[发明专利]一种电容式液位传感器的接口ASIC

说明书

一种电容式液位传感器接口ASIC，属于传感器领域。开关一一端接地，开关二一端接参考电压源，开关一及开关二另一端的公共节点作为驱动端与电容式液位传感器一端相接，电容式液位传感器另一端与参考电容Cref一端相接，参考电容Cref另一端与开关三及开关四一端的公共节点相接，开关三另一端接地；电容式液位传感器与参考电容Cref的公共端接开关五一端和前端电荷采样放大器输入端，开关五另一端接地；前端电荷采样放大器输出端接电压放大电路输入端；电压放大电路输出端接相关双采样电路输入端，相关双采样电路输出端接PI控制器输入端；PI控制器输出端接低通滤波器输入端，低通滤波器输出端与开关四另一端相接，从而构成电容式液位传感器输出电容的闭环检测。

技术领域

本发明涉及一种电容式液位传感器接口ASIC，属于传感器领域。

背景技术

液位测量技术应用广泛，常用的测量方法有浮子法、电容法、超声波法等。其中，电容式液位传感器由于其动态响应好、稳定性强等优点，常被应用于航空航天领域，其测量原理是通过检测液体中两个电极间的电容值来获取液位信息。航天运载器升空过程中对低温液体推进剂的监测和测量的手段很多，电容式液位测量法是最常用的方法之一。

目前国内航天运载火箭中电容式液位传感器的微弱电容检测电路多采用传统电容测量电路结构，并且是采用电阻、电容等传统分立元件搭建的测量电路，因此测量精度较低（仅为10^-14法拉量级），微弱的电容信号很容易被噪声信号所淹没，这严重限制了运载火箭液位测量的分辨率，无法满足新型运载火箭高精度液位测量的需求。而采用微电子工艺制作的专用集成电路（ASIC）具有体积小、高度集成化、高精度和应用简便等特点,正逐渐取代分立元件测量电路。因此，设计高精度、高分辨率的微弱电容检测ASIC对于提高航天运载火箭中电容式液位传感器的性能起着至关重要的作用。

发明内容

本发明目的在于提出一种电容式液位传感器接口ASIC，为了解决目前国内航天运载火箭中电容式液位传感器的传统微弱电容检测电路测量精度较低的问题，提出了一种基于新型低失调温漂三级运算放大器的电容式液位传感器接口专用集成电路（ASIC），实现了单片集成化。该ASIC采用微电子工艺制作，解决了运载火箭中电容式液位传感器微弱电容检测电路的小型化，高度集成化和应用简便的问题，实现了高线性度、高电容测量分辨率和高电容测量稳定性，同时也满足了电容式液位传感器接口ASIC的环境温度适应性的要求。适用于高精度、高分辨率的电容式液位传感器微弱电容检测。

实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种电容式液位传感器的接口ASIC，包括：前端电荷采样放大器、电压放大电路、相关双采样电路、PI控制器、低通滤波器、参考电压源、开关一、开关二、开关三、开关四、开关五和参考电容；

所述的开关一的一端接地，所述的开关二的一端接参考电压源，开关一的另一端和开关二的另一端的公共节点作为驱动端与电容式液位传感器的一端相接，电容式液位传感器的另一端与参考电容的一端相接，参考电容的另一端与开关三的一端和开关四的一端的公共节点相接，开关的另一端接地；电容式液位传感器与参考电容的公共端接开关五的一端和前端电荷采样放大器的输入端相接，开关五为清零开关，开关五的另一端接地，前端电荷采样放大器的输出端接电压放大电路的输入端；所述的电压放大电路的输出端接相关双采样电路的输入端，相关双采样电路的输出端接PI控制器的输入端；所述的PI控制器的输出端接低通滤波器的输入端，低通滤波器的输出端与开关四的另一端相接。