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。     

基于嵌入式油品含水率检测系统的设计

文中设计了一种基于嵌入式的油品含水率检测系统。该系统硬件部分设计了电容-电压转换电路、温度测量电路、串口通信电路以及单片机最小系统电路等。通过设计的电容传感器来检测油中的含水量,把含水量的多少转换为电容传感器电容值的变化,最后根据相应关系计算出含水率。经实验研究表明,该系统含水率检测精度达到了0.01级,测量精度高、稳定性好。     

基于交流法的ECT成像系统的硬件设计

为了实现多相流流动过程的多参数测量,设计了一套用于气固两相流检测的双截面32电极电容层析成像系统。系统以STM32F4为开发平台,硬件部分设计了信号发生器电路、电容/电压(C/V)转换电路、信号调制解调电路、A/D转换电路、D/A转换电路、ARM与CPLD及其外围电路。系统采用交流法电容检测原理实现具有32个独立电容检测通道的电容测量电路,将采集的2层截面图像做相关计算,来获取截面成像的固相速度分布。最后对ECT成像系统的线性度和数据采集稳定性进行分析,经实验表明,该系统具有较高的一致性和稳定性。     

基于嵌入式系统的油水液位检测系统的设计

针对传统油水分离技术存在检测精度低、过程繁琐等问题,设计了一种基于新型电容传感器的油水液面检测系统。该系统以STM32和CPLD为开发平台,硬件部分设计了激励信号源电路、微小电容检测电路、相敏解调电路等。通过利用新型分段式电容传感器检测油水界面时传感器中电容的变化量来拟定油水液位高度和电压的线性曲线,最后计算出油水液位的高度。实际实验结果表明,该系统具有测量精度高,误差小于3 mm,稳定性好等优点。     

新型室温红外探测器的微电容快速测试系统

新型室温红外探测器对8～14舯红外辐射具有快速灵敏的响应，设计出用于该探测器的微电容测试系统，能够快速灵敏地将探测器输出的电容信号通过C—f、f—V变换电路转换为电压信号，然后由A／D转换电路变为数字信号后传到PC机进行信号处理。给出了硬件电路的实现方法，其采样频率为10kHz，电容信号的分辨率为10fF．这种测试方法也适用于其他微小电容式传感器的快速检测。     

基于FPGA的电容数据采集系统的设计

本文介绍了由FPGA、电源电路、电容/电压转换电路、高精度A/D转换电路等模块组成的电容数据采集系统。该系统以FPGA器件EP3C25为核心,基于DDS算法和D/A转换芯片DAC8830产生载波信号用于电容变化信号的调制,选用24位高精度A/D转换芯片进行电容调制信号的数据采集。详细阐述了系统的硬件设计方案和在Quartus II中利用Verilog HDL语言实现DDS算法和AD7767 A/D采样控制的软件设计方法。实际运行结果表明,该系统能对电容变化进行数据采集,具有精度高及抗干扰性强等优点。     

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。     

基于参考电容的低成本智能电容传感器系统

介绍一各以单片机和555定时器为核心组成的低成本电容传感器系统。基于参考电容法可有效消除系统测量误差,优于直接测量法,提出分频同步测量法实现中频段被测脉冲信号周期的测量,可提高测量精度,系统具有硬件电路结构简单,智能化,功耗低等优点。     

高压驱动下介电弹性体电容检测系统北大核心CSCD

介电弹性体通常需要在kV级电压下驱动,但由于高压的存在,其驱动过程中的电容难以测量。对此,文中设计了一种高压驱动下介电弹性体电容的检测系统。系统以STM32F4为开发平台,硬件部分包括信号发生电路、差分采集电路和信号调理电路,单片机将硬件电路采集到的电压信号经过电容转换算法求得电容值后,通过串口通信协议传输给上位机。上位机由QT软件设计,能够实时显示电容数据并进行保存。经过实验测试,检测系统采集到的电容值与介电弹性体实际电容值误差小于3%,且具有良好的稳定性,为介电弹性体驱感一体化提供了技术支持。     

基于PCI总线的小口径高压力电容层析成像系统

介绍了一种应用于高压力气体密相输送煤粉装置中的小口径电容层析成像系统.电容传感器采用8电极结构,交流法电容检测电路可以保证系统具有相当高的电容测量精度,引入带通滤波对信号进行预滤波,可有效提高信噪比.交流和直流两级增益可调,实现宽范围电容检测.硬件系统设计基于PCI数据总线结构,系统运行过程由计算机程序控制,便于后期的数据处理.同时也解决电容层析成像系统和计算机之间通信速度的问题,数据采集速度达300帧/秒.     

双斜波法测量微小电容电路的研究与设计

微小电容的测量技术成为电容传感器技术被广泛应用的关键,针对目前小电容测量电路存在的问题,提出一种基于测量三角波斜度的小电容检测方法,采用PIC单片机为主的测量电路,电容检测分辨率可达0.005pF。此小电容测量系统具有高精度和稳定度、测量范围广、测量时间短的特点,适合于实时可视化测量。     

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。     

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...     

杂散电容对电容层析成像和电容／电压转换电路灵敏度的影响探讨

本文对电容层析成像和电容／电压转换电路在非理想条件下的抗杂散电容干扰问题做了研究。理论分析及实验:在非理想条件下,杂散电容对转换电路的灵敏度存在一定的影响,且灵敏度存在最优解。这为实际应用中如何优化转换电路的灵敏度提供了理论依据。     

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.     

交流ECT测量系统在实际中的应用

基于交流充放电系的电容层析成像测量系统敏度高，可检测到0.01pF的电容值，误差仅为0．0002pF,测量范围宽0．01至2pF，与直流电容层析像系统相比稳定性好，采集速度快，可达150幅／s，实验测量结果与直流系统相比有明显改进。     

基于CAV424的电容式液位检测系统

介绍一种基于CAV424的电容式液位检测系统。根据电容式液位传感器的工作原理,传感器两个极板间的电容值会随液位的改变而改变,系统利用电容/电压转换芯片CAV424将电容值转化为电压值输出,然后使用16位高精度∑-△模数转换器AD7705再将电压值转换为数字信号,交由单片机对数据做进一步的处理,如数码管显示及电流输出。电流输出部分由12位串行数模转换器AD7943和4~20mA的电压/电流转换器组成。系统具有RS-485远传接口。     

Note: Phase-locked loop with a voltage controlled oscillator based on a liquid crystal cell as variable capacitance

A phase-locked loop is demonstrated using a twisted-nematic liquid crystal cell as a capacitance that can be varied as a function of applied voltage. The system is formed by a phase detector, a low-pass filter, as well as a voltage controlled oscillator including such variable capacitance. A theoretical study is proposed and experimentally validated. Capture and locked ranges of hundreds of kHz have been obtained for the configuration used in this circuit. An application as frequency demodulator using a practical implementation of this circuit has been demonstrated.