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高精度、低成本的电容的测量方法

2019-08-01 15:50发布

站内问答 / TI MCU
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　　电容式传感器是将被测量的变化转换成电容量变化的一种装置。电容式传感器具有结构简单、分辨力高、工作可靠、动态响应快、可非接触测量，及能在高温、辐射和强烈振动等恶劣条件下工作等优点，并且已在工农业生产的各个领域得到广泛应用。
　　微小电容测量电路必须满足动态范围大、测量灵敏度高、低噪声、抗杂散性等要求。电容式传感器输出的电容信号往往很小（1fF～10 pF），又存在传感器及其连接导线杂散电容和寄生电容的影响，这对电容信号的测量电路提出了非常高的要求，如此微小的电容信号的测量成为电容式传感器技术发展的瓶颈。
　　本文提出一种恒流源充电法对两个微小电容进行充电检测的方法。本设计仅由单片机和少数芯片即可以实现电容的高精度，高频率测量。由于采用了差动式测量，本设计可以有效地减小非线性误差，提高传感器灵敏度，减少干扰，减少寄生电容的影响。若选用高性能模拟开关能大大减小电荷注入效应的影响。在检测0～5 pF的实验中，采样频率可以达到100 kHz，有效精度位最高可达12位。
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8条回答
1988020566
2019-08-02 11:09
　4 测量结果
　　传感器的标定就是通过实验确定传感器的输入量和输出量之间的关系，用以确定传感器系统的线性度、灵敏度和重复性等静态性能指标。
　　表1为测量0～5pF电容的数据。由最小二乘法相关计算公式可得，拟合直线为y=0.993x+0.049，重复性误差为1.77％，非线性误差为0.84％，基本误差为2.61％。

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