[發明專利]一種電容傳感器結構阻容測試開關裝置

在審

• 申請號: 201710475347.5
• 申請日: 2017-06-21
• 公開（公告）號: CN107271939A
• 公開（公告）日: 2017-10-20
• 發明（設計）人: 方嵐;鄭宇;趙志鑫;明源
• 申請（專利權）人: 北方電子研究院安徽有限公司
• 主分類號: G01R35/00
• 分類號: G01R35/00
• 代理公司: 安徽省蚌埠博源專利商標事務所34113
• 代理人: 陳俊

技術領域

本發明涉及電容式傳感器測試技術領域，具體是一種電容傳感器結構阻容測試開關裝置。

背景技術

電容式傳感器內部多采用差分電容形式的敏感結構設計，即一個可動公共電極對應多個固定電極，每兩個固定電極與可動公共電極構成一組差分電容，理想狀態下構成差分電容的相對應的兩個分立電容靜態容值相等，但是由于存在結構設計偏離及工藝加工誤差等因素，兩個差分電容靜態下容值會出現差異，更有甚者由于加工缺陷導致電容極板出現粘連現象，傳感器內部敏感結構功能失效。因此電容式傳感器在應用前需首先針對其內部由差分電容對組成的敏感結構的工藝加工狀態進行初步評價，評價的方法多采用結構阻容檢測的方式進行。

高性能電容式傳感器為避免驅動與檢測信號間的耦合，多采用物理結構隔離的形式設計，同時為了提高驅動力，多相位驅動方式也被廣泛應用，如此在提高傳感器性能的基礎上也導致傳感器內部結構差分電容對數量大幅度增加，進行結構阻容參數評價的端口也相應增加。另外部分電容式傳感器由于內部結構工藝加工及材料的特殊性，在進行被測端口測試的同時對非被測端口間互通性也提出了要求，此時設計專用的的開關組合裝置成為電容傳感器測試端口切換主要的選擇模式。面對結構日趨復雜，端口日益增多的電容傳感器，結合電容傳感器結構阻容測試特點，設計基于開關組合形式的具有端口可擴展性的通用開關裝置要求日趨迫切。

目前針對基于開關組合形成的矩陣裝置很多，多采用的是行列結構的形式，這種方式對于行與列間的任意通斷控制較為靈活，但是對于擴展端口則需要增加整行整列開關組合，應用的開關硬件相對較多。如《基于單片機程控矩陣開關設計》（期刊論文，作者：朱德勝，發表于《電子測量技術》2002年第六期）就論述了這種行列式開關矩陣設計，可完成M×N（M代表行數，N代表列數）個開關間的通斷。此時在保證行列間端口具有互通性的前提下擴展一個測試端口，則需要增加（M+1）+N個開關，這種開關組合形式對于測試端口較多的電容式傳感器而言，設計較為繁雜，同時由于受開關板面積大小限制，端口擴展的余地也受限。

發明內容

本發明的目的在于提供一種電容傳感器結構阻容測試開關裝置，該開關裝置能夠在實現被測端口與外部儀表回路連接的同時，使非被測端口之間可任意連通，且結構簡單、擴展性強，適用范圍廣。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種電容傳感器結構阻容測試開關裝置，包括雙刀雙擲開關與六個單刀單擲開關，雙刀雙擲開關的一組觸點與外部電容表測試端端口相連，另一組觸點與外部電阻表測試端口相連；

第一單刀單擲開關的一端與外置參考電平接入端Vref相連，第二單刀單擲開關與第三單刀單擲開關相串聯構成選擇支路，第一單刀單擲開關的另一端連接至第二單刀單擲開關與第三單刀單擲開關之間的連接端；

第四單刀單擲開關的一端分別與選擇支路的一端以及雙刀雙擲開關的其中一個公共端相連，第四單刀單擲開關的另一端用于和待測差分電容可動電極的一端相連；

第五單刀單擲開關與第六單刀單擲開關相串聯構成切換支路，待測差分電容可動電極的另一端連接至第五單刀單擲開關與第六單刀單擲開關之間的連接端；

所述開關裝置還包括一組用于和待測差分電容固定電極相連的測試單刀單擲開關，每個固定電極兩端分別連接一個測試單刀單擲開關構成測試支路，所述切換支路與所有的測試支路依次并聯，并聯電路的一端與雙刀雙擲開關的另一個公共端相連，并聯電路的另一端與所述選擇支路的另一端相連。

本發明的有益效果是：

一、針對電容傳感器一個可動電極相對與多個固定電極的結構特點設計，雙刀雙擲開關實現外部測試儀表的切換，第一單刀單擲開關實現外置參考電平端口的控制，每個固定電極配置兩個回路控制開關構成測試支路，結合選擇支路與切換支路實現對n個差分電容結構阻容測試回路的開關切換控制；采用端口分立連接的方式，實現被測端口與外部測試儀表回路連接的同時，使非被測端口之間可任意連通；

二、配置外置參考電平端口，滿足各測試端口外部加壓通斷控制要求；

三、采用端口分立開關連接方式，每新增一個電極測試端口只需增加兩個單刀單擲開關即可，在有限的硬件條件下實現最大程度的端口擴展。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明：

圖1是本發明的電路原理示意圖；

圖2是本實施例待測試電容傳感器的示意圖。

具體實施方式