基于ARMCORTEXM4系列微控制器的陣列型石英晶體微天平(QCM)測量技術(shù)的研究與實現(xiàn).pdf

1、在科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展過程中，測試與測量技術(shù)也在不斷的發(fā)展進而趨于完善，尤其是自工業(yè)革命以來，隨著科學(xué)技術(shù)的突飛猛進，人類發(fā)展的方向比較之前的人類歷史更加依賴于準確的測量和精密的儀器。在眾多的被測量對象中，重量是發(fā)展時間最長，歷史最悠久的測量技術(shù)之一。重量測量的發(fā)展在這一過程中分化為兩個方向：其一是向大量程的方向發(fā)展測量方法和工具；其二是向高分辨率的方向發(fā)展精密測量方法及儀器。第一個方向的發(fā)展還以成語故事“曹沖稱象”為代表，將被測物體以從大

2、化小，從整化零的方法擴大測量的范圍。第二個發(fā)展方向是以各種新型傳感器的發(fā)明和應(yīng)用普及為主要推動力，在電子行業(yè)興起之后才得以長足的發(fā)展。
　　眾所周知，石英晶體振蕩器是一種具有其固有頻率——諧振頻率的無源電子元器件，它的主要工作原理就是“壓電效應(yīng)”的應(yīng)用。當外力施加到晶體表面的時候，就會使得石英晶體振蕩器的諧振頻率產(chǎn)生相應(yīng)的變化，而值得慶幸的是這一頻率變化是線性可測的，故科學(xué)家根據(jù)這一原理發(fā)明出了一種新的測量重量變化的新型傳感器——

3、石英晶體微天平(QCM),它是一種具有高靈敏度、選擇性及穩(wěn)定性的感測元件，如果能將其微型陣列化，便能夠大大提高其測量的穩(wěn)定性，擴展其測量范圍，這對QCM的各方面應(yīng)用提供了更多的可能。
　　本論文針對石英晶體微天平所輸出的頻率信號設(shè)計了一款測量微重量的新型測量儀器，利用ARM CORTEX M4系列微控制器芯片對采集到的頻率信號進行處理，將質(zhì)量測量的最高分辨率提升到1毫克甚至幾百微克。同時提出了一種針對QCM陣列分析的假設(shè)，即在不犧