[发明专利]自平衡交流电桥电容式油量传感器采集装置及方法

权利要求书

1.一种自平衡交流电桥电容式油量传感器采集装置，其特征在于：包括激励电路、驱动器、第一防护单元、第二防护单元、电流转换电压电路、积分放大电路、采样保持和滤波电路、负反馈电路、A/D采集单元及处理器；

所述激励电路、驱动器、第一防护单元依次电连接；

待测电容传感器C_x位于第一防护单元与第二防护单元之间；

所述第二防护单元、电流转换电压电路、积分放大电路、采样保持和滤波电路、A/D采集单元及处理器依次电连接；所述负反馈电路的输入端与采样保持和滤波电路的输出端连接，所述负反馈电路的输出端与第二防护单元的输出端连接；

所述激励电路用于输出正负幅值相等的交流方波激励信号；包括第一基准电压源、第二基准电压源、SPST1(ON)开关及SPST1(OFF)开关；第一基准电压源的输出端与SPST1(ON)开关的一端连接，第二基准电压源的输出端与SPST1(OFF)开关的一端连接，SPST1(ON)开关与SPST1(OFF)开关的另一端均与驱动器的正向输入端连接；

所述第一防护单元与第二防护单元均用于静电、雷电防护；

交流方波激励信号通过电缆、待测电容传感器C_x转换为交流电流信号；

将流过待测电容传感器Cx的交流电流与流过参考电容C_ref电流做差；

所述电流转换电压电路包括SPST4(ON)开关与SPST4(OFF)开关，用于将流过待测电容传感器Cx的交流电流与流过参考电容C_ref电流差值转换为电压信号；

所述积分放大电路用于对电压信号进行放大，输出放大后的电压信号；

所述采样保持和滤波电路输入端包括SPST3(ON)开关，用于将积分放大后的电压信号进行采样、保持和滤波；

所述负反馈电路用于将采样保持和滤波电路输出的电压反馈给参考电容C_ref，构成新的参考电容电流值，实现待测电容传感器Cx电流和参考电容电流的动态平衡，使得采样保持和滤波电路输出V_{out_p}给A/D采集单元进行采集；所述负反馈电路包括第三基准电压源、SPST2(ON)开关、SPST2(OFF)开关与参考电容C_ref；所述SPST2(ON)开关的一端与采样保持和滤波电路的输出端连接，SPST2(ON)开关的另一端与参考电容C_ref的一端连接；第三基准电压源的输出端与SPST2(OFF)开关的一端连接，SPST2(OFF)开关的另一端与参考电容C_ref的一端连接；参考电容C_ref的另一端与第二防护单元的输出端连接；

所述A/D采集单元用于将V_{out_p}转化为数字信号，所述处理器用于采集V_{out_p}数字信号，通过下述公式换算为对应的待测电容传感器Cx值：

V_{out_p}＝2×C_x×V_{exe_p}/C_ref

式中：

V_{out_p}——采样保持和滤波电路输出电压，单位为V；

C_x——待测电容传感器电容，单位为pF；

V_{exe_p}——交流激励信号峰值电压，单位为V；

C_ref——参考电容，单位为pF；

SPST1(ON)开关、SPST1(OFF)开关、SPST2(ON)开关、SPST2(OFF)开关、SPST3(ON)开关、SPST4(ON)开关、SPST4(OFF)开关由同一个方波信号控制，所述方波信号由处理器控制产生。

2.根据权利要求1所述的自平衡交流电桥电容式油量传感器采集装置，其特征在于：所述正负幅值相等的交流方波激励信号的占空比为50％。