本申请涉及半导体技术领域，更具体地说，涉及一种mems压阻传感器的内建自测试装置及测试方法。
背景技术：
mems(micro-electro-mechanical-system)技术是在微电子制造工艺基础上吸收融合其它加工工艺技术逐渐发展起来的，是指采用微机械加工技术，可以批量制作的、集微型传感器、微型机构、微型执行器以及信号处理和控制电路、接口、通讯等于一体的微型器件或微型系统。
mems压阻式压力传感器(piezoresistivepressuresensor，简称mems压阻传感器)的弹性膜片受到压力作用时，膜片上的力敏电阻阻值发生变化，通过测量电路，可以得到与压力成线性关系的电压输出或者电流输出；电容式压力传感器将压力的变化量转换成相应的电容量变化，通过检测电路，可把电容量的变化转换为频率、电流、电压等电信号输出；硅谐振式压力传感器利用膜片或梁的谐振频率将外界压力值转化为电信号。
mems压阻传感器在制备工艺完成后通常需要对其传感灵敏度进行测试，以确定mems压阻传感器的功能是否正常，但是传统的mems压阻传感器的测试通常是通过施加物理激励(即施加力f)来改变mems压阻传感器的电阻测量值，从而获得在施加物理激励前后的mems压阻传感器的阻值变化量，进而根据物理激励的大小和阻值变化量的关系获得其传感灵敏度，但该方法操作较为复杂，导致整个过程耗时耗力，降低了生产效率，同时利用片外高精度的测试设备产生的高昂的测试费用进一步加大了产品的生产成本。
技术实现要素：
为解决上述技术问题，本申请提供了一种mems压阻传感器的内建自测试装置及自测试方法，以实现简化mems压阻传感器的测试过程，提高生产效率的目的，同时实现在测试过程中无需片外设备的目的，降低测试成本以及生产成本。
为实现上述技术目的，本申请实施例提供了如下技术方案：
一种mems压阻传感器的内建自测试装置，用于测试mems压阻传感器的传感灵敏度，所述mems压阻传感器包括：敏感薄膜、保护层和压敏电阻，所述mems压阻传感器的内建自测试装置包括：加热模块、温度测量模块、第一数据处理模块和第二数据处理模块；其中，
所述加热模块设置于所述保护层背离所述敏感薄膜一侧，用于在接收到加热信号时对所述敏感薄膜和所述保护层进行加热；
所述温度测量模块，用于测量所述mems压阻传感器所处环境的当前温度，并将所述当前温度通过所述第一数据处理模块转换后传输给所述第二数据处理模块；
所述第二数据处理模块，用于通过所述第一数据处理模块为所述加热模块提供所述加热信号，和根据所述温度测量模块传输的所述当前温度，计算所述压敏电阻在所述加热模块加热前后的电阻变化值，并根据所述电阻变化值，以及所述mems压阻传感器在所述加热模块加热前后测量直接获取的压敏电阻变化值，计算得到所述压敏电阻的测量电阻值，所述测量电阻值为所述保护层和所述敏感薄膜由于所述加热模块加热导致的形变导致的压敏电阻的阻值变化量，根据所述压敏电阻的测量电阻值和所述当前温度变化值，计算所述mems压阻传感器的灵敏度值。
可选的，所述第二数据处理模块，还用于判断所述mems压阻传感器的灵敏度值是否为零，如果是，则判定所述mems压阻传感器未通过测试；
如果否，则利用所述当前温度变化值，根据当前温度变化值与所述mems压阻传感器所受压强的对应关系，确定所述mems压阻传感器在被施加压力产生相同的所述敏感薄膜的形变量时，所述mems压阻传感器所受压强值，根据确定的所述所受压强值与所述测量电阻值，计算所述mems压阻传感器的传感灵敏度理论值，并计算所述mems压阻传感器的灵敏度值与所述传感灵敏度理论值的差值，判断所述差值是否小于或等于误差阈值，若否，则判定所述mems压阻传感器未通过测试；若是，则所述mems压阻传感器通过测试。
可选的，当所述敏感薄膜的形状为正方形时；
所述当前温度变化值与所述mems压阻传感器所受压强的对应关系包括：
其中，l表示所述敏感薄膜的边长，e1表示所述保护膜的弹性模量，es表示所述敏感薄膜的弹性模量，α1表示所述保护膜的线性膨胀系数，αs表示所述敏感薄膜的线性膨胀系数，v1表示形成所述保护层的材料的泊松比，δt表示所述当前温度与室温的温度差，p表示所述mems压阻传感器所受压强。
可选的，所述第一数据处理模块包括信号放大单元、多路选择单元和数据转换单元，其中，
所述信号放大单元，用于将所述温度测量模块的温度测量信号和所述压敏电阻的压阻变化信号进行放大，并传输给所述多路选择单元，以使所述多路选择单元将放大后的温度测量信号和压阻变化信号传输给所述第一数据处理模块；
所述第一数据处理模块，用于对放大后的温度测量信号进行模数转换以获得所述mems压阻传感器所处环境的当前温度，和对放大后的压阻变化信号进行模数转换以获得所述压敏电阻的电阻值，并将mems压阻传感器所处环境的当前温度和所述压敏电阻的电阻值传输给所述第二数据处理模块；和用于将所述第二数据处理模块提供的加热信号由数字信号形式转换为模拟信号形式并传输给所述多路选择单元；
所述多路选择单元，还用于控制传感器所处的工作模式，正常工作模式或自测试模式，以及将模拟信号形式的加热信号传输给所述加热模块。
可选的，所述加热模块为加热电阻；
所述温度测量模块为感温元件；
所述第二数据处理模块为单片机。
一种mems压阻传感器的内建自测试方法，基于上述任一项所述的mems压阻传感器的内建自测试装置，所述mems压阻传感器的内建自测试方法包括：
监测所述mems压阻传感器所处环境的当前温度；
向加热模块发送加热信号，以使所述加热模块对所述敏感薄膜以及所述保护层进行加热；
根据所述温度测量模块传输的所述当前温度，计算所述压敏电阻在所述加热模块加热前后的电阻变化值；
根据所述电阻变化值，以及所述mems压阻传感器在所述加热模块加热前后测量直接获取的压敏电阻变化值，计算得到所述压敏电阻的测量电阻值所述测量电阻值为所述保护层和所述敏感薄膜由于所述加热模块加热导致的形变导致的压敏电阻的阻值变化量；
根据所述压敏电阻的测量电阻值和所述当前温度变化值，计算所述mems压阻传感器的灵敏度值。
可选的，根据所述压敏电阻的测量电阻值和所述当前温度变化值，计算所述mems压阻传感器的灵敏度值包括：
将所述压敏电阻的测量电阻值和所述当前温度变化值，代入第一预设公式中，以计算获得所述mems压阻传感器的灵敏度值；
所述第一预设公式包括：
可选的，所述根据所述压敏电阻的测量电阻值和所述当前温度变化值，计算所述mems压阻传感器的灵敏度值之后还包括：
判断所述mems压阻传感器的灵敏度值是否为零，如果是，则判定所述mems压阻传感器未通过测试；
如果否，则利用所述当前温度变化值，根据当前温度变化值与所述mems压阻传感器所受压强的对应关系，确定所述mems压阻传感器在被施加压力产生相同的所述敏感薄膜的形变量时，所述mems压阻传感器所受压强值，根据确定的所述所受压强值与所述测量电阻值，计算所述mems压阻传感器的传感灵敏度理论值，并计算所述mems压阻传感器的灵敏度值与所述传感灵敏度理论值的差值，判断所述差值是否小于或等于误差阈值，若否，则判定所述mems压阻传感器未通过测试，若是，则所述mems压阻传感器通过测试。
可选的，当所述敏感薄膜的形状为正方形时；
所述当前温度变化值与所述mems压阻传感器所受压强的对应关系包括：
其中，l表示所述敏感薄膜的边长，e1表示所述保护膜的弹性模量，es表示所述敏感薄膜的弹性模量，α1表示所述保护膜的线性膨胀系数，αs表示所述敏感薄膜的线性膨胀系数，v1表示形成所述保护层的材料的泊松比，δt表示所述当前温度与室温的温度差，p表示所述mems压阻传感器所受压强。
从上述技术方案可以看出，本申请实施例提供了一种mems压阻传感器的内建自测试装置及自测试方法，其中，所述mems压阻传感器的内建自测试装置的加热模块设置于mems压阻传感器的保护层背离敏感薄膜一侧，在所述加热模块进行加热时，由于所述保护层和所述敏感薄膜的热膨胀系数不同而发生不同的热应变，从而导致压敏电阻的电阻发生变化，这个电阻变化值被第二数据处理模块获取和处理后，消除所述压敏电阻由于温度变化而导致阻值变化，以获得表征所述保护层和所述敏感薄膜由于所述加热模块加热导致的形变导致的压敏电阻阻值变化量的测量电阻值，此外，所述第二数据处理模块还通过所述温度测量模块获取了所述mems压阻传感器在所述加热模块加热前后的当前温度变化值，根据获取的测量电阻值和所述当前温度变化值，即可以计算获得所述mems压阻传感器的灵敏度值。从上述描述可知，所述mems压阻传感器的内建自测试装置在对所述mems压阻传感器进行测试时，无需对mems压阻传感器施加物理激励即可实现传感器灵敏度的测量计算，简化了mems压阻传感器的测试过程，提高了生产效率；并且同样由于所述mems压阻传感器的内建自测试装置无需借助片外设备对mems压阻传感器施加物理激励，实现了在测试过程中无需片外设备的目的，降低了测试成本以及生产成本。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为mems压阻传感器的剖面结构示意图；
图2为本申请的一个实施例提供的一种mems压阻传感器的结构示意图；
图3为本申请的一个实施例提供的一种加热模块在所述mems压阻传感器表面的设置方式示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请实施例提供了一种mems压阻传感器的内建自测试装置，用于测试mems压阻传感器的传感灵敏度，如图1所示，所述mems压阻传感器包括：敏感薄膜10、保护层20和压敏电阻30，如图2和图3所示，所述mems压阻传感器的内建自测试装置包括：加热模块50、温度测量模块200、第一数据处理模块300和第二数据处理模块400；其中，
所述加热模块50设置于所述保护层20背离所述敏感薄膜10一侧，用于在接收到加热信号时对所述敏感薄膜10和所述保护层20进行加热；
所述温度测量模块200，用于测量所述mems压阻传感器所处环境的当前温度，并将所述当前温度通过所述第一数据处理模块300转换后传输给所述第二数据处理模块400；
所述第二数据处理模块400，用于通过所述第一数据处理模块300为所述加热模块50提供所述加热信号，和根据所述温度测量模块200传输的所述当前温度，计算所述压敏电阻30在所述加热模块50加热前后的电阻变化值，并根据所述电阻变化值，以及所述mems压阻传感器在所述加热模块50加热前后测量直接获取的压敏电阻变化值，计算得到所述压敏电阻30的测量电阻值，所述测量电阻值为所述保护层20和所述敏感薄膜10由于所述加热模块50加热导致的形变导致的压敏电阻30的阻值变化量，和用于根据所述压敏电阻30的测量电阻值和所述当前温度变化值，计算所述mems压阻传感器的灵敏度值。
在图1中，除了示出了所述mems压阻传感器的压敏电阻30、保护层20和敏感薄膜10等关键结构外，还示出了金属电极40和基板60等结构。所述压敏电阻30、保护层20、敏感薄膜10、金属电极40和基板60的具体位置关系参考图1。
在图1所示的mems压阻传感器的结构中，所述敏感薄膜10可选为硅衬底，所述基板60可选为玻璃基板60，所述保护层20可选为氮化硅薄膜层等。
需要说明的是，图1中仅示出了一种可行的mems压阻传感器的结构，在本申请的其他实施例中，当所述mems压阻传感器的应用场景不同时，受到应用场景的限制，所述mems压阻传感器的结构还可以随应用场景的不同发生相应的变化，本申请对此并不做限定。
图2为所述mems压阻传感器的内建自测试装置的连接关系示意图，图2中的100表示所述mems压阻传感器，图3为所述加热模块50在所述mems压阻传感器表面的设置方式示意图，图3中gnd表示接地端，vo1和vo2表示所述mems压阻传感器的信号输出端，vin表示所述mems压阻传感器的信号输入端，vtext表示所述加热信号输入端，在图2所示的mems压阻传感器的内建自测试装置中，所述第二数据处理模块400在获取所述压敏电阻30在所述加热模块50加热前后的电阻变化值时，首先需要获取所述压敏电阻30在所述加热模块50加热前的电阻值和所述压敏电阻30在所述加热模块50加热后的电阻值，然后将所述压敏电阻30在所述加热模块50加热前后的电阻值的差值作为所述压敏电阻30在所述加热模块50加热前后的电阻变化值。此外，一般情况下，所述压敏电阻30的传感信号通常无法直接读取，因此需要惠斯通电桥(wheatstonebridge)等结构将所述压敏电阻30的传感信号转换为电信号，以进行后续的处理过程。这个将压敏电阻30的传感信号转换为电信号的结构(例如惠斯通电桥)通常作为所述mems压阻传感器的一部分存在。
另外，所述第二数据处理模块400在获取了所述压敏电阻30的测量电阻值后，由于所述测量电阻值除了包括由于保护层20和所述敏感薄膜10的热膨胀系数不同而导致的电阻变化之外，还包括由于压敏电阻30的温度变化而导致的电阻变化，因此需要将由于压敏电阻30的温度变化而导致的电阻变化从所述测量电阻值中剔除，从而获得单纯表征所述保护层20和所述敏感薄膜10由于所述加热模块50加热导致的形变导致的压敏电阻30阻值变化量的测量电阻值。所述压敏电阻30的温度变化与电阻值变化的对应关系可以通过预先测试等方式获取，在获取了所述压敏电阻30的温度变化与其电阻值变化的对应关系后，可以将该对应关系事先存储于所述第二数据处理模块400中，以使所述第二数据处理模块400在测量电阻值的计算过程中使用。本申请对所述压敏电阻30的温度变化与其电阻值变化的对应关系的具体获取方式并不做限定，具体视实际情况而定。
综上所述，所述mems压阻传感器的内建自测试装置的加热模块50设置于mems压阻传感器的保护层20背离敏感薄膜10一侧，在所述加热模块50进行加热时，由于所述保护层20和所述敏感薄膜10的热膨胀系数不同而发生不同的热应变，从而导致压敏电阻30的电阻发生变化，这个电阻变化值被第二数据处理模块400获取和处理后，消除所述压敏电阻30由于温度变化而导致阻值变化，以获得表征所述保护层20和所述敏感薄膜10由于所述加热模块50加热导致的形变导致的压敏电阻30阻值变化量的测量电阻值，此外，所述第二数据处理模块400还通过所述温度测量模块200获取了所述mems压阻传感器在所述加热模块50加热前后的当前温度变化值，根据获取的测量电阻值和所述当前温度变化值，即可以计算获得所述mems压阻传感器的灵敏度值。从上述描述可知，所述mems压阻传感器的内建自测试装置在对所述mems压阻传感器进行测试时，无需对mems压阻传感器施加物理激励即可实现传感器灵敏度的测量与计算，简化了mems压阻传感器的测试过程，提高了生产效率；并且同样由于所述mems压阻传感器的内建自测试装置无需借助片外设备对mems压阻传感器施加物理激励，实现了在测试过程中无需片外设备的目的，降低了测试成本以及生产成本。
在上述实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，所述第二数据处理模块400，还用于判断所述mems压阻传感器的灵敏度值是否为零，如果是，则判定所述mems压阻传感器未通过测试；
如果否，则利用所述当前温度变化值，根据当前温度变化值与所述mems压阻传感器所受压强的对应关系，确定所述mems压阻传感器在被施加压力产生相同的所述敏感薄膜10的形变量，所述mems压阻传感器所受压强值，根据确定的所述所受压强值与所述测量电阻值，计算所述mems压阻传感器的传感灵敏度理论值，并计算所述mems压阻传感器的灵敏度值与所述传感灵敏度理论值的差值，判断所述差值是否小于或等于误差阈值，若否，则判定所述mems压阻传感器未通过测试；若是，则所述mems压阻传感器通过测试。
在本实施例中，当通过所述mems压阻传感器的内建自测试装置获取了所述mems压阻传感器的灵敏度值之后，首先判断所述mems压阻传感器的灵敏度值是否为零，如果为零，则说明所述mems压阻传感器无法正常测量由于压阻传感器的敏感薄膜10和保护层20发生的不同热应变而导致的压敏电阻30的阻值变化，可以判定所述mems压阻传感器未通过测试，如果不为零，则确定获得的所述mems压阻传感器的灵敏度值与传感灵敏度理论值的误差，通过确定的误差判断所述mems压阻传感器的传感灵敏度是否满足要求。
下面对当前温度变化值与所述mems压阻传感器所受压强的对应关系的获取过程进行描述。
对于mems压阻传感器而言，其工作原理主要基于材料的压阻效应，压阻效应就是对于金属或半导体材料，若沿着它的某一晶面加以压力或者拉力，半导体或金属的体积发生变化，其晶格内部产生畸变，从而导致能带发生变化，导带中的多数载流子迁移率以及浓度发生改变，电阻率产生显著变化的物理效应。电阻率的变化量(δρ/ρ)可以表示为压阻系数和所受应力的乘积，公式如下：
其中，πl为纵向压阻系数，πt为横向压阻系数，ρl为纵向应力，ρt为横向应力。如果沿着主轴<100>放置压阻材料，πl，<100>＝π11，πt，<100>＝π12；如果沿着<110>放置压阻材料，
其中，
在所述加热模块50工作后，所述mems压阻传感器的内建自测试装置的第二数据处理模块400获得的所述电阻变化值记为δr’。
所述第二数据处理模块400对所述电阻变化值进行温度修正，即消除由于热敏电阻的温度变化而导致的电阻变量，得到纯粹由所述敏感薄膜10和所述保护层20的形变而导致的压敏电阻30的阻值的变化量，即所述测量电阻值，记为δr。此时计算得到的mems压阻传感器的灵敏度值s为：
热应力是由于薄膜和基底材料热膨胀系数的差异引起的,在不同温度下制作的多层薄膜所组成的微结构是导致微机械结构变形的主要原因。对于本申请实施例适用的mems压阻传感器，其包括敏感薄膜10以及保护膜受到的热应力分别为：
其中，αs表示所述敏感薄膜10受到的热应力，z表示所述敏感薄膜10和所述保护层20的厚度方向的坐标，e1表示所述保护膜的弹性模量，es表示所述敏感薄膜10的弹性模量，α1表示所述保护膜的线性膨胀系数，αs表示所述敏感薄膜10的线性膨胀系数，t1表示所述保护膜的厚度，ts表示所述敏感薄膜10的厚度，δt表示所述当前温度与室温(即加热模块50开始加热之前的温度)的温度差；
所述保护膜由于其与敏感薄膜10的热膨胀系数不同而导致的弯曲应变为
其中，tb表示所述敏感薄膜10和所述保护层20的中性面位置，es表示所述敏感薄膜10的弹性模量，r表示所述保护膜发生的弯曲应变的曲率半径。
假设所述敏感薄膜10为方形薄膜，即其表面形状为方形时，假设所述敏感薄膜10的尺寸为：边长＝l，厚度为ts，则在物理激励，即外界作用力的作用下，敏感薄膜10受到的最大应力为：
所述敏感薄膜10的最大形变量为：
要达到相同的形变量，施加的物理激励时所述敏感薄膜10所收到的压强p的大小与电激励下温度变化δt大小的对应关系(即当前温度变化值与所述mems压阻传感器所受压强的对应关系)即为：
其中，l表示所述敏感薄膜10的边长，e1表示所述保护膜的弹性模量，es表示所述敏感薄膜10的弹性模量，α1表示所述保护膜的线性膨胀系数，αs表示所述敏感薄膜10的线性膨胀系数，v1表示形成所述保护层20的材料的泊松比，δt表示所述当前温度与室温的温度差，p表示所述mems压阻传感器所受压强。
基于所述当前温度变化值与所述mems压阻传感器所受压强的对应关系，可以获取与所述当前温度变化值对应的所述mems压阻传感器所受压强p，进而计算获得在物理激励下，所述mems压阻传感器的传感灵敏度理论值为：
然后计算所述mems压阻传感器的灵敏度值与所述传感灵敏度理论值的差值：
δ＝|s-s'|；
最后比较所述差值δ是否小于或等于误差阈值δt，如果是，则证明所述mems压阻传感器的工作性能正常，传感灵敏度满足要求，如果否，则证明所述mems压阻传感器的传感灵敏度误差较大。
在上述实施例的基础上，在本申请的一个可选实施例中，仍然参考图2，所述第一数据处理模块300包括信号放大单元310、多路选择单元320和数据转换单元330，其中，
所述信号放大单元，用于将所述温度测量模块200的温度测量信号和所述压敏电阻30的压阻变化信号进行放大，并传输给所述多路选择单元，以使所述多路选择单元将放大后的温度测量信号和压阻变化信号传输给所述第一数据处理模块300；
所述第一数据处理模块300，用于对放大后的温度测量信号进行模数转换以获得所述mems压阻传感器所处环境的当前温度，和对放大后的压阻变化信号进行模数转换以获得所述压敏电阻30的电阻值，并将mems压阻传感器所处环境的当前温度和所述压敏电阻30的电阻值传输给所述第二数据处理模块400；和用于将所述第二数据处理模块400提供的加热信号由数字信号形式转换为模拟信号形式并传输给所述多路选择单元；
所述多路选择单元，还用于控制传感器所处的工作模式，正常工作模式或自测试模式，以及将模拟信号形式的加热信号传输给所述加热模块50。
此外，图2中还示出了作为第二数据处理模块400与数据转换单元340之间信息交换纽带的i/o接口340。
可选的，所述加热模块50为加热电阻；
所述温度测量模块200为感温元件；
所述第二数据处理模块400为单片机。
下面对本申请实施例提供的mems压阻传感器的内建自测试方法进行描述，下文描述的mems压阻传感器的内建自测试方法可与上文描述的mems压阻传感器的测试系统相互对应参照。
相应的，本申请实施例提供了一种mems压阻传感器的内建自测试方法，基于上述任一实施例所述的mems压阻传感器的内建自测试装置，所述mems压阻传感器的内建自测试方法包括：
监测所述mems压阻传感器所处环境的当前温度；
向加热模块发送加热信号，以使所述加热模块对所述敏感薄膜以及所述保护层进行加热；
根据所述温度测量模块传输的所述当前温度，计算所述压敏电阻在所述加热模块加热前后的电阻变化值；
根据所述电阻变化值，以及所述mems压阻传感器在所述加热模块加热前后测量直接获取的压敏电阻变化值，计算得到所述压敏电阻的测量电阻值，所述测量电阻值为所述保护层和所述敏感薄膜由于所述加热模块加热导致的形变导致的压敏电阻的阻值变化量；
根据所述压敏电阻的测量电阻值和所述当前温度变化值，计算所述mems压阻传感器的灵敏度值。
根据所述压敏电阻的测量电阻值和所述当前温度变化值，得到所述mems压阻传感器的灵敏度值包括：
将所述压敏电阻的测量电阻值和所述当前温度变化值，代入第一预设公式中，以计算获得所述mems压阻传感器的灵敏度值；
所述第一预设公式包括：
根据所述压敏电阻的测量电阻值和所述当前温度变化值，得到所述mems压阻传感器的灵敏度值之后还包括：
判断所述mems压阻传感器的灵敏度值是否为零，如果是，则判定所述mems压阻传感器未通过测试；
如果否，则利用所述当前温度变化值，根据当前温度变化值与所述mems压阻传感器所受压强的对应关系，确定所述mems压阻传感器在被施加压力产生相同的所述敏感薄膜的形变量时，所述mems压阻传感器所受压强值，根据确定的所述所受压强值与所述测量电阻值，计算所述mems压阻传感器的传感灵敏度理论值，并计算所述mems压阻传感器的灵敏度值与所述传感灵敏度理论值的差值，判断所述差值是否小于或等于误差阈值，若否，则判定所述mems压阻传感器未通过测试，若是，则所述mems压阻传感器通过测试。
可选的，当所述敏感薄膜的形状为正方形时；
所述当前温度变化值与所述mems压阻传感器所受压强的对应关系包括：
其中，l表示所述敏感薄膜的边长，e1表示所述保护膜的弹性模量，es表示所述敏感薄膜的弹性模量，α1表示所述保护膜的线性膨胀系数，αs表示所述敏感薄膜的线性膨胀系数，v1表示形成所述保护层的材料的泊松比，δt表示所述当前温度与室温的温度差，p表示所述mems压阻传感器所受压强。
综上所述，本申请实施例提供了一种mems压阻传感器的内建自测试装置及测试方法，其中，所述mems压阻传感器的内建自测试装置的加热模块设置于mems压阻传感器的保护层背离敏感薄膜一侧，在所述加热模块进行加热时，由于所述保护层和所述敏感薄膜的热膨胀系数不同而发生不同的热应变，从而导致压敏电阻的电阻发生变化，这个电阻变化值被第二数据处理模块获取和处理后，消除所述压敏电阻由于温度变化而导致阻值变化，以获得表征所述保护层和所述敏感薄膜由于所述加热模块加热导致的形变导致的压敏电阻阻值变化量的测量电阻值，此外，所述第二数据处理模块还通过所述温度测量模块获取了所述mems压阻传感器在所述加热模块加热前后的当前温度变化值，根据获取的测量电阻值和所述当前温度变化值，即可以计算获得所述mems压阻传感器的灵敏度值。从上述描述可知，所述mems压阻传感器的内建自测试装置在对所述mems压阻传感器进行测试时，无需对mems压阻传感器施加物理激励即可实现传感器灵敏度的测量计算，简化了mems压阻传感器的测试过程，提高了生产效率；并且同样由于所述mems压阻传感器的内建自测试装置无需借助片外设备对mems压阻传感器施加物理激励，实现了在测试过程中无需片外设备的目的，降低了测试成本以及生产成本。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
1.一种mems压阻传感器的内建自测试装置，其特征在于，用于测试mems压阻传感器的传感灵敏度，所述mems压阻传感器包括：敏感薄膜、保护层和压敏电阻，所述mems压阻传感器的内建自测试装置包括：加热模块、温度测量模块、第一数据处理模块和第二数据处理模块；其中，
所述加热模块设置于所述保护层背离所述敏感薄膜一侧，用于在接收到加热信号时对所述敏感薄膜和所述保护层进行加热；
所述温度测量模块，用于测量所述mems压阻传感器所处环境的当前温度，并将所述当前温度通过所述第一数据处理模块转换后传输给所述第二数据处理模块；
所述第二数据处理模块，用于通过所述第一数据处理模块为所述加热模块提供所述加热信号，和根据所述温度测量模块传输的所述当前温度，计算所述压敏电阻在所述加热模块加热前后的电阻变化值，并根据所述电阻变化值，以及所述mems压阻传感器在所述加热模块加热前后测量直接获取的压敏电阻变化值，计算得到所述压敏电阻的测量电阻值，所述测量电阻值为所述保护层和所述敏感薄膜由于所述加热模块加热导致的形变导致的压敏电阻的阻值变化量，根据所述压敏电阻的测量电阻值和所述当前温度变化值，计算所述mems压阻传感器的灵敏度值。
2.根据权利要求1所述的mems压阻传感器的内建自测试装置，其特征在于，所述第二数据处理模块，还用于判断所述mems压阻传感器的灵敏度值是否为零，如果是，则判定所述mems压阻传感器未通过测试；
如果否，则利用所述当前温度变化值，根据当前温度变化值与所述mems压阻传感器所受压强的对应关系，确定所述mems压阻传感器在被施加压力产生相同的所述敏感薄膜的形变量时，所述mems压阻传感器所受压强值，根据确定的所述所受压强值与所述测量电阻值，计算所述mems压阻传感器的传感灵敏度理论值，并计算所述mems压阻传感器的灵敏度值与所述传感灵敏度理论值的差值，判断所述差值是否小于或等于误差阈值，若否，则判定所述mems压阻传感器未通过测试；若是，则所述mems压阻传感器通过测试。
3.根据权利要求2所述的mems压阻传感器的内建自测试装置，其特征在于，当所述敏感薄膜的形状为正方形时；
所述当前温度变化值与所述mems压阻传感器所受压强的对应关系包括：
其中，l表示所述敏感薄膜的边长，e1表示所述保护膜的弹性模量，es表示所述敏感薄膜的弹性模量，α1表示所述保护膜的线性膨胀系数，αs表示所述敏感薄膜的线性膨胀系数，v1表示形成所述保护层的材料的泊松比，△t表示所述当前温度与室温的温度差，p表示所述mems压阻传感器所受压强。
4.根据权利要求1所述的mems压阻传感器的内建自测试装置，其特征在于，所述第一数据处理模块包括信号放大单元、多路选择单元和数据转换单元，其中，
所述信号放大单元，用于将所述温度测量模块的温度测量信号和所述压敏电阻的压阻变化信号进行放大，并传输给所述多路选择单元，以使所述多路选择单元将放大后的温度测量信号和压阻变化信号传输给所述第一数据处理模块；
所述第一数据处理模块，用于对放大后的温度测量信号进行模数转换以获得所述mems压阻传感器所处环境的当前温度，和对放大后的压阻变化信号进行模数转换以获得所述压敏电阻的电阻值，并将mems压阻传感器所处环境的当前温度和所述压敏电阻的电阻值传输给所述第二数据处理模块；和用于将所述第二数据处理模块提供的加热信号由数字信号形式转换为模拟信号形式并传输给所述多路选择单元；
所述多路选择单元，还用于控制传感器所处的工作模式，正常工作模式或自测试模式，以及将模拟信号形式的加热信号传输给所述加热模块。
5.根据权利要求1所述的mems压阻传感器的内建自测试装置，其特征在于，所述加热模块为加热电阻；
所述温度测量模块为感温元件；
所述第二数据处理模块为单片机。
6.一种mems压阻传感器的内建自测试方法，其特征在于，基于权利要求1-5任一项所述的mems压阻传感器的内建自测试装置，所述mems压阻传感器的内建自测试方法包括：
监测所述mems压阻传感器所处环境的当前温度；
向加热模块发送加热信号，以使所述加热模块对所述敏感薄膜以及所述保护层进行加热；
根据所述温度测量模块传输的所述当前温度，计算所述压敏电阻在所述加热模块加热前后的电阻变化值；
根据所述电阻变化值，以及所述mems压阻传感器在所述加热模块加热前后测量直接获取的压敏电阻变化值，计算得到所述压敏电阻的测量电阻值所述测量电阻值为所述保护层和所述敏感薄膜由于所述加热模块加热导致的形变导致的压敏电阻的阻值变化量；
根据所述压敏电阻的测量电阻值和所述当前温度变化值，计算所述mems压阻传感器的灵敏度值。
7.根据权利要求6所述的mems压阻传感器的内建自测试方法，其特征在于，根据所述压敏电阻的测量电阻值和所述当前温度变化值，计算所述mems压阻传感器的灵敏度值包括：
将所述压敏电阻的测量电阻值和所述当前温度变化值，代入第一预设公式中，以计算获得所述mems压阻传感器的灵敏度值；
所述第一预设公式包括：
8.根据权利要求6所述的mems压阻传感器的内建自测试方法，其特征在于，所述根据所述压敏电阻的测量电阻值和所述当前温度变化值，计算所述mems压阻传感器的灵敏度值之后还包括：
判断所述mems压阻传感器的灵敏度值是否为零，如果是，则判定所述mems压阻传感器未通过测试；
如果否，则利用所述当前温度变化值，根据当前温度变化值与所述mems压阻传感器所受压强的对应关系，确定所述mems压阻传感器在被施加压力产生相同的所述敏感薄膜的形变量时，所述mems压阻传感器所受压强值，根据确定的所述所受压强值与所述测量电阻值，计算所述mems压阻传感器的传感灵敏度理论值，并计算所述mems压阻传感器的灵敏度值与所述传感灵敏度理论值的差值，判断所述差值是否小于或等于误差阈值，若否，则判定所述mems压阻传感器未通过测试，若是，则所述mems压阻传感器通过测试。
9.根据权利要求8所述的mems压阻传感器的内建自测试装置，其特征在于，当所述敏感薄膜的形状为正方形时；
所述当前温度变化值与所述mems压阻传感器所受压强的对应关系包括：
其中，l表示所述敏感薄膜的边长，e1表示所述保护膜的弹性模量，es表示所述敏感薄膜的弹性模量，α1表示所述保护膜的线性膨胀系数，αs表示所述敏感薄膜的线性膨胀系数，v1表示形成所述保护层的材料的泊松比，△t表示所述当前温度与室温的温度差，p表示所述mems压阻传感器所受压强。
技术总结