平衡电桥研究直线电桥的平衡条件实验方法

自平衡电桥电桥的关键部分是平衡模块。由于电桥本身并存在不 平衡，即使在传感器输入为零的情况下，电桥的输出也不会为零，而是一个固定的信号，这个固定的不平衡信号大约为几毫伏至几十毫伏，有时甚至比传感器信号要大得多。在水分检测过程中，这个固定信号会使放大器较早地达到饱和，从而影响电容传感器信号的放大。为了进一步放大传感器信号，必须抑制掉这一不平衡信号。

平衡模块设计是水分检测系统提高检测微小信号能力的关键。平衡的调 节方式可以是手动调节，也可以是自动调节。另外，借助自动平衡模块还可以实现测量范围的移动，即在敏感电容值附近实现相对测量，从而极大地提高检测精度。因此，自动平衡模块的设计是实现在 线高精度检测的关键 。自动平衡电路原理如图1所示。

电桥档位选择后（或者设定相对检测电容后），空载传感器的信号进入自动平衡模块，并被分解为水平相位信号和垂直相位信号。水平相位信号和垂直相位信号分别通过零比较器控制计数器的计数方向。当比较器输出为高电平时，计数器减计数；当比较器输出为低电平时，计数器增计数。水平相位信号有正负之分，如果水平相位信号为正，当平衡按键按下时，计数器开始减计数，使得数模转换器的输出逐渐减小，这样水平相位信号也就逐渐减小，直到减小为零。

如果水平相位信号为负，当平衡按键按下时，计数器开始增计数，使得数模转换器的输出逐渐增大，这样水平相位信号也就逐 渐增大，直到增大到零。垂直相位信号的调整也同理。调整的最终结果是使得水平相位信号和垂直相位信号逐渐向零点靠近，从而完成自动平衡过程，使空载传感器的输出为零。

自动平衡电桥，利用电子逻辑电路来代替人工控制电桥中的各项数值开关，使电桥达到平衡。它能自选量程，自动转换小数点和单位符号；测量结果用数字显示或同时提供打印数据输出，以供记录保存。根据测量需要可以选用不同的测量频率，可以进行连续跟踪测量或定时间隔测量等。因此，这种仪器不仅可以用来快速测量元件，而且可以配合适当的传感器和其它附加设备进行各种非电量测量及科学分析，或与电子计算机配合进行自动控制等。

这种仪器的测量频率可以从工频到几兆赫。测量电容的范围可以从千分之几微微法到一个法拉。其测量速度与逻辑原理有关，一般是从十毫秒到三秒左右。其测量误差可以小于0.1%。其缺点是构造复杂、制造和维护都比较困难。 2100433B

水分广泛存在于自然界的物质中，含水量的多少是物质的重要特性之一。矿物、木材、茶叶、粮食、火药、药品、食品等加工生产和保存过程中，都要求水分含量保持在一定范围内。水分含量的高低直接影响着这些物质质量的好 坏。对于化学类产品，水分含量更是它的重要技术指标之一。 化学物的含水量如果超标，会导致化学物的化学性能下降，严重的可能会导致爆炸或者造成爆炸物不能至爆，因此水分含量将直接影响化学物的功能甚至可能造成失效。而自平衡电桥就是影响水分含量的重要组成部分。

水分检测有许多种方法，可归结为两大类：直接法和间接法。直接法是通过干燥或化学反应后直接测出绝对含 水量。间接法是通过测量与水分相关的物理量（如电导率、介电常数等）的变化来测出物料的水分含量，主要有电测法， 射线法和中子法。电桥是电容式水分检测系统中的重要组成部分，它是水分检测系统能否达到高精度测量的关键。