可以選擇其他波形信號來替代正弦激勵信號,例如方波信號。本章中我們將介紹這些非正弦信號的特殊功能和限制c當(dāng)采用非正弦激勵信號時,拉普拉斯變換將被用來簡化電路信號分析3阻抗將被定義為拉普拉斯變換電壓和電流的比值z(s)。優(yōu)良的傳感器系統(tǒng)設(shè)計通常從材料和結(jié)構(gòu)的物理性狀評估和表征開始。在初始設(shè)計階段,通常采用矢量阻抗分析儀對自然環(huán)境下的阻抗傳感器進行表征。利用這種方法,可以在較寬的頻率范圍內(nèi)測量阻抗值[10]。將合適的集總元件模型的特性與實驗結(jié)果相匹配,可以獲得特定的阻抗參數(shù)。可以將這種帶有一系列電極的“測量儀器”簡單假設(shè)為現(xiàn)成的傳感器系統(tǒng)。遺憾的是,通常這一假設(shè)無法實現(xiàn),因為這種系統(tǒng)成本太高,重量太大并且不適合在工業(yè)中使用。

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   為了開發(fā)更簡便、更高效的儀器,需要尋找或者研發(fā)出一種特珠的傳感器測量技術(shù)。通常情況下,當(dāng)設(shè)計一款傳感器系統(tǒng)時,主要的問題并非來自于傳感器中電路信號,而是所獲得的物理參量信號。例如,在沒有進行初步研究的情況下,人們通常會認(rèn)為在利用昂貴的儀器、寬帶寬的前提下測量電學(xué)阻抗,會得到足夠的信息,并且認(rèn)為這就是最優(yōu)的設(shè)計方案。然而很明顯的是,想要完整解釋得到的巨量信息并不容易,甚至有時是不可能的,并且想要找到這些信息的相關(guān)細節(jié)都是非常困難的。此外,這些電極以及相關(guān)的連接有可能對實際需要的傳感器測暈丨壬務(wù)來說并不適合,從而降低了測量數(shù)據(jù)的利用價值。以上這些使得傳感器設(shè)計工作無異于在干草堆中尋找一枚縫衣針,況且還不保證縫衣針確實存在⊙在本章中,我們將介紹針對特殊應(yīng)用的一系列阻抗傳感器設(shè)計實例。通過這些實例的學(xué)習(xí),我們可以同時評估存在的物理問題和相關(guān)的傳感器電路設(shè)計問題,從而提出實用的解決方案。并將這些方案通過實驗在物理層面和傳感器電路

層面進行全面評估。

   所涉及的相關(guān)應(yīng)用實例如下:

   1)采用方波激勵信號的電容式傳感器接口電路;

   2)牛奶中微生物的檢測;

   3)土壤含水量的檢測;