[发明专利]一种基于仪器放大器的差动电容检测电路及检测方法

权利要求书

1.一种基于仪器放大器的差动电容检测电路，其特征在于：所述检测电路包括1个激励脉冲源，激励脉冲源一端接地，另一端连接二极管D₁和D₂的阳极，二极管D₁的阴极连接电容C₁的非共用节点和电阻R₁，电容C₁与电阻R₁并联；二极管D₂的阴极连接电容C₂的非共用节点和电阻R₂，电容C₂与电阻R₂并联；电容C₁与电容C₂差动结构，共用节点接地；1个仪器放大器的同相输入端通过导线连接电容C₁的非共用节点，仪器放大器的反相输入端通过导线连接电容C₂的非共用节点；仪器放大器还连接有1个可调电阻R₃；仪器放大器参考端接地；仪器放大器的输出端V_d连接1个积分器输入端；积分器的输出端V_o即为所述检测电路的输出端；积分器与激励脉冲源之间通过时间信号线连接同步。

2.根据权利要求1所述一种基于仪器放大器的差动电容检测电路，其特征在于：所述电阻R₁和电阻R₂的阻值相等即：R₁＝R₂＝R₀，R₀是电阻R₁和电阻R₂的平衡状态值。

3.一种如权利要求1所述基于仪器放大器的差动电容检测电路的检测方法，其特征在于：所述激励脉冲源，激励脉冲同时为C₁和C₂充电；激励脉冲源零电平时间，C₁通过R₁放电，C₂通过R₂放电，在放电过程两个电容的端电压即第一根导线上的电压V₁和第二根导线上的电压V₂的差值，被仪器放大器放大，R₃为仪器放大器放大倍数的调整电阻，仪器放大器输出端V_d的输出值经积分器处理，得到正比于差动电容传感器两个电容C₁、C₂的差的直流电压V_o；计算公式

如下：

V_o＝KUR₀(C₁-C₂)

式中：U为激励脉冲源的脉冲幅度，K为仪器放大器差模灵敏度。

4.根据权利要求3所述基于仪器放大器的差动电容检测电路的检测方法，其特征在于：所述激励脉冲源在高电平期间基准恒压源供电，脉冲宽度时间要大于二极管D₁、电容C₁和电阻R₁组成的回路的充电时间，及二极管D₂、电容C₂和电阻R₂组成的回路的充电时间的最大时间；零电平时间要保证电容C₁和电阻R₁回路，及电容C₂和电阻R₂回路放电至零的最大时间。

5.根据权利要求3所述一种基于仪器放大器的差动电容检测电路的检测方法，其特征在于：所述积分器输出端的输出值与电容C₁和电容C₂的差值成正比，其中积分时间是电容C₁和电阻R₁组成的回路，以及电容C₂和电阻R₂组成的回路放电至零的最大时间。