我对我学生做的微电容测量水平很满意！

只看该作者 · 2010-9-6 09:59

我准备出本“微弱信号检测技术”，有这样的想法几年了，但一直没空，公司很忙。

如果出了，看的起我的，送两本，嗬。

彭建学上海

希望能早一些时间出书吧~~~

另外请教彭老师一个问题
我采用IV转换电路测试直流电流信号，
这时就会出现有效信号和噪音同时被放大的情况，
请问有没有方法能够实现只放大有用信号，忽略噪音呢

只看该作者 · 2010-9-6 11:35

彭老师，你好，我也在做个测量电容的仪表，我现在很难说电容的测量精度，就像楼上有人所说，没法校对，但是我只能说电容测量的分辨率达到了0.005PF，就是说电容变化0.005PF我的仪表是能够反应出来的，但是我的确没法知道所测电容的精确值，大概范围应该是差不多。而且当电容测量的分辨率达到那么高时，对于测量上的结果发生了0.0Xpf的变化我们是很难说有什么引起的，是电路原因还是前端的待测电容所处的环境发生了变化，这都很难确定了，不知道你在这方面有没有什么好的经验？希望能够交流，我的电容测量水平和你学生的差不多了，不过觉得还是有很多的问题。

只看该作者 · 2010-9-6 13:03

回62楼：
微弱信号检测，
不仅是对信号放大的过程，也应是对噪声抑制的过程，即放大过程应是提高信噪比的过程。
例如：从信噪比0.0001，提高到1000。

抑制噪声的方法很多，关键是会灵活应用，而且恰到好处。

关键还是理论和经验的完美结合。

彭建学上海

只看该作者 · 2010-9-6 13:42

回63楼：

验证原则：
1，理论和模型是否正确
2，没有被测试样（即理论值为0）时的数据跳动的最大值，就是灵敏度或测量分辨率
3，用多个不同值的已知的样品检测（普通仪器也可测），如果结果一样，说明检测方**确。
4，分别测几个微电容（如光耦），再串或并联后侧，如果检测结果与计算相同，则说明微电容检测正确。

注意：灵敏度或测量分辨率不等于显示分辨率

例：当信号为0时，显示最大跳动为 —0.0106, 则灵敏度或测量分辨率为0.0106，而显示分辨率为0.0001

很多仪器是以显示分辨率来蒙人的。

彭建学上海

只看该作者 · 2010-9-6 14:09

国内有个厂家说明书号称电容测量分辨率达到0.00001PF，我很惊讶，我问他们测0.1pf精度多少，答曰：这么小哪来精度可言？

彭建学上海

只看该作者 · 2010-9-6 14:16

彭老师：
我的测量分辨率是显示分辨率，我作的软件和硬件，没必要蒙人，我的测量分辨率是达到了0.005PF.我暂时还是没法让信号显示为零，因为我的电路在待测电容处悬空时已经是1.XXXPF了。如果软件上处理是应该可以测量零PF的。

我觉得音乐乐乐提的一些问题很对，我现在就是知道测量电容的分辨率很高，但是我没法知道我测量的精度，应该在一定范围内，但是和分辨率比起来已经差的很远很远了，我也在思考乐乐得问题，不得其解。

顺便问一下彭老师现在做到的电容测量的分辨率是多少？就是数据跳动有多大？

还有hotpower提到的电容层析成像技术，我觉得也有可能是电容测量的分辨率做到了很高，但是很难说电容测量精度很高，因为该仪器本身要测量的并非电容，所以只要分辨率足够高就可以了，如果对于特定设备只要稳定，那么精度就是固定误差，是可以通过软件修正的。

彭老师，现在国内有三个人把电容的分辨率做到了比较高的水平，以至于没法用标准仪器校对了。你一个，我一个，还有一个不告诉你。哈哈哈。不过我的测量电路没有用你的专利技术。我看过你的论文了。

对了，关于精度我这里有一个问题，你在测量电容时用了一个标准电容作比对，那么你算待测电容时是按照标准电容来算，而标准电容本身就有很大的散差，用它来算自然没法保证精度，而我们又没有仪器来校对，你怎么做？就是用串并联的方法来进行精度验证吗？我觉得音乐乐乐的问题虽然尖锐，却不无道理。

很高兴坛子里有这个帖子讨论这个问题！

2万 · 2010-9-6 14:30

电容小到一定时，将和环境混为一体，不可分割。电感同样如此。

通常集总意义上的所谓电容，是其容量大到和场集中到一定程度的产物。也即环境可以被忽略的状况。因此，对于过于微小量的东西，必须考虑环境因素。

只看该作者 · 2010-9-6 14:39

HWM说的太对了，因为我是把电容测量出来了，所以太有感受了，我都觉得即使有精度能达到0.00001PF的仪器校对也没有意义。
比如用我的电路来测量一个电容吧，我得接引线，引线有分布电容，我的待测电容总是在一个环境中吧，环境对电容有影响。例子就是如果我把电容引线稍微动一下，电容就可能变0.01PF.或者电容旁边有根电线，电容也变了，把电线拿走，电容又变回去了。
所以我简直觉得电容的测量精度到了一定程度就没法测了，没法把精度再往高的提了，但是分辨率可以提高，而且提高也是有意义的。我当前的分辨力是0.005PF,我觉得还有提高的余地。

只看该作者 · 2010-9-6 16:37

只看该作者 · 2010-9-6 21:29

回67楼:
1，作为仪器，显示分辨率不是问题，关键是测量分辨率。
2，我那篇**和专利是以前的方法，我的新方法没有参考电容，过两天我准备投稿。
3，微弱信号检测的本质技术就是要消除或抑制环境和噪声的影响，否则微弱信号检测无从谈起。
4，除非改变被测电容的介质和结构，环境的任何改变不应该影响或明显影响检测结果，如果影响了，就是还没做好或很好。

彭建学上海

只看该作者 · 2010-9-6 21:50

再回67楼：
跟你讨论技术觉得很愉快。
在没有标准微电容和高端仪器时，验证微电容检测对不对的办法是：

假设测量分辨率为0.001PF,
1，检测多个购买的已知电容，如5P,10PF,20PF,51P,100PF,200PF,510PF,1000PF,并用普通仪器检测，

再用自己的电路测，如果结果相同，且如果微电容和大电容检测的电路和方法相同，则说明电路和方法是对的。

2，1PF以下的电容难买，高端仪器也没有，就采用串/并联检验，如果测量结果与理论值相符，就是对的。用贴片光耦作为被测电容比较合适。

3，如果我把测量速度放慢，工艺在优化，测量分辨率达到0.001PF是没问题的，我是有这个把握的，再高，
我就是瞎说了，不负责任了。

彭建学上海

只看该作者 · 2010-9-6 22:43

竟然是论文的东西，就应该公开出来，直接贴出论文。我还是对精度方面有一定程度的怀疑。

只看该作者 · 2010-9-6 22:53

AD7745/AD7746均为高分辨率、Σ-Δ电容数字转换器（CDC），可直接与电容传感器的电容连接进行测量。该芯片还具有高分辨率（24位无失码、最高21位有效分辨率）、高线性度（±0.01%）和高精度（±4 fF工厂校准）等固有特性。AD7745/AD7746的电容输入范围是±4 pF（可变），同时可接受最大17 pF共模电容（不可变），后者可以通过一个可编程片内数字电容转换器（CAPDAC）来平衡。

只看该作者 · 2010-9-6 23:12

做自动化仪表的都知道有个最广泛使用的电容式压力变送器罗斯蒙特的典型型号 1151 其传感器是膜盒电容也只在数十pF左右变化但此变送器可以做到100:1的变比精度可以达到0.1%（0.075%）这样假定一下 100pF 100倍变比为1pF 可以准确测量到1fF（0.001pF ）至于说这个怎么校验不是用小电容而是加压力与传感器上可以准确的测量这个技术也不复杂在教科书上也可以找到在上世纪八十年代就做到了
电路示意图 http://baike.baidu.com/image/4bd1e803f87dcf353812bb10

居然有人说 “现在国内有三个人把电容的分辨率做到了比较高的水平，以至于没法用标准仪器校对了。你一个，我一个，还有一个不告诉你。” 牛X！

只看该作者 · 2010-9-7 09:19

做自动化仪表的都知道有个最广泛使用的电容式压力变送器罗斯蒙特的典型型号 1151 其传感器是膜盒电容也只在数十pF左右变化但此变送器可以做到100:1的变比精度可以达到0.1%（0.075%）这样假定一下 100pF 100倍 ...
hartcomm 发表于 2010-9-6 23:12

你怎么知道准确测量到1fF?按照你的假定准确测量到1PF就可以了。

据我的了解，目前我看到的测量电容精度最高的是AD的那个芯片，精度就达到了±4 fF工厂校准，分辨率就更是高的令人羡慕了，4af.（这可是他的最大数据跳变）

我是在今年年初开始做电容测量的准备的，现在软硬件已经基本完成。在我做我的设计之前，我知道这个芯片，但是我没有用，我也见过彭老师的论文，我也没有用。

我要测量的东西电容变化大概在50，60PF左右，要做到 10000：1的变比，这样至少要分辨出0.005PF的电容变化来。

希望这个帖子讨论的再热烈一点，对我很有用。

只看该作者 · 2010-9-7 09:38

回67楼:
1，作为仪器，显示分辨率不是问题，关键是测量分辨率。
2，我那篇**和专利是以前的方法，我的新方法没有参考电容，过两天我准备投稿。
3，微弱信号检测的本质技术就是要消除或抑制环境和噪声的影响，否则 ...
pengjianxue 发表于 2010-9-6 21:29

第四点简直太神奇了，被测电容不受环境影响？你用电热吹风吹一吹你的电路，看看测量值改变不？我试了，我的还是要改变一些的。我是由于一个项目的需要刚刚开始学习测量电容，这方面还是初学者，希望你能多多指点。我现在做这个项目时遇到了一个难点就是测量出来的电容就是变化了一点点，但是我没法知道是电路的原因引起了测量值的变化还是由于我电路所处的环境的变化引起了测量值的变化，或者是被测电容所处环境的变化引起了测量值变化了一点。对于非常小的测量值的变化我现在已经没法找出因果关系了，只能听天由命了。你做微弱信号检测，这方面的经验很多，希望能够指点。

不过我还是和其他人一样对于精度感觉到疑惑，AD公司现在用集成电路做到了4fF,那是他们经过了工厂校准的。分辨率那是我们俩现在用分离元件都做不到的。

只看该作者 · 2010-9-7 09:57

1，一般来说，变送器指满量程精度，单一量程。

2，仪器一般是宽量程，而且关键要看最小量程下的精度。
如仪器测量范围最小量程0.1PF，最大量程10uF，最小量程精度1%，则其测量分辨率为0.001PF。

3，显示分辨率和A/D位数在A/D之前的基本精度限定的条件下是没有太大意义的。

4，对仪器来说，最关键要看其最小量程和最小量程下的满度精度，这是检验仪器水平的根。

彭建学上海

只看该作者 · 2010-9-7 10:02

回77楼：
1，我说的被测电容检测系统本身不应受环境影响，而不是被测电容不受环境影响。

2，正因为被测电容检测系统本身不应受环境影响，才能检测被测电容的温度系数。

彭建学上海

只看该作者 · 2010-9-7 13:06

你怎么知道准确测量到1fF?按照你的假定准确测量到1PF就可以了。

wzf3151 发表于 2010-9-7 09:19

谁没事干测1fF干吗？一般这个都是电容传感器上用，比如压力传感器，我只要用压力标定就行了。

只看该作者 · 2010-9-7 13:11

1，一般来说，变送器指满量程精度，单一量程。

2，仪器一般是宽量程，而且关键要看最小量程下的精度。
如仪器测量范围最小量程0.1PF，最大量程10uF，最小量程精度1%，则其测量分辨率为0.001PF。

3，显示分辨 ...
pengjianxue 发表于 2010-9-7 09:57

罗斯蒙特的压力变送器量程比可以做到100：1，即最大量程和最小量程的比值，如果这个精度是最大量程的，0.1%变成10% 那还有谁敢用？

我对我学生做的微电容测量水平很满意！

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