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　　摘要：文中介紹了測量電容式傳感器電容的一般方法，并針對AMG公司開發(fā)的電容式信號轉(zhuǎn)換成電壓信號的集成電路CAV424 作了應(yīng)用性介紹。

　　1 　引言

　　在測量控制場合中經(jīng)常需要將電容式信號轉(zhuǎn)換成電壓或電流信號。目前大多數(shù)是使用分立元件或者專門去開發(fā)專用的集成電路（CSICs） 。考慮到各種電容式傳感器信號的檢測和使用范圍，由德國AMG公司開發(fā)的CAV424 集成電路則具有較大的應(yīng)用靈活性。文中簡要介紹了CAV424 的原理和使用方法。

　　2 　電容式信號的測量方法

　　幾乎所有用來測量電容式傳感器的電路是基于電容差值的測量方法，這是因為被測量的電容值通常是在幾個10 ^{- 18} F 到幾百個10 ^{- 12} F 范圍內(nèi)，而采用電容差值的測量方法恰好可以滿足這個測量范圍的要求。

　　一般情況下，選擇一個電容值是固定的，作為參考電容；另一個則是傳感器的被測電容值。選擇一個合適的參考電容，比如與被測電容有相同的溫度系數(shù)或與被測電容具有相同的干擾影響的參考電容，在差分測量電路中可以將此類干擾信號抵消，以達到較好的測量。

　　根據(jù)平板電容器的公式：

　　式中：ε0 = 8. 854 ×10- ¹² ;εr 為相對介電常數(shù)； A 為極板面積； d 為極板距離。

　　電容值是通過距離、面積或相對介電常數(shù)的變化而變化。比如測量一個平板電容器的電容值，它已含有某種介電常數(shù)的介質(zhì)，與一個已知介電常數(shù)的參考平板電容器的電容值相比較，就可以用來區(qū)分不同的介質(zhì)材料。這種方法常在液位儀或材料區(qū)分中加以應(yīng)用。由于水有較大的介電常數(shù)，常會影響親水性的介質(zhì)測定，但可以用于電容式濕度傳感器的濕度測量。

　　如果電容極板的面積A 發(fā)生變化，通過差分電容的測量方法，就可以辨別不同的物體或不同的形狀。如果是極板距離發(fā)生變化，通過該方法可以檢測距離。電容式位移傳感器就是這樣的。在一個較小的測量距離之內(nèi)，并對電容測量頭的極板外用一個保護環(huán)屏蔽電場，這樣的電容位移傳感器的電容變化值與距離就有較好的線性關(guān)系。在有壓力或加速度變化的時候，電容極板距離也會發(fā)生變化，上述的差分電容測量方法同樣也適用于電容式壓力傳感器、加速度傳感器和角度傳感器等。圖1 顯示了一個電容式壓力傳感器的傳遞函數(shù)曲線和線性情況。該傳感器的電容值變化已經(jīng)由處理電容信號的集成電路轉(zhuǎn)換成電壓信號了。

圖1 　經(jīng)信號轉(zhuǎn)換的一個電容式壓力傳感器的傳遞函數(shù)與線性情況

維庫PDF：用于電容傳感器信號轉(zhuǎn)換的集成電路CAV424.rar