[發(fā)明專(zhuān)利]一種電容式液位傳感器的接口ASIC

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710232243.1
• 申請(qǐng)日: 2017-04-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107014462B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-03-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 尹亮;劉曉為;秦堯;譚曉昀;楊洋;陳威;王玉玲
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué);上海航天設(shè)備制造總廠(chǎng)
• 主分類(lèi)號(hào): G01F23/26
• 分類(lèi)號(hào): G01F23/26
• 代理公司: 哈爾濱龍科專(zhuān)利代理有限公司 23206
• 代理人: 高媛

一種電容式液位傳感器接口ASIC，屬于傳感器領(lǐng)域。開(kāi)關(guān)一一端接地，開(kāi)關(guān)二一端接參考電壓源，開(kāi)關(guān)一及開(kāi)關(guān)二另一端的公共節(jié)點(diǎn)作為驅(qū)動(dòng)端與電容式液位傳感器一端相接，電容式液位傳感器另一端與參考電容Cref一端相接，參考電容Cref另一端與開(kāi)關(guān)三及開(kāi)關(guān)四一端的公共節(jié)點(diǎn)相接，開(kāi)關(guān)三另一端接地；電容式液位傳感器與參考電容Cref的公共端接開(kāi)關(guān)五一端和前端電荷采樣放大器輸入端，開(kāi)關(guān)五另一端接地；前端電荷采樣放大器輸出端接電壓放大電路輸入端；電壓放大電路輸出端接相關(guān)雙采樣電路輸入端，相關(guān)雙采樣電路輸出端接PI控制器輸入端；PI控制器輸出端接低通濾波器輸入端，低通濾波器輸出端與開(kāi)關(guān)四另一端相接，從而構(gòu)成電容式液位傳感器輸出電容的閉環(huán)檢測(cè)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種電容式液位傳感器接口ASIC，屬于傳感器領(lǐng)域。

背景技術(shù)

液位測(cè)量技術(shù)應(yīng)用廣泛，常用的測(cè)量方法有浮子法、電容法、超聲波法等。其中，電容式液位傳感器由于其動(dòng)態(tài)響應(yīng)好、穩(wěn)定性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，常被應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域，其測(cè)量原理是通過(guò)檢測(cè)液體中兩個(gè)電極間的電容值來(lái)獲取液位信息。航天運(yùn)載器升空過(guò)程中對(duì)低溫液體推進(jìn)劑的監(jiān)測(cè)和測(cè)量的手段很多，電容式液位測(cè)量法是最常用的方法之一。

目前國(guó)內(nèi)航天運(yùn)載火箭中電容式液位傳感器的微弱電容檢測(cè)電路多采用傳統(tǒng)電容測(cè)量電路結(jié)構(gòu)，并且是采用電阻、電容等傳統(tǒng)分立元件搭建的測(cè)量電路，因此測(cè)量精度較低（僅為10^-14法拉量級(jí)），微弱的電容信號(hào)很容易被噪聲信號(hào)所淹沒(méi)，這嚴(yán)重限制了運(yùn)載火箭液位測(cè)量的分辨率，無(wú)法滿(mǎn)足新型運(yùn)載火箭高精度液位測(cè)量的需求。而采用微電子工藝制作的專(zhuān)用集成電路（ASIC）具有體積小、高度集成化、高精度和應(yīng)用簡(jiǎn)便等特點(diǎn),正逐漸取代分立元件測(cè)量電路。因此，設(shè)計(jì)高精度、高分辨率的微弱電容檢測(cè)ASIC對(duì)于提高航天運(yùn)載火箭中電容式液位傳感器的性能起著至關(guān)重要的作用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于提出一種電容式液位傳感器接口ASIC，為了解決目前國(guó)內(nèi)航天運(yùn)載火箭中電容式液位傳感器的傳統(tǒng)微弱電容檢測(cè)電路測(cè)量精度較低的問(wèn)題，提出了一種基于新型低失調(diào)溫漂三級(jí)運(yùn)算放大器的電容式液位傳感器接口專(zhuān)用集成電路（ASIC），實(shí)現(xiàn)了單片集成化。該ASIC采用微電子工藝制作，解決了運(yùn)載火箭中電容式液位傳感器微弱電容檢測(cè)電路的小型化，高度集成化和應(yīng)用簡(jiǎn)便的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了高線(xiàn)性度、高電容測(cè)量分辨率和高電容測(cè)量穩(wěn)定性，同時(shí)也滿(mǎn)足了電容式液位傳感器接口ASIC的環(huán)境溫度適應(yīng)性的要求。適用于高精度、高分辨率的電容式液位傳感器微弱電容檢測(cè)。

實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下：

一種電容式液位傳感器的接口ASIC，包括：前端電荷采樣放大器、電壓放大電路、相關(guān)雙采樣電路、PI控制器、低通濾波器、參考電壓源、開(kāi)關(guān)一、開(kāi)關(guān)二、開(kāi)關(guān)三、開(kāi)關(guān)四、開(kāi)關(guān)五和參考電容；

所述的開(kāi)關(guān)一的一端接地，所述的開(kāi)關(guān)二的一端接參考電壓源，開(kāi)關(guān)一的另一端和開(kāi)關(guān)二的另一端的公共節(jié)點(diǎn)作為驅(qū)動(dòng)端與電容式液位傳感器的一端相接，電容式液位傳感器的另一端與參考電容的一端相接，參考電容的另一端與開(kāi)關(guān)三的一端和開(kāi)關(guān)四的一端的公共節(jié)點(diǎn)相接，開(kāi)關(guān)的另一端接地；電容式液位傳感器與參考電容的公共端接開(kāi)關(guān)五的一端和前端電荷采樣放大器的輸入端相接，開(kāi)關(guān)五為清零開(kāi)關(guān)，開(kāi)關(guān)五的另一端接地，前端電荷采樣放大器的輸出端接電壓放大電路的輸入端；所述的電壓放大電路的輸出端接相關(guān)雙采樣電路的輸入端，相關(guān)雙采樣電路的輸出端接PI控制器的輸入端；所述的PI控制器的輸出端接低通濾波器的輸入端，低通濾波器的輸出端與開(kāi)關(guān)四的另一端相接。