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      纤维表面电荷检测方法的研究(十五)


          电子管和传统晶体管系统存在很多限制,比如说闪烁干扰噪声。许多生物电极

      测量系统,都是在低十1 KHz的信号源频率下进行的,这就是一个问题。传统晶体

      管是低输入阻抗的器件,必须附以特殊电路来接近必须的输入阻抗,由十要考虑

      到偏置电路运行必须稳定这一点,热电子电子管不能总满足高输入阻抗特性。

          一种新的方法是将测量放大器与最近已发展成熟的运算放大器合并,这些放大

      器利用隔离门、场效应晶体管作为输入电路f .e.t.s拥有电子管和传统晶体管的优良

      特性、高输入阻抗、稳定的较低的噪声干扰。

          选取的电路图如4. 12所示,根据此图,电解质溶液的相关参数要按如下的步

      骤进行测量:将待测电解质溶液放置十样本测量室中,开关置十图中所示的1

      置,正弦波振荡器根据所需电压频率进行设置,调节c,R,使电桥平衡,此时探

      测器的示数为零,然后把开关置十2位置,调节砚和R2使电桥平衡,C和尺设置

      不变。这两个平衡过程有助十消除影响测量精度的偏置参数的影响。此时,CZR2

      的值可以用来计算待测溶液的k和£,此时,d为两探测电极间距}fu非测量室长度。

       在该电路图中,两个143A运算放人器和183)运算放人器形成差分放人器,能

      够高输入阻抗,模拟装置143A放大器拥有额定输入阻抗10" S2。在实际中,由十

      受到插件槽、电路板导电系数和绝缘线的性能等的影响,输入阻抗达不到额定值。

          图中的五个可调电阻用来设置运算放大器的操作点以保证电路正常运作。通常

      来讲,产品说明书会有此程序的正常操作流程。系统一旦开始运行,除非是运算

      放大器改变,否则这些设置是不做变动的。

          1 Ks2的分压电阻用来调整电桥的初始平衡,用来统一放大器增益。其步骤如下:

      (1)移出测量单兀并将RC调至3位置,其它开关置十1位置。

      (2)将信号源的接地端子接至下面测量电极的接线端(下面的143A放大器的输入)

          和电路的接地端。

      (3)将信号源输出端接线端子接测量电极上面的测量电极终端(上面的143A放大

          器输入)和电路A点。

      (4)调节1 Ks2可变电阻使探测器输出为零。

          通过这些操作,开关置十1位置,测量按上述进行。一开始标准可设为电桥

      允许范围内的任意频率,1KHz只是一个比较简单方便的值。

          RC电路能进行高频滤波,有助十低频操作时电桥平衡。在该电路中,各种各

      样的零电位检测器也被用到,最简单的是电压表。它们能够在超过系统的操作范

      围时作出反应,更为复杂的是锁相探测器的使用,能保证实现电桥的最高性能。

          系统中没有运行频率的下线对十放大器的运行来讲是必须的,前提是输入电

      压不超过允许范围。当频率低十1Hz时,电桥如果在短时间内实现平衡,此时实现

      起来难度较大,限制条件较多。频率上线是由运算放大器决定的,对十该系统来

      1从一1KHz是比较常用的范围。在正常状况下,电极极化效应一般出现在频率

      小十1 KHz情况下。用下面介绍的测量装置能够减少电极的极化现象。

      测量装置中测量电极最好为铂金,中间部分可分成不同部分来分装不同电解

      质溶液。

          通常情况下,由十由十场效应边缘化的影响,测量电极间距不小十lcm,工作

      电极间距不小十lcm ,所用电极至少为镀铂金的,不锈钢也可以用,但是效果较差。

      测量室的材料可以为丙烯酸、聚苯乙烯、特氟纶等。}co}

          在该系统中还有几点需要注意,稳定的供电电源,电子电路应置十这样箱中,

      要用精确的十进制器件,按照十进制器件的校准图把设定制改为真值。图4. 19

      的变压器为高精度桥式差动变压器,当频率小十20 Hz时,变压器不能正常工作,

      产生失真波形,此时可用信号发生器60052电阻平衡输出,输出必须为真实的平衡

      输出目‘信号源相地与电桥地相连。

          许多试验证明,四电极半桥技术相对十传统的两电极技术具有诸多优点,能实

      现对电解质溶液电量参数的精确测量,具有很大的现实意义。

      4.3.3电导率的温度补偿

          由十温度影响电导率的准确测量,需要进行温度补偿。为了统一,公认2 5 0C

      为测量电导率的基准温度。当溶液温度不为250C时,则需要折换成2 5 0C时的电导

      率。

          温度补偿方法简述如下:

      (1)恒温法。将被测溶液恒温到2 5 0C,得到基准温度下的电导率。恒温法原理简单,

      但设备昂贵,主要用十实验室。

      (2)手动温度补偿。如口本的CM- 5B型电导仪,上海雷磁仪器厂的DDS - 304型电

      导仪。这种方法需先测出溶液温度,溶液温度系数只考虑为0. 02误差较大。

      (3)自动温度补偿法。包括热敏电阻温度补偿法、参比法和逐点逼近温度补偿法。

          目前最先进的方法是精确测量电导率和温度,拟和出经验公式,利用单片机

      进行温度补偿,或者将测出的温度和电导率值存入单片机,使用查表方法进行温

      度补偿。

       

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