基于4H-SiC的差分电容真空计设计及仿真

1

作者 李鑫浦 张姝 +4 位作者 雷程 张臻昊 李志强 余建刚 梁庭 《测试技术学报》 2025年第2期211-217,共7页

针对高温、腐蚀等复杂条件下的真空测试需求,提出了一种基于4H-SiC为敏感材料且可批量制造的微型化差分电容式真空计。通过有限元仿真分析,研究了力学敏感结构、电容结构等对传感器灵敏度及非线性度的影响。传感器敏感单元由圆形敏感膜... 针对高温、腐蚀等复杂条件下的真空测试需求,提出了一种基于4H-SiC为敏感材料且可批量制造的微型化差分电容式真空计。通过有限元仿真分析,研究了力学敏感结构、电容结构等对传感器灵敏度及非线性度的影响。传感器敏感单元由圆形敏感膜与“开口型”双电容结构构成。仿真结果表明:该差分电容式敏感结构与单电容式结构相比,在0~1000 Pa测压范围内,灵敏度仅下降0.02 fF/Pa,非线性度从0.92%降低至0.37%,可为复杂环境下的真空压力测试提供可行的技术支撑。 展开更多

关键词 薄膜真空计 4H-SIC 差分电容 有限元分析

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微小差分电容检测电路设计 被引量：10

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作者 王玲 刘俊 石云波 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第6期2529-2531,共3页

针对电容式MEMS器件,设计了一种用来检测微小差分电容的电路,该电路主要有方波信号发生器、相敏解调和低通滤波电路等组成.具有抗干扰性能好、电路简单、易于集成的特点.通过主要器件———运放的合理选择,调试出较理想的结果.经实验验... 针对电容式MEMS器件,设计了一种用来检测微小差分电容的电路,该电路主要有方波信号发生器、相敏解调和低通滤波电路等组成.具有抗干扰性能好、电路简单、易于集成的特点.通过主要器件———运放的合理选择,调试出较理想的结果.经实验验证,其分辨率可达10-16F. 展开更多

关键词 差分电容 充放电 相敏解调

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高灵敏度差分电容检测电路的研究 被引量：17

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作者 王俊杰 罗裴 《武汉理工大学学报》 CAS CSCD 2004年第9期10-12,16,共4页

基于微机械工艺制作的加速度计 ,许多都是采用差动结构电容的变化来反映被测量的方向和大小。针对该需求研制了检测微小电容变化的电路。它检测电容变化的频率范围为 DC～ 30 k Hz,对寄生电阻、电容本质不敏感 ,既可以检测单边电容变化 ... 基于微机械工艺制作的加速度计 ,许多都是采用差动结构电容的变化来反映被测量的方向和大小。针对该需求研制了检测微小电容变化的电路。它检测电容变化的频率范围为 DC～ 30 k Hz,对寄生电阻、电容本质不敏感 ,既可以检测单边电容变化 ,也可以检测差动电容变化 ,而且很容易由分离电路元件实现。该电路输出噪声极低 ,标称电容为 10p F时 ,电容检测分辨率可达 3a F/ Hz,和量程为 1g的电容加速度计连接 ,输出灵敏度为 4 .5 V/ g,加速度检测分辨率可达 7× 10 - 6 g/ 展开更多

关键词 电容加速度计 差分测量 差分电容-电压变换器

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差分电容电压转换电路噪声性能分析及测试 被引量：7

4

作者 张霞 胡世昌 朱辉杰 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第9期1301-1304,共4页

本文对电容检测式加速度计系统中广泛采用的差分电容电压转换电路建立了电容电压转换电路的等效噪声模型,并对双运放集成电路芯片所构成的差分电容电压转换电路的本底噪声以及仪表放大器输出端的噪声进行了测试,将电容电压转换电路本底... 本文对电容检测式加速度计系统中广泛采用的差分电容电压转换电路建立了电容电压转换电路的等效噪声模型,并对双运放集成电路芯片所构成的差分电容电压转换电路的本底噪声以及仪表放大器输出端的噪声进行了测试,将电容电压转换电路本底噪声中的差模噪声分量和共模噪声分量进行了分离。测试结果表明影响加速度计系统噪声性能的差模噪声分量占电容电压转换电路本底噪声的50%。 展开更多

关键词 差分电容电压转换电路 共模噪声 差模噪声

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一种大厚度的三轴差分电容式硅微加速度计 被引量：7

5

作者 曹新平 张大成 +2 位作者 黄如 张兴 王阳元 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第6期572-575,共4页

介绍了一种新型三轴全差分电容式加速度计的设计和制备。设计的加速度计采用了三个共用同一玻璃衬底的大厚度差分电容式微结构 ,分别用于检测三个垂直方向的加速度。同时 ,对所设计的微结构从理论和数值上进行了详细的分析。用有限元分... 介绍了一种新型三轴全差分电容式加速度计的设计和制备。设计的加速度计采用了三个共用同一玻璃衬底的大厚度差分电容式微结构 ,分别用于检测三个垂直方向的加速度。同时 ,对所设计的微结构从理论和数值上进行了详细的分析。用有限元分析工具 ANSYS对器件进行了模拟 ,模拟结果显示出器件设计的合理性。最后 。 展开更多

关键词 三轴差分电容式硅微加速度计 偏轴灵敏度 有限元模拟 模态 压膜阻尼

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基于柱面差分电容的倾角传感器探头的研究 被引量：4

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作者 张文昭 刘志壮 +3 位作者 王林惠 程文志 罗哲 陈日豪 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第3期325-327,共3页

为实现喷雾机喷雾臂水平检测与水平自动调整,应用固体摆和差分电容原理设计倾角传感器探头,该装置包括圆柱面、扇形摆、动电极和两个固定电极;动电极和两个固定电极构成一对差分电容,该差分电容值与传感器探头的倾角成线性关系。通过实... 为实现喷雾机喷雾臂水平检测与水平自动调整,应用固体摆和差分电容原理设计倾角传感器探头,该装置包括圆柱面、扇形摆、动电极和两个固定电极;动电极和两个固定电极构成一对差分电容,该差分电容值与传感器探头的倾角成线性关系。通过实验测试,实验数据与理论计算一致,实验数据相关系数为1。该传感器探头可以用于喷雾臂检测水平与倾角测量。 展开更多

关键词 倾角传感器 水平检测 固体摆 柱面形 差分电容

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单载波调制型加速度计差分电容检测电路 被引量：1

7

作者 周海涛 李立京 +1 位作者 张晞 李琳 《数据采集与处理》 CSCD 北大核心 2009年第B10期224-228,共5页

单载波调制型差分电容检测电路是为满足微机械加速度计高线性度、高分辨率的需要而设计的,本文给出了检测电路的原理图,分析了寄生电阻、电容模型,从理论上证明该电路可有效消除寄生电阻和电容的影响,并推导了各关键功能模块的传递函数... 单载波调制型差分电容检测电路是为满足微机械加速度计高线性度、高分辨率的需要而设计的,本文给出了检测电路的原理图,分析了寄生电阻、电容模型,从理论上证明该电路可有效消除寄生电阻和电容的影响,并推导了各关键功能模块的传递函数;此外,从电路的各个局部环节研究了会对电路性能造成影响的因素,包括放大电路的噪声源、载波信号稳定性、两路电荷放大器一致性、调制信号与参考信号相位同步等。经理论推导,通过改进和避免不利因素的影响即可保证电路的稳定性,适用于微机械加速度计检测领域。 展开更多

关键词 微机械加速度计 差分电容 单载波调制型检测电路 微弱信号检测

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一种用于差分电容检测中前置电路的开关电路研究

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作者 谭晓昀 熊俊 +2 位作者 刘晓为 赵辉 刘楠 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第z1期361-364,共4页

提出了一种用于差分电容检测中前置电路的开关电路,该电路使得信号易于解调而能简化信号处理电路。阐述了电路的工作原理及相关特性,在250kHz的载波频率下,给出了Hspice仿真结果。

关键词 差分电容检测 前置电路 解调 信号处理

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差分电容硅微加速度计检测电路研究 被引量：5

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作者 王猛 肖鹏 +2 位作者 徐林鹏 王玉朝 滕霖 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第3期347-351,共5页

针对硅微加速度计中微小差分电容检测,提出了一种基于调制解调方法的闭环检测电路,介绍了该闭环检测系统的原理框图和实现途径。分析了基于单路载波的前置电容-电压(C-V)转换电路,证明了基于相关芯片的解调方法的有效性,其解调效率仅对... 针对硅微加速度计中微小差分电容检测,提出了一种基于调制解调方法的闭环检测电路,介绍了该闭环检测系统的原理框图和实现途径。分析了基于单路载波的前置电容-电压(C-V)转换电路,证明了基于相关芯片的解调方法的有效性,其解调效率仅对开环输出有影响;基于双路反馈电路的静电力平衡回路有效提高该检测系统的线性度。结合硅微加速度计参数和电路设计参数,对加速度计系统进行了仿真,仿真结果显示系统稳定,刻度系数为0.9 V/gn左右,带宽700 Hz左右。结合表头进行的精密转台实验结果表明该加速度计系统刻度系数0.88 V/gn,量程可达±13 gn。 展开更多

关键词 微加速度计 检测电路 差分电容 调制解调

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加速度计充放电式差分电容测量电路噪声模型 被引量：5

10

作者 黄昱 王绥亮 +1 位作者 刘强 贺慧勇 《传感器与微系统》 CSCD 2019年第6期53-55,58,共4页

为了估计差分电容测量电路中的噪声影响,并针对高精度加速度计的应用需求,分析了充放电式测量电路的噪声源的影响,建立了电路的噪声模型,得出了电路的等效加速度噪声公式。通过实际测量现有电路,得出开环状态下测量时间差与加速度差的关... 为了估计差分电容测量电路中的噪声影响,并针对高精度加速度计的应用需求,分析了充放电式测量电路的噪声源的影响,建立了电路的噪声模型,得出了电路的等效加速度噪声公式。通过实际测量现有电路,得出开环状态下测量时间差与加速度差的关系,并推导出电路的加速度噪声量级。计算结果表明:在给定电路参数下,充放电法的噪声约为10^(-6)gn量级,比较器噪声对电路噪声性能影响较大,差分电容的共模寄生电容和比较器阈值也会影响电路噪声性能。 展开更多

关键词 加速度计 差分电容 噪声模型

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差分电容式微机械陀螺的自激驱动电路研究

11

作者 莫冰 刘晓为 《赤峰学院学报（自然科学版）》 2010年第6期155-156,共2页

本文从差分电容式硅微机械陀螺的器件结构角度分析了陀螺驱动信号和检测信号的关系,得出了陀螺的理想驱动信号必须满足的条件,由此提出了差分电容式微机械陀螺的自激驱动方式并设计了总体电路结构,最后总结了陀螺自激驱动电路的优点以... 本文从差分电容式硅微机械陀螺的器件结构角度分析了陀螺驱动信号和检测信号的关系,得出了陀螺的理想驱动信号必须满足的条件,由此提出了差分电容式微机械陀螺的自激驱动方式并设计了总体电路结构,最后总结了陀螺自激驱动电路的优点以及设计难点. 展开更多

关键词 差分电容式 硅微机械陀螺 自激驱动电路

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三电极差分电容式PCB用于通道内流体空隙率检测 被引量：1

12

作者 朱伟民 佟仕忠 《现代电子技术》 北大核心 2016年第7期130-133,137,共5页

为解决血管、输油管道等密闭通道内流体空隙检测问题,提出一种三电极差分电容式检测方法,该方法是基于电容器印刷电路板(PCB)进行设计实现。当空气泡等空隙存在于密闭通道时,传感器的电容会因此发生变化。基于此原理,利用差分电容放大... 为解决血管、输油管道等密闭通道内流体空隙检测问题,提出一种三电极差分电容式检测方法,该方法是基于电容器印刷电路板(PCB)进行设计实现。当空气泡等空隙存在于密闭通道时,传感器的电容会因此发生变化。基于此原理,利用差分电容放大器、锁相放大器、滤波器和一个数据采集卡进行电容变化的监测,电极采用自印刷电路板表面顶部至底部的铜质结构,塑料管通过电容传感器布局并垂直于印刷电路板表面。流体空隙体积会对输出电压产生影响,根据三电极电位电压间信号的不平衡,检测出液体内部气泡,并在计算机上对检测到的电容变化信号进行处理和计算,获取空隙体积、运动速度等数据。这种流体传感器也可用于医疗设备中空隙率检测。 展开更多

关键词 差分电容放大器 锁相放大器 滤波器 印刷电路板 空隙率检测 三电极

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差分电容测量在微位移检测中的应用 被引量：3

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作者 李鹏程 王利恒 《自动化与仪表》 2019年第10期53-56,61,共5页

在工程领域常常需要对一些相对微小的位移尺度进行测量。针对微位移检测的问题提出基于PCap01的差分电容测量微位移检测系统。介绍了差分电容测量的原理以及系统的硬件、软件设计。该系统实现了差分电容的测量,电容值到微位移量的转换,... 在工程领域常常需要对一些相对微小的位移尺度进行测量。针对微位移检测的问题提出基于PCap01的差分电容测量微位移检测系统。介绍了差分电容测量的原理以及系统的硬件、软件设计。该系统实现了差分电容的测量,电容值到微位移量的转换,将得到的实际值存储并显示。通过试验数据分析,验证了方案的可行性;该检测系统电容测量精度高达0.01pF,实测微位移相对理论值最小误差仅0.13%,且实时性好,成本低。 展开更多

关键词 微位移检测 差分电容测量 STM32F103 PCap01 SPI通信

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微小差分电容检测物理教学实验研究 被引量：1

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作者 陈冰雪 欧阳超丽 +6 位作者 赵梦浩 李泓钢 杨亚威 洪葳 胡明 屈少波 白彦峥 《大学物理实验》 2023年第3期7-14,共8页

微小差分电容检测电路将电容差转换为电压或电流等电信号,其在微位移检测、电容式惯性传感器等高精度测量仪器中有着广泛的应用。基于桥式检测电路的相关原理,设计了一套电桥式差分电容检测电路。首先对其交流放大电路和两级低通滤波进... 微小差分电容检测电路将电容差转换为电压或电流等电信号,其在微位移检测、电容式惯性传感器等高精度测量仪器中有着广泛的应用。基于桥式检测电路的相关原理,设计了一套电桥式差分电容检测电路。首先对其交流放大电路和两级低通滤波进行了传递函数的测量,然后对系统的灵敏度系数进行了标定实验,最后基于所设计的检测电路,以差分电容单摆作为输入差分电容,研究了差分电容单摆无小球、有小球无激励、有小球有激励三种情况下的电压输出,并通过频域分析证实了小球的运动周期。作为本科生创新性物理实验教学内容,本实验有助于培养学生实践动手能力,同时加深对实验中涉及的如力学、运动学、振动与波动、电磁学、数字电路和模拟电路、信号处理分析等相关大学物理课程知识点的理解。 展开更多

关键词 微小差分电容检测电路 传递函数 标定 单摆 本底噪声 周期

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微小差分电容检测电路设计 被引量：1

15

作者 周丽丽 孔德义 +1 位作者 江儒龙 郭家玉 《仪表技术》 2008年第10期62-64,共3页

介绍一种MEMS电容式微加速度计的结构和等效电路,然后介绍了开关电容放大器的工作原理,最后用可消除寄生电容的等效跨阻取代普通开关电容运放中的并联模拟电阻。设计了一种对寄生电容不敏感的电容-电压转换电路,该电路可用于检测电容传... 介绍一种MEMS电容式微加速度计的结构和等效电路,然后介绍了开关电容放大器的工作原理,最后用可消除寄生电容的等效跨阻取代普通开关电容运放中的并联模拟电阻。设计了一种对寄生电容不敏感的电容-电压转换电路,该电路可用于检测电容传感器的微小差分电容。 展开更多

关键词 开关电容技术 微小差分电容检测 MEMS电容式微加速度计

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基于内置差分电容的电缆接头局放检测技术研究 被引量：19

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作者 徐明忠 夏荣 +5 位作者 欧阳本红 贾晓刚 陈杰 刘洋 臧磊 朱祖华 《智慧电力》 北大核心 2022年第7期37-44,共8页

实时准确测量电缆局部放电对电缆运行状态的评估意义重大,目前电缆局部放电主要运用高频互感技术,通过高频电流传感器检测电缆局部放电,但极易受环境噪声干扰,无法准确判断电缆局部放电。本文介绍一种基于差分电容的内置差分容式局放检... 实时准确测量电缆局部放电对电缆运行状态的评估意义重大,目前电缆局部放电主要运用高频互感技术,通过高频电流传感器检测电缆局部放电,但极易受环境噪声干扰,无法准确判断电缆局部放电。本文介绍一种基于差分电容的内置差分容式局放检测技术,该技术可以精确测量电缆局部放电。根据GB/T 7354-2003、IEC 60270:2000标准,通过模拟电缆典型缺陷,对基于差分电容的电缆接头局放检测技术的有效性进行试验验证,试验证明了本技术与实验室局部放电系统的放电相位及响应趋势完全一致,验证了该技术的可靠性和有效性。并将该技术应用于工程实践,极大地提高了电缆局放检测水平。 展开更多

关键词 局部放电 在线检测 差分电容 内置局放

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高线性微机械差分电容式加速度计测量电路 被引量：9

17

作者 李宝清 陆德仁 王渭源 《测控技术》 CSCD 1999年第10期12-14,共3页

介绍了一种可用于微机械电容式加速度传感器的接口电路，该电路应用了开关型相敏解调电路，具有灵敏度高、线性好的特点，能测量微差分电容的变化。实验结果表明，该电路的线性高，测量微差分电容具有良好性能，是一种具有实用价值的微... 介绍了一种可用于微机械电容式加速度传感器的接口电路，该电路应用了开关型相敏解调电路，具有灵敏度高、线性好的特点，能测量微差分电容的变化。实验结果表明，该电路的线性高，测量微差分电容具有良好性能，是一种具有实用价值的微差分电容测量接口电路。应用该电路于最新开发成的微机械电容式加速度传感器，电路输出信号的非线性小于0．20％。 展开更多

关键词 微差分电容 相敏解调 电路 加速度计 传感器

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自制桥式差分电容测量电路

18

作者 赵礼杰 《武汉理工大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第24期78-82,共5页

差分电容传感器电路采用交流电电容桥法对差分电容进行测量。此方法所采用的载波信号为100 kHz的高频交流信号。相位敏感解调器将输出的高频交流信号转化为直流信号输出之后,利用RS-232电缆将电压表与电脑连接起来,对输出电压进行记录... 差分电容传感器电路采用交流电电容桥法对差分电容进行测量。此方法所采用的载波信号为100 kHz的高频交流信号。相位敏感解调器将输出的高频交流信号转化为直流信号输出之后,利用RS-232电缆将电压表与电脑连接起来,对输出电压进行记录。实验中,需要先使用固定电容对此电容传感器进行标定,然后将其应用到微小可变电容的测量中。此实验设计出的电容传感器,其分辨率可高达0.01 fF,等效于差分电容桥的nm级位移。 展开更多

关键词 桥式电路 差分电容 相位敏感解调器

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基于柱面差分电容的水平检测传感器探头的设计

19

作者 刘宇翔 《湖南中学物理》 2019年第7期62-63,39,共3页

为实现水平检测与调整自动化,应用固体摆和差分电容原理设计水平检测传感器探头,该装置包括圆柱面、扇形摆、动电极和两个固定电极。动电极和两个固定电极构成一对差分电容,该电容差值与传感器探头的倾角成线性关系,该结果与实验测试相... 为实现水平检测与调整自动化,应用固体摆和差分电容原理设计水平检测传感器探头,该装置包括圆柱面、扇形摆、动电极和两个固定电极。动电极和两个固定电极构成一对差分电容,该电容差值与传感器探头的倾角成线性关系,该结果与实验测试相吻合,该传感器探头可以用于水平检测与倾角测量。 展开更多

关键词 水平检测 固体摆 柱面差分电容 传感器

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QXG—1差分电容式倾斜仪设计：对美国专利结构的分析与改进

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作者 陆怡良 邢普礼 《宝成技术》 1989年第1期39-46,共8页

关键词 差分电容式 倾斜仪 海洋仪 QXG-1

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