利用電容—數字轉換器檢測液位

摘要：輸液和輸血等程序要求監控液體的確切數量，因此這些應用需要采用精確、易于實施的方法來實現液位的檢測。本文描述24位電容一數字轉換器和液位檢測技術，可通過測量電容對液位進行高性能檢測。本文網絡版地址：http：//www.eepw.com.cn/article/274761.htm

關鍵詞：電容一數字轉換器DOI：10.3969/j.issn.1005-5517.2015.5.020

1 電容測量基礎知識

電容是物體存儲電荷的能力。電容C定義如下：

其中，Q是電容上的電荷，V是電容上的電壓。

在圖1所示電容中，兩個面積為A的平行金屬板間距為d。電容C為： 其中：

.C是電容，單位為F

*A是兩塊板的重疊面積，A=a×b；

·d是麗塊板之間的距離：

·εR是相對介電常數；

·εo是自由空間的介電常數（εo≈8.854×10-12Fml）。

2 電容數字轉換器（CDC）

單通道AD7745和雙通道AD7746均為高分辨率∑一△型電容一數字轉換器，可測量直接連接輸入端的電容。這些器件具有高分辨率（21位有效分辨率和24位無失碼）、高線性度（±o.01%）和高精度（出廠校準至±4fF），非常適合檢測液位、位置、壓力和其他物理參數。

這些器件具有完整的功能，電容輸入端集成多路復用器、激勵源、用于電容DAC，溫度傳感器、基準電壓源、時鐘發生器、控制和校準邏輯、12C兼容型串行接口以及高精度轉換器內核，該內核集成二階∑一△型電荷平衡調制器和三階數字濾波器。轉換器用作電容輸入的CDC和電壓輸入的ADC。

所測電容Cx連接在激勵源和∑一△型調制器輸入端之間。轉換期間在Cx上施加方波激勵信號。調制器會不間斷地對流過Cx的電荷進行采樣，并將其轉換為O和1的流。調制器輸出1的密度經數字濾波器處理，確定電容值。……