一种基于电桥法测量生物体介电常数装置

摘要

一种基于电桥法测量生物体介电常数装置，该装置包括供电电路、传感器电路、信号采集电路、信号处理模块、数据显示模块；供电电路为不同电路提供所需电压；传感器电路用以将电容值转变为与之成反比的方波振荡信号；信号采集电路用以将传感器电路产生的方波振荡信号进行采集并初步处理；信号处理模块和数据显示模块用以将采集信号电路采集到的信号进行最终处理。在传感器电路成功将待测物体在先变为电容，再变为方波信号后被单片机的外围电路采集并输入单片机进行处理，随后单片机将处理结果传输给显示模块。此装置原理简单，模块比较小、方便携带、测量速度快，灵敏度高等特点。可以为实时监测与介电常数相关的参数提供一定的便利。

主权项

一种基于电桥法测量生物体介电常数装置，其特征在于：该装置包括供电电路、传感器电路、信号采集电路、信号处理模块、数据显示模块；供电电路为不同电路提供所需电压；传感器电路用以将电容值转变为与之成反比的方波振荡信号；信号采集电路用以将传感器电路产生的方波振荡信号进行采集并初步处理；信号处理模块和数据显示模块用以将采集信号电路采集到的信号进行最终处理；供电电路为传感器电路、信号采集电路、信号处理模块和数据显示模块提供相应电压，使得各电路及模块能够正常工作；传感器电路将传感器采集到的方波信号传给信号采集电路，经过信号采集电路的滤波等工作，再送入到信号处理模块，经过信号处理模块中的预置软件的程序处理，最后送到显示模块进行显示，显示出电容和介电常数等值；所述信号采集模块与信号处理模块连接，信号采集模块将传感器电路输入的信号接收并缓冲后输出至信号处理模块，以防止过大的干扰电压或电流过大对下游的单片机电路造成干扰和损坏；所述信号处理模块采用单片机为主控芯片，其外围电路包括复位电路、晶振电路和浪涌保护电路；复位电路是利用RC电路的延时特性，此处选用一个10K电阻和10nF电容，时间延时符合系统芯片的复位要求；电阻、电容、开关并联后接于主控芯片的端口3；并且电阻上串联3.3V电源；晶振电路选用的是8M无源晶振，8M无源晶振两端分别通过20pF的电容接地，电路简单且很容易使晶振起振；浪涌保护电路是防止瞬间高电压损坏芯片而采用的两个并联电容C₁、电容C₂，浪涌保护电路与晶振电路连接后接于单片机端口2；所述供电电路利用主控芯片和电路将充电电压从5V的电压降到4.2V给锂电池充电为传感器电路供电；在单片机为核心的信号处理模块和显示模块需3.3V电源电压，由于锂电池的输出电压高于3.3V，所以需要电压转换芯片将电压转换成3.3V，为信号处理模块和显示模块供电；所述传感器电路中设有一平行板电容器，该平行板电容器的两平行板中间放置待测生物体。