这种方法会准确地测量电容并推断出间距吗？

在开始设置以下电容测量方法之前，我对任何反馈或警告均感兴趣。

为了进行实验，我遇到了需要测量和跟踪两个样本之间的间距（分辨率为0.1 mm或更高）的需求。由于其余设置的限制，经过一些研究，在我看来，电容测量方法最适合推断间距。

以以下简化为目标：

我想测量/跟踪本质上构成一个大电容器的2个铜板（每个2cm X 2cm）之间的距离。

注意： 下面的 AD7746是2通道，24位sigma-delta电容数字转换器

• 想法：从$C=\varepsilon_0\varepsilon_r \frac{A}{d}$在空气的电介质板面积恒定的情况下，测得的电容与距离成反比是当然的。因此，我首先要获取一些校准数据，然后使用该校准数据进行相应调整，以从任何测得的电容值推断出距离。

• 测量方法：考虑到我对0.1mm分辨率或更高要求的严格要求，我打算使用Analog Devices电容测量IC AD7746进行精确测量。

我应该注意哪些事情才能获得尽可能干净的测量结果，或者我可以改进哪些方面？上面的代码能否使我获得所需的分辨率，还是容易出现我没有看到的错误源？

一个可能的改进是：我在想，由于AD7746具有两个通道，所以我什至可以使用额外的通道同时测量一对完全固定的 /基准板，并使用它来消除任何温度或EMI的影响。嗯，不确定这些因素有多重要...

更新（更多详细信息）：关于我的设置以及存在的限制的更多信息：实验涉及一个较大的样本，该样本位于上方，与顶板接吻。样品大约为75mm X 75mm（非金属），在垂直运动过程中会压碎顶板。

因此，没有空间放置与Y轴运动垂直平行的任何传感器。垂直位移/间隙的任何感测都必须水平完成，或者将零件安装在底板位置的板上。

话虽如此，只是为了我建议的测量方式添加了顶板，而并非绝对必要。我的主要目标是测量上述75mm X 75mm样品垂直于底部的距离。

更新（测量结果）：我对电容测量进行了快速测试，并且能够以大约0.2毫米的步长相当清楚地分辨出电容数据。到目前为止，我在电容测量中遇到的噪声太大，无法获得比该分辨率更好的分辨率。我试图改变一些东西，看看是否可以改善电容测量中的SNR。

正如戴夫·特威德（Dave Tweed）所述，最大间距可与印版尺寸相媲美的事实使这种设置成为问题。当板块靠近时，您可能会获得准确的距离估计，但是此设置不适用于整个范围。

Dave建议考虑这些非线性因素，但我不知道如何实现这一点，而无需非常复杂的计算就能满足所需的精度。

但是，由于您要使用微控制器，因此您可以尝试以下技巧：对距离到电容进行初始映射，将这些数据存储在微控制器的存储器中（假设它足够复杂），然后将存储的数据用作查找对象。表格将测得的电容映射回距离。

至于所需的间隙，取决于设置附近可能存在的物体。考虑用导电屏蔽罩屏蔽它。

您可能会考虑改变板的重叠而不是距离的几何形状。您的电容将随着重叠而线性变化。C的变化幅度为1 / d，因此就目前而言，您在远处的灵敏度将是杂乱无章的。即使更改为重叠，我也不会指望1％的准确性。

考虑已经提到的其他选项或LVDT。

更新：作为后续措施，通过推挽式布置改进了许多此类测量。如果您可以使用两个电容器来解决这个问题，那么一个电容器同时变大，另一个电容器变小，则速率变大，灵敏度和线性度都将提高。

考虑到这是在更大距离上使用电容的替代方法。

使用具有非常特定的发散光束的类型的光通信激光器（许多这样设计以适合于光纤接口）。它以一定角度将其光输出“喷”到球体的分数表面上。距离激光越远，每平方毫米接收到的入射功率（例如来自接收光电晶体管的接收功率）就越小。编辑内置光电二极管很多，因此您可以精确控制激光输出光功率。

光电晶体管将具有可接收光的有效表面积。这当然是恒定的，而不管与激光的距离如何，因此，当两者移动得更远时，它接收到的信号会更弱。

您需要用方波调制激光器，以便可以使用它来滤光光电晶体管信号，以防止直流效应，例如破坏太阳光。

由于对准误差成为一个非常大的问题，因此有效关闭（<2mm）可能无法正常工作，但据我所知，近距离电容方案最有效。也许两者都用。