[實用新型]電容檢測裝置及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201721211802.2
• 申請日: 2017-09-21
• 公開（公告）號: CN207936976U
• 公開（公告）日: 2018-10-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張儉平
• 申請（專利權(quán)）人: 甘肅遠(yuǎn)效科技信息咨詢有限公司
• 主分類號: G01D5/24
• 分類號: G01D5/24;G01D5/48
• 代理公司: 北京輕創(chuàng)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11212
• 代理人: 談杰

本實用新型公開了電容檢測裝置及系統(tǒng)，涉及電容檢測領(lǐng)域；包括：電容式微機(jī)械超聲換能器、反饋電阻、補(bǔ)償電阻、補(bǔ)償電容以及運(yùn)算放大器；所述電容式微機(jī)械超聲換能器用于將直流偏置電壓轉(zhuǎn)化為微弱的電流信號；所述反饋電阻將電容式微機(jī)械超聲換能器產(chǎn)生的微弱的電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號；所述補(bǔ)償電阻保證運(yùn)算放大器兩輸入端對地直流電阻相等；所述補(bǔ)償電容用于運(yùn)算放大器進(jìn)行超前補(bǔ)償；所述運(yùn)算放大器用于對輸入的電流信號進(jìn)行放大。本實用新型電路簡單，能夠有效抑制漂移嚴(yán)重的問題，使得測量效果更加精確；克服了傳統(tǒng)電荷轉(zhuǎn)移法中電容的充放電由電子開關(guān)網(wǎng)絡(luò)來控制，但電子開關(guān)會帶來電荷注入效應(yīng)，對測量結(jié)果的影響無法完全避免的缺陷。

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及電容檢測領(lǐng)域，尤其是電容檢測裝置及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著MEMS技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了電容式微機(jī)械超聲換能器(cMUT)。電容式微機(jī)械超聲換能器具有靈敏度高、頻帶寬、易于制造成大陣列等優(yōu)勢，因此其被廣泛應(yīng)用在壓力、濕度、加速度、位移、氣體等檢測中。電容式微機(jī)械超聲換能器在接受超聲波作用時，自身的電容變化僅為fF級，遠(yuǎn)小于電路中的雜散電容，同時自激振蕩和拖尾現(xiàn)象使輸出信號受到影響，并使有用信號淹沒在電路噪聲中，加大測量難度。且電容式微機(jī)械超聲換能器的諧振頻率都在幾百kHz到MHz之間，屬于高頻微弱電容信號檢測范疇，對檢測電路的檢測精度要求很高，因此許多常規(guī)的電容檢測方法已經(jīng)不再適用。

目前，微電容檢測方法有充放電檢測法、電荷轉(zhuǎn)移法及跨阻放大檢測法等。充放電法的電路簡單，成本較低可采用CMOS工藝實現(xiàn)集成，數(shù)據(jù)讀取速度較快，缺點(diǎn)為其采用直流電源，放大后的漂移問題嚴(yán)重，影響測量效果；電荷轉(zhuǎn)移法中電容的充放電由電子開關(guān)網(wǎng)絡(luò)來控制，但電子開關(guān)會帶來電荷注入效應(yīng)，對測量結(jié)果的影響無法完全避免。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種電容檢測裝置及系統(tǒng)，實現(xiàn)電路簡單克服漂移嚴(yán)重的問題，使得測量效果更加精確；克服了傳統(tǒng)電荷轉(zhuǎn)移法中電容的充放電由電子開關(guān)網(wǎng)絡(luò)來控制，但電子開關(guān)會帶來電荷注入效應(yīng)，對測量結(jié)果的影響無法完全避免的缺陷。

本實用新型的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：電容檢測裝置，包括：電容式微機(jī)械超聲換能器、反饋電阻、補(bǔ)償電阻、補(bǔ)償電容以及運(yùn)算放大器；

所述電容式微機(jī)械超聲換能器用于將直流偏置電壓轉(zhuǎn)化為微弱的電流信號；

所述反饋電阻將電容式微機(jī)械超聲換能器產(chǎn)生的微弱的電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號；

所述補(bǔ)償電阻保證運(yùn)算放大器兩輸入端對地直流電阻相等；

所述補(bǔ)償電容用于運(yùn)算放大器進(jìn)行超前補(bǔ)償；

所述運(yùn)算放大器用于對輸入的電流信號進(jìn)行放大。

進(jìn)一步地，電容檢測裝置，還包括：在所述運(yùn)算放大器的同相輸入端和接地之間連接有一電容。

進(jìn)一步地，所述電容與補(bǔ)償電阻并聯(lián)。

進(jìn)一步地，所述補(bǔ)償電阻的阻值與反饋電阻的阻值相等。

電容檢測系統(tǒng)，至少包括：電容、電容檢測裝置以及單片機(jī)；

所述電容用于輸出電壓；

所述電容檢測裝置用于對電容輸出的電壓進(jìn)行檢測并輸出檢測信號；

所述單片機(jī)用于接收所述檢測電路輸出的檢測信號。

進(jìn)一步地，所述電容為微機(jī)電容。

進(jìn)一步地，所述電容檢測裝置，包括：電容式微機(jī)械超聲換能器、反饋電阻、補(bǔ)償電阻、補(bǔ)償電容以及運(yùn)算放大器；

所述電容式微機(jī)械超聲換能器用于將直流偏置電壓轉(zhuǎn)化為微弱的電流信號；