Hochauflösende Kapazitätsmessung für mikromechanische Sensoren

Bei mikromechanischen Sensorelementen wird oft die Kapazität als Messgrösse verwendet. Die Kapazitätsänderung ist sehr klein und stellt entsprechend hohe Anforderungen an die Messmethodik. Nach der Evaluation wurden die zwei geeignetsten Messmethoden mit Demonstratoren genauer untersucht. Bei einer der beiden Messmethoden wurde ein Integrierter Schaltkreis (IC) verwendet, welcher Kapazitäten messen und digitalisieren kann. Die andere der beiden Messmethoden basiert auf dem Prinzip der Resonanzfrequenz, in der die zu messende Kapazität Bestandteil eines Schwingkreises ist, dessen Frequenz von einem PLL-IC (Phase-Locked-Loop) geregelt und ermittelt wird. Aus dem direkten Vergleich der beiden Messmethoden liess sich ableiten, dass die IC-Messmethode durch Beschränkungen die Anforderungen nicht erfüllt, aber durch die hohe Genauigkeit als Referenz verwendet werden kann. Der geregelte Schwingkreis ist technisch aufwendiger, es sind jedoch hohe Abtastraten möglich und die Filter reduzieren das Rauschen. Zudem kann diese Schaltung auch so weiterentwickelt werden, dass dynamische Systeme gemessen werden können.