一种参比电容传感器接口电路设计及性能评估

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ＸＩＮＧＷｅｎ — ｑｉ．ＨＵＨｏｎｇ — ｌｉ，ＹＡＮＪｉｅ — ｂｉｎｇ
（ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＩｎｓｕｌａｔｉｏｎａｎｄＰｏｗｅｒＥｑｕｉｐｍｅｎｔ，Ｘｉ ’ ａｎＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ ’ ａｎ７１００４９，Ｃｈｉｎａ）
０．３２％，可以在气固两相流相浓度测量中应用。

关键词：电容传感器；张弛振荡电路；气固两相流；标定
中图分类号：ＴＭ９３４．２３文献标识码：Ａ文章编号：１００２—１８４１（２０１３）０７— ０００５— ０４
ＤｅｓｉｇｎａｎｄＰｅｒＩ．０ｒｍａｎｃｅＥｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆＲｅｆｅｒｅｎｃｅＣａｐａｃｉｔａｎｃｅＳｅｎｓｏｒＩｎｔｅｒｆａｃｅＣｉｒｃｕｉｔ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｇａｓ－－ｓｏｌｉｄｔｗｏ・－ｐｈａｓｅｌｆｏｗｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｔｅｃｈｎｉｑｕｅｂａｓｅｄｏｎｃａｐａｃｉｔａｎｃｅｓｅｎｓｏｒｓｉｓｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄｔｏｂｅｔｈｅｍｏｓｔｐｒｏｍｉｓ・－
测量，从而提高测量电路整体的灵敏性与分辨力。为了应用于气固流相浓度测量，使用带参比电容的张弛振荡电路，并进行了性能测试。结果表明，带参比电容的张弛振荡接口电路迟滞误差为０．３０％，非线性误差为０．３０％，重复性误差为
ｔｏｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｃａｐａｃｉｔｉｖｅｍｅｔｈｏｄｇａｓ — ｓｏｌｉｄｌｆｏｗｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｔｉｎｙｃａｐａｃｉｔａｎｃｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ’ Ｓｄｉｉｃｆｕｌｔｙｌｉｅｓｉｎｔｈｅｐｒｅｓｅｎｃｅｏｆｓｔｒａｙｃａｐａｃｉｔａｎｃｅａｎｄｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｉｎｔｅｆｅｒｒｅｎｃｅ，ａｎｄｒｅｌａｘａｔｉｏｎｏｓｃｉｌｌａｔｏｒｃｉｒｃｕｉｔｃａｎｅｌｉｍｉｎａｔｅｂｏｔｈｅｎｄｓｏｆｔｈｅｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ ’ｓｔｒａｙｃａｐａｃｉｔｎｃａｅｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｉｔｉｎｃｒｅａｓｅｓｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｃｉｒｃｕｉｔｏｐｅｒａｔｉｏｎ．Ｃｉｒｃｕｉｔｃａｎｔｕｒｎｃａｐａｃｉｔａｎｃｅｖａｌｕｅｉｎｔｏｐｕｌｓｅｗｉｄｔｈｏｎｌｙｗｉｔｈｈｉｇｈａｎｄｌｏｗｌｅｖｅｌｂｙｔｈｅｗａｙｏｆｏｓｃｉｌｌａｔｉｏｎｉｎｏｒｄｅｒｔｏｔｒａｎｓｍｉｔｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｒｅｓｕｌｔｗｉｔｈｏｕｔｉｎｔｅｆｅｒｒｅｎｃｅ．Ｔｈｅｒｅａｓｏｎａｂｌｅｕｓｅｏｆｔｈｅｍｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒｃａｎａｃｈｉｅｖｅｈｉｇｈ — ｐｒｅｃｉｓｉｏｎｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｏｆｔｈｅｐｕｌｓｅｗｉｄｔｈ，ｔｈｅｒｅｂｙｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｔｈｅｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙａｎｄｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎｏｆｔｈｅｍｅａｓｕｉｒｎｇｃｉｒｃｕｉｔａｓａｗｈｏｌｅ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｂｅａｐｐｌｉｅｄｔｏｔｈｅｆｌｏｗｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｏｆｇａｓ — ｓｏｌｉｄｌｆｏｗ，ｔｈｅｒｅｌａｘａｔｉｏｎｏｓｃｉｌｌａｔｏｒｃｉｒｃｕｉｔｗｉｔｈａｒｅｆｅｒｅｎｃｅｃａｐａｃｉｔａｎｃｅｗａｓａｐｐｌｉｅｄａｎｄｉｔｓｐｅｆｒｏｒｍａｎｃｅｗａｓ
（西安交通大学，电力设备电气绝缘国家重点实验室，陕西西安７１００４９）
摘要：基于电容传感器的气固两相流测量技术被认为是最有前途的气固流测量技术，而电容传感器接口电路是电容传感器乃至电容法气固两相流测量技术研发和应用的关键。微小电容测量的难点在于杂散电容的存在以及电磁干扰，而张弛振荡电路可以通过差动结构消除待测电容两端的杂散电容，电路工作稳定性较高，电路还可以将电容值通过振荡的方式转化为只有高低电平的脉冲宽度，便于不受干扰的传输测量结果，同时使用合理的微处理器可实现对脉宽的高精度
ｉｎｇｇａｓ— ｓｏｌｉｄｌｏｆｗｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｔｅｃｈｎｉｑｕｅ．Ｔｈｅｃａｐａｃｉｔａｎｃｅｓｅｎｓｏｒｉｎｔｅｆａｒｃｅｃｉｒｃｕｉｔｉｓｔｈｅｋｅｙｏｆｃａｐａｃｉｔａｎｃｅｓｅｎｓｏｒ，ａｎｄｉｓｉｍｐｏｒｔａｎｔ
２０１３钜
仪表技术与传感器
ＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔＴｅｃｈｎｉｑｕｅａｎｄＳｅｎｓｏｒ
２０１３Ｎｏ．７
第７期
一
种参比电容传感器接口电路设计及性能评估
邢文奇，胡红利，闰洁冰