數(shù)字電橋電容測量模塊的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提出的一種數(shù)字電橋電容測量模塊，通過下述技術(shù)方案予以實現(xiàn)：平衡橋臂與測量橋臂交流信號相位差180°組成數(shù)字平衡機構(gòu)；激勵源單元產(chǎn)生3種信號，其中0°相位驅(qū)動信號驅(qū)動同步放大電路把正交濾波測量信號送入零位平衡單元產(chǎn)生再平衡監(jiān)控信號；AC參考信號驅(qū)動電容平衡橋臂電路，AC激勵信號分時驅(qū)動BITE檢測橋臂電路，把平衡橋臂與測量橋臂兩個相位差180°的交流信號通過求和電路求和，經(jīng)帶通濾波電路濾波為0°、90°相位驅(qū)動信號，CPU控制單元對零位平衡單元中的D/A轉(zhuǎn)換器進行平衡控制，用D/A轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)與CPU控制單元內(nèi)預存的理論數(shù)據(jù)進行比較，CPU控制單元以檢測到平衡橋臂與測量橋臂達到平衡時的D/A轉(zhuǎn)換器數(shù)據(jù)作為當前測量的電容值。
【專利說明】數(shù)字電橋電容測量模塊

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種主要用于飛機、汽車、輪船發(fā)動機上關(guān)于壓力、液位、位移等模擬電容信號的調(diào)理轉(zhuǎn)換測量模塊。

【背景技術(shù)】
[0002]在眾多測量系統(tǒng)中電容是使用最多的基本元器件。電容在不同的溫度，介電常數(shù)和極間距微變，其技術(shù)參數(shù)會發(fā)生變化。基于這個特性，電容式傳感器是把被測的機械量，如位移、壓力等轉(zhuǎn)換為電容量的變化，目前已廣泛應用于工業(yè)、醫(yī)學、軍事等領(lǐng)域。電容式傳感器可分為極距變化型、面積變化型、介質(zhì)變化型三類。極距變化型，如電容式壓力傳感器，一般用來測量微小的線位移或由于力、壓力、振動等引起的極距變化。面積變化型一般用于測量角位移或較大的線位移。介質(zhì)變化型常用于物位測量和各種介質(zhì)的溫度、密度、濕度等的測定。電容式傳感器的敏感部分是具有可變參數(shù)的電容器。但大部分電容測量方法集成化水平與精度低、抗干擾能力差，寄生電容影響測量結(jié)果，因而對電容特別是對微小電容的精確測量始終是一個很重要的課題。目前基于電容式測量的傳感器主要包括直流測量和交流測量兩種，交流測量又分為平衡式和不平衡式兩種。平衡電橋測量電容式油量傳感器的感應體部分為一同軸電容，電容器為兩平極結(jié)構(gòu)，作絕緣處理后的電容器兩極間浸入不同的界質(zhì)中，由于電容器中的介質(zhì)相對介電系數(shù)不同，電容量是不同的；而當電容器兩極處在兩不同介質(zhì)的界面處，當液體介質(zhì)的液面發(fā)生變化，也將導致電容器的電容C也發(fā)生變化。重點和難點在于測量電路的精確性和穩(wěn)定性，測量精度完全取決于測量電路的特性，目前大部分測量方法集成化水平低、精度低。比如電橋法利用電橋平衡原理測量電容測量結(jié)果受橋臂電容性能影響較大，振蕩法電路結(jié)構(gòu)簡單對待測電容在100PF以下時板間內(nèi)電容常會影響測量結(jié)果，另外振蕩法測量電容的抗干擾能力差。
[0003]直流測量因其電路結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉，但對測量通道內(nèi)共模干擾抑制能力差；采樣通道的增益調(diào)節(jié)受電容的影響大，造成測量通道復用性差。
[0004]交流平衡式測量后級處理與直流測量相似，取消了測量中的平衡機構(gòu)，通過測量電路中不平衡量實現(xiàn)電容測量。交流不平衡式測量的最大優(yōu)點是對共摸干擾有較好的抑制能力，但因其引入機電式平衡機構(gòu)，結(jié)構(gòu)復雜、反應緩慢。測量結(jié)果受橋臂電容性能影響，遲滯誤差大、成本高，同樣有測量通道復用性差的缺點，反應緩慢而不適合測量通道復用。
[0005]新一代的傳感器技術(shù)的發(fā)展對電容敏感測量和信號集中處理提出了更高的要求，鑒于上述幾種測量技術(shù)的缺點，有必要探索一種新的電容測量方法。電容數(shù)字電橋處理技術(shù)，就是利用交流平衡式測量原理與現(xiàn)代數(shù)字技術(shù)相結(jié)合而形成的一種測量技術(shù)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為提高電容測量精度和測量穩(wěn)定性，本發(fā)明針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的結(jié)構(gòu)復雜、反應緩慢、成本較高，共模干擾抑制能力不足、通道復用性差的缺點，提供一種結(jié)構(gòu)簡單，反應快，成本低，能夠節(jié)約硬件資源，通過數(shù)字處理器件和平衡機構(gòu)直接將電容轉(zhuǎn)換為對應的數(shù)字量信息。
[0007]本發(fā)明的上述目的可以通過以下措施來達到:一種數(shù)字電橋電容測量模塊，包括:激勵源單元、電容平衡橋臂電路、電容測量橋臂電路、BIT自檢測橋臂電路、求和電路、同步放大電路，零位比較單元和CPU控制單元，其特征在于:電容平衡橋臂電路和電容測量橋臂電路中的平衡橋臂與測量橋臂交流信號相位差180°組成數(shù)字平衡機構(gòu)；激勵源單元產(chǎn)生0°相位驅(qū)動信號、AC參考信號和AC激勵信號，0°相位驅(qū)動信號驅(qū)動同步放大電路把實現(xiàn)的正交濾波測量信號送入零位平衡單元產(chǎn)生再平衡監(jiān)控信號；AC參考信號驅(qū)動電容平衡橋臂電路，AC激勵信號分時驅(qū)動BITE檢測橋臂電路，把平衡橋臂與測量橋臂兩個相位差180°的交流信號通過求和電路求和，經(jīng)帶通濾波電路濾波為0°、90°相位驅(qū)動信號，CPU控制單元根據(jù)接收到的再平衡監(jiān)控信號，對零位平衡單元中的D/A轉(zhuǎn)換器進行平衡控制，用D/A轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)與CPU控制單元內(nèi)預存的理論數(shù)據(jù)進行比較，CPU控制單元以檢測到平衡橋臂與測量橋臂達到平衡時的D/A轉(zhuǎn)換器數(shù)據(jù)作為當前測量的電容值。
[0008]本發(fā)明相比于現(xiàn)有的電容測量電路，具有如下有益效果:
本發(fā)明與直流測量技術(shù)相比，能夠很好的抑制共模干擾。本發(fā)明利用CPU控制下的數(shù)字器件完成電容式數(shù)字電橋交流平衡控制測量，能夠?qū)㈦娙菪盘柾ㄟ^CPU的數(shù)字平衡算法直接轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，無需轉(zhuǎn)換為中間模擬量，提高精度和抗干擾能力，
本發(fā)明采用電容平衡橋臂電路和電容測量橋臂電路組合的數(shù)字電橋平衡機構(gòu)與機電式交流平衡測量技術(shù)相比，克服了使用機械部件作為平衡機構(gòu)的結(jié)構(gòu)復雜、反應緩慢、遲滯誤差大等缺點，提高了電容式傳感器的測量精度。
[0009]本發(fā)明采用平衡橋臂與測量橋臂交流信號相位差180°的電容平衡橋臂電路和電容測量橋臂電路組成的數(shù)字平衡機構(gòu)，帶來的高速度及后級增益調(diào)節(jié)不受測量電容影響，使我們可以用一個測量通道采用分時復用的方式，就可以完成對多個通道電容的單獨測量，大大的節(jié)約硬件資源及產(chǎn)品空間，反應快，成本低。
[0010]本發(fā)明采用激勵源單元產(chǎn)生0°相位驅(qū)動信號、AC參考信號和AC激勵信號，通過CPU控制單元對零位平衡單元BIT檢測電路中的D/A轉(zhuǎn)換器進行平衡控制，用D/A轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)與CPU控制單元內(nèi)預存的理論數(shù)據(jù)進行比較，可以檢測數(shù)字電橋是否正常工作，并發(fā)出告警信號。在使用雙通道備份的情況下，可以自動切換到備份通道，保證電容測量任務的冗余。
[0011]利用本發(fā)明對每個通道電容進行單獨測量，就可以對每根電容式傳感器故障與否進行判斷，在某根傳感器發(fā)生故障時，進行故障隔離與系統(tǒng)重構(gòu)，實現(xiàn)測量系統(tǒng)精度降級使用，避免由于一組傳感器中的某根傳感器故障給整個系統(tǒng)測量帶來極大的附加誤差。
[0012]利用本發(fā)明可以將電容值和最終測量值的關(guān)系通過相應的算法儲存到EEPR0M，當發(fā)生電容測量電路因為溫度、濕度等環(huán)境引起的漂移后，由CPU發(fā)出指令，執(zhí)行BIT自檢測，將標準電容的測量結(jié)果和EEPROM的轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)做比較，自動校準EEPROM中的標定值，從而實現(xiàn)電容測量的自動校準，實現(xiàn)高精度的微電容的測量。
[0013]在使用本發(fā)明測量一路電容的基礎(chǔ)上，在電容輸入端加入通道切換電路，通過CPU控制通道切換電路的切換邏輯就可以實現(xiàn)實時多通道電容測量。如果使用多組組數(shù)字電橋模塊進行切換測量，還可實現(xiàn)電容測量的硬件冗余備份。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明電容測量信號測量模塊的原理示意圖。
[0015]圖2是圖1中激勵信號產(chǎn)生電路的電路示意圖。
[0016]圖3是圖1中平衡電橋橋臂電路的示意圖。
[0017]圖4是圖1中電容測量橋臂電路示意圖。
[0018]圖5是圖1中BIT自檢測橋臂電路示意圖。
[0019]圖6是圖1中的求和電路示意圖。
[0020]圖7是圖1同步放大電路、正交濾波電路示意圖。
[0021]圖8是本發(fā)明零界值探測電路示意圖。
[0022]圖9是本發(fā)明的CPU單元電路示意圖。
[0023]圖10是本發(fā)明平衡判定信號示意圖。
[0024]

【具體實施方式】
[0025]參閱圖1。在以下描述的一個實施例中，電容信號測量模塊電路包括:激勵源單元、電容平衡橋臂電路、電容測量橋臂電路、BIT自檢測橋臂電路、求和電路、同步放大電路，零界值探測單元和CPU控制單元。激勵源單元產(chǎn)生AC參考信號、AC激勵信號、0°相位驅(qū)動信號3種信號，供電容平衡橋臂電路、電容測量橋臂電路使用。激勵源單元可以是圖2所示的激勵信號產(chǎn)生電路，包括由G301和R301以及2個旁路電容C301，C302組成的晶體發(fā)生電路，分頻電路和AD301三極管，V301嵌位二極管，R321和RP301電阻調(diào)整器所組成的驅(qū)動電壓調(diào)節(jié)電路。激勵源單元模塊生成數(shù)字電橋所需的0°相位驅(qū)動信號、交流AC參考信號和AC激勵信號。AC參考信號驅(qū)動由相移調(diào)整電路、D/A轉(zhuǎn)換調(diào)整電路及平衡電容組成的平衡橋臂；AC激勵信號驅(qū)動由被測量電容組成的測量橋臂及由BIT自檢測電容與BIT自檢測電阻組成的BITE檢測橋臂。電容平衡橋臂電路和電容測量橋臂電路中的平衡橋臂與測量橋臂交流信號相位差180°，平衡橋臂與BIT自檢測橋臂輸出的兩個交流信號經(jīng)過求和電路求和，通過帶通濾波電路濾波，在0°相位驅(qū)動信號驅(qū)動同步放大電路放大后，由零界值探測器產(chǎn)生再平衡監(jiān)控信號。CPU控制單元接收再平衡監(jiān)控信號，根據(jù)再平衡監(jiān)控信號驅(qū)動DAC轉(zhuǎn)換電路，并控制零位平衡單元中的D/A轉(zhuǎn)換器進行平衡控制，形成閉環(huán)測量回路，直到再平衡監(jiān)控信號指示CPU停止驅(qū)動DAC轉(zhuǎn)換電路，電容測量完成。當CPU控制單元檢測到平衡橋臂與測量橋臂達到平衡時，當前CPU寫入D/A轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)就認定為當前的電容采樣值。當平衡橋臂信號>測量橋臂信號時，再平衡監(jiān)控信號為高電平；當平衡橋臂信號<測量橋臂信號時，再平衡監(jiān)控信號為低電平。當CPU控制單元檢測到再平衡監(jiān)控信號變換12次后(DA轉(zhuǎn)換電路的精度為12位)，表明平衡橋臂與測量橋臂達到近似平衡，此時DA轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)就代表了傳感器的電容值，當前CPU的驅(qū)動數(shù)字量即可以作為電容等效值。
[0026]在圖2中，激勵信號產(chǎn)生電路主要由晶振電路、分頻電路、電流驅(qū)動電路、幅值調(diào)整電路組成，其中，晶振電路由并聯(lián)在G301晶體兩端的電阻R301和并聯(lián)電容C301、電容C302組成，分頻電路由順次串聯(lián)的10分頻電路和16分頻電路組成，電流驅(qū)動電路接地電容C302、電阻R302、并聯(lián)在電阻R302與地電容C309之間的電阻R318、并聯(lián)電阻R318的三極管AD301和串聯(lián)在三極管AD301基極電路的串聯(lián)電阻R310和電阻R317組成，幅值調(diào)整電路由并聯(lián)在三極管AD301集電極C與由輸入電阻R321、電壓調(diào)節(jié)電阻RP301組成并聯(lián)接地回路之間的接地并聯(lián)開關(guān)二極管V301，以及由電容C324和電阻R324組成的串聯(lián)阻抗匹配電路組成。G301晶體產(chǎn)生的3MHz的正弦波通過10分頻電路和16分頻電路至電阻R310和電阻R317，經(jīng)三極管AD301上拉電流驅(qū)動電，增加激勵信號的驅(qū)動能力，并可通過接地并聯(lián)開關(guān)二極管V301防止輸出電壓過大。輸入電阻R321和電壓調(diào)節(jié)電阻RP301組成并聯(lián)接地回路，經(jīng)電壓調(diào)節(jié)電阻RP301電壓調(diào)節(jié)輸出如圖9所示的波形幅值，并將波形幅值通過電容C324和電阻R324阻抗匹配后輸出參考激勵信號。激勵信號產(chǎn)生電路產(chǎn)生供零位平衡單元使用的0°相位驅(qū)動信號、18.75K AC參考信號和18.75K AC激勵信號三種信號。18.75K AC參考信號驅(qū)動平衡橋臂；AC激勵信號分時驅(qū)動由電容式油量傳感器組成的測量橋臂及由BITE電容與BITE電阻組成的BITE檢測橋臂；0°相位驅(qū)動信號驅(qū)動圖1所示同步放大電路，實現(xiàn)測量信號的正交濾波功能。平衡橋臂與測量橋臂輸出的交流電壓信號相位差180°，兩個交流信號經(jīng)過求和電路求和后，再經(jīng)過帶通濾波電路濾波、0°相位驅(qū)動信號驅(qū)動下的同步放大電路放大后，由零界值探測器產(chǎn)生再平衡監(jiān)控信號。
[0027]在圖3中，電容平衡橋臂電路平衡電橋中的平衡電容有高精度、溫度系數(shù)高的特點，平衡電容C3數(shù)值由測量電容的大小來決定，平衡電容必須大于測量電容的數(shù)值，可以通過如圖4的選通開關(guān)D205對平衡電容進行選擇。BIT檢測橋臂電路包括一個在檢測橋臂的BIT電容C4和并聯(lián)在BIT檢測橋臂上的BIT保護電阻R4。電容平衡橋臂電路經(jīng)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器DAC電連接相移調(diào)整電容C2和平衡電容C3，該相移調(diào)整電路保證其和加載在測量橋臂輸出的交流電壓信號相位相差180°，CPU控制單元通過數(shù)據(jù)總線連接模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，控制DAC轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換時序，數(shù)據(jù)總線上數(shù)字量的變化引起DAC器件模擬正弦波信號(即AC激勵信號)幅值的變化，該變化的正弦波激勵平衡電容C3，驅(qū)動平衡橋臂，相移調(diào)整電路中的電壓調(diào)整器R2微調(diào)正弦波信號的幅值，用于微調(diào)整DAC器件模擬輸出的正弦波信號幅值，從而微調(diào)整最終的輸出結(jié)果。平衡電容測量BIT自檢測橋臂電路R4和C4在可以在不外接被測電容的情況下接入C3，DAC模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器以及相移器件C2組成的平衡橋臂，用于內(nèi)部電路的自動監(jiān)測。
[0028]在圖4中，電容測量橋臂電路主要是由高精度、溫度系數(shù)高的電容組成，電容測量橋臂分別通過平衡電容C1-C4電連接CPU控制單元，平衡電容大于測量電容的數(shù)值，平衡電容的電容值可以通過數(shù)字選通開關(guān)D205對平衡電容進行選擇，平衡電容數(shù)值由測量電容的大小來決定。
[0029]在圖5中，BIT檢測橋臂電路包括在檢測橋臂上的BIT保護電阻和跨接并聯(lián)在所述BIT保護電阻Rl上的BIT電容C4。BIT檢測橋臂通過外部CPU的指令切換AC激勵信號傳入BIT檢測橋臂電路，用于是否進行電路BIT自檢測。平衡橋臂和測量橋臂連接在求和電路的前端，求和電路對經(jīng)過平衡橋臂和測量橋臂的AC信號的電流、相位求和，用于后級處理。
[0030]在圖6中，求和電路將平衡橋臂和測量橋臂在求和電路前端相連接，包含經(jīng)求和入口電阻R2相連的兩個串聯(lián)的T型濾波網(wǎng)絡組成的多極濾波網(wǎng)絡和一個帶通負反饋電容，以及通過電容C5串聯(lián)電阻R3、R4、接地電容C6連接運算放大器正向端構(gòu)成的積分電路。本實施例中帶通負反饋電容根據(jù)實際波形噪聲情況選擇不同的容值，一般在2000pf左右可以濾除MHZ級別的干擾。兩個T型濾波網(wǎng)絡的積分電容一般在100?200pf之間，用于求和后交流電流信號變換為可捕捉的交流電壓信號，該積分信號通過運算放大器的反向放大后，通過運算放大器輸出端串聯(lián)的電容C7、CS輸出求和波形用于圖7中的正交濾波電路。
[0031]在圖7中，同步放大電路包括正向輸入端連接接地電阻R5的前置運算放大器和通過串聯(lián)電容C10、電阻R6、電阻R7電連接上輸入端的后置運算放大器，以及分別跨接在上述兩個運算放大器反向輸入端與輸出端之間的RC濾波網(wǎng)絡。求和后的信號通過前級正交濾波電路反向放大后通過RC濾波網(wǎng)絡完成其前級濾波功能，該濾波后信號通過ClO電容隔絕直流偏置信號后接入后級運算放大器，該放大器將信號反向放大后同樣通過RC濾波網(wǎng)絡進一步過濾雜波，將該信號BRIDGE_0UT用于圖8中的零界值探測電路檢波處理。
[0032]在圖8中，零界值探測電路包含半波檢波積分電路和電壓比較電路。其中半波檢波積分電路在半波選擇電路通過對激勵信號的正負進行判斷后，依次選通圖8中T+、T-輸入信號。隨后對信號進行RC濾波，積分電路功能為圖8中的RC濾波網(wǎng)絡完成；由圖可以看出，在前級運算放大器的正和負輸入端加入圖6求和電路檢波后的信號，此信號通過運算放大器疊加后積分成直流信號。該信號電壓比較電路通過后級運算放大器正端加入可變換的參考電壓，此參考電壓通過R8和R9組成的電位器分壓調(diào)整，并通過RlO進行電流保護限制。在后級運算放大器輸出端加一上拉電阻，用于高低邏輯電平的輸出。當信號高于參考電壓時，放大電路在輸出低電平，當信號低于參考電壓時，放大電路輸出高電平，最終輸出如圖10的平衡判定信號。圖10所示平衡判定信號被CPU控制單元捕捉，CPU按程序中的算法用數(shù)字量控制圖5中AC激勵信號的大小，并根據(jù)輸出的電平確定數(shù)字量。該數(shù)字量與被測電容成線性關(guān)系，可通過算法將其結(jié)算出來。
【權(quán)利要求】
1.一種數(shù)字電橋電容測量模塊，包括:激勵源單元、電容平衡橋臂電路、電容測量橋臂電路、BIT自檢測橋臂電路、求和電路、同步放大電路，零位比較單元和CPU控制單元，其特征在于:電容平衡橋臂電路和電容測量橋臂電路中的平衡橋臂與測量橋臂交流信號相位差180°組成數(shù)字平衡機構(gòu)；激勵源單元產(chǎn)生0°相位驅(qū)動信號、AC參考信號和AC激勵信號，0°相位驅(qū)動信號驅(qū)動同步放大電路把實現(xiàn)的正交濾波測量信號送入零位平衡單元產(chǎn)生再平衡監(jiān)控信號；AC參考信號驅(qū)動電容平衡橋臂電路，AC激勵信號分時驅(qū)動BITE檢測橋臂電路，把平衡橋臂與測量橋臂兩個相位差180°的交流信號通過求和電路求和，經(jīng)帶通濾波電路濾波為0°、90°相位驅(qū)動信號，CPU控制單元根據(jù)接收到的再平衡監(jiān)控信號，對零位平衡單元中的D/A轉(zhuǎn)換器進行平衡控制，用D/A轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)與CPU控制單元內(nèi)預存的理論數(shù)據(jù)進行比較，CPU控制單元以檢測到平衡橋臂與測量橋臂達到平衡時的D/A轉(zhuǎn)換器數(shù)據(jù)作為當前測量的電容值， 如權(quán)利要求1所述的數(shù)字電橋電容測量模塊，其特征在于:AC參考信號驅(qū)動由相移調(diào)整電路、D/A轉(zhuǎn)換調(diào)整電路及平衡電容組成的平衡橋臂；AC激勵信號驅(qū)動由被測量電容組成的測量橋臂及由BIT自檢測電容與BIT自檢測電阻組成的BITE檢測橋臂。
2.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字電橋電容測量模塊，其特征在于:測量橋臂、BITE檢測橋臂組成的并聯(lián)回路串聯(lián)激勵驅(qū)動電路。
3.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字電橋電容測量模塊，其特征在于:CPU控制單元接收再平衡監(jiān)控信號，根據(jù)再平衡監(jiān)控信號驅(qū)動DAC轉(zhuǎn)換電路，并控制零位平衡單元中的D/A轉(zhuǎn)換器進行平衡控制，形成閉環(huán)測量回路，直到再平衡監(jiān)控信號指示CPU停止驅(qū)動DAC轉(zhuǎn)換電路，電容測量完成。
4.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字電橋電容測量模塊，其特征在于:激勵模塊包括晶振電路、分頻電路、電流驅(qū)動電路和幅值調(diào)整電路，其中，晶振電路由并聯(lián)在G301晶體兩端的電阻R301和并聯(lián)電容C301、電容C302組成，分頻電路由順次串聯(lián)的10分頻電路和16分頻電路組成，電流驅(qū)動電路接地電容C302、電阻R302、并聯(lián)在電阻R302與地電容C309之間的電阻R318、并聯(lián)電阻R318的三極管AD301和串聯(lián)在三極管AD301基極電路的串聯(lián)電阻R310和電阻R317組成，幅值調(diào)整電路由并聯(lián)在三極管AD301集電極C與由輸入電阻R321、電壓調(diào)節(jié)電阻RP301組成并聯(lián)接地回路之間的接地并聯(lián)開關(guān)二極管V301，以及由電容C324和電阻R324組成的串聯(lián)阻抗匹配電路組成。
5.如權(quán)利要求5所述的數(shù)字電橋電容測量模塊，其特征在于:G301晶體產(chǎn)生的3MHz的正弦波通過10分頻電路和16分頻電路至電阻R310和電阻R317，經(jīng)三極管AD301上拉電流驅(qū)動電，增加激勵信號的驅(qū)動能力，通過接地并聯(lián)開關(guān)二極管V301防止輸出電壓過大，經(jīng)電壓調(diào)節(jié)電阻RP301電壓調(diào)節(jié)輸出波形幅值，波形幅值通過電容C324和電阻R324阻抗匹配后輸出參考激勵信號。
6.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字電橋電容測量模塊，其特征在于:AC激勵信號分時驅(qū)動由電容式油量傳感器組成的測量橋臂及由BITE電容與BITE電阻組成的BITE檢測橋臂；0°相位驅(qū)動信號驅(qū)動同步放大電路，實現(xiàn)測量信號的正交濾波功能。
7.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字電橋電容測量模塊，其特征在于平衡橋臂與測量橋臂輸出的交流電壓信號相位差180°，兩個交流信號經(jīng)過求和電路求和后，再經(jīng)過帶通濾波電路濾波、0°相位驅(qū)動信號驅(qū)動下的同步放大電路放大后，由零界值探測器產(chǎn)生再平衡監(jiān)控信號。
8.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字電橋電容測量模塊，其特征在于:電容平衡橋臂電路經(jīng)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器DAC電連接相移調(diào)整電容C2和平衡電容C3，該相移調(diào)整電路保證其和加載在測量橋臂輸出的交流電壓信號相位相差180°，CPU控制單元通過數(shù)據(jù)總線連接模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，控制DAC轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換時序，數(shù)據(jù)總線上數(shù)字量的變化引起DAC器件模擬正弦波信號即AC激勵信號幅值的變化，該變化的正弦波激勵平衡電容C3，驅(qū)動平衡橋臂，相移調(diào)整電路中的電壓調(diào)整器R2微調(diào)正弦波信號的幅值，用于微調(diào)整DAC器件模擬輸出的正弦波信號幅值，從而微調(diào)整最終的輸出結(jié)果。
9.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字電橋電容測量模塊，其特征在于:求和電路將平衡橋臂和測量橋臂在求和電路前端相連接，包含兩個串聯(lián)的T型濾波網(wǎng)絡組成的多極濾波網(wǎng)絡和一個帶通負反饋電容。
【文檔編號】G01D5/24GK104296786SQ201410520241
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月30日
【發(fā)明者】張思宇 申請人:四川泛華航空儀表電器有限公司