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2024年4月26日发(作者：)

电容式传感器的检测方法及测试原理

电容式传感器一般是将被测量的变化量转换为电容量的变化。目前，基于这

种原理的各种类型的传感器已在测量加速度、液位、几何孔径等方面得到了广泛的应用。

但以电容为变化量的传感器（尤其是MEMS传感器），其电容变化范同往往只有几个pF，

甚至几个fF。这便对电容检测的精度提出了很高的要求，尤其是在传感器的研发过程中，

往往需要极高精度的电容检测设备对传感器进行测试与调校。但是一直以来国内外都缺乏

能够对微小电容进行实时检测的专用仪器，普遍的做法是针对所研发的传感器自行设计、

制做专门的电容检测电路，这无疑增加了传感器设计的难度与工作量。针对这一问题，我

们设计了通用的电容式传感器检测系统。该系统能够对微小电容进行实时检测，并可以通

过上位机实现实时显示、存储等功能。

1 总体设计电容式传感器的检测方法主要有：设计专用ASIC芯片；使用分立元件通过电

容桥、频率测量等原理实现测量；使用通用电容检测芯片将电容转换为电压或其他量等。

从技术难度、测量精度等多方面考虑，本系统采用集成电容检测芯片来完成对电容式传感

器的检测。系统结构框图如图1所示。电容检测芯片选用Irvine Sensor公司的MS3110。

MS3110将电容量转换为电压量输出（量程为0～10 pF）。单片机MSP430F149集成的12

位A／D转换器对输出电压进行采样，并通过I／O端口对MS3110内部寄存器进行设置。

数据经采样后通过串口传送到上位机进行处理、实时显示、存储等。上位机由普通微机构

成。

2 系统硬件设计2．1 MS3110简介及寄存器设置

MS3110是Irvine Sensor公司生产的具有极低噪声的通用电容检测芯片。它采用CMOS工

艺，工作电压为+5 V，测量灵敏度为，集成的补偿电容等参数均可以通过寄存器控制。其

基本测量原理为：对被测电容与参考电容同时以相反时序充放电，通过电流积分、低通滤

波、放大等将被测电容与参考电容差值转换为电压输出。MS3110内含一个60位的寄存器

和100位的EEPROM。可通过单片机MSP430F149的I／0口对其EEFROM编程，或使

本文标签： 电容检测传感器进行测量

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