测试技术论文一种QCM信号在线采集系统的实现摘要:石英晶体微天平(QCM)信号采集系统的设计质量是影响其测量精度的重要因素。提出了一种QCM信号在线系统的实现方案,给出了系统的结构框图,并对系统电路进行了详细的分析。关键词:石英晶体微天平DSP谐振频率QCM(Quartz CrystalMicrobalance)是由AT切石英晶体片和镀在其上下表面的金属电极构成的一种谐振式传感器。其结构如图1所示。QCM作为微质量传感器具有结构简单、成本低、振动Q值大、灵敏度高、测量精度可以达到纳克量级的优点,被广泛应用于化学、物理、生物、医学和表面科学等领域中,用以进行气体、液体的成分分析以及微质量的测量、薄膜厚度的检测等。根据需要,还可以在金属电极上有选择地镀膜,进一步拓宽其应用。例如,若在电极表面加一层具有选择性的吸附膜,可用来探测气体的化学成分或监测化学反应的进行情况。因传感器等。随着生物科学的蓬勃发展,QCM作为基因传感器在生物领域的应用有着广阔前景。在国外,QCM在气相中的应用已经相当成熟,近几年,对液相中的QCM应用的研究也取得了很大进步,并且已经出现了很多商品化的产品,但是它们的价格非常昂贵。国内的相关研究相对较少。本文提出了一种基于DSP的QCM信号在线采集系统。该系统主要由高频信号发生器、QCM传感器和信号采集处理部分组成,结构简单、成本低。借助DSP强大的数字信号处理功能,实现了在线测量,并且保证了较高的测量精度。1QCM测量原理石英是具有压电性质的物质之一,当外加交变电压的频率为某一特定频率时,石英晶片振幅会急剧增加,这就是压电谐振。1959年Sauerbrey在假定外加持量均匀刚性地附着于QCM的金电极表面的条件下,得出了QCM的谐振频率变化与外加质量成正比的结论。即:式中,Δf为