[发明专利]测量导体对地电容的装置及其测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电容测量装置及其测量使用方法，特别是涉及一种测量导体对地电容的装置及其测量使用方法。

背景技术

文献号为US6466036B1的美国专利于2002年10月15日公开了一种“电荷转移测量电路”。该专利的发明人展示了用电荷转移的方法来测量导体的对地电容的电路装置及其电荷测量方法。该电路装置的具体技术方案为：一种测量导体对地电容的装置，该装置包括：至少三个开关器件，这三个开关器件中的每开关器件都有各自独立的断开状态和唯一的各自独立的闭合状态，这三个开关器件中的每开关器件在电气上与两个相异的参考电压中的其中之一相连接；一个有两个端口的第一电容器，这两个端口中“电容近端”的端口与导体直接电气连通，也就是说该端口与导体之间不包含任何开关器件，另外一端为电容“远端”；一个电压测量电路与第一电容器的任意一端直接电气连通，也就是说中间不包含任何开关器件，该电路由一个逻辑门和一个电压比较器组成；在这些器件之间：至少三个开关器件中的第一开关器件两端分别连接电容远端与第一个参考电压，当该开关在闭合状态时电容远端与第一个参考电压接通，当该开关在断开状态时电容远端与第一个参考电压断开；至少三个开关器件中的第二开关器件两端分别连接电容近端与第二个参考电压，当该开关在闭合状态时电容近端与第二个参考电压接通，当该开关在断开状态时电容近端与第二个参考电压断开；至少三个开关器件中的第三开关器件两端分别连接电容远端与第二个参考电压，当该开关在闭合状态时电容远端与第二个参考电压接通，当该开关在断开状态时电容远端与第二个参考电压断开；本装置进一步包括一个控制器来操作上述三开关器件，使任意时刻至少三开关器件中至少有一开关器件工作在其独立的断开状态。

采用上述装置后，通过测量、计算所述未知电容的方式，来判断未知电容的变化，从而感知是否有物体靠近或者接触。但实现以上的功能还可以有其他的技术方案，前述提到的美国专利仅公开了其中的一种方案。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种测量导体对地电容的装置及其测量使用方法。

为解决以上技术问题，本发明的技术方案是：一种测量导体对地电容的装置，包括至少三个开关器件，所述三个开关器件中的每个开关器件都有各自独立的断开状态和各自独立的唯一的闭合状态；所述三个开关器件中的每个开关器件的一端与两个电压值相异的电压端之一电气连通，另一端则与有两个端口且已知电容值的第一电容器的其中一个端口电气相通；所述第一电容器的一个端口与导体的一端直接电气相通，即所述端口与所述导体之间不包含任何开关器件，该所述端口称为电容近端，所述第一电容器的另一个端口则相应的被称为电容远端，所述导体的另一端则连接有未知电容值的第二电容器；

包括一个电压测量电路，所述电压测量电路与第一电容器的任意一个端口直接电气连通，即所述端口与所述第一电容器之间不包含任何开关器件；

包括一个用来控制上述三个开关器件开合的控制器，所述控制器在任意时刻使所述三个开关器件之一工作在断开状态；

关键是：所述三个开关器件中的第一开关器件两端分别连接所述电容远端与电压一，当该开关器件在闭合状态时所述电容远端与所述电压一接通，当该开关器件在断开状态时所述电容远端与所述电压一断开；所述三个开关器件中的第二开关器件两端分别连接所述电容近端与电压二，当该开关器件在闭合状态时所述电容近端与所述电压二接通，当该开关器件在断开状态时所述电容近端与所述电压二断开；所述三个开关器件中的第三开关器件两端分别连接所述电容近端与所述电压一，当该开关器件在闭合状态时所述电容近端与所述电压一接通，当该开关器件在断开状态时所述电容近端与所述电压一断开。

作为本发明的改进一，所述电压一是一个给定直流电压，所述电压二是一个高于所述电压一的给定直流电压。

用所述测量导体对地电容的装置对导体对地电容的测量时，可以采用以下的方法1：所述测量导体对地电容的方法包括以下顺序的执行步骤：

a)同时将所述第一开关器件与所述第三开关器件设定到闭合状态，将所述第二开关器件设定为断开状态，使所述第一电容器的所述电容远端和电容近端同时连接到所述电压一，将所述第一电容器复位到初始状态；

b)同时将第一开关器件与第三开关器件设定到断开状态；

c)将第二开关器件设定到闭合状态，等待一个设定的时间，然后将第二开关器件设定到断开状态；

d)将第一开关器件设定到闭合状态，对第一电容器充电，等待一个设定的时间；