畢業(yè)設(shè)計(jì)-一種新的基于cv的微電容的檢測(cè)方法-全文預(yù)覽
【正文】 于接地，對(duì)電路影響很小 ,因此可以省略 . Ui 為激勵(lì)源電壓， Uo 為輸出電壓。 基于電容 — 電壓的微電容的 運(yùn)算放大 檢測(cè)電路 如圖 1 所示 。 3 一種新的基于 基于電容 — 電壓的微電容的檢測(cè)方法 在電容層析成像技術(shù) 電容測(cè)量中，電容傳感器內(nèi)充以兩相介質(zhì)時(shí)，兩電極間互電容的變化量是流體相含率及其空間分布的函數(shù) ,而相含 率變化所引起的互電容變化量一般為～ 左右，且不同的電極對(duì)之間的電容量相差很大，相鄰電極對(duì)間的電容比相對(duì)電極對(duì)間的電容要大數(shù)百倍，同時(shí)雜散電容遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于待測(cè)電容，因此應(yīng)用于電容層析成像技術(shù)的電容檢測(cè)應(yīng)當(dāng)具有以下特點(diǎn) ：（ 1）檢測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 , 響應(yīng)速度快等特點(diǎn)。存在的問(wèn)題是 :此電路要求直流電源電壓穩(wěn)定性要高，輸出電壓信號(hào)一般為矩形波， 需要 再配一低通濾波器 才能 得到直流信號(hào)。 交流電橋法的原理是把被測(cè)電容 (可有漏導(dǎo) )放在一個(gè)橋臂 ,可調(diào)的參考阻抗放在相鄰的另一個(gè)橋臂 ,二橋臂分別接到頻率相同、電壓相同的兩個(gè)信號(hào)源上 . 調(diào)節(jié)參考阻抗使橋路平衡 ,則被測(cè)橋臂中的阻抗與參考阻抗共軛相等 . 此法的優(yōu)點(diǎn)是 :精度高 ,適合做精密電容測(cè)量 ,可以做到高 SNR。 本 文 分析了傳統(tǒng)及現(xiàn)有小電容檢測(cè)方法存在的問(wèn)題，提出一種新的基于 C/V 的微電容的檢測(cè)方法。 1 引言 目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)儲(chǔ)氣井套管檢測(cè) 技術(shù) 進(jìn)行了廣泛 的研究，特別是 對(duì)測(cè)量金屬腐蝕度的無(wú)損檢測(cè)方法研究十分重視， 主要 采用了 聲學(xué)檢測(cè)法、射線檢測(cè)法、電學(xué)檢測(cè)法、磁學(xué)檢測(cè)法、光學(xué)檢測(cè)法等 。 一種新的 基于 C/V 的微電容的檢測(cè) 方法 1 許立志 王明灼 曾黃麟 (四川理工學(xué)院，自貢， 643000) 摘要 :論文 分 析了傳統(tǒng)及現(xiàn)有小電容檢測(cè)方法存在的問(wèn)題，基于 C/V電容檢測(cè)的基本原理， 提出了 一種新的基于 C/V的微電容的檢測(cè)方法， 設(shè)計(jì) 了 一個(gè) 簡(jiǎn)易的 微電容 運(yùn)算放大器檢測(cè)電路 .根據(jù) 電路模型 分析和 仿真測(cè)試結(jié)果 表明， 該電路具有抗 雜散電容 干擾強(qiáng)、靈敏度高、容易實(shí)現(xiàn) 無(wú)損在線檢測(cè) 、成本低等優(yōu)點(diǎn) . 關(guān)鍵詞 : 微電容 , 線性 , 檢測(cè)電路 , 雜散電容 中圖分類(lèi)號(hào) :TM53 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 :A A New Approach of Microcapacitor Measurment Based on Conversion of Capacitances and Voltages Lizhi Xu Mingzhuo Wang Huanglin Zeng ( Sichuan University of Science and Engineering, 643000, P. R. China ) ABSRACT: in this Paper, some of techniques for measuring of small capacitance are briefly discussed. A kind of simple operational amplifier circuit is designed on the basic principle of Conversion of Capacitances and Voltages (C / V) to detect the microcapacitor. Based on analysis on capacitance detection of the circuit model and simulation test results given, It is shown that a circuit of microcapacitor measurment based on C / V is of high sensitivity and low cost and easy for realization. Key word: microcapacitance。 Stray capacitance 1本文 研究工作 得到 國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃（ 863 計(jì)劃）第四批課題，（ 2022AA11A134） 基金的部分資助。 如何解決抗雜散電容干擾，提高測(cè)量靈敏度，實(shí)現(xiàn)無(wú)損在線檢測(cè)等 成為研究的主要任務(wù)。該方法的優(yōu)點(diǎn)是 :頻率范圍寬 ,可從幾百千赫到幾百兆赫 ,適合實(shí)驗(yàn)室測(cè)量 ,適于小電容測(cè)量 .存在的問(wèn)題 是 :工作點(diǎn)不好選取，變化范圍較窄，導(dǎo)致量程不大 ； 傳感器與諧振回路要靠近，否則電纜的雜散電容對(duì)電路影響較大 ；為了提高測(cè)量精度，振蕩器的頻率穩(wěn)定度要優(yōu)于 10的數(shù)量級(jí)，這對(duì)于信號(hào)源來(lái)說(shuō)要長(zhǎng)時(shí)間保持這種穩(wěn)定度， 比較困難 . 調(diào)頻法 是 調(diào)頻測(cè)量電路把電容式傳感器作為振蕩器諧振回路的一部分，稱(chēng)之為諧振電容，當(dāng)被測(cè)輸入量導(dǎo)致電容發(fā)生變化時(shí)，振蕩器的振蕩頻率就發(fā)生變化，將 頻率的變化在鑒頻器中解調(diào)出與被測(cè)信號(hào)成比例的低頻電壓信號(hào)，再經(jīng)過(guò)放大后才能輸入計(jì)算機(jī) .這種調(diào)頻電路特性穩(wěn)定，靈敏度高， 存在的問(wèn)題是 :響應(yīng)速度慢 ，難以實(shí)現(xiàn)無(wú)損在線檢測(cè)實(shí)時(shí)信號(hào)處理 ，因?yàn)殡娐分械男盘?hào)頻率 f有變化，需要高精度電路配合，特別是要求有恒幅的幅頻特性，不適合高精度電容檢測(cè)的設(shè)計(jì)。該電路輸出電壓與各電容傳感器的變化量的代數(shù)和成正比 。存在的問(wèn)題是 :對(duì)被測(cè)電容值小、電容變化甚微、易受外部環(huán)境干擾 ，測(cè)量精度不高，對(duì)恒流源要求較高，溫度漂移對(duì)測(cè)量精度影響較大，存在過(guò)零器的重復(fù)性誤差，測(cè)量速度慢，受單片機(jī)等控制起的晶振頻率的限制 等。 因此 我們提出一種新的基于基于電容 — 電壓的微電容的檢測(cè) 電路 ， 應(yīng)當(dāng)具有以下特點(diǎn)：(1) 檢測(cè)電路結(jié)構(gòu) 簡(jiǎn)單 , 響應(yīng)速度快；（ 2） 低漂移、能抑制雜散電容、消除損耗電導(dǎo)的影響 ，高信噪比 ； (3)高分辨率， 測(cè)量范圍寬， 線性度好，非線性誤差 小。運(yùn)算放大器 A1 的輸入阻抗很高，增益很大， A2 為射極跟隨器，若無(wú)雙運(yùn)放，這級(jí)可以省略，主要起隔離作用。得 出被測(cè)電容的值，實(shí)現(xiàn)對(duì)微電容的測(cè)量。低失調(diào)電壓 , 低失調(diào)電流 。并由計(jì)算機(jī)對(duì)測(cè)量過(guò)程進(jìn)行控制和數(shù)據(jù)采集。 參考文獻(xiàn) [1],highprecision measurement system for capacitive sensors. [2] of c
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