[发明专利]用于测量双联电容器电容值变化的方法和装置

说明书

本发明涉及用于测量两个电容器电容值变化的电路，尤其涉及用于测量双联电容器电容值变化的电路。

如已有技术中公知的，双联电容器由共用一个公共电极的两个单独的电容器构成。这两个电容器可以都是固定的，或一个是固定的而另一个是可变的，或两个都是可变的；双联可变形式是最常用的。特别是，双联逆向可变电容器是测量应用中双联电容器的最常用形式。双联逆向可变电容器由两个共用一个公共电极的单独电容器构成，它们如此构造，从而与两个电容器接触或靠近的物体的移动将增加一个电容器的电容而减少另一个电容器的电容。

双联逆向可变电容器的一种可取形式是差分电容器。差分电容器具有插在一个固定公共电极以及第一固定独立电极和第二固定独立电极之间的可动的动片；公共电极和第一独立电极形成第一电容器而公共电极和第二独立电极形成第二电容器。动片的旋转增加了靠近公共电极的第一独立电极的区域并(以相同的量)减少了靠近公共电极的第二独立电极的区域。因此，当动片旋转时，第一电容器的电容增加了一定的量，而第二电容器的电容减少了一定的量。

在颁给van Seeters的第5,283,528号美国专利(“528号专利”)中揭示了可取的双联逆向可变电容器的另一种可取形式。在528号专利中，双联逆向可变电容器包括插在第一固定独立电极和第二固定独立电极之间的可动公共电极；公共电极和第一独立电极形成第一电容器而公共电极和第二独立电极形成第二电容器。当公共电极移向第一独立电极时，第一电容器的电容减少而第二电容器的电容增加。然而，第一电容器减少的电容量不等于第二电容器增加的电容量。

因为双联逆向可变电容器不包含任何可结污的电气触点，所以双联逆向可变电容器常用于测量一个物体相对于固定点或另一个物体的移动。把双联逆向可变电容器连到运用电容变化来计算物体移动的测量电路。在已有技术中，把电容电桥电路和包含减法器和积分器的电路用作测量电路。

在Kita的第5,197,429号美国专利(“429号专利”)中，揭示了一种采用电容电桥结构的测量电路。测量电路包括具有电压V_s的交流(AC)电源、由与可变电阻器R₂串联的固定电阻器R₁以及与R₁和R₂并联的串联电容器C₁和C₂构成的电桥电路、全波整流器和直流(DC)放大器。在429号专利中，C₁和C₂电容的变化引起电桥电路输出电压e的变化，它遵循公式1： e = K + C 1 - C 2 C 1 + C 2 · V s ]]>因为差分电容器的特性使C₁＋C₂项是常数，所以第一方程式可退化为公式2：

            e＝K₁·(C₁－C₂)·V_s＋K₂Kita既没有揭示如何导出公式1，也没有揭示如何把e的变化转换成物体移动量的大小。