QCM濕度傳感器測(cè)量系統(tǒng)的研制.pdf

1、QCM傳感器是一種新型的傳感器測(cè)量技術(shù),是目前傳感器研究的一個(gè)熱點(diǎn)。一般 QCM濕度傳感器是以石英晶體表面的濕敏薄膜為敏感元件,石英晶體作為換能元件,利用石英晶體的質(zhì)量—頻率變化關(guān)系,把濕度信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻率信號(hào)輸出,從而實(shí)現(xiàn)濕度檢測(cè)。它具有選擇性好,靈敏度高、穩(wěn)定性好、精度高、測(cè)量范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。
　　目前國(guó)內(nèi)成熟的QCM濕度傳感器產(chǎn)品甚少,而國(guó)外的售價(jià)昂貴。本文的主要目的是為 QCM濕度傳感器的前期研發(fā)和后期產(chǎn)品化研制穩(wěn)定且便捷的測(cè)

2、量系統(tǒng)。
　　本文首先在探討了QCM等效電路和測(cè)量原理的基礎(chǔ)上,分析了各種QCM信號(hào)采集方法。在綜合考慮各類方法的優(yōu)劣和實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)合等因素后,最終確定采用串聯(lián)型普通振蕩電路法作為 QCM信號(hào)采集的方法。考慮到 QCM探頭本身會(huì)有溫漂,并且輸出頻率受外界壓強(qiáng)及老化影響,所以采用差頻電路來(lái)降低這些因素帶來(lái)的影響,同時(shí)降低測(cè)量頻率以提高測(cè)量精度。通過(guò)大量測(cè)試驗(yàn)證了差頻電路的有效性且 QCM測(cè)量模塊的穩(wěn)定性良好。然后按照一般產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程,

3、先進(jìn)行了需求分析,進(jìn)而提出設(shè)計(jì)方案,最后進(jìn)行具體設(shè)計(jì),完成對(duì)測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行整體硬件設(shè)計(jì)及單片機(jī)程序設(shè)計(jì)。經(jīng)調(diào)試,能實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)目標(biāo)的所有的功能。最后為了實(shí)現(xiàn) QCM濕度傳感器的校準(zhǔn)工作,為以后產(chǎn)品化提供便利,設(shè)計(jì)了靈活的自動(dòng)校準(zhǔn)軟件。在對(duì)購(gòu)買的 QCM探頭進(jìn)行測(cè)試后,選擇合適的露點(diǎn),采用該自動(dòng)校準(zhǔn)軟件進(jìn)行校準(zhǔn)。最終檢查結(jié)果表明,該 QCM濕度傳感器在整個(gè)量程內(nèi)精度在±3Ctd以內(nèi),基本接近產(chǎn)品化要求。
　　本課題研制 QCM濕度傳感器