基于dsPIC30F2010的土壤水分测量仪的设计研究
2．1 传感器
本系统中传感器的等效电路如图2所示。在图2中，Eg为高频信号源电动势；Rg是信号源的内阻；Z1是传输线的阻抗；ZL是土壤探针的阻抗：R1、Gl和C1分别表示传输线上的分布电阻、电导和电容。这样，根据传输线理论，可得到A点的峰值电压为：Ua=A(1+ρ)；而如果传输线长度为电磁波波长的四分之一，则B点的峰值电压为：Ub=A(1-ρ)，所以，A、B两点的电压差为△UAB=2Aρ。其中，ρ为传输线在A点的反射系数，可用表达式来表示。
当传感器的探针插入土壤时，ZL主要由土壤介电常数决定，它可随着土壤水分的变化而变化，从而使传输线输出电压△UAB产生变化。因
此，通过测量传输线两端的电压差就能间接得到土壤水分的含量。
本测量系统的高频信号采用100 MHz的正弦波信号，传输线采用同轴电缆，探针采用不锈钢制成。100 MHz信号发生电路如图3所示。本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/195470.htm
图3采用0X30系列MP3030型集成晶体振荡器。该振荡器的频率范围为10～160 MHz，电源电压为+5 V，在引脚5和引脚2之间可连接一个20
kΩ的可调电阻，可通过引脚l来调节阻值，以得到100 MHz的正弦波信号，并通过引脚4输出。
2．2检波电路
检波电路的作用是在传输线的两端检波出驻波的波峰和波谷，然后通过差分放大、输出调节，再进行A／D转换。
由于电压信号是由100 MHz正弦波产生的，故若不对信号进行预处理，dsPIC2010将无法有效处理信号，因而不能得到精确的结果。检波电路采用峰值检波，当检测出电压信号峰值后，再对信号进行A／D转换并送入单片机处理，进而得到精确结果。其检波电路的电路图如图4所示。
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