一種小型微質(zhì)量傳感器的研究.pdf

1、QCM(QuartzCrystalMicrobalance)是AT切石英晶片做成的具有高分辨率的諧振式微質(zhì)量傳感器。通過(guò)測(cè)量QCM的諧振頻率變化，可得出吸附在電極表面的微小質(zhì)量變化。其具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，測(cè)量精度高，通用性好，可實(shí)時(shí)在線地測(cè)量等一系列優(yōu)點(diǎn)。在生物醫(yī)學(xué)、環(huán)境科學(xué)、表面化學(xué)、化工領(lǐng)域、航空航天等方面得到廣泛地應(yīng)用，并且隨著研究的不斷深入，QCM將有著越來(lái)越廣闊的應(yīng)用前景。 本文主要介紹了QCM的工作原理，著重分析

2、了平面型QCM的工作原理，石英諧振器的等效電路，以及等效電路的四個(gè)典型的頻率點(diǎn)。 文中還用有限元分析軟件ANSYS對(duì)QCM石英晶片進(jìn)行了三維有限元建模，詳細(xì)說(shuō)明了有限元分析方法，分析了有限元單元數(shù)與諧振頻率間的關(guān)系，研究了電極尺寸對(duì)有限元諧振元振動(dòng)特性的影響，并且依此提出了優(yōu)化設(shè)計(jì)的方案，并通過(guò)理論和實(shí)驗(yàn)證明了該分析方法的正確性。 文中還詳細(xì)介紹了傳感器及夾具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及驅(qū)動(dòng)測(cè)量電路設(shè)計(jì)。這種自行設(shè)計(jì)的夾具具有溫度自動(dòng)