电容传感器检测系统设计

2013-02-16 11:34:09来源: 21IC

  引言

  有多种测量电容的方法。但只有运算电容法适合自动在线测量。应用中使用较多的有直流充放电法和交流法。

  从信号处理过程来看,充放电法与交流法并无本质区别。

  充放电法的信号处理流程如图1.

充放电法的信号处理流程图

  图1 充放电法的信号处理流程图

  交流法的信号处理流程如图2.

交流法的信号处理流程

  图2 交流法的信号处理流程

  因此,可以将两个电路统一起来。信号流程图如图3.

统一的测量变换电路

  图3 统一的测量变换电路

  相控整流电路对输入噪声信号的频谱产生搬移的作用。低频噪声成分被搬移到高频段,高频噪声成分被搬移到低频段。

  相控整流输出的信号将被送入到低通滤波器中处理。输出噪声信号中的高频成分将被滤除掉。因此,相控整流电路输入信号中的低频噪声不会对最终测量结果产生影响。而(2n-1)fc附近的噪声将被搬移到低频出,影响最终测量结果。

  为使测量电路有较高的分辨率,应使输入到相控整流电路的信号有较大的幅度,并有较高的信噪比。

  前级放大电路,不但将信号放大,同时也引入了噪声。放大电路引入的噪声是由放大电路本身决定的。信号经过一级处理电路后,将加入固定幅度的噪声。因此,在输出信号幅度一定时,信号的信噪比与信号的平均值成正比。

  充放电法,在施加方波激励时,交流放大输出的是窄脉冲,信号占空比很低。因此,信噪比也很低。其次,放大脉冲信号要较大的带宽,高次谐波两侧的噪声也将被相控整流器搬移到低频段,加大了低频噪声。

  交流法,使用单频率正弦信号作为激励。信号平均值大,因而能得到较高的输出信噪比。同时,由于所处理的信号为单一频率正弦信号,可以使用窄带带通放大器,减小放大器引入的噪声,进一步输出信号的信噪比。

  交流法测量变换电路可以得到更高的分辨率。而电路结构并不会比充放电法复杂。因此选用交流激励信号来构成本测量系统。

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关键字:电容传感器  检测系统  脉冲形成

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2013/0216/article_6835.html
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