[發(fā)明專利]可自動補償寄生電容的電容測量電路及其使用方法和應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011297661.7
• 申請日: 2020-11-18
• 公開（公告）號: CN112666400B
• 公開（公告）日: 2023-06-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李運甲;竇偉滔
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號: G01R27/26
• 分類號: G01R27/26
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 安彥彥

本發(fā)明公開了一種可自動補償寄生電容的電容測量電路及其使用方法和應(yīng)用，所述電路，包括：可編程電容器Csubgt;T/subgt;的一端與參考電容Csubgt;0/subgt;的一端相連接；可編程電容器Csubgt;T/subgt;的另一端與儀表放大器的正向輸入端Vsubgt;I+/subgt;或反向輸入端Vsubgt;I?/subgt;相連接，參考電容Csubgt;0/subgt;的另一端與儀表放大器的反向輸入端Vsubgt;I?/subgt;或正向輸入端Vsubgt;I+/subgt;相連接；儀表放大器的輸出端經(jīng)調(diào)理電路與模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換芯片的輸入端相連接；模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換芯片的輸出端與單片機系統(tǒng)的輸入端相連接；單片機系統(tǒng)的輸出端與顯示器相連接；單片機系統(tǒng)的輸出端經(jīng)比例微分積分控制器與可編程電容器Csubgt;T/subgt;相連接。本發(fā)明的電路，能夠自動補償電容式傳感器內(nèi)部寄生電容對測量電路的影響，可精確測量微小電容的變化量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電氣工程、儀器科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種可自動補償寄生電容的電容測量電路及其使用方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

隨著電子工業(yè)的發(fā)展，電容式傳感器的應(yīng)用更加廣泛起來，如溫濕度傳感器、壓力傳感器等。這些傳感器是利用電容器原理，將其它物理量的變化轉(zhuǎn)化為電容的變化量；通過檢測傳感器的電容的變化量能夠反推出想要檢測的物理量的變化。因此，電容測量電路的精度會直接影響到傳感器的測量精度和靈敏度。

電容式傳感器在設(shè)計完成時就會有一個固有的電容量我們稱為寄生電容，相比本身固有的寄生電容其由于外界物理量變化而引起的電容變化量會小很多；也由于本身寄生電容的影響，其電容的變化量往往會被淹沒在測量系統(tǒng)的噪聲中而檢測不出來。交流法是當(dāng)下測量微小電容的常用方法，但是難以解決寄生電容對測量的影響。

綜上，亟需一種可自動補償寄生電容的交流法電容測量電路，來解決這一難題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種可自動補償寄生電容的電容測量電路及其使用方法和應(yīng)用，以解決現(xiàn)有方法無法自動補償傳感器的寄生電容這一技術(shù)問題。本發(fā)明的電路，能夠自動補償電容式傳感器內(nèi)部寄生電容對測量電路的影響，可精確測量微小電容的變化量。

為達到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

本發(fā)明的一種可自動補償寄生電容的電容測量電路，包括：可編程電容器C_T、參考電容C₀、儀表放大器、調(diào)理電路、模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換芯片、單片機系統(tǒng)、比例微分積分控制器和顯示器；

可編程電容器C_T的一端與參考電容C₀的一端相連接，用于輸入激勵信號；可編程電容器C_T的另一端與儀表放大器的正向輸入端V_I+或反向輸入端V_I-相連接，參考電容C₀的另一端與儀表放大器的反向輸入端V_I-或正向輸入端V_I+相連接；其中，可編程電容器C_T用于并聯(lián)被測電容C_x；

儀表放大器的輸出端經(jīng)調(diào)理電路與模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換芯片的輸入端相連接；其中，所述調(diào)理電路用于將接收的電容信號轉(zhuǎn)換為直流電壓信號輸出；所述模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換芯片用于將接收的直流電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號進行輸出；

模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換芯片的輸出端與單片機系統(tǒng)的輸入端相連接；單片機系統(tǒng)的輸出端與顯示器相連接；單片機系統(tǒng)的輸出端經(jīng)比例微分積分控制器與可編程電容器C_T相連接；其中，所述單片機系統(tǒng)用于根據(jù)接收的數(shù)字信號進行計算并輸出被測電容的容值。

本發(fā)明的進一步改進在于，還包括：信號發(fā)生芯片，用于發(fā)出作為激勵信號的交流信號。

本發(fā)明的進一步改進在于，還包括：第一放大器，用于增大激勵信號。

本發(fā)明的進一步改進在于，所述調(diào)理電路包括：