[实用新型]电容检测装置及系统

说明书

本实用新型公开了电容检测装置及系统，涉及电容检测领域；包括：电容式微机械超声换能器、反馈电阻、补偿电阻、补偿电容以及运算放大器；所述电容式微机械超声换能器用于将直流偏置电压转化为微弱的电流信号；所述反馈电阻将电容式微机械超声换能器产生的微弱的电流信号转换为电压信号；所述补偿电阻保证运算放大器两输入端对地直流电阻相等；所述补偿电容用于运算放大器进行超前补偿；所述运算放大器用于对输入的电流信号进行放大。本实用新型电路简单，能够有效抑制漂移严重的问题，使得测量效果更加精确；克服了传统电荷转移法中电容的充放电由电子开关网络来控制，但电子开关会带来电荷注入效应，对测量结果的影响无法完全避免的缺陷。

技术领域

本实用新型涉及电容检测领域，尤其是电容检测装置及系统。

背景技术

随着MEMS技术的发展，出现了电容式微机械超声换能器(cMUT)。电容式微机械超声换能器具有灵敏度高、频带宽、易于制造成大阵列等优势，因此其被广泛应用在压力、湿度、加速度、位移、气体等检测中。电容式微机械超声换能器在接受超声波作用时，自身的电容变化仅为fF级，远小于电路中的杂散电容，同时自激振荡和拖尾现象使输出信号受到影响，并使有用信号淹没在电路噪声中，加大测量难度。且电容式微机械超声换能器的谐振频率都在几百kHz到MHz之间，属于高频微弱电容信号检测范畴，对检测电路的检测精度要求很高，因此许多常规的电容检测方法已经不再适用。

目前，微电容检测方法有充放电检测法、电荷转移法及跨阻放大检测法等。充放电法的电路简单，成本较低可采用CMOS工艺实现集成，数据读取速度较快，缺点为其采用直流电源，放大后的漂移问题严重，影响测量效果；电荷转移法中电容的充放电由电子开关网络来控制，但电子开关会带来电荷注入效应，对测量结果的影响无法完全避免。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种电容检测装置及系统，实现电路简单克服漂移严重的问题，使得测量效果更加精确；克服了传统电荷转移法中电容的充放电由电子开关网络来控制，但电子开关会带来电荷注入效应，对测量结果的影响无法完全避免的缺陷。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：电容检测装置，包括：电容式微机械超声换能器、反馈电阻、补偿电阻、补偿电容以及运算放大器；

所述电容式微机械超声换能器用于将直流偏置电压转化为微弱的电流信号；

所述反馈电阻将电容式微机械超声换能器产生的微弱的电流信号转换为电压信号；

所述补偿电阻保证运算放大器两输入端对地直流电阻相等；

所述补偿电容用于运算放大器进行超前补偿；

所述运算放大器用于对输入的电流信号进行放大。

进一步地，电容检测装置，还包括：在所述运算放大器的同相输入端和接地之间连接有一电容。

进一步地，所述电容与补偿电阻并联。

进一步地，所述补偿电阻的阻值与反馈电阻的阻值相等。

电容检测系统，至少包括：电容、电容检测装置以及单片机；

所述电容用于输出电压；

所述电容检测装置用于对电容输出的电压进行检测并输出检测信号；

所述单片机用于接收所述检测电路输出的检测信号。

进一步地，所述电容为微机电容。

进一步地，所述电容检测装置，包括：电容式微机械超声换能器、反馈电阻、补偿电阻、补偿电容以及运算放大器；

所述电容式微机械超声换能器用于将直流偏置电压转化为微弱的电流信号；