一种具有自动清洁功能的MEMS电场测量装置

一种具有自动清洁功能的mems电场测量装置
技术领域
1.本发明涉及一种电场测量装置，特别涉及一种具有自动清洁功能的mems电场测量装置，属于电场测量领域。


背景技术：

2.静电场测量可应用在雷电预警、静电监测与防护、目标探测领域。主要有直接感应式测量法、振动电容式测量法、旋叶式测量法和mems电场测量方法，其中直接感应式测量方法不能持续测量，振动电容法测量准确度受到多种因素制约，旋叶式测量方法较准确，可持续测量，但是体积较大，mems电场测量方法具有体积小，准确度较高的优点。
3.mems电场测量原理是通过mems传感结构，实现屏蔽电极对感应电极的相对运动，从而实现对感应电极的屏蔽与去屏蔽，使得感应电极输出电流与外界电场的绝对值相关，从而可连续测得外界电场。但由于mems结构容易受到外界环境中灰尘的影响，导致屏蔽电极与感应电极短路或不能正常运动，因此，通常在mems结构外侧加装封装结构进行密封。但无论是非金属封装结构还是金属封装结构，都会使得mems传感结构无法直接感知外界电场，而是感知的外界电场和封装结构上电荷导致的合电场，准确度下降，使得mems电场测量方法的应用受到一定限制。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是mems电场测量结构不加封装容易受到外界环境中灰尘的影响，加封装又影响测量精度的问题。
5.本发明公开的一种具有自动清洁功能的mems电场测量装置发明目的是通过下述技术方案实现：
6.本发明公开的一种具有自动清洁功能的mems电场测量装置，不采取封装结构密封，而是采用屏蔽电极和感应电极都可运动，且具有高频往复运动功能，通过高频往复运动实现装置自动清洁的功能，具体功能模块如下：
7.一种具有自动清洁功能的mems电场测量装置由屏蔽电极、屏蔽电极驱动电极、屏蔽电极支撑、感应电极、感应电极驱动电极、感应电极支撑、信号调理电路和控制电路组成。
8.其中，屏蔽电极可在屏蔽电极驱动电极驱动下沿屏蔽电极支撑往复运动，实现两个功能，第一个功能是对感应电极的屏蔽与去屏蔽，第二个功能是通过自身的往复运动，实现对灰尘的去除。
9.感应电极可在感应电极驱动电极驱动下沿感应电极支撑往复运动，实现两个功能，第一个功能是配合屏蔽电极的运动，实现更大振幅的感应电极的屏蔽与去屏蔽，第二个功能是通过自身的往复运动，实现对灰尘的去除。
10.屏蔽电极驱动电极和感应电极驱动电极分别有两个工作频率，频率1是测量频率，频率2是清洁频率，其中频率2比频率1高。
11.信号调理电路对感应电极输出的感应电流进行放大、滤波和输出，实现对感应信
号的调理。
12.控制电路控制屏蔽电极驱动电极和感应电极驱动电极的工作模式和工作频率。
13.本发明公开的一种具有自动清洁功能的mems电场测量装置具体实现步骤如下：
14.步骤一：在控制电路控制下，屏蔽电极在屏蔽电极驱动电极驱动下沿屏蔽电极支撑往复运动，运动频率为频率1，同时感应电极在感应电极驱动电极驱动下沿感应电极支撑往复运动，运动频率为频率1；
15.步骤二：在步骤一的前提下，装置工作为测量模式，信号调理电路对感应电极输出的感应电流进行放大、滤波和输出，实现对感应信号的调理输出；
16.步骤三：步骤一和步骤二持续5s后，在控制电路控制下，屏蔽电极在屏蔽电极驱动电极驱动下沿屏蔽电极支撑往复运动，运动频率为频率2，同时感应电极在感应电极驱动电极驱动下沿感应电极支撑往复运动，运动频率为频率2；
17.步骤四：在步骤三前提下，装置工作为自动清洁模式，通过频率2(高频率) 的屏蔽电极和感应电极的独立高频往复运动，实现对灰尘的振荡清洁作用，从而实现对mems结构的自动清洁。
18.步骤五：步骤三和步骤四持续1s后，装置返回步骤一。
19.有益效果：
20.1、本发明的一种具有自动清洁功能的mems电场测量装置，不采取封装结构密封，而是采用屏蔽电极和感应电极都可运动，且具有高频往复运动功能，通过高频往复运动实现装置自动清洁的功能，从而避免了封装结构对测量精度的影响。
附图说明
21.图1是一种具有自动清洁功能的mems电场测量装置模块图；
具体实施方式
22.下面结合附图1详细描述本发明的具体实施方式。
23.实施实例一：
24.步骤一：在控制电路控制下，屏蔽电极在屏蔽电极驱动电极驱动下沿屏蔽电极支撑往复运动，运动频率为频率1，本实例中，运动频率1可为屏蔽电极和感应电极的共振频率4khz，同时感应电极在感应电极驱动电极驱动下沿感应电极支撑往复运动，运动频率为频率1(共振频率4khz)；
25.步骤二：在步骤一的前提下，装置工作为测量模式，信号调理电路对感应电极输出的感应电流进行放大、滤波和输出，实现对感应信号的调理输出；
26.步骤三：步骤一和步骤二持续5s后，在控制电路控制下，屏蔽电极在屏蔽电极驱动电极驱动下沿屏蔽电极支撑往复运动，运动频率为频率2，本实例中，运动频率2可为屏蔽电极和感应电极的共振频率4khz的1000倍频，即40khz，同时感应电极在感应电极驱动电极驱动下沿感应电极支撑往复运动，运动频率为频率2(40khz)；
27.步骤四：在步骤三前提下，装置工作为自动清洁模式，通过频率2(超声波频率)的屏蔽电极和感应电极的独立高频往复运动，实现对灰尘的振荡清洁作用，从而实现对mems结构的自动清洁。
28.步骤五：步骤三和步骤四持续1s后，装置返回步骤一。
29.本发明保护范围不仅局限于上述实施例，上述实施例用于解释本发明，凡与本发明在相同原理和构思条件下的变更或修改均在本发明公开的保护范围之内。