差动电容传感器信号处理电路

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20 0 0年 5期

差动电容传感器信号处理电路王立新,————一

2如， 上

郑宏军/杨少卿 ——————

(东聊城师范学院，东 2 25)山山 5 0 9

【要】绍了两种不蛄构的高精度差动电容传擒介惑器信号处理电路，对其进行并

差动电容传感器可由图 1来表示。电容 C、 x x C’分别具有固定电极 1 z和可动电极 1、,介质均为、’’z其

关键词 r动电容传感器差 1 .引言

弹性物质。静态时两电容相等，设其和为 C当中间被 o。测物体产生横向直线位移或受到横向加速度而产生位

移时，电容 C C,生变化。 x、 x发

差动电容传感器越来越广泛地应用于诸如压力、 加速度、直线位移、角等物理量的测量，电路结构转其依测量要求不同而不同 .其基本原理都是和用比斜但信号处理法以传感器电容容量的变化来反映被测量的变化 .电容变化可是线性或非线性的。用比倒信号利处理法可实现棱测量的精确 .线性检测。所谓比例信号处理法即用传感器中两电容之差与两电容之和的比

/ z

值来线性地反映棱测量。因此需要专门的信号处理电路将传感器电容变化转换为易于检测的电量，经出已

现的技术方法有开关一电容 (/法，数转换 ( s c)模 A/D)、容、率转换法、容相位转换法等，中适法电频电其用于 CMOS集成电路的 S C法由于时钟馈线的影响 I

图 1差动电客侍感器原理图 若中间物体位移导致电容器极板问的距离相对变化为 X,则Cx= (+ x)/ 1 Co 2 C’一 ( x 1一 x) Co/ 2

精度较低，/ C F法可 r选到很高的精度，由于需要微 J但处理器来进行比斜运锋而难以满足时实时、速的要快求。近年来，们在提高精度和速度方面不断探索，^提

目此： x! (—c’ ) (+C’ ) cx x/ Cx x

采用某种信号处理电路将差动电容比倒信号 (— Cx C’ ) (+c’ )换匀可直接测量或显示的电量， x/Cx x转俺可实现对中间物体的直线位移

或加速度等物理量的测量。

出了各种提高精度和速度的方法。下面介绍两种实用的高精度、高速度差动电容传感器信号处理电路。 2 .差动电容传感器模型

图z数字输出型信号处理电路

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