張弛振蕩器阻抗測(cè)量

   對(duì)于5MHz左右的頻率來(lái)說(shuō),阻抗測(cè)量等效電路(見(jiàn)圖4.10b)可以簡(jiǎn)化為一個(gè)電阻Rx和一個(gè)電容Cx的串聯(lián)。如4.2節(jié)中所討論的簡(jiǎn)單張弛振蕩器可用來(lái)測(cè)量一個(gè)單電容。然而,如圖4.13所示的改進(jìn)電路,該電路結(jié)構(gòu)可被改為4種電路中的一個(gè)。接下來(lái)我們將闡明如何通過(guò)這種電路來(lái)同時(shí)測(cè)量電阻和電容部分Rx和Cx,其還能通過(guò)自動(dòng)校準(zhǔn)來(lái)消除電路中的偏置電壓和尺度參數(shù)所引起的影響。運(yùn)算放大器%(見(jiàn)圖4.13)作為一個(gè)線(xiàn)性放大器工作在線(xiàn)性區(qū)域。比較器

I/l的輸出信號(hào)或高或低

    DAC6571IDBVR

    整個(gè)電路如張弛振蕩器一般在某一周期調(diào)制方波信號(hào)下工作。利用4個(gè)開(kāi)關(guān)卜4,可獲得4種張弛振蕩器電路結(jié)構(gòu)Ct,nf1~Con⒕,如圖4.14所示。相對(duì)周期長(zhǎng)度馬(j=1,…,4)分別等于: 另一個(gè)阻抗傳感器系統(tǒng)的應(yīng)用是測(cè)量農(nóng)產(chǎn)品和園藝產(chǎn)品中的含水量。在農(nóng)業(yè) 和園藝行業(yè)中,人們廣泛利用人工土壤代替自然土壤來(lái)種植相應(yīng)的農(nóng)產(chǎn)品。為了優(yōu)化農(nóng)產(chǎn)品的生長(zhǎng)過(guò)程,其水分和營(yíng)養(yǎng)含量需要經(jīng)過(guò)精確地控制。為了避免環(huán)境問(wèn)題和降低生產(chǎn)成本,必須防止施肥和用水過(guò)度。一些基于電導(dǎo)測(cè)量方法的已知技術(shù)已被用來(lái)確定農(nóng)產(chǎn)品的含水量和營(yíng)養(yǎng)濃度[6]。營(yíng)養(yǎng)濃度和含水量是通過(guò)測(cè)得的電導(dǎo)率和電容值來(lái)分別計(jì)算獲得的。為了實(shí)現(xiàn)上述電導(dǎo)率和電容的測(cè)量,需要將較長(zhǎng)的桿狀電極對(duì)(見(jiàn)圖4.16)放人人工土壤中。依據(jù)水和營(yíng)養(yǎng)液的含量及水溫,人工土壤中的電導(dǎo)率可以增加到2Vm。通常利用10MHz以上的正弦信號(hào)來(lái)提取測(cè)量值中的電容成分。然而,當(dāng)電導(dǎo)率σ過(guò)高時(shí)(σ≥0.3ym),在測(cè)量過(guò)程中同時(shí)使用長(zhǎng)電極對(duì)和高信號(hào)頻率會(huì)引起傳感器相應(yīng)的物理層問(wèn)題,從而會(huì)使得精確測(cè)得電容值變得較為困難。本章參考文獻(xiàn)[7]表明,些問(wèn)題主要是其會(huì)產(chǎn)生趨膚效應(yīng)、鄰近效應(yīng)和寄生電感。為了減小這些非理想效應(yīng)的影響,研究者開(kāi)發(fā)了一種特殊電極結(jié)構(gòu)的探針。接下來(lái)我們就將討論利用這些特殊電極,可以精確測(cè)得水電導(dǎo)率達(dá)到2Vm的電容導(dǎo)納部分。