[發明專利]一種變面積式位移電容的檢測裝置

有效

• 申請號: 201811471282.8
• 申請日: 2018-12-03
• 公開（公告）號: CN109341744B
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發明（設計）人: 涂良成;嚴世濤;許強偉;伍文杰
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G01D18/00
• 分類號: G01D18/00
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 廖盈春;曹葆青

1.一種變面積式位移電容的檢測裝置，其特征在于，包括：變面積式位移電容檢測結構、驅動電壓模塊和電荷放大器；

所述變面積式位移電容檢測結構包括：檢測電容和移動塊(5)；

所述驅動電壓模塊產生用于位移電容檢測的正負驅動載波且分別加載在所述檢測電容上；

所述電荷放大器包括：反饋電容(6)、反饋電阻(7)和運算放大器(8)，所述運算放大器(8)的正向輸入端接地，所述運算放大器(8)的反向輸入端連接至所述反饋電容(6)的一端，所述運算放大器(8)的反向輸入端還通過所述反饋電阻(7)連接至所述運算放大器(8)的輸出端，所述反饋電容(6)的另一端連接至所述運算放大器(8)的輸出端，所述電荷放大器用于將微小位移引起的差分電容變化與反饋電容作比并轉化為電壓信號；當對外界位移進行檢測時，檢測方向上的位移使檢測電容的正對面積發生改變，從而使檢測電容的大小發生變化，通過對由于面積變化產生的電容變化進行檢測，實現位移檢測的目的，所述反饋電容以動極板和定極板的形式設置在所述移動塊(5)上，且在量程范圍內運動時始終保持極板的正對面積不變。

2.如權利要求1所述的檢測裝置，其特征在于，所述變面積式位移電容檢測結構還包括：外框架，所述檢測電容固定在所述外框架上。

3.如權利要求2所述的檢測裝置，其特征在于，所述反饋電容中定極板設置在所述外框架上，所述反饋電容中動極板設置在所述移動塊(5)上，且在初始位置時所述反饋電容中動極板與定極板處于同一條中垂線上。

4.如權利要求1所述的檢測裝置，其特征在于，所述反饋電容中定極板的長度大于動極板的長度。

5.如權利要求2所述的檢測裝置，其特征在于，所述移動塊(5)與所述外框架連接。

6.如權利要求5所述的檢測裝置，其特征在于，所述移動塊(5)與所述外框架之間通過彈簧或滑動桿連接。

7.如權利要求1-6任一項所述的檢測裝置，其特征在于，所述檢測電容包括：第一定極板、第二定極板和動極板(4)；

所述第一定極板、第二定極板以平行且交錯的等間距陣列形式設置，所述動極板(4)設置在移動塊上，且與所述第一定極板、所述第二定極板成對稱的錯位狀排布，所述動極板(4)與所述第一定極板組成第一電容，所述動極板(4)與所述第二定極板組成第二電容，所述第一電容和所述第二電容構成差分電容。

8.一種加速度計，其特征在于，包括：機械表頭部分和電路部分；機械表頭部分的電容檢測為權利要求1所述的變面積式位移電容的檢測裝置；當加速度計的敏感軸方向感受到外界加速度a時，內部的檢驗質量塊與外框架產生相對位移x，使得動定極板的正對面積發生改變，引起電容的變化ΔC，通過對變化電容ΔC的測量實現對加速度的測量，將差分電容信號放大的過程中，電荷放大器將差分電容與反饋電容作比，將其中對電容檢測有影響的間距因素消去，降低了非敏感軸方向的加速度對電容檢測的影響，提高加速度檢測的精度與交叉抑制比。

9.如權利要求8所述的加速度計，其特征在于，所述電路部分采用調制解調技術將想要的信號調制在高頻載波附近，利用帶通濾波將低頻噪聲和其他高頻噪聲濾去，再通過解調技術將想要的信號解調出來，有效避免低頻噪聲和高頻噪聲帶來的影響，提高信噪比。