自平衡電橋

自平衡電橋，或稱半自動電橋。其原理是：利用電流變數器和運算放大器把不平衡信號放大後，仍舊反饋到電橋電路中去補償其差值，從而使電橋自動地維持平衡。這類電橋器可以做到很高的測量精確度和很寬的量程。但是仍舊要用人工來幫助調節平衡，所以測量速度不能很快。

基本介紹

• 中文名：自平衡電橋
• 外文名：Since the balance bridge
• 別稱：半自動電橋
• 套用：水分檢測
• 對比：自動平衡電橋
• 優點：測量精確度和很寬的量程

自平衡電橋原理

自平衡電橋電橋的關鍵部分是平衡模組。由於電橋本身並存在不 平衡，即使在感測器輸入為零的情況下，電橋的輸出也不會為零，而是一個固定的信號，這個固定的不平衡信號大約為幾毫伏至幾十毫伏，有時甚至比感測器信號要大得多。在水分檢測過程中，這個固定信號會使放大器較早地達到飽和，從而影響電容感測器信號的放大。為了進一步放大感測器信號，必須抑制掉這一不平衡信號。

平衡模組設計是水分檢測系統提高檢測微小信號能力的關鍵。平衡的調 節方式可以是手動調節，也可以是自動調節。另外，藉助自動平衡模組還可以實現測量範圍的移動，即在敏感電容值附近實現相對測量，從而極大地提高檢測精度。因此，自動平衡模組的設計是實現在 線高精度檢測的關鍵 。自動平衡電路原理如下圖所示。

工作原理圖

電橋檔位選擇後（或者設定相對檢測電容後），空載感測器的信號進入自動平衡模組，並被分解為水平相位信號和垂直相位信號。水平相位信號和垂直相位信號分別通過零比較器控制計數器的計數方向。當比較器輸出為高電平時，計數器減計數；當比較器輸出為低電平時，計數器增計數。水平相位信號有正負之分，如果水平相位信號為正，當平衡按鍵按下時，計數器開始減計數，使得數模轉換器的輸出逐漸減小，這樣水平相位信號也就逐漸減小，直到減小為零。

如果水平相位信號為負，當平衡按鍵按下時，計數器開始增計數，使得數模轉換器的輸出逐漸增大，這樣水平相位信號也就逐 漸增大，直到增大到零。垂直相位信號的調整也同理。調整的最終結果是使得水平相位信號和垂直相位信號逐漸向零點靠近，從而完成自動平衡過程，使空載感測器的輸出為零。

自平衡電橋的套用

水分廣泛存在於自然界的物質中，含水量的多少是物質的重要特性之一。礦物、木材、茶葉、糧食、火藥、藥品、食品等加工生產和保存過程中，都要求水分含量保持在一定範圍內。水分含量的高低直接影響著這些物質質量的好 壞。對於化學類產品，水分含量更是它的重要技術指標之一。 化學物的含水量如果超標，會導致化學物的化學性能下降，嚴重的可能會導致爆炸或者造成爆炸物不能至爆，因此水分含量將直接影響化學物的功能甚至可能造成失效。而自平衡電橋就是影響水分含量的重要組成部分。

水分檢測有許多種方法，可歸結為兩大類：直接法和間接法。直接法是通過乾燥或化學反應後直接測出絕對含 水量。間接法是通過測量與水分相關的物理量（如電導率、介電常數等）的變化來測出物料的水分含量，主要有電測法， 射線法和中子法。電橋是電容式水分檢測系統中的重要組成部分，它是水分檢測系統能否達到高精度測量的關鍵。

自動平衡電橋

自動平衡電橋，利用電子邏輯電路來代替人工控制電橋中的各項數值開關，使電橋達到平衡。它能自選量程，自動轉換小數點和單位符號；測量結果用數字顯示或同時提供列印數據輸出，以供記錄保存。根據測量需要可以選用不同的測量頻率，可以進行連續跟蹤測量或定時間隔測量等。因此，這種儀器不僅可以用來快速測量元件，而且可以配合適當的感測器和其它附加設備進行各種非電量測量及科學分析，或與電子計算機配合進行自動控制等。

這種儀器的測量頻率可以從工頻到幾兆赫。測量電容的範圍可以從千分之幾微微法到一個法拉。其測量速度與邏輯原理有關，一般是從十毫秒到三秒左右。其測量誤差可以小於0.1%。其缺點是構造複雜、製造和維護都比較困難。