集成微电容式传感器检测电路设计与研究
电容式微位移传感器的结构及其应用研究
电容式微位移传感器的结构及其应⽤研究电容式微位移传感器的结构及其应⽤研究 0. 摘要主要介绍了电容式位移传感器的原理、测量电路和在实际⽣活中的应⽤，主要是变间隙式电容传感器，采⽤电容运算放⼤器检测电路，并设计了⼀种改进型的检测电路，详细介绍了⼀种JDC 电容测微仪的组成及改进。
1. 引⾔电容式位移传感器具有精度⾼，结构简单，功耗低，成本低等典型特点，在现代化设备和制造系统⾃动化控制中电容式传感器运⽤得越来越多。
电容式位移传感器的设计关键是研制信号调整电路，把所测位移的变化量准确地转换成电压变化量。
运算放⼤器检测法的输出电压变化量于被测位移变化量成正⽐，从原理上解决了变间隙式电容位移传感器输出特性的⾮线性问题。
2. 变间隙电容位移传感器的原理如图1所⽰，对于平⾏板电容器，当不考虑边缘效应时，器电容为 d s c /ε=（1）式中：ε为介质的介电常数；s 为极板⾯积；d 为极板距离。
在电容上施加⼀个周期为f 的交流电压时，电容的电抗为fCπ21x c = (2) fS d πε2x c =(3) 电容上的电压和电流的关系为U=I ·x c （4） U=I ·)2/(fS d πε（5）当保持电流I 恒定时，两极板距离越⼤，电抗就越⼤，电压随之增⼤，其变化与距离成线性关系。
3. 测量电路电容式位移传感器的运算放⼤器检测法原理如图2所⽰。
电容传感器的侧头和被测物体构成传感器电容C x 的2个极板，C ref 为参考电容。
等效杂散电容C s 分布在传感器电容的两端，电容传感器采⽤等位环技术和驱动电缆技术，C s 降低到较⼩。
运算放⼤器A 的输⼊阻抗很⾼，增益很⼤，由于运算放⼤器A 的反向输⼊端虚地，杂散电容C s两端相当于接地，对电路影响图2 电容运算放⼤器检测原理很⼩。
U in 为激励源电压，由电路原理，有：dx SC U U ref in out ε-=（6）可知，输出电压U out 与动极板的位移x d 成线性关系，从原理上解决了变间隙式电容式位移传感器输出特性的⾮线性问题。
集成差分电容式MEMS微型电场传感器设计与研制
集成差分电容式MEMS微型电场传感器设计与研制
黄国平;陈锦荣;王跃强;廖峰
【期刊名称】《电子器件》
【年(卷),期】2024(47)1
【摘要】在继电保护实际运行中,屏柜内部一些隐性故障将造成压板投退失效,严重威胁着电网的安全可靠运行。
为了能够可靠、有效地监测出口压板的带电状态或电气导通性,设计了一种SOI差分电容式MEMS电场传感器。
所设计的传感器以微机械元件物理设计为基础,构造出可靠的运行结构,并且依靠一个低噪声、高动态范围的接口IC来完成操作。
所设计的接口集成电路在应对脉冲式的间歇性操作的同时,组织互补设备阵列以感应各种不同的测量信号。
通过COMSOL Multiphysics 仿真实验可以看出,所设计的传感器能够很好地满足压板状态监测的需求。
【总页数】5页(P79-83)
【作者】黄国平;陈锦荣;王跃强;廖峰
【作者单位】广东电网有限责任公司佛山供电局
【正文语种】中文
【中图分类】TP212
【相关文献】
1.基于MEMS技术微型静电场传感器系统设计与研制
2.基于MEMS技术微型静电场传感器系统设计与研制
3.Mouser备货Murata微型ZPA系列电容式MEMS
压力传感器4.基于MEMS技术的微型电场传感器设计与仿真5.单片集成MEMS 电容式压力传感器接口电路设计
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北京航空航天大学科技成果——一种测量微小差分电容的检测电路
北京航空航天大学科技成果——一种测量微小差分电容的检测电路成果简介随着微机电系统（MEMS）技术的发展，微纳米尺寸的传感器在医疗器械、安防探测、惯性器件、流体特性测量等领域中得到了广泛的应用。
由于MEMS传感器尺寸的缘故，这类传感器输出的信号极为微弱。
典型的电容式MEMS传感器输出信号为10-15fF量级。
当前限制微传感器发展和应用的技术瓶颈是信号检测精度和稳定度。
基于电容敏感机理的传感器以其高灵敏度、良好的温度特性和低功耗等优点，在高性能MEMS传感器中应用将非常广泛。
为提高MEMS传感器的输出线性度，抑制共模噪声，敏感电容大多采用差分电容的形式。
现有的微小差分电容检测方法主要有两种：电容-模拟电压转换和电容充放电频率检测。
第一种方法抗干扰能力差；同时该方法的检测电路复杂，检测灵敏度受元器件精度影响大，批量生产时性能的一致性很难控制。
第二种方法充放电过程引入的干扰很难克服，并且充放电的转换过程由晶体管控制，状态切换的瞬间会存在电荷注入和电荷馈通效应，严重影响检测精度；同时，由于电容充放电过程的非线性特性，使得输出信号的频率与待测电容的大小呈现严重的非线性，需要进行非线性校正。
上述两种检测方法均不适合高精度电容检测领域。
为满足高精度检测的需要，需要设计一种高分辨率，高线性度，抗干扰能力强的检测方法。
本项目研发出一种测量微小差分电容的检测电路，包括选频电路、锁相环跟踪电路、逻辑门电路和低通滤波电路；其中，选频电路和锁相环跟踪电路组成谐振单元，该谐振单元的谐振频率由待测差分电容的大小决定。
由差分电容构成的两组谐振单元在后端逻辑门电路和低通滤波电路的作用下可以实现正比于差分电容大小的频率输出。
本发明检测精度和输出线性度高，温漂小，抗干扰能力强；电路结构简单，便于工程化和集成电路制作。
该技术广泛适用于医疗器械、安防探测、惯性器件、流体特性测量领域中基于微小差分电容敏感机理的测量。
一种新型电容式位移传感器电路设计
一种新型电容式位移传感器电路设计随着科技的不断进步，电容式位移传感器正被越来越广泛地应用于各种领域，如机械制造、汽车工业、医疗器械等。
本文将介绍一种新型的电容式位移传感器电路设计。
在传统的电容式位移传感器电路中，通常采用了电容变化量与位移之间的线性关系来实现位移测量。
然而，线性关系往往无法完全精确，且传感器精度受温度、湿度等环境因素的影响较大。
为了提高传感器的精度和稳定性，我们设计了一种新型的电容式位移传感器电路。
该电路采用了微处理器和电容变化量的比较器，通过对电容变化量的实时测量和分析，实现对位移的准确测量。
该电路的设计如下：1.传感器结构：传感器由两个金属片组成，分别固定在测量物体和静态基座上。
当测量物体发生位移时，测量物体金属片与静态基座金属片之间的电容值发生变化。
2.接口电路：传感器的金属片与电容检测电路相连接，形成一个电容。
3.电容检测电路：该电路由微处理器和电容变化量的比较器组成。
微处理器用于对电容变化量的实时测量和分析，电容变化量的比较器用于判断位移的正负，并输出相应的信号。
4.微处理器：微处理器是电路的核心部分，负责对电容变化量的测量和分析。
它通过检测电容值的变化来确定位移的大小，并将结果输出给用户。
5.电容变化量的比较器：该比较器用于判断位移的正负，并输出相应的信号。
当位移为正时，比较器输出高电平；当位移为负时，比较器输出低电平。
6.供电电路：为了保证电路的正常工作，需要为电路提供稳定的电源。
7.输出接口：通过输出端口将测量结果传输给用户，用户可以根据测量结果做出相应的操作。
通过该新型的电容式位移传感器电路设计，我们可以大大提高传感器的精度和稳定性。
该电路具有较高的测量精度和抗干扰能力，能够准确测量位移并输出相应的信号。
同时，该电路具有较低的功耗和小尺寸，适用于各种场合的位移测量。
总之，本文介绍的新型电容式位移传感器电路设计，通过引入微处理器和电容变化量的比较器，实现了对位移的准确测量。
一种微电容式传感器检测电路的分析与改进
Ａｎａ ｙ ｉ ｎｄ Ｉ ｐｒ ｖ ｍ ｅ ｆａ Ｉ ｅ ｆ ｃ ｒ ｕ ｔｏ ｐ ｃｔｖ ｎｓ ｒ ｌｓｓａ ｍ ｏ ｅ ｎｔｏ ｎ ｎｔｒ ａ ｅＣｉｃ ｉ ｆＣａ ａ ｉｉｅＳｅ ｏ ｓ
ＷＡＮＧ Ｂ ｎ Ｈ Ｕ ｉ ， ＡＮＧ Ｘｉｏｄ ｎ ＱＩ Ｍ ｉｇ， Ｕ ａ — ｏ ｇ， Ｎ ｎ Ｈ ＡＮＧ Ｑｉｇ ａ ｎ —ｎ
口电路 ， 于施 密特触 发器构建 ， 基 实现敏感 电容值 以及参考电容值与频率值 的转 换 ， 通过对两频 率求差来抑 制各种共模 干扰。 对样片进行 了测试 ， 出频 率与理论值有较大 的偏 差 。通 过分析 ， 出了测试 结果发 生偏差 的原因 。最后 ， 输 给 给该电路设 计 了 启动 电路 ， 改进 了 Ｃ Ｓ开关控制 电路 ， ＭＯ 重新对 电路 的结构进行 了设计 ， 实现 了与实验室新一代传感器 的集成 。
对检 测 电 路 设 计 是 一 个 挑 战 。 目前 ， 际 上 常 用 国 的是 利 用 电 荷 转 移 原 理 的 开 关 电容 电 路 。但 是 ， 开 关 电容 电路 组 成 的 测 量 电 路 一 般 结 构 复 杂 ， 对 工艺 精 度要 求 高 。另 一 种 常 用 的方 法 利 用 敏 感 电 容构 成 振 荡 电 路 ， 荡 频 率 取 决 于 电 容 值 ［ 。通 振 ４ ］ 过一 个 数 字 计 数 器 测 得 输 出频 率 ， 求 得 敏 感 电 可 容值 ， 而 反 映 待 测 物 理 量 的变 化 。本 文 介 绍 的 进 电路 正 是 基 于这 种 原 理 。 为 了避 免输 出频 率 受 电 源 电压 、 温度 变 化 和 工 艺 波 动 的影 响 ， 计 了一 种 设 求 两个 频 率 之 差 的 电 路［ 引。其 模 块 示 意 图 如 图 ｌ 所 示 。作 者 对 其 流 水 芯 片 进 行 了测 试 和 分 析 ， 找 出 了测 试 结 果 不 理 想 的 原 因 ， 过 结 构 和 参 数 的 通 重 新 设 计 ， 善 了接 口电路 各 方 面 的特 性 。 改
《新型MEMS电容式加速度传感器检测电路的设计与研究》国家自然基金申请书
国家自然科学基金申请书( 2 0 1 4 版)资助类别：面上项目亚类说明：附注说明：项目名称：新型MEMS电容式加速度传感器检测电路的设计与研究申请人：电话依托单位：中北大学通讯地址：山西省太原市学院路3号邮政编码：单位电话电子邮箱：申报日期：2014年5月23日国家自然科学基金委员会项目组主要参与者（注: 项目组主要参与者不包括项目申请人）说明: 高级、中级、初级、博士后、博士生、硕士生人员数由申请人负责填报（含申请人），总人数由各分项自动加和产生。
经费申请表（金额单位：万元）申请者在撰写报告正文时，请遵照以下要求：1、请先选定"项目基本信息"中的"资助类别"，再填写报告正文；2、在撰写过程中，不得删除系统已生成的撰写提纲（如误删可点击“查看报告正文撰写提纲”按钮，通过"复制/粘贴"恢复）；3、请将每部分内容填写在提纲下留出的空白区域处；4、对于正文中出现的各类图形、图表、公式、化学分子式等请先转换成JPG格式图片，再粘贴到申请书正文相应位置；5、本要求将作为申请书正文撰写是否规范的评判依据，请遵照要求填写。
报告正文（一）立项依据与研究内容1．项目的立项依据1.1项目的研究目的、意义以及研究现状制造业是国家工业发展的基石,在保证经济建设、教育进步、科技发展及国家安全中都有着重要的战略地位，《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020)》以及863计划战略目标均明确地将先进制造技术列为重点攻关领域。
精密位移检测技术与仪器作为制造业中的基础技术与部件，决定了整个制造业的制造精度,可以说是基袖中的基础,其重要性不言而喻,制造业想要腾飞，精密位移检测技术势必需先行一步随着先进制造技术的不断发展与进步，尤其在批量工业生产应用中的不断增加，现代精密位移检测技术的特点发生了深刻变化：在保证检测的高精度、高分辨率的同时,对于大行程、多自由度、小体积、高可靠性、低成本的要求也逐渐增强。
基于ASIC芯片的微小电容测量电路研究
380
计量学报
2007 年 10 月
(1) 或式 (2) 即可算出相应的电容差ΔC。若使能数 字输出 ,ASIC 启动内部的模数转换器 (ADC) ,将 Vout 转换成 12 位并行数字输出值 Dout 由 D0 ～D11 管脚输 出 。通过上位机读取该数字值 ,由式 (3) 和式 (4) 可 计算出对应的模拟输出电压值 Vout 和电容差值ΔC 。
高 MR 低
复位 正常工作
维持高电平指定时间 ,ASIC 复位 默认
2. 2 ASIC 的输出 (1) 模拟信号输出模式 : 偏置调节模式
VOUT
=
VR 2
+
V R1
C1
- V R2 C0
C2
(1)
非偏置调节模式
VOUT
=
VR 2
1 2
+
C1 - C2 C0
(2)
(2) 数字信号输出模式 :
DOUT
关键词 : 计量学 ;微小电容 ;电容式传感器 中图分类号 : TB971 文献标识码 : A 文章编号 : 100021158 (2007) 0420379204
Ultra2small Cap acitance Sensing Circuit Ba sed o n a Piece of ASIC
范围除两个内置选项外 ,还可在 CEXTA 和 CEXTB
两管脚间串联外部电容来扩展 ,外部电容最大
40 pF。通过控制 MB0 和 MB1 管脚的电平即可选择测
量范围 ,具体如表 2 。
表 2 ASIC 测量范围
pF
MB0 MB1
测量范围
低低
±0. 32
(内置)
电容传感器测量位移电路仿真设计及原理
摘要传感器是能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。
电容式传感器就是把被测的机械量，如位移、压力等转换为电容量变化的传感器。
它的敏感部分就是具有可变参数的电容器。
其最常用的形式是由两个平行电极组成、极间以空气为介质的电容器。
本文设计介绍了一种电容式传感器测量位移的设计结构及其工作原理。
关键字：电容式传感器，平行电极，位移目录摘要。
1 引言。
3 传感器转换电路仿真调试及原理分析。
3 1．同相比例放大电路2.二阶低通滤波器电路电容式传感器测量电路设计及分析。
5 误差分析。
8 学习心得。
8参考文献资料。
9引言传感器是科学仪器、自动控制系统中信息获取的首要环节和关键技术，是先进国家优先发展的重要基础性技术。
传感器与通信技术和计算机技术构成了信息技术的三大支柱。
传感器是能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。
随着现代科学技术的迅猛发展，非电物理量的测量与控制技术已越来越广泛地应用于航天、交通运输、机械制造、自动检测与计量等技术领域，而且也正在逐步引入人们的日常生活中。
70年代末以来，随着集成电路技术的发展,出现了与微型测量仪表封装在一起的电容式传感器。
这种新型的传感器能使分布电容的影响大为减小，使其固有的缺点得到克服。
电容式传感器是一种用途极广，很有发展潜力的传感器。
典型的电容式传感器由上下电极、绝缘体和衬底构成。
当薄膜受压力作用时，薄膜会发生一定的变形，因此，上下电极之间的距离发生一定的变化，从而使电容发生变化。
但电容式压力传感器的电容与上下电极之间的距离的关系是非线性关系，因此，要用具有补偿功能的测量电路对输出电容进行非线性补偿。
传感器转换电路仿真调试及原理分析1．同相比例放大电路同相输入放大电路如图1所示，信号电压通过电阻RS加到运放的同相输入端，输出电压vo通过电阻R1和Rf反馈到运放的反相输入端，构成电压串联负反馈放大电路。
根据虚短、虚断的概念有vN=vP=vS，i1=if于是求得所以该电路实现同相比例运算。
一种新型电容式位移传感器电路设计
一种新型电容式位移传感器电路设计随着科技的不断发展，传感器技术也得到了越来越广泛的应用。
在各种工业领域中，传感器的应用越来越普遍，特别是在机械制造领域中，传感器的应用已成为一种趋势。
电容式位移传感器是一种常用的传感器，它可以测量物体的位置、形状和大小等参数。
本文将介绍一种新型电容式位移传感器电路设计。
一、电容式位移传感器原理电容式位移传感器是利用电容的变化来测量物体的位移的一种传感器。
其原理是：当两个电极之间有介质时，这两个电极之间就会存在一个电容。
当介质发生位移时，电容的值也会随之变化。
因此，通过测量电容的变化，就可以确定物体的位移。
二、传统电容式位移传感器电路设计传统的电容式位移传感器电路设计通常采用的是交流电桥式电路。
其原理是：将传感器的两个电极分别接入到一个交流电桥的两个分支中，另外两个分支分别接入两个已知电容。
当传感器的电容值发生变化时，交流电桥的平衡状态就会被打破，从而产生一个交流电压信号。
这个信号可以通过放大电路进行放大，然后再进行后续的处理和分析。
但是，传统的交流电桥式电路存在一些问题。
首先，由于交流电桥式电路需要使用交流电源，因此其稳定性和可靠性较差。
其次，交流电桥式电路的灵敏度较低，需要进行较大的放大倍数才能达到较高的测量精度。
这就会导致电路的噪声和干扰较大，影响测量结果的准确性。
三、新型电容式位移传感器电路设计为了解决传统电容式位移传感器电路设计存在的问题，本文提出了一种新型的电容式位移传感器电路设计。
该电路采用的是直流电桥式电路。
其原理是：将传感器的两个电极分别接入到一个直流电桥的两个分支中，另外两个分支分别接入两个已知电阻。
当传感器的电容值发生变化时，直流电桥的平衡状态就会被打破，从而产生一个直流电压信号。
这个信号可以通过放大电路进行放大，然后再进行后续的处理和分析。
与传统的交流电桥式电路相比，新型的直流电桥式电路具有以下优点：1. 稳定性和可靠性较高。
由于直流电桥式电路使用的是直流电源，因此其稳定性和可靠性较高。
一种新型电容式位移传感器电路设计
智能仪表与传感器计算机测量与控制.2010.18(7) Computer Measurement &C ontrol#1701#收稿日期:2009-12-11; 修回日期:2010-01-16。
作者简介:王晓立(1981-),男,湖南邵阳人,硕士研究生,主要从事故障诊断原理及其应用方向的研究。
唐德尧(1944-),男,湖南岳阳人,研究员,主要从事故障诊断与安全工程方向的研究。
朱石砂(1954-),男,湖南湘潭人,教授,主要从事流体传动及控制,智能材料的机理、应用方向的研究。
文章编号:1671-4598(2010)07-1701-02 中图分类号:T P21219文献标识码:A一种新型电容式位移传感器电路设计王晓立,唐德尧,朱石砂(湘潭大学机械工程学院,湖南湘潭 411105)摘要:针对电容式位移传感器检测电路复杂、输出非线性和只适合微小位移测量等问题,设计了一种基于虚部法电容检测原理的电容式位移传感器;该传感器检测电路采用三角波作为激励,作用于虚部法电容测量电路,得到与被测电容大小成正比,即与位移大小成反比的信号;并运用电容补偿技术,消除寄生电容的影响;与传统的电容式位移传感器相比,该传感器具有良好的线性度,抗干扰性强,相同直径的传感器探头,其测量范围更远。
关键词:电容;位移;传感器;电容补偿A New Design of Capacitive Displacement Sensor Measuring CircuitWang Xiaoli,T ang Deyao,Zhu Shisha(Inst.o f mechanical eng ineer ing,X iang tan U niv,Xiangtan 411105,China)Abstract:As meas uring circuit of Capacitive displacemen t sen sor is complexity,output nonlinearity,on ly suitable for small dis placem ent m easurement and so on,designed a n ovel capacitive dis placem ent sensor b as ed on the principle of capacitan ce measur ed by imagin ary part m ethod.Th e s ensor uses trian gular w ave as the stimulu s,acting on the circuit of capacitance measu red by imagin ary part method,then signal is got,w hich is proportional to the capacitance,inversely proportional to displacemen t.And apply capacitive com pens ation techniqu e to elim-i nate paras itic capacitance effects.C om pare w ith traditional capacitive displacemen t sensors ,it has good linearity,immun ity to interference.An d w ith the same diameter,it can meas ure longer distan ces.Key words :capacitance;dis placem ent;sen sor;capacitive com pens ation0 引言电容式位移传感器由于体积小,电容量只有几pF 到几百pF ,甚至pF 以下,故传感器输出信号比较微弱,制约位移的检测范围。
用于电容传感器信号转换的集成电路CAV424
采用 2 个固定的标准电容器来模拟电容传感器 , 所测得的 CAV424 的温度特性曲线如图 5 所示 , 该温 度特性曲线已包含了所有外围的元器件的温度特性 。
图7 电容信号的数字化修正
31213 电容信号的数字化修正
由于 CAV424 本身只能将电容式信号变换成电 压信号 ,对电容式信号和电路本身所带来的非线性或 温度漂移无法进行修正 , 如图 1 和图 5 所示 。这种非 线性误差和温度漂移要修正到一定的精度 , 如果没有 数字电路的帮助 , 则是相当困难的 。图 6 是一种数字 传感器信号处理系统 ( DSSP[ 3 ] ) ,它将模拟传感器信号 通过 A/ D 转换电路送入微处理器 ,经微处理器加工处
图6 工业用二线制 4～20 mA 输出
(1) CAV424 的输出信号是具有较大动态范围的
差分信号达Δ V D IFF = 2. 8 V . 许多微处理器或 A/ D 转 换电 路 都 带 有 差 分 模 拟 量 输 入 端 , 可 以 直 接 与 CAV424 相连 。 (2) CAV424 的输出信号与工作电压是成比例变 化的 ,因此该种输出方式特别适合汽车控制系统的要 求 。比如电容式压力传感器和用于车厢内部湿度测量
图 4 积分器电压输出
电容式积分器的电流 I CX 是由外接电阻 R CX 和参 考电压 V M 来确定 :
I CX = VM R CX
电容 C X 充电至最大值 V CX ,它由下式给出 :
V CX = I CX
2 ・f OSC ・( C X + C X ,PAR , IN T + C X ,PAR , EXT)
+ V CLAMP
2 个电容 C X1 和 C X2 的充电电压振幅之差并于参 考电压 V M 一起形成差分电压 V CX ,D IFF ,
电容式传感器的检测方法及测试原理
电容式传感器的检测方法及测试原理电容式传感器一般是将被测量的变化量转换为电容量的变化。
目前，基于这种原理的各种类型的传感器已在测量加速度、液位、几何孔径等方面得到了广泛的应用。
但以电容为变化量的传感器（尤其是MEMS传感器），其电容变化范同往往只有几个pF，甚至几个fF。
这便对电容检测的精度提出了很高的要求，尤其是在传感器的研发过程中，往往需要极高精度的电容检测设备对传感器进行测试与调校。
但是一直以来国内外都缺乏能够对微小电容进行实时检测的专用仪器，普遍的做法是针对所研发的传感器自行设计、制做专门的电容检测电路，这无疑增加了传感器设计的难度与工作量。
针对这一问题，我们设计了通用的电容式传感器检测系统。
该系统能够对微小电容进行实时检测，并可以通过上位机实现实时显示、存储等功能。
1 总体设计电容式传感器的检测方法主要有：设计专用ASIC芯片；使用分立元件通过电容桥、频率测量等原理实现测量；使用通用电容检测芯片将电容转换为电压或其他量等。
从技术难度、测量精度等多方面考虑，本系统采用集成电容检测芯片来完成对电容式传感器的检测。
系统结构框图如图1所示。
电容检测芯片选用Irvine Sensor公司的MS3110。
MS3110将电容量转换为电压量输出（量程为0～10 pF）。
单片机MSP430F149集成的12位A／D转换器对输出电压进行采样，并通过I／O端口对MS3110内部寄存器进行设置。
数据经采样后通过串口传送到上位机进行处理、实时显示、存储等。
上位机由普通微机构成。
2 系统硬件设计2．1 MS3110简介及寄存器设置MS3110是Irvine Sensor公司生产的具有极低噪声的通用电容检测芯片。
它采用CMOS工艺，工作电压为+5 V，测量灵敏度为，集成的补偿电容等参数均可以通过寄存器控制。
其基本测量原理为：对被测电容与参考电容同时以相反时序充放电，通过电流积分、低通滤波、放大等将被测电容与参考电容差值转换为电压输出。
CV集成电容型湿度传感器接口电路设计的开题报告
CV集成电容型湿度传感器接口电路设计的开题报告一、选题背景CV（capacitive variation）集成电容型湿度传感器是一种实现空气相对湿度（RH）测量的重要装置，其原理是通过电容的变化来反映环境中水分含量的变化。
由于其具有灵敏度高、精度高、稳定性好等优点，被广泛应用于空气质量监测、气象学、农业、医学等领域。
本课题的研究目的是设计一种基于CV集成电容型湿度传感器的接口电路，以满足其在实际应用中对信号放大、滤波、处理等的需求。
二、选题意义随着科技的发展和人类对环境的关注度的提高，空气质量、室内环境等问题越来越受到人们的关注。
而CV集成电容型湿度传感器作为一种非常有效的检测手段，其在环境监测领域的应用前景非常广泛。
因此，设计一种高精度、稳定性好的接口电路对于CV集成电容型湿度传感器的应用具有重要的意义。
三、研究内容和研究方法本课题主要研究内容是设计一种基于CV集成电容型湿度传感器的接口电路，其具有信号放大、滤波、处理等功能。
主要研究方法包括电路原理分析、模拟仿真、实际电路设计和测试等。
四、研究方案根据选题背景和研究目的，本课题的主要研究方案包括以下几个步骤：（1）CV集成电容型湿度传感器的电学特性分析和原理研究。
（2）选取适合传感器的信号放大、滤波、处理等电路模块，根据电学特性特点进行电路原理设计。
（3）通过电路模拟仿真进行电路优化。
（4）进行电路 PCB 设计，并进行实际电路测试和性能评估。
（5）根据实际测试结果对电路进行优化，完善电路设计。
五、预期成果和意义本课题预期可以设计出一种基于CV集成电容型湿度传感器的接口电路，其具有高精度、稳定性好、低功耗等优点，在湿度检测方面具有重要的应用价值。
同时，该电路设计对于电路设计的相关理论研究和实际应用也具有一定的参考意义，有助于推进传感器技术的发展。
电容式传感器电路设计与应用研究
电容式传感器电路设计与应用研究引言电容式传感器是一种常见的传感器类型，广泛应用于工业控制、汽车电子、机器人技术及医疗设备等领域。
本文将探讨电容式传感器的基本原理、电路设计要点以及应用研究。
第一部分：电容式传感器原理电容式传感器基于电容的变化来检测环境的物理量。
其工作原理可以分为两种类型：绝对式和差动式。
绝对式电容式传感器是通过测量电极与被测介质之间的电容变化来检测物理量。
当被测介质的属性改变时，电极与被测介质之间的电容值也会发生变化。
通过测量电容的变化，可以获得被测物理量的值。
差动式电容式传感器是通过测量两个电容之间的差值来检测物理量。
这种传感器通常有两个电极，一个作为参考电极，一个作为测量电极。
当被测介质的属性改变时，测量电极与参考电极之间的电容差值也会发生变化。
通过测量电容差值的变化，可以获得被测物理量的值。
第二部分：电容式传感器电路设计要点1. 信号调理电路：电容式传感器输出的信号较小，通常需要进行信号调理以提高信噪比和准确度。
常见的信号调理电路包括放大器、滤波器和采样电路等。
2. 高灵敏度电路设计：为了提高电容式传感器的灵敏度，可以采用电荷放大器等电路来放大传感器的输出信号。
电荷放大器可以将压差转换为电荷量，并通过放大电荷量来提高灵敏度。
3. 考虑温度的影响：温度会对电容式传感器的工作稳定性和精度产生影响。
因此，在电路设计中需要考虑温度的影响，并采取相应的补偿措施，如温度传感器的使用和温度补偿电路的设计等。
4. 噪声抑制：由于电容式传感器输出信号较小，容易受到噪声的影响。
为了提高信噪比，可以采用差分放大器、滤波器和屏蔽措施等来抑制噪声的干扰。
第三部分：电容式传感器应用研究1. 工业控制：电容式传感器可应用于流量计、压力传感器等工业控制设备中。
通过测量介质与电极之间的电容变化，可以实现对流体流量和压力的监测与控制。
2. 汽车电子：电容式传感器在汽车电子领域有广泛的应用。
例如，用于汽车空气悬挂系统的空气压力传感器和用于车辆碰撞检测的碰撞传感器等。
电容式传感器测量电路设计
电容式传感器测量电路设计
王松林;鲁高奇
【期刊名称】《电子质量》
【年(卷),期】2011(000)001
【摘要】为适应多种电容式传感器的测量需求,设计一种基于单片机的电容测量电路,采用电容充放电方法,以高速单片机精确计时充电时间,根据电路参数计算电容容值.电路应用灵活,可根据电容大小调整电路参数,测量范围较大.
【总页数】3页(P29-30,36)
【作者】王松林;鲁高奇
【作者单位】洛阳师范学院,河南,洛阳,471022;洛阳师范学院,河南,洛阳,471022【正文语种】中文
【中图分类】TP212.9
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电容式传感器测量电路设计
量， 当开 关 Ｓ闭 合 后 ， 电源 为 电 容充 电 ， 电容 两端 的 电压 为 ［ ４ １ ：
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四种流行 的电容测量方法 ， 分别是基于谐振 测量 法 、 基于 自激
振 荡测 量 法 、 于 交 流 测 量 法 和 直 流 充 放 电 测量 法… 基 。针 对 不 同 范 围 电容 值 ， 以选 择 不 同 的 电 路 以适 应 多 种 需 求 。 微 小 可 对
速单片机 精确计 时充 电时间 ， 根据 电路参数 计算 电容 容值 。 电路 应用 嚣活 ， 可根据 电容 大， 调整 电路参 数 ， ｌ ｊ 、 擐 量范
围较大 。
关键 词 ： 电容式传 感器 ； 单片枧 ； 检测 电路
中 圈分 类 号 ：Ｖ １； Ｔ ２２９
由 咖
文献 标 识 码 ： Ａ
ｎ 产 品设 计 与 开 发
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电容 式传 感 器测 量 电路设 计
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王 松 林 ， 高 奇 （ 阳 师范 学 院 ， 南 洛 阳 ４ １２ ） 鲁 洛 河 ７ ０ ２
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摘 要 ： 集成电容式传感器的研究中， 微电容信号的检测电路是其研究的难点之一。设计一种微电容转换为电压的检测电
路， 由差分 式开关 电容 电路 、 反 相放 大电路 、 低通滤波电路 等组成 。基于 ０ ． １ ８ Ｉ ｘ ｍ Ｃ ＭＯ Ｓ 工艺和 Ｃ ａ ｄ ｅ ｎ ｃ ｅ Ｓ ｐ ｅ ｃ ｔ ｒ ｅ仿真器对 电路
进行仿真 ， 结果 表明所设计 的检测 电路能够消除失调电压 和偏 置 电压误 差 ， 减 少 电荷 注入 和时钟馈 通对其影 响 ， 有 效的实现
微 电容 检 测 。
关 键词 ： 电容式传感器； 检测电路； 电压信号； Ｃ Ｍ Ｏ Ｓ 工艺
中图分 类号 ： Ｔ Ｐ ２ １ ２
文献标 识码 ： Ａ
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文 章编号 ： １ ０ ０ ５ － ９ ４ ９ ０ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ２ － ０ ２ ３ ０ — ０ ５
第３ ６卷 第 ２期
２ ０ １ ３年 ４ 月
电 子 器 件
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Ｖｏ １ ． ３ ６ Ｎｏ ． ２ Ａｐ ｒ ． ２ ０１ ３
Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｏ ｎ ａ Ｍｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｃｉ ｒ ｃ ｕ ｉ ｔ ｆ ｏ ｒ Ｉ ｎ ｔ ｅ ｇ ｒ ａ ｔ ｅ ｄ Ｍｉ ｃ ｒ ｏ — Ｃａ ｐ ａ ｃ ｉ ｔ ｉ ｖ ｅ Ｓ ｅ ｎ ｓ ｏ ｒ ｓ
ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ５ — ９ ４ ９ ０ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ２ ． ０ ２ １
集成 微 电容 式传 感器 检测 电路 设计 与研 究 术
王 阳 ， 徐加欢 ， 陈军 宁 ， 刘高平
（ １ ． 浙江万里学院电信学院 ， 浙江 宁波 ３ １ ５ １ ０ ０ ； ２ ． 安徽大学 电子科学与技术 学院 ， 合肥 ２ ３ ０ ０ ３ ９ ）
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