高压法微小电容检测

微小电容测量电路广泛应用于各种工业过程中,尤其是在用于电容层析成像系统中.大多数的微小电容测量电路采用了基于交流电流测量或直流充放电方法.这些方法的共同优点是具有较高的灵敏度和抗杂散电容能力.而且其交流激励电压或直流充放电电压一般在20 V以下.为进一步提高微小电容测量的灵敏度和分辨力,本文提出了一种高压交流激励方式电路,该电路将交流激励电压提高到几百至上千伏.实验表明该方法大大提高了微小电容测量的灵敏度和分辨力,同时具有良好的稳定性和线性度.     

杂散电容对交流法微电容测量电路噪声特性影响的分析

对电容成像交流法微电容测量电路由杂散电容导致的测量噪声进行了研究.利用运算放大器的噪声模型,对运算放大器输入电压噪声、输人电流噪声以及周边电阻元件的热噪声通过杂散电容作用于交流法微电容测量电路输出的影响进行了理论分析,给出了测量电路输出中噪声峰峰值的理论计算公式并进行了实验验证.理论分析及实验结果表明:交流法微电容测量电路前级运算放大器输入电压噪声通过测量端与地之间的杂散电容形成的噪声是该微电容测量电路输出噪声的主要来源.最后给出了电容成像系统前级运算放大器选型的指导原则.     

12电极电容层析成像系统的设计

电容层析成像技术(ECT)是基于电容敏感原理的过程层析成像技术(PT).它可进行多相流的相浓度、流型、流量等参数的在线测量,是目前最具发展前景的多相流参数检测方法.本文以12电极电容层析成像系统为研究对象.主要介绍一种基于交流激励型的电容层析成像的C/V转换电路,并分析了该电路的工作原理.该电路能抑制杂散电容的干扰,能...     

电容层析成像用新型电容／电压转换电路的研制

电容／电压转换电路是电容层析成像系统硬件核心部件。现有交流型转换电路均工作在单模式方式,即反馈平衡方式或者非反馈方式,且激励信号幅值固定,使得电路功能较为单一,不能灵活应用于各种传感器结构,各种成像速率要求的场合。本文提出并实现了电容层析成像和激励信号幅值可控双模式交流型电容／电压转换电路,该电路不仅克服了现有转换电路在应用中的不足,而且实验表明电路的线性度、分辨率、稳定性等性能指标均达到成像系统的要求。     

电容层析成象系统中微小电容测量法

电容层析成象技术（ＥＣＴ）是一种最早发展起来的过程成象技术。由于为重建图象所需测量的电容变化量相对于ＥＣＴ传感器的固有电容非常小,总的杂散电容值又远大于待测电容,因此ＥＣＴ对电容检测提出了极为严格地要求。本文介绍了ＥＣＴ系统中最常用的３种微小电容检测电路—充电／放电电路、带反馈补偿的交流测量电路以及自平衡电容测量电路,并指出了它们的优缺点。     

一种高频抗杂散电容的小电容测量电路

本文叙述的是一种基于电容充、放电原理而设计成的具有抗杂散电容性能的绝对电容测量电路。采用差分结构的电路,降低了基线漂移。在测量频率为3MHz时,基线漂移小于0.01pF/6h,在0.1～15pF范围内分辨率达到0.01pF。     

1151电容变送器线性补偿电路分析

１１５１电容变送器电路中的线性补偿电路，主要用来补偿由杂散电容引起的测量部分的非线性误差。本文主要分析线性补偿电路的原理及其补偿范围的扩展。     

一种参比电容传感器接口电路设计及性能评估

基于电容传感器的气固两相流测量技术被认为是最有前途的气固流测量技术,而电容传感器接口电路是电容传感器乃至电容法气固两相流测量技术研发和应用的关键.微小电容测量的难点在于杂散电容的存在以及电磁干扰,而张弛振荡电路可以通过差动结构消除待测电容两端的杂散电容,电路工作稳定性较高,电路还可以将电容值通过振荡的方式转化为只有高低电平的脉冲宽度,便于不受干扰的传输测量结果,同时使用合理的微处理器可实现对脉宽的高精度测量,从而提高测量电路整体的灵敏性与分辨力.为了应用于气固流相浓度测量,使用带参比电容的张弛振荡电路,并进行了性能测试.结果表明,带参比电容的张弛振荡接口电路迟滞误差为0.30％,非线性误差为0.30％,重复性误差为0.32％,可以在气固两相流相浓度测量中应用.     

微小差分电容检测电路设计

介绍一种MEMS电容式微加速度计的结构和等效电路,然后介绍了开关电容放大器的工作原理,最后用可消除寄生电容的等效跨阻取代普通开关电容运放中的并联模拟电阻.设计了一种对寄生电容不敏感的电容-电压转换电路,该电路可用于检测电容传感器的微小差分电容.     

基于保角变换的微小电容标准建模与设计

在可编程电容器中,亚皮法量级的微小电容单元因受边缘效应等杂散电容的影响较大,难以实现准确、稳定的微小电容标准。本文给出了一种基于Kelvin等电位保护电极的微小电容单元实现方法,该方法将影响小电容单元的杂散电容限定为中心电极与保护电极之间因边缘效应而产生的杂散电容。并对此结构建立了等效微小电容单元解析模型,给出了一种通过保角变换分析杂散电容变化的算法,发现在电极厚度以及间距一定的情况下,中心电极与保护电极之间的气隙是杂散电容的主要影响量。基于此,分析气隙变化对杂散电容和主电极电容值的影响,同时结合有限元分析软件Ansoft Maxwell验证,确定微小电容单元的最佳气隙区间,进而准确实现微小电容标准的设计。经测试,在可编程熔融石英电容器中,亚p F量级实际微小电容单元电容值与设计微小电容单元电容值一致性良好。     

电容层析成像系统中径向电极的研究

由于电容层析成像系统中电容测量非常困难,常采用在相邻电极间嵌入径向电极的方法来改善电容敏感场的分布.文中对8电极电容层析成像系统进行了具体的仿真实验和理论分析,并对径向电极及其嵌入尺寸对电容传感器的电容值及敏感场分布的影响进行了研究,根据各项参数对电容传感器性能的影响以及传感器结构参数的优化目标函数,确定了径向电极的最优嵌入尺寸.实验结果表明:采用径向电极最优嵌入尺寸的电容层析成像系统,能够缩小测量电容值的动态变化范围,降低数据采集电路的设计难度,同时还能够提高电容响应的灵敏度,改善电容传感器敏感场的分布,提高电容层析成像系统的性能.     

一种电容层析成像系统结构的优化方法

介绍了电容层析成像的基本原理,针对现有电容层析成像系统存在的问题,提出了一种总线型、模块化的微弱电容测量电路新结构,对电容层析成像系统的结构进行了优化,以使该技术更适应工业现场应用。     

电容过程成像技术的进展

本文详细介绍了电容过程成像技术的新进展,其中包括阵列式敏感电极结构设计,具有抗杂杂散电容影响的高灵敏ＡＣ桥电容检测线路以及Ｌａｎｄｗｅｂｅｒ迭代算法再构图像,从而成像系统性能指标明显得到改善。     

新型栅状电容式液位传感器原理及应用

针对传统电容式液位传感器在不改变体积的条件下只能通过减小电极间距来提高灵敏度的不足,设计了新型栅状电容式液位传感器.它采用栅状电极代替圆柱状电极,扩大了电极间空间,使被测介质的流动更为顺利并且提高了传感器的灵敏度,降低了工艺要求.给出了该传感器的实验数据,得到了比较满意的结果.     

高精度调频式电容位移传感器

设计了一种单极板调频式电容位移传感器,可实现非接触微位移测量.其原理为通过双路差频方法得到位移-频率的调制信号,再由乘法器鉴频得到位移变化量.电路包括测头及LC振荡电路、本振电路、混频下变频电路和鉴频电路.实验表明该传感器分辨力达到5 nm,并具有较好的线性度.     

电容式油藏物理模拟饱和度测量传感器

设计了一种用于测量油藏物理模拟平均饱和度的电容式传感器,建立了传感器的数学模型,对电容式传感器测量饱和度的原理进行了详细分析,讨论了传感器的检测电路原理,完成了传感器的检测电路设计,在虚拟电子工作平台上,对该检测电路做了仿真实验分析,仿真数据表明该传感器具有较好的非线性。在油藏物理模拟实验的平面模型上进行了实验测试,验证了用该测量方法测量油藏物理模拟饱和度是可行的,传感器的电路设计是可靠的。