电子计量中的微机电元件
摘要：微机电系统（MEMS）可以在电气精密测量中提供一种与传统技术竞争的替代方案。本文总结了近期在开发用于电气计量的MEMS解决方案方面的工作。讨论了基于MEMS的电压参考、RMS至DC转换器、高频功率传感器和参考振荡器。这些组件的主要工作原理是微加工硅结构中电力和机械弹簧力之间的平衡。在RMS传感器和RMS至DC转换器中，利用移动平板电容器板间力的二次电压依赖关系，而MEMS电压参考的工作基于移动平板电容器的牵引现象。与传统解决方案相比，MEMS器件具有体积小、功耗低、大规模生产低成本和稳定等优点。由于静电充电效应造成的漂移已经成为一个主要问题。在直流应用中尚未解决这个问题，但可以通过使用交流驱动而不是直流来规避，并通过补偿组件的内部直流电压来解决。通过这种方式，已经构建了一种在三周测试期间相对漂移率低于2 ppm的交流电压参考。通过基于MEMS的参考振荡器表现出更好的稳定性：在超过一个月的测量中，观察到共振频率没有变化，相对不确定性水平约为0.01 ppm。还开发了用于测量高频功率的MEMS组件，频率可达40 GHz左右。与传统高频功率传感器测量的吸收功率不同，MEMS器件测量的是通过传感器传输的功率。
作者：Antti Manninen, Anu Karkkainen, Nadine Pesonen, Aarne Oja, and Heikki Seppa
论文ID：0707.0637
分类：Instrumentation and Detectors
分类简称：physics.ins-det
提交时间：2007-07-05