【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于阻抗测量，具体涉及一种具有自适应寄生电容补偿的电容器复数阻抗测量方法、电路和装置。
技术介绍
1、微小电容测量技术一直被广泛应用于各种mems器件、电容传感器、结构间分布电容，因此在军工制造、航天航空、真空测量、生物医学等相关领域等都能相关的应用场景。对于电容层析成像等电容传感器应用场景而言，在交流激励下，电容器复数阻抗的测量可以获得更高分辨率的成像图像或更多的目标特征信息。
2、目前，基于谐振法、cv转换、充放电等测量方法也专利技术了很多测量电路，但以测试电容的复数阻抗。同时，寄生电容或者杂散电容存在，可以通过板级设计优化，通常采用输入与输出端信号屏蔽等措施减小寄生电容的产生，也可以通过电路方案设计优化，通常设计具有差分输出的电路，这样可以较为容易的消除共模信号。但是，并非所有的检测电路都采用差分输出，因此设计差分输出电路消除寄生电容的方案具有一定的局限性，使得这些测量手段中难以消除。这也造成测量电容与理论计算或者仿真偏大，使得电容层析成像的清晰度降低。此外，对测量电路的成本、灵敏度、寄生效应抑制等越来越高要求。
技术实现思路
1、本专利技术的目的就在于提供一种具有自适应寄生电容补偿的电容器复数阻抗测量方法、电路和装置，以解决
技术介绍
中提出的问题。
2、本专利技术通过以下技术方案来实现上述目的：
3、第一方面、本专利技术提供了一种具有自适应寄生电容补偿的电容器复数阻抗测量方法，适用于包含待检测电容器的测量电路，所述方法包括：>
4、向所述测量电路中输入正弦交流信号激励，在初始状态下对所述测量电路进行输出调零，以检测待检测电容器的复数阻抗；
5、将输入正弦交流信号移相90°或0°，生成移相后的相控信号；
6、响应所述相控信号并对交流信号进行相控整流，将相控整流后的交流信号进行滤波后转换为直流电压进行输出。
7、作为本专利技术的进一步优化方案，所述初始状态包括所述测量电路未接入所述待检测电容器，或测量电路接入待检测电容器上电的初始时刻。
8、作为本专利技术的进一步优化方案，基于待检测电容器复数的实部和虚部，对应检测实部时，输入正弦交流信号移相90°，对应检测虚部时，输入正弦交流信号移相0°。
9、第二方面、本专利技术提供了一种具有自适应寄生电容补偿的电容器复数阻抗测量电路，用于实施如以上所述测量方法，所述测量电路包括自补偿校准桥电路、移相电路和相控整流电路；
10、所述自补偿校准桥电路用于向所述测量电路中输入正弦交流信号激励，在自补偿校准桥电路未接入所述待检测电容器，或自补偿校准桥电路接入待检测电容器上电的初始时刻下对测量电路进行输出调零，以检测待检测电容器的复数阻抗；
11、所述移相电路用于将输入正弦交流信号移相90°或0°，生成移相后的相控信号；
12、所述相控整流电路用于响应所述相控信号并对交流信号进行相控整流，将相控整流后的交流信号进行滤波后转换为直流电压进行输出。
13、作为本专利技术的进一步优化方案，所述的自补偿校准桥电路包含第一级反向比例电路、积分电路、第二级反向比例电路及带 pi调节的反馈电路；其中，
14、放大器与电阻组成的第一级反向比例电路与参考电容串联，并与待检测电容器及自动补偿电容并联，再通过运算放大器与反馈电阻组成积分电路输出信号，所述积分电路再经过放大器与电阻、组成的第二级反向比例电路输出信号，所述自动补偿电容为可编程电容，待检测电容器包括泄露电容和泄露电阻。
15、作为本专利技术的进一步优化方案，所述相控整流电路包括比较器、反向比例电路、模拟开关 s1、二阶低通滤波电路；运算放大器的反向输入端与所述移相电路连接，正向输入端与地连接。
16、作为本专利技术的进一步优化方案，所述移相电路中，当检测待检测电容器的虚部时，移相电路为微分电路，当检测电容传感器的实部时，此时不需要移相，交流信号与下一级的运算放大器的反相输入端相连。
17、作为本专利技术的进一步优化方案，模拟开关 s1的常开触点连接至所述自补偿校准桥电路输出端，常闭触点连接至输出端，当输入端为原始激励信号移相90°，模拟开关输出信号经过二阶低通滤波电路整成直流量，此时检测待检测电容器的虚部；当输入端为原始激励信号，此时检测待检测电容器的实部；
18、其中，当检测时，移相电路的输出信号的相位为激励信号滞后90°，再经过比较器控制的模拟开关输出信号为：
19、；
20、再经过二阶低通滤波电路进行积分，当二阶低通滤波器的截止频率远小于激励信号频率即可得到直流信号，一个周期内信号积分后输出直流量可近似计算为：
21、；
22、检测虚部为：
23、；
24、当检测时，不需要移相电路，激励信号直接经过比较器控制的模拟开关输出信号为：
25、；
26、再经过二阶低通滤波电路进行积分，当二阶低通滤波器的截止频率远小于激励信号频率即可得到直流信号，一个周期内信号积分后输出直流量可近似计算为：
27、；
28、检测实部为：
29、。
30、第三方面、本专利技术提供了一种测量装置，包括第二方面或第二方面的任一项可能的实现方式中的测量电路。
31、本专利技术的有益效果在于：
32、本专利技术提出测量电路可用于测量电容传感器的复数阻抗，也可测量电容传感器的复数阻抗的变化量，可以自动消除寄生电容，达到精度测量的目的，具有测量范围大，测量精度高，抗干扰能力强的特点。
33、本专利技术提出的测量电路包括自补偿校准桥电路、移相电路、基于比较器的相控整流电路，实现了将电容传感器的复数阻抗（或泄露电容、泄露电阻）转变为直流电压进行检测，可用于测量电容传感器的复数阻抗，也可测量电容传感器的复数阻抗的变化量，可以自动消除寄生电容，达到精度测量的目的。
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1.一种具有自适应寄生电容补偿的电容器复数阻抗测量方法，其特征在于，适用于包含待检测电容器的测量电路，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的一种具有自适应寄生电容补偿的电容器复数阻抗测量方法，其特征在于，所述初始状态包括所述测量电路未接入所述待检测电容器，或测量电路接入待检测电容器上电的初始时刻。
3.根据权利要求1所述的一种具有自适应寄生电容补偿的电容器复数阻抗测量方法，其特征在于，基于待检测电容器复数的实部和虚部，对应检测实部时，输入正弦交流信号移相90°，对应检测虚部时，输入正弦交流信号移相0°。
4.一种具有自适应寄生电容补偿的电容器复数阻抗测量电路，用于实施如权利要求1所述测量方法，其特征在于，所述测量电路包括自补偿校准桥电路、移相电路和相控整流电路；
5.根据权利要求4所述的一种具有自适应寄生电容补偿的电容器复数阻抗测量电路，其特征在于：所述的自补偿校准桥电路包含第一级反向比例电路、积分电路、第二级反向比例电路及带PI调节的反馈电路；其中，放大器与电阻组成的第一级反向比例电路与参考电容串联，并与待检测电容器及自动补偿电
6.根据权利要求5所述的一种具有自适应寄生电容补偿的电容器复数阻抗测量电路，其特征在于：所述相控整流电路包括比较器、反向比例电路、模拟开关S1、二阶低通滤波电路；运算放大器的反向输入端与所述移相电路连接，正向输入端与地连接。
7.根据权利要求6所述的一种具有自适应寄生电容补偿的电容器复数阻抗测量电路，其特征在于：所述移相电路中，当检测待检测电容器的虚部时，移相电路为微分电路，当检测电容传感器的实部时，此时不需要移相，交流信号与下一级的运算放大器的反相输入端相连。
8.根据权利要求7所述的一种具有自适应寄生电容补偿的电容器复数阻抗测量电路，其特征在于：模拟开关S1的常开触点连接至所述自补偿校准桥电路输出端，常闭触点连接至输出端，当输入端为原始激励信号移相90°，模拟开关输出信号经过二阶低通滤波电路整成直流量，此时检测待检测电容器的虚部；当输入端为原始激励信号，此时检测待检测电容器的实部；
9.一种测量装置，其特征在于，包括如权利要求4-8任一项所述测量电路。
...【技术特征摘要】
1.一种具有自适应寄生电容补偿的电容器复数阻抗测量方法，其特征在于，适用于包含待检测电容器的测量电路，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的一种具有自适应寄生电容补偿的电容器复数阻抗测量方法，其特征在于，所述初始状态包括所述测量电路未接入所述待检测电容器，或测量电路接入待检测电容器上电的初始时刻。
3.根据权利要求1所述的一种具有自适应寄生电容补偿的电容器复数阻抗测量方法，其特征在于，基于待检测电容器复数的实部和虚部，对应检测实部时，输入正弦交流信号移相90°，对应检测虚部时，输入正弦交流信号移相0°。
4.一种具有自适应寄生电容补偿的电容器复数阻抗测量电路，用于实施如权利要求1所述测量方法，其特征在于，所述测量电路包括自补偿校准桥电路、移相电路和相控整流电路；
5.根据权利要求4所述的一种具有自适应寄生电容补偿的电容器复数阻抗测量电路，其特征在于：所述的自补偿校准桥电路包含第一级反向比例电路、积分电路、第二级反向比例电路及带pi调节的反馈电路；其中，放大器与电阻组成的第一级反向比例电路与参考电容串联，并与待检测电容器及自动补偿电容并联，再通过运算放大器与反馈电阻组成积分电路输出信号，所...
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