电容式微量水分仪的测量电路主要包括电容参量变换器和测量放大电路。常用的电路有阻抗电桥、差频电路、高频谐振电路和复阻抗分离电路四种。下面对其中常用的两种作简要介绍。
(1)差频测量电路
差频测量方法是调频型水分仪中常用的一种方法。为了提高仪器的测量精度,通常采用高频差频电路,它可以避免电源波动和放大器漂移等形成的计量误差。它将频率转换为数字量作为电容传感器计量过程的中间参量,可直接与微处理器接口相连接,具有灵敏度高、稳定性好等特点。
差频测量电路的原理框图如图10.7所示。高频振荡器由电容式水分传感器调频的LC高频振荡电路构成;恒频振荡器一般采用带石英晶体的振荡电路,具有极高的频率稳定性。当物料水分变化时会引起传感器电容的变化,从而使高频振荡器的频率f发生变化,它与恒频振荡器的固定频率f0一起送入差频电路后产生差频信号,可用式表示:
图10.7 差频测量电路的原理框图
用恒重法测出不同温度下的物料水分-差频曲线w=F(Δf),如图10.8所示。将标准曲线固化在单片机的存储器中,由单片机通过测定差频Δf和物料温度t,经过线性插值法和查表法得出水分值。(www.xing528.com)
(2)高频谐振测量电路
高频谐振测量电路是直接利用传感电容调频的LC振荡器产生高频信号的,当传感器未加载时,振荡频率为f0;当传感器加载时,振荡频率为f,显然其频率差也可用式(10.15)表示。
图10.8 物料水分-差频曲线
t0—标定温度;t1—温度下限值;t2—温度上限值
图10.9为一高频谐振测量电路的原理框图。振荡器的频率信号经限幅放大整形分频后送入单片机中,由单片机测出输频率值,并经过线性插值法和查表法等运算转换成水分值。
图10.9 高频谐振测量电路的原理框图
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