[发明专利]一种基于时序法的AD7746电容采集系统

说明书

本发明公开了一种基于时序法的AD7746电容采集系统，所述基于时序法的AD7746电容采集系统包括依次相连的模拟交叉点开关、电容数字转换器和STM32嵌入式控制芯片；所述电容数字转换器之间依次并联；所述基于时序法的AD7746电容采集系统通过电容极板与模拟交叉点开关相连接收极板间的电容信号，模拟交叉点开关与电容数字转换器连接用以快速接收测量的电容信号，STM32嵌入式控制芯片也同时与电容数字转换器连接用以处理接收到的电容信号，STM32嵌入式控制芯片与模拟交叉点开关相连用以控制电容极板间的测量顺序。

技术领域

本发明涉及电容信号采集测量计算技术领域，特别是涉及基于时序法的AD7746电容采集系统。

背景技术

由于电容层析成像技术在石油、化工、冶金、能源等领域的两相流测量中极具潜在应用价值，近年来与此相关的研究工作在国际上得到了广泛开展。电容层析成像系统的基本原理是在测量空间周围安置电容传感器阵列(通常由8或12个电极组成)，通过测量电容传感器不同电极组合之间的电容值，根据图像重建算法获得内部介电常数分布并实现其可视化。其中，所测电容值的精确性对重构图像质量起到了决定性的作用，但是由于所测电容值极其微小(均在pF级别)，在实际操作中很难获得精确的值。目前多种基于不同原理的检测方式已被提出，如直流充/放电法、交流法、有源差分法、高压交流双边激励法等。其中前两种方法最常见，技术也最为成熟。直流充/放电法结构简单，成本低，但存在零点漂移、电荷注入效应和检测精度低等问题。交流法电容检测电路采用正弦信号激励和相敏解调，不存在电荷注入和零点漂移，检测精度高。但是交流法电路系统复杂，成本高。实际实现过程中，在分立元件较多的情况下，寄生电容较多，很难设计出比较实用的高精度电容测量电路。

因此希望有一种基于时序法的AD7746电容采集系统能够解决现有技术中出现的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于时序法的AD7746电容采集系统，该系统主体采用芯片实现，集成度高，有利于减小PCB板噪声、干扰以及提高采集有效信号的精度，同时，采用多芯片时序测量的方法来提高测量速度。

所述基于时序法的AD7746电容采集系统包括：顺序相连的模拟交叉点开关、电容数字转换器和STM32嵌入式控制芯片；所述电容数字转换器相互之间依次并联；所述基于时序法的AD7746电容采集系统通过电容极板与模拟交叉点开关相连以接收极板间的电容信号，模拟交叉点开关与电容数字转换器连接用以快速接收测量的电容信号，STM32嵌入式控制芯片同时与电容数字转换器连接用以处理接收到的电容信号，STM32嵌入式控制芯片与模拟交叉点开关相连用以控制电容极板间的测量顺序。

优选地，所述基于时序法的AD7746电容采集系统通过所述模拟交叉点开关接通第一电容数字转换器与所述电容极板的连接，第一电容数字转换器获得测量的电容信号后，通过所述模拟交叉点开关断开第一电容数字转换器与所述电容极板的连接，并接通第二电容数字转换器与所述电容极板的连接；在第一电容数字转换器处理测量所得电容信号时，第二电容数字转换器开始测量所述电容极板的电容信号；.

当第二电容数字转换器获得测量的电容信号后，通过所述模拟交叉点开关断开第二电容数字转换器与所述电容极板的连接，并接通第三电容数字转换器与所述电容极板的连接；在第二电容数字转换器处理测量所得电容信号时，第一电容数字转换器开始传输电容信号，第三电容数字转换器开始测量所述电容极板的电容信号。

优选地，所述模拟交叉点开关采用MT8816连接到所述电容极板。

优选地，所述电容数字转换器的数量大于等于3，所述电容数字转换器采用AD7746。

优选地，所述STM32嵌入式控制芯片通过串口将测量得到的所述电容信号输出给外部电脑设备。

本发明基于时序法的AD7746电容采集系统具有以下有益效果：