技术特征：
1.一种敏感结构初始电容测量电路，其特征在于，所述敏感结构包括固定结构梳齿和可动质量梳齿，所述测量电路包括测试探针、载波发生电路、电荷放大电路、解调电路和滤波输出电路，所述测试探针包括输入探针和输出探针，所述输入探针和所述输出探针分别与所述固定结构梳齿和所述可动质量梳齿连接，所述载波发生电路的输出端分别与所述输入探针和所述解调电路的输入端连接，所述电荷放大电路的输入端与所述输出探针连接，所述解调电路的输入端还与所述电荷放大电路的输出端连接，所述滤波输出电路的输入端与所述解调电路的输出端连接；所述载波发生电路用于产生具有预设频率的载波，所述电荷放大电路用于对所述输出探针输出的原始信号进行放大处理以得到放大信号，所述解调电路用于以所述载波为参考信号对所述放大信号进行解调以得到解调信号，所述滤波输出电路用于对所述解调信号进行滤波处理以输出表征电容的直流电压信号。2.根据权利要求1所述的测量电路，其特征在于，所述载波发生电路包括agc模块以及依次连接的石英晶振模块、前置放大模块、半波整流模块和pi校正模块，所述agc模块的输入端与所述前置放大模块的输出端连接，所述agc模块的输出端与所述pi校正模块的输出端连接，所述石英晶振模块产生的激振信号通过所述前置放大模块、所述半波整流模块、所述pi校正模块和所述agc模块进行放大、整流、相位校正和幅值控制后形成所述具有预设频率的载波。3.根据权利要求1或2所述的测量电路，其特征在于，所述电荷放大电路包括第一运算放大器、反馈电阻以及至少一个反馈电容支路，每个所述反馈电容支路均包括一个反馈电容和一个与之串联的控制开关，所述反馈电阻和至少一个所述反馈电容支路并联设置在所述第一运算放大器的两端。4.根据权利要求3所述的测量电路，其特征在于，所述解调电路包括反相模块和模拟开关，所述反相模块的输入端与所述电荷放大电路的输出端连接，所述反相模块的输出端、所述电荷放大电路的输出端以及所述载波发生电路的输出端均与所述模拟开关的控制端连接，所述模拟开关的输出端与所述滤波输出电路连接。5.根据权利要求4所述的测量电路，其特征在于，所述反相模块包括第二运算放大器以及阻值相等的第一电阻和第二电阻，所述第一电阻一端与所述电荷放大电路的输出端连接，另一端与所述第二运算放大器的反相输入端连接，所述第二电阻并联设置在所述第二运算放大器反相输入端和输出端之间，所述第二运算放大器的输出端与所述模拟开关的控制端连接。6.根据权利要求5所述的测量电路，其特征在于，所述解调电路还包括比较器，所述载波发生电路的输出端通过所述比较器与所述模拟开关的控制端连接。7.根据权利要求6所述的测量电路，其特征在于，所述滤波输出电路包括二阶无限增益低通滤波器。8.根据权利要求7所述的测量电路，其特征在于，所述预设频率为30khz～100khz，所述反馈电阻的阻值不低于100mω。9.根据权利要求8所述的测量电路，其特征在于，所述敏感结构的初始电容为其中，c
x
表示所述敏感结构的初始电容，c1表示反馈电容，v
fin
表示所述滤
波输出电路输出的表征电容的直流电压信号，v
ref
表示载波幅值。10.一种敏感结构初始电容测量方法，其特征在于，所述敏感结构包括固定结构梳齿和可动质量梳齿，所述测量方法包括：将输入探针和输出探针分别与所述固定结构梳齿和所述可动质量梳齿连接；利用载波发生电路产生具有预设频率的载波并且通过所述输入探针输入所述敏感结构；通过电荷放大电路对所述输出探针输出的原始信号进行放大处理以得到放大信号；通过解调电路以所述载波为参考信号对所述放大信号进行解调以得到解调信号；通过滤波输出电路对所述解调信号进行滤波处理以输出表征电容的直流电压信号。
技术总结
本发明提供了一种敏感结构初始电容测量电路及初始电容测量方法，该敏感结构包括固定结构梳齿和可动质量梳齿，测量电路包括测试探针、载波发生电路、电荷放大电路、解调电路和滤波输出电路，测试探针包括输入探针和输出探针，输入探针和输出探针分别与固定结构梳齿和可动质量梳齿连接，载波发生电路的输出端分别与输入探针和解调电路的输入端连接，电荷放大电路的输入端与输出探针连接，解调电路的输入端还与电荷放大电路的输出端连接，滤波输出电路的输入端与解调电路的输出端连接。应用本发明的技术方案，以解决现有技术中敏感结构中测方案操作过程复杂、检测设备昂贵、不能满足大批量检测需求的技术问题。批量检测需求的技术问题。批量检测需求的技术问题。
技术研发人员：尚克军 李陈征 刘飞 张菁华 姚远 杨亚杰 盛洁 王登顺 王汝弢 王永胜
受保护的技术使用者：北京自动化控制设备研究所
技术研发日：2022.07.22
技术公布日：2022/11/1