【技术实现步骤摘要】
一种可调偏压的阵列精密电容的同步测量系统及方法
[0001]本专利技术涉及电容测量
，更具体的，涉及一种可调偏压的阵列精密电容的同步测量系统及方法。
技术介绍
[0002]在各种工业应用和科学研究场景中电容测量是一个重要的研究领域，尤其是对电容式传感器而言，需要低至皮法级的精密电容测量方法。除了待测电容小的特点外，一些电容工作在几十伏甚至上百伏的直流电压之下，同时要求对多个电容进行同时测量。
[0003]目前主要有这几种电容测量方法：振荡法、直流充放电法、电桥法、交流激励法。
[0004]其中，基于振荡的方法是将待测电容和外加电感或电阻组成自激振荡电路，通过测量电路振荡信号频率间接求出待测电容大小，如中国专利公开号：CN105277790A，公开日：2016
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27，公开了提供了一种振荡回路中基于阻尼振荡波的电阻、电感和电容的测量方法，该方法采用了改进的离散傅里叶算法，实现了电阻、电感和电容参数的高精度测量；其中，对检测电压信号进行窗函数处理，可以有效的抑制标...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种可调偏压的阵列精密电容的同步测量系统，其特征在于：包括数字信号处理子系统、模拟链路子系统和待测电容测试子系统，所述的数字信号处理子系统输出复数个不同频率的第一正弦波数字信号、程控放大控制信号至模拟链路子系统；所述的模拟链路子系统将不同频率的第一正弦波数字信号转换为正弦波模拟信号进行滤波、放大处理，得到并输出复数个不同频率的第一正弦波模拟信号至所述的待测电容测试子系统；所述的待测电容测试子系统将接收到的复数个不同频率的第一正弦波模拟信号通过不同的待测电容后汇聚成一个包括复数个频率分量的第二合成波模拟信号；所述的模拟链路子系统接收反馈回来第二合成波模拟信号，并进行程控放大和滤波处理之后，并将第二合成波模拟信号转换为第二合成波数字信号，并输入所述的数字信号处理子系统；最终所述的数字信号处理子系统根据第二合成波数字信号和第一正弦波数字信号进行处理得到不同的待测电容的电容值。2.根据权利要求1所述的可调偏压的阵列精密电容的同步测量系统，其特征在于：所述的数字信号处理子系统包括复数个相敏检测模块、复数个正弦波产生模块、平滑滤波器组、微处理器；每个所述的正弦波产生模块对应与一个所述的相敏检测模块连接；每个所述的正弦波产生模块接收所述的微处理器发送的频率控制信号，并产生一对相位正交的第一正弦波数字信号；不同所述的正弦波产生模块之间产生的第一正弦波数字信号的频率均不相同；所述的第一正弦波数字信号分别输入对应连接的相敏检测模块、模拟链路子系统；同时每个相敏检测模块从模拟链路子系统接收同一个包括复数个频率分量的第二合成波数字信号；每个所述的相敏检测模块都输出一对包括特定频率分量信号的幅度和相位信息的第三数字信号至所述的平滑滤波器组，其中特定频率是指与相位正交的正弦波数字信号具有相同频率；所述的微处理器从平滑滤波器组接收复数个平滑后的第三数字信号，计算处理得到多个待测电容的电容值，同时输出频率控制信号到正弦波产生模块，并输出程控放大控制信号至模拟链路子系统。3.根据权利要求2所述的可调偏压的阵列精密电容的同步测量系统，其特征在于：所述的模拟链路子系统包括复数个模拟驱动链路和一个模拟采样链路；一个所述的模拟驱动链路与一个正弦波产生模块对应连接，用于接收正弦波产生模块产生的第一正弦波数字信号；同时所述的模拟驱动链路将第一正弦波数字信号转换为第一正弦波模拟信号，并进行滤波、放大处理，之后输入到待测电容测试子系统；所述的模拟采样链路从待测电容测试子系统接收一个包括复数个频率分量的第二合成波模拟信号，并进行程控放大和滤波处理，并将第二合成波模拟信号转换为一个包括复数个频率分量的第二合成波数字信号，并输入到每个所述的相敏检测模块。
4.根据权利要求3所述的可调偏压的阵列精密电容的同步测量系统，其特征在于：所述的待测电容测试子系统包括复数个直流耦合电路、复数个第一交流耦合电路、一路第二交流耦合电路、复数个待测电容、一个取样电阻；一路所述的直流耦合电路的一端接偏置电压，一路所述的直流耦合电路的另一端对应与一路所述的待测电容的一端连接；复数个所述的待测电容的另一端均与取样电阻的一端连接；所述的取样电阻的另一端接地；一路所述的第一交流耦合电路的输入端对应与一路模拟驱动链路的输出端连接，用于接收经过滤波、放大处理之后的第一正弦波模拟信号；一路所述的第一交流耦合电...
【专利技术属性】
技术研发人员：王自鑫，陈润明，陈弟虎，黄俊龙，胡炳翔，梁言，蔡志岗，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：
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