[發明專利]一種電容溫度補償方法及裝置

有效

• 申請號: 202110994719.1
• 申請日: 2021-08-27
• 公開（公告）號: CN113741582B
• 公開（公告）日: 2022-07-15
• 發明（設計）人: 李朝陽;湯建軍;亓信同;孫彬;朱瑞;杜文武
• 申請（專利權）人: 安徽創譜儀器科技有限公司
• 主分類號: G05D23/20
• 分類號: G05D23/20;G01R27/26
• 代理公司: 北京知聯天下知識產權代理事務所(普通合伙) 11594
• 代理人: 史光偉;張迎新

本發明提供了一種電容溫度補償方法及裝置，所述補償方法包括有：在溫度變化的環境中，測量出該環境的測量溫度以及被測電容的測量電容值；根據測量溫度和測量電容值，計算測量溫度與標準溫度之間的溫差，以及測量電容值與標準電容值之間的電容差；根據溫差以及電容差，得到補償公式。所述裝置包括有：高低溫實驗箱，用于提供溫度變化的環境；測量電路，用于測量環境中的測量溫度以及被測電容的測量電容值；計算機，用于根據測量溫度和測量電容值，計算測量溫度與標準溫度之間的溫差，以及測量電容值與標準電容值之間的電容差，并根據溫差以及電容差，得到補償公式。本發明提供的一種電容溫度補償方法，有效地實現對電容進行溫度補償。

技術領域

本發明屬于溫度補償技術領域，特別涉及一種電容溫度補償方法及裝置。

背景技術

在傳統的電容測量電路設計中，通常先將電容量轉換成電壓或電流等模擬量，再利用一個高位數的模數轉換器(analog to digital converter，ADC)將該模擬量轉換成數字信號，電路設計起來復雜，測量難以獲得很高的精度，并容易受到外界的干擾。而數字化電容測微技術已經成熟，一些高精度的電容測量芯片早已問世，如ADI公司的高分辨率電容數字轉換器(Capacitance digital converter，CDC)AD7747，其采用24位采樣方式，采樣線性度可達0.01％，具有一個雙線式I2C兼容的串行接口，通信方式簡單。

AD7747的有效電容檢測范圍為±8.192pF，內部功能框圖如圖1所示，(MUX)上有五個接口，分別為輸入電壓+(VIN+)、輸入電壓-(VIN-)、電容輸入+(CIN1+)、電容輸入-(CIN1-)以及容性輸入屏蔽(SHLD)；(MUX)連接有溫度傳感器(TEMP SENSOR)以及24位轉換器(24-BITΣ-ΔGENERATOR)，(MUX)接收電容數模轉換器1以及電容數模轉換器2與傳輸的信號，24位轉換器接收時鐘發生器的信號，24位轉換器可傳輸信號給數字濾波器(DIGITALFILTER)，24位轉換器可接收參考電壓(VOLTAGE REFERENCE)的信號，數字濾波器可傳輸信號給I2C串行接口(I²C SERIAL INTERFACE)；I2C串行接口連接有三個接口，分別為串行數據線(SDA)以及串行數據線時鐘線(SCL)，其中該I2C串行接口是雙線式I2C兼容的串行接口；AD7747上還有控制邏輯校準(CONTROL LOGIC)，控制邏輯校準與邏輯輸出接口連接，AD7747上還有基準電壓+(REFIN+)以及基準電壓-(REFIN-)、激勵源(EXCITATION)以及電源(VDD)，基準電壓+(REFIN+)以及基準電壓-(REFIN-)傳輸信號給24位轉換器，激勵源傳輸信號給電容輸入+、電容輸入-以及容性輸入屏蔽這三個接口。

AD7747是利用開關電容技術構建電荷平衡電路來測量電容的，被測電容連接在電容輸入+接口和地之間，在一個轉換周期內，當通過激勵源施加一個方波激勵信號于被測電容上，24位轉換器連續采樣經過被測電容的電荷，后經數字濾波器處理和校正，最后處理器通過I2C串行接口將數據讀出。

但在針對小電容高精度的測量場景中，被測電容由于受環境溫度影響，會有一定變化，因此，只用AD7747測量被測電容時，難以測出被測電容的真實值。

因此，需要設計一種電容溫度補償方法及裝置。

發明內容

針對上述問題，本發明提供了一種電容溫度補償方法，所述補償方法包括有：

在溫度變化的環境中，測量出該環境的測量溫度以及被測電容的測量電容值；

根據測量溫度和測量電容值，計算測量溫度與標準溫度之間的溫差，以及測量電容值與標準電容值之間的電容差；

根據溫差以及電容差，得到補償公式。

進一步的，所述被測電容的測量電容值的測量方法包括有：

通過測量電路，測量出被測電容的測量電容值。