张弛振荡器阻抗测量

   对于5MHz左右的频率来说,阻抗测量等效电路(见图4.10b)可以简化为一个电阻Rx和一个电容Cx的串联。如4.2节中所讨论的简单张弛振荡器可用来测量一个单电容。然而,如图4.13所示的改进电路,该电路结构可被改为4种电路中的一个。接下来我们将阐明如何通过这种电路来同时测量电阻和电容部分Rx和Cx,其还能通过自动校准来消除电路中的偏置电压和尺度参数所引起的影响。运算放大器%(见图4.13)作为一个线性放大器工作在线性区域。比较器

I/l的输出信号或高或低

    DAC6571IDBVR

    整个电路如张弛振荡器一般在某一周期调制方波信号下工作。利用4个开关卜4,可获得4种张弛振荡器电路结构Ct,nf1~Con⒕,如图4.14所示。相对周期长度马(j=1,…,4)分别等于: 另一个阻抗传感器系统的应用是测量农产品和园艺产品中的含水量。在农业 和园艺行业中,人们广泛利用人工土壤代替自然土壤来种植相应的农产品。为了优化农产品的生长过程,其水分和营养含量需要经过精确地控制。为了避免环境问题和降低生产成本,必须防止施肥和用水过度。一些基于电导测量方法的已知技术已被用来确定农产品的含水量和营养浓度[6]。营养浓度和含水量是通过测得的电导率和电容值来分别计算获得的。为了实现上述电导率和电容的测量,需要将较长的杆状电极对(见图4.16)放人人工土壤中。依据水和营养液的含量及水温,人工土壤中的电导率可以增加到2Vm。通常利用10MHz以上的正弦信号来提取测量值中的电容成分。然而,当电导率σ过高时(σ≥0.3ym),在测量过程中同时使用长电极对和高信号频率会引起传感器相应的物理层问题,从而会使得精确测得电容值变得较为困难。本章参考文献[7]表明,些问题主要是其会产生趋肤效应、邻近效应和寄生电感。为了减小这些非理想效应的影响,研究者开发了一种特殊电极结构的探针。接下来我们就将讨论利用这些特殊电极,可以精确测得水电导率达到2Vm的电容导纳部分。