CDC为诊断系统供给简略而安稳的电平检测

在血液分析仪、体外诊断体系和其他许多化学分析运用中，液体有必要从一个容器中转移到另一个，以便将样本从试管中、或许将试剂从瓶中汲取出来。 这些实验室体系常常需求处理很多样本，因而尽可能缩短处理时刻很重要。 为了进步功率，用来汲取样本的探针有必要快速移动，因而有必要准确地定位探针与所要汲取液体外表的相对方位。本文演示了电容数字转换器(CDC)的一种新颖运用办法，运用该办法可信心十足地完结这项作业。

CDC技能

本质上，Σ-Δ型ADC使用简略的电荷平衡电路，将数值已知的基准电压以及数值不知道的输入电压施加于固定片内输入电容上。电荷平衡确认不知道输入电压。Σ-Δ型CDC有所不同，其不知道值为输入电容。将已知的鼓励电压施加于输入，且电荷平衡检测不知道电容的改动，如图1所示。CDC将保存ADC的分辨率和线性度。

图1. 根本CDC架构

集成式CDC经过两种方法布置。 单通道AD7745和双通道AD774624位CDC与电容一起作业，该电容的一个电极衔接鼓励输出，另一个衔接CDC输入。 单电极器材——如集成温度传感器的24位CDCAD7747或16位CapTouch可编程控制器AD7147 ——可针对同一个电极施加鼓励并读取电容值。 另一个接地的电极可所以实在电极，也可所以触摸屏上的用户手指。 两种类型的CDC均可用作电平检测。

电容

在最简略的方式下，电容能够描绘为两块平行板之间的电介质资料。 电容值随平行板面积、两板间隔和介电常数的改动而改动。 使用这些变量，能够丈量十分规电容的改动值，确认探针相对液体外表的方位。

在本运用中，电容由导电板组成，该板坐落试管或移动探针的下方，如图2所示。鼓励信号施加于一个电极，另一个衔接CDC输入。 不管哪个电极衔接鼓励信号、哪个电极衔接CDC输入，测得的电容都相同。 电容绝对值取决于板和探针的尺度、电介质的组成成分、探针与板之间的间隔以及其他环境要素。 留意，电介质包含空气、试管和其间的液体。 此运用使用探针挨近板（更重要的是，挨近液体外表）时混合电介质产生改动的特性。

图2. 电平检测体系框图

图3显现电容值随探针挨近枯燥试管而添加。 经过调查可知，该改动是幂级数函数（二次方程），但系数随液体而改动。 比较空气，液体具有高得多的介电常数，因而液体占电介质的份额越高，电容就上升越快。

图3. 枯燥试管的电容丈量

当探针十分挨近液体外表时，测得的电容值加快上升，如图4所示。这一较大的改动可用来确认挨近液体外表的程度。

图4. 充盈试管的%&&&&&%丈量

归一化数据

经过归一化数据，可更好地确认液位。 若探针相对某些参照点的方位准确已知，则体系可在无液体存在的情况下，在多个方位进行特性描绘。 一旦体系完结特性描绘，则挨近液体外表过程中搜集的数据便可经过从挨近数据中减去枯燥数据进行归一化处理，如图5所示。