[发明专利]一种高灵敏度的电容传感阵列检测电路及信号处理方法

权利要求书

1.一种高灵敏度的电容传感阵列检测电路，其特征在于：包括驱动电路、电容传感器阵列、模拟开关电路、C/V转换电路、整流与滤波电路、减法电路、DAC电路、放大滤波电路及MCU处理器，所述驱动电路经模拟开关电路与电容传感器阵列的输入端相连接，所述电容传感器阵列的输出端经模拟开关电路与C/V转换电路的信号输入端相连接，所述C/V转换电路的信号输出端经整流与滤波电路与减法电路相连接，所述减法电路的信号输出端连接有放大滤波电路，所述模拟开关电路的信号输入端与MCU处理器，所述MCU处理器经DAC电路与减法电路相连接。

2.根据权利要求1所述的一种高灵敏度的电容传感阵列检测电路，其特征在于：所述驱动电路包括有源振荡器和低通滤波电路，所述有源振荡器用于提供1MHz的交流信号，经过低通滤波电路滤波处理后，得到1MHz、1V的正弦电压。

3.根据权利要求1所述的一种高灵敏度的电容传感阵列检测电路，其特征在于：所述模拟开关电路采用ADG1212，其供电为±15V，二通道。

4.根据权利要求1所述的一种高灵敏度的电容传感阵列检测电路，其特征在于：所述DAC电路采用AD5761R，输出电压为0-20v。

5.一种一种高灵敏度的电容传感阵列检测电路信号处理方法，其特征在于，按照以下步骤进行，

a、C/V转换电路将传感器的敏感端接收的交流激励电流转换为交流电压信号，设激励的初始电压为V_i(t)，电路的反馈电阻为R₁，且不低于33kΩ，C/V转换后输出电压V₁(t)为：

b、述整流与滤波电路主要实现对交流电压信号整流为直流信号，通过二极管进行半波整流，得到正半周期的交流信号，然后经过二阶的正反馈有源滤波器得到直流信号，整流与滤波电路的输出电压V₂为：其中，V_i，V₁为激励信号与C/V转换电路的输出信号的幅值，η为半波整流信号的整流效率；

c、所述减法电路与DAC电路主要实现对直流信号的隔直，先通过对电容传感器阵列的各初始电容传感的检测信号的整流与滤波电路的输出值V₃进行测量，将测量的电压值转换为相应的DAC的数字值，然后当模拟开关切换至相应的通道时，DAC同时输出相应通道的初始电压值，经过减法电路进行相减，得到电容传感器的敏感信号的变化值，其输出电压V₄为：

设传感器的初始电容值为C_x0，则上式为：