可以選擇其他波形信號來替代正弦激勵信號,例如方波信號。本章中我們將介紹這些非正弦信號的特殊功能和限制c當采用非正弦激勵信號時,拉普拉斯變換將被用來簡化電路信號分析3阻抗將被定義為拉普拉斯變換電壓和電流的比值z(s)。優(yōu)良的傳感器系統(tǒng)設計通常從材料和結(jié)構的物理性狀評估和表征開始。在初始設計階段,通常采用矢量阻抗分析儀對自然環(huán)境下的阻抗傳感器進行表征。利用這種方法,可以在較寬的頻率范圍內(nèi)測量阻抗值[10]。將合適的集總元件模型的特性與實驗結(jié)果相匹配,可以獲得特定的阻抗參數(shù)�？梢詫⑦@種帶有一系列電極的“測量儀器”簡單假設為現(xiàn)成的傳感器系統(tǒng)。遺憾的是,通常這一假設無法實現(xiàn),因為這種系統(tǒng)成本太高,重量太大并且不適合在工業(yè)中使用。

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   為了開發(fā)更簡便、更高效的儀器,需要尋找或者研發(fā)出一種特珠的傳感器測量技術。通常情況下,當設計一款傳感器系統(tǒng)時,主要的問題并非來自于傳感器中電路信號,而是所獲得的物理參量信號。例如,在沒有進行初步研究的情況下,人們通常會認為在利用昂貴的儀器、寬帶寬的前提下測量電學阻抗,會得到足夠的信息,并且認為這就是最優(yōu)的設計方案。然而很明顯的是,想要完整解釋得到的巨量信息并不容易,甚至有時是不可能的,并且想要找到這些信息的相關細節(jié)都是非常困難的。此外,這些電極以及相關的連接有可能對實際需要的傳感器測暈丨壬務來說并不適合,從而降低了測量數(shù)據(jù)的利用價值。以上這些使得傳感器設計工作無異于在干草堆中尋找一枚縫衣針,況且還不保證縫衣針確實存在⊙在本章中,我們將介紹針對特殊應用的一系列阻抗傳感器設計實例。通過這些實例的學習,我們可以同時評估存在的物理問題和相關的傳感器電路設計問題,從而提出實用的解決方案。并將這些方案通過實驗在物理層面和傳感器電路

層面進行全面評估。

   所涉及的相關應用實例如下:

   1)采用方波激勵信號的電容式傳感器接口電路;

   2)牛奶中微生物的檢測;

   3)土壤含水量的檢測;