[发明专利]一种分程式并行结构电容阵列测量电路

摘要

本发明涉及一种分程式并行结构电容阵列测量电路，其特征在于包括五个部分：通道选择电路、分程式C/V转换器、数字递推解调器、激励信号发生电路和控制电路。针对具有N个电极的电容阵列传感器，所述电路具有N个测量通道；每个通道包括一个通道选择电路，每个通道选择电路具有两个“T”型开关电路，每个“T”型开关电路电路包括三个电子开关；每个通道包括一个分程式C/V转换器，每个C/V转换器包括一个反馈电容、M个反馈电阻、M个电子开关、一个运算放大器；数字递推解调器包括N个模数转换器和一个数字信号处理芯片，每个通道单独使用一个模数转换器，多个通道共用一个数字信号处理芯片；激励信号发生电路包括一个参考时钟、一个相位累加器、一个正弦查找表、一个数模转换器、一个低通滤波器。

主权项

1.一种分程式并行结构电容阵列测量电路，其特征在于包括五个部分：通道选择电路(1)、分程式C/V转换器(2)、数字递推解调器(3)、激励信号发生电路(4)和控制电路(5)；针对具有N个电极的电容阵列传感器，所述电路具有N个测量通道；每个通道包括一个通道选择电路，每个通道选择电路(1)具有两个“T”型开关电路(11,12)，每个“T”型开关电路电路包括三个电子开关(111,112,113)；每个通道包括一个分程式C/V转换器(21)，每个C/V转换器包括一个反馈电容(217)、M个反馈电阻(212,214,216)、M个电子开关(211,213,215)、一个运算放大器(218)；数字递推解调器(3)包括N个模数转换器(31)和一个数字信号处理芯片(34)，每个通道单独使用一个模数转换器，多个通道共用一个数字信号处理芯片；激励信号发生电路(4)包括一个参考时钟(41)、一个相位累加器(42)、一个正弦查找表(43)、一个数模转换器(44)、一个低通滤波器(45)；所述激励信号发生电路(4)产生固定频率的正弦电压激励信号，施加到通道选择电路(1)上，通过通道选择电路，首先将激励信号施加到电极1上，其余电极2到电极N处于测量状态，通过通道选择电路连接到分程式C/V转换器；通过分程式C/V转换器将测量信号转换为电压信号，将电压信号通过数字递推解调器(3)进行采集和信号幅度解调；解调得到的信号幅度值通过控制电路(5)转换为测量电容值，并传输到上位机，用于数据后处理；所述通道选择电路(1)在通道1电极处于激励状态时，开关(111)开通，开关(112)开通，开关(113)关断，开关(121)关断，开关(122)开通，开关(123)开通；在通道1电极处于测量状态时，开关(111)开通，开关(112)关断，开关(113)开通，开关(121)开通，开关(122)开通，开关(123)关断，上述操作同样适用于其他通道；分程式C/V转换器(2)具有M个电容测量量程，每个量程对应一个开关和一个电阻，根据测量电极距离激励电极的位置，选择测量电极对应通道的分程式C/V转换器中对应量程的开关开通，其余量程对应开关关断，如果测量电极距离激励电极越近，选择C/V转换器的量程越大。