是最大的。传送/接收线圈222从传感器槽路L2和C2接收再辐射的输出信号232，并且当前包含处于如上文提到的的分量。输出信号232然后通过循环器220传送到混合器224的RF输入。来自分裂器218的第二信号230如之前提到的那样提供给本地振荡器端口并且输出信号234从混合器224的IF端口获取。该信号234然后可在接收器236分析以确定传感元件的原始频率(例如通过当基带频率&扫过传感器的处于f；的谐振时寻找振幅最大值或相移)。接收器236和扫频振荡器源206可以集成进入单个单元。该功能性与在标准电子网络分析器中发现的相似，但可用专用信号处理器完成低成本实现。在接收器确定的频率用于确定MEMS装置暴露的环境状况。即使在该实施例中，可使用许多其他询问器架构。在一个方法中，接收信号的直接数字化和数字信号处理的使用可以用于确定传感器谐振频率。在另一个方法中，频率“梳” 可以代替使用扫频源来用于同时激励谐振器。在另一个方法中，自适应算法可以用于基于传感器对给定激励频率的响应而“搜索”谐振频率。此外，如与它的频率响应不同地，可分析谐振器的时间响应“振铃”来确定谐振频率。在再另一个方法中，两个未调制载波信号可以发送到传感器，并且设置它们的频率使得差值靠近传感器的机械谐振频率。该降频转换 (down-conversion)可以在传感器的高Q槽路中发生。传感器的所得运动将在载波上引起新的边带，其可以在询问器检测回。在另一个系统级实现(没有示出)中，扫频基带振荡器206可以一起被排除。通过对来自混合器的输出(IF)信号施加适当的增益和相移并且反馈所得信号到处于的第一载波频率的调制，可以使整个系统成为振荡器。在该情况下，没有必要“搜索”谐振频率。 系统的高Q性质意味着震荡将仅在传感器的谐振频率发生。它还保证系统可以主动震荡， 仅从噪声增强。在该实施例中，信号可以在任何地方截取并且发送到低成本电子计数系统来确定传感元件的频率。该频率然后用于确定MEMS装置暴露的环境状况。
在如在图7中示出的另一个实施例300中，激励元件采用以大于大约IOOMHz的频率的高频RF/微波电磁激励来激励MEMS装置的传感元件12。该实施例中的激励元件包括处于的RF源(其以基带频率&调制以产生调制信号306)，和天线308来传送该调制信号306到传感器28。有两个可能的方式用该调制的RF信号306来驱动MEMS传感器。在第一方式中， 进行装置的“直接”驱动，需要在传感器观处的接收天线310和阻抗匹配电路312来高效地输送接收的功率给MEMS装置10。调制的功率通过装置电容的力-电压的平方定律关系混合以提供基带驱动信号。在第二方式中，MEMS装置10包括接收以为中心的信号的天线310、输送该功率给非线性元件的阻抗匹配电路312和例如肖特基二极管314等混进调制信号以形成处于& 的基带信号的非线性元件。基带信号然后输送给致动器元件来驱动传感元件12达到谐振。RF读出可以通过用处于频率f2的第二未调制信号询问移动传感器进行。该频率可以选择为靠近第一 RF载波频率f工但不与其重叠，使得它在驱动和接收天线的带宽内。这样，在询问器和装置的天线308和310可用于驱动和接收。移动传感器将调制第二频率f2 的背反射或背散射，形成处于f2+/-fo的信号316。该调制的背散射可以使用处于f2的第二信号的副本作为本地振荡器在询问器302使用同步检测来检测。可以考虑许多其他RF实现，并且这些中的一些涵盖在2008年12月19号提交的 GB申请No. 0823088，该申请由此通过引用全文结合。图8图示远程传感系统400的实施例，其中激励元件使用例如红外光信号等第一光信号来使传感元件谐振，并且读取器电路使用第二光信号来确定MEMS装置的频率。激励元件包括例如LED、激光器或超亮度LED等第一光源402来产生光信号404。在一个实施例中，红外信号用作光信号。还可以使用各种波长的其他光信号，例如可见波长等。在该实施例中，两个单独的光纤用于驱动并且然后读出传感器，其提供空间分辨。这允许相同光波长用于这些功能中的两个而没有串扰或干扰的威胁。激励光信号404经由可以是单模纤维或多模纤维的第一光纤406传送到MEMS装置10。该信号404可以以频率4调制，其可在传感器谐振频率附近扫频。传感元件12的致动是经由调制光信号404的吸收。MEMS装置10可包括用于优化该吸收的部件，例如但不限于直接材料吸收、掺杂材料层来增强吸收或薄金属吸收层等。如之前参照图1论述的， 致动器可以是传感元件12的惯性质量。该吸收产生热，其通过动态热膨胀引起致动器的移动。如果调制频率&与机械谐振频率f；重合，这在传感元件12中引起谐振。读取器电路包括第二光源408、分光器410和光电二极管检测器412。该第二光源 408可以是LED、激光器或超亮度LED来产生读取器光信号414。在该情况下，读取器光信号414没有被调制。读取器光信号414通过第二光纤416 (优选地多模光纤)传送到MEMS 装置10。读取器光信号414进入MEMS装置10并且从传感元件12反射，该传感元件12由来自激励元件的驱动光信号404施力而进行谐振。该反射的光信号418返回经过该分光器 410传至光电二极管检测器412。检测的信号420然后在接收器422分析以确定传感元件 12的原始频率。传感元件12的该原始频率然后与传感元件12的机械谐振相关以确定MEMS 装置暴露的环境状况。可以包括若干选项来增强系统性能，包括使用隔离源与背反射的光隔离器424、滤光器和单模与多模纤维的各种组合。接收器422可以集成有扫频振荡器源，其用于驱动第一光源402。图9图示使用光学方式的远程传感系统500的另一个实施例中，其中仅单个纤维用于联接到MEMS装置。在该情况下，对于询问和读出需要两个不同源波长来确保没有串扰或干扰。由第一光源504产生的调制驱动器光信号502传送通过第一光纤506。读取器电路包括第二光源508、分光器510和光电二极管检测器512。由第二光源508产生的读取器光信号514通过第二光纤516传送到该分裂器510。该第一光纤506上的该驱动器光信号 502和在第二光纤516上的该分裂器510的输出处的该读取器光信号514在波长划分复用器518中组合到公共光纤520上，公共光纤520连接到MEMS装置10。纤维520的该最后一段最优选地是多模纤维。用于驱动和读出的机制与之前描述的相同，不同的是读取光信号的反射部分522 在波长划分复用器518中与驱动光信号的反射部分(没有示出)分开。该反射信号522发送回分裂器510到光电二极管检测器512，在光电二极管检测器512中分析该反射信号来确定传感元件12的谐振频率。检测的信号5 然后在接收器5 分析以确定传感元件12的原始频率。传感元件12的该原始频率然后与传感元件12的机械谐振相关以确定MEMS装置暴露的环境状况。在该情况下，光电二极管检测器512进一步包括光学带通滤波器5 来确保受驱动光信号波长的最小污染。同样，光隔离器530可以用于将任何源与背反射隔
1 O在另一个系统级实现(其可以在双纤维或单纤维询问方式中使用)中，排除对扫频该调制以搜索传感器谐振频率的需要是可能的。在该情况下，检测光电二极管的输出被放大、相移并且然后直接反馈到驱动激光器的调制输入。利用足够的增益，整个系统将再次震荡，允许谐振频率的自动检测。这与之前描述的机制相似，并且这里再次该信号可以在环路中的任何地方截取并且发送到低成本计数电子设备来确定谐振频率。在图10中示出的另一个实施例600中，激励元件和读取器电路两者都使用超声信号。激励元件602可包括例如压电扬声器或高频扬声器等超声换能器来传送声信号604。扫频该声信号的频率以在MEMS装置10的传感元件12中引起谐振。如之前描述的，传感元件 12包括例如惯性质量、压力敏感膜片和充当弹簧的系链连接等可移动元件。该声信号110 形成压力波，其使可移动元件振动以在传感元件12的惯性质量中引起谐振。读取器电路606包括充当麦克风拾音器的第二超声换能器来询问MEMS装置10。 询问用的超声信号608从传感元件12反射并且传感元件12的原始频率从这些反射608确定。该实施例中的MEMS装置10不需要具有任何电子电路。装置10可包括用来增强超声信号进入传感器和从传感器出来的反射和传送的特征，其包括声阻抗匹配层和声波导结构。应该注意上文的实施例中的每个中的“驱动”和“接收”电路可以混合和匹配以用于特别应用。例如，光驱动可以与RF读取组合，或声驱动可以与光读取组合。许多其他的组合是可能的。这在其中环境相比另一个实施例偏向于一个实施例的某些情况下可是有利的。此外，这些方法中的每个可以与直接有线电驱动或读取结合以形成混合无线/有线谐振传感器。这在其中期望驱动和读取电路之间的电隔离以便例如减少噪声或串扰的情况下可以是有利的。
上文描述的使用MEMS装置的远程传感系统从而提供远程激励MEMS装置并且远程采集传感元件的频率来测量传感元件暴露的环境状况的方式。MEMS装置和传感系统实现严酷环境中的压力、温度或其他被测物理量的远程传感，同时排除对连线、电池、有源电子设备和物理接近传感器的需要。没有有源电子设备使MEMS装置适合高温和高压应用。远程传感系统具有在严酷温度、压力、化学和噪声环境中的应用。要理解，不是必须地上文描述的所有这样的目的或优势可根据任意特定实施例实现。从而，例如本领域内技术人员将认识到本文描述的系统和技术可采用如本文讲授的那样实现或优化一个优势或一组优势的方式来体现或执行，而不必须实现如可在本文中讲授或提议的其他目的或优势。尽管本文仅图示和描述本发明的某些特征，本领域内技术人员将想到许多修改和改变。因此，要理解附上的权利要求规定覆盖所有这样的修改和改变，它们落入本发明的真正精神内。
权利要求
1.一种远程传感系统，其包括包括传感元件的微机电传感器(MEMQ装置；激励元件，其通过传送包括声信号、光信号、射频信号或磁感应信号中的任何信号的信号从远程位置使所述传感元件以谐振频率谐振；以及读取器电路，其使用包括声信号、光信号、射频信号或磁感应信号中的任何信号的信号从远程位置读取所述传感元件的原始频率以用于确定所述MEMS装置暴露的状况。
2.如权利要求1所述的系统，其中所述读取器电路发射所述信号来询问所述MEMS装置并且接收和处理从所述MEMS装置反射的信号来采集所述传感元件的频率。
3.如权利要求2所述的系统，其中从所述MEMS装置反射的信号包括从所述传感元件再辐射的信号或通过混合由所述读取器电路传送的信号和来自所述传感元件的运动引起的信号的频率所产生的信号。
4.如权利要求2所述的系统，其中所述读取器电路配置成驱动所述激励元件。
5.如权利要求4所述的系统，其中通过在分析从所述MEMS装置反射的信号之前对所述反射信号施加增益和相移来使所述系统成为振荡器。
6.如权利要求5所述的系统，其中使震荡在所述传感元件的谐振频率处发生，由此消除对由所述激励元件传送的用于搜索所述传感元件的谐振频率的信号的需要。
7.如权利要求2所述的系统，其中由所述读取器电路传送的信号和由所述激励元件传送的信号可以具有相同或不同频率。
8.如权利要求1所述的系统，其中所述传感元件包括机械谐振传感元件。
9.如权利要求8所述的系统，其中所述传感元件包括微机电(MEMS)质量弹簧系统。
10.如权利要求1所述的系统，其中所述MEMS装置进一步包括混频元件和信号传送/ 接收元件。
11.如权利要求1所述的系统，其中扫频或使由所述激励元件传送的信号变化以用于搜索所述传感元件的谐振频率。
12.如权利要求1所述的系统，其中所述MEMS装置进一步包括至少一个电容器和/或致动器。
13.如权利要求1所述的系统，进一步包括信号控制元件，如分裂器、混合器、循环器、 隔离器或其组合。
14.如权利要求1所述的系统，其中所述状况包括压力或温度。
15.一种远程传感方法，其包括通过传送包括声信号、光信号、射频信号或磁感应信号中的任何信号的信号从远程位置使微机电传感器(MEMQ装置的传感元件以谐振频率谐振；以及从远程位置读取所述传感元件的原始频率以用于确定所述MEMS装置暴露的状况，其包括发射包括声信号、光信号、射频信号或磁感应信号中的任何信号的信号来询问所述 MEMS装置；以及接收响应于所述发射的信号从所述传感元件反射的信号并且处理所述反射信号来获得所述传感元件的原始频率。
16.如权利要求15所述的方法，进一步包括通过混合发射的用于读取所述传感元件的原始频率的信号和来自所述传感元件的运动引起的信号的频率来产生所述反射信号。
17.如权利要求15所述的方法，进一步包括在处理所述反射信号之前对所述反射信号施加增益和相移。
18.如权利要求15所述的方法，其中传送的用以使所述传感元件谐振的信号和发射的用以读取所述传感元件的原始频率的信号可以具有相同或不同频率。
19.如权利要求15所述的方法，其中所述传感元件包括机械谐振传感元件。
20.如权利要求19所述的系统，其中所述传感元件包括微机电(MEMS)质量弹簧系统。
21.如权利要求15所述的方法，其中扫频或使传送的用以使所述传感元件谐振的信号变化以用于搜索所述传感元件的谐振频率。
22.如权利要求15所述的方法，其中所述MEMS装置进一步包括至少一个电容器和/或致动器。
23.如权利要求15所述的方法，进一步包括使用包括分裂器、混合器、循环器、隔离器或其组合的信号控制元件控制所述信号。
24.如权利要求15所述的方法，其中所述状况包括压力或温度。
全文摘要
远程传感系统包括微机电传感器(MEMS)装置(包括传感元件)、通过传送包括声信号、光信号、射频信号或磁感应信号中的任何信号的信号从远程位置使该传感元件以谐振频率谐振的激励元件，以及使用包括声信号、光信号、射频信号或磁感应信号中的任何信号的信号从远程位置读取该传感元件的原始频率用于确定该MEMS装置暴露的状况的读取器电路。
文档编号G01K7/32GK102301214SQ201080006322
公开日2011年12月28日 申请日期2010年1月6日 优先权日2009年1月27日
发明者A·J·克诺布洛奇, D·W·塞克斯顿, D·W·费尔努伊, G·P·科斯特, R·G·布朗 申请人:通用电气公司