[发明专利]一种电容式传感器

说明书

本申请公开了一种电容式传感器，应用于电路技术领域，包括：电容敏感部，用于通过自身的电容变化反映出所检测的待测目标量的数值；直流激励产生电路，用于输出设定的直流电；分别与电容敏感部和直流激励产生电路连接的电容电压转换电路，用于利用直流激励产生电路的输出作为直流参考，并进行电容电压转换，以输出用于反映电容敏感部当前电容值的电压信号；与电容电压转换电路连接的放大电路，用于进行电压信号的放大，以使后级电路基于放大电路的输出电压确定出待测目标量的当前数值。应用本申请的方案，采用直流载波激励实现电容检测，电路结构简单，成本较低，可靠性很高。

技术领域

本发明涉及电路技术领域，特别是涉及一种电容式传感器。

背景技术

电容式传感器常用来检测敏感工程物理量，例如目前的MEMS(Micro-Electro-Mechanical System，微型电子机械系统)加速度传感器，可以测量在传感器中接受机器强迫振动的机械二阶系统的谐振器相对于与机器固连的传感器固定体的相对振动所引起的电容量变化。目前的电容式传感器通常都是用交流载波激励电容传感器的电容，同时获取传感器的电容变化所引起的交流载波电流变化，实现变化电容的测量。然而，交流载波也会引起固定电容产生变化电流，因此，需要将检测的变化电流减去固定电容引起的交变电流，才能获得变化电容所引起的电流，且需要经过复杂的调制解调变换过程，实现变化电容及工程物理量的测量。

可参阅图1，为传统的方案中基于交流载波激励的差分电容检测电路的原理框图，这种方案的优点是能够检测极其缓慢变化的变化电容及其对应的物理量，例如上述的MEMS加速度传感器可以用来测量重力加速度、匀变速运动的加、减速度等。但是，基于交流载波激励的电容检测电路需要具备高频载波信号发生电路、开关相敏检波电路，低通解调电路等，这样使得电路结构复杂，可靠性较低，并且对于运放等元器件的性能要求很高。

综上所述，如何更加简单、方便地实现电容式传感器，增强可靠性，是目前本领域技术人员急需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种电容式传感器，以更加简单、方便地实现电容式传感器，增强可靠性。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种电容式传感器，包括：

电容敏感部，用于通过自身的电容变化反映出所检测的待测目标量的数值；

直流激励产生电路，用于输出设定的直流电；

分别与所述电容敏感部和所述直流激励产生电路连接的电容电压转换电路，用于利用所述直流激励产生电路的输出作为直流参考，并进行电容电压转换，以输出用于反映所述电容敏感部当前电容值的电压信号；

与所述电容电压转换电路连接的放大电路，用于进行电压信号的放大，以使后级电路基于所述放大电路的输出电压确定出所述待测目标量的当前数值。

优选的，所述电容电压转换电路为差分式电容电压转换电路，所述放大电路为差分放大电路，所述直流激励产生电路具体用于：

输出设定的第一直流电和第二直流电，且所述第一直流电的电压-VREF＝VREF-所述第二直流电的电压，VREF表示的是参考电压端的电压。

优选的，所述第一直流电和所述第二直流电的幅值相等。

优选的，所述直流激励产生电路包括：第一运放，第二运放，第一电阻，第二电阻，第三电阻以及第四电阻；

所述第一运放的正向输入端与所述第一电阻的第一端连接且连接端与参考电压端连接；所述第一运放的负向输入端分别与所述第三电阻的第一端以及所述第四电阻的第一端连接，所述第一运放的输出端与所述第三电阻的第二端连接且连接端作为所述直流激励产生电路的正向输出端以输出设定的所述第一直流电；