差分式电容层析成像传感器及测量方法

摘要

本发明提供一种差分式电容层析成像传感器，该传感器的测量电极、差分电极多个成对对称均匀分布于绝缘管道与外屏蔽层之间相连，测量电极紧贴于绝缘管道上，在绝缘管道上部及下部均设有保护电极，并对应有一个测量电极；每对测量电极与差分电极通过开关网络连接至开关网络的正向正弦电压信号源、负向正弦电压信号源或运算放大器；并将流入运算放大器反向输入端的电流转换为输出电压。同时提供差分式电容层析成像传感器的测量方法。有益效果是可抵消测量电极对之间的电容基础值，电容测量电路直接检测各测量电极对电容相对于其电容基础值的变化量，使得被测电容的动态范围降低为原来的20～30％；降低对电容测量电路动态测量范围的要求，简化电路设计，提高系统信噪比12dB。

主权项

一种差分式电容层析成像传感器，其特征是：该传感器包括有测量电极(2)、差分电极(3)、绝缘管道(4)、外屏蔽层(1)、保护电极(5)，所述外屏蔽层(1)设于绝缘管道(4)的外部，所述测量电极(2)、差分电极(3)多个成对对称均匀分布于绝缘管道(4)与外屏蔽层(1)之间相连，所述测量电极(2)紧贴于绝缘管道(4)上，在绝缘管道(4)上部及下部均设有保护电极(5)，上部及下部的保护电极(5)均对应有一个测量电极(2)；测量电极(2)同样与差分电极(3)成n对出现；每对测量电极(2)与差分电极(3)通过电子开关(S1)～(S8)构成的开关网络连接至开关网络的正向正弦电压信号源(7)、负向正弦电压信号源(8)或运算放大器(9)；所述运算放大器(9)与反馈电阻(R_f)、反馈电容(C_f)构成电流/电压转换器，并将流入运算放大器(9)反向输入端的电流转换为输出电压(6)。