[實用新型]一種帶變壓器的電容信號采集測量電路

有效

• 申請號: 201720574344.2
• 申請日: 2017-05-22
• 公開（公告）號: CN206818802U
• 公開（公告）日: 2017-12-29
• 發明（設計）人: 盧煉;劉石;郭格
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: G01R27/26
• 分類號: G01R27/26
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司11246
• 代理人: 朱琨

技術領域

本實用新型屬于電容信號采集測量技術領域，尤其涉及一種帶變壓器的電容信號采集測量電路。

背景技術

電容式采集測量電路廣泛應用于多種檢測系統中，用以測量諸如液位，壓力，位移，加速度等物理量。在電容層析成像系統中，所需測量電容可小至pF 級，這對電容測量電路提出了更高的要求。現階段對于測量pF級別的電容主要有以下幾方面的困難：其一，測量電路中的雜散電容值要高于被測電容值，因而被測電容值會被干擾信號所淹沒；其二，測量電路一般要使用一定量的模擬開關芯片，但模擬開關芯片的電荷注入效應會對測量系統的精度產生一定的影響；其三，由于測量對象具有快速多變性，所以需要較高的數據采集速度，然而提高采集速度和降低噪聲干擾難以同時解決，而且濾波器也成為了提高數據采集速度的瓶頸。目前測量微弱電容主要采用基于電荷轉移法和交流法這兩種方法，然而連續充放電條件下的兩種電路中的測量信號存在脈動噪聲，需要引入濾波器對脈動成分進行濾波，但濾波器的引入會影響數據采集的速度。電荷轉移法是利用模擬開關芯片控制電路對被測電容進行充放電，從而獲得電容信號的一種方法，模擬開關芯片的電荷注入效應會對測量結果的精度產生一定的影響；交流法是通過對被測電容施加交變電壓，并且在測量電路中使用乘法器和濾波器對信號進行處理的一種更為快速的電容信號測量方法，但是交流法需要考慮相位補償，電路結構相對復雜，成本也較高。

實用新型內容

針對上述問題，本實用新型的目的在于提供一種帶變壓器的電容信號采集測量電路。具體方案如下所述：

一種帶變壓器的電容信號采集測量電路，包括依次相連的含激勵的變壓電路、C/V轉換電路和信號放大電路；所述含激勵的變壓電路包括依次串聯的激勵源、變壓器和電容極板；所述C/V轉換電路包括運算放大器U1、第一電阻R1、第一電容C1和第二電阻R2；所述信號放大電路包括可變增益放大器U2、第二電容C2和第三電阻R3；所述帶變壓器的電容信號采集測量電路通過電容極板的一端與激勵源相連用以接收激勵信號，電容極板的另一端與變壓器相連，利用 C/V轉換電路將經由變壓器后的電容信號轉換成交流電壓信號，運算放大器U1 與可變增益放大器U2相連接，利用放大電路將信號放大后輸出。

所述激勵源與電容極板以及變壓器的初級線圈依次串聯形成閉合回路，變壓器初級線圈的另一端直接接地。

所述運算放大器U1的反向輸入端與變壓器的次級線圈的一端連接，正向輸入端與第二電阻R2相連，運算放大器U1與變壓器的次級線圈和第二電阻R2形成閉合回路并通過第二電阻R2與接地端連接，同時運算放大器U1與第一電阻 R1和第一電容C1并聯。

所述可變增益放大器U2的輸入端PAI1與運算放大器U1的輸出端連接，可變增益放大器U2的VGN端與控制端GAIN相連，可變增益放大器U2的OUT1端與第二電容C2相連，可變增益放大器U2的GND1端同時與接地端和第三電阻R3 相連，第二電容C2與第三電阻R3連接，其連接節點形成輸出端Vout。

本實用新型的有益效果在于：

(1)電路結構簡單，設計合理，實用性強，能適用于各種電容式采集測量電路。

(2)電路抗干擾能力強，能有效的消除電路中存在的靜電干擾，操作性強。

(3)電路成本低，使用功耗低；且電路可調，性能穩定可靠，具有非常高的實用價值。

附圖說明

圖1為帶變壓器的電容信號采集測量電路的結構示意圖。

具體實施方式